高中化学验证原电池的效果试题

天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钻（LiCoO₂），充电时LiCoO₂中Li被氧化，Li⁺迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C₆）中，以LiC₆表示。电池反应为，下列说法正确的是（   ）

A．充电时，电池的负极反应为LiC6-e^-Li+C6

B．放电时，电池的正极反应为CoO2+Li^++e^-LiCoO2

C．羧酸、醇等含活泼氢气的有机物可用作锂离子电池的电解质

D．锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低

丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。已知：


（1）反应
（2）现有1mol C₃H₈在不足量的氧气里燃烧，生成1mol CO和2mol CO₂以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：

①下列事实能说明该反应达到平衡的是                      ,
a．体系中的压强不发生变化
b．
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d．CO₂的浓度不再反生变化
②5min后体系达到平衡，经测定，H₂为0．8mol，则v(H₂)=          。
③向平衡体系中充入少量CO则平衡常数____（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）依据（1）中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在其内部可以传导O^2—。在电池内部O^2—由____极移向____极（填“正”或“负”）；电池的负极电极反应式为                 。
（4）用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg（NO₃）₂和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____     。

有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液，B不易腐蚀。将A、D在稀盐酸中构成原电池，电流由A通过导线流向D。将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。这四种金属的活动性由强到弱的顺序是
A．DCAB                B．DABC            C．DBAC             D．BADC

[理论综合]运用化学反应原理研究物质的性质具有重要意义。请回答下列问题：
（1）氨气可以构成燃料电池，其电池反应原理为4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O。则电解质溶液为KOH，则负极反应式为______________________________。
（2）25℃时．将amol•L^-1的氨水与0.1mol•L^-1的盐酸等体积混合．
①当溶液中离子浓度关系满足c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）时．则反应的情况可能为__________。
a．盐酸不足．氨水剩余    b．氨水与盐酸恰好完全反应    c．盐酸过量
②当溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）时．用含含a的代数式表示NH₃•H₂O的电离常数K_b=____________。
（3）向BaCl₂溶液中通CO₂不会出现沉淀，请根据溶液里存在的平衡原理解释其原因___________，某同学根据相同的理由认为向BaCl₂溶液中通入SO₂也不会出现沉淀，但在实验验证中发现了异常情况，将SO₂通入BaCl₂溶液中开始并无沉淀，放置一段时间出现了白色沉淀，则产生该沉淀的离子反应方程式为___________。
（4）室温下，把SiO₂细粉放入蒸馏水中，不断搅拌，能形成H₄SiO₄溶液，反应原理如下：
SiO₂（s）+2H₂O（l）H₄SiO₄（aq）  △H
①写出该反应的化学平衡常数K的表达式：________________。
②通常情况下，改变压强对气体会产生较大影响，对固体和液体影响很小，实际上，在地球的深处，由于压强很大，固体、液体受到的压强影响不能忽略。一定温度下，在10000m以下的地球深处，上述反应进行的方向是_________________________（填“正方向”、“不移动”或“逆方向”）。请根据平衡常数表达式解释其原因_____________________________。

X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY₂、MY₃两种分子。
请回答下列问题：
(1)Y在元素周期表中的位置为________。
(2)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是________(写化学式)，非金属气态氢化物还原性最强的是________(写化学式)。
(3)Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有________(写出其中两种物质的化学式)。
(4)X2M的燃烧热ΔH＝－a kJ·mol^－1，写出X₂M燃烧反应的热化学方程式：___________________________________________________________________。
(5)ZX的电子式为________；ZX与水反应放出气体的化学方程式为________。
(6)熔融状态下，Z的单质和FeG₂能组成可充电电池(装置示意图如下)，反应原理为：

2Z＋FeG₂Fe＋2ZG放电时，电池的正极反应式为________；充电时，______(写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为________。

利用如图所示原电池可测量空气中Cl₂含量，其中电解质是Ag⁺可以自由移动的固体物质。下列分析不正确的是

A．电子经外电路流向Pt电极

B．电池工作时，电解质中Ag^+数目减少

C．正极反应：Cl2+2e^—+2Ag^+ = 2AgCl

D．空气中c(Cl2)越大，Ag极消耗速率越快

铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各 种性能的不锈钢，CrO3 大量地用于电镀工业中。
（1）在下图装置中，观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2 装置中铜电 极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体。

图 2 装置中铬电极的电极反应式______________________
（2）最近赣州酒驾检查特别严，利用 CrO₃具有强氧化性，有机物（如酒精）遇到 CrO₃时，猛烈反应，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃]，另该过程中乙醇被氧化成乙酸， 从而增强导电性，根据电流大小可自动换算出酒精含量。写出该反应的化学方程式为_________________________
（3）虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀，但 生产成本高，生活中很多情况下还是直接使用钢铁，但易腐蚀， 利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒，为 减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于________处。若 X 为锌，开关K 置于________处。

（4）CrO3 和 K2Cr2O7 均易溶于水，这是工业上造成铬污染的 主要原因。净化处理方法之一是将含＋6 价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入 适量的 NaCl 进行电解：阳极区生成的 Fe²⁺和 Cr₂O₇^2－发生反应，生成的 Fe³⁺和 Cr³⁺在阴极 区与OH^－结合生成 Fe(OH)₃和 Cr(OH)₃沉淀除去【已知某条件下的KspFe (OH)₃ ＝ 3.0×10^-31， KspCr(OH)₃ ＝ 6.0×10^-38】。已知电解后的溶液中 c(Fe³⁺)为 2.0×10^－6 mol·L¹，则溶液中c(Cr³⁺)为______________mol·L^-1。

下列有关电化学的图示完全正确的是（    ）

某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄＝2MnSO₄＋5Fe₂(SO₄)₃＋K₂SO₄＋8H₂O设计如下原电池，盐桥中装有饱和溶液。下列说法正确的是（    ）

A．a电极上发生的反应为：MnO4^-+8H^++5e^-═Mn^2++4H2O

B．外电路电子的流向是从a到b

C．电池工作时，盐桥中的SO4^2-移向甲烧杯

D．b电极上发生还原反应

Ⅰ已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)+3O₂(g)═2CO₂(g)+4H₂O(g)   △H=^_1275．6kJ•mol^-1
②H₂O(l)═H₂O(g)   △H=+44．0kJ•mol^-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：                    。
Ⅱ．甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：
CH₃OH(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + 3H₂(g) ；△H>0
（1）一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH₃OH(g)和3molH₂O(g)，20s后，测得混合气体的压强是反应前的1．2倍，则用甲醇表示该反应的速率为         。
（2）判断⑴中可逆反应达到平衡状态的依据是（填序号）              。
①v_正(CH₃OH) = 3v_逆(H₂)   ②混合气体的密度不变  ③混合气体的平均相对分子质量不变  ④CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化    
（3）右图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1molCH₃OH(g)和2molH₂O(g)，向B容器中充入1．2molCH₃OH(g) 和2．4molH₂O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL，反应达到平衡时容器B的体积为1．5aL，容器B中CH₃OH转化率为         ；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为         L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）。

Ⅲ．如图甲、乙是电化学实验装置。请回答下列问题：

（1）若两池中均盛放CuSO₄溶液,甲池中石墨棒上的电极反应式为____________________．
（2）若甲池中盛放饱和NaCl溶液，则甲池中石墨棒上的电极反应式为__________________．

某兴趣小组同学利用氧化还原反应：
2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄=2MnSO₄+5Fe₂(SO₄)₃+K₂SO₄+8H₂O设计如下原电池，盐桥中装有饱和溶液．下列说法正确的是

A．a电极上发生的反应为：MnO4^-+8H^++5e^-═Mn^2++4H2O

B．外电路电子的流向是从a到b

C．电池工作时，盐桥中的SO4^2-移向甲烧杯

D．b电极上发生还原反应

(18分)银是一种在工业、生活上有广泛用途的金属。
已知：①金属在水中存在如下溶解平衡过程：M  M^x+ + xe^-，
氢气在水溶液中也存在如下平衡过程：H₂ 2H⁺ + 2e^­-
②Ag₂S 的Ksp=6.7×10^-50；  AgCl的Ksp=1.6×10^-10
据此回答下列有关问题：
（1）银质餐具可杀菌消毒，原因是_________________（用适当的方程式和文字表述说明）；金属银与氢硫酸可反应生成黑色固体和无色气体，写出该反应的化学方程式_______________
（2）金属银与硝酸银溶液组成电池示意图如右，a电极的反应为________________，NO₃^-从电池________侧溶液向电池_______侧溶液移动 （填“左”或“右”）。

（3）硝酸银见光或受热易分解为Ag、NO₂、O₂，反应中生成NO₂、O₂的 物质的量之比为___________，将混合气体通过水吸收后，剩余气体为________________
（4）已知：Ag⁺(aq) + 2NH₃•H₂O(aq)  [Ag(NH₃)₂]⁺ (aq) + 2H₂O  K=1.6×10⁷，写出AgCl溶于氨水的离子方程式________________________；计算该反应的平衡常数K=___________。在氯化银溶于氨水后的溶液中滴加稀硝酸，会再产生白色氯化银沉淀，滴加硝酸至刚好沉淀完全，取上层清液测其pH，发现呈酸性，主要原因是_______________（用离子方程式表示）。

一种新型乙醇电池用磺酸类质子作溶剂，比甲醇电池效率高出32倍。电池总反应为：C₂H₅OH +3O₂＝2CO₂+3H₂O，电池示意图如下图。下面对这种电池的说法不正确的是

A．该电池在工作时，溶液中的阳离子向正极移动

B．设每个电子所带电量为q库仑，NA表示阿伏加德罗常数，则46g乙醇被氧化产生12NAq库仑的电量

C．电池工作时电子由a极沿导线经灯泡再到b极

D．电池正极的电极反应式为：O2+4e^－+2H2O=4OH^－

将铁片和碳棒按下图所示方式插入硫酸铜溶液中，电流计指针发生偏转。下列针对该装罝的说法，正确的是

A．碳棒是正极

B．该装置能将电能转化为化学能

C．外电路中电流由铁片流出经过电流计流向碳棒

D．该装置的总反应为：2Fe+3Cu^2+=2Fe^3++3Cu

A、B、D、E四种元素均为短周期元素，原子序数逐渐增大。A元素原子的核外电子数、电子层数和最外层电子数均相等。B、D、E三种元素在周期表中的相对位置如图①所示，只有E元素的单质能与水反应生成两种酸。甲、乙、M、W、X、Y、Z七种物质均由A、B、D三种元素中的一种或几种组成，其中只有M分子同时含有三种元素；W为A、B两元素组成的18电子分子，可作火箭燃料；甲、乙为非金属单质；X分子含有10个电子。它们之间的转化关系如图②所示。

B	D
		E

图①

请回答下列问题：
（1）Z的化学式为__________________。
（2）E的单质与水反应的离子方程式为________________________________________。
（3）W空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。W空气燃料电池放电时，正极反应式为________________________________，负极反应式为____________________。
（4）将一定量的A₂、B₂的混合气体放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下达到平衡。测得平衡气体的总物质的量为0.50 mol，其中A₂为0.3 mol，B₂为0.1 mol。则该条件下A₂的平衡转化率为________，该温度下的平衡常数为____________(结果保留3位有效数字)。