高中化学验证原电池的效果试题

Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li^＋＋FeS＋2e^—＝Li₂S＋Fe。有关该电池的下列说法中，正确的是

A．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价

B．该电池的电池反应式为：2Li＋FeS＝Li2S＋Fe

C．负极的电极反应式为Al－3=Al^3+

D．充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e^—＝2Li^＋＋FeS

以硼氢化合物NaBH₄（B元素的化合价为+3价）和H₂O₂作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO₂，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是

A．电池放电时Na^+从b极区移向a极区

B．每消耗3 mol H2O2，转移的电子为3 mol

C．电极a采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用

D．该电池的负极反应为：BH4^－＋8OH^－－8e^－＝BO2^－＋6H2O

新型高效的甲醇燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₃OH和O₂，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。

回答下列问题：
①甲醇燃料电池正极、负极的电极反应分别为___________________、_________________。
②闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中a电极上得到的是___________________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为____________________________________________。
③若每个电池甲醇用量为3.2g，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F＝9.65×10⁴ C · mol^－1列式计算)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
④若用该装置中的电解池精炼铜，在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填“a”或“b”)；在电极b上发生的电极反应式为____________________________________。

Ⅰ.氮化硅是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：
3SiO₂＋6C＋2N₂Si₃N₄＋6CO；DH ＜0。
（1）在容积固定的密闭容器中，分别在三种不同的实验条件下进行上述制备反应，测得N₂的物质的量浓度随时间的变化如图所示，

②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件分别是：②            ；③              。
（2）1 000℃时，在2 L密闭容器中进行上述反应，若起始时N₂浓度为4.0 mol/L，经1小时反应达到平衡状态，此时容器内气体总浓度为10.0 mol/L，则以CO表示的反应速率为        。
Ⅱ.图为Mg—NaClO燃料电池结构示意图。

已知电解质溶液为NaOH溶液,且两电极中有一电极为石墨电极。
（1）Y电极材料为     。
（2）X电极发生的电极反应式为                     。
（3）若该电池开始时加入1L 0.2mol/L的NaOH溶液，然后从下口充入1L 0.1mol/L的NaClO溶液（忽略整个过程的体积变化），当NaClO完全放电时溶液的pH=       。

（本小题14分）氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而含氮化合物的用途广泛。
（1）图中表示两个常见的固氮反应：

①N₂＋3H₂2NH₃
②N₂＋O₂2NO的平衡常数(lg K)与温度的关系，
根据图中的数据判断下列说法正确的是________(填序号)。

A．反应②为放热反应

B．常温下，反应①的反应速率很大，而反应②的反应速率很小

C．升高温度，反应①的反应速率增大，反应②的反应速率减小

D．在常温下，利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大

（2）工业上也可在碱性溶液中通过电解的方法实现由N₂制取NH₃：2N₂＋6H₂O4NH₃＋3O₂，通入N₂的一极是________(填“阴极”或“阳极”)，阳极的电极反应式是____                ____。
（3）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂(掺有少量Fe₂O₃的TiO₂)表面与水发生反应：
①N₂(g)＋3H₂O(l)2NH₃(g)＋O₂(g) ΔH＝a kJ/mol。
已知：②N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol，
2H₂(g)＋O₂(g)2H₂O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol，则a＝__________。
（4）已知：4NH₃(g)＋3O₂(g)2N₂(g)＋6H₂O(g) ΔH＝－1316 kJ·mol^－1，氨是一种潜在的清洁能源，可用作碱性燃料电池的燃料。
①当温度不同(T₂＞T₁)、其他条件相同时，下列图像正确的是________(填代号)。

②该燃料电池的负极反应式是____________________________________。
（5）工业上合成氨时，温度过高，氨气的产率降低，试从化学平衡移动原理的角度加以解释：__________________________________________________________________。

（本小题14分）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所含的化学键类型有___________；请写出C₂B₂与A₂B反应的离子方程式________________。
（3）元素B、C形成的简单离子中半径较大的是_________（写电子式）。
（4）仅由C、D两种元素组成的一种盐溶于水后pH>7的原因是_____________ (用离子方程式表示)。
（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B单质的电极反应式为_________，通入A单质的X溶液的pH将__________(填“增大”、“不变”或“减小”)。

A、B、C、D、E是五种短周期的主族元素，它们的原子序数依次增大，A、D都能与C按原子个数比为1:1或2:1形成化合物，A、B组成的气态化合物的水溶液呈碱性，E与C的最外层电子数相同。
（1）画出D的原子结构示意图         ，E元素在周期表中的位置是                  。
（2）A与C形成原子个数比为1:1的化合物甲，其中含有化学键类型为                    。
（3）D与C按原子个数比为1:1形成化合物的电子式是                        。
（4）B、C所形成氢化物的稳定性由强到弱的顺序是                    (填具体的化学式)。
（5）F是一种历史悠久、应用广泛的金属元素。若将F金属投入到盐酸溶液中，生成了浅绿色溶液M。写出M的酸性溶液和A与 C形成的化合物甲反应的离子方程式                    。
（6）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以A₂、B₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极电极反应式：                     ；放电时溶液中H⁺移向      （填“正”或“负”）极。
（7） E(s)+O₂(g)  EO₂(g)  △H₁       E(g)+O₂(g)   EO₂(g) △H₂，
则△H_l        △H₂（填“>”或“<”或“=”）。

我国知名企业比亚迪公司开发了具有多项专利的锂钒氧化物二次电池，其成本较低，对环境无污染，能量密度远远高于其他材料电池，电池总反应为V₂O₅+xLiLi_xV₂O₅．下列说法中正确的是

A．电池在放电时，Li^+向负极移动

B．锂在放电时做正极，充电时为阳极

C．该电池充电时阳极的反应为LixV2O5﹣xe^﹣═V2O5+xLi^+

D．V2O5只是锂发生反应的载体，不参与电池反应

镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H₂OCd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂。有关该电池的说法正确的是

A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e^- + OH^- ="NiOOH" + H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH ^-向正极移动

NH₃是工业生产中的重要化工原料，也是高中化学非常重要的化合物，高考的热点内容。
（1）请写出实验室制取NH₃的化学方程式                                      ；
（2）为了快速得到大量的NH₃，可通过浓氨水和固体氧化钙作用获得，分析其中的原因              
                                                  （用离子方程式和简要的文字说明）；
（3）用排空气法收集到的氨气是相同条件下氢气密度的10.5倍,用此氨气做喷泉实验,液体上升到容器容积的_________,若外界条件为标准状况,所得氨水的物质的量浓度为________；
（4）科学家利用氨气在纯氧中燃烧，可生成N₂和水的原理。设计成NH₃—O₂燃料电池，碱性条件下该电池负极电极反应为：                                 。

控制适合的条件，将反应Fe³⁺+Ag⇌Fe²⁺+Ag⁺设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂—硝酸钾溶液；灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度)。已知接通后观察到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是

A．盐桥中的K^＋移向乙烧杯

B．一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转

C．在外电路中，电子从石墨电极流向银电极

D．电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转

部分中学化学常见元素原子结构及性质如下表所示：

序号	元素	结构及性质
①	A	A单质是生活中的常见金属，它有两种氯化物，相对分子质量相差35.5
②	B	B原子最外层电子数是内层电子总数的1/5
③	C	C是常见化肥的主要元素，单质常温下呈气态
④	D	D^m+与C^n-的核外电子排布相同，且D^m+半径在同周期中离子半径最小
⑤	E	通常情况下，E没有正化合价，A、B、C、D、F都能与E形成化合物
⑥	F	F在周期表中可以排在ⅠA族，也有人提出排在ⅦA族

（1）A元素在周期表中的位置为_______________________________________。
（2）B与C形成的化合物的化学式为________，写出此化合物与水反应的化学方程式         。
（3）①F与E可以形成原子个数比分别为2∶1、1∶1的两种化合物X和Y，请写出用电子式表示Y形成过程的式子______________________________________。
②F与C组成的两种化合物M和N所含的电子数分别与X、Y相等，则M的水溶液显________性（填写“酸”、“碱”或者“中”），N的结构式为__________________________。
（4）C与E都是较活泼的非金属元素，用化学方程式表明这两种单质的氧化性强弱：_____________。
（5）有人认为B、D的单质用导线连接后插入NaOH溶液中可以形成原电池，你认为是否可以，若可以，试写出负极的电极方程式(若认为不行可不写)： ________________。

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视。
⑴目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，△H＝－49.0kJ/mol，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝___________mol/(L·min)。
②该反应的平衡常数表达式为__________________。
③下列措施中能使n(CH₃OH)／n(CO₂)增大的是___________。

A．升高温度

B．充入He(g)，使体系压强增大

C．将H2O(g)从体系中分离

D．再充入1mol CO2和3mol H2

⑵在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2 CO₂＝2 CO＋O₂，CO可用作燃料。
已知该反应的阳极反应为：4OH^――4e^―＝O₂↑＋2H₂O，则阴极反应式为：_________________________。
有人提出，可以设计反应2CO＝2C＋O₂（△H＞0、△S＜0）来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由：__________________________________________。

一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH₃CH₂OH－4e^－＋H₂O＝CH₃COOH＋4H⁺。下列有关说法正确的是

A．检测时，电解质溶液中的H^+向负极移动

B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2＝CH3COOH＋H2O

D．正极上的反应式：O2＋4e^—＋2H2O＝4OH^－

控制适合的条件，将反应2Fe^3＋＋2I^－==2Fe^2＋＋I₂，设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe^3^＋被还原

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极