高中化学验证原电池的效果填空题

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_________________。

SCR是一种烟气脱硝技术（除去烟气中的NO_x），其流程如下：

（1）反应2NO＋2CO2CO₂＋N₂的平衡常数表达式为     。
（2）SCR流程中发生的主要反应有：
4NO（g）＋4NH₃（g）＋O₂（g）4N₂（g）＋6H₂O（g） ΔH＝－1627．2kJ•mol^－1；
6NO（g）＋4NH₃（g）5N₂（g）＋6H₂O（g） ΔH＝－1807．0 kJ•mol^－1；
6NO₂（g）＋8NH₃（g）7N₂（g）＋12H₂O（g） ΔH＝－2659．9 kJ•mol^－1；
反应N₂（g）＋O₂（g）2NO（g）的ΔH＝         kJ•mol^－1。
（3）NO和NH₃在Ag₂O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见下图。

①由图可以看出，脱硝工艺流程应在    （填“有氧”或“无氧”）条件下进行。
②随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是             。
（4）NO也可用尿素[CO（NH₂）₂]还原，写出尿素与NO反应的化学方程式：              。
（5）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见图：

写出石墨Ⅱ发生的电极反应为       。若生成1molN₂O₅，则理论上需要消耗标准状况下O₂的体积为     L。

（1）氨气是一种重要的化工原料，合成氨的原料气之一H₂可通过反应：
CH₄（g）+H₂O（g）CO₂（g）+3H₂（g） △H＝+161．1KJ/mol获取。已知温度、压强对甲烷平衡含量的影响如图1，请回答：

①图-1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2），该温度下反应的平衡常数为______________（结果保留小数点后一位数字）。
③从图2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_____________________。
（2）工业上用NH₃和CO₂反应可合成尿素：
2NH₃（g）+ CO₂（g）CO（NH₂）₂（g）+ H₂O（g）△H₁＝—536．1 kJ/mol。
①其他条件不变，下列方法能同时提高化学反应速率和尿素产率的是          。

A．通入氦气	B．缩小体积
C．加入催化剂	D．除去体系中的水蒸气

②尿素可用于处理汽车尾气。CO（NH₂）₂（g）与尾气中NO反应生成CO₂、N₂、H₂O（g）排出。
又知：4NH₃（g）+  6NO（g）＝ 5N₂（g） +  6H₂O（g）   △H₂＝-1806．4 kJ/mol，
写出CO（NH₂）₂（g）与NO反应的热化学方程式            。
（3）美国Simons等科学家发明了使NH₃直接用于燃料电池的方法，其装置用铂作为电极、加入碱性电解质溶液，其电池反应为 4NH₃＋3O₂＝2N₂＋6H₂O。
①写出该燃料电池的正极反应式                               。
②若用该燃料电池产生的电能在铁皮上镀锌（制白铁皮），某铁皮上现需要镀上9．75g锌，理论上至少需要消耗标准状况的氨气            L。

甲醇又称“木醇”，是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。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⑴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＝      。

C、O、Na、Al、S、Cl是常见的六种元素。
（1）C元素位于元素周期表第        周期，第         族；C元素的一种中子数为8同位素的符号为         。
（2）用“大于”“小于”或“等于”填空

离子半径	酸性	还原性	得电子能力
N^3-      Al^3+	H2SO4       HClO4	O^2-      S^2-	^35Cl       ^37Cl

（3）①CaCO₃和适量HCl溶液反应时，每产生4.4 g 气体（不考虑气体溶解），放热a kJ，则该反应的热化学方程式为                                  。
②上述反应至无气泡逸出后，取适量残留溶液，插入pH传感器并逐滴滴入碳酸钠溶液，测得pH变化曲线如图所示。

请用离子方程式表示B-C段发生的反应：                                 。
（4）氢气、氧气常用来作燃料电池，写出电解质为氢氧化钠溶液时负极上的电极方程式                                         。

(15分)常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源

（1）填充物用60 ℃温水溶解，目的是          。
（2）操作A的名称为            。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                       (用化学方程式表示)。
铜帽溶解完全后，可采用_____________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn＋2MnO₂＋2H₂O=2MnOOH＋Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为           。
（5）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为 2MnO(OH)＋MnO₂＋2H₂C₂O₄＋3H₂SO₄=2MnSO₄＋4CO₂↑＋6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有     mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该反应的化学方程式：             。

(14分)CO、SO₂是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法。
I、甲醇可以补充和部分替代石油燃料，缓解能源紧张。利用CO可以合成甲醇。

（2）一定条件下，在容积为VL的密闭容器中充入α mol CO与2a mol H₂合成甲醇平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①P₁＿＿P₂(填“＞”、“＜”或“=”)，理由是  
②该甲醇合成反应在A点的平衡常数K=   (用a和V表示)
③该反应达到平衡时，反应物转化率的关系是:CO   H₂(填“＞” 、“＜” 或“="”" )
④下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是   。(填写相应字母)

A．使用高效催化剂

B．降低反应温度

C．增大体系压强

D．不断将CH30H从反应混合物中分离出来

E、增加等物质的量的CO和H₂
Ⅱ、某学习小组以SO₂为原料，采用电化学方法制取硫酸。
（3）原电池法:该小组设计的原电池原理如图所示。写出该电池负极的电极反应式          。

（4）电解法:该小组用Na₂SO₃溶液充分吸收S0₂得到NaHSO₃溶液，然后电解该溶液制得了硫酸。原理如下图所示。

写出开始电解时阳极的电极反应式          。

碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
（1）C、CO、CO₂在实际生产中有如下应用：
a．2C + SiO₂Si + 2CO        b．3CO + Fe₂O₃2Fe + 3CO₂
c．C + H₂OCO + H₂            d．CO₂ + CH₄CH₃COOH
上述反应中，理论原子利用率最高的是        。
（2）有机物加氢反应中镍是常用的催化剂。但H₂中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒，在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO₂，为搞清该方法对催化剂的影响，查得资料：

则：① 不用通入O₂氧化的方法除去CO的原因是       。
② SO₂(g) + 2CO(g) =" S(s)" + 2CO₂(g)   △H ＝       。
（3）汽车尾气中含大量CO和氮氧化物（NO）等有毒气体。
①活性炭处理NO的反应：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂ (g) ∆H＝-a kJ·mol^－1（a>0）
若使NO更加有效的转化为无毒尾气排放，以下措施理论上可行的是：       。


a．增加排气管长度                b．增大尾气排放口
c．添加合适的催化剂              d．升高排气管温度
②在排气管上添加三元催化转化装置，CO能与氮氧化物（NO）反应生成无毒尾气，其化学方程式是          。
（4）利用CO₂与H₂反应可合成二甲醚（CH₃OCH₃）。以KOH为电解质溶液，组成二甲醚 空气燃料电池，该电池工作时其负极反应式是       。
（5）电解CO制备CH₄和W，工作原理如图所示，生成物W是      ，其原理用电解总离子方程式解释是      。

氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。
（1）氢气作为能源最大的优点是燃烧产物是水，无污染。请你再列举一条氢气作为能源的优点：_____________________________________________。
（2）LiAlH₄是一种重要的储氢载体，能与水反应得到LiAlO₂和氢气，该反应消耗1mol LiAlH₄时转移的电子数目为_______________________________________。
（3）氮化锂（Li₃N）是非常有前途的储氢材料，其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）。
（4）储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：

在某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，其起始浓度为a mol·L^－1，平衡时苯的浓度为b mol·L^－1，该反应的平衡常数K＝__________。
（5）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其他有机物）。

①导线中电子移动方向为__________。（用A、D表示）
②生成目标产物的电极反应式为_______________________________。
③该储氢装置的电流效率η＝_________________。
（η＝×100％，计算结果保留小数点后1位）

（共14分）（1）美国麻省理工学院(MIT)近年来设计出镁锑液态金属电池，其工作原理如图所示，负极金属失去电子，并通过外电路做功，而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化；充电则执行相反的过程。

写出电池放电时的正极反应式为                                 。
（2）我国锑的蕴藏量占世界第一位，辉锑矿（Sb₂S₃）是其主要矿物。某冶金课题组进行三氯化锑水溶液的电解研究，然后利用电解过程中阳极生成的五氯化锑作为浸出剂，对辉锑矿进行酸性浸出；从而实现浸出-电解的闭路循环，解决了传统炼锑过程中“工业三废”排放量大的问题。流程如图：

①写出锑元素在周期表中的位置                  。
②“工业三废”指的是                          。
③电解过程中阳极主要是Sb³⁺被氧化成Sb⁵⁺。请写出阴极的电极反应式           。
④根据流程图写出“浸出”步骤发生反应的化学方程式         。
⑤已知浸出液中除Sb³⁺外，还有Cu²⁺、Pb²⁺等重金属离子，其中c(Cu²⁺)=1.6×10^－3mol·L^－1，向浸出液中加入硫化钠至溶液中的Cu²⁺刚好完全沉淀，则c(S^2－)=      。（已知K_sp(CuS)=8×10^－45  K_sp(PbS)=3.4×10^－28）
⑥还原除砷的原理是：在大于4mol·L^－1的HCl溶液中，以次磷酸钠（Na₃PO₂）做还原剂，保持微沸温度，使AsCl₃被还原为棕色单质砷沉淀，请配平该反应的化学方程式:
AsCl₃ +   Na₃PO₂ +   HCl +   H₂O =   As ↓+   H₃PO₃ +   NaCl

(14分，每空2分))镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)₂､碳粉､氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺。
②已知实验温度时的溶解度：NiC₂O₄> NiC₂O₄·H₂O > NiC₂O₄·2H₂O
③K_sp[Ni(OH)₂]=5．0×10^-16， K_sp（NiC₂O₄）=5．0×10^-10；
回答下列问题：
（1）酸溶后所留残渣的主要成分为      (填物质名称)。
（2）用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为      (填化学式)。
（3）写出加入Na₂C₂O₄溶液后反应的化学方程式：       。
（4）写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式：      。
（5）电解过程中阴极反应式    ，沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化，写出氧化反应的离子方程式    。
（6）铁镍蓄电池，放电时总反应为：
Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe(OH)₂+2Ni(OH)₂，下列有关该电池的说法不正确的是

A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3､负极为Fe

B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH^--2e^-=Fe(OH)2

C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低

D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH^--2e-=Ni2O3+3H2O

某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。

（1）若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为__________。
（2）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为____________，总反应的离子方程式为_________________________________。
（3）若开关K与b连接，下列说法正确的是(填序号)______________。
①溶液中Na^＋向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子
（4）如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为                                   。

某同学在用锌与稀硫酸反应制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气生成的速率。请回答下列问题：
（1）上述实验中，发生的化学反应方程式有______________________________
（2）硫酸铜溶液加快氢气生成的速率的原因______________________________
（3）实验室现有Na₂SO₄、MgSO₄、HgSO₄、K₂SO₄等四种溶液，可与上述实验中CuSO₄溶液起相似作用的是____________________
（4）要加快上述实验中气体生成的速率，还可以采取的措施有____________

下图是一个化学过程的示意图。

（1）图中乙池是       装置。
（2）c（Pt）电极的名称是              。
（3）写出通入CH₃OH的电极的电极反应式是                     。
（4）乙池中反应的离子方程式为                              。
（5）当乙池中B（Ag）极的质量增加5．40g时，甲池中理论上消耗O₂       mL（标准状况下）；此时丙池某电极析出1.6g某金属，则丙中的某盐溶液可能是       （填序号）

A．MgSO4

B．CuSO4

C．NaCl

D．CuCl2