高中化学验证原电池的效果试题

据图回答下列问题：

Ⅰ、（1)若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象是___________________
负极反应式为：______________________________。
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为________(填Mg或Al)，总反应化学方程式为____________________________________。
Ⅱ、由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其正极的电极反应式为______________。
Ⅲ、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（CH₄OH）燃料电池的工作原理如下图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为_______，c口通入的物质为______。
②该电池正极的电极反应式为：_______

金属及其化合物在国民经济发展中起着重要作用。
（1）工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu₂O+ Cu₂S=6Cu+SO₂
该反应的氧化剂是_________,当生成19.2gCu时，反应中转移的电子为_____mol。铜在潮湿的空气中能发生吸氧腐蚀而生成（碱式碳酸同）。该过程负极的电极反应式_______________。
（2）钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠（分别作为两个电极的反应物，固体陶瓷（可传导）为电解质，其原理如图所示：

①根据下表数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在_______。

②放电时，电极A为____极，S发生_______反应。
③放电时，内电路中的的移动方向为_______（填“从A到B”或“从B到A”）。
④充电时，总反应为Na所在电极与直流电源_______极相连，阳极的电极反应式为________.

工业上硫酸锰铵[（NH₄）₂Mn（SO₄）₂]可用于木材防火涂料等。其制备工艺如下：  
已知步骤Ⅰ反应：H₂C₂O₄（aq） +H₂SO₄（aq） +MnO₂（s） MnSO₄（aq）+2CO₂（g）+2H₂O（1） △H
（1）在步骤I的反应中，氧化剂是               。
（2）步骤Ⅱ中趁热过滤前需向MnSO₄溶液中加入少量热水，其目的是____；步骤III所得（NH₄）₂Mn（SO₄）₂：晶体需用酒精溶液洗涤，洗去的主要杂质离子有____          。
（3）下列操作有利于提高产品产率的是____（填序号）。

A．慢慢分次加入二氧化锰	B．趁热过滤
C．冰水浴充分冷却	D．用水代替酒精溶液洗涤

（4）一定条件下，在步骤I的水溶液中l mol MnO₂完全反应相相对能量变化如图。则△H=____；催化剂是否参加化学反应？      （填“是”或“否”或“不确定”）。

（5）碱性干电池中含大量MnO₂可以回收利用，该电池工作时的正极反应式为____        ；若从干电池中回收87 kg MnO₂，理论上可以获得（NH₄）₂Mn（ S0₄）₂         _kg。

I．Li-Al／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，则该电池的总反应式为_____________________。
Ⅱ．锂一黄铁矿高容量电池，由于其污染小、成本低、电容量大、黄铁矿储备丰富而有望取代目前市场的碱性电池。制取高纯度黄铁矿的工艺流程如下：

（1）已知：，为得到较纯的FeS沉淀，最好在FeCl₂溶液中加入的试剂为_________（填序号）
A.(NH₄）₂S      B.CuS       C.H₂S      D.Na₂S
（2）关于白铁矿与黄铁矿下列判断错误的是_____________（填序号）
A.属于同素异形体
B．因为晶体结构不同而导致性质有差别
C．黄铁矿比白铁矿更稳定
（3）反应Ⅲ制取 S₂^2－时，溶液必须保持为碱性，除了S^2－ 与酸反应外，还有更重要的原因是（用离子方程式表示）___________________________.
（4）室温下，Li/FeS₂二次电池所用的电解质是非水液体电解质，放电行为与温度有关。
①该电池电解质为非水液体电解质，原因是____________________________________.
②温度低时，锂与FeS₂反应只生成A物质，产生第一次放电行为；温度升高，锂与A继续反应（产物之一为Fe），产生第二次放电行为。若二次行为均进行完全且放电量恰好相等。请写出化学反应方程式：
第一次放电：__________________；第二次放电：__________________________。
（5）制取高纯度黄铁矿的另一种方法是：以LiCl- KC1低共熔点混合物为电解质，FeS为阳极，Al为阴极，在适当的电压下电解。写出阳极反应式___________________________。

(15分)高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种绿色氧化剂，在许多领域展现出广阔的应用前景。
（1）湿法制备K₂FeO₄:在KOH溶液中，用KC10直接氧化Fe(NO₃)₃即可制得K₂FeO₄。该反应的离子方程式为_________________________________。
（2）测定K₂FeO₄:样品纯度：i．称取样品mg，加入到盛有过量碱性亚铬酸钠[NaCr(OH)₄]溶液的锥形瓶中充分反应；ii．将所得铬酸钠(Na₂CrO₄)溶液酸化；iii．在所得Na₂Cr₂O₇溶液中加入8—9滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂，用c  mol·L^－1(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液滴定至终点，消耗溶液体积为V mL。整个过程中发生的反应如下：
i．  Cr(OH)₄^－ ＋  FeO₄^2－＋  =   Fe(OH)₃ (H₂O)₃↓＋   CrO₄^2－＋
ii．2CrO₄^2－＋2H^＋=Cr₂O₇^2－＋H₂O；
iii．Cr₂O₇^2－＋6Fe^2＋＋14H^＋=2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O
①配平方程式i；
②利用上述数据计算该样品的纯度为________________(用含字母的代数式表示)。
（3）高铁酸盐在水溶液中有四种含铁形体。25 ℃时，它们的物质的量分数随pH的变化如图所示：

i．pH=2．2时，溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为________；为获得尽可能纯净的高铁酸盐，pH应控制在______________。
ii.已知H₃FeO₄^＋ 的电离常数分别为：K₁=2.51×10^－2，K₂=4.16×10^－4，K₃=5.01×10^－8，当pH=4时，溶液中 =       。
iii．向pH=6的高铁酸盐溶液中加入KOH溶液，发生反应的离子方程式为______________。
（4）某新型电池以金属锂为负极，K₂FeO₄为正极，溶有LiPF₆的有机溶剂为电解质。工作时Li^＋通过电解质迁移人K₂FeO₄晶体中，生成K₂Li₂FeO₄。该电池的正极反应式为______________．

钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣）中提取钒的一种新工艺主要流程如下：

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：

物质	V2O5	NH4VO3	VOSO4	(VO2)2SO4
溶解性	难溶	难溶	可溶	易溶

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：
请回答下列问题：
（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有___________。
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是        （写化学式）。
（3）反应④的离子方程式为                    。
（4）25℃、101 kPa时，4Al(s)＋3O₂(g)==2Al₂O₃(s)  ΔH₁＝-a kJ/mol
4V(s)＋5O₂(g)==2V₂O₅(s)   ΔH₂＝-b kJ/mol
用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是         。
（5）钒液流电池（如图所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为      ，电池充电时阳极的电极反应式是    。

（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2VO₂⁺＋H₂C₂O₄＋2H⁺===2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O。取25.00 mL 0.1000 mol/L H₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24.0 mL，由此可知，该(VO₂)₂SO₄溶液中钒的含量为      g/L。

下图中甲池是以甲醇为原料，KOH为电解质的高效燃料电池，电化学过程的如图。

下列说法中不正确的是

A．甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O

B．若乙池中为足量AgNO3溶液，则阳极的电极反应为: 4OH^--4e^-= 2H2O+O2↑

C．若乙池中为一定量CuSO4溶液,通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu（OH）2后恰好恢复到电解前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子数为0.2NA

D．常温常压下，1 g CH3OH燃料生成CO2和液态H2O时放热22.68 kJ,表示该反应的热化学方程式为:CH3OH（l）+1.5O2（g）==CO2（g）+2H2O（l） ΔH=" -725.76" kJ·mol^-1

某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂（LiCoO₂）的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的，可以再生利用。某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴。

（1）25℃时，用图1所示装置进行电解，有一定量的钴以Co²⁺的形式从正极粉中浸出，且两极均有气泡产生，一段时间后正极粉与铝箔剥离。
①阴极的电极反应式为：LiCoO₂ + 4H⁺ + e^- ="==" Li⁺ + Co²⁺ + 2H₂O 、         。
阳极的电极反应式为         。
②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响，一定条件下，测得其变化曲线如图2所示。当c(H₂SO₄) > 0.4 mol·L^-1时，钴的浸出率下降，其原因可能为         。
（2）电解完成后得到含Co²⁺的浸出液，且有少量正极粉沉积在电解槽底部。用以下步骤继续回收钴。

①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式         。该步骤一般在80℃以下进行，温度不能太高的原因是         。
②已知(NH₄)₂C₂O₄溶液呈弱酸性，下列关系中正确的是         （填字母序号）。
a.c (NH₄⁺)> c(C₂O₄^2-)>c (H⁺)>c (OH^-)
b.c (H⁺) +c (NH₄⁺) ="c" (OH^-) + c(HC₂O₄^-)+c(C₂O₄^2-)
c.c (NH₄⁺)+ c (NH₃•H₂O) = 2[c(C₂O₄^2-) + c(HC₂O₄^-) + c(H₂C₂O₄)]
（3）已知所用锂离子电池的正极材料为x g，其中LiCoO₂（M =" 98" g·mol^-1）的质量分数为a%，则回收后得到CoC₂O₄•2H₂O （M =" 183" g·mol^-1）的质量不高于         g。

下列叙述正确的是

A．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图一所示，石墨电极上产生氢气，铜电极发生氧化反应

B．图一所示当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成

C．图二装置中发生：Cu＋2Fe^3+ = Cu^2+＋2Fe^2+，X极是负极，Y极材料可以是铜

D．如图二，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，Fe^3+经过盐桥进入左侧烧杯中

对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
（1）N₂、O₂和H₂相互之间可以发生化合反应，已知反应的热化学方程式如下：
N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)     H=+180．5kJ·mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   H =-483．6 kJ·mol^-1；
N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   H =-92．4 kJ·mol^-1。
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为                 。
（2）汽车尾气净化的一个反应原理为：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) H<0。
一定温度下，将2．8mol NO、2．4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①NO的平衡转化率为    ，0~20min平均反应速率v(NO)为          。25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N₂各0．8 mol，则化学平衡将        移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X，反应由原平衡I达到新平衡II，变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是       (填字母代号)。

（3）某化学小组拟设计以N₂和H₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl为电解质溶液制成燃料电池，则该电池的正极反应式为               。假设电解质溶液的体积不变，下列说法正确的是          (填字母代号)。
a．放电过程中，电解质溶液的pH保持不变
b．溶液中的NH₄Cl浓度增大，但Cl^-离子浓度不变
c．每转移6．0210²³个电子，则有标准状况下11．2L电极反应物被氧化
d．为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液

【改编】(18分)能源的开发和利用是当前科学研究的重要课题。
（1）利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下前实现如下变废为宝的过程：
mCeO₂(m-x)CeO₂xCe+xO₂
(m-x)CeO₂xCe+xH₂O+xCO₂mCeO₂+xH₂+xCO
上述过程的总反应平衡常数表达式为              。该反应能量转化方式为             。
（2）CH₃OH、O₂和KOH溶液构成的燃料电池的负极电极反应式为                。该电池反应可获得K₂CO₃溶液，某温度下0.5molL^-1 K₂CO₃溶液的pH=12，若忽略CO₃^2-的第二级水解，则CO₃^2- +H₂OHCO₃^-+OH^-的平衡常熟K_h=         。
（3）氯碱工业是高耗能产业，下列将电解池与燃料电池相组合的工艺可以节能30％以上。

①电解过程中发生反应的离子方程式是             ，阴极附近溶液PH       (填“不变”、“升高”或“下降”)。
②如果粗盐中SO₄^2-含量较高，精制过程需添加钡试剂除去SO₄^2-，证明SO₄²‾已经完全沉淀的方法是                                                                             。
现代工艺中更多使用BaCO₃除SO₄^2-，请写出发生反应的离子方程式                              。
③图中氢氧化钠溶液的质量分数a％  b％(填“>”、‘‘=”或“<”)，，燃料电池中正极上发生的电极反应为                 。

（1）工业上可利用“甲烷蒸气转化法”生产氢气，反应为甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下生成一氧化碳和氢气，有关反应的能量变化如图1：

则该反应的热化学方程式_____________________________________。
（2）已知温度、压强对甲烷平衡含量的影响如图2，请回答：

①图26-2中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1Mpa、2Mpa时甲烷含量曲线，其中表示1Mpa的是________。
②该反应的平衡常数：600 ℃时________700 ℃(填“>”“<”或“＝”)。
③已知：在700 ℃，1 MPa时，1 mol CH₄与1 mol H₂O在1 L的密闭容器中反应，6min达到平衡(如图3)，此时CH₄的转化率为________________，该温度下反应的平衡常数为______________(结果保留小数点后一位数字)。
④从图3分析，由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是_____________(填“向正反应方向”或“向逆反应方向”)，采取的措施可能是_____________________。
（3）以N₂、H₂为电极反应物，以HCl－NH₄Cl为电解质溶液制造新型燃料电池，放电过程中，溶液中铵根离子浓度逐渐增大。写出该电池的正极反应式：_________________。

CO是水煤气的主要成份之一，是一种无色剧毒气体，根据信息完成下列各题
Ⅰ、已知下列热化学方程式
2C(s) + O₂(g) = 2CO(g)   △H = -221kJ/mol
C(s) + O₂(g) = CO₂(g)    △H = -393kJ/mol
24g单质碳在不足量的O₂中燃烧时，生成等物质的量的CO和CO₂气体，则和24ｇ单质碳完全燃烧生成CO₂相比较，损失热量_________kJ
Ⅱ、850℃时，在10L体积不变的容器中投入2molCO和3molH₂O，发生如下反应：
CO(g) + H₂O(g)CO₂(g) + H₂(g)
当CO的转化率达60%时，反应达平衡
（1）850℃时，该反应的平衡常数为_________
（2）该条件下，将CO和H₂O都改为投入2mol，达平衡时，H₂的浓度为_________mol/L，下列情况能说明该反应一定达平衡的是_________

A．CO和H2O蒸气的浓度之比不再随时间改变

B．气体的密度不再随时间改变

C．CO和CO2的浓度之比不再随时间改变

D．气体的平均摩尔质量不再随时间改变

Ⅲ、为防止CO使人中毒，一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇——氧化钠，其中O^2-可以在固体NASICON中自由移动，则：

（1）该原电池中通入CO的电极为_________极，该电极的电极反应式为___________________
（2）通空气一极的电极反应式为____________________________________

Cl₂、漂白液（有效成分为NaClO）在生产、生活中广泛用于杀菌、消毒．
（1）电解NaCl溶液生成Cl2的化学方程式是            。
（2）Cl 2溶于H2O、NaOH溶液即获得氯水、漂白液．
①干燥的氯气不能漂白物质，但氯水却有漂白作用，说明起漂白作用的物质是            。
②25℃，Cl ₂与H₂O、NaOH的反应如下：

不直接使用氯水而使用漂白液做消毒剂的原因是            。
（3）家庭使用漂白液时，不宜直接接触铁制品，漂白液腐蚀铁的电极反应为：发生的电极反应式是            。
（4）研究漂白液的稳定性对其生产和保存有实际意义．30℃时，pH=11的漂白液中NaClO的质量百分含量随时间变化如下：

①分解速v（Ⅰ）、v（Ⅱ）的大小关系是           ，原因是            。
②NaClO分解的化学方程式是            。
③（常温下漂白液的密度约为1g / cm3，且变化忽略不计）

(12分)（1）将锌片和银片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池。该电池中负极发生________反应(填“氧化”或“还原”)；溶液中的H^＋移向________(填“正极”或“负极”)材料。
（2）电能是现代社会应用最广泛的能源之一。下图所示的原电池装置中，其负极是__________，正极上能够观察到的现象是____________________________，正极的电极反应式是______________。原电池工作一段时间后，若消耗锌6．5g，则放出气体_______g。

（3）利用下列反应：Fe＋2Fe^3＋＝3Fe^2＋，设计一个化学电池(给出若干导线和一个小灯泡，电极材料和电解液自选)：①画出实验装置图；②注明正负极材料和电解质溶液；③标出电子流动方向。