高中化学主题3合理利用化学能源3.3汽车燃料清洁化同步测试鲁科版选修

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1、3.3汽车燃料清洁化一、单选题（共10题；共20分）1.有一种锂电池，用金属锂和石墨做电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（ ）中而形成的，电池总反应方程式为：8Li+3SOCl26LiCl+Li2SO3+2S，下列叙述中正确的是（ ） A.电解质溶液中混入水，对电池反应无影响B.金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极C.电池工作过程中，亚硫酰氯（SOCl2）被还原为Li2SO3D.电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4：12.未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生下列属于未来新能源标准的是（）天然气 煤 核能

2、 石油 太阳能 生物质能 风能 氢能 A.B.C.D.3.用电动公交车初步替代燃油公交车是天津市节能减排、控制雾霾的重要举措之一LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li+FeS+2eLi2S+Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是（ ） A.电池反应的化学方程式为：2Li+FeSLi2S+FeB.负极的电极反应式为：Al3e=Al3+C.LiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价是+1D.电池充电时，阴极反应为：Li2S+Fe2e2Li+FeS4.我们现在所使用的能源分为“一次能源”和“二次能源”。根据能源的分类，下列全部属于“一次能源”的是（

3、） A.天然气 蒸汽 风力B.石油 流水 天然铀矿C.原煤 核能 电力D.焦炭 酒精 潮汐能5.有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是（） A.便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B.自然界的含硅化合物易开采C.硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低且容易有效控制D.自然界中存在大量单质硅6.能源可划分为一级能源和二级能源，自然界以现成方式提供的能源称为一级能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制

4、取；未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生下列叙述正确的是（ ） A.水煤气，电能是一级能源B.天然气，水力是二级能源C.核能，煤，石油符合未来新能源标准D.太阳能，生物质能，风能，氢能符合未来新能源标准7.一种光化学电池的结构如图所示，电池总反应为AgCl（s）+Cu+（aq）Ag（s）+Cu2+（aq）+Cl（aq），下列关于该电池在工作时的说法中正确的是（ ） A.生成108 g银，转移电子个数为1 molB.Cu+在负极发生氧化反应C.Ag电极活泼，Ag失电子发生氧化反应D.Cl由负极迁移到正极8.某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H+ ，

5、其基本结构见图，电池总反应可表示为：2H2+O22H2O，下列有关说法不正确的是（ ） A.电子通过外电路从a极流向b极B.b极上的电极反应式为：O2+4H+4e2H2OC.每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极9.锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中下列说法正确的是（ ） A.外电路的电流方向是由a极流向b极B.电池正极反应式为MnO2+e=MnO C.用稀硫酸代替有机溶剂，增加自由移动的离子浓度，可以增加电池的电流强度D.Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO

6、210.下列说法中，错误的是（ ） A.我国目前最主要的能源是煤炭B.人体运动所消耗的能量与化学反应无关C.人类目前所直接利用的能量大部分是由化学反应所产生的D.煤、石油、天然气是当今世界最重要的三种化石燃料二、填空题（共4题；共20分）11.能源是人类生存和发展的重要支柱请回答以下有关能源的问题：（1）能源可分一级能源和二级能源等，直接从自然界获得的能源称为一级能源；需要依靠其他能量间接制取的能源称为二级能源煤、煤气、石油、天然气、水能、风能和生物能等等多年来大量使用的能源，称为_能源而电能、氢能、水煤气等都被称为_能源（2）煤、石油、天然气等能源以热的形式供给人们需要写出煤、天然气燃烧供热

7、时的化学反应方程式（试以它们各自的主要成分C和CH4代表）：_在质量相同时，燃料_对环境造成的负面影响（温室效应）小（3）科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源以氢气作为燃料，4gH2的燃烧生成液态水时放出热量为571.6kJ，试写出表示H2燃烧热的热化学方程式：_（4）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，其能量转化主要形式是_，当用KOH溶液做电解质溶液时，正极的反应式为：_负极的反应式为：_甲烷也可以作为燃料电池的原料，此时在负极上反应的物质是_（填化学式） 12.有效地利用现有新能源和开发新能源已受到各国的重视（1）工业上可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能例如，加

8、入CH3OC（CH3）3 ， 来生产无铅汽油” H3COC（CH3）3分子必存在的原子间连接形式有_（填写编号，多选不得分）C=O C=C （2）天然气的燃烧产物无毒、热值高、管道输送方便，将成为我国西部开发的重点之一，天然气常和石油伴生，其主要的成分是甲烷能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是_ （填写编号）其一氯取代物不存在同分异构体 其二氯取代物不存在同分异构体（3）1980年我国首次制成一辆燃氢汽车，乘员12人，以50km/h行驶了40km为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气下列可供开发又较经济的制氢方法是_电解水 锌和稀硫酸反应 光解海水（4）其次，制得纯氢气后，还需

9、要解决的问题是_（写出其中的一个） 13.如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题电池的负极是_（填“a”或“b”）电极，该电池的正极反应式是_电池工作一段时间后电解质溶液的pH_（填“增大”、“减小”或“不变”） 14.I甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，则甲烷燃烧的热化学方程式为_科研人员新近开发出一种由甲醇（CH3OH）和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，可供手机连续使用一个月才充一次电，据此请回答以下问题：（1）甲醇是_极，电极反应为_（2）电池反应的离子方程式：_ 三、综合题（共2题；共10分）15.高铁电池是一种新型可

10、充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压高铁电池的总反应为：请回答下列问题：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH （1）高铁电池的负极材料是_ （2）放电时，正极发生_（填“氧化”或“还原”）反应；已知负极反应为Zn2e+2OHZn（OH）2 ， 则正极反应为_ （3）放电时，_（填“正”或“负”）极附近溶液的碱性增强 （4）充电时，阴极的电极反应式为_ （5）充电时，理论上分析，每生成0.15moLK2FeO4转移电子数为_ 16.中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆甲醇燃料电

11、池的工作原理如图所示 （1）该电池工作时，b口通入的物质为_，c口通入的物质为_ （2）该电池负极的电极反应式为_ （3）工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，有_NA个电子转移 答案解析部分一、单选题1.【答案】D 【解析】【解答】解：A锂性质活泼，易与水反应，则电解质为非水溶液，故A错误；B该电池的负极材料为锂，被氧化生成LiCl和Li2SO3 ， 故B错误；C根据总反应8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S可知，亚硫酰氯（SOCl2）被还原为S，故C错误；D根据总反应8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S可知，8mol锂反应失去8mol电子，生成

12、2molS，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4：1，故D正确故选D【分析】该电池的负极材料为锂，性质活泼，易与水反应，则电解质为非水溶液，根据总反应8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S可知，亚硫酰氯（SOCl2）被还原为S，由反应的总方程式可知金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比2.【答案】B 【解析】【解答】煤、石油、天然气是化石能源，能引起严重的空气污染，不是新能源常见新能源有：太阳能、核能、地热能、潮汐能、风能、氢能、生物质能等，这些能源对环境污染小，属于对环境友好型能源，故答案为：B【分析】根据绿色化学的理念、环境保护的原则进行判断即可.3.【答案

13、】A 【解析】【解答】解：A、根据正极反应2Li+FeS+2eLi2S+Fe与负极反应2Li2e2Li+相加可得反应的电池反应式为：2Li+FeSLi2S+Fe，故A正确； B、负极应该是Li失去电子而不是Al，发生反应为：LieLi+ ， 故B错误；C、Li和Al都属于金属，在电池中作为负极材料，所以LiAl应该属于合金而不是化合物，因此化合价为0价，故C错误；D、充电时为电解池原理，阴极发生还原反应，正确的反应式是2Li+2e2Li，故D错误故选A【分析】Li和Al都属于金属，合金中Li较Al活泼，根据正极反应式知，原电池的电极材料LiAl/FeS，判断出负极材料为Li，发生反应为：Lie

14、Li+ ， 又知该电池中正极的电极反应式为：2Li+FeS+2eLi2S+Fe，所以电池反应为：2Li+FeSLi2S+Fe，充电时为电解池原理，阴极发生还原反应，反应式是2Li+2e2Li4.【答案】B 【解析】【解答】一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，它包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等；由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等；A.蒸汽是二次能源，选项A不符合题意；B. 石油、流水、天然铀矿均为一

15、次能源，选项B符合题意；C.电力是二次能源，选项C不符合题意；D. 焦炭、酒精是二次能源，选项D不符合题意。故答案为：B。【分析】根据一次能源的定义进行解答：一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源5.【答案】D 【解析】【解答】A硅常温下为固体，性质较稳定，便于贮存，较为安全，故A正确；B沙石的主要成分是二氧化硅，易开采，故B正确；C硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用说明燃烧放出的热量大，硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅是固体，容易得至有效控制，故C正确；D硅在自然界中含量丰富，主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，仅次于氧，故D错误故选D【分析】A硅常温下为固体，性质较稳定，

16、便于贮存，较为安全；B沙石的主要成分是二氧化硅，易开采；C硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用说明燃烧放出的热量大，硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅是固体，容易得至有效控制；D硅在自然界中含量丰富，主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，仅次于氧6.【答案】D 【解析】【解答】解：A、水煤气是煤炭气化得到的气体属于二级能源，电能是通过物质燃烧放热转化成的，或是由风能、水能、核能等转化来的，为二级能源，故A错误； B、天然气直接开采可用，是一级能源，水能是自然界中以现成形式提供的能源，不是二级能源，为一级能源，故B错误；C、煤、石油、天然气是化石能源，不是新能源，核能发电核电厂的反应器内有大量的放射性物

17、质，会对生态及民众造成伤害，不属于未来新能源，故C错误；D、常见新能源有：太阳能、核能、地热能、潮汐能、风能、氢能、生物质能等，太阳能，生物质能，风能，氢能符合未来新能源标准，故D正确故选D【分析】根据能源的分类知识判断，自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需要依靠其它能源的能量间接制取的能源称为二级能源，煤、石油、天然气是化石燃料，太阳能、核能、地热能、潮汐能、风能、氢能、生物质能等都是新能源7.【答案】B 【解析】【解答】解：A正极上的反应为AgCl（s）+eAg（s）+Cl（aq），生成108g即1mol银，转移电子的物质的量为1mol，电子个数为NA ， 故A错误； B铂作负极，

18、负极上Cu+失电子生成Cu2+ ， 则Cu+在负极发生氧化反应，故B正确；CAgCl中的银离子，在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极，Ag电极不发生反应，故C错误；D原电池中阴离子向负极移动，即Cl由正极迁移到负极，故D错误；故选B【分析】该装置中AgCl中的银离子，在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极，铂作负极，负极上Cu+失电子生成Cu2+ ， 电流从负极沿导线流向正极，电解质溶液中阴离子向负极移动，结合方式中银与电子的关系计算分析8.【答案】C 【解析】【解答】解：A电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极，即从a极流向b极，故A正确； B该电池为酸性电池，所以正极电极反应为

19、O2+4e+4H+=2H2O，故B正确；C每转移0.1mol电子，消耗0.05mol的H2 ， 标准状况下的H2 1.12 L，故C错误；D原电池中，阳离子向正极移动，所以H+由a极通过固体酸电解质传递到b极，故D正确故选C【分析】根据电池总反应：2H2+O2=2H2O可知：通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，反应为H22e2H+ ， 通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，反应为O2+4e+4H+=2H2O；电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极，即从a极流向b极，电解质溶液中阳离子向正极移动，即H+由a极通过固体酸电解质传递到b极；每转移0.1mol电子，消耗0.05mol的H2

20、 ， 以此解答该题9.【答案】D 【解析】【解答】解：A、Li为负极，MnO2为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，故A错误；B、MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e+Li+=LiMnO2 ， 故B错误；C、因负极材料为Li，可与酸反应，则不能用酸代替电池中的混合有机溶剂，故C错误；D、在原电池中，阳离子移向正极，即Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，发生反应：MnO2+e+Li+=LiMnO2 ， 生成LiMnO2 ， 故D正确，故选D【分析】形成原电池反应时，Li为负极，被氧化，电极方程式为Lie=Li+ ， MnO2为正极，被还原，电极方程式

21、为MnO2+e+Li+=LiMnO2 ， 阳离子移向正极，金属锂是可以和酸反应的活泼金属，结合电极方程式以及元素化合价的变化解答该题10.【答案】B 【解析】【解答】解：A我国目前使用的能源有煤、石油、天然气，其中最主要的能源是煤炭，故A正确； B人体运动消耗的能量来自于体内有机物的氧化分解，属于化学反应，所以人体运动所消耗的能量与化学反应有关，故B错误；C当前能源结构中，燃料的燃烧是主要的能量来源，燃烧反应为放热反应，所以人类目前所直接利用的能量大部分是由化学反应产生的，故C正确；D当今世界的燃料主要是煤、石油、天然气，煤、石油、天然气属于化石燃料，是远古时代的动植物在地下发生复杂的物理、化

22、学变化形成的，故D正确；故选：B【分析】A煤是我国目前最主要的一种能源；B人的运动需要能量，能量来自于体内有机物的氧化分解；C当前能源结构中，燃料的燃烧是主要的能量来源；D当今世界的燃料主要是煤、石油、天然气二、填空题11.【答案】一级；二级；C+O2CO2、CH4+2O2CO2+2H2O；CH4；H2（g）+O2（g）=H2O（l）H=285.8kJ/mol；由化学能转化为电能；O2+2H2O+4e=4OH；2H2+4OH4e=4H2O或H2+2OH2e=2H2O；CH4 【解析】【解答】（1）煤、煤气、石油、天然气、水能、风能和生物能是一级能源；电能、氢能、水煤气是二级能源，故答案为：一级

23、；二级；（2）碳燃烧生成二氧化碳：C+O2CO2 ， 甲烷燃烧生成二氧化碳和水：CH4+2O2CO2+2H2O，水无污染，故答案为：C+O2CO2；CH4+2O2CO2+2H2O；CH4；（3）4gH2的燃烧生成液态水时放出热量为571.6kJ，热化学方程式：H2（g）+O2（g）=H2O（l）H=285.8kJ/mol，故答案为：H2（g）+O2（g）=H2O（l）H=285.8kJ/mol；（4）该装置把化学能转变为电能，所以是原电池，负极失电子：O2+2H2O+4e=4OH ， 正极得电子：2H2+4OH4e=4H2O，燃料电池中通燃料的一极为负极，故甲烷在负极反应，故答案为：由化学能转

24、化为电能；O2+2H2O+4e=4OH； 2H2+4OH4e=4H2O或H2+2OH2e=2H2O；CH4 【分析】（1）自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需要依靠他能源的能量间接制取的能源称为二级能源；（2）碳燃烧生成二氧化碳，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，水无污染；（3）2mol的燃烧生成液态水时放出热量为571.6kJ；（4）把化学能转变为电能的装置是原电池，负极失电子，正极得电子12.【答案】；氢气的安全储存问题 【解析】【解答】（1）该物质为醚，不存在， 故A错误；该物质不属于烯烃，不含， 故B错误；该物质为醚，含， 故C正确；该物质不属于烷烃，且四个C不在同一直线上，故D错误；

25、故答案为：；（2）天然气的主要成分是甲烷，根据分子式，可推测CH4的空间结构只有平面正方形和正四面体两种可能若为平面正方形结构，则其二元取代物有两种同分异构体，而正四面体的二元取代物不存在同分异构体；故答案为：；（3）电解水消耗大量的电能，锌和硫酸反应也不符合工业上大量生产，只有利用太阳能使海水光解才是最经济的方法，故答案为：；（4）氢气储存和运输时易燃烧和爆炸，故答案为：氢气的安全储存问题【分析】（1）碳原子最多形成四个单键，氧原子最多形成两个；（2）甲烷是正四面体结构，四个氢原子完全等效；（3）根据获取途径的能源消耗角度来分析；（4）氢气易爆炸13.【答案】a；O2+2H2O+4e=4OH

26、；减小 【解析】【解答】碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，通入氧气的一极为原电池的正极，发生得电子的还原反应，即O2+2H2O+4e=4OH ， 故答案为：a；O2+2H2O+4e=4OH；在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH=CO32+3H2O，电池工作一段时间后，由于氢氧根离子被消耗，所以电解质溶液的pH会减小，故答案为：减小【分析】碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，负极上是燃料发生失电子的氧化反应；根据燃料电池的总反应方程式判断pH的变化14.【答案】CH4（g）+2O2

27、（g）=CO2（g）+2H2O（l）H=890KJ/mol；负；CH3OH6e+8OH=CO32+6H2O；2CH3OH+3O2+4OH=2CO32+6H2O 【解析】【解答】I0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，1mol甲烷反应燃烧反应放热=890KJ；反应的热化学方程式为：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）H=890KJ/mol；故答案为：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）H=890KJ/mol；II（1）甲醇（CH3OH）和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池中，甲醇做负极，发生失电子的氧化反应，即CH3OH6e+8

28、OH=CO32+6H2O，故答案为：负；CH3OH6e+8OH=CO32+6H2O；（2）料电池的总反应是燃料燃烧的方程式，在碱性环境下，电池反应为：2CH3OH+3O2+4OH=2CO32+6H2O，故答案为：2CH3OH+3O2+4OH=2CO32+6H2O【分析】I依据热化学方程式书写方法书写，标注物质聚集状态，计算对应化学方程式量下的焓变写出热化学方程式；II（1）燃料电池中，负极时燃料发生失电子的氧化反应；（2）燃料电池的总反应是燃料燃烧的方程式，根据电解质环境书写即可三、综合题15.【答案】（1）Zn（2）还原；FeO42+3e+4H2OFe（OH）3+5OH（3）正（4）Zn（O

29、H）2+2eZn+2OH（5）0.45NA 【解析】【解答】（1）放电时，失电子化合价升高的金属为负极材料，该电池反应式中，放电时锌元素化合价由0价变为+2价，所以负极材料是Zn，所以答案为：Zn；（2）放电时，正极上得电子发生还原反应，电池反应式减去负极电极反应式得到正极电极反应式，电极反应式为FeO42+3e+4H2OFe（OH）3+5OH ， 所以答案为：还原；FeO42+3e+4H2OFe（OH）3+5OH；（3）负极反应为Zn2e+2OHZn（OH）2 ， 正极反应为FeO42+3e+4H2OFe（OH）3+5OH ， 根据电极反应式知，正极附近有氢氧根离子生成，所以正极附近溶液碱性

30、增强，所以答案为：正；（4）充电时，阴极上得电子发生还原反应，与原电池负极电极反应相反，所以电极反应式为Zn（OH）2+2eZn+2OH ， 所以答案为：Zn（OH）2+2eZn+2OH；（5）充电时，理论上分析，每生成0.15moLK2FeO4转移电子数=0.15mol3NA/mol=0.45NA ， 所以答案为：0.45NA 【分析】本题考查了化学电源新型电池，根据元素化合价变化确定正负极、阴阳极上发生的反应，知道充电电池中正负极和阳极、阴极电极反应式的关系，难点是电极反应式的书写16.【答案】（1）CH3OH；O2（2）CH3OH+H2O6e=CO2+6H+（3）1.2 【解析】【解答】

31、解：（1.）根据装置可以知道d出生成大量的水，所以e口是通入的氧气，故b口通入的是CH3OH，故答案为：CH3OH；O2； （2.）乙醇发生氧化反应，在负极放电，总反应式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，正极电极反应为：3O2+12e+12H+=6H2O，两式相减可得负极的电极反应式为2CH3OH12e+2H2O=2CO2+12H+ ， 即CH3OH6e+H2O=CO2+6H+ 故答案为：CH3OH6e+H2O=CO2+6H+；（3.）甲醇的物质的量为 =0.2mol，根据反应2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g），当消耗甲醇2mol时，转移电子为12mol，所以当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，转移电子是 12mol=1.2mol，转移电子数目是1.2NA ， 故答案为：1.2【分析】（1）根据装置可以知道d出生成大量的水，所以e口是通入的氧气，故b口通入的是CH3OH；（2）乙醇发生氧化反应，在负极放电，总反应式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，正极电极反应为：3O2+12e+12H+=6H2O，两式相减可得负极的电极反应式，注意电子相等；（3）根据n= 计算甲醇的物质的量，根据反应2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g），当消耗甲醇2mol时，转移电子为12mol，据此计算注意电子数目