高中化学验证原电池的效果试题

燃料电池具有广阔的发展前途，科学家近年研制出一种微型的燃料电池，采用甲醇取代氢气做燃料可以简化电池设计，该电池有望取代传统电池。某学生在实验室利用碱性甲醇燃料电池电解Na₂SO₄溶液。

请根据图示回答下列问题：
（1）图中a电极是      （填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）。该电极上发生的电极反应式为                                         。
（2）碱性条件下，通入甲醇的一极发生的电极反应式为                            。
（3）当消耗3.36 L氧气时（已折合为标准状况），理论上电解Na₂SO₄溶液生成气体的总物质的量是  。
（4）25℃、101kPa时，燃烧16g甲醇生成CO₂和H₂O(l)，放出的热量为363.26kJ，写出甲醇燃烧的热化学方程式：                                         。

铅蓄电池属于二次电池，其电极材料分别是Pb和PbO₂，电解质溶液为一定浓度的硫酸，工作时，该电池的总反应为PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O；PbSO₄不溶。
（1）该蓄电池工作时负极的电极反应式为                                       
（2）若该电池工作时，电路中有2 mol 电子通过，则消耗了H₂SO₄的物质的量为    
（3）将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuSO₄溶液中，铁棒接该蓄电池Pb极，石墨棒接该蓄电池PbO₂极，一段时间后测得铁棒比石墨棒增加了3.2克，则CuSO₄溶液质量   （增加、减少）      克；如果要求将CuSO₄溶液恢复成与开始时完全相同的状态，则可以加入下列物质中的           
A  CuSO₄溶液     B  CuCO₃固体    C  CuO固体    
D  Cu(OH)₂固体   E．Cu固体         F． Cu₂(OH) ₂CO₃固体
（4）若用该蓄电池作电源（都用惰性材料做电极）电解400克饱和食盐水，如果电路内通过电子为1mol时， 理论上可得到氯气在标准状况下的体积为           。

下图是一个电化学过程的示意图。

I．在甲池中，若A端通入甲醇，B端通入氧气，丙池中装有溶质质量分数为10. 00%的Na₂SO₄溶液100 g，过一段时间后，丙池中溶质的质量分数变为10.99%。
（1）此时A端为电源的________极（填“正”或“负”），A极的电极反应式为：________________。
（2）若乙池溶液的体积为1 L，则此时乙池溶液中c(H^＋)＝______________（不考虑Ag^＋的水解）。
（3）丙池中产生的气体体积为________L。（标准状况下）
Ⅱ．制取KMnO₄的最好方法是电解K₂MnO₄，若此时把丙池中阳极材料换为铂板，阴极材料换为铁板，硫酸钠溶液换成K₂MnO₄溶液，则可制取KMnO₄。
（4）阳极的电极反应式为____________________________________________________________。此时溶液的pH_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（1）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于  处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为     。

（2）肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性液体，其燃烧热较大且燃烧产物对环境无污染，故可以用作火箭燃料。肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20％—30％的KOH溶液。该电池放电时，通入肼的一极为    极，该极的电极反应式是      ，电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将   （填“增大”、“减小”、“不变”）。
（3）碘被称为 “智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO₃)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，可通过电解制备碘酸钾。（阴、阳两极均用惰性电极，阴极室与阳极室用阳离子交换膜隔开）请回答下列问题：电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：
3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为      。

糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是 （    ）

A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期

B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe-2e^－=Fe^2+

C．脱氧过程中碳做原电池负极，电极反应为：2H2O+O2+4e^－=4OH^－

D．含有1.12g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336mL（标准状况）

高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH，放电时的总反应式为：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O 3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH，下列叙述正确的是（   ）

A．放电时负极反应为：3Zn — 6e^-+6OH^- ="=" 3Zn（OH）2

B．放电时OH^-向正极移动

C．充电时每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe(OH)3 被还原

D．充电时阳极反应式为：3Zn（OH）2+6e^- ="=" 3Zn+6OH^-

下图是一个电化学过程的示意图。

请回答下列问题：
（1）图中甲池是________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)。
（2）A(石墨)电极的名称是________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)。
（3）写出通入CH₃OH的电极的电极反应式：_________                        ____。
（4）乙池中反应的化学方程式为_____                                            ___，当乙池中B(Ag)极质量增加5.4 g，甲池中理论上消耗O₂的体积为________L(标准状况)，此时丙池中某电极析出1.6 g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是________。

A．MgSO4

B．CuSO4

C．Pb(NO3)2

D．AgNO3

氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是 H₂+2NiO(OH)  2Ni(OH)₂。下列叙述正确的是

A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大

B．电解质溶液可以是稀硫酸

C．外电路中每通过0.2mol电子，H2的质量理论上减小0.2g

D．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

(14分)某含铬的污水可用下图所示装置处理，该装置可将污水中的Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺。

（1）图中左右两个装置中，    （填“左”或“右”）装置为电解池。电源中负极的活性物质为          (填化学式)；电源中两电极间，带负电荷的离子运动的方向为          （填“从左至右”或“从右到左”），该离子为        (填化学式)。
（2）请写出阳极上的电极反应式及Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺的离子方程式分别是：
                         、                                           。
（3）为保证正常工作，图中A物质必须循环使用，其化学式为：            。
（4）镧系元素均为稀土元素（常用作电极）位于元素周期表第六周期，该周期元素形成的氢氧化物中碱性最强的为       （填写化学式）。铈（Ce）有两种氢氧化物Ce(OH)₃和Ce(OH)₄，前者对空气比较敏感，请用化学方程式表示其原因               。

（本题15分）
I．已知：反应
4HCl(g)+O₂(g)2Cl₂(g)+2H₂O(g) ΔH =" —115.6" kJ/mol 
H₂(g) + Cl₂(g) = 2HCl(g)             ΔH =" —184" kJ/mol


（1）H₂与O₂反应生成气态水的热化学方程式是                              。
（2）断开1 mol H—O 键所需能量约为                kJ。
II．实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：，它所对应的化学方程式为：        .         
（2）已知在400℃时，N₂ (g)+ 3H₂(g) 2NH₃(g) △H<0 的K="0.5," 则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V(N₂)_正      V(N₂)_逆（填：＞、＜、＝、不能确定）欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH₃的体积百分数增加，可采取的正确措施是    （填序号）
A．缩小体积增大压强  B．升高温度   C．加催化剂   D．使氨气液化移走
（3）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
A(g) + 3B(g) 2C(g) + D（s） ΔH，其化学平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K	300	400	500	…
K/(mol·L^－1)^2	4×10^6	8×10^7	K1	…

      请完成下列问题：
①判断该反应的ΔH        0（填“>”或“<”）
②在一定条件下，能判断该反应一定达化学平衡状态的是          （填序号）。
A．3v(B)_（正）=2v(C)_（逆）     B．A和B的转化率相等
C．容器内压强保持不变   D．混合气体的密度保持不变
（4）以天然气(假设杂质不参与反应)为原料的燃料电池示意图如图所示。

①放电时，负极的电极反应式为                             。
②假设装置中盛装100.0 mL 3.0 mol·L^-1 KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8 960 mL。放电完毕后，电解质溶液中各离子浓度的大小关系
为                                  。

(14分)工业上为了测定辉铜矿（主要成分是Cu₂S）中Cu₂S的质量分数，设计了如图装置。实验时按如下步骤操作：

A．连接全部仪器，使其成为如图装置，并检查装置的气密性。

B．称取研细的辉铜矿样品1.000g。

C．将称量好的样品小心地放入硬质玻璃管中。

D．以每分钟1L的速率鼓入空气。

E．将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度,发生反应为:Cu₂S+O₂=SO₂ +2Cu。
F．移取25.00ml含SO₂的水溶液于250ml锥形瓶中，用0.0100mol/L KMnO₄标准溶液滴定至终点。按上述操作方法重复滴定2—3次。

试回答下列问题：
（1）装置①的作用是_________________；装置②的作用是____________________。
（2）假定辉铜矿中的硫全部转化为SO₂，并且全部被水吸收，则操作F中所发生反应的化学方程式为                              
（3）若操作F的滴定结果如下表所示，则辉铜矿样品中Cu₂S的质量分数是_________。

滴定次数	待测溶液的体积/mL	标准溶液的体积
滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00	1.04	21.03
2	25.00	1.98	21.99
3	25.00	3.20	21.24

（4）本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果（不属于操作失误），你认为是                                                         （写一种即可）。
（5）已知在常温下FeS 的 Ksp＝ 6.25 × 10 ^－18, H₂S 饱和溶液中 c (H^＋）与 c (S^2－）之间存在如下关系： c² (H^＋) ·c（S^2－) = 1.0×10^－22。在该温度下，将适量 FeS 投入硫化氢饱和溶液中，欲使溶液中（Fe²⁺）为 lmol/L，应调节溶液的c（H^十）为__________________。　
（6）某人设想以右图所示装置用电化学原理生产硫酸，写出通入SO₂的电极的电极反应式______．

(12分)已知A为蓝色溶液，B、C、I、K为单质，其余均为化合物，其中B、L、I、K 常温下为气体，且I为有色气体。G为黑色固体，F的焰色反应透过蓝色钻玻璃片显紫色，各物质转化关系如图。

回答下列问题：
（1）P的电子式是_________________；
（2）C元素原子价电子排布式为：                               。
（3）已知B、H和C₂H₅OH能够组成燃料电池，写出该燃料电池的负极反应式：
　　　　_______________________________________________________________；
（4）A的水溶液呈___________(填“酸性”“碱性”“中性”)，用离子方程式和必要的文字说明原因______________________________________________________________
（5）用惰性电极电解400.00 mL A溶液，一段时间内测得溶液pH＝1，则需要向溶液中加入___________，其质量为______g，才能使溶液恢复到电解前的状态(不考虑溶液体积变化)。

(8分) X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。已知：
①X可分别与Y、W形成X₂Y、X₂Y₂、XW等共价化合物；
②Z可分别与Y、W形成Z₂Y、Z₂Y₂、ZW等离子化合物。
请回答：
（1）Z₂Y的化学式是____________。
（2）Z₂Y₂与X₂Y反应的化学方程式是__________________________________。
（3）如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液，C(Ⅰ)、C(Ⅱ)为多孔石墨电极。

接通S₁后，C(Ⅰ)附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后(两玻璃管中液面未脱离电极)，断开S₁，接通S₂，电流表的指针发生偏转。此时：
C(Ⅰ)的电极名称是____________(填写“正极”或“负极”)。
C(Ⅱ)的电极反应式是__________________________________。
（4）铜屑放入稀硫酸不反应，若在稀硫酸中加入X₂Y₂，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是__________________________________。

（每空2分，16分）
Ⅰ．2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g)。△H＜0
①该反应平衡常数表达式                                       
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行t₁时刻达到平衡状态的是            （填代号）。


（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)　 △H₁＝－867 kJ/mol  ①
2NO₂(g) N₂O₄(g)   △H₂＝－56.9 kJ/mol  ②
H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH₃＝ －44.0 kJ／mol   ③
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：                       
Ⅱ．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素，其中仅含有一种金属元素，A和D最外层电子数相同;B、C和E在周期表中相邻，且C、E同主族。B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数，A和C可形成两种常见的液态化合物。请回答下列问题：
（1）C、D、E三种原子对应的离子半径由大到小的顺序是            (填具体离子符号)；A、B、C三种元素按1:7:12的质量比组成的化合物中含有的化学键的类型属于          。
（2）某金属常用于制作易拉罐，该金属制作的废弃易拉罐能与 A、C、D组成的化合物溶液反应，该反应的离子方程式为：                                       。 
（3）A、C两元素的单质与烧碱溶液组成燃料电池，其负极反应式为           ，用该电池电解1L1mol/LNaCl溶液，当消耗标准状况下1.12LA₂时， 所得溶液在常温下的PH＝     (假设电解过程中溶液的体积不变) 。

X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY₂、MY₃两种分子。
请回答下列问题：
（1） Y在元素周期表中的位置为________________。
（2）上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_______________（写化学式），非金属气态氢化物还原性最强的是__________________（写化学式）。
（3）X₂M的燃烧热ΔH＝ －a kJ·mol^－1，写出X₂M燃烧热的热化学方程式： _________________________。
（4）ZX的电子式为______；ZX与水反应放出气体的化学方程式为_____   ________。
（5）熔融状态下，Z的单质和FeG₂能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Z + FeG₂  Fe + 2ZG

放电时，电池的正极反应式为_____________：充电时，____________（写物质名称）电极接电源的负极；该电池的电解质为___________________。