高中化学验证原电池的效果填空题

雾霾由多种污染物形成，其中包含颗粒物（包括PM2.5在内）、氮氧化物（NO_x）、CO、SO₂等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。
（1）已知：2SO₂(g）+O₂(g）2SO₃(g） ΔH=－196.6 kJ·mol^－1
2NO(g）+O₂(g）2NO₂(g）ΔH=－113.0 kJ·mol^－1
则反应NO₂(g）+SO₂(g）SO₃(g）+NO(g）ΔH=_________kJ·mol^－1。
一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1︰2置于恒温恒容的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有_______________。
a．体系密度保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₂和NO的体积比保持不变
d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1 mol NO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1︰5，则平衡常数K＝_______。
（2）CO、CO₂都可用于合成甲醇。
①CO用于合成甲醇反应方程式为：CO(g）+2H₂(g）CH₃OH(g）
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是_________________________________________。

②CO₂用于合成甲醇反应方程式为：CO₂(g）+3H₂(g）CH₃OH(g）+H₂O(g）
下图是科学家现正研发的，以实现上述反应在常温常压下进行的装置。写出甲槽的电极反应____________。

（3）下图是一种用NH₃脱除烟气中NO的原理。

①该脱硝原理中，NO最终转化为H₂O和_________（填化学式）。
②当消耗2 mol NH₃和0.5 molO₂时，除去的NO在标准状况下的体积为__________L。
（4）NO直接催化分解（生成N₂和O₂）也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示，写出NO分解的化学方程式_______________________________。

(14分)砷（As）广泛分布于自然界，其原子结构示意图是。
（1）砷位于元素周期表中族，其气态氢化物的稳定性比NH₃（填“强”或“弱”）。
（2）砷的常见氧化物有As₂O₃和As₂O₅，其中As₂O₅热稳定性差。根据下图写出As₂O₅分解为As₂O₃的热化学方程式：。

（3）砷酸盐可发生如下反应：AsO₄^3-＋2I^﹣＋2H⁺AsO₃^3-＋I₂＋H₂O。下图装置中，C₁、C₂是石墨电极。

①A中盛有棕色的KI和I₂的混合溶液，B中盛有无色的Na₃AsO₄和Na₃AsO₃的混合溶液，当连接开关K，并向B中滴加浓盐酸时发现灵敏电流计G的指针向右偏转。此时C₂上发生的电极反应是。
②一段时间后，当电流计指针回到中间“0”位时，再向B中滴加过量浓NaOH溶液，可观察到电流计指针______（填“不动”、“向左偏”或“向右偏”）。
（4）利用（3）中反应可测定含As₂O₃和As₂O₅的试样中的各组分含量（所含杂质对测定无影响），过程如下：
①将试样溶于NaOH溶液，得到含AsO₄^3-和AsO₃^3-的混合溶液。
As₂O₅与NaOH溶液反应的离子方程式是。
②上述混合液用0.02500 mol·L^-1的I₂溶液滴定，消耗I₂溶液20.00 mL。滴定完毕后，使溶液呈酸性，加入过量的KI，析出的I₂又用0.1000 mol·L^-1的Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗Na₂S₂O₃溶液30.00 mL。（已知2Na₂S₂O₃＋I₂＝Na₂S₄O₆＋2NaI）试样中As₂O₅的质量是g。

空气中CO₂含量偏高会产生温室效应，也会对人体健康造成影响；CO₂的用途广泛，合理使用则可缓解由CO₂累积所产生的温室效应，实现CO₂的良性循环。
（1）一定条件下CO₂可制得Na₂CO₃、NaHCO₃等。
①等物质的量浓度的Na₂CO₃、NaHCO₃溶液，碱性前者后者（填“>”“<”或“=”）。
②有下列五种物质的量浓度均为0.1mol/L的电解质溶液，将其稀释相同倍数时，其中pH变化最大的是（填字母编号）。

A．Na2CO3

B．NaHCO3

C．NaAlO2

D．CH3COONa

E．NaOH
（2）已知反应Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH＝a kJ/mol，测得在不同温度下，
该反应的平衡常数K随温度的变化如下：

温度(℃)	300	500	700
K	3.00	3.47	4.40

上述反应中a_______0（填“>”、“<”或“=”)；在2L密闭容器中300℃下进行反应，若Fe和CO₂的起始量均为4 mol，当达到平衡时CO₂的转化率为________。
（3）目前工业上可以用CO₂和H₂在230℃、催化剂条件下反应生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图为恒压容器中0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂反应转化率达80%时的能量变化示意图。则该反应的热化学方程式为。

（4）人工光合作用能够借助太阳能，用CO₂和H₂O制备化学原料。下图是制备HCOOH的示意图，根据要求回答问题：

①催化剂b表面的电极反应式为。
②经测定，若每分钟通过质子交换膜的H⁺的物质
的量为40mol，则每小时可产生O₂Kg。

磷酸铁锂动力电池（LiFePO₄电池）的内部结构如图所示。中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，锂离子可以通过而电子不能通过。
该电池的总反应式为：Li_1-xFePO₄+ Li_xC₆="=" C₆ + LiFePO₄

（1）磷酸铁锂电池放电时，正极反应式为。
（2）若用该电池电解精炼铜，阴极质量增重19.2g时，则电池中通过聚合物隔膜的Li ⁺数目为。
（3）以该电池为电源，用Fe₂O₃为阳极，石墨为阴极，NaOH溶液为电解质溶液制备高铁酸钠（Na₂FeO₄），写出阳极的电极反应式。
（4）学生在实验时若被白磷（以P表示）灼伤，可用硫酸铜溶液涂抹伤处，有铜和H₃PO₄生成，写出此反应的化学方程式。
（5）一般来说，如果一个反应的平衡常数大于10⁵,通常认为反应进行得较完全；相反，如果一个反应的平衡常数小于10^－5，则认为这个反应很难进行。已知常温下各物质的溶度积及电离平衡常数：
CuS：K_sp=8.4×10^－36mol²·L^－2；H₂S：K_a1=1.2×10^－7mol·L^－1，K_a2=7×10^－15mol·L^－1
①通过计算说明反应CuS(s)＋2H^＋Cu^2＋＋H₂S进行的程度。
②常温下，NaHS溶液呈碱性，此溶液中离子浓度由小到大的顺序是。若向此溶液中加入硫酸铜溶液，恰好完全反应，所得溶液pH7（填“＞”“＜”或“﹦”），其原因是（用离子方程式表示）。

碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题。
（1）消除汽车尾气中的NO、CO，有利于减少PM2.5的排放。已知如下信息：
I．
II．N₂(g)+ O₂(g) 2NO(g)ΔH₁
2CO(g) + O₂(g) 2CO₂ (g) ΔH₂=" -565" kJ·mol^-1
①ΔH₁=。
②在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体，写出反应的热化学方程式。
（2）电化学气敏传感器法测定汽车尾气。其中CO传感器的工作原理如图所示，则工作电极的反应式为
（3）工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO₂，分别生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性。相同条件下，同浓度的两种酸式盐的水溶液中c(SO₃^2-)较小的是，用文字和化学用语解释原因。

（4）T℃时，在 2L恒容密闭容器中，加入Fe3O4、CO各1.0 mol ，10 min反应达到平衡时，容器中CO₂的浓度是0.4 mol /L。
①能证明该反应达到化学平衡的是（选填字母）。
a．容器内压强不再变化 b．容器内CO、CO₂物质的量比为1 : 1
c．容器内气体的质量不再变化 d．生成CO₂的速率与消耗CO的速率相等
②l0 min内，反应的平均反应速率v (CO2)=。
③T℃时，该反应的平衡常数K=。

(18分)化学反应原理在生产和科研中有着重要的应用，请利用相关知识回答下列问题。
（1）一定条件下在密闭容器中加入NH₄I发生反应：

则反应a的平衡常数表达式为_________；达到平衡后，扩大容器体积，反应b的移动方向_______(填正向、逆向或不移动)
（2）氮元素的+4价氧化物有两种，它们之间发生反应：2NO₂N₂O₄∆H < 0，将一定量的NO₂充入注射器中后封口，下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。下列说法正确的是

A．b点的操作是压缩注射器

B．c点与a点相比，增大，减小

C．若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则b、c两点的平衡常数Kb>Kc

D．d点：(正)> (逆)

（3）利用反应构成原电池，能消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图所示。

①电极a为__________极，其电极反应式为_________________。
②当有2.24LNO₂(标准状况下)被处理时，转移电子为____________mol。
③为使电池持续放电，该离子交换膜需选用____________交换膜。
（4）使用硼氢化钠(NaBH₄)为诱导剂，可使Co²⁺与肼(N₂H₄)在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。
①写出该反应的离子方程式_______________________。
②在纳米钴的催化作用下，肼(N₂H₄)可分解生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示，为抑制肼的分解，可采取的合理措施有____________(任写一种)。

分别按下图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计。请回答下列问题：

（1）以下叙述中，正确的是__________。

A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极

B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生

C．两烧杯中溶液pH均增大

D．产生气泡的速度甲中比乙中慢

E．乙的外电路中电流方向Zn→Cu
（2）变化过程中能量转化的形式主要是：甲为__________；乙为__________。
（3）在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是__________。
（4）在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应方程式_________________

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。

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。
（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

根据表中数据判断PM2．5试样的pH 。
（2）汽车尾气的排放是城市重要的污染源，尾气含有的NO会破坏臭氧层。利用催化技术可将尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，其反应方程式为：2NO＋2CO=CO₂＋N₂．为探究某种催化剂对反应速率的影响，t℃时，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
①在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H___________0（填写“＞”、“＜”、“＝”）。
②前2s内的平均反应速率v（N₂）＝______________。
③在该温度下，反应的平衡常数K＝________________。
④假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是________。
A．选用更有效的催化剂 B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积
（3）某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO₃，装置如下图，电极为多孔惰性材料。则负极的电极反应式是 。

我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。
I．已知：2CO（g）+ O₂（g）＝2CO₂（g），ΔH＝-566 kJ·mol^-1
2Fe（s）+ O₂（g）＝Fe₂O₃（s），ΔH＝-825．5 kJ·mol^-1
则CO还原Fe₂O₃反应的热化学方程式为： 。
Ⅱ．反应 Fe₂O₃（s）+ CO（g）Fe（s）+ CO₂（g）在1000℃的平衡常数等于4。在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1．0mol，反应经过l0min后达到平衡。
（1）反应到10min时，用CO₂表示该反应的速率为 ，CO的平衡转化率=____________，平衡后再分别加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各0．4mol，则正反应速率 逆反应速率（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（2）欲提高CO的平衡转化率，促进Fe₂O₃的转化，可采取的措施是________．
a．降低反应温度
b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂
d．及时吸收或移出部分CO₂
e．粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触
Ⅲ．高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收，使其在一定条件下和H₂反应制备甲醇：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），请根据图示回答下列问题：

（1）若在温度和容器相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：

容器	反应物投入的量	反应物的 转化率	CH3OH的浓度	能量变化 （Q1、Q2、Q3均大于0）
甲	1molCO和2molH2	α1	c1	放出Q1kJ热量
乙	1molCH3OH	α2	c2	吸收Q2kJ热量
丙	2molCO和4molH2	α3	c3	放出Q3kJ热量

则下列关系正确的是________．
A．c₁=c₂
B．2Q₁=Q₃
C．2a₁=a₃
D．a₁+a₂=1
E．该反应若生成1molCH₃OH，则放出（Q₁+Q₂）kJ热量
（2）若在一体积可变的密闭容器中充入lmolCO、2molH₂和1molCH₃OH，达到平衡吋测得混合气体的密度是同温同压下起始的1．6倍，则该反应向________（填“正”、“逆”）反应方向移动。
（3）甲醇可与氧气构成燃料电池，该电池用多孔的惰性电极浸入浓氢氧化钾溶液，写出该电池的负极反应式______________________，若电解质溶液为酸性，写出正极反应式_________________。