《2025年暑假作业黑龙江教育出版社高一化学》

10. 利用反应$6NO_{2}+8NH_{3}= 7N_{2}+12H_{2}O$设计的电池装置如图所示,该装置能有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染。下列说法错误的是(B)


A.电极B为正极,发生还原反应
B.当有0.5mol$NO_{2}$参与反应时,外电路中转移3mol电子
C.电池工作时,$OH^{-}$从右向左移动
D.电极B的电极反应式为$2NO_{2}+8e^{-}+4H_{2}O= N_{2}+8OH^{-}$

答案： B [根据电池总反应 6NO₂ + 8NH₃ = 7N₂ + 12H₂O 可知,NO₂ 得电子发生还原反应,NH₃ 失电子发生氧化反应,故通入 NH₃ 的电极 A 为负极,通入 NO₂ 的电极 B 为正极,A 项正确;根据电池总反应可知,当有 6 mol NO₂ 参与反应时,外电路中转移 24 mol e⁻,故当有 0.5 mol NO₂ 参与反应时,外电路中转移电子的物质的量为 0.5 mol × 24/6 = 2 mol,B 项错误;原电池工作时,阴离子移向负极,故 OH⁻从右向左移动,C 项正确;电极 B 为正极,发生还原反应,电极反应式为 2NO₂ + 8e⁻ + 4H₂O = N₂ + 8OH⁻,D 项正确。]

11. 通过传感器可以监测空气中甲醛含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示,下列说法错误的是(D)

A.a为电池的正极,发生还原反应
B.b极的电极反应为$HCHO+H_{2}O-4e^{-}= CO_{2}+4H^{+}$
C.传感器工作过程中,电解质溶液中硫酸的浓度减小
D.当电路中转移$2×10^{-4}mol$电子时,传感器内参加反应的HCHO为3.0mg

答案： D [氧气得电子,发生还原反应,a 为正极,A 正确;b 极是负极,发生失去电子的氧化反应,故电极反应为 HCHO + H₂O - 4e⁻ = CO₂ + 4H⁺,B 正确;传感器工作过程中,发生氧化还原反应生成水,电解质溶液中硫酸的浓度变小,C 正确;负极:HCHO + H₂O - 4e⁻ = CO₂ + 4H⁺,当电路中转移 2×10⁻⁴ mol 电子时,反应的甲醛物质的量为 5×10⁻⁵ mol,质量为 1.5 mg,D 错误。]

12. 根据题中提供的信息,请回答下列问题：
(1)学习原电池原理后,小江同学根据反应$2Fe^{3+}+Cu= 2Fe^{2+}+Cu^{2+}$设计了一个原电池并得到老师的肯定,则小江同学选用的负极材料是Cu,正极材料可能是石墨(填一种)。
(2)小河同学设计了如图所示的原电池,利用不同的电解质溶液进行实验。

①当以稀硫酸作为电解质溶液时,电流表指针发生了偏转,请写出负极的电极反应式：Mg - 2e⁻ = Mg²⁺。
②当以NaOH溶液作为电解质溶液时,电流表指针也发生了偏转,若负极失去1mol电子,理论上负极的质量变化为9g。
(3)燃料电池是一种高效化学电池,以稀硫酸为电解质溶液的氢氧燃料电池的工作原理如图所示,a和b都是Pt电极(惰性电极)。

①该电池的正极反应式为O₂ + 4e⁻ + 4H⁺ = 2H₂O。
②该电池工作时,电解质溶液中$H^{+}$的移动方向是a向b(填“a向b”或“b向a”,下同),外电路中电子的流动方向是a向b。
③若将a极通入的气体换为$CH_{4}$,同时将电解质溶液换为NaOH溶液,则a极的电极反应式为CH₄ - 8e⁻ + 10OH⁻ = CO₃²⁻ + 7H₂O。当a极有1mol$CH_{4}$发生反应时,理论上b极参加反应的氧气在标准状况下的体积为44.8L。
(4)小海同学在做氢气的制备实验时,用锌粒和稀硫酸为原料,结果发现反应速率较慢。其他同学给出以下建议,其中能加快制备$H_{2}$的反应速率的有BCD(填字母)。
A. 将稀硫酸换成质量分数为98%的浓硫酸
B. 向反应液中滴入几滴硫酸铜溶液
C. 改换合适的装置并适当加热
D. 将锌粒换成质量相等的锌粉

答案：
(1)Cu 石墨
(2)①Mg - 2e⁻ = Mg²⁺ ②9
(3)①O₂ + 4e⁻ + 4H⁺ = 2H₂O ②a 向 b a 向 b③CH₄ - 8e⁻ + 10OH⁻ = CO₃²⁻ + 7H₂O 44.8
(4)BCD解析
(1)根据反应 2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺,可知铜失电子,作负极,故负极材料为 Cu,正极材料活泼性小于 Cu,可选石墨作正极;
(2)①Mg - Al - 稀硫酸电池,负极的电极反应为 Mg - 2e⁻ = Mg²⁺;②若以 NaOH 溶液作为电解质溶液,则负极电极反应式为 Al - 3e⁻ + 4OH⁻ = [Al(OH)₄]⁻,若负极失去 1 mol 电子,理论上负极的质量变化为 1/3 mol × 27 g·mol⁻¹ = 9 g;
(3)①以稀硫酸为电解质溶液的氢氧燃料电池,该电池的正极反应式为 O₂ + 4e⁻ + 4H⁺ = 2H₂O;②该电池工作时,电解质溶液中 H⁺向正极移动,即 a 向 b 移动;外电路中电子由负极到正极,即 a 向 b 移动;③若将 a 极通入的气体换为 CH₄,同时将电解质溶液换为 NaOH 溶液,则 a 极的电极反应式为 CH₄ - 8e⁻ + 10OH⁻ = CO₃²⁻ + 7H₂O;当 a 极有 1 mol CH₄ 发生反应时,理论上 b 极参加反应的氧气为 2 mol,在标准状况下体积为 44.8 L;
(4)浓硫酸中氢离子浓度小,反应速率减慢,A 不选;向反应液中滴入几滴硫酸铜溶液,置换出单质铜,形成原电池,可加快反应速率,B 选;改换合适的装置并适当加热,可加快反应速率,C 选;将锌粒换成质量相等的锌粉,增加接触面积,加快反应速率,D 选;故选 BCD。