16．(14分)(2009·天津高考，改造题)

氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型

发电装置。如图为电池示意图，该电池电

极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的

能力强，性质稳定，请回答：

(1)氢氧燃料电池的能量转化形式主要

是______，在导线中电子流动方向为

______(用a、b表示)。

(2)负极反应式为__________________。

(3)电极表面镀铂粉的原因为_________。

[解析]本题考查电化学知识。(1)原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2H₂+O₂====2H₂O，其中H₂中的氢元素从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H₂失去电子生成H+，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH-。(3)铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。(4)Ⅰ.Li 从零价升至+1价，作还原剂。Ⅱ.H₂O中的H从+1价降至H₂中的零价，作氧化剂。

答案：(1)由化学能转化为电能 由a到b

(2)₂H₂+4OH--4e^- ====4H₂O或

H₂+2OH--2e^- ====2H₂O

(3)增大电极单位面积吸附H₂、O₂分子数，加快电极反应速率 (4)Li H₂O

问题：

(1)试分析实验一中t₁-t₂速率变化的主要原因是_____，

t₂-t₃速率变化的主要原因是__________。

(2)实验二放出氢气量减少的原因是________。

(3)某同学认为实验三和四反应速率加快原因，均因为原电池的存在，你认为是否正确，若不正确，说明原因。若正确写出原电池的正、负极及电解质溶液。

[解析](1)从图中可知速率曲线从t₁时某一高度上升到t₂后下降，这与盐酸的浓度随反应进行，t₁→t₂→t₃逐渐减小，速率也应逐渐减小矛盾。然而事实就是这样。如何从影响反应速率的其他外界因素--压强、温度、催化剂角度去分析呢？从反应本质和反应外界条件来看，压强、催化剂(没加入催化剂)的影响均可排除。温度的影响是重点和关键。这就要看我们在做实验的时候，是否认真、细心观察所发生的一切现象，并有所感受。若从温度的影响来看肯定是升高了反应体系的温度，且温度升高的影响大于浓度减小的影响，但并没有加热，所以只能是反应本身所产生的热量所致。t₂→t₃主要是浓度减小占主要影响因素了。

答案：(1)反应放热，溶液温度升高，反应速率加快

随反应进行，盐酸的浓度减小较大，反应速度减慢

(2)Fe³⁺ 氧化性大于H+，所以锌先与Fe³⁺ 反应，故氢气量减少

(3)正确。实验三：正极：杂质、负极：锌、电解质溶液：盐酸；实验四：正极：铜、负极：锌、电解质溶液：盐酸。

15．(14分)“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的气是指天然气，其主要成分是甲烷。工业上将碳与水在高温下反应制得水煤气，水煤气的主要成分是CO和H₂，两者的体积比约为1∶1。已知1 mol CO气体完全燃烧生成CO₂气体放出283 kJ热量；1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出286 kJ热量；1 mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和液态水放出890 kJ热量。

(1)写出氢气完全燃烧生成液态水的热化学反应方程式：_____________________，

若1 mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和水蒸气，放出的热量_______890 kJ(填“>”、“=”或“<”)。

(2)忽略水煤气中其他成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为_______；燃烧生成的CO₂的质量比约为_______。

(3)以上数据和计算说明，以天然气代替水煤气作民用燃料，突出的优点是___________。

14．(12分)(思维拓展题)某研究学习小组为探究锌与盐酸反应，取同质量、同体积的锌片、同浓度盐酸做了下列平行实验：

10．(多选)下列关于铜电极的叙述正确的是( )

A．铜锌原电池中铜是正极

B．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极

C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极

D．电解稀硫酸制H₂、O₂时铜作阳极

[解析]选A、C。铜锌原电池中，Zn活泼，是负极，Cu是正极，A正确。电解精炼粗铜的过程是：粗铜 Cu²⁺ 精铜，粗铜为阳极，B不正确。电镀铜时：Cu Cu₂+ Cu(附着在镀件上)，铜作阳极，C正确。电解稀H₂SO₄制H₂、O₂时，阳极应该使用惰性电极。若用Cu作阳极，则阳极上Cu失电子：Cu－2e－ Cu₂+，得不到O₂，D不正确。

[解析]选D。A项，Li从零价升至正价，失去电子，Li作为负极，正确；B项，反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确；C项，由于Li可以与水反应，故不能用水溶液作电解质溶液，正确。D项，原电池中阳离子应迁移至正极，故错。

(2)t₁到t₂时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为：____________________。

(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是(填序号)

A．反应中M与N的物质的量之比为1︰1

B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化

C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化

D．单位时间内每消耗a mol N，同时生成b mol M

E．混合气体的压强不随时间的变化而变化

9．(2009·全国卷Ⅱ)₂H₂(g)+O₂(g)====2H₂O(l)ΔH=-571.6 kJ·mol-1 CH₄(g)+2O₂(g)====CO₂(g)

+2H₂O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1

现有H₂与CH₄的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO₂和H₂O(l)，若实验测得反应放热3 695 kJ。则原混合气体中H₂与CH₄的物质的量之比是( )

A.1∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3

[解析]选B。设H₂、CH₄的物质的量分别为x、y。则x+y=5,571.6x/2+890y=3 695,解得x=1.25 mol;

y=3.75 mol，两者比为1∶3，故选B项。

7.某学生用纯净的Cu与过量浓HNO₃反应制取NO₂，实验结果如图所示，对图中曲线的描述正确的是( )

A.OA段表示开始时，反应速率稍慢

B.AB段表示反应速率较快，可能因为产物有催化作用

C.BC段表示反应速率最快，在该时间内收集到的气体最多

D.OC线表示随时间增加，反应速率逐渐增大

6．(2010·福州模拟)将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡后放入如图所示装置中，下列叙述正确的是

A．过一段时间，Ⅱ试管中的导管内水柱上升

B．Ⅰ试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀

C．铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快

D．Ⅰ试管中铁钉发生反应的一个电极反应式为：

2Cl－－2e－====Cl₂↑

[解析]选A。铁钉用饱和食盐水浸泡后，形成原电池，发生吸氧腐蚀。铁作负极，电极反应式为：2Fe－4e－====

2Fe₂+，铁中的碳作正极，电极反应式为：O₂+2H₂O+4e－====

4OH－，因为试管内的氧气被部分吸收，使试管内压强降低，所以Ⅱ试管中的导管内水柱上升。当铁表面生成铁锈时，可以阻止铁和水、氧气的接触，而且氧气的量越来越少，所以铁钉被腐蚀的情况随时间的延长而逐渐减慢。

4．加热KClO₃晶体制取氧气时，可以作为催化剂的正确组合是：①Mn ②MnO₂ ③KMnO₄ ④K₂MnO₄ ( )

A．①②③④ B．①②③ C．②③ D．②

[解析]选D。本题很容易错选B，原因是认为在加热时，Mn可以被氧气氧化成MnO₂，KMnO₄可以分解成MnO₂，都可以催化KClO₃晶体分解而加快反应速率。但是催化剂在反应前后质量和化学性质不变。Mn和KMnO₄虽然可以加快KClO₃晶体的分解速率，但由于它们都变成了MnO₂，所以它们并不是催化剂。

在判断和使用“催化剂”时，要明确以下内容：

(1)催化剂可以改变化学反应速率，其含义包括两方面：一是加快化学反应速率；二是减慢化学反应速率。

(2)催化剂在化学反应前后质量不变，化学性质不变，但物理性质可能改变(例如形状可能由块状变成粉末状)。

(3)催化剂本身参与化学反应。

(4)催化剂可以改变化学反应速率，但不能改变反应的结果，即如果一个化学反应不能发生，即使加入催化剂也不能发生。

[解析]选C。当反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，即同一种物质的生成速率与分解速率相等。用不同物质表示的反应速率，必须用“化学反应速率之比等于化学计量数之比”换算成同一种物质的反应速率，才能比较。

3．(2010·南京高一检测)将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述不正确的是( )

A．两烧杯中锌片均部分溶解

B．甲中铜片是正极，乙中锌片是负极

C．两烧杯中溶液的pH均增大

D．产生气泡的速率乙比甲慢

[解析]选B。本题考查学生对原电池的形成条件，正、负极，电极反应和反应现象的判断能力。乙中未形成闭合电路，不能构成原电池，只是锌直接跟稀硫酸反应。而甲中构成了原电池，铜为正极，锌为负极，产生H₂的速率比乙快，因此A、C、D正确，B错误。

2．下列关于化学反应能量变化的说法正确的是( )

A.化学反应中既有物质变化又有能量变化

B.化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关

C.反应物的总能量与生成物的总能量一定相等

D.H₂SO₄与NaOH的反应是吸热反应

[解析]选A。化学键断裂时需要吸收热量，而形成化学键时要释放热量，B选项错误；任何一个化学反应中都存在能量变化，所以反应物的总能量与生成物的总能量一定不相等，C选项错误；酸碱中和反应都是放热反应，D选项错误。