高中化学验证原电池的效果填空题

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：
( CO₂ + 3H₂ = CH₃OH + H₂O )，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。
已知 H₂(g)、 CO(g) 和 CH₃OH(l) 的燃烧热△H分别为-285.8 kJ·mol^-1、-283.0 kJ·mol^-1和-726.5kJ·mol^-1。请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ
（2）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，生成甲醇的
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
（3）在T₁温度时，将1molCO₂和3molH₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为                  ( 用 a表示 )
（4）已知甲醇燃烧的化学方程式为2CH₃OH +3O₂ =2CO₂ +4H₂O ，在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为                   ，正极的反应式为                     

【原创】现有A、B、C、D、E五种金属片，①把A、C用导线连接后同时浸入稀硫酸铜溶液中，A上有红色固体产生；②把C、D用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，D发生氧化反应；③把A、B 用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，电流方向为B→导线→A；④将E放入水中，立即有气体产生。根据上述情况，回答下列问题：
（1）在①中，金属片_______发生氧化反应；
（2）在②中，金属片_______作负极；
（3）如果把B、D用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液，则金属片_______上有气泡产生；
（4）上述五种金属的活动性顺序是__________________。

X、Y、Z三种元素常见单质在常温下都是气体，在适当条件下可发生如下图所示变化，X、Y、Z为三种短周期元素，它们的原子序数之和为16.

已知一个B分子中含有的Z元素的原子个数比C分子中的少一个。
请回答下列问题：
（1）X元素在周期表中的位置是______________________。
（2）X的单质与Z的单质可制成新型的化学电源（KOH溶液作电解质溶液），两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电，则正极通入__________（填物质名称）；负极电极反应式为____________________。
（3）C在一定条件下反应生成A的化学方程式是_______________________________。
（4）已知Y的单质与Z的单质生成C的反应是可逆反应，△H＜0。将等物质的量的Y、Z的单质充入一密闭容器中，在适当催化剂和恒温、恒压条件下反应。下列说法中，正确的是____________________（填写下列各项的序号）。
a．达到化学平衡时，正反应速率与逆反应速率相等
b．达到化学平衡时，Y、Z的两种单质在混合气体中的物质的量之比为1:1
c．达到化学平衡时，Y的单质的体积分数仍为50%
d．达到化学平衡的过程中，混合气体平均相对分子质量减小

铁是用途最广泛的金属材料之一，但生铁易生锈，请讨论电化学实验中有关铁的性质。
（1）某原电池装置如图所示，右侧烧杯中的电极反应为_________，左侧烧杯中的c(Cl^-)________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）已知下图甲、乙两池的总反应式均为Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H₂。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。

（3）用高铁酸盐设计的高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式为3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O=3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4KOH。
①写出正极电极反应式________________________________。
②用高铁电池做电源，以铁为阳极，以铜作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当电池中有0.2molK₂FeO₄反应时，则在电解池中生成H₂________L。（标准状况）

Cu(NO₃)₂是重要的化工原料。回答下列工业生产和化学实验中的几个问题。
（1）实验室欲制备0.3 mol Cu (NO₃)₂晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
甲：Cu  Cu(NO₃)₂         乙：Cu  CuO Cu(NO₃)₂
①从绿色化学的角度分析，        同学的方案更合理，此同学可节约2mol／L的稀硝酸        mL；
②乙同学实验时通入O₂的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O₂的速率，宜选择
         方案（填字母序号）。

③有下述装置（如下图），当装置电路中通过2mol电子时，Cu电极（填编号）         。
（a）增重64g   （b）减重64g   （c）可能增重64g，也可能减重64g

（2）①某校化学兴趣小组的同学对硝酸铜的受热分解进行探究。他们设计了如下图装置加热Cu(NO₃)₂固体（加热及夹持装置未画出）。加热过程发现：装置①中的固体逐渐变为黑色；装置②中有气泡产生，但在上升的过程中消失；石蕊试液逐渐变为红色，液体几乎不被压至装置③中。请写出Cu(NO₃)₂受热分解的化学方程式：             ；

②在装置中①试管的橡皮塞最好用锡箔包住，原因是                            。
（3）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见下图。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为                                     。

【原创】某小组的同学想利用原电池的反应检测金属的活动性顺序，使用镁片和铝片，可选用的溶液有2mol/L的硫酸，2mol/L的氢氧化钠，和10.0 mol/L的浓硝酸。甲、乙、丙三名同学分别设计如下装置。

（1）甲中_____________做负极，正极的电极反应式为________________。
（2）乙中__________做负极，丙中______做正极。乙中总反应的离子方程式为________。
（3）如果甲和乙同学都认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出______活动性更强，而乙会判断出_______活动性更强。（填元素符号）。
（4）由此实验，可得到如下哪些正确的结论（ ）

A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质

B．该实验说明金属活动性顺序表已经过时，没有使用价值

C．镁的金属性不一定比铝强

D．实验说明化学研究需要具体问题具体分析

（6分)ZnMnO₂干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl₂NH₄Cl混合溶液。
（1）该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或 负 )。
（2）若ZnCl₂NH₄Cl混合溶液中含有杂质Cu^2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是____________。
欲除去Cu^2＋，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。阴极的电极反应式是________________。若电解电路中通过2 mol电子，MnO₂的理论产量为________g。

某兴趣小组为研究原电池原理设计了如下图装置，盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液。

（1）Cu极为原电池的     极（填“正”或“负”），电极反应式是     ；Zn极发生     （填“氧化”或“还原”）反应。
（2）盐桥中K⁺移向     （填“甲”或“乙”）烧杯的溶液。取出盐桥，电流计指针     （填“偏转”或“不偏转”）。
（3）若将锌电极换为石墨，甲烧杯中盛装等物质的量浓度的Fe₂(SO₄)₃和FeSO₄混合溶液，则两烧杯中的电极反应式分别为：甲     ，乙    。

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。

仔细观察下图，根据题意对图中两极进行必要的连接后填空：

（1）若在图A中，使铜片上冒H₂气泡。则加以必要的连接后的装置叫             。
（2）若在图B中，a、b为惰性电极，进行必要的连接后使b极析出1.28g铜，则a极析出的物质的物质的量为            ，反应的总反应方程式为                              。
（3）若将图A中Zn、Cu两极与图B中a、b作必要的边接后，也能产生与（1）、（2）完全相同的现象，则Cu极连_______极(填a或b)。经过一段时间后，停止反应并搅匀溶液，图B中溶液的pH_________(填写“升高”、“降低”或“不变”)，欲使溶液恢复至与反应前完全一致，则应加入的一定量的物质是_________。

A．CuO

B．Cu(OH)2

C．Cu2(OH)2CO3

D．CuCO3

大气污染越来越成为人们关注的问题，工业生产尾气中的氮氧化物必须脱除(即脱硝)后才能排放。
（1）已知：

CH₄可用于脱硝，其热化学方程式为：

已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

由此计算△H₃=          kJ·mol^-1，C-H化学键键能E=          kJ·mol^-1。
（2）反应2CO(g) +2NO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)也可用于脱硝，图1为该反应过程中NO的平衡转化率a(NO)与温度、压强的关系[其中初始c(CO)和c(NO)均为1mol．L^-1]，计算该反应在200cC时的平衡常数K=__       ，图中压强(P₁、P₂、P₃)的大小顺序为_____________。

（3）有人利用电化学方法将CO和NO转化为无毒物质。装置如图2所示
①电极a是       极；②电极b的电极反应式是                    。
（4）新型臭氧氧化技术利用具有极强氧化性的0，对尾气中的NO脱除，反应为NO(g)+O₃(g)=NO₂(g)+O₂(g)，在一定条件下，将NO和0，通人密闭容器中并不断加热发生反应(温度不超过各物质的分解温度)，NO₂的体积分数妒(NO₂)随时间变化如图3所示，可以发现t₁s后NO。的体积分数下降，其可能的原因是__________。研究小组通过增大比值提高NO的平衡转化率，却发现当>1时，NO₂的物质的量减小，可能原因是________________。

（1）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。
第一步：2CH₃OH(g) HCOOCH₃(g)+2H₂(g) △H>O
第二步：HCOOCH₃(g) CH₃OH(g)+CO(g) △H>O
第一步反应的机理可以用图1表示，中间产物X的结构简式为___________。

（2）为进行相关研究，用CO还原高铝铁矿石，反应后固体物质的X-射线衍射谱图如图2所示(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐，该反应的离子方程式为：_____________。
（3）某催化剂样品(含Ni₂O₃40%，其余为SiO₂)通过还原、提纯两步获得镍单质：首先用CO将33.2g样品在加热条件下还原为粗镍；然后在常温下使粗镍中的Ni与CO结合成Ni(CO)₄、(沸点43℃)，并在180℃时使Ni(CO)₄重新分解产生镍单质。上述两步中消耗CO的物质的量之比为______________。
（4）为安全起见，工业生产中需对空气中的CO进行监测。使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其结构如图3 所示。这种传感器利用原电池原理，则该电池的负极反应式为：_____________________。

（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                。

(10分) (Ⅰ)观察图A、B、C，回答下列问题：

（1）把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片______（填“有”或“没有”）气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来（见图A），组成一个原电池，正极的电极反应式为                        。
（2）如果烧杯中最初装入的是2mol/L 500mL的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池（见图B，假设产生的气体没有损失，锌失去的电子完全沿导线到铜电极），当在标准状况下收集到11.2L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为（溶液体积变化忽略不计）                、                。
（3）如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中（见图C），放置数天后，写出正极的电极反应式                 。
(Ⅱ)将铜粉末用10%H₂O₂和3.0mol•L^-1H₂SO₄混合溶液处埋，测得不同温度下铜的平均溶解速率如下表：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
铜的平均溶解速率 （×10^-3mol•L^-1·min^-1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

由表中数据可知，当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，其主要原因是               。

PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2-	NO3^-	Cl^-
浓度/mol•L^-1	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

根据表中数据计算PM2.5试样的pH               。
（2）NO_x汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

则N₂和O₂反应生成NO的热化学反应方程式为
（3）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应：
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极，KOH溶液作为电解质溶液，负极的电极反应式_     _。