高中化学验证原电池的效果实验题

某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。
        
请回答：
Ⅰ．用图1、2所示装置进行第一组实验。
（1）A极发生反应的电极反应式为                         。
（2）N极发生反应的电极反应式为                         。
（3）滤纸上能观察到的现象有                             。
（4）标准状况11.2L CH₄反应则图2可收集气体                L（标况）
Ⅱ．用图3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。
（5）电解过程中，X极区溶液的pH            (填“增大”“减小”或“不变”)。
（6）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe-6e^-+8OH^－＝FeO₄^2－+4H₂O和           。
（7）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。
（8）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：2K₂FeO₄+3Zn＝Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂  该电池正极发生的反应的电极反应式为             。

某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，试回答下列问题：

（1）通O₂的Pt电极为电池      极（填电极名称），其电极方程式为     。
（2）若B电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，则X电极材料为      ，电解质溶液为          。
（3）若B电池为精炼铜，且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，则该电池阳极泥的主要成分是        。
（4）若B电池的电解质溶液为500 mL 1.0mol/L的NaCl溶液，X、Y皆为惰性电极，当电池工作一段时间断开电源K，Y电极有560mL（标准状况）无色气体生成（假设电极产生气体完全溢出，溶液体积不变），此时B电池溶液的pH=   ，要使该溶液恢复到原来的状态，需加入   （填物质并注明物质的量）。
（5）若X、Y均是铜，电解质溶液为NaOH溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是Cu₂O，试写出该电极发生的电极反应式为       。

某学生利用下图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu元素的相对原子质量为64)。按照实验步骤依次回答下列问题：

（1）导线中电子流向为____________(用a、b表示)。
（2）若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为________ (用“N_A”表示)；
（3）装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K^＋、Cl^－的移动方向的表述正确的是________。

A．盐桥中的K^＋向左侧烧杯移动、Cl^－向右侧烧杯移动

B．盐桥中的K^＋向右侧烧杯移动、Cl^－向左侧烧杯移动

C．盐桥中的K^＋、Cl^－都向左侧烧杯移动

D．盐桥中的K^＋、Cl^－几乎都不移动

（4）若将反应2Fe^3＋＋Cu===Cu^2＋＋2Fe^2＋设计成原电池，写出电极反应式。
正极反应______________；
（5）下列是用化学方程式表示的化学变化，请在每小题后的横线上注明能量的转化形式。
①电池总反应：Zn＋Ag₂O＋H₂O===Zn(OH)₂＋2Ag：__________。
②2C₂H₂＋5O₂4CO₂＋2H₂O：_________________。
③6H₂O＋6CO₂C₆H₁₂O₆(葡萄糖)＋6O₂：__________。

(本题16分)钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物(含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣)中提取钒的一种新工艺主要流程如图：

物质	V2O5	NH4VO3	VOSO4	(VO2)2SO4
溶解性	难溶	难溶	可溶	易溶

部分含钒化合物在水中的溶解性如上表：
请回答下列问题：
（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有___________。
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是(写化学式)            。
（3）反应④的离子方程式为            。
（4）25℃、101 kPa时，ⅰ、4Al(s)＋3O₂(g)2Al₂O₃(s)   ΔH₁＝-a kJ/mol
ⅱ、4V(s)＋5O₂(g)2V₂O₅(s)  ΔH₂＝-b kJ/mol
用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是           。
（5）钒液流电池(如图所示)具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为          ，电池充电时阳极的电极反应式是                        。

（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2V＋H₂C₂O₄＋2H⁺2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O。取25．00 mL 0．1000 mol/LH₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24．0 mL，由此可知，该(VO₂)₂SO₄溶液中钒的含量为            g/L。

(16分)硼镁泥是一种工业废料，主要成分是MgO，还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃，、SiO₂等杂质，以此为原料制取的硫酸镁可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中制取MgSO₄·7H₂O的工艺流程如下：

已知：NaClO与Mn²⁺反应产生MnO₂沉淀。

（1）实验中需用1．00 mol·L^-1的硫酸80．0ml。若用98％的浓硫酸配制，除量筒、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的玻璃仪器有_____________。
（2）滤渣的主要成分除含有Fe(OH)₃、Al(OH)₃外，还有__________。
（3）“操作I”的主要操作为蒸发浓缩、冷却结晶、____________。
（4）写出加入NaClO时，溶液中氧化还原反应的离子方程式________________、_______________。
（5）已知：溶液的pH>3时，铝元素有多种存在形态，如A1³⁺、[Al(OH)]²⁺、[Al(OH)₂]⁺等，各形态之间可相互转化，写出该溶液中[Al(OH)]²⁺转化为[Al(OH)₂]⁺的离子方程式_______________________。
（6）某同学为探究Ag⁺和Fe²⁺反应，按如图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe₂(SO₄)₃溶液，发现电压表指针的变化依次为：偏移减小—回到零点—逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为_______极(填“正”或“负”)。由实验得出Ag⁺和Fe²⁺反应的离子方程式是______________________。

工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS₂）冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的        吸收。
A．浓H₂SO₄        B．稀HNO₃         C．NaOH溶液         D．氨水
（2）用稀H₂SO₄浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在       (填离子符号)，检验溶液中还存在Fe²⁺的方法是               (注明试剂．现象)。
（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为                                    。
（4）以CuSO₄溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al．Zn．Ag．Pt．Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是
A．电能全部转化为化学能       
B．粗铜接电源正极，发生氧化反应
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
（5）利用反应可制备CuSO₄，若将该反应2Cu²⁺ + O₂ + 2H₂SO₄ = 2CuSO₄ + 2H₂O设计为原电池，其正极电极反应式为                                  。

已知：将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合，无反应发生。
①向其中滴加双氧水，发生反应：H₂O₂+2H⁺+2Iˉ=2H₂O+I₂；
②生成的I₂立即与试剂X反应，当试剂X消耗完后，生成的 I₂才会遇淀粉变蓝因此，根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间，即可推算：H₂O₂+2H⁺+2Iˉ= 2H₂O+I₂的反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录（各实验均在室温条件下进行）：

编号	往烧杯中加入的试剂及其用量（mL）	催化剂	开始变蓝时间（min）
0．1 mol·Lˉ^1 KI溶液	H2O	0．01 mol·Lˉ^1 X溶液	0．1mol·Lˉ^1 双氧水	1 mol·L^1 稀盐酸
1	20．0	10．0	10．0	20．0	20．0	无	1．4
2	20．0	m	10．0	10．0	n	无	2．8
3	10．0	20．0	10．0	20．0	20．0	无	2．8
4	20．0	10．0	10．0	20．0	20．0	5滴Fe2(SO4)3	0．6

 
（1）已知：实验1、2的目的是探究H₂O₂浓度对H₂O₂+2H⁺+2Iˉ= 2H₂O+I₂反应速率的影响。实验2中m=            ，n=              。
（2）已知，I₂与X完全反应时，两者物质的量之比为1∶2。按表格中的X和KI的加入量，加入V（H₂O₂）>________，才确保看到蓝色。
（3）实验1，浓度c(X)～ t的变化曲线如图，若保持其它条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出实验3、实验4，c(X) ～ t的变化曲线图（进行相应的标注）。
 
（4）实验4表明：硫酸铁能提高反应速率。催化剂能加快反应速率是因为催化剂      (填“提高”或“降低”)了反应活化能。
（5）环境友好型铝—碘电池已研制成功，已知电池总反应为：2Al(s)+3I₂(s)2AlI₃(s)。含Iˉ传导有机晶体合成物作为电解质，该电池负极的电极反应为：________________________，充电时Al连接电源的___________极。
（6）已知：N₂H₄(l) +2H₂O₂(l)= N₂(g)+4H₂O(g) △H1= －640kJ/mol  
H₂O（l）=H₂O（g）  △H2＝+44.0kJ/mol
则0.25mol 液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是           。