高中化学验证原电池的效果填空题

(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

将纯锌片和纯铜片按下图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：

（1）下列说法中正确的是__________(填序号)。

A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置

B．乙中铜片上没有明显变化

C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少

D．两烧杯中H^+的浓度均减小

（2）在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲____乙(填“＞”、“＜”或“＝”)。
（3）当甲中产生1.12 L(标准状况)气体时，理论上通过导线的电子数目为__________。
（4）当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H^＋)＝0.1 mol·L^－1。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为______________。

【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__________________。

工业常用燃料与水蒸气反应制备H₂和CO， 再用H₂和CO合成甲醇。
（1）制取H₂和CO通常采用：C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂(g)  △H＝+131.4 kJ·mol^-1，下列判断正确的是        。
a．该反应的反应物总能量小于生成物总能量
b．标准状况下，上述反应生成1L H₂气体时吸收131.4 kJ的热量
c．若CO(g)+H₂(g)C(s)+H₂O(1)  △H＝－QkJ·mol^-1，则Q＜131.4
d．若C(s)+CO₂(g)2CO(g)  △H₁；CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)  △H₂则：△H₁+△H₂＝+131.4 kJ·mol^-1
（2）甲烷与水蒸气反应也可以生成H₂和CO，该反应为：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)
已知在某温度下2L的密闭绝热容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气，测得的数据如下表：

	不同时间各物质的物质的量/mol
0 min	2min	4min	6min
CH4	2.00	1.76	1.60	n2
H2	0.00	0.72	n1	1.20

根据表中数据计算：
①0 min~2min内H₂的平均反应速率为       。
②达平衡时，CH₄的转化率为      。在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气，达到新平衡时H₂的体积分数与原平衡相比      （填“变大”、“变小”或“不变”），可判断该反应达到新平衡状态的标志有______。（填字母）
a．CO的含量保持不变               
b．容器中c(CH₄)与c(CO)相等
c．容器中混合气体的密度保持不变      
d．3ν_正（CH₄）=ν_逆（H₂）
（3）合成甲醇工厂的酸性废水中含有甲醇（CH₃OH），常用向废液中加入硫酸钴，再用微生物电池电解，电解时Co²⁺被氧化成Co³⁺，Co³⁺把水中的甲醇氧化成CO₂，达到除去甲醇的目的。工作原理如下图（c为隔膜，甲醇不能通过，其它离子和水可以自由通过）。

①a电极的名称为              。
②写出除去甲醇的离子方程式                               。
③微生物电池是绿色酸性燃料电池，写出该电池正极的电极反应式为                  。

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_____________。

研究氮的固定具有重要意义。
（1）雷雨天气中发生自然固氮后，氮元素转化为________而存在于土壤中。处于研究阶段的化学固定
新方法是N₂在催化剂表面与水发生如下反应：
2N₂(g)+6H₂O(l)=4NH₃(g)+3O₂(g)    △H      K ①
已知：N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   △H₁=-92.4kJ·mol^-1   K₁  ②
2H₂(g) +O₂(g) =2H₂O(l)  △H₂=-571.6kJ·mol^-1   K₂ ③
则△H =________；K=___________（用K₁和 K₂表示）。
（2）在四个容积为2L的密闭容器中，分别充入1mol N₂、3mol H₂O，在催化剂条件下进行反应①3h，实验数据见下表：

序号	第一组	第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10^﹣6mol）	4.8	5.9	6.0	2.0

下列能说明反应①达到平衡状态的是_____（填字母）。
a.NH₃和O₂的物质的量之比为4∶3
b.反应混合物中各组份的质量分数不变
c.单位时间内每消耗1molN₂的同时生成2molNH₃
d.容器内气体密度不变
若第三组反应3h后已达平衡，第三组N₂的转化率为___________；第四组反应中以NH₃表示的反应速率是__________________，与前三组相比，NH₃生成量最小的原因可能是_________________。
（3）美国化学家发明一种新型催化剂可以在常温下合成氨，将其附着在电池的正负极上实现氮的电化学固定，其装置示意图如下：

则开始阶段正极反应式为_____________；忽略电解过程中溶液体积变化，当电池中阴极区溶液pH = 7时，溶液中NH₃·H₂O的浓度为___________( K_b=2×10^-5mol·L^-1)；当电池中阴极区呈红色时，溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________。

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________________________________。

常温下钛的化学活性很小，在较高温度下可与多种物质反应。工业上由金红石（含TiO₂大于96％）为原料生产钛的流程如下：

（1）TiCl₄遇水强烈水解，写出其水解的化学方程式           。
（2）①若液氯泄漏后遇到苯，在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快，原因是       。
②Cl₂含量检测仪工作原理如下图8，则Cl₂在Pt电极放电的电极反应式为        。

③实验室也可用KClO₃和浓盐酸制取Cl₂，方程式为：KClO₃ + 6HCl(浓) =" KCl" + 3Cl₂↑+ 3H₂O。
当生成6.72LCl₂（标准状况下）时，转移的电子的物质的量为      mol。
（3）一定条件下CO可以发生如下反应：4H₂(g)+2CO(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  △H。
①该反应的平衡常数表达式为K=              。
②将合成气以n(H₂)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如上图9所示，下列判断正确的是            （填序号）。
a．△H <0            
b．P₁<P₂<P₃
c．若在P₃和316℃时，起始时n(H₂)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％
③采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H₂制备二甲醚（简称DME）。观察上图10回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为            时最有利于二甲醚的合成。

(15分)
I．从海水中可以提取氯、溴、碘等卤族元素。
（1）碘元素在周期表中的位置为_________________________。
（2）已知：X₂(g)+H₂(g) 2HX(g)(X₂表示C1₂、Br₂和1₂)。下图表示平定衡常数K与温度t的关系。

①△H表示X₂与H₂反应的焓变，△H_______O。(填“>"、“<’’或‘‘=’’)
②曲线a表示的是________(填“C1₂”、“Br₂"或“1₂’’)与H₂反应时K与t的关系。
II．C1₂是一种重要的化工原料。
（3）液氯储存区贴有的说明卡如下(部分)：

危险性
储运要求	远离金属粉末、氨、烃类、醇更物质；设置氯气检测仪
泄漏处理	NaOH、NaHS03溶液吸收
包装	钢瓶

①用离子方程式表示“泄漏处理’’中NaHS0₃溶液的作用__________________。
②若液氯泄漏后遇到苯，在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快，原因是__________________。
③氯气含量检测仪工作原理示意图如下：C1₂在Pt电极放电的电极反应式是_______________。

（4）质量标准要求液氯含水量(以1 g氯气含水的质量计)<0．4 mg，含水量超标会严重腐蚀钢瓶。液氯含水量的测定装置如下图所示：

(已知：P₂0₅+3H₂0=2H₃P0₄；C1₂与P₂0₅不反应。)
检测液氯的含水量，根据上图，需要测定的数据是_______________________________。

(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＝——。

(14分）尿素[CO(NH₂)₂]是一种非常重要的高氮化肥,以天然气（含H₂S)为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化步骤未列出）。

请回答下列问题：
(1)反应①的离子方程式是____________。
(2)天然气脱硫后产生的Fe₂S₃和H₂O与0₂反应的化学方程式是_______。
(3)反应②N₂+3H₂2NH₃△H<0，温度升高，该反应的平衡常数_______ (填 “增大”、“减小” 或“不变”)。如该反应在恒容恒温条件下进行，下列说法能判断达到平衡的是    。

A．单位时间内生成nmol N2同时消耗3nmol H2

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均摩尔质量不变

D．N2、H2、NH3浓度之比为1:3:2

(4)H₂NCOONH₄(氨基甲酸铵）是合成尿素的中间体，H₂NCOONH₄在水溶液中要发生水解反应，其水解反应的离子方程式为：                                  。
(5)如果整个生产过程釆用绿色化学工艺，则生产120t尿素理论上需要CH₄__      _m³(标准状况）。
(6)化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电！用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图所示，工作时负极的电极反应式为_____。

(15分)能源、环境与人类生活和社会发展密切相关，研究它们的综合利用有重要意义。
（1）氧化—还原法消除氮氧化物的转化：
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         。
（2）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       。
（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     。

（4）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)；
①该反应平衡常数表达式为K＝             。
②已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图所示。该反应的ΔH________(填“>”、“<”或“＝”)0。

（5）合成气CO和H₂在一定条件下能发生如下反应：CO(g) +2H₂(g)CH₃OH(g) △H<0。在容积均为VL的I、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中分别充入amol CO和2a mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时CO的体积分数如图所示，此时I、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是           ；若三个容器内的反应都达到化学平衡时，CO转化率最大的反应温度是       。

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 。

原电池的正极__________（填“得到”或“失去”）电子，发生__________（填“氧化”或“还原”）反应；负极__________（填“得到”或“失去”）电子，发生__________（填“氧化”或“还原”）反应。

(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。