高中化学验证原电池的效果试题

将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是

A．Zn电极上发生还原反应

B．片刻后盐桥中的Cl^－向乙装置中移动

C．片刻后在a点滴加酚酞观察到滤纸变红色

D．片刻后在b点滴加淀粉碘化钾溶液观察到滤纸无变化

V、W、X、Y、Z是原子序数依次递减的五种常见元素。X元素是地壳中含量最多的元素，Y、Z组成的气态化合物M的水溶液呈碱性，W的单质在X₂中燃烧产物可使品红溶液褪色，V是一种历史悠久、应用广泛的金属元素。请回答：
（1）Y元素在周期表中的位置是              ；写出X、Z两种元素组成的化合物Z₂X₂的一种用途：                           。
（2）由以上五种元素两两组合所形成的化合物中，有一种物质能与水反应生成气体且反应属于氧化还原反应，请写出该反应的化学方程式                   。
（3）X、Y、Z三种元素可组成一种强酸U，M在适当条件下被U吸收生成一种盐。该盐的水溶液的pH      7（填“大于”、“小于”或“等于”）。原因是（用离子方程式表示）                                                              
（4）若将V金属投入到盐酸中，生成了浅绿色溶液N。N的酸性溶液与双氧水反应的离子方程式：                                                 
（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以Y₂、Z₂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。

LiBH₄为近年来储氢材料领域的研究热点。
（1）反应2LiBH₄=2LiH＋2B＋3H₂↑，生成22.4 L H₂(标准状况)时，转移电子的物质的量为    mol。
（2）下图是2LiBH₄/MgH₂体系放氢焓变示意图，则：
Mg(s)＋2B(s)=MgB₂(s) △H＝        。

（3）采用球磨法制备Al与LiBH₄的复合材料，并对Al－LiBH₄体系与水反应产氢的特性进行下列研究：
①如图为25℃水浴时每克不同配比的Al－LiBH₄复合材料与水反应产生H₂体积随时间变化关系图。由图可知，下列说法正确的是    (填字母)。

a．25℃时，纯铝与水不反应
b．25℃时，纯LiBH₄与水反应产生氢气
c．25℃时，Al－LiBH₄复合材料中LiBH₄含量越高，1000s内产生氢气的体积越大
②如图为25℃和75℃时，Al－LiBH₄复合材料[ω(LiBH₄)＝25%]与水反应一定时间后产物的X－射线衍射图谱(X－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。

从图中分析，25℃时Al－LiBH₄复合材料中与水完全反应的物质是           (填化学式)，产生Al(OH)₃的化学方程式为                 。
（4）如图是直接硼氢化钠－过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近溶液的pH        (填“增大”、“减小”或“不变”)，负极的电极反应式为                        。

请回答氯碱工业中的如下问题：
(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k＝       (要求写出计算表达式和结果)；
(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、SO等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na₂CO₃、②HCl(盐酸)、③BaCl₂，这3种试剂添加的合理顺序是       (填序号)；
(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中X、Y分别是       、       (填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小                                   ；
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应，正极：       ；负极：       ；
③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)       、       。

NO_x是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1)NO_x能形成酸雨，写出NO₂转化为HNO₃的化学方程式：__________________________。
(2)汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

①写出该反应的热化学方程式：_______________________________。
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是____。
(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NO_x的排放。
①当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式：______________________________
②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NO_x生成盐。其吸收能力顺序如下：₁₂MgO＜₂₀CaO＜₃₈SrO＜₅₆BaO。原因是___________________________________________，
元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NO_x的吸收能力逐渐增强。
(4)通过NO_x传感器可监测NO_x的含量，其工作原理示意图如下：

①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)
②写出NiO电极的电极反应式：______________________________________。

甲、乙的实验装置如图所示，丙、丁分别是氯碱工业生产示意图和制备金属钛的示意图。

请回答下列问题：
(1)写出甲装置中碳棒表面的电极反应式：_________________________
(2)已知：5Cl₂＋I₂＋6H₂O=10HCl＋2HIO₃。若将湿润的淀粉KI试纸置于乙装置中的碳棒附近，现象为________________________________；若乙装置中转移0.02 mol电子后停止实验，烧杯中溶液的体积为200 mL，则此时溶液的pH＝________。(室温条件下，且不考虑电解产物的相互反应)
(3)工业上经常用到离子交换膜，离子交换膜有阳离子交换膜和阴离子交换膜两种，阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。当乙装置中的反应用于工业生产时，为了阻止两极产物之间的反应，通常用如丙图所示的装置，Na^＋的移动方向如图中标注，则H₂的出口是________(填“C”、“D”、“E”或“F”)；________(填“能”或“不能”)将阳离子交换膜换成阴离子交换膜。
(4)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaO作电解质，利用丁装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。
①写出阳极的电极反应式：_____________________________________。
②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是(请结合化学用语解释)____________________________________ __。
③电解过程中需定期更换阳极材料的原因是
___________________ __________________________________________

某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。

(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为________________。
(2)若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为________，总反应的离子方程式为__________________________。
有关上述实验，下列说法正确的是(填序号)________________。
①溶液中Na^＋向A极移动　②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝　③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度　④若标准状况下B极产生2.24L气体，则溶液中转移0.2mol电子
(3)该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为________________。此时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)________导出。
③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因
______________________________________________________________。
④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为________________。

甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：
(1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H₂)还原氧化铁，有关反应为：CH₄(g)＋CO₂(g)=2CO(g)＋2H₂(g)　ΔH＝260 kJ·mol^－1
已知：2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)　ΔH＝－566 kJ·mol^－1
则CH₄与O₂反应生成CO和H₂的热化学方程式为_____________________；
(2)如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a处应通入________(填“CH₄”或“O₂”)，b处电极上发生的电极反应式是________；
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH________(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu^2＋的物质的量浓度________；
③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH^－以外还含有________(忽略水解)；
④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。

（1）已知：O₂ (g)= O₂^＋ (g)+e^－ △H₁=" +1175.7" kJ·mol^－1
PtF₆(g)+ e^－= PtF₆^－(g)    △H₂=" -" 771.1 kJ·mol^－1
O₂+PtF₆^－(s)=O₂⁺(g)+PtF₆^－ (g)  △H₃="+482.2" kJ·mol^－1
则反应：O₂（g）+ PtF₆ (g) = O₂+PtF₆(s)的△H="_____" kJ·mol^-1。
如图为合成氨反应在使用相同的催化剂，不同温度和压强条件下进行反 应，初始时N₂和H₂的体积比为1:3时的平衡混合物中氨的体积分数：

① 在一定的温度下，向体积不变的密闭容器中充入氮气和氢气发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是       。
a．体系的压强保持不变        b．混合气体的密度保持不变
c．N₂和H₂的体积比为1:3      d．混合气体的平均摩尔质量不变
②分别用v_A（NH₃）和v_B（NH₃）表示从反应开始到平衡状态A、B时的反应速率，则v_A（NH₃）    v_B（NH₃）（填“>”、“<”或“=”），该反应的的平衡常数k_A     k_B（填“>”、“<”或“=”），在250 ℃、1.0×10⁴kPa下达到平衡，H₂的转化率为     %（计算结果保留小数点后一位）；
（3）25℃时，将a mol NH₄NO₃溶于水，溶液呈酸性，原因                                   （用离子方程式表示）。向该溶液中加入bL氨水后溶液呈中性，则所加氨水的浓度为          mol/L（用含a、b的代数式表示，NH₃·H₂O的电离平衡常数为K_b=2×10^-5）
（4）如图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。电镀一段时间后，装置Ⅰ中溶液的pH      （填“变大”、“变小”或“不变”），a极电极反应方程式为                 ；若电镀结束后，发现装置Ⅱ中阴极质量变化了25.6g（溶液中硫酸铜有剩余），则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷     L（标准状况下）。

明矾石经处理后得到明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]。从明矾制备Al、K₂SO₄、和H₂SO₄的工艺过程如下所示：

焙烧明矾的化学方程式为：4KAl(SO₄)₂·12H₂O + 3S = 2K₂SO₄ + 2Al₂O₃ + 9SO₂ + 48H₂O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是       。
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是       。
（3）Al₂O₃在一定条件下可制得AlN，其晶体结构如图所示，该晶体中Al的配位数是       。

（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，该电池反应的化学方程式是       。
（5）焙烧产生的SO₂可用于制硫酸。已知25℃、101kPa时：
2SO₂（g）+ O₂（g）2SO₃（g）          △H₁ = －197 kJ /mol；
H₂O（g）H₂O（l）                   △H₂ = －44 kJ/mol；
2SO₂（g）+ O₂（g）+ 2H₂O（g）=2H₂SO₄（aq） △H₃ = －545 kJ/mol。
则SO₃（g）与H₂O（l）反应的热化学方程式是           。
焙烧948 t明矾（M =" 474" g/mol），若SO₂的利用率为96%，可产生质量分数为98%的硫酸     t。

【化学——选修2化学与技术】
由Ca₃(PO₄)₂、SiO₂、焦炭等为原料生产硅胶（SiO₂·nH₂O）、磷、磷酸及CH₃OH，下列工艺过程原料综合利用率高，废弃物少。

（1）上述反应中，属于置换反应的是     [选填：（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅳ）、（Ⅴ）]
（2）高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为：                 　　；
固体废弃物CaSiO₃可用于 　　                       　　。
（3）反应Ⅲ需在隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是                。
（4）CH₃OH可用作燃料电池的燃料，在强酸性介质中，负极的电极反应式为        。
（5）指出（VI）这一环节在工业生产上的意义  　　          　　
（6）写出由P→H₃PO₄有关反应式
① 　　                       　　
② 　　                       　　

下表为元素周期表的一部分，请参照元素①~⑧在表中的位置，用化学用语回答下列问题：

周期	ⅠA		0
1	①	ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA
2				②	③	④
3	⑤		⑥			⑦	⑧

 
（1）请画出元素⑥的离子结构示意图：             。
（2）元素⑦中质子数和中子数相等的同位素符号是：       。
（3）④、⑤、⑦的离子半径由大到小的顺序为：         。
（4）②的最高价氧化物对应水化物的电离方程式为：               。
（5）④、⑤两种元素的原子按1:1组成的常见化合物的电子式为：         。
（6）由表中两种元素形成的5核10电子分子常做燃料电池的燃料，该电池在碱性条件下的负极反应式为：       。
（7）由表中两种元素形成的氢化物A和B都含有18个电子，A是一种6原子分子，可做火箭发动机燃料；B是一种常见强氧化剂。已知16g液态A与液态B充分反应生成一种液态10电子分子和一种气态单质，并放出838kJ热量，写出A与B反应的热化学方程式：                     。

（1）N₂（g）＋3H₂（g）  2NH₃（g）　ΔH＝－94.4 kJ·mol^－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。

①在1 L容器中发生反应，前20 min内，v（NH₃）＝________，放出的热量为________。
②25 min时采取的措施是_______________________；
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数表达式为________（用具体数据表示）。
（2）电厂烟气脱离氮的主反应①：4NH₃（g）＋6NO（g）5N₂（g）＋6H₂O（g），副反应②：2NH₃（g）＋8NO （g） 5N₂O（g）＋3H₂O（g）　ΔH＞0。测得平衡混合气中N₂和N₂O含量与温度的关系如图。在400～600 K时，平衡混合气中N₂含量随温度的变化规律是________，导致这种变化规律的原因是________（任答合理的一条原因）。

（3）直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为4NH₃＋3O₂=2N₂＋6H₂O，则负极电极反应式为________。

有X、Y、Z、W四种含14个电子的粒子，其结构特点如下：

(1)A原子核外比X原子多3个电子，A的原子结构示意图是________；含1 mol X的氧化物晶体中含有共价键数目为________。
(2)Z与钙离子组成的化合物的电子式为________________。
(3)14 g Y完全燃烧放出的热量是141.5 kJ，写出Y燃烧的热化学方程式：______________________________。
(4)组成W的元素最高价氧化物对应的水化物甲有下图所示转化关系(反应条件和其他物质已略)：

①写出丁在高温下与水反应的化学方程式：__________________；
②组成W的元素的简单氢化物极易溶于水的主要原因是________________________
该氢化物与空气可以构成一种燃料电池，电解质溶液是KOH，其负极的电极反应式为____________。

某课外活动小组用如图所示装置进行实验（电解液足量）。下列说法中错误的是（　　）

A．图1中，若开始实验时开关K与a连接，则B极的电极反应式为Fe－3e^－=Fe^3^＋

B．图1中，若开始实验时开关K与b连接，则一段时间后向电解液中通入适量HCl气体可恢复到电解前的浓度

C．图2中，若开始实验时开关K与a连接，则电解液的溶质质量分数变小

D．图2中，若开始实验时开关K与b连接，则A极减少的质量等于B极增加的质量