高中化学验证原电池的效果试题

铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用，请回答下列问题：
（一）高炉炼铁过程中发生的主要反应为：
 Fe₂O₃（s）+CO（g） Fe（s）+CO₂（g）
已知该反应在不同温度下的平衡常数 如下：
温度/℃  1000   1115   1300
平衡常数 4.0     3.7    3.5
（1）该反应的平衡常数表达式K=               ；△H               0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）欲提高上述反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是                  ．

A．提高反应温度	B．移出部分CO2
C．加入合适的催化剂	D．减小容器的容积

（3）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此时υ_正       υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．经过10min，在1000℃达到平衡，则该时间范围内反应的平均反应速率υ（CO₂）=            ．
（二）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．
（4）一定条件下Fe（OH）₃与KClO在KOH溶液中反应可制得K₂FeO₄，其中反应的氧化剂是           ；生成0.5mol K₂FeO₄转移电子的物质的量是               mol．
（5）从环境保护的角度看，制备K₂FeO₄较好的方法为电解法，其装置如图所示．电解过程中阳极的电极反应式为                 ．

（2×6=12分）工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NO_x) , CO₂ , SO₂等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ．脱硝：在催化剂存在下，用H₂还原NO₂可生成水蒸气和其它无毒物质，写出该反应化学方程式   
Ⅱ．脱碳：在体积为2L的密闭容器中充人2mo1 CO₂,6mol H₂，在一定条件下
发生反应：
测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化曲线如图。

①下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是________
a．混合气体的平均相对分子质量保持不变
b．1mol CO₂生成的同时有3 mul H―H键断裂
c．CO₂和H₂的转化率相等
d．混合气体的密度保持不变
②从反应开始到平衡，H₂的平均反应速率v（H₂）＝           ，
平衡时H₂的浓度c（H₂）＝____________
III．甲醇／空气一KOH燃料电池广泛应用于笔记本电脑储能供能装置，
电池工作原理如图所示。

①写出负极反应方程式___________________
②电池工作过程中电解质溶液pH               （填“升高”、“降低”或“不变‘’）

(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）。

分甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
（1）一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物(NO_x)的污染。已知：
CH₄(g)＋4NO(g)===2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₁
CH₄(g)＋4NO₂(g)===4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)ΔH₂
现有一份在相同条件下对H₂的相对密度为17的NO与NO₂的混合气体，用16 g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8 kJ热量。
①该混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为____________。
②已知上述热化学方程式中ΔH₁＝－1160 kJ/mol，则ΔH₂＝____________。
③在一定条件下NO气体可以分解为NO₂气体和N₂气体，写出该反应的热化学方程式：______________。

（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛地研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：
④B极为电池____________极，电极反应式为________________。
⑤若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为______________(标准状况下)，实际上消耗的甲烷体积(折算到标准状况)比理论上大，可能原因为________________。

下图两个装置中，液体体积均为200ml，开始时电解质溶液的浓度均为0.1mol/L，工作一段时间后，测得导线上都通过了0.02mole^—，若不考虑溶液体积的变化，下列叙述正确的是

A．产生气体体积①=②

B．电极上析出固体质量①<②

C．电极反应式：①中阳极：4OH^－—4e^－=2H2O+O2↑②中负极2H^++2e^－=H^2↑

D．溶液的pH变化：①减小②增大

铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
（1）某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。

为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述________________（填装置序号）装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为______________________。
（2）用CH₄或其他有机物、O₂为原料可设计成原电池，以CnH₂nOn、O₂为原料，H₂SO₄溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为___________________________。
（3）图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH₄/H₂O₂燃料电池。
 
图2电池负极区的电极反应为_________________________；若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现_____________色,C位置的电极反应式为___________________若用KI­淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯C点处出现蓝色，则b接的是__________（填A或B）电极。
（4）广西治理龙江河镉（Cd^2＋）污染时，先向河中投入沉淀剂将Cd^2＋转化为难溶物，再投入氯化铝，试说明氯化铝的作用_______________________________（用必要的离子方程式和文字进行解释）。

Zn-MnO₂干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液。

（1）该电池的负极材料是          电池工作时，电子从Zn极流向          填（“正极”或“负极”）。
（2）若ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液中含有杂质Cu²⁺，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是                            。
欲除去Cu²⁺，最好选用下列试剂中的           （填代号）。

A．NaOH

B．Zn

C．Fe

D．NH3·H2O

（3）MnO₂的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO₄溶液制取，则MnO₂在             极产生。阴极的电极反应式是                。若电解电路中通过2mol电子，MnO₂的理论产量为       g。（MnO₂的摩尔质量为：87g/mol）

某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，试回答下列问题：

（1）通O₂的Pt电极为电池              极（填电极名称），其电极方程式为              。
（2）若B电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，则X电极材料为         ，电解质溶液为          。
（3）若B电池为精炼铜，且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，则该电池阳极泥的主要成分是        。
（4）若B电池的电解质溶液为500 mL 1.0mol/L的NaCl溶液，X、Y皆为惰性电极，当电池工作一段时间断开电源K，Y电极有560mL（标准状况）无色气体生成（假设电极产生气体完全溢出，溶液体积不变），此时B电池溶液的pH=         ，要使该溶液恢复到原来的状态，需加入         （填物质并注明物质的量）。
（5）若X、Y均是铜，电解质溶液为NaOH溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是Cu₂O，试写出该电极发生的电极反应式为               。

碳纳米管是近年来材料科学研究的热点。为除去碳纳米管中的杂质——碳纳米颗粒（少量碳原子的聚集体），可以将样品溶解于强酸性的K₂Cr₂O₇溶液中充分反应，当溶液由橙色转变为墨绿色（Cr³⁺）即可，同时放出一种无毒的气体。以下判断正确的是

A．可以用浓盐酸调节K2Cr2O7溶液的酸性

B．该过程中每氧化2 mol碳纳米颗粒，转移8NA个电子

C．若将该反应设计为原电池，则碳纳米颗粒应作为原电池的正极

D．可以通过过滤的方法最终得到碳纳米管

近年以来，我国多地频现种种极端天气，二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫是导致极端天气的重要因素．
（1）活性炭可用于处理大气污染物NO，在1L恒容密闭容器中加入0.100mol NO和2.030mol固体活性炭（无杂质），生成气体E和气体F．当温度分别在T₁℃和T₂℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：

①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式                  ．
②上述反应的平衡常数表达式K=              ，根据上述信息判断，T₁和T₂的关系是            ．
A．T₁＞T₂       B．T₁＜T₂       C．无法比较
③在T₁℃下反应达到平衡后，下列措施能改变NO的转化率的是           ．
a．增大c（NO）   b．增大压强    c．升高温度   d．移去部分F
（2）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得H₂，具体流程如图1所示：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应：                     ．
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是                 ．
（3）开发新能源是解决大气污染的有效途径之一．直接甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC工作原理如图2所示．
通过a气体的电极是原电池的            极（填“正”或“负”），b电极反应式为               ．

（10分，每空2分）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池，已知H₂(g)、CO(g)、CH₃OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8 kJ·mol^-1、-283.0 kJ·mol^-1、-726.5 kJ·mol^-1。请回答下列问题：
（1）用太阳能分解180 g水消耗的能量是             kJ。
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为                  ；
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T₁、T₂均大于300℃)：

下列说法正确的是             (填序号)
①温度为T₁时，从反应开始到平衡，甲醇的平均速率为v(CH₃OH)=mol·L^－1·min^－1
②该反应在T₁时的平衡常数比T₂时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T₁变到T₂，达到平衡时增大
（4）在T₁温度时(甲醇为气态)，将lmol CO₂和3mol H₂充入一密闭恒容容器中充分反应达到平衡后，若CO₂的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为               ；
（5）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为                。

[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_____________________________。

下列叙述正确的是
①在盛有硝酸银的烧杯中放入用导线连接的铜片和银片，正极质量不变。
②相邻的同系物分子组成上相差一个CH₂原子团
③丙烯分子中三个碳原子在同一平面上 ，其一氯代物只有2种
④由ⅠA族和ⅥA族短周期元素形成的原子个数比为1∶1，电子总数为38的化合物，是含有共价键的离子型化合物
⑤等物质的量乙烷与氯气在光照条件下反应，可用这个方法制取一氯乙烷。

A．①③

B．②⑤

C．①③

D．②④

(10分)如图所示是某化学兴趣小组设计的趣味实验装置图,图中A、D均为碳棒，B铝棒,C为铁棒，所用甲、乙容器中的溶液事前均采取了煮沸处理。B在实验时才插入溶液中。

（1）从装置的特点判断，甲、乙装置中            是原电池，其负极的电极反应式为：                ；
（2）实验开始后，（乙）装置中有关电极反应是：C：                    ；D：                   ，D电极上的现象是              ，一段时间后溶液中的现象是                 ；
（3）在实验（2）的基础上，改变两装置电极的连接方式，A接D、B接C，此时D极上发生的电极反应式为：                   ，乙装置里除两电极上有明显的现象外，还可以看到的现象是                   ，产生该现象的化学反应方程式是                        。

进入秋冬季节后，郑州市频现雾霾天气，给人们的出行带来极大的不便和危害，人们“谈霾色变”。目前郑州市汽车保有量达230万量，汽车尾气的污染是引起雾霾的主要因素之一，NO和CO是汽车尾气的主要污染物。
（1）一定条件下，NO₂与SO₂反应生成SO₃和NO两种气体：NO₂(g)+SO₂(g) SO₃(g)+NO(g)将体积比为1∶2的NO₂、SO₂气体置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变
d．每消耗1molSO₂的同时生成1molNO
（2）某科研机构设计传感器检测CO的含量，其工作原理示意图如下：

Pt电极上发生的是             反应（填“氧化”或“还原”）；写出NiO电极的电极反应式         
（3）在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染，用化学方程式表示其原理