题目内容

9．全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，该电池性能优良，其电池总反应为：V3++VO2++H2O$?_{放电}^{充电}$ VO2++2H++V2+．下列叙述正确的是（　　）
A．放电过程中电解质溶液中阴离子移向正极
B．放电时每转移0.5mol电子，负极有0.5molV2+被氧化
C．充电时阳极附近溶液的酸性减弱
D．充电时阳极反应式为：VO2++2H++e-═VO2++H2O

分析 根据电池总反应和参加物质的化合价的变化可知，反应中V2+离子被氧化，应是电源的负极，VO2+离子化合价降低，被还原，应是电源的正极反应，根据原电池的工作原理进行分析：
A、电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；
B、放电时氧化剂为VO2+离子，在正极上被还原后生成VO2+离子，根据化合价判断转移的电子数；
C、充电时阳极上发生失电子的氧化反应，根据电极反应式进行回答；
D、充电时阳极上发生失电子的氧化反应．

解答 解：电池总反应和参加物质的化合价的变化可知，反应中V2+离子被氧化，应是电源的负极，VO2+离子化合价降低，被还原，应是电源的正极反应．
A、电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故A错误；
B、放电时氧化剂为VO2+离子，在正极上被还原后生成VO2+离子，每转移2mol电子时，消耗2mol氧化剂，转移0.5mol电子，负极有0.5molV2+被氧化，故B正确；
C、充电时阳极发生反应：H2O+VO2+-e-=VO2++2H+，生成氢离子，所以溶液的酸性增强，故C错误；
D、充电时阳极上发生失电子的氧化反应，即H2O+VO2+-e-=VO2++2H+，故D错误．
故选B．

点评 本题考查原电池的工作原理，题目难度不大，注意把握原电池中电子及溶液中离子的定向移动问题，本题从化合价的变化进行判断是做题的关键．

练习册系列答案
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19．1923年以前，甲醇一般是用木材或其废料的分解蒸馏来生产的．现在工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加压催化加氢的方法，工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序．
已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
化学反应平衡常数温度℃
500800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）K12.50.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）K21.02.50
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）K3
（1）反应②是吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）某温度下反应①中H2的平衡转化率（a）与体系总压强（P）的关系如图1所示．则平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3=K1×K2（用K1、K2表示）．
（3）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如图2所示，若在t0时刻分别改变一个条件，则曲线Ⅰ可变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ．当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是加入催化剂．当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是将容器的体积（快速）压缩至2L．
（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，若采用铂为电极材料，两极上分别通入甲醇和氧气，以氢氧化钾溶液为电解质溶液，则该碱性燃料电池的负极反应式是CH3OH-6 e-+8 OH-=CO32-+6 H2O；
20．汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所
致：N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H＞0，已知该反应在2 404℃，平衡常数K=64×10-4．请回答：
（1）某温度下，向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol，5分钟后O2的物质的量为0.5mol，则N2的反应速率为0.05mol/（L•min）．
（2）假定该反应是在恒容条件下进行，判断该反应达到平衡的标志AD．
A．消耗1mol N2同时生成1mol O2
B．断裂1NA个O=O键同时断裂1NA 个 N=O键
C．混合气体平均相对分子质量不变
D．2v正（N2）=v逆（NO）
（3）将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图变化趋势正确的是AC（填字母序号）．

（4）向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态．与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数不变．（填“变大”、“变小”或“不变”）
（5）在温度2 404℃条件下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1 mol/L、4.0×10-2 mol/L和3.0×10-3 mol/L，此时反应向正反应方向进行（填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”），理由是因为浓度商Qc＜K．
17．根据键能数据估算CH4（g）+4F2（g）═CF4+4HF（g）的反应热△H为（　　）
化学键C-HC-FH-FF-F
键能/（kJ/mol）414489565155[
A．-1940kJ•mol-1B．+1940kJ•mol-1C．-485kJ•mol-1D．+485kJ•mol-1
4．一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物（NOx）的污染．已知：
①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ•mol-1
②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1160kJ•mol-1
下列选项正确的是（　　）
A．CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867 kJ•mol-1
B．CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H3＞△H1
C．若用0.2 mol CH4还原NO2至N2，则反应中放出的热量一定为173.4 kJ
D．若用标准状况下2.24 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子为1.6 mol
14．开发利用清洁能源具有广阔的开发和应用前景，可减少污染解决雾霾问题．甲醇是一种可再生的清洁能源，一定条件下用CO和H2合成CH3OH：CO（g）+2H2 （g）?CH3OH（g）△H=-105kJ•mol-1．向体积为2L的密闭容器中充入2mol CO和4mol H2，测得不同温度下容器内的压强（P：kPa）随时间（min）的变化关系如下左图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示：
①Ⅱ和Ⅰ相比，改变的反应条件是Ⅱ中使用催化剂．
②反应Ⅰ在6min时达到平衡，在此条件下从反应开始到达到平衡时v （CH3OH）=0.125 mol/（L．min）．
③反应Ⅱ在2min时达到平衡，平衡常数K（Ⅱ）=12．在体积和温度不变的条件下，在上述反应达到平衡Ⅱ时，再往容器中加入1mol CO和3mol CH3OH后v（正）= v （逆）．（填“＞”“＜”“=”），原因是：浓度商Qc=$\frac{\frac{1.5+3}{2}}{\frac{1+0.5}{2}×0．{5}^{2}}$=12=K，可逆反应处于平衡状态．
④比较反应Ⅰ的温度（T1）和反应Ⅲ的温度（T3）的高低：T1＞T3（填“＞”“＜”“=”），判断的理由是此反应为放热反应，降低温度，反应速率减慢，平衡向正反应方向移动．
1．X、Y、Z、W、R是短周期元素，原子序数依次增大，只有一种金属，X原子核外各层电子数之比为1：2，Y原子和Z原子的核外电子数之和为20，W和R是同周期相邻元素，Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨．
请回答下列问题：
（1）元素X的最高价氧化物的电子式为；元素Z的离子结构示意图为．
（2）元素W位于周期表的第三周期第VA族．
（3）元素Z和元素R的最高价氧化物所对应水化物发生反应的离子方程式Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O．
（4）R的一种氧化物能使品红溶液褪色，其能与酸性高锰酸钾反应，并使溶液褪色，请写出反应的离子方程式2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+．
（5）Y和Z组成的化合物ZY，被大量用于制造电子元件．工业上用Z的氧化物、X单质和Y单质在高温下制备ZY，其中Z的氧化物和X单质的物质的量之比为1：3，则该反应的化学方程式为Al2O3+3C+N2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO．
18．下列有关气体摩尔体积的描述中正确的是（　　）
A．相同物质的量的气体，其气体摩尔体积也相同
B．气体摩尔体积是指1mol任何气体所占的体积为22.4L
C．标准状况下的气体摩尔体积约为22.4L/mol
D．一定物质的量的气体所占的体积就是气体摩尔体积
19．现有五种可溶性物质A、B、C、D、E，它们所含的阴、阳离子互不相同，分别含有五种阳离子Na+、Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+和五种阴离子Cl-、OH-、NO3-、CO32-、X中的一种．（已知Al（OH）3具有两性，既可与强酸反应，又可与强碱反应Al（OH）3+NaOH═Na[Al（OH）4]、CO32-与Al3+或Fe3+在水溶液中不能共存，会相互反应产生相应氢氧化物沉淀及CO2气体等）
（1）某同学通过比较分析，认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是Na2CO3和Ba（OH）2（填化学式，且相对分子质量最小的写在第一个空）；
（2）为了确定X，现将（1）中的两种物质记为A和B，含X的物质为记C，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体；当C与A的溶液混合时产生棕黄色沉淀，向该沉淀中滴入稀HNO3，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解．则：X为B；
A．SO3-    B．SO42-    C．CH3COO-    D．SiO32-
（3）向B的水溶液中逐滴加入盐酸且边加边振荡，发现基本没有气泡，原因是CO32-+H+=HCO3-（用离子方程式表示）；
（4）将0.02mol的A与0.01mol的C同时溶解在足量的蒸馏水中，充分反应后，最终所得沉淀的质量为6.09g（保留两位小数）．
（5）将Cu投入到装有D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀H2SO4，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现．则物质D一定含有上述离子中的NO3-（填相应的离子符号）．有关反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；
（6）利用上述已经确定的物质，可以检验出D中的阳离子．请简述实验操作步骤、现象及结论取少量D的溶液与试管中，逐渐进入Ba（OH）2溶液至过量，先出现白色沉淀后溶解，则D中含有Al3+，若生成的白色沉淀不溶解，则D中含有Mg2+．

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