题目内容

19．美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200℃时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全．电池总反应为：C2H5OH+3O2═2CO2+3H2O，电池示意如图，下列说法不正确的是（　　）
A．a极为电池的负极
B．电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极
C．电池正极的电极反应为：2H++O2+4e-═H2O
D．电池工作时1mol乙醇被氧化时就有6mol电子转移

分析 由质子的定向移动方向可知a为负极，b为正极，负极发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和，电极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+，正极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，结合电极反应解答该题．

解答 解：A．原电池工作时，阳离子向正极移动，则a为负极，故A正确；
B．电池工作时，电流由正极经外电路流向负极，在该电池中由b极流向a极，故B正确；
C．正极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，故C正确；
D．已知电极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+，则1mol乙醇被氧化失去12mol电子，故D错误；
故选D．

点评 本题考查原电池知识，题目难度中等，本题注意把握根据电池总反应书写电极方程式的方法．

练习册系列答案
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9．含铬污水处理是污染治理的重要课题．
污水中铬元素以Cr2O72-和CrO42-形式存在，常见除铬基本步骤是：

（1）加酸可以使CrO42-转化为Cr2O72-：2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O
若常温下pH=1溶液中Cr2O72-浓度为0.1 mol•L-1，Cr2O72-浓度是CrO42-浓度的10倍，该化学平衡常数K=1.0×105．
（2）六价铬的毒性大约是三价铬的100倍，二氧化硫还原法是在酸性溶液中通SO2将Cr2O72-还原，反应的离子方程式为3SO2+Cr2O72-+2H+=2Cr3++3SO42-+H2O．而后再加碱将Cr3+沉淀，已知常温下Ksp[Cr（OH）3]=10-32，要使c（Cr3+）降低到10-5mol•L-1，溶液的pH应升高到5．
（3）电解还原法是利用电解产生的Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+．电解装置所用的电极材料是碳棒和铁片，其中铁片连接直流电源的正极．
（4）Cr（OH）3为绿色粘性沉淀，类似于Al（OH）3既溶于酸又能溶于强碱溶液．Cr（OH）3溶于稀硫酸的化学方程式为2Cr（OH）3+3H2SO4=2Cr2（SO4）3+6H2O．
10．实验室中某溶液含有Ag+、Cu2+、Ba2+，若依次加入试剂使三种离子分别沉淀出来，过滤得到相应的沉淀，则加入试剂的顺序为（　　）
A．NaOH、Na2SO4、NaClB．NaCl、Na2SO4、NaOH
C．NaOH、NaCl、Na2SO4D．Na2SO4、NaOH、NaCl
7．近年来对CO2的有效控制及其高效利用的研究正引起全球广泛关注．据中国化工报报道，美国科学家发现了一种新的可将CO2转化为甲醇的高活性催化体系，比目前工业使用的常见催化剂快近90倍．由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下：
反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1=-49.58kJ•mol-1
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g）?CO （　　）+H2O（g）△H2
反应Ⅲ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H3=-90.77kJ•mol-1
回答下列问题：
（1）反应Ⅱ的△H2=+41.19 kJ•mol-1，反应Ⅲ自发进行条件是较低温（填“较低温”、“较高温”或“任何温度”）．
（2）在一定条件下2L恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ，实验测得在不同反应物起始投入量下，反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线，如图1所示．
①据图可知，若要使CO2的平衡转化率大于40%，以下条件中最合适的是B
A．n（H2）=3mol，n（CO2）=1.5mol； 650K    B．n（H2）=3mol，n（CO2）=1.7mol；550K
C．n（H2）=3mol，n（CO2）=1.9mol； 650K    D．n（H2）=3mol，n（CO2）=2.5mol；550K
②在温度为500K的条件下，充入3mol H2和1.5mol CO2，该反应10min时达到平衡：
a．用H2表示该反应的速率为0.135 mol•L-1•min-1；
b．该温度下，反应I的平衡常数K=200；
c．在此条件下，系统中CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示，当反时间达到3min时，迅速将体系温度升至600K，请在图2中画出3～10min内容器中CH3OH浓度的变化趋势曲线：
（3）某研究小组将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂（发生反应I、Ⅱ、Ⅲ），测得了不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率（a）及CH3OH的产率（b），如图3所示，请回答问题：
①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是CE（选
填编号）．
A．改用高效催化剂
B．升高温度
C．缩小容器体积
D．分离出甲醇
E．增加CO2的浓度
②据图可知当温度高于260℃后，CO的浓度随着温度的升高而增大（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”）．
14．C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示（石墨仅表示出其中的一层结构）：

（1）C60、金刚石和石墨三者的关系互为B
A．同分异构体   B．同素异形体      C．同系物       D．同位素
（2）固态时，C60属于分子晶体（填“离子”“原子”或“分子”），C60分子中含有双键的数目是30．
（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是2NA个．二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子．二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是6．
（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是2．
4．下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对减弱的是（　　）
序号事实推论
ACa（OH）2的碱性强于Mg（OH）2金属性：Ca＞Mg
B与冷水反应，Na比Mg剧烈金属性：Na＞Mg
CSO2与NaHCO3溶液反应生成CO2非金属性：S＞C
Dt℃时，Br2+H2?2HBr  K=5.6×107
I2+H2?2HI   K=43		非金属性：Br＞I
A．AB．BC．CD．D
11．已知X、Y是两种性质相似的短周期元素．
Ⅰ．若X、Y是相邻相似，它们的单质都必须采用电解法制备，但都无需密封保存，
（1）X离子的结构示意图．（2）Y元素在周期表中位置第三周期ⅢA族．
Ⅱ．若X、Y是同族相似$\frac{X}{Y}$，X是形成化合物种类最多的元素．
（3）I2O3以氧化XO，常用于测定XO含量，已知：①2I2（s）+5O2（g）=2I2O5（s）△H=-75.66kJ•mol-1
②2XO（g）+O2（g）=2XO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1．请写出XO（g）与I2O5（s）和XO2（g）的热化学方程式：5CO（g）+I2O5（s）=5 CO2（g）+I2（s）△H=-1377.17kJ/mol．
（4）工业上用X单质与Y的氧化物反应制取Y单质的过程中，YO是反应中间产物，隔绝空气时YO和NaOH溶液反应（产物之一是Na2YO3）的离子方程式是SiO+2OH-=SiO32-+H2↑．
Ⅲ．若X、Y是对角相似，X、Y的最高价含氧酸的浓溶液都有强氧化性．
（5）下列试剂都可以证明X、Y的最高价含氧酸的浓溶液都有强氧化性的是ABD．
A．铁片    B．铜片     C．二氧化硫       D．木炭
（6）HA是含有X元素的一元酸，常温下，将0.2mol/L的HA溶液与等体积、等浓度的NaOH溶液混合，所得溶液（假设溶液体积可以相加）中部分微粒组成及浓度如图所示，图中N表示OH-（填微粒符号）．

（7）某化工厂设计要求：空气中YO2含量不得超过0.02mg/L．某同学用如图所示简易装置测定空气中的YO2含量：准确移取10mL5×10-4mol/L的标准碘水溶液，注入试管中，加2-3滴淀粉指示剂，此时溶液呈蓝色，在指定的测定地点抽气，每次抽气100mL，直到溶液的蓝色全部褪尽为止，假设该同学的测量是准确的，则他抽气的次数至少为160次时方可说明该厂空气中的YO2含量达标．
8．乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产．回答下列问题：
（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯（C2H5OSO3H）．再水解生成乙醇．写出相应的反应的化学方程式C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O→C2H5OH+H2SO4．
（2）已知：乙烯气相直接水合反应如下：
C2H4（g）+H2O（g）?C2H5OH（g）  H=-45.5KJ/mol
下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中n（H2O）：n（C2H4）=1：1）

①计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=0.07（MPa）-1（Kp表示用平衡分压代替平衡浓度计算出的平衡常数的值，分压=总压×物质的量分数）
②图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为：p1＜p2＜p3＜p4，理由是反应分子数减少，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高．
（3）若某温度下，反应C2H4（g）+H2O（g）?C2H5OH（g）的平衡常数为Kp=0.05MPa-1，体系总压为8.00MPa，各物质的量分数如下表所示．
物质C2H4（g）H2O（g）C2H5OH（g）
物质的量分数0.250.250.5
则v（正）＜v（逆）（填“＞”“＜”“=”）．
9．可以用浓磷酸代替浓硫酸制取溴化氢气体的理由是（　　）
A．浓磷酸与浓硫酸的性质相似
B．浓磷酸与浓硫酸一样难挥发，且属非氧化性酸
C．浓磷酸无氧化性，只有还原性
D．浓磷酸的酸性强于氢溴酸

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