题目内容

我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站．为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供氧气．我国科学家设计了一种装置（如图所示），实现“太阳能一电能一化学能”转化，总反应为2CO2=2CO+O2．下列有关说法正确的是（　　）
A、该装置属于原电池
B、X极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-
C、反应完毕，该太阳能装置中的电解质溶液碱性增强
D、人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2+H2O+2e-=CO+2OH-
考点：原电池和电解池的工作原理
专题：电化学专题
分析：装置实现“太阳能一电能一化学能”转化，电能转化为化学能，为电解装置，总反应为2CO2=2CO+O2，阴极发生还原反应生成CO，氧气发生氧化反应生成氧气，由电子的定向移动可知X为阳极，Y为阴极，以此解答该题．
解答： 解：A．装置实现“太阳能一电能一化学能”转化，电能转化为化学能，为电解装置，故A错误；
B．X为阳极，发生氧化反应，电极方程式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，故B错误；
C．阴极反应生成的OH-在阳极完全反应，总反应为2CO2=2CO+O2，所以反应前后溶液的pH并不变化，故C错误；
D．Y为阴极，发生还原反应，电极方程式为CO2+H2O+2e-=CO+2OH-，故D正确．
故选D．
点评：本题考查化学电源新型电池，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，明确负极反应=总反应-正极反应式是解答本题的关键，注意电解原理的应用，题目难度中等．
练习册系列答案
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生物燃料电池（BFC）是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示．已知C1极的电极反应方程式为：C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+．下列说法不正确的是（　　）
A、C1极为电池负极，C2极为电池正极
B、C2极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
C、该生物燃料电池的总反应方程式为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O
D、电池放电过程中电解质溶液的pH不变
短周期元素R、T、X、Y、Z在元素周期表的相对位置如下表所示，它们的最外层电子数之和为29．则下列判断正确的是（　　）
RT
XYZ
A、R位于元素周期表中第二周期第ⅣA族
B、五种元素中原子半径最大的是X
C、气态氢化物稳定性：Y＞T
D、Z元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式为HZO4
要除去下列四种物质中的少量杂质（括号内的物质为杂质）：甲：CaCO3（Na2CO3）；乙：NaOH（Na2CO3）；丙：KCl（KHCO3）；丁：碳粉（CuO）可选用的试剂及操作方法有：①加适量盐酸，搅拌，过滤；②加适量水，搅拌，过滤；③加适量盐酸，蒸发；④溶解，加适量石灰水，过滤，蒸发．下列组合正确的是（　　）
A、甲-②，乙-④
B、乙-③，丙-①
C、丙-①，丁-②
D、丁-②，丙-③
下列说法中正确的是（　　）
A、在饱和硫酸铜溶液中放入胆矾晶体，几天后晶体外形发生改变且晶体质量变小
B、检验火柴头中的氯元素，可把燃尽的火柴头浸泡在少量水中，片刻后取少量溶液于试管中，滴加硝酸银溶液和稀硝酸
C、纸上层析法通常以滤纸作为惰性支持物，滤纸纤维上的羟基所吸附的水作为流动相
D、在比较乙醇和苯酚与钠反应的实验中，要把乙醇和苯酚配成同物质的量浓度的水溶液，再与相同大小的金属钠反应，来判断两者羟基上氢的活性
下列各组离子在特定条件下一定能够大量共存的是（　　）
A、含有较多Fe3+的溶液：Na+、SO42-、HS-、NH4+
B、c（OH-）=1mol/L的溶液：AlO2-、CH3COO-、K+、Ba2+
C、pH=1的溶液：K+、Fe2+、NO3-、Na+
D、遇Al能放出H2的溶液：HCO3-、K+、Mg2+、Cl-
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H1
反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H2
①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）．
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
由表中数据判断△H1
 
0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为
 
，此时的温度为
 
（从上表中选择）．
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l）△H1=-1451.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
 

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置：
①该电池的能量转化形式为
 
．
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小．请写出该电池的负极的电极反应式．
 

③用该电池电解（惰性电极）500mL某CuSO4溶液，电解一段时间后，为使电解质溶液恢复到原状态，需要向溶液中加入9.8g Cu（OH）2固体．则原CuSO4溶液的物质的量浓度为
 
mol/L（假设电解前后溶液体积不变）．
为研究HA、HB溶液和MOH的酸碱性的相对强弱，某化学学习小组设计了以下实验：室温下，将pH=2的两种酸溶液HA、HB和pH=12的碱溶液MOH各1mL，分别加水稀释到1000mL，其pH的变化与溶液体积的关系如图所示，根据所给数据，请回答下列问题：
（1）HA为
 
酸，HB为
 
酸（填“强”或“弱”）．
（2）若c=9：则
①稀释前HB溶液和MOH溶液等体积混合后，溶液中c（B-）
 
c（M+） （填“＞”或“＜”或“=”）．
②稀释后的三种溶液中，由水电离的氢离子的浓度的大小顺序为
 
 （用酸、碱的化学式表示）．
③将稀释后的HA溶液和MOH溶液取等体积混合，则所得溶液中c（A-）与c（M+）的大小关系为
 
（填“大于”“小于”或“等于”）．
（3）若b+c=14，则MOH为
 
碱（填“强”或“弱”）．将稀释后的HB溶液和MOH溶液取等体积混合，所得混合溶液的pH
 
7（填“大于”“小于”或“等于”）．
元素X、Y的单质是生活中常见的金属，A、B、C、D、E是中学常见的5种化合物，其中A、B是氧化物，试剂1为氢氧化钠，试剂2是稀硫酸．相关物质间的关系如图．
（1）写出下列物质的化学式
A、
 
C、
 
Y、
 
 D、
 
．
（2）检验物质D的溶液中金属离子的方法是
 
．
（3）将物质D溶于水，其溶液呈酸性，原因是（用离子方程式表示）
 
．

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