高中化学验证原电池的效果填空题

(18分)氮、硫、氯及其化合物是中学化学重要的组成部分。
（1）氨气燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，电池反应为：。该电池负极的电极反应式为__________；用该电池进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，以CuSO₄溶液为电解质溶液，下列说法正确的是____________.
a．电能全部转化为化学能    
b．的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)
c．溶液中Cu²⁺向阳极移动 
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
e．若阳极质量减少64g，则转移电子数为2N_A个
（2）①将SO₂通入到BaCl₂溶液中，出现了异常现象，看到了明显的白色沉淀，为探究该白色沉淀的成分，他设计了如下实验流程：所得悬浊液白色沉淀观察现象并判断。则试剂A的化学式为_________。实验表明，加入试剂A后，白色沉淀未见溶解，产生该白色沉淀的离子方程式是___________。
②利用如图所示电化学装置吸收工业尾气中SO₂，阴极上生成Cu。写出装置中阳极的电极反应式__________。

（3）已知。某同学设想用下列流程得到BaCl₂，

则①的离子方程式为_________，该反应的平衡常数K=__________；
（4）自来水厂用ClO₂处理后的水中，要求ClO₂的浓度在0.1～0.8mg·L^-1之间。碘量法可以检测水中ClO₂的浓度，步骤如下：
I．取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，再用氢氧化钠溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝。
Ⅱ．加入一定量的Na₂S₂O₃溶液，发生反应
Ⅲ．加硫酸调节水样pH至1～3。
操作时，不同pH环境中粒子种类如图所示：

请回答：
①确定操作Ⅱ完全反应的现象是___________。
②在操作Ⅲ过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是__________。

【改编】现有A、B、C、D四种短周期主族元素，其原子序数依次增大。已知A、C位于同一主族，A在周期表中原子半径最小。B、D的最外层电子数相等，且B、D的原子序数之和为A、C原子序数之和的两倍。请回答下列问题：
（1）元素D在周期表中的位置是________________________。
（2）C₂B₂晶体中阴阳离子个数比为__________；请写出C₂B₂与A₂B反应的化学方程式____________。
（3）元素B、C形成的简单离子中半径较大的是_________（写电子式）。
（4）C₂D的溶液中各离子浓度由小到大的关系为                                             。
（5）如图所示以铂作电极，以C、D两元素的最高价氧化物的水化物X、Y的溶液作为电解质溶液，A、B元素的单质分别在两电极上发生原电池反应，则通入A单质的电极反应式为_________，通入B单质的X溶液的pH将__________(填“增大”、“不变”或“减小”)。

氮是一种非常重要的元素，氨和肼（N₂H₄）是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有重要的应用。
Ⅰ．（1）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为                 。

（2）肼是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，写出肼燃烧的热化学方程式          。
Ⅱ．氨的合成是最重要的化工生产之一。已知：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1
在3个体积均为2L的密闭容器中，在相同的温度下，使用相同的催化剂合成氨，实验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示：

试回答：
（1）下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是______________（填写序号字母）。
a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1︰3︰2
b．v（N₂）_正＝3v（H₂）_逆
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
（2）分析上表数据，下列关系正确的是_________（填写序号字母）。

A．2c1＞1.5mol·L^-1	B．w3=w1
C．2ρ1=ρ2	D．K甲= K乙= K丙

（3）容器乙中反应从开始到达平衡平均速率为v(H₂)= _____________。
III．直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，电解质溶液一般使用KOH溶液，则负极电极反应式是__________         。

【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__________________。

(8分)如图所示，是原电池的装置图(为电流表)。请回答：

（1）若C为稀H₂SO₄溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为          ；反应进行一段时间后溶液C的pH将       (填“升高”“降低”或“基本不变”)。
（2）若需将反应：Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺设计成如上图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为          ，B(正极)极材料为        ，溶液C为              。
（3）若C为NaOH溶液，A电极材料为Al，B电极材料为Mg，负极上发生的电极反式为             。

【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

(10分)短周期元素A、B、C、D、E原子序数依次增大，A与C可形成A₂C₂和A₂C两种化合物；B的最高价氧化物对应的水化物甲与其气态氢化物乙反应可生成盐丙；D与A位于同一主族；在同周期元素形成的简单离子中，E的离子半径最小。
（1）实验室中可用A₂C₂制取C单质，其化学方程式是
（2）由A、C、D三种元素组成的化合物的电子式是                 ；B、C、E三种元素组成的常见盐的水溶液呈酸性，原因是                            （用离子方程式表示）。
（3）反应乙+C₂→B₂+A₂C（未配平）可设计为燃料电池，则通入乙的电极是      （填“正”或“负”）极，在碱性条件下其电极反应是

【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__________________。

MnO₂是重要化学物质，某学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO、MnCO₃和Fe₂O₃）样品转化为纯MnO₂实验，其流程如下：

按要求回答下列问题
（1） 第②步操作中，氧化性强弱顺序：ClO₃^－______ MnO₂ (填“＞”“＜”)，当NaClO₃转移2mol电子时，生成的氧化产物的物质的量为________mol。NaClO₃在常温下能够与盐酸反应生成氯气，该反应的离子方程式为___________________。
（2）第④步操作中，最终得到的固体除NaClO₃外，还一定含有下列物质中的_________
a．NaCl         b．NaClO         c．NaClO₄         d．NaOH
（3）MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料，则碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是：__________。
（4）为得到纯净的MnO₂，须将过滤后的MnO₂合并后进行洗涤，判断是否洗涤干净可选用的试剂是______(填写一组即可)。工业上可以以石墨为电极电解酸化的硫酸锰制取二氧化锰，该反应的阳极反应式为_____________。

运用化学反应原理研究碳的化合物具有重要意义。
（1）常温下I₂O₅（s）可用于检测CO，反应原理为：5CO(g)+I₂O₅（s）5CO₂(g)+I₂(s) △H＜0。向2L密闭容器中加入足量I₂O₅（s），并通人1molCO，CO₂的体积分数随时间的变化如下图所示：

①0～0.5min内的平均反应速率v(CO)= _____________。
②保持温度和体积不变，若开始加入CO(g)的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是______。
a．生成I₂的质量为原来的2倍
b．混合气体的平均摩尔质量不变
c．达到平衡的时间为原来的2倍
d．混合气体的密度不变
③反应达a点时，欲增大容器中CO₂的体积分数，可采取的措施为____________。
（2）以为催化剂，可以将的混合气体直接转化为乙酸。
①若该反应的原子利用率为100％，则______________。
②在25℃下，将pH=a的氢氧化钠溶液与pH=b的醋酸溶液等体积混合，若两溶液恰好完全反应，则：_____14(填“>”、“<”或“=”)；该温度下醋酸的电离常数K=__________(用含a、b的式子表示)。
（3）利用反应可以处理汽车尾气，若将该反应设计为原电池，用熔融Na₂O作电解质，其正极电极反应式为________________________________。

(16分)甲醇又称“木醇”或“木精”，沸点64.7℃，是无色有酒精气味易挥发的液体。甲醇有毒，误饮5～10mL能双目失明，大量饮用会导致死亡。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
（1）工业上可利用CO₂和H₂生产甲醇，方程式如下：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(l)＋H₂O (g) △H＝Q₁kJ·mol^－1
又查资料得知：①CH₃OH(l)＋1/2 O₂(g)CO₂(g)＋2H₂(g) △H＝Q₂kJ·mol^－1
②H₂O(g)=H₂O(l) △H= Q₃kJ·mol^－1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为    。
（2）工业上可用CO和H₂O (g) 来合成CO₂和H₂，再利用（1）中反应原理合成甲醇。某温度下，将1molCO和1.5molH₂O充入10L固定密闭容器中进行化学反应：
CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) △H＞0,当反应进行到10min时达到平衡，此时测得H₂为0.6 mol。回答下列问题:
①0~10min内H₂O(g)的平均反应速率为                 。
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率，可以采用的方法是          。
a.升高温度                       b.缩小容器的体积
c.增大H₂O (g)的浓度             d.加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH₂O(g)，重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中H₂的体积分数为     。
（3）甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池，下图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置。已知：A、B、C、D、E、F都是惰性电极，丙中为0.1 mol/L CuSO₄溶液 (假设反应前后溶液体积不变) ，当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色。回答下列问题：

①a物质是          , A电极的电极反应式为          。
②乙装置中的总化学反应方程式为                   。
③当乙装置中C电极收集到224mL(标况下)气体时, 丙中溶液的pH＝——。

各种污染日趋严重，防止污染、改善水质的主要措施是对废气，废水进行处理．
Ⅰ．已知：汽车尾气处理的反应之一：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) △H＜0
将0．20mol NO和0．10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生上述反应，反应过程中部分物质的浓度变化如下左图所示．

①该反应第一次达到平衡时的平衡常数为__________。
②第12min时改变的条件是___________(填“升温”、“降温”)，判断的依据是____________________。
③在第24min时，若保持温度不变，再向容器中充入CO和N₂各0．060mol，平衡将_____移动(填“正向”、“逆向”或“不”)．
Ⅱ．含有乙酸钠和对氯苯酚的酸性废水，可利用微生物电池法除去，其原理如上右图所示
①B是电池的______极(填“正”或“负”)；
②酸性条件下，A极的电极反应式为______________________________。
③设电极两边溶液分别为1L，反应一段时间后，A极区溶液的pH从4变到1，此过程中处理的乙酸钠的质量为_________g 。

(9分)芒硝化学式Na₂SO₄·10H₂O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。

①该电解槽的阳极反应式为                 。此时通过阴离子交换膜的离子数      （填“大于”或“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钠溶液从出口（填写“A”、“B”、“C”、“D”）          导出。
③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因                       。
④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为           。已知H₂的燃烧热为285.8 kJ/mol，则该燃料电池工作产生36 g H₂O时，理论上有        kJ的能量转化为电能。

（共10分）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CH₄和O₂，电解质为KOH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。

（1）通入甲烷的一极作原电池的____极（填“正”或“负”）
（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b极得到的气体是____。
（3）该甲烷燃料电池中，负极反应式为________，正极反应式为_________________。
（4）甲烷燃料电池工作时，若某一电极上消耗11.2 L（标准状况下）的CH₄气体，线路中转移电子的个数是____。

（1）甲醇(CH₃OH)是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y₂O₃的ZrO₂晶体，在高温下它能传导O^2-。电池工作时正极反应式为                            。
若以该电池为电源，用石墨做电极电解100 mL含有如下离子的溶液。

离子	Cu^2+	H^+	Cl^-
c/mol·L^-1	1	4	4	1

电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气标况下的体积为      L。
（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式                     ；
②除去甲醇的离子反应为                                       ，该过程中被氧化的元素是        ，当产生标准状况下2.24 L CO₂时，共转移电子   mol。