青海省西宁市湟中县第一中学高中化学第六章 化学反应与能量 测试试题

青海省西宁市湟中县第一中学高中化学第六章化学反应与能量测试试题
一、选择题
1．可逆反应2NO 22NO＋O2在恒容密闭容器中进行，下列情况达到平衡状态的是
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②混合气体的平均相对分子质量不再改变
③NO2、NO、O2的反应速率之比为2∶2∶1
④混合气体的颜色不再改变
⑤混合气体的密度不再改变
A．①②④B．②③⑤C．①②⑤D．①②④⑤
【答案】A
【分析】
根据平衡状态的两个重要特征来判断：（1）v（正）=v（逆）；（2）混合物中各组成成分的百分含量不变。

【详解】
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，符合特征（1），正确；
②该反应前后气体的化学计量数之和不相等，当达到平衡时，气体的物质的量不变，则混合气体的平均摩尔质量不再改变，正确；
③用NO2，NO，O2表示的反应速率的比为2：2：1的状态，说明了反应中各物质的转化量的关系，不符合，错误；
④NO2是红棕色气体，颜色不变时说明NO2的浓度保持不变，符合特征（2），正确；
⑤在恒容密闭容器中，该体系的ρ始终保持不变，不能说明是否达到平衡状态，错误；
答案选A。

2．下列反应中属于氧化还原反应又是吸热反应的是
A．镁与盐酸反应放出氢气B．氢氧化钠与盐酸的反应
C．硫在空气或氧气中燃烧D．灼热的炭与二氧化碳反应
【答案】D
【详解】
A．镁与盐酸反应放出氢气，属于放热反应，A不合题意；
B．氢氧化钠与盐酸的反应，属于非氧化还原反应，B不合题意；
C．硫在空气或氧气中燃烧，属于放热反应，C不合题意；
D．灼热的炭与二氧化碳反应，既属于氧化还原反应，又属于吸热反应，D符合题意；
故选D。

3．氯化钾固体溶于水时，溶液温度变化不显著的原因是（）
A．溶解过程中只发生了水合作用
B．溶解过程中只发生了扩散作用
C．溶解过程中没有发生热效应
D．水合过程放出的热量与扩散过程吸收的热量接近
【详解】
A．氯化钾固体溶解过程中发生了扩散过程和水合作用，故A错误；
B．氯化钾固体溶解过程中发生了扩散过程和水合作用，故B错误；
C．氯化钾固体溶解过程中发生了扩散过程和水合作用，扩散过程吸收能量、水合过程释放能量，故C错误；
D．氯化钾固体水合过程放出的热量与扩散过程吸收的热量接近，所以溶液温度变化不显著，故D正确；
选D。

4．如图a为在恒温恒容密闭容器中分别充入X、Y、Z三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间的变化。

若从t2开始，每个时刻只改变一个且不同的条件，物质Z的正、逆反应速率随时间变化如图b。

下列说法不正确的是（）
A．0~t1内X与Y的平均反应速率之比为3∶2
B．该反应中Z一定为产物
C．该反应的正反应为放热反应
D．t2时刻改变的条件可能是压强或催化剂
【答案】C
【分析】
t1～t2阶段、t2～t3阶段与t4～t5阶段正逆反应速率都相等，每个时刻只改变一个且不同的条件，t2～t3阶段与t4～t5阶段反应速率加快且平衡不移动，说明分别是使用了催化剂和加压，则反应前后气体体积不变，0~t1时，X减少0.09mol/L，Y增大0.06mol/L，所以Z一定是生成物，且生成0.03mol/L，t3～t4阶段改变的条件只能是降低反应温度，平衡逆向移动，说明正反应吸热，以此分析解答。

【详解】
A. 0～t1min内X与Y的平均反应速率之比等于物质的量浓度的变化量之比，即为：（0.15-
0.06）mol/L∶（0.11-0.05）mol/L=3∶2，故A正确；
B. 由上述分析可知，Z一定是生成物，故B正确；
C. 由上述分析可知，t3～t4阶段改变的条件只能是降低反应温度，平衡逆向移动，说明正反应吸热，故C错误；
D. t1～t2阶段、t2～t3阶段与t4～t5阶段正逆反应速率都相等，每个时刻只改变一个且不同的条件，t2～t3阶段与t4～t5阶段反应速率加快且平衡不移动，说明分别是使用了催化剂和加压，也说明了该反应前后气体体积不变，故D正确；
5．在密闭容器中进行下列反应：X2(g) +Y2(g)⇌2Z (g)。

已知X2、Y2和Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1，当反应在一定条件下达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
A．Y2为0.2mol·L-1B．Z为0.3mol·L-1C．X2为0.2mol·L-1D．Z为0.4mol·L-1
【答案】B
【详解】
A．若Y2为0.2mol·L-1，Y2减少0.1mol·L-1，根据方程式，消耗X2 0.1mol·L-1，则X2的浓度0，可逆反应不可能彻底进行，故不选A；
B．若Z为0.3mol·L-1，Z增加0.1mol·L-1，根据方程式，消耗X2 0.05mol·L-1、消耗Y2
0.05mol·L-1，则平衡时X2的浓度为0.05mol·L-1、Y2的浓度为0.25mol·L-1，符合可逆反应的特征，故选B；
C．若X2为0.2mol·L-1，X2增加0.1mol·L-1，根据方程式，消耗Z 0.2mol·L-1，则Z的浓度0，可逆反应不可能彻底进行，故不选C；
D．若Z为0.4mol·L-1，Z增加0.2mol·L-1，根据方程式，消耗X2 0.1mol·L-1、消耗Y2 0.1mol·L-1，则平衡时X2的浓度为0、Y2的浓度为0.2mol·L-1，可逆反应不可能彻底进行，故不选D；选B。

6．下列有关实验操作、现象、解释或结论都正确的是
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】
A．铝不能滴落下来，好像有一层膜兜着并不是因为铝熔点高，而是因为加热时铝与氧气反应生成熔点很高的氧化铝，故A错误；
B．生成的HCl气体与空气中的水蒸气凝结成小液滴，出现白雾并不是白烟，故B错误；C．铝和盐酸或者氢氧化钠反应生成的气体均为氢气，故C错误；
D．两支试管中只有H2O2溶液的浓度不同，其他条件完全相同，6%的H2O2溶液试管中产生气泡的速率较快，可以说明相同条件浓度大H2O2分解速率快，故D正确；
综上所述答案为D。

7．反应Ⅰ：CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g) ΔH1＝－175.6 kJ·mol-1反应
Ⅱ：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH2＝＋218.4 kJ·mol-1假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是( )
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】
反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，因为B、C两图中反应Ⅰ的生成物总能量高于反应物总能量，而反应Ⅱ的生成物总能量低于反应物总能量，则B、C错误。

由题意知：反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2)，则反应Ⅰ的活化能较大，则A错误、D正确，故选D。

8．钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。

一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池总反应为：
NaTi2(PO4)3 +2Na2NiFe II (CN)6 Na3Ti2(PO4)3 +2NaNiFe III(CN)6（注：其中P的化合价为
+5，Fe的上标II、III代表其价态）。

下列说法不正确的是
A．放电时NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应
B．放电时负极材料中的Na＋脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na＋嵌入到正极材料中C．充电过程中阳极反应式为：2NaNiFe III(CN)6＋2Na＋＋2e－＝2Na2NiFe II (CN)6
D．该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na+的浓度基本保持不变
【答案】C
【详解】
A.由题意可知放电时负极为2Na2NiFe II(CN)6- 2e－＝2NaNiFe III(CN)6+ 2Na＋，Na2NiFe II(CN)6失电子被氧化发生氧化反应，正极为：2NaTi2(PO4)3＋2Na＋+2e－＝Na3Ti2(PO4)3，NaTi2(PO4)3得电
子被还原发生还原反应，故A项正确；
B.放电时负极材料中的Na＋脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na＋嵌入到正极材料中，B项正确；
C.充电过程中阴极极反应式为：2NaNiFe III(CN)6＋2Na＋＋2e－＝2Na2NiFe II(CN)6，阳极：
Na3Ti2(PO4)3-2e－＝2NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故C项错误；
D.该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na+的浓度基本保持不变，D项正确；
本题选C。

9．对于可逆反应 4NH3+5O2⇌4NO+6H2O(g)，下列叙述正确的是
A．达到平衡时，4v(O2)正=5v(NO)逆
B．达到平衡状态后，NH3、O2、NO、H2O(g)的物质的量之比为 4:5:4:6
C．达到平衡状态时，若增加容器体积，则反应速率增大
D．若单位时间生成 xmolNO 的同时，消耗 xmolNH3，则反应达到平衡状态
【答案】A
【详解】
A．达到平衡时，4v（O2）正=5v（NO）逆，说明正逆反应速率相等，选项A正确；
B．到达平衡时，反应混合物的物质的量关系与起始投入量及转化率有关，达到化学平衡时， NH3、O2、NO、H2O(g)的物质的量之比不一定为4∶5∶4∶6，选项B错误；
C．达到平衡状态时，若增加容器体积，相当于减小压强，则反应速率减小，选项C错误；
D．若单位时间生成xmolNO的同时，消耗xmolNH3，都是指正反应速率，无法说明正逆反应速率相等，则反应不一定达到平衡状态，选项D错误。

答案选A。

10．1mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X（g） + aY（g）bZ（g），反应达到平衡后，测得X的转化率为50% 。

而且，在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4，则a和b的数值可能是
A．a=l，b=2 B．a=2，b=1 C．a=2，b=2 D．a=3，b=2
【答案】D
【分析】
1mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X（g）+a Y（g）⇌b Z （g）。

反应达到平衡后，测得X的转化率为50%．而且，在同温同压下反应前后混合气体的密度之比和气体体积成反比即和气体物质的量成反比，讨论分析判断得到a、b的取值。

【详解】
X（g）+a Y（g）⇌b Z（g）。

起始量（mol） 1 a 0
变化量（mol） 0.5 0.5a 0.5b
平衡量（mol） 0.5 0.5a 0.5b
依据在同温同压下反应前后混合气体的密度之比和气体体积成反比即和气体物质的量成反
比，在同温同压下测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3
4
，即反应后气体
物质的量是反应前气体物质的量3
4
，则得到；（0.5+0.5a+0.5b）:（1+a）=3:4，计算得到：
2b=a+1，依据选项中的取值分析判断，a=3，b=2符合计算关系。

故选D。

11．我国科学家在CO2电催化还原制乙烯和乙醇方面取得重要突破，其反应机理如下图所示。

下列有关说法错误的是
A．第1步中“CO2→*CO"碳氧双键断开需要吸收能量
B．第2步发生反应的化学方程式为*CO+H→*CHO
C．第3步“*CHO→*OCHCHO*”吸附在催化剂表面原子数目及种类不变
D．第4步产物有乙烯、乙醇和水
【答案】C
【分析】
由图可知：第1步CO2碳氧双键断开形成*CO和O，第2步发生反应*CO+H→*CHO，第3步“*CHO→*OCHCHO*”，第4步为*OCHCHO*脱离催化剂表面生成乙烯和乙醇，据此分析。

【详解】
A．断开共价键需要吸收能量，故A正确；
B．观察图，第2步发生反应的化学方程式为*CO+H→*CHO，故B正确；
C．第3步“*CHO→*OCHCHO*”吸附在催化剂表面原子种类改变，数目增加，故C错误，；D．第4步产物有乙烯、乙醇，根据原子守恒，产物中有水生成，故D正确；
答案选C。

12．一定温度时，向2.0 L恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O 2(g)2SO3(g)。

经过一段时间后达到平衡。

反应过程中测定的部分数据见下表：
t / s02468
n(SO3) / mol00．81．4 1.8 1.8
下列说法正确的是( )
A．反应在前2 s 的平均速率v(O2) ＝ 0．4 mol·L－1·s－1
B．保持其他条件不变，体积压缩到1.0 L，平衡常数将增大
C．相同温度下，起始时向容器中充入4 mol SO3，达到平衡时，SO3的转化率小于10%
D．保持温度不变，向该容器中再充入2 mol SO2、1 mol O2，反应达到新平衡时
() ()3
2
n SO
n O
减
小
【答案】C
【详解】
A.根据表格中数据可知，当n(SO3)=1.8mol，该反应达到平衡状态，反应在前2s的平均速率v(SO3)=0.8mol÷2L÷2s＝0.2mol·L－1·s－1，同一可逆反应中同一段时间内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，v(O2)=0.5v(SO3)=0.5×0.2mol·L－1·s－1=0.1mol·L－1·s－1，故A错误；
B.化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，与压强、物质浓度都无关，故B错误；
C.原平衡，SO2的转化率为1.8mol÷2mol×100%＝90%。

若起始时向容器中充入2molSO3时，将建立等效平衡，SO3的转化率等于10%，相同温度下，起始时充入4 molSO3，相当于对原平衡加压，SO3的转化率减小，应小于10%，故C正确；
D.保持温度不变，向该容器中再充入2molSO2、1molO2，相当于缩小容器的体积，增大了
压强，平衡正向移动，三氧化硫的物质的量增加，氧气的物质的量减少，所以
() ()3
2
n SO
n O
增
大，故D错误。

故选C。

13．一定温度下的恒容密闭容器中，反应A2（g）＋B2（g）2AB（g）达到平衡的标志是
A．速率之比ν（A2） :ν（B2） :ν（AB）＝1:1:2
B．浓度之比c（A2）: c（B2）: c（AB）＝1:1:2
C．单位时间内生成2n mol AB，同时消耗n mol A2
D．各物质的浓度不再改变
【答案】D
【详解】
A.它们的速率之比虽然等于化学计量数之比，但并不能表示正反应速率和逆反应速率相等，所以A不正确；
B.平衡状态下的各组分的浓度之比通常不等于化学计量数之比，只有它们的浓度不持不变状态才是平衡状态，所以B不正确；
C. 单位时间内生成2n mol AB，同时消耗n mol A2，只描述了正反应速率，不能表示正反应速率与逆反应速率相等，所以C不正确；
D. 各物质的浓度不再改变，说明各组分的百分含量保持不变了，所以是平衡状态。

【点睛】
一个可逆反应是否处于化学平衡状态可从两方面判断；一是看正反应速率是否等于逆反应速率，两个速率必须能代表正、逆两个方向，然后它们的数值之比还得等于化学计量数之比，具备这两点才能确定正反应速率等于逆反应速率；二是判断物理量是否为变量，变量不变达平衡。

14．直接煤一空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是（）
A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少
B．负极的电极反应式为C+2CO32--4e-=3CO2↑
C．电极X为负极，O2-向X极迁移
D．直接煤一空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高
【答案】A
【详解】
A、氧化物电解质的量不会减少，在电极Y上O2得到电子生成O2-不断在补充，故A错误；
B、由原理图分析可知，其负极反应式为C+2CO32--4e-=3CO2↑，即B正确；
C、原电池内部的阴离子向负极移动，所以C正确；
D、直接煤一空气燃料电池是把化学直接转化为电能，而煤燃烧发电是把化学能转化为热能，再转化为电能，其中能量损耗较大，所以D正确。

正确答案为A。

15．根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断，下列说法正确的是
A．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是放热反应
B．2 mol O原子结合生成O2（g）时需要吸收498 kJ能量
C．1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量
D ．2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量为1444 kJ 【答案】C 【分析】
焓变=反应物断裂化学键吸收的能量−生成物形成化学键放出的能
量,N 2+O 2═2NO △H=946kJ/mol+498kJ/mol −2×632kJ/mol=+180kJ/mol ，反应是吸热反应； 【详解】
A. 依据计算分析反应是吸热反应，故A 错误；
B. 原子结合形成分子的过程是化学键形成过程,是放热过程,2molO 原子结合生成O 2(g)时需要放出498kJ 能量，故B 错误；
C. 形成2molNO 放热2×632×J 能量,所以1molNO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ 能量，故C 正确；
D.无法判断2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量，故D 错误； 故选C 。

16．425℃时，在两个1L 密闭容器中分别发生化学反应，物质的浓度随时间的变化如图所示。

下列叙述错误的是（ ）
A ．图①中t 0时，三种物质的物质的量相等
B ．图①中0t 时，反应达到平衡状态
C ．图②中的可逆反应为2HI(g)H 2(g)+I 2(g)
D ．图①②中，当c(HI)=3.16mol/L 时，两容器中的反应均达到平衡状态
【答案】B 【分析】
图①中0t 时，三种物质的物质的量浓度相等，此时还未达到平衡；由图②可知该图表示的可逆反应为()()()222HI g H g I g +，当浓度不再变化时反应达到平衡状态。

【详解】
A ．图①中0t 时，三种物质的物质的量浓度相等，由于体系恒容，所以三者的物质的量也相等，故A 项正确；
B ．图①中0t 时，三种物质的物质的量浓度相等，但0t 后各物质的物质的量浓度发生改变，即0t 时反应没有达到平衡状态，故B 项错误；
C ．由图②可知，该图表示的可逆反应为()
()()222HI g H g I g +，故C 项正确；
D ．图①、②中，当()HI 3.16mol /L c =时，两容器中的反应均达到平衡状态，故D 项正确； 故答案选：B 。

17．一定温度下，向容积为2L 的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示。

则下列对该反应的推断合理的是（ ）
A ．该反应的化学方程式为6A+2D 3B+4C
B ．0～1s 内， v(A)=v(B)
C ．0～5s 内，B 的平均反应速率为006mol·L -1·s -1
D ．5s 时，v(A)=v(B)=v(C)=v(D) 【答案】C 【分析】
由图像可知，A 、D 物质增加为生成物，B 、C 物质减少为反应物，根据变化的物质的量之比与系数之比相等写出化学方程式；Δc
v=Δt
，以此计算化学反应速率。

【详解】
A ．由图可知，反应达到平衡时A 物质增加了1.2mol ，D 物质增加了0.4mol 、
B 物质减少了0.6mol 、
C 物质减少了0.8mol ，故A 、
D 为生成物，B 、C 为反应物，该反应的化学方程式为3B 4C
6A 2D ++，A 项错误；
B ．0～1s 内，A 、B 的物质的量变化量不等所以()()A B v v ≠，B 项错误；
C ．0～5s 内，B 的平均反应速率11
1.0mol 0.4mol
2L 0.06mol L s 5s
v ---==⋅⋅，C 项正确； D ．5s 时反应达到了化学平衡状态，()()()()A :B :C :D 6:3:4:2v v v v =，D 项错误； 故答案选：C 。

18．某温度下，浓度均为11mol L -⋅的两种气体2X 和2Y 在恒容密闭容器中反应生成气体Z 。

反应2min 后，测得参加反应的2X 的浓度为10.6mol L -⋅，用2Y 表示的反应速率
()112Y 0.1mol L min v --=⋅⋅，生成的()Z c 为10.4mol L -⋅，则该反应的化学方程式是（ ）
A ．222X 2Y 2XY +=
B ．22222X 2Y 2X Y +=
C ．2233X 2Y 2X Y +=
D ．223X 3Y 2XY += 【答案】C 【分析】
先分别计算出()1
1
2X 0.3mol L min v --=⋅⋅和()1
1
Z 0.2mol L min v --=⋅⋅，根据反应速率之
比即为化学方程式中相应物质的化学计量数之比得()()()22X :Y :Z 3:1:2v v v =，根据原子守恒确定Z 的分子式，最后反应的化学方程式就出来了。

【详解】
用2X 表示的反应速率()1
1120.6mol L X 0.3mol L min 2min v ---⋅==⋅⋅．用Z 表示的反应速率
()1
110.4mol L Z 0.2mol L min 2min
v ---⋅==⋅⋅．2X 、2Y 和Z 的反应速率之比即为化学方程
式中相应物质的化学计量数之比，则
()()()11111122X :Y :Z 0.3mol L min :0.1mol L min :0.2mol L min 3:1:2v v v ------=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=，
根据原子守恒，可确定Z 的化学式为3X Y ，故可得出反应的化学方程式为
2233X Y 2X Y +=。

故选C 。

【点睛】
同一反应在同一条件下、同一时间段内的反应速率，用不同的物质表示时，数值是可能不相同的，这些不同数值之比等于相应的化学计量数之比。

19．将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭真空容器中（容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到平衡:NH 2COONH 4(s )2NH 3(g )+CO 2(g )。

可以判
断该反应已经达到平衡的是 A ．2v (NH 3)=v (CO 2) B ．容器中总压强不变
C ．容器中混合气体的平均相对分子质量不变
D ．容器中氨气的体积分数不变
【答案】B 【详解】
A. 当v (NH 3)正 =v (NH 3)逆或v (NH 3) 正= 2v (CO 2) 逆时，即该反应正反应和逆反应速率相等，已经达到平衡，2v (NH 3)=v (CO 2)不能表明正反应和逆反应速率相等，故A 错误；
B. 随着NH 2COONH 4(s)
2NH 3(g)+CO 2(g)不断进行，容器中总压强会有变化，当总压强
不变时，则能表明气体总的物质的量、各成为的物质的量不再变化，该反应已经达到平衡，故B 正确；
C. 容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变，因为混合气体是氨气和二氧化碳按物质的量之比为2:1混合而成，故C 错误；
D. 容器中混合气体是氨气和二氧化碳按物质的量之比为2:1混合而成，氨气的体积分数始终为66.67%，故D错误；
答案选B。

20．瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时，可以通过传感器显示。

该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如下图所示，其中的固体电解质是 Y2O3－Na2O，O2-可以在其中自由移动。

下列有关叙述正确的是( )
A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b 流向电极a
B．电极b 是正极，O2-由电极 a流向电极b
C．电极a的反应式为：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O
D．当固体电解质中有1 mol O2-通过时，电子转移 4 mol
【答案】C
【详解】
A、电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，故A错误；
B、电极b氧气得电子，生成O2-，而电极a需要O2-作为反应物，故O2-由正极(电极b)流向负极(电极a)，故B错误；
C、甲烷所在电极a为负极，电极反应为：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，故C正确；
D、1mol O2得4mol电子生成2molO2-，故当固体电解质中有1mol O2-通过时，电子转移
2mol，故D错误；
故选C。

【点晴】
本题考查了化学电源新型电池的原电池原理应用。

瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y2O3-Na2O，O2-可以在其中自由移动．电子在外电路转移，通甲烷气体的为负极，通空气一端为正极，电池总反应为
CH4+2O2=CO2+H2O，正极反应为：O2+4e-=2O2-，负极反应为：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O。

主要理解电池电解质不是在水溶液中的氧化还原反应，电解质是固体，O2-可以在其中自由移动，是本题的关键。

二、实验题
21．利用生活中或实验室中的常用物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计一个原电池.请填写下列空白：
（1）实验原理：Fe+2H+=Fe2++H2↑
（2）实验用品：电极（__、__）、稀硫酸、__、__耳机（或电流计）.
（3）①按如图所示装置连接好实验仪器，这时可以听见耳机发出“嚓嚓……”的声音。

其原因是在原电池中化学能转化为__，在耳机中__又转化为声波这种能量。

②在该原电池内中，Fe在___极发生了___反应，H+在___极发生了___反应。

【答案】铁钉（或铁条等）铜钉（或其他的惰性电极，如铅笔芯等）烧杯导线电能电能负氧化正还原
【分析】
根据Fe+2H+═Fe2++H2↑知，铁失电子被氧化，则Fe作原电池负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作原电池正极，电解质溶液为弱氧化性酸溶液，结合原电池构成条件及能量转化方式分析解答。

【详解】
（2）由形成原电池的条件可知，需要铁为负极，正极为铜钉（其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都可以），硫酸为电解质溶液，还需要烧杯、导线等，故答案为：铁钉或铁条；铜钉（其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都可以）；烧杯、导线；
（4）①在原电池中，由化学能转化为电能，在耳机中又由电能转化为声音这种能量，故答案为：电能；电能；
②如果将装置中的耳机改为电流计，则电流表指针发生偏转，形成原电池反应，铁为负极，发生氧化反应，电极方程式为Fe-2e-=Fe2+，正极发生还原反应，电极方程式为2H++2e-=H2↑，铁钉应该连接电流计的负极，铜钉连接电流计的正极，故答案为：负；氧化；正；还原。

22．某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
[实验原理] 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
[实验内容及记录]
实验编号室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色褪至
无色所需时间/min 0.6 mol/L
H2C2O4溶液
H2O
0.2 mol/L
KMnO4溶液
3 mol/L
稀硫酸
1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0
2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2
3 3.0 4.0 1.0 2.0 6.4
请回答：
（1）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是___________________________。

（2）利用实验1中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为
v(KMnO4)＝_____________________________。

（3）该小组同学根据经验绘制了n(Mn2＋)随时间变化趋势的示意图，如图1所示，但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2＋)随时间变化的趋势应如图2所示。

该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设。

并继续进行实验探究。

①该小组同学提出的假设是____________________________________。

②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。

实验编号室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
再向试管
中加入少
量固体
室温下溶液颜
色褪至无色所
需时间/min 0.6 mol/L
H2C2O4溶液
H2O
0.2 mol/L
KMnO4溶液
3 mol/L稀
硫酸
4 3.0 2.0 3.0 2.0________t
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是_________________________。

【答案】其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大 1.5 × 10－2 mol·L－1·min－1生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2＋对该反应有催化作用) MnSO4与实验1比较，溶液褪色所需时间短[或所用时间(t)小于4 min及其他合理答案] 【详解】
（1）根据表中数据可知，其他条件相同时(控制变量法)，增大KMnO4浓度（反应物浓度），反应速率增大。

（2）反应中消耗高锰酸钾的浓度是0.2 mol/L×3mL÷10mL=0.06mol/L，所以
υ(KMnO4)=0.06mol/L÷4min=1.5 × 10－2mol / (L·min)。

（3）①由图2可知反应开始后速率增大的比较快，说明生成物中的MnSO4（或Mn2+）为该反应的催化剂。

②要验证假设作对比实验4与与实验1比较，其它条件相同时加入MnSO4即可。

③与实验1比较，如果假设成立，则加入硫酸锰以后若反应加快，溶液褪色的时间小于4min，说明Mn2+是催化剂。

23．某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用
镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。

（1）写出甲池中发生的有关电极反应式：负极__________，正极_____________。

（2）乙池中负极为________，正极发生________反应，总反应的离子方程式为
___________。

（3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________（填写元素符号，下同）活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。

（4）由此实验，可得到如下哪些结论？________。

a．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
b．镁的金属性不一定比铝的金属性强
c．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
d．该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析
（5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法________（填“可靠”或“不可靠”）。

如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案：__________。

【答案】Mg－2e－=Mg2＋ 2H＋＋2e－=H2↑ Al 还原 2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑
Mg Al ad
不可靠根据电路中电流的方向或电子转移的方向
【分析】
原电池的两极与电解质溶液的有关，电解质溶液不同，导致两极发生改变。

当稀硫酸是电解质溶液时，金属性强的Mg做负极，Al做正极，电池总反应方程式为Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑；当NaOH溶液是电解质溶液时，能与氢氧化钠溶液反应的Al做负极，不与NaOH 溶液反应的Mg做正极，电池总反应方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑。

【详解】
（1）甲池中Mg的金属性强于铝，电池总反应方程式为Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑，金属性强的Mg做负极，负极反应式为Mg－2e－=Mg2＋，Al做正极，正极反应式为2H＋＋2e－
=H2↑，故答案为：Mg－2e－=Mg2＋；2H＋＋2e－=H2↑；
（2）乙池中铝能与氢氧化钠溶液反应，镁不能与氢氧化钠溶液反应，电池总反应方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑，Al失去电子发生氧化反应，做原电池的负极，Mg做正极，水在正极上得到电子发生还原反应，故答案为：Al；还原；2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑；
（3）甲池中Mg为负极，Al为正极，乙池中Al为负极，Mg为正极，若根据负极材料金属比正极活泼，则由甲池判断可得Mg活动性强，由乙池判断可得Al活动性强，故答案为：。