高中化学验证原电池的效果填空题

某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

请回答：
I．用图1所示装置进行第一组实验。
（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是          （填字母序号）。

A．铝

B．石墨

C．银

D．铂

（2）N极发生反应的电极反应式为                     。
（3）实验过程中，SO₄^2-          （填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；
滤纸上能观察到的现象有                    。
II．用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫红色。
（4）电解过程中，X极区溶液的pH            （填“增大” 、“减小”或“不变”）。电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe-6e^-+8OH^-==FeO₄^2-+4H₂O 和                。
（5）若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少         g。

下图为Zn-Cu原电池的示意图，请回答：

（1）锌片为原电池的               （填“正”或“负”）极，该极的电极反应式是            。该反应属于                （填“氧化”或“还原”）反应。
（2）           （填“电子”或“电流”）从锌片通过导线流向铜片，溶液中的从          （填“锌片”或“铜片”）获得电子。
（3）原电池工作一段时间后，溶液的浓度（填“增大”或“减小”，下同），烧杯中溶液的质量           。
（4）若锌片质量减轻6.5g，则另一极放出气体的体积为           L（标准状况）。

铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用，请回答下列问题：
（一）高炉炼铁过程中发生的主要反应为：
 Fe₂O₃（s）+CO（g） Fe（s）+CO₂（g）
已知该反应在不同温度下的平衡常数 如下：
温度/℃  1000   1115   1300
平衡常数 4.0     3.7    3.5
（1）该反应的平衡常数表达式K=               ；△H               0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）欲提高上述反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是                  ．

A．提高反应温度	B．移出部分CO2
C．加入合适的催化剂	D．减小容器的容积

（3）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此时υ_正       υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．经过10min，在1000℃达到平衡，则该时间范围内反应的平均反应速率υ（CO₂）=            ．
（二）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．
（4）一定条件下Fe（OH）₃与KClO在KOH溶液中反应可制得K₂FeO₄，其中反应的氧化剂是           ；生成0.5mol K₂FeO₄转移电子的物质的量是               mol．
（5）从环境保护的角度看，制备K₂FeO₄较好的方法为电解法，其装置如图所示．电解过程中阳极的电极反应式为                 ．

（2×6=12分）工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NO_x) , CO₂ , SO₂等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ．脱硝：在催化剂存在下，用H₂还原NO₂可生成水蒸气和其它无毒物质，写出该反应化学方程式   
Ⅱ．脱碳：在体积为2L的密闭容器中充人2mo1 CO₂,6mol H₂，在一定条件下
发生反应：
测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化曲线如图。

①下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是________
a．混合气体的平均相对分子质量保持不变
b．1mol CO₂生成的同时有3 mul H―H键断裂
c．CO₂和H₂的转化率相等
d．混合气体的密度保持不变
②从反应开始到平衡，H₂的平均反应速率v（H₂）＝           ，
平衡时H₂的浓度c（H₂）＝____________
III．甲醇／空气一KOH燃料电池广泛应用于笔记本电脑储能供能装置，
电池工作原理如图所示。

①写出负极反应方程式___________________
②电池工作过程中电解质溶液pH               （填“升高”、“降低”或“不变‘’）

用含少量铁的氧化物的氧化铜制取氯化铜晶体(CuCl₂·xH₂O)。有如下操作:

已知:在pH为4~5时,Fe³⁺几乎完全水解而沉淀,而此时Cu²⁺却几乎不水解。
（1）溶液A中的金属离子有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺。能检验溶液A中Fe²⁺的试剂为         (填编号,下同)。
①KMnO₄   ②(NH₄)₂S    ③NaOH   ④KSCN
（2）氧化剂可选用         。①Cl₂  ②KMnO₄  ③HNO₃ ④H₂O₂
（3）要得到较纯的产品,试剂可选用     。①NaOH  ②NH₃.H₂O  ③Cu(OH)₂ ④Cu₂(OH)₂CO₃
（4）某同学设计以原电池的形式实现Fe²⁺至Fe³⁺的转化,电解质溶液为稀硫酸,请写出负极的电极反应:

(18分)银是一种在工业、生活上有广泛用途的金属。
已知：①金属在水中存在如下溶解平衡过程：M  M^x+ + xe^-，
氢气在水溶液中也存在如下平衡过程：H₂ 2H⁺ + 2e^­-
②Ag₂S 的Ksp=6.7×10^-50；  AgCl的Ksp=1.6×10^-10
据此回答下列有关问题：
（1）银质餐具可杀菌消毒，原因是_________________（用适当的方程式和文字表述说明）；金属银与氢硫酸可反应生成黑色固体和无色气体，写出该反应的化学方程式_______________
（2）金属银与硝酸银溶液组成电池示意图如右，a电极的反应为________________，NO₃^-从电池________侧溶液向电池_______侧溶液移动 （填“左”或“右”）。

（3）硝酸银见光或受热易分解为Ag、NO₂、O₂，反应中生成NO₂、O₂的 物质的量之比为___________，将混合气体通过水吸收后，剩余气体为________________
（4）已知：Ag⁺(aq) + 2NH₃•H₂O(aq)  [Ag(NH₃)₂]⁺ (aq) + 2H₂O  K=1.6×10⁷，写出AgCl溶于氨水的离子方程式________________________；计算该反应的平衡常数K=___________。在氯化银溶于氨水后的溶液中滴加稀硝酸，会再产生白色氯化银沉淀，滴加硝酸至刚好沉淀完全，取上层清液测其pH，发现呈酸性，主要原因是_______________（用离子方程式表示）。

原电池是化学对人类的一个重大贡献。

（1）某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图所示装置。
①a和b不连接时，烧杯中发生的离子方程式是_____________，
②a和b用导线连接，Cu极为原电池____________极（填“正”或“负”），Zn极发生__________（填“氧化”或“还原”）反应。
③Zn片上发生的电极反应：________________，Cu片上发生的电极反应：________________。
（2）若a和b相连接，导线上转移0．2mol电子时，理论上Zn片质量减轻___________g。

如图所示是某乙醇燃料电池工作时的装置，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：

（1）M电极的材料是______________，电极名称是______________；N极的电极反应式为___________，加入乙醇的铂电极的电极反应式为_________________。
（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32 g时，甲池中理论上消耗氧气____________L(标准状况下)；若此时乙池溶液的体积为400 mL，则乙池中溶液的pH为____________。
（3）若在常温常压下，1 g C₂H₅OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71 kJ热量，表示该反应的热化学方程式为______________________。

Li-SOCl₂电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl₄-SOCl₂。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl₂ = 4LiCl＋S＋SO₂。
请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为                 ，发生的电极反应为                  ；
（2）电池正极发生的电极反应为                   ；
（3）SOCl₂易挥发，且SOCl₂能与水反应。实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl₂中，实验现象是              ，反应的化学方程式为             ；
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是                  。

分甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
（1）一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物(NO_x)的污染。已知：
CH₄(g)＋4NO(g)===2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₁
CH₄(g)＋4NO₂(g)===4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)ΔH₂
现有一份在相同条件下对H₂的相对密度为17的NO与NO₂的混合气体，用16 g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8 kJ热量。
①该混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为____________。
②已知上述热化学方程式中ΔH₁＝－1160 kJ/mol，则ΔH₂＝____________。
③在一定条件下NO气体可以分解为NO₂气体和N₂气体，写出该反应的热化学方程式：______________。

（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛地研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：
④B极为电池____________极，电极反应式为________________。
⑤若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为______________(标准状况下)，实际上消耗的甲烷体积(折算到标准状况)比理论上大，可能原因为________________。

(14分)以硫铁矿(主要成分为FeS₂)为原料制取硫酸，其烧渣可用来炼铁。
（1）煅烧硫铁矿时发生反应：FeS₂＋O₂―→Fe₂O₃＋SO₂(未配平)。当产生448 L(标准状况)SO₂时，消耗O₂的物质的量为____________。
（2）Fe₂O₃用CO还原焙烧的过程中，反应物、生成物和温度之间的关系如图所示。

(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条曲线是四个化学反应平衡时的气相组成对温度作图得到的；A、B、C、D四个区域分别是Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、Fe稳定存在的区域)
已知：3Fe₂O₃(s)＋CO(g)===2Fe₃O₄(s)＋CO₂(g)；ΔH₁＝a kJ·mol^－1
Fe₃O₄(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO₂(g)；ΔH₂＝b kJ·mol^－1
FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO₂(g)；ΔH₃＝c kJ·mol^－1
① 反应Fe₂O₃(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO₂(g)的ΔH＝____________kJ·mol^－1(用含a、b、c的代数式表示)。
②800 ℃时，混合气体中CO₂体积分数为40%时，Fe₂O₃用CO还原焙烧反应的化学方程式为__________________。
③ 据图分析，下列说法正确的是___________ (填字母)。
a. 温度低于570℃时，Fe₂O₃还原焙烧的产物中不含FeO
b. 温度越高，Fe₂O₃还原焙烧得到的固体物质组成中Fe元素的质量分数越高
c. Fe₂O₃还原焙烧过程中及时除去CO₂有利于提高Fe的产率
（3） FeS₂是Li/FeS₂电池(示意图如图)的正极活性物质。

①FeSO₄、Na₂S₂O₃、S及H₂O在200 ℃时以等物质的量连续反应24 h后得到FeS₂。写出该反应的离子方程式：                。
②Li/FeS₂电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应为FeS₂＋4Li===Fe＋4Li^＋＋2S^2－。该反应可认为分两步进行：第1步，FeS₂＋2Li===2Li^＋＋FeS₂^2-，则第2步正极的电极反应式为____________________。

甲醇（CH₃OH）是一种重要的化工原料，也是一种比较理想的燃料。甲醇在各个领域有着广泛的应用。
（1）实验测得：32 g甲醇在氧气中完全燃烧，生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：_________________________。
（2）燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。下图是一个化学过程的示意图。2CH₃OH+3O₂+4KOH K₂CO₃+6H₂O

①A（石墨）电极的名称是               。
②通入O₂的电极的电极反应式是________________
③写出通入CH₃OH的电极的电极反应式是                 。
④乙池中反应的化学方程式为                    。
⑤当电路中通过0.01mol电子时，丙池溶液的C(H⁺) =          mol/L（忽略电解过程中溶液体积的变化）。
（3）合成甲醇的主要反应是：2H₂（g）+ CO（g）CH₃OH（g） △H="—90.8" kJ·mol^—1。
①在恒温恒容条件下，充入一定量的H₂和CO，发生反应2H₂（g）+ CO（g） CH₃OH（g）。则该反应达到平衡状态的标志有
a．混合气体的密度保持不变        b．混合气体的总压强保持不变
c．CO的质量分数保持不变         d．甲醇的浓度保持不变
e．v_正（H₂）= v_逆（CH₃OH）        f．v（CO）= v（CH₃OH）
②要提高反应2H₂­（g）+ CO（g） CH₃OH（g）中CO的转化率，可以采取的措施是：
a．升温    b．加入催化剂
c．增加CO的浓度    d．加入H₂
e．加入惰性气体     f．分离出甲醇

(14分)请回答下列问题：
（1）下表列出了一些化学键的键能E：

化学键	H—H	O===O	O—H
E/kJ·mol^－1	436	x	463

反应H₂(g)＋O₂(g)===H₂O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol^－1，则x＝__________。
（2）铅蓄电池是正极板上覆盖有PbO₂，负极板上覆盖有Pb，电解质溶液是H₂SO₄溶液，电池放电时的总反应：Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O。
请写出充电时阴极的电极反应式：__________________
（3）反应m A＋n Bp C，在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体，减压后正反应速率小于逆反应速率，则m、n、p的关系是________________。
②若C为气体，且m + n = p，在加压时化学平衡发生移动，则平衡必定向________________方向移动。
③若再升高温度，平衡向逆向移动，则正反应为     _________  反应（填“吸热”或“放热”）
（4）依据氧化还原反应Zn(s)＋Cu^2＋(aq)===Zn^2＋(aq)＋Cu(s)设计的原电池如图所示。

①请在图中标出电极材料及电解质溶液（写化学式）________________
②盐桥中的Cl^－向________极移动（填“左”或“右”）。

金属铁是应用广泛，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
（1）要确定铁的某氯化物FeCl_x的化学式，可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取3.25g的FeCl_x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH^-的阴离子交换柱，使Cl^-和OH^-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH^-用1.0 mol·L^-1的盐酸中和滴定，正好中和时消耗盐酸60.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中x的值：
（列出计算过程）。
（2）现有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl) = 1∶2.8，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为               。
（3）把SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生反应的离子方程式为                  。
（4）高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为                   ；与MnO₂—Zn电池类似，K₂FeO₄—Zn也可以组成碱性电池，其中Zn极的电极反应式为               ，K₂FeO₄的电极反应式为              。

铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
（1）某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。

为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述________________（填装置序号）装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为______________________。
（2）用CH₄或其他有机物、O₂为原料可设计成原电池，以CnH₂nOn、O₂为原料，H₂SO₄溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为___________________________。
（3）图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH₄/H₂O₂燃料电池。
 
图2电池负极区的电极反应为_________________________；若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现_____________色,C位置的电极反应式为___________________若用KI­淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯C点处出现蓝色，则b接的是__________（填A或B）电极。
（4）广西治理龙江河镉（Cd^2＋）污染时，先向河中投入沉淀剂将Cd^2＋转化为难溶物，再投入氯化铝，试说明氯化铝的作用_______________________________（用必要的离子方程式和文字进行解释）。