高中化学验证原电池的效果试题

Ⅰ 有A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大，A元素的原子是半径最小的原子。B元素的最高价氧化物的水化物与其氢化物反应生成一种盐X，D与A同族，且与E同周期，E元素的最外层电子数是次外层电子数的3/4倍。A、B、D、E这四种元素，每一种都能与C元素形成原子个数比不相同的多种化合物。回答下列问题：
（1）写出相应元素名称： C_________   E_________
（2）由A、C、D、E四种元素所组成的一种中学常见的化合物，它既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，在这种化合物的水溶液中，滴入紫色石蕊试液出现红色，用方程式解释其原因                     。该溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为：                         。
（3）将铝片和镁片。插入由A、C、D三种元素组成物质的稀溶液中构成原电池，则负极的电极反应式为                。
Ⅱ 已知X是一种盐，H是常见金属单质，F、I是常见非金属单质，E、G都是工业上重要的碱性物质，它们有下图所示的关系。

试回答下列问题
（1）G的电子式为：                  。
（2）写出下列反应的化学方程式①                        ②                     。

如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向（乙）中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法正确的是

（1）电源B极是________极（填“正”或“负”）
（2）（甲）、（乙）装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比为
（3）欲用（丙）装置给钢镀银，G应该是_______（填电极材料），电镀液选_______溶液
（4）电解一段时间后，加入何种物质能使溶液恢复到原来浓度，甲应加入_________乙应加入__________。
（5）室温下，若从电解开始到时间为t时，若（甲）中某一电极增重0.64g，（乙）溶液的体积为200mL，则（乙）溶液的pH为_________。

A、B、C、D是短周期元素组成的非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体。其转化关系如图(有关反应的条件及生成的H₂O已略去)，E是形成酸雨的污染物之一，F是常见的四原子10电子分子，化合物L具有漂白性，可由Cl₂与NaOH溶液反应而制得。化合物J是由两种元素组成的18电子分子，分子中原子个数比为1:2，其相对分子质量为32，常温下为液体。

请按要求填空：
（1） A中所含元素在元素周期表中的位置为_________________。L中化学键的类型为
___________________(填“离子键”、“极性键”或“非极性键”)
（2）写出Cl₂与NaOH溶液反应的化学方程式：__________________________。
（3）取16 g J在B中完全燃烧生成C，恢复至101 kPa、25℃，放出312 kJ热量。则J和B反应的热化学方程式为_______________________________________________________。
（4）写出将E通入L的碱性溶液中的离子方程式：________________。
（5）J－空气燃料电池是一种环境友好的碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30% KOH溶液。该燃料电池的负极反应式为_________________________________________________。

（6）对于反应2E＋B2G：
①某温度下，E的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)________(填“>”“<”或“＝”)K(B)。
②将一定量的E(g)和B(g)放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，c(G)的变化如图所示。若在第5 min将容器的体积缩小一半后，在第8 min达到新的平衡(此时G的浓度为0．25mol/L)。请在图中画出此变化过程中G浓度的变化曲线。

甲烷燃料电池，分别选择H₂SO₄溶液和NaOH溶液做电解质溶液，下列有关说法正确的是

A．总反应方程式式都为CH4＋2O2===CO2＋2H2O

B．H2SO4和NaOH的物质的量都不变，但浓度都减小

C．若用H2SO4溶液做电解质溶液，负极反应式为CH4－4e^－＋H2O===CO2＋4H^＋

D．若用NaOH溶液做电解质溶液，正极反应式为O2＋2H2O＋4e^－===4OH^－

2013年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤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) 。在密闭容器中发生该反
应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。据此判断：

①该反应的△H   0(填“>”、“<”)。
②在T₂温度下，0～2s内的平均
反应速率v(N₂)=" ______________" 。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高
化学反应速率。若催化剂的表面积S₁>S₂，在上图中画出
c(CO₂)在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明该反应进行到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。
①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。
例如：

写出CH₄ (g)催化还原N₂O₄(g)生成N₂ (g)和H₂O (g)的热化学方程式                。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目 的。右图是通过人工光合作用，以CO₂和H₂O为原料制备HCOOH和O₂的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式
为                。

下图所示的电解池I和II中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b<d。符合上述实验结果的盐溶液是

选项	X	Y
A．	MgSO4	CuSO4
B．	AgNO3	Pb(NO3)2
C．	FeSO4	Al2(SO4)3
D．	CuSO4	AgNO3

如下图所示，其中甲池的总反应式为：2CH₃OH＋3O₂＋4KOH＝2K₂CO₃＋6H₂O

下列说法正确的是

A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置

B．甲池通入CH3OH的电极反应为CH3OH－6e^-＋2H2O＝CO3^2-＋8H^+

C．反应一小段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度

D．甲池中消耗560 mL（标准状况下）O2，此时丙池中理论上最多产生2.9g固体

(8分)
如图所示，是原电池的装置图(为电流表)。请回答：

（1）若C为稀H₂SO₄溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为                    ；反应进行一段时间后溶液C的pH将      (填“升高”“降低”或“基本不变”)。
（2）若需将反应：Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺设计成如上图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为         ，B(正极)极材料为       ，溶液C为             。
（3）若C为NaOH溶液，A电极材料为Al，B电极材料为Mg，负极上发生的电极反式为                       。

钠及其化合物具有广泛的用途。
(1)工业上制备金属钠的常用方法是       (用离子方程式表示)。
(2)用Na₂CO₃熔融盐作电解质，CO、O₂、CO₂为原料可组成新型电池。该电池的结构如图所示：

正极的电极反应式为       ，电池工作时物质A可循环使用，A物质的化学式为       。
(3)常温下，浓度均为0.1 mol·L^－1的下列五种钠盐溶液的pH如下表：

溶质	CH3COONa	Na2CO3	NaClO	NaCN
pH	8.8	11.6	10.3	11.1

上述盐溶液的阴离子中，结合H^＋能力最强的是       ，根据表中数据，浓度均为0.01 mol·L^－1下列四种酸的溶液分别稀释100倍，pH变化最大的是       (填序号)。
a．HCN         b．HClO            c．CH₃COOH      d．H₂CO₃
(4)实验室中常用NaOH来进行尾气处理、洗气和提纯。
①常温下，当300 mL 1 mol·L^－1的NaOH溶液吸收4.48 L(折算成标准状况)SO₂时，所得溶液pH＞7，则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为       。
②已知几种离子开始沉淀时的pH如下表：

离子	Fe^2^＋	Cu^2^＋	Mg^2^＋
pH	7.6	5.2	10.4

当向含相同浓度Cu^2＋、Mg^2＋、Fe^2＋的溶液中滴加某浓度的NaOH溶液时，       (填离子符号)先沉淀，K_sp[Fe(OH)₂]       K_sp[Mg(OH)₂](填“＞”、“＝”或“＜”)。

甲醇是重要的化工原料，在工业生产上的应用十分广泛。
（1）利用太阳能或生物质能分解水制H₂，然后可将H₂与CO₂转化为甲醇。已知：
光催化制氢：2H₂O(l)===2H₂(g)＋O₂(g)  ΔH＝＋571.5 kJ/mol   ①
H₂与CO₂耦合反应：3H₂(g)＋CO₂(g)===CH₃OH(l)＋H₂O(l)  ΔH＝－137.8 kJ/mol   ②
则反应：2H₂O(l)＋CO₂(g) = CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)的ΔH＝     kJ/mol。
你认为该方法需要解决的技术问题有     （填字母）。
a. 开发高效光催化剂
b. 将光催化制取的H₂从反应体系中有效分离，并与CO₂耦合催化转化
c. 二氧化碳及水资源的来源供应
（2）工业上由甲醇制取甲醛的两种方法如下（有关数据均为在298 K时测定）：
反应I：CH₃OH(g)＝HCHO(g)＋H₂(g)  ΔH₁＝＋92.09kJ/mol，K₁＝3.92×10^－11。
反应II：CH₃OH(g)＋1/2O₂(g)＝HCHO(g)＋H₂O(g)  ΔH₂＝－149.73 kJ/mol，K₂＝4.35×10²⁹。
①从原子利用率看，反应     （填“I”或“II”。下同）制甲醛的原子利用率更高。从反应的焓变和平衡常数K值看，反应   制甲醛更有利。
②下图是甲醇制甲醛有关反应的lgK（平衡常数的对数值）随温度T的变化。图中曲线（1）表示的是反应     。

（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脱氮工艺进行处理，在硝化细菌的作用下将NH₄^＋氧化为NO₃^－（2NH₄⁺+3O₂＝2HNO₂+2H₂O +2H⁺；2HNO₂ +O₂＝2HNO₃）。然后加入甲醇，甲醇和NO₃^－反应转化为两种无毒气体。
①上述方法中，1 g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为     g。
②写出加入甲醇后反应的离子方程式：     。
（4）甲醇燃料电池的工作原理如图所示，则该电池负极的电极反应式为   。

(14分)短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大 ， A是元素周期表中原子半径最小的元素，B是形成化合物种类最多的元素，C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，D是同周期中金属性最强的元素，E的负一价离子与C的某种氢化物分子含有相同的电子数。
⑴A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为              。
⑵已知：
① E－E→2E　 H＝＋a kJ/mol；
② 2A→A－A　 H＝－b kJ/mol；
③ E＋A→A－E　H＝－c kJ/mol；
写出298K时，A₂与E₂反应的热化学方程式                                   。
⑶在某温度下容积均为2 L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2A₂(g)＋BC(g)X(g)　 H＝－Q kJ/mol(Q＞0，X为A、B、C三种元素组成的一种化合物)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下：

实验	甲	乙	丙
初始投料	2 mol A2、1 mol BC	1 mol X	4 mol A2、2 mol BC
平衡时n(X)	0.5 mol	n2	n3
反应的能量变化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
体系的压强	P1	P2	P3
反应物的转化率	1	2	3

①在该温度下，假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min，则A₂的平均反应速率
v (A₂)=                 。
② 计算该温度下此反应的平衡常数K =                 。
③三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是           (填字母)。
A．α₁＋α₂＝1            B．Q₁＋Q₂＝Q              C．α₃＜α₁              
D．P₃＜2P₁＝2P₂         E．n₂＜n₃＜1.0 mol           F．Q₃＝2Q₁
④在其他条件不变的情况下，将甲容器的体积压缩到1 L，若在第8min达到新的平衡时A₂的总转化率为75%，请在下图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。

⑷熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池，被称为第二代燃料电池，是未来民用发电的理想选择方案之一，其工作原理如图所示。现以A₂(g)、BC(g)为燃料，以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质。写出该碳酸盐燃料电池(MCFC)正极的电极反应式____________________________。

（1）下图所示的原电池装置中，其负极材料是            ，正极上能够观察到的现象是                       ，正极的电极反应式是                             。原电池工作一段时间后，若消耗锌6.5g，则放出气体__________g。

（2）铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb和PbO₂，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为PbO₂＋Pb＋2H₂SO₄===2PbSO₄＋2H₂O，据此判断：铅蓄电池的负极材料是________。工作时，电解质溶液的酸性________(填“增大”、“减小”或“不变”)。工作时，电解质溶液中阴离子移向_______极(填“正”或“负”)。电子流动方向为从_______极流向_______极(填“正”或“负”)。

(15分)Ⅰ：工业上用CO₂和H₂在一定条件发生如下反应合成甲醇并放出大量的热：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₁   回答下列问题。
（1）已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   ΔH₂
则反应2CH₃OH(g)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)  ΔH=           （用含ΔH₁、ΔH₂表示）
（2）若反应温度升高，CO₂的转化率       (填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）写出在酸性环境中，甲醇燃料电池中的正极反应方程式                             
Ⅱ：生产甲醇的原料H₂可用如下方法制得：CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)，一定温度下，将2 mol CH₄和4 mol H₂O通入容积为10L的密闭反应室中，反应中CO的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：

（4）反应进行到4分钟到达平衡。请计算从反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v(H₂)为               ；并求此反应在此温度下的平衡常数（在答题卡对应的方框内写出计算过程）。
（5）在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后，若在第8分钟时达到新的平衡（此时CO的浓度约为0.25 mol·L^—1 ），请在图中画出第5分钟后H₂浓度的变化曲线。

（本题16分）降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为研究的主要课题。
（1）已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)  ΔH ＝－1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH ＝－566.0 kJ/mol
③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝－44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：______________________。
（2）在容积为2L的密闭容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，在温度500℃时发生反应：
CO₂（g）+ 3H₂（g）CH₃OH（g）+ H₂O（g） △H<0。
CH₃OH的浓度随时间变化如图。回答有关问题：

①从反应开始到20分钟时，H₂的平均反应速率v(H₂)＝_________________
②从30分钟到35分钟达到新的平衡，改变的条件可能是__________________________
A．增大压强    B．加入催化剂   C．升高温度    D．增大反应物的浓度 
③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数(保留2位小数)
④如果在30分钟时,再向容器中充入2mol CO₂和6mol H₂，保持温度不变，达到新平衡时，CH₃OH的浓度____________1mol.L^-1(填“>”、“<”或“=”)。
（3）一种原电池的工作原理为：2Na₂S₂ + NaBr₃ Na₂S₄ + 3NaBr。用该电池为电源，以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，使CO₂在铜电极上可转化为甲烷。
①该电池负极的电极反应式为：______________________________________
②电解池中产生CH₄一极的电极反应式为：   ____________________________________。
（4）下图是NaOH吸收CO₂后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－三种成分平衡时的组成分数。

下列叙述正确的是  _____________
A．此图是1.0 mol·L^-1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L^-1 HCl溶液的滴定曲线
B．在pH分别为6.37及10.25时，溶液中c(H₂CO₃)=c(HCO₃^－)=c(CO₃^2－)
C．人体血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中多以HCO₃^－形式存在
D．若用CO₂和NaOH反应制取NaHCO₃，宜控制溶液的pH为7～9之间

I下列有关叙述正确的是

A．	碱性锌锰电池中，是催化剂
B．	银锌纽扣电池工作时，被还原为
C．	放电时，铅酸蓄电池中硫酸浓度不断增大
D．	电镀时，待镀的金属制品表面发生还原反应

Ⅱ锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用"湿法"工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为（还含少量等其他成分），以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的主要成分的化学式为。
（2）焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的操作.
（3）浸出液"净化"过程中加入的主要物质为，其作用是。
（4）电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用合金惰性电极，阳极逸出的气体是。
（5）改进的锌冶炼工艺，采用了"氧压酸浸"的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。"氧压酸浸"中发生的主要反应的离子方程式为。
（6）我国古代曾采用"火法"工艺冶炼锌。明代宋应星著的《天工开物》中有关于 "升炼倭铅"的记载："炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……，冷淀，毁罐取出，……，即倭铅也。"该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为。（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌）