高中化学验证原电池的效果试题

美国斯坦福大学研究人员最近发明一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。海水中的“水”电池总反应可表示为：5MnO₂ + 2Ag + 2NaCl＝Na₂Mn₅O₁₀ + 2AgCl
（1）写出负极电极反应式               。
（2）当生1 mol Na₂Mn₅O₁₀时，转移电子的数目是       。
用上述电池电解尿素[CO(NH₂)₂]的碱性溶液制合成氨的装置如图（隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。

（3）写出A电极的名称            。
（4）写出电解时阳极的电极反应式                   。
（5）已知电解排出液中n(OH^－)/n(CO₃^2－) =1，则起始时进入电解池中的原料配比n(KOH)/n[CO(NH₂)₂]是          。

化学反应与能量密不可分，回答下列问题。
（1）已知31g白磷变为31g红磷时释放能量。试回答：
①上述变化属于____化学（填“物理”或“化学”）变化。
②31g白磷的能量_____（“>”或“<”）31g红磷的能量。
（2）A、B、C三个烧杯中分别盛有200mL相同物质的量浓度的稀硫酸：

①分别写出B、C装置中铁片表面发生反应的电极反应式：
B______________________，C____________________。
②一段时间后，C中产生3.36L（标准状况下）气体时，硫酸恰好消耗完。此时，三个烧杯中液体质量由大到小的顺序为________（填字母），稀硫酸的物质的量浓度为________mol/L。

某学生利用下图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu元素的相对原子质量为64)。按照实验步骤依次回答下列问题：

（1）导线中电子流向为____________(用a、b表示)。
（2）若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为________ (用“N_A”表示)；
（3）装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K^＋、Cl^－的移动方向的表述正确的是________。

A．盐桥中的K^＋向左侧烧杯移动、Cl^－向右侧烧杯移动

B．盐桥中的K^＋向右侧烧杯移动、Cl^－向左侧烧杯移动

C．盐桥中的K^＋、Cl^－都向左侧烧杯移动

D．盐桥中的K^＋、Cl^－几乎都不移动

（4）若将反应2Fe^3＋＋Cu===Cu^2＋＋2Fe^2＋设计成原电池，写出电极反应式。
正极反应______________；
（5）下列是用化学方程式表示的化学变化，请在每小题后的横线上注明能量的转化形式。
①电池总反应：Zn＋Ag₂O＋H₂O===Zn(OH)₂＋2Ag：__________。
②2C₂H₂＋5O₂4CO₂＋2H₂O：_________________。
③6H₂O＋6CO₂C₆H₁₂O₆(葡萄糖)＋6O₂：__________。

有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L^－1的H₂SO₄溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L^－1的NaOH溶液中，如图所示。

（1）甲中SO₄^2-移向      极（填“铝片”或“镁片”）。写出甲中正极的电极反应式__________。
（2）乙中负极为________，总反应的离子方程式：_________________。此反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为              。
（3）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正负极”这种做法_______（填“可靠”或“不可靠”）。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行性实验方案_____________（如可靠，此空可不填）。

利用如图装置，完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述中，正确的是

A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓锌的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极保护法。

B．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀。

C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动。

D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度将减小。

本题分为选做题(a)、(b)两道平行题，分值一样，可根据高一课程学习情况选择其中一道题完成作答，若二道题均作答，则按(a)题给分。
(a)有H、N、O、Na、Cl五种短周期主族元素。
（1）写出氯离子的原子结构示意图________，写出水分子的电子式________。
（2）NH₄NO₃是_______化合物（填“离子”或“共价”）。
（3）氯气是有毒气体，写出用饱和氢氧化钠溶液吸收氯气的离子方程式：_____________。
（4）金属元素铁是中学化学常见元素，将铁单质浸入氯化铁溶液中，该反应的离子方程式为__________。
（5）请依据（4）中的反应，设计一个原电池。要求：画出实验装置图，注明电解质溶液名称、正负极及正负极材料，并标出电子移动方向，写出电极反应式。

正极反应式：___________________，负极反应式：___________________。

(9分)将反应IO₃^－+5I^－+6H⁺3I₂+3H₂O设计成如图所示的原电池。
（1）开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流计指针向右偏转，此时甲池中发生的电极反应式为____________，工作过程中关于电流计的读数，下列说法正确的是_______(填编号)
a．电流计读数逐渐减小          b．电流计读数有可能变为0
c．电流计读数一直不变          d．电流计的读数逐渐增大
（2）如果在加浓硫酸前，甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，则溶液变蓝的烧杯是_______(填“甲”、“乙”)。
（3）工作一段时间后，如果再向甲烧杯滴入浓NaOH溶液，此时乙池中发生的电极反应式为____________，电流计指针向_____(填“左”、“右”)偏转。

有A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大。A、B可形成A₂B和A₂B₂两种化合物，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃两种化合物。回答下列问题。
（1）B在周期表中的位置______________。
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，方程式为____________。用W的溶液（体积为1L，假设变化前后溶液体积变化忽略不计）组装成原电池（如图所示）

电池总反应可表示为：PbO₂ +Pb+ 2W＝ 2PbSO₄ + 2H₂O 。若电池中转移0．1 mol电子时，则W的浓度由质量分数39 % （密度1．3 g·cm^－3）变为____________mol·L^－1。
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期。该元素可与D形成ED₂和ED₃两种化合物。将E的单质浸入ED₃溶液中（如下图甲所示），溶液由黄色逐渐变为浅绿色，该反应的离子方程式为_________________________。

（4）依据（3）中的反应，可用单质E和石墨为电极设计一个原电池，则在该原电池工作时，石墨一极发生的反应可以表示为________________。比较甲、乙两图，说明石墨除形成闭合回路外所起的作用是                     。

如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO₄溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验中不考虑两球的浮力变化）

A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低

B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高

C．当杠杆为导体时，A端低B端高；杠杆为绝缘体时，A端高B端低

D．当杠杆为导体时，A端高B端低；杠杆为绝缘体时，A端低B端高

从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H₂＋O₂＝2H₂O。
（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。
A．使用催化剂                      B适当提高氧气的浓度
C．适当提高反应的温度              D．适当降低反应的温度
（2）下图能正确表示该反应中能量变化的是________。

（3）从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。

化学键	H—H	O＝O	H—O
键能kJ/mol	436	496	463

请填写下表：

化学键	填“吸收热量”或“放出热量”	能量变化kJ
拆开化学键	2molH2和1molO2中的化学键
形成化学键	4molH—O键
总能量变化

（4）氢氧燃料电池的总反应方程式为2H₂＋O₂＝2H₂O。其中，氢气在________极发生________反应。电路中每转移0．2mol电子，标准状况下消耗H₂的体积是________L。

下表为元素周期表的一部分，请参照元素①－⑧在表中的位置，用元素符号或化学用语回答下列问题：

族 周期	IA		0
1	①	ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA
2				②		③
3	④		⑤	⑥			⑦

（1）①和②形成的最简单有机化合物分子的结构式为_____________。
（2）下列事实能证明②的非金属性比⑥强的是
A．Na₂CO₃+SiO₂Na₂SiO₃+CO₂↑
B．SiO₂+2CSi+2CO↑
C．Na₂SiO₃+CO₂+2H₂O＝H₂SiO₃↓+Na₂CO₃
D．CH₄比SiH₄稳定
（3）写出①、③、④三种元素组成化合物的电子式___________。
（4）③、④、⑤所形成的简单离子半径由大到小的顺序：___          ____。
（5）①、②、⑦三种元素按原子个数之比为11︰5︰1组成的有机化合物中含有两个-CH₃的同分异构体有      种。
（6）最近科学家制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入液化石油气(以C₄H₁₀表示）．电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2－．已知该电池的负极反应为：
C₄H₁₀＋13O^2－－26e^－===4CO₂＋5H₂O
则该电池的正极反应为__________________，电池工作时，电池中O^2－向________极移动．

某原电池装置如图所示，电池总反应为:2Ag＋Cl₂＝2AgCl。下列说法正确的是

A．正极反应为AgCl ＋e^—＝Ag ＋Cl^－

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当电路中转移0．01 mol e^－时，交换膜左侧溶液中约减少 0．02 mol离子

(10分)（1）在25℃、101 kPa下，1 g甲烷完全燃烧后，恢复到原状态放热Q kJ，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为_________________                  。
（2）肼(N₂H₄)一空气燃料电池是一种碱性环保电池，该电池放电时，负极的反应式为          。
（3）如图装置中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO₄溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，乙烧杯中石墨电极附近pH值的变化为       （选填“变大”、“变小”、“不变”）。通电一段时间后（溶液中还有CuSO₄），若要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入         (填序号).

A．CuO

B．Cu(OH)2

C．CuCO3

D．Cu2(OH)2CO3

（4）下图是用于笔记本电脑的甲醇（CH₃OH）燃料电池结构示意图，质子交换膜左右两侧的溶液均为500mL 2 mol/LH₂SO₄ 溶液，当电池中有1mole^－发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为      （忽略气体的溶解，假设反应物完全耗尽）。

将下图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是

A．片刻后甲池中c(SO4^2-)增大	B．电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动
C．Cu 电极上发生还原反应	D．片刻后可观察到滤纸a点变红色

环境保护是现代的世界性课题，人类已在多方面取得了突破性进展。
（1）连续自动监测氮氧化物（NO_x）的仪器——动态库仑仪已获得实际应用。它的工作原理如下图所示。NiO电极上NO发生的电极反应式为                          。

（2）使用稀土催化剂有效消除汽车尾气中的NO_x、碳氢化合物也已逐渐成为成熟技术。压缩天然气汽车利用这一技术将NO_x、CH₄转化成无毒物质，相关反应为：
①CH₄（g）＋4NO₂（g）  4NO（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）   △H₁＜0
②CH₄（g）＋4NO（g） 2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）      △H₂＜0
③CH₄（g） ＋2NO₂（g） N₂（g） ＋CO₂（g） ＋2H₂O（g）   △H₃
则△H₃＝            （用△H₁和△H₂表示）。
（3）实验室在恒压下，将CH₄（g）和NO₂（g）置于密闭容器中发生反应③，测得在不同温度、不同投料比时，NO₂的平衡转化率如下表：

投料比[n（NO2） / n（CH4）]	400 K	500 K	600 K
1	60%	43%	28%
2	45%	33%	20%

①在NO₂与CH₄反应时，可提高NO₂转化率的措施有          （填编号）。
A．增加催化剂的表面积
B．改用高效催化剂  
C．降低温度
D．增大压强   
E．分离出H₂O（g）   
F．减小[n（NO₂）/n（CH₄）]
②400K时，将投料比为1的NO₂和CH₄的混合气体共0.40mol，充入容 积为2L的装有催化剂的密闭容器中，反应经过5min达到平衡，试计算反应在该温度时的平衡常数。（写出计算过程，计算结果保留三位有效数字）
③若温度不变，在反应进行到10min时将容器的容积快速压缩为1L，请在答题卷表格中画出0min～15min内，容器中CO₂物质的量浓度c随时间变化的曲线图。

（4）SNCR是一种新型的烟气脱氮环保技术。在有氧条件下，其脱氮原理是：
NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）4N₂（g）+6H₂O（g）  △H= -1627.2kJ·mol^-1
NO和NH₃在Ag₂O催化剂表面的反应随温度的变化曲线如右图所示。图中曲线表明，随着反应温度的升高，在有氧的条件下NO的转化率有一明显的下降过程，其原因可能是（回答两条）：     。