高中化学验证原电池的效果填空题

(16分)运用化学反应原理研究NH₃的性质具有重要意义。请回答下列问题：
（1）已知：①4NH₃(g)+3O₂(g)===2N₂(g)+6H₂O(g)  H=-1266.8kJ·mol^-1
②N₂(g)+O₂(g)===2NO(g)  H=180.5kJ·mol^-1
写出氨高温催化氧化的热化学方程式                   。
（2）氨气、空气可以构成燃料电池，其电池反应原理为4NH₃+3O₂===2N₂+6H₂O。则原电解质溶液显   (填“酸性”、“中性”或“碱性”)，负极的电极反应式为          。
（3）合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下：

①由上表数据可知该反应为放热反应，理由是          ；
②理论上，为了增大平衡时H₂的转化率，可采取的措施是   (填字母序号)；
a．增大压强    b．使用合适的催化剂
c．升高温度    d．及时分离出产物中的NH₃
③400^oC时，测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量浓度分别为3mol·L^-1、2mol·L^-1、1mol·L^-1时，此时刻该反应的v_正(N₂)   v_逆(N₂)(填“>”、“<”或“=”)。
（4）①25^oC时，将amol·L^-1的氨水与0.1mol·L^-1的盐酸等体积混合。当溶液中c(NH₄⁺)=c(Cl^-)时，用含a的代数式表示NH₃·H₂O的电离常数K_b=      ；
②向25mL0.10mol·L^-1的盐酸中滴加氨水至过量，该过程中离子浓度大小关系一定不正确的是         (填字母序号)。
a．c(Cl^-)>c(H⁺)>c(NH₄⁺)>c(OH^-)    b．c(C1^-)>c(NH₄⁺)=c(H⁺)>c(OH^-)
c．c(NH₄⁺)>c(OH^-)>c(Cl^-)>c(H⁺)    d．c(OH^-)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(Cl^-)

（1）右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水（滴有酚酞）原理示意图，E口产生H₂，电解食盐水的离子方程式为：                   ，溶液变红色的是：           区（填A或B）。
（2）电化腐蚀是钢铁发生腐蚀的主要原因，又可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，发生吸氧腐蚀的电极反应式：负极             正极           
（3）下图是一套电化学实验装置，图中C、D均为铂电极，U为盐桥，G是灵敏电流计

此装置中进行的反应是可逆反应，其反应方程式式为：AsO₄^3－+2I^－+H⁺ AsO_３^3－+I₂+H₂O，向B杯中加入适量较浓的硫酸，发现G的指针向右偏移。此时A杯中的主要实验现象是              D电极上的电极反应式为                               

如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：
（1）当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为____________；负极的电极反应式为____________。
（2）当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该装置__________(填“能”或“不能”)形成原电池。若不能，请说明理由；若能，请说明在两电极上所发生的现象：________。
（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂（如O₂）反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，氢气为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液。则氢气应通入________(填“a”或“b”)极，正极上的电极反应式为___________。

甲同学拟通过实验探究同主族元素性质的递变规律，以及影响化学反应速率的因素。其设计的实验方案如下，请你帮他填写完整，并做出评价。
实验室提供的试剂：锌块、锌粉、铁条、铁粉、铜条、NaBr溶液、NaI溶液、新制的氯水、1mol/L盐酸、3mol/L的盐酸
（1）探究同主族元素性质的递变规律
①写出下列实验报告中的实验现象和离子方程式

②【评价】甲同学设计的实验方案的合理性是___________（填序号）
A. 非常合理         B. 部分合理         C. 完全不合理
③【补充和完善】上一题②中若选A，则此项不用再作答，若选B或C，则完成实验还需要的试剂是___________。
（2）探究影响化学反应速率的因素

实验步骤	实验现象	实验依据和结论
3mL1mol/L    3mL3mol/L 盐酸          盐酸 （金属质量相同，盐酸均过量）	均有气体生成，锌粉先消失，锌块后消失	因为乙试管中的反应更快，所以反应物浓度越大，反应速率越快。

甲同学所得实验依据和结论有明显问题，问题是                                     。
（3）请你利用原电池原理，设计实验，比较铜和铁的金属活动性。画出实验装置图，标出正负极、电子流动方向，写出电极反应式。

氮化硅是一种新型陶瓷材料，它可由石英晶体与焦炭颗粒在高温的氮气流中，通过如下反应制得：3SiO₂ + 6C + 2N₂ Si₃N₄ + 6CO，该反应过程中的能量变化如图⑵所示；回答下列问题：

（1）上述反应中的还原剂是         ，还原产物是       。
（2）该反应是         （填“吸热”或“放热”）反应。
（3）在一定温度下，上述反应在4L密闭容器内进行，用M、N两种物质描述其物质的量随时间变化的曲线如图⑶所示：

①M、N表示的物质分别为        、         。
②比较t₂时刻，正逆反应速率大小_{（正）     （逆）}。
（填“>”、“=”、“<”）。.
③若t₂=2min，计算反应开始至t₂时刻，M的平均化学反应速率为             。
④t₃时刻化学反应达到平衡时反应物的转化率为         。
（4）①某种氢燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，某电极上发生的电极反应为：A极H₂－2e^－＋O^2－===H₂O；则A极是电池的      极 (填“正”或“负”)。
②上述合成氮化硅的反应产生的尾气不能排放，经过处理以后可以用下图所示的仪器测量尾气中CO的含量。多孔电极中间的固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质允许O^2-在其间通过，其工作原理如图⑷所示，其中多孔Pt电极a、b分别是气体CO、O₂的载体。

Ⅰ.该电池的正极为          （填a或b）；O² 流向        （填  “正极”或“负极”）
Ⅱ.该电池的正极反应式为                    ，负极反应式为                       。

（Ⅰ）下列装置能组成原电池的是_____________ （填序号）

（Ⅱ）如上图④所示，若是原电池，请回答下列问题（若不是，则不用回答）。
（1）正极材料是_______________________
（2）负极的电极反应式为________________________
（3）电池工作时总反应的离子方程式是____________________________
（4）阴离子的移动方向___________________________________
（5）导线中电子的流向________________________________

(27分)（1）现有如下两个反应：①NaOH + HCl =" NaCl" + H₂O;②Fe +H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂ ↑
两反应中为放热反应的是      ，能设计成原电池的是       。（填序号）
（2）根据下图填空①电子从      片流出，溶液中H⁺向      片移动。

② 正极的现象是                                ，发生            反应（填写“氧化”或“还原”）。
③负极的电极方程式为                          
④ 若反应过程中有0.01mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为      L。
（3）写出电解氯化铜溶液时，阴极的电极反应方程式：                         。

锂的化合物用途广泛。Li₃N是非常有前途的储氢材料；LiFePO₄、Li₂FeSiO₄等可以作为电池的正级材料。回答下列问题：
（1）将锂在纯氮气中燃烧可制得Li₃N，其反应的化学方程为            。
（2）氮化锂在氢气中加热时可得到氨基锂（LiNH₂），其反应的化学方程式为：
Li₃N+2H₂LiNH₂+2LiH，氧化产物为          （填化学式）。在270℃时，该反应可逆向发生放出H₂，因而氮化锂可作为储氢材料，储存氢气最多可达Li₃N质量的      %（精确到0.1）。
（3）将Li₂CO₃、FeC₂O₄·2H₂O和SiO₂粉末均匀混合，在800℃的氩气中烧结6小时制得Li₂FeSiO₄，写出反应的化学方程式       ，制备Li₂FeSiO₄的过程必须在惰性气体氛围中进行，其原因是             。
（4）将一定浓度磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出LiFePO₄沉淀，阳极的电极反应式为                  。
（5）磷酸亚铁锂电池充放电过程中，发生LiFePO₄与LiFePO₄之间的转化，电池放电时负极发生的反应为Li_XC₆－Xe^—XLi⁺+6C，写出电池放电时的电极反应的化学方程式           。

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入和，电解质为溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。

回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、。
(2)闭合开关后，、电极上均有气体产生．其中电极上得到的是，电解氯化钠溶液的总反应方程式为；
(3)若每个电池甲烷通入量为1 (标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为（法拉第常数=9.65×l0⁴.，列式计算)，最多能产生的氯气体积为(标准状况)。

 由黄铜矿(主要成分是CuFeS₂)炼制精铜的工艺流程示意图如下：

（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应
生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主
要反应的化学方程式分别是                                                 、
                                              ，反射炉内生成炉渣的主要成分是                  ；
（2）冰铜（Cu₂S和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%--50%。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu₂S被氧化为Cu₂O，生成Cu₂O与Cu₂S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是                                   、                                    ；
（3）粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_    _（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为                         ；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为                     。

汽车尾气中的NO_x是大气污染物之一，科学家们在尝试用更科学的方法将NO_x转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。
（1）压缩天然气（CNG）汽车的优点之一是利用催化技术能够将NO_x转变成无毒的CO₂和N₂。
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＝         。（用△H₁和△H₂表示）
（2）在恒压下，将CH₄(g)和NO₂(g)置于密闭容器中发生化学反应③，在不同温度、不同投料比时，NO₂的平衡转化率见下表：

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

 
①写出该反应平衡常数的表达式K=         。
②若温度不变，提高[n(NO₂) / n(CH₄)]投料比，则K将         。（填“增大”、“减小”或“不变”。）
③400 K时，将投料比为1的NO₂和CH₄的混合气体共0.04 mol，充入一装有催化剂的容器中，充分反应后，平衡时NO₂的体积分数        。
（3）连续自动监测氮氧化物（NO_x）的仪器动态库仑仪的工作原理示意图如图1

图1                                    图2
①NiO电极上NO发生的电极反应式：                                。
②收集某汽车尾气经测量NO_x的含量为1.12%（体积分数），若用甲烷将其完全转化为无害气体，处理1×10⁴L（标准状况下）该尾气需要甲烷30g，则尾气中V(NO)︰V(NO₂)=   
（4）在容积相同的两个密闭容器内 (装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH₄，然后再分别充入等量的NO和NO₂。在不同温度下，同时分别发生②③两个反应：并在t秒时测定其中NO_x转化率，绘得图象如图2所示：
①从图中可以得出的结论是
结论一：相同温度下NO转化效率比NO₂的低
结论二：在250℃-450℃时，NO_x转化率随温度升高而增大，450℃-600℃时NO_x转化率随温度升高而减小
结论二的原因是                                                    
②在上述NO₂和CH₄反应中，提高NO₂转化率的措施有_________。(填编号)
A．改用高效催化剂     B．降低温度     C.分离出H₂O(g)       D．增大压强
E．增加原催化剂的表面积   F．减小投料比[n(NO₂) / n(CH₄)]

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。
已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l） △H=" —1214" kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) △H=" —566" kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式                                          。
（2） 将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。其负极电极反应式是：                             。
（3）某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是      （填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H⁺ + 2e^－= H₂↑
（4）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入体积
为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1．6	5
2	900	1	2	0．4	3
3	900	1	2	0．4	1

 
①实验1中，以v (H₂)表示的平均反应速率为              。
②实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                 （答一种情况即可）

Ⅰ．在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO₂与太阳能电池电解水产生的H₂合成甲醇，其过程如下图所示，试回答下列问题：

（1）该合成路线对于环境保护的价值在于               。
（2）15～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO₂吸收剂。用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因                    。
（3）CH₃OH、H₂的燃烧热分别为：△H＝－725.5 kJ/mol、△H＝－285.8 kJ/mol，写出工业上以CO₂、H₂合成CH₃OH的热化学方程式：                             。
Ⅱ．将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：
2CO₂(g) + 6H₂(g)CH₃OCH₃(g) + 3H₂O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比[n(H2) / n(CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

 
（4）该反应的焓变△H     0，熵变△S     0（填＞、＜或＝）。
（5）用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式            。
（6）若以1.12 L·min^-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池电解500 mL 2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜  g。

为了防止或减少机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气的污染，人们采取了很多措施。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g) △H＜0，
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是        （填代号）。
（下图中υ_正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）

（2）机动车尾气和煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。已知：
CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g) △H＝－867 kJ/mol     ①
2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝－56.9 kJ/mol      ②
H₂O(g) ＝ H₂O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol       ③
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：                 。
（3）用NH₃催化还原NO_X也可以消除氮氧化物的污染。如图，采用NH₃作还原剂，烟气以一定的流速通过催化剂，通过测量逸出气体中氮氧化物含量，从而可确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g) +NO₂(g)+2NH₃(g)2N₂(g) + 3H₂O(g)。

①该反应的△H     0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。
②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(p_B)代替物质的量浓度(c_B)也可以表示平衡常数（记作K_P），
则上述反应的K_P＝                       。
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见图，石墨I为电池的       极。  该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为            。

（5）硝酸工业尾气中氮氧化物（NO和NO₂）可用尿素〔CO(NH₂)₂〕溶液除去。反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO₂体积比为1︰1）的质量为          g。

研究CO、SO₂、NO等大气污染气体的综合处理与利用具有重要意义。
（1）以CO或CO₂与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇，你认为用哪种合成设计线路更符合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）                    。
（2）如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。写出该仪器工作时的电极反应式：

负极                      ，正极                  。
（3）一定条件下，NO₂和SO₂反应生成SO₃（g）和NO两种气体，现将体积比为1:2的NO₂和SO₂的混合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         。（填序号）

A．体系压强保持不变	B．混合气体颜色保持不变
C．SO3、NO的体积比保持不变	D．每消耗 1 mol SO2，同时生成1 mol NO

当测得上述平衡体系中NO₂与SO₂体积比为1:6时，则该反应平衡常数K值为           ；
（4）工业常用Na₂CO₃饱和溶液回收NO、NO₂气体：
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₃+NaNO₂+CO₂
若用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO、NO₂混合气体，每产生标准状况下CO₂ 2．24L（CO₂气体全部逸出）时，吸收液质量就增加4．4g，则混合气体中NO和NO₂体积比为         。