高中化学验证原电池的效果填空题

（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。

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O（g）CO₂+H₂ T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。该温度下此反应的平衡常数K=_____（填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T₁____300℃（填“>”、“<”或“=”）。

（3）N₂和H₂以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH₃的产率如右图所示。温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因是          。

（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH₄（g）+4NO₂（g）＝4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）； △H=－574kJ·mol^－1；
CH₄（g）+4NO（g）＝2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；    △H=－1160kJ·mol^－1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：           。
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为           。

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＝      。

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

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____________________________________

【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                 。

(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=       。

(15分)氮的氢化物NH₃、N₂H₄等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
（1）已知25℃时，几种难溶电解质的溶度积如下表所示：

氢氧化物	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
Ksp	2.2×10^-20	4.0×10^-38	8.0×10^-16	1.8×10^-11

向Cu²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺浓度都为0.01mol·L^-1的溶液中缓慢滴加稀氨水，产生沉淀的先后顺序为      （用化学式表示）。
（2）实验室制备氨气的化学方程式为      。
工业上，制备肼（N₂H₄）的方法之一是用次氯酸钠溶液在碱性条件下与氨气反应。以石墨为电极，将该反应设计成原电池，该电池的负极反应为      。
（3）在3 L密闭容器中，起始投入4 mol N₂和9 mol H₂在一定条件下合成氨，平衡时仅改变温度测得的数据如表所示：

温度(K)	平衡时NH3的物质的量(mol)
T1	2.4
T2	2.0

已知：破坏1 mol N₂(g)和3 mol H₂(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH₃(g)中的化学键消耗的能量。
①则T₁      T₂（填“>”、“<”或“=”）。
②在T₂ K下，经过10min达到化学平衡状态，则0～10min内H₂的平均速率v(H₂)=    ，平衡时N₂的转化率α（N₂）=      。若再增加氢气浓度，该反应的平衡常数将     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
③下列图像分别代表焓变（△H）、混合气体平均相对分子质量（）、N₂体积分数φ（N₂）和气体密度（ρ）与反应时间关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是    。

(12分)高氯酸钾广泛用于火箭及热电池业。实验室制取高氯酸钾的步骤为：称取一定质量的KCl、NaClO₄溶解，然后混合，经冷却、过滤、滤出晶体用蒸馏水多次洗涤及真空干燥得到。
有关物质溶解度与温度的关系如下表：

（1）写出实验室制取高氯酸钾的化学方程式：             ；用蒸馏水多次洗涤晶体的目的是：             。
（2）Fe和KClO₄反应放出的热量能为熔融盐电池提供550-660℃的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池，这类电池称为热电池。Li/FeS₂热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS₂转变为铁，该电池工作时，电池总反应为：         。
（3）Fe和KClO₄作为热电池加热材料的供热原理为：KClO₄ (s)+4Fe(s)=" KCl" (s)+ 4FeO(s)，△H< 0。
①600℃时FeO可部分分解生成Fe₃O₄，写成有关的化学方程式：             。
②称取一定质量上述加热材料反应后的混合物（假定只含氯化钾一种钾盐）于烧杯中，用蒸馏水充分洗涤、过滤、干燥，固体质量减少了0.43g，在固体中继续加入过量的稀硫酸，微热让其充分反应，固体完全溶解得到的溶液中加入过量的NaOH溶液，经过滤、洗净、干燥，再在空气中充分灼烧得6.0 g棕色固体。求该加热材料反应前，铁和高氯酸钾的质量。（写出计算过程，结果保留2位有效数字）             。

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）

（原创）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：
a.NH₄I(s) NH₃(g)+HI(g)
b.2HI(g) H₂(g)+I₂(g)
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，c(NO2)增大，c(N2O4)减小

C．若反应在一绝热容器中进行，则b、c两点的平衡常数Kb>Kc

D．d点：(正)> (逆)

（3）利用反应6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O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2.24 L NO₂(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_______（选填“阳”或“阴”）离子交换膜。
（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)。

A～F六种元素中，除C外其他均为短周期元素，它们的原子结构或性质如下表所示。

元素	原子结构或性质
A	原子最外层电子数是内层电子总数的1/5
B	形成化合物种类最多的元素，其单质为固体
C	生活中常见的金属，它有两种常见的氯化物，且相对分子质量相差35.5
D	地壳中含量最多的元素
E	与D同主族
F	与E同周期，且最外层电子数等于电子层数

请回答下列问题：（用对应的化学用语回答）
（1）B在元素周期表中的位置是__________；用电子式表示A和E形成的化合物的形成过程        。
（2）A、 D 、E、 F离子半径由大到小的顺序为________________________________。
（3）C的某种氯化物的浓溶液可以腐蚀印刷电路板上的金属铜，此反应的离子方程式是__________________；
（4）B的单质与D的氢化物在一定条件下反应生成BD和另一产物的化学方程式是____________________。该反应为        反应。（填“吸热”或“放热”）
（5）F的最高价氧化物与E的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为              。
（6）如图：将A和F的单质与烧碱液构成原电池，负极的电极反应式为                ；外电路中电子从     电极流向     电极 。

有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L^－1的H₂SO₄溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L^－1的NaOH溶液中，如图所示。

（1）甲中SO₄^2-移向      极（填“铝片”或“镁片”）。写出甲中正极的电极反应式__________。
（2）乙中负极为________，总反应的离子方程式：_________________。此反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为              。
（3）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正负极”这种做法_______（填“可靠”或“不可靠”）。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行性实验方案_____________（如可靠，此空可不填）。

天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。
（1）已知：CH₄(g)＋2O₂(g)===CO₂(g)＋2H₂O(g)  ∆H₁
CO(g)＋H₂O(g)===CO₂(g)＋H₂(g)    ∆H₂
2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)          ∆H₃
则CO₂(g)＋CH₄(g)===2CO(g)＋2H₂(g)的∆H＝           。
（2）天然气中的少量H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式    。
（3）天然气的一个重要用途是制取H₂，其原理为：
CO₂(g)+CH₄(g) 2CO(g)+2H₂(g)。
①该反应的平衡常数表达式为                    。
②在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol•L^—1的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图l所示。则压强P₁      P₂ (填“大于”或“小于”)；压强为P₂时，在Y点：v(正)       v (逆)（填“大于"、“小于”或“等于"）。

（4）天然气也可重整生产化工原料，最近科学家们利用天然气无氧催化重整获得芳香烃X。由质谱分析得X的相对分子质量为l06，其核磁共振氢谱如图2所示，则X的结构简式为             。
（5）科学家用氮化镓材料与铜组装如右图所示人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO₂和H₂O合成CH₄。

①写出铜电极表面的电极反应式        。
②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量      （选填“盐酸”或“硫酸”）。