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__________。

CO₂、SO₂、NO_x是对环境影响较大的气体，控制和治理CO₂、SO₂、NO_x是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径。
（1）下图是在101 kPａ，298 K条件下1 mol NO₂和1 mol CO反应生成1 mol CO₂和1 mol NO过程中能量变化示意图。

已知：①N₂ (g) ＋O₂ (g) ＝2 NO (g)       ΔH＝179.5 kJ·mol^—1
②2NO (g) ＋O₂ (g) ＝2 NO₂ (g)      ΔH＝^—112.3 kJ·mol^—1
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式：_____________________。
（2）工业上正在研究利用CO₂来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是：
CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）     ΔH＝^—49.0 kJ·mol^—1
某科学实验小组将6 mol CO₂和8 mol H₂充入一容积为2 L的密闭容器中（温度保持不变），测得H₂的物质的量随时间变化如下图中实线所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）。

①该反应在0 ～8 min内CO₂的平均反应速率是_____________________；
②该反应的平衡常数表达式为：K＝_____________________；
③仅改变某一条件再进行实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是_____________________，曲线Ⅱ改变的条件可能是____________________。若实线对应条件下平衡常数为K，曲线Ⅰ对应条件下平衡常数为K₁，曲线Ⅱ对应条件下平衡常数为K₂，则K、K₁和K₂的大小关系是_____________________；
（3）有学者设想以如图所示装置用电化学原理将他们转化为重要化工原料。请回答：

①若A为SO₂，B为O₂，C为H₂SO₄，则负极反应式___________________；
②若A为CO₂，B为H₂，C为CH₃OH，则正极反应式__________________。

(14分)据图回答下列问题：

Ⅰ、（1)若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象是             负极反应式为：_______。
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为________(填Mg或Al)，总反应化学方程式为___________。
Ⅱ、由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其正极的电极反应式为_________。
Ⅲ、中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如下图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为_______，c口通入的物质为______。
②该电池负极的电极反应式为：_______
③工作一段时间后，当12．8 g甲醇完全反应生成CO₂时，______________N_A个电子转移。

（Ⅰ）短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X氢化物的水溶液显碱性；Y在元素周期表中所处的周期序数与族序数相等；Z单质是将太阳能转化为电能的常用材料；W是重要的“成盐元素”，主要以钠盐的形式存在于海水中，请回答：
（1）X在元素周期表中的位置是           ；Y氢化物的电子式           。
（2）X氢化物的水溶液与W氢化物的水溶液混合后恰好反应时，溶液呈    。（填“酸性”、“碱性”或“中性”），用离子方程式表示其原因是                  。
（3）Y-AgO电池是应用广泛的鱼雷电池，其原理如图所示，该电池的负极反应式                  。

（4）由Z和W组成的化合物遇水立即水解产生两种酸，写出此反应的化学方程式           。
（Ⅱ）A、B、C分别是由H、C、O、N、Na、Cu六种元素中的两种或多种元素组成的化合物。现对A、B、C三种化合物分别做以下实验：
A是一种蓝色固体，B是无色晶体，其式量为68，C是白色固体，分别取A、B、C三种物质少量于三支试管中，加适量水溶解，发现A不溶于水，B、C都能溶于水，并且用pH试纸测定，B与C的水溶液都显碱性。
（1）取A物质少量于一支试管中，后加适量稀盐酸溶解，并用酒精灯微热，发现固体溶解时，伴有气泡产生。将56.8gA隔绝空气加热分解生成40g黑色固体X、无色酸性气体Y（标准状况下，密度为1.96g/L）和水，生成的Y折合成标准状况下的体积为6.72L，则A的化学式为                。
（2）取B的水溶液2ml与新制Cu(OH)₂混合加热，发现能出现砖红色沉淀，则物质B为            。
（3）取16.8gC固体加强热，将生成的气体依次通过经称量过的装CaCl₂固体的干燥管和装足量Ba(OH)₂水溶液的洗气瓶，后经再次称量发现干燥管增重1.8g，洗气瓶增重4.4g。写出C物质加入水后的溶液显碱性的原因               。（用离子方程式和必要文字解释）

能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）
反应II：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）
上述反应符合“原子经济”原则的是                  （填“I”或“Ⅱ”）。
（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）    ΔH＝－1275．6 kJ／mol
②2CO（g）+O₂（g）＝2CO₂（g）   ΔH＝－566．0 kJ／mol
③H₂O（g）＝H₂O（l）    ΔH＝－44．0 kJ／mol
则CH₃OH（l）+O₂（g）＝CO（g）+2H₂O（l）   ΔH＝   
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如下图所示的电池装置。
①该电池负极的电极反应为                          。
②工作一段时间后，测得溶液的pH                   （填增大、不变、减小）。
③用该电池作电源，组成如下图所示装置（a、b、c、d均为石墨电极），甲容器装250mL0．04mol/LCuSO₄溶液，乙容器装300mL饱和NaCl溶液，写出c电极的电极反应        ，常温下，当300mL乙溶液的pH为13时，断开电源，则在甲醇电池中消耗O₂的体积为                  mL（标准状况），电解后向甲中加入适量下列某一种物质，可以使溶液恢复到原来状态，该物质是           （填写编号） 。

A．CuO

B．CuCO3

C．Cu（OH）2

D．Cu2（OH）2CO3

铜在工农业生产中有着广泛的用途。
（1）配制CuSO₄溶液时需加入少量稀H₂SO₄，其原因是          (只写离子方程式)。
（2）某同学利用制得的CuSO₄溶液，进行以下实验探究。
①图甲是根据反应Fe＋CuSO₄=Cu＋FeSO₄设计的原电池，请在图甲中的横线上完成标注。

②图乙中，I是甲烷燃料电池的示意图，该同学想在II中实现铁上镀铜，则应在a处通入    (填“CH₄”或“O₂”)，b处电极上发生的电极反应式为         ；
若把II中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.1 mol NaCl溶液400 mL，当阳极产生的气体为448 mL(标准状况下)时，溶液的pH= (假设溶液体积变化忽略不计)。
（3）电池生产工业废水中常含有毒的Cu^2＋等重金属离子，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去[室温下K_sp(FeS)＝6.3×10^－18mol²·L^－2，Ksp(CuS)＝1.3×10^－36mol²·L^－2]。请结合离子方程式说明上述除杂的原理：当把FeS加入工业废水中后，              直至FeS全部转化为CuS沉淀，从而除去溶液中Cu^2＋。

【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__________         。

已知甲、乙、丙分别代表中学化学中的常见物质，请根据题目要求回答下列问题：
Ⅰ．若甲的化学式为RCl₃，其溶液在加热蒸干并灼烧时可发生反应：
a．甲+H₂O乙+丙   
b．乙氧化物+H₂O
①若甲为某用途广泛的金属元素的氯化物，其溶液在上述变化中生成的氧化物为红棕色粉末，则甲发生a反应的化学方程式为：               ；
②若甲为某短周期金属元素的氯化物，则该金属在周期表中的位置是：                ；
若向30 mL 1 mol/L的甲的溶液中逐渐加入浓度为4 mol/L的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为          （选填编号）.

A．3 mL

B．7.5 mL

C．15 mL

D．27.5 mL

③将以上两种金属单质用导线连接，插入一个盛有NaOH溶液的烧杯中构成原电池，则负极发生的电极反应为                        。
Ⅱ．若甲，乙、丙均是短周期中同一周期元素形成的单质或化合物，常温下乙为固体单质，甲和丙均为气态化合物，且可发生反应：甲+乙丙。则：
①写出上述反应的化学方程式                                  。
②0.5 mol气体甲与足量的过氧化钠反应，转移电子的数目为               。
③将一定量气体甲通入某浓度的NaOH溶液得溶液A，向A溶液中逐滴滴入稀盐酸，加入n(HCl)与生成n(甲)的关系如图所示，溶液A中各离子浓度由大到小的顺序为                           。

NO和NO₂是常见的氮氧化物，研究它们的综合利用有重要意义。
（1）氮氧化物产生的环境问题有           （填一种）。
（2）氧化—还原法消除氮氧化物的转化如下：

①反应Ⅰ为：NO＋O₃＝NO₂＋O₂，生成11.2 L O₂（标准状况）时，转移电子的物质的量是        mol。
②反应Ⅱ中，当n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]＝3∶2时，反应的化学方程式是       。
（3）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：
NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g)    △H＝－41.8 kJ·mol^－1
①已知：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)   △H＝－196.6 kJ·mol^－1
写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式                   。
②一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入NO₂和SO₂各1 mol，5min达到平衡，此时容器中NO 和NO₂的浓度之比为3∶1，则NO₂的平衡转化率是       。
③上述反应达平衡后，其它条件不变时，再往容器中同时充入
NO₂、SO₂、SO₃、NO各1mol，平衡      （填序号）。
A．向正反应方向移动
B．向逆反应方向移动
C．不移动
（4）某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO₃，装置如图，电极为多孔惰性材料。则负极的电极反应式是             。

【改编】研究NO₂ 、SO₂ 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义，完成下列问题：
I．已知：2SO₂(g) + O₂(g)2SO₃(g) ΔH₁= —196．6 kJ·mol^―1
2NO(g) + O₂(g)2NO₂(g) ΔH₂= —113．0 kJ·mol^―1
（1）反应NO₂(g) + SO₂(g)SO₃(g) + NO(g) 的ΔH=                           。
（2）硫酸工业尾气中的SO₂可利用氨水吸收，写出该反应的方程式____________________。
II．汽车尾气是城市空气污染的一个重要因素，常用以下反应净化汽车尾气：
2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g)
在某温度T₁℃下，2L密闭容器中充入NO 、CO各0．4mol，测得不同时间的NO和CO物质的量如下表：

时间(s)	0	2	4	6	8	10
n(NO)(mol)	0．4	0．32	0．26	0．22	0．20	0．20

（3）反应在4s内的平均速率为v(CO)＝           mol·L^－1·s^－1
（4）上述反应达到平衡后，继续加入NO 、CO、CO₂各0．2mol和N₂        mol时，平衡不移动。
（5）在上述条件下该反应能够自发进行，如果把温度从T₁℃升高到T₂℃，平衡常数K将        （填写“变大”、“变小”、“不变”）。
III．一种CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似燃料电池，其中的固体电解质是Y₂O₃－Na₂O，O²ˉ可以在其中自由移动，
（6）O²ˉ移向电池           极（填“正”或“负”），
（7）负极的反应式为                                            。

【改编】SO₂、NO_x、CO₂是对环境影响较大的气体，控制和治理SO₂、NO_x、CO₂是减少酸雨、光化学烟雾和解决温室效应的有效途径。
（1）碳元素在元素周期表的位置：                         。
（2）标况下2.24LSO₂恰好被1L 0.2mol·L^－1的NaOH溶液完全吸收，请写出吸收后溶液中离子浓度由大到小的顺序为                                           。
（3）已知汽车尾气NO与CO净化反应生成无污染气体，3g NO参加该反应放出37.99 kJ热量，请写出该反应的热化学方程式：                                     。
（4）某科研小组想以如图所示装置用原电池将 SO­₂转化为重要的化工原料。

①其负极反应式：                           ，
②当有1mol SO­₂被吸收，则通过质子（H⁺）交换膜的H⁺离子数为                 。
（5）某科研小组用CO₂通过下面反应方程式来生产甲醇，
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)  ΔH= —49.0kJ·mol^-1
现将6molCO₂和8molH₂充入一容积为2L的恒温密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如下图中实线所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）。

回答下列问题：
①此温度下该反应的平衡常数的数值K=           。
②仅改变某一条件再进行实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，虚线改变的条件可能是                         。

【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