题目内容

9．科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4．下列关于该电池叙述错误的是（　　）
A．电池工作时，是将太阳能转化为电能
B．铜电极为正极，电极反应式为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
C．电池内部H+透过质子交换膜从左向右移动
D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量盐酸

分析 该装置中，根据电子流向知，GaN是负极、Cu是正极，负极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，正极反应式为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，电解质溶液中阳离子向正极移动，据此分析解答．

解答 解：A．根据图示可知，该装置中将太阳能转化为化学能的过程，故A错误；
B．根据电子流向知，Cu是正极，正极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲烷，电极反应式为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，故B正确；
C．放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以装置中的H+由左向右移动，故C正确；
D．可向装置中加入少量的酸作电解质，由于盐酸易挥发，生成的甲烷中会混有HCl气体，应加入硫酸，故D错误；
故选AD．

点评 本题考查化学电源新型电池，题目难度中等，明确原电池原理为解答根据，注意正确判断电极反应、电子流向、离子流向，难点是电极反应式的书写．

练习册系列答案
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19．下列说法不正确的是（　　）
A．二甲苯和四甲苯均有三种
B．乙醇的酯化反应和酯的水解均属于取代反应
C．乙醇、乙酸均可与金属钠反应
D．石油裂解和油脂皂化均是由高分子物质生成小分子物质的过程
20．现有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的前四周期元素，A元素原子序数与周期序数相同；B、C同周期左右紧邻且二者能形成多种常见有害于大气的气态化合物；D是所在周期的原子序数最大的金属元素；E处于第四周期且其基态原子价层电子排布式为md2mnsn-2．请回答下列问题（用元素符号或化学式作答）：

（1）BA3分子的空间构型为三角锥形，B、C元素的第一电离能大小关系为N＞O（或O＜N）．
（2）与D元素同族的短周期元素M与B元素形成的某种化合物是具有特殊功能的陶瓷，其晶胞结构如图1，则每个晶胞中含M原子的个数为2，该功能陶瓷的化学式为BN．
（3）A、C两元素形成原子个数比1：1的化合物在酸性条件下能将E2+氧化，写出其离子方程式2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（4）写出以金属D、E为两电极、NaOH溶液为电解质溶液组成原电池的负极反应式Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O．
（5）已知在微生物作用的条件下，BA4+经过两步反应被氧化成BC3-．两步反应的能量变化如图2．试写出1mol BA4+（aq）全部氧化成BC3-（aq）的热化学方程式NH4+（aq）+2O2（g）=NO3-（aq）+2H+（aq）+H2O（l）△H=-346kJ/mol．
17．有下列化学仪器：①托盘天平，②玻璃棒，③药匙，烧杯，⑤量筒，⑥500mL容量瓶，⑦胶头滴管，⑧细口试剂瓶．现要配制500mL、1mol•L-1的硫酸溶液，
（1）需用质量分数为98%、密度为1.84g•cm-3的浓硫酸27.2mL．
（2）仪器⑥为500mL容量瓶
（3）上述仪器中挑选合适的，按实验使用的先后顺序，其编号排列是⑤⑦④②⑥
（4）容量瓶在使用前需要检验是否漏水．
（5）下图是进行溶液转移操作时的几种方法，其中正确的是A（填序号）
（6）将浓溶液转移入容量瓶后，紧接着进行的一步操作是洗涤
（7）下列操作对硫酸的物质的量浓度有何影响（填“A．偏高”、“B．偏低”或“C．不变”）．
①摇匀后发现液面低于刻度线再加水B；
②容量瓶中原有少量蒸馏水C；
③定容时俯视观察液面A．
4．NH4Al（SO4）2是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品；NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛．请回答下列问题：
（1）相同条件下，0.1mol•L-1的NH4Al（SO4）2中c（NH4+）小于（填“等于”、“大于”或“小于”）0.1mol•L-1NH4HSO4中c（NH4+）．
（2）均为0.1mol•L-1的几种电解质溶液的pH随温度变化的曲线如图1所示．

①其中符合0.1mol•L-1NH4Al（SO4）2的pH随温度变化的曲线是Ⅰ，导致pH随温度变化的原因是NH4Al（SO4）2水解使溶液呈酸性，升高温度，其水解程度增大，pH减小；
②20℃时，0.1mol•L-1的NH4Al（SO4）2中2c（SO42-）-c（NH4+）-3c（Al3+）=10-3mol•L-1（取近似值）
（3）室温时，向100mL0.1mol•L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol•L-1NaOH溶液，溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示：
试分析图中a、b、c、d四个点，水的电离程度最大的是a点；在b点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是c（Na+）＞c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（OH-）=c（H+）．
14．工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H
（1）已知CO（g）、H2（g）的标准燃烧热分别为-285.8kJ•mol-1，-283.0kJ•mol-1，且CH3OH（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）?CO2（g）+2H2O（l）△H=-761kJ/mol；则CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的△H=-90.8 kJ/mol．
（2）若将等物质的量的CO和H2混合气体充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应，下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是D．
A．容器内气体密度保持不变               B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．生成CH3OH的速率与生成H2的速率相等  D．CO的体积分数保持不变
（3）下列措施中既有利于增大该反应的反应速率又能增大CO转化率的是C．

A．将CH3OH及时从混合物中分离
B．降低反应温度
C．恒容装置中充入H2
D．使用高效催化剂
（4）在容积为2L的恒容容器中，分别研究反应在300℃、350℃和400℃三种温度下合成甲醇的规律．图2是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系．请回答：
①在上述三种温度中，曲线X对应的温度是300℃．
②利用图1中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g） 的平衡常数K=16．
（5）其他条件相同时，某同学研究该甲醇合成反应在不同催化剂Ⅰ或Ⅱ作用下反应相同时间时，CO的转化率随反应温度的变化情况．请在图2中补充t℃后的变化情况．
1．25℃时，三种酸的电离平衡常数如下：
化学式CH3COOHH2CO3HClO
电离平衡常数1.8×10-5    K1  4.3×10-7
K2  5.6×10-11		3.0×10-8
回答下列问题：
（1）一般情况下，当温度升高时，Ka增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）下列四种离子结合质子能力由大到小的顺序是a＞b＞d＞c（填序号）；
a．CO32-b．ClO-      c．CH3COO-d．HCO3-
（3）下列反应不能发生的是cd（填序号）
a．CO32-+CH3COOH=CH3COO-+CO2↑+H2O    
b．ClO-+CH3COOH=CH3COO-+HClO
c．CO32-+2HClO=CO2↑+H2O+2ClO-
d.2ClO-+CO2+H2O=CO32-+2HClO
（4）用蒸馏水稀释0.10mol•L-1的醋酸，下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是b（填序号）；
a.$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（{H}^{+}）}$b.$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$  c.$\frac{c（{H}^{+}）}{{k}_{W}}$   d.$\frac{c（{H}^{+}）}{c（O{H}^{-}）}$
（5）体积均为10mL、pH均为2的醋酸溶液与HX溶液分别加水稀释至1000mL，稀释过程中pH变化如图所示．
则HX的电离平衡常数大于（填“大于”、“等于”或“小于”，下同）醋酸的电离平衡常数；稀释后，HX溶液中水电离出来的c（H+）大于醋酸溶液中水电离出来的c（H+），理由是稀释后HX溶液中的c（H+）小于CH3COOH溶液中的c（H+），它对水的电离的抑制能力减弱；
（6）25℃时，若测得CH3COOH与CH3COONa的混合溶液的pH=6，则溶液中c（CH3COO-）-c（Na+）=9.9×10-7 mol•L-1（填精确数值）．
18．周期表中的五种元素A、B、D、E、F，原子序数依次增大，A的基态原子价层电子排布为nsnnpn；B的基态原子2p能级有3个单电子；D是一种富集在海水中的元素，含量位于海水中各元素的第三位；E2+的3d轨道中有10个电子；F位于第六周期，与Cu同族，其单质在金属活动性顺序表中排在末位．
（1）写出E的基态原子的价层电子排布式3d104s2
（2）A、B形成的AB-常作为配位化合物中的配体，其A原子的杂化方式为sp，AB-中含有的σ键与π键的数目之比为1：2
（3）FD3是一种褐红色晶体，吸湿性极强，易溶于水和乙醇，无论是固态、还是气态，它都是以二聚体F2D6的形式存在，依据以上信息判断FD3，晶体的结构属于分子晶体，写出F2D6的结构式．
18．甲、乙、丙三种物质之间有如右图所示的转化关系：
（1）若甲是不溶于水的白色粉末状物质，既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液，则甲是Al2O3（填化学式）．
写出反应的化学方程式
①甲→乙Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O．
②乙→丙Al2（SO4）3+6NH3•H2O=2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4．
（2）若乙溶液中加入KSCN溶液，有血红色出现，则甲物质是Fe2O3（填化学式）．写出反应的离子方程式：
①甲→乙Fe2O3+6H+=Fe3++3H2O．
②乙→丙Fe3++3NH3•H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+．

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