题目内容

4．电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放的最大电能．“金属（M）〜空气电池”（如图）具有原料易得、能量密度高等优点．该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M（OH） n．下列说法不正确的是（　　）
A．“金属（M）〜空气电池”放电过程的正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-
B．电解质溶液中的阴离子从负极区移向正极区
C．比较Mg、Al、Zn三种“金属-空气电池”，“Al-空气电池”的理论比能量最高
D．在“M-空气电池”中，标准状况下消耗22.4L氧气，则电路中转移电子数为4NA

分析 A．正极上氧电解质溶液中的阴离子从负极区移向正极区，得电子和水反应生成OH-；
B．原电池工作时，电解质溶液中的阴离子从正极区移向负极区；
C．电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多；
D．标准状况下消耗22.4L氧气，即1mol，结合电极方程式判断．

解答 解：A．正极上氧气得电子和水反应生成OH-，反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故A正确；
B．电解质溶液中的阴离子从正极区移向负极区，而不是从负极区移向正极区，故B错误；
C．电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为$\frac{1g}{24g/mol}$×2=$\frac{1}{12}$mol、$\frac{1g}{27g/mol}$×3=$\frac{1}{9}$mol、$\frac{1g}{65g/mol}$×$\frac{1}{2}$=$\frac{1}{32.5}$mol，所以Al-空气电池的理论比能量最高，故C正确；
D．标准状况下消耗22.4L氧气，即1mol，由O2+2H2O+4e-=4OH-可知，路中转移电子数为4NA，故D正确．
故选B．

点评 本题考查原电池原理，为高频考点，侧重考查学生分析判断、获取信息解答问题及计算能力，明确各个电极上发生的反应、反应速率影响因素、氧化还原反应计算是解本题关键．

练习册系列答案
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1．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生以下反应：2N2O5（g）?4NO2（g）+O2（g）△H＞0
T1温度时，向密闭容器中通入N2O5，部分实验数据见表：
时间/s050010001500
c（N2O5）/mol•L-15.003.522.502.50
①达平衡后其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，则c（N2O5）大于（填“大于”、“小于”、“等于”、“无法确定”）5.00mol•L-1
②500s内N2O5分解速率为2.96×10-3mol•L-1•s-1；
③T1温度下 平衡时N2O5的转化率为50%．
1．有机物A（C6H8O4）为食品包装纸的常用防腐剂．A可以使溴水褪色．A难溶于水，但在酸性条件下可发生水解反应，得到B（C4H4O4）和C，C可被催化氧化成D，且D常温下为气态．通常状况下B为无色晶体，能与氢氧化钠溶液发生反应．
（1）A可以发生的反应有①③④（选填序号）．
①加成反应    ②酯化反应    ③加聚反应    ④氧化反应
（2）B分子所含官能团的名称是碳碳双键、羧基．
（3）B分子中没有支链，B的具有相同官能团的同分异构体的结构简式是CH2=C（COOH）2．E与B互为同系物，且分子量比B大14，符合E的要求的有机物有5种．
（4）由B制取A的化学方程式是HOOC-CH=CH-COOH+2CH3OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$H3COOC-CH=CH-COOCH3+2H2O．
（5）天门冬氨酸（C4H7NO4）是组成人体蛋白质的氨基酸之一，可由B通过以下反应制取：

?天门冬氨酸与盐酸反应的化学方程式为HOOC-CH2-CH（NH2）-COOH+HCl→HOOC-CH2-CH（COOH）-NH3+Cl-．请写出天门冬氨酸形成聚合物的化学方程式为nHOOC-CH2-CH（NH2）-COOH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$（n-1）H2O+．（写出一种情况即可）
12．I．CuCl和CuCl2都是重要的化工原料，常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等．已知：
①CuCl可以由CuC12用适当的还原剂如SO2、SnCl2等还原制得：
2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H++SO42-
2CuCl2+SnCl2═2CuCl↓+SnCl4
②CuCl2溶液与乙二胺（H2N-CH2-CH2-NH2）可形成配离子：

请回答下列问题：
（1）基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1；C、N、0三种元素第一电离能由大到小的顺序是O＞N＞C．
（2）S02分子的空间构型为V型；与SnCL4互为等电子体的一种阴离子的化学式为SO42-、SiO44-．
（3）乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为sp3杂化．乙二胺和三甲胺[N（CH3）3]均属于子胺，但乙二胺比三甲胺的沸点的多，原因是乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键．
（4）②中所形成的配离子中不含有的化学键类型有   c（填字母）．
a．配位键b．极性键c．离子键   d．非极性键
（5）Cu （OH）2可溶于第水中，反应的离子方程式为Cu（OH）2+4NH3•H2O=[Cu（NH3）4]2++2OH-+4H2O．
（6）已知4CuO=2Cu20+O2，试从结构的角度解择这一反应能够发生的原因Cu2+的价电子结构为3d9，Cu+的价电子结构为3d10，3d10为稳定结构，所以在高温时，Cu2+得一个电子变成稳定结构的Cu+．
（7）Cu与H可形成一种红色晶体，其晶胞结构如图甲所示，则一个晶胞的质量为 g．


Ⅱ．铜单质晶体其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示．
（8）若已知Cu的原子半径为d cm，NA代表阿伏加德罗常数，Cu的相对原子质量为Mt，则该晶体的密度为$\frac{{M}_{t}}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$（用字母表示）．
19．以下化学用语中，正确的是（　　）
A．乙酸的分子式：C2H4OB．苯的结构简式：
C．H2O2的电子式：D．乙醛分子的结构简式：CH3COH
9．以废旧铅酸电池中的含铅废料Pb、PbO2、H2SO4为原料，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O．Fe2+催化过程可表示为：ⅰ.2Fe2++PbO2+4H++SO42-═2Fe3++PbSO4+2H2Oⅱ．…写出ⅱ的离子方程式：2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+．
16．一定条件下，在水溶液中1mol Cl-、ClOx-（x=1，2，3，4）的能量（kJ）相对大小如图所示．
①D是ClO4-（填离子符号）．
②B→A+C反应的热化学方程式为3ClO-（aq）=ClO3-（aq）+2Cl-（aq）△H=-117kJ/mol（用离子符号表示）．
13．已知铜和铁都能与氯化铁溶液发生反应，反应的化学方程式如下：Fe+2FeCl3═3FeCl2，Cu+2FeCl3═CuCl2+2FeCl2，向装有氯化铁溶液的烧杯中加入一定量的Cu和Fe的混合粉末，充分反应后发现烧杯底部仍有少量固体，过滤．下列判断正确的是（　　）
A．滤液中一定含有FeCl3、CuCl2、FeCl2
B．Cu最先和FeCl3溶液反应
C．滤渣中一定含有Fe没有Cu
D．滤渣中一定含有Cu可能含有Fe
2．在一容积为2L的密闭容器中，加入一定量的N2和H2，在一定条件下发生如下反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3△H＜0，反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：
①该反应的平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②该反应400℃时的平衡常数＞（填“＞”“＜”或“=”）500℃时的平衡常数．
③下列描述中能说明上述反应已达化学平衡的是：BD．
A.3V正（H2）=2V逆（NH3）
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中气体的分子总数不随时间而变化
④根据图计算从反应开始到第一次平衡时，平均反应速率V（N2）=0.01mol•L-1•min-1
⑤由第一次平衡到第二次平衡，平衡的移动方向是正向移动，采取的措施可能是增大压强（压缩体积）．

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