高中化学验证原电池的效果试题

电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)₃沉淀。Fe(OH)₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。
某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如下。

请回答下列问题。
(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的________。
a．H₂SO₄　　　   b．BaSO₄　　　   c．Na₂SO₄
d．NaOH    e．CH₃CH₂OH
(2)电解池阳极的电极反应分别是：①__________；②4OH^－－4e^－=2H₂O＋O₂↑。
(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)₃沉淀的离子方程式是________________。
(4)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH₄为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH₄＋4CO₃^2—－8e^－=5CO₂＋2H₂O。
①正极的电极反应是____________________________________________。
②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见装置示意图)。A物质的化学式是____________________________________________________________。
(5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH₄(标准状况)________________________________________________L。

X、Y、Z、M、Q是五种短周期主族元素，原子序数依次增大。 X、Y可形成最常用溶剂；X、Y、Z最夕层电子数之和为8；Y、M形成的气态化合物在标准状况下的密度为2.86g。请回答下列问题：
（1）Y、Z、M三种元素原子半径由小到大的顺序为（写元素符号）________________。
（2）Q在周期表中的位置是____________。
（3）X、Y、Q三种元素’形成的三原子分子结构式为______________；M、Q元素形成的最高价氧化物对应的水化物中较强的酸是（写化学式）_____________。
（4）Y与Z形成的化合物A既含离子键又含共价键,A的电子式为______________________；
将A加入盛有酚酞试液的试管中观察到的现象为_________________________________，发生反应的化学方程式为_________________。
（5）利用下列装置可将化合物MY₂转化为重要化工原料H₂MY₄。电极a的催化剂表面发生的电极反应方程式为__________________________________；理论上通人MY₂与O₂的物质的量最佳比值为________________。

运用化学反应原理研究NH₃的性质具有重要意义。请回答下列问题：
（1）氨气、空气可以构成燃料电池．其电池反应原理为4NH₃＋3O₂=2N₂＋6H₂O。则电解质溶液应该显             （填“酸性”“中性”或“碱性”）．正极的电极反应式为           。
（2）25℃时．将amol·L^—1的氨水与0.1mol·L^—1的盐酸等体积混合。
①当溶液中离子浓度关系满足c(NH₄⁺)>c(Cl^-)）时．则反应的情况可能为          。
A．盐酸不足．氨水剩余   B．氨水与盐酸恰好完全反应    C．盐酸过量
②当溶液中c(NH₄⁺)=c(Cl^-)）时．用含“a”的代数式表示NH₃·H₂O的电离平衡常数Kb=______________.
（3）在0.5L恒容密闭容器中，一定量的N₂与H₂进行反应：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  ∆H=bkJ/mol，其化学平衡常数K与温度的关系如下：

温度/℃	200	300	400
K	1.0	0.86	0.5

 
①写出该反应的化学平衡常数的表达式：__________，b________（填“大于”“小于”或“等于”）0
②400℃时，测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3mol、2mol、1mol时，此时刻该反应的v_正（N₂）_________（填“大于”“小于”或“等于”）v_逆（N₂）.
（4）已知：①4NH₃(g)＋3O₂(g)=2N₂(g)＋6H₂O(g) ∆H="-1266.8KJ/mol" ；②N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)  ∆H=+180.5KJ/mol，写出氨高温催化氧化的热化学方程式：                    。

H₂O₂在工业、农业、医药上都有广泛的用途。
（1）H₂O₂是二元弱酸，写出第一步的电离方程式                       ，第二步的电离平衡常数表达式K_a2＝              。
（2）许多物质都可以做H₂O₂分解的催化剂。一种观点认为：在反应过程中催化剂先被H₂O₂氧化（或还原），后又被H₂O₂还原（或氧化）。下列物质都可做H₂O₂分解的催化剂，在反应过程中先被氧化，后被还原的是            。
①I^－            ②Fe^3＋             ③Cu^2＋           ④Fe^2＋
（3）用碱性氢氧燃料电池合成H₂O₂，具有效率高，无污染等特点。电池总反应为：
H₂ + O₂ + OH^－ ＝ H₂O + HO₂^－。写出正极反应式：                  。
（4）H₂O₂是一种环境友好的强氧化剂。电镀废水（主要含Cu^2＋、Ni^2＋，还含少量Fe^3＋、Fe^2＋、Cr^3＋ 等）制备硫酸镍的一种流程如下：

①第（ⅰ）步，加入H₂O₂反应的离子方程式                  。
②第（ⅱ）步，滤渣中的主要成分在医疗上的用途是                。
③为测定NiSO₄·n H₂O的组成，进行如下实验：称取2.627g样品，配制成250.00 mL溶液。准确量取配制的溶液25.00 mL，用0.04000 mol·L^－1的EDTA（Na₂H₂Y）标准溶液滴定Ni²⁺（离子方程式为Ni^2＋+ H₂Y^2－＝NiY^2－+ 2H^＋），消耗EDTA标准溶液25.00 mL。则硫酸镍晶体的化学式为              。

能源短缺是人类社会面临的重大问题，世界各国都在努力寻找新能源，探求绿色能源的开发。甲醇是一种可再生能源，是一种污染性较小，热值较大的能源，因而具有广泛的开发价值和良好的应用前景。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：
反应Ⅱ：
①上述反应符合“原子经济”原则的是_________（填“I’’或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)

由表中数据判断△H₁_________0（填“>”、“=”或“<”)，说明生成物的总能量一定_______（填“>”、“=”或“<”)反应物的总能量。
③反应Ⅱ反应历程如下图，回答下列问题；在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E₁、E₂和△H₂的变化是：E₁_________、E₂_________、△H₂_________（填“增大”“减小”“不变”）。

（2）最新研制的一种新型甲醇电池示意图如图，电池的两极分别充人甲醇和氧气（池内为酸性介质）。则电池工作时____________（填a或b）为正极，a极的电极反应式为______________。

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：_______________________________________。

为了提高资源利用率，减少环境污染，化工集团将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链，如图所示。

请填写下列空白：
(1)钛铁矿进入氯化炉前通常采取洗涤、粉碎、烘干、预热等物理方法处理，请从原理上解释粉碎的作用：_______________________________________；
已知氯化炉中反应氯气和焦炭的理论用料物质的量比为7∶6，则氯化炉中的还原剂化学式是_________________________________________________。
(2)已知：①Mg(s)＋Cl₂(g)=MgCl₂(s)    ΔH＝－641  kJ·mol^－1
②2Mg(s)＋TiCl₄(s)=2MgCl₂(s)＋Ti(s)   ΔH＝－512 kJ·mol^－1
则Ti(s)＋2Cl₂(g)=TiCl₄(s)　ΔH＝________。
(3)Ar气通入还原炉中并不参与反应，通入Ar气的作用是_________________________________________________________________。
(4)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－===2CO₃^2—＋6H₂O，该电池中正极上的电极反应式为____________________________________________。
工作一段时间后，测得溶液的pH________(填“减小”、“增大”或“不变”)。

研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。请运用相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）近年来，我国用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质），这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应的化学方程式为：
  C+  K₂Cr₂O₇+         —     CO₂↑+    K₂SO₄ +    Cr₂(SO₄)₃+  H₂O
①完成并配平上述化学方程式。
②在上述方程式上用单线桥标出该反应电子转移的方向与数目。
（2）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO₂和SO₃，此时反应的化学方程式是                  。
②由MgO可制成“镁－次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池反应的离子方程式为          。
    　    
图1                 图2                 图3
（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：CO₂(g) +3H₂(g)CH₃OH(g) +H₂O(g) △H
①该反应的平衡常数表达式为K＝                。
②取五份等体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的△H      0(填“>”“<”或“＝”)。
③在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、II对应的平衡常数大小关系为K_Ⅰ     K_II(填“＞” “＜”或“＝”)。

金属镁及其化合物不仅在国防上有重要应用，在化学研究中也有广泛应用。
（1）某同学研究反应速率时用如下方法：取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使足量镁条与一定量盐酸反应生成H₂的量与反应时间的关系曲线如图所示。镁与盐酸反应的离子方程式为                  ；在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4 min之后，反应速率逐渐减慢，请简述其原因：_____________。

（2）向少量的Mg(OH)₂悬浊液中加入适量的饱和氯化铵溶液，固体完全溶解，写出NH₄Cl饱和溶液使Mg(OH)₂悬浊液溶解的离子方程式                 。
（3）Mg　Al可形成原电池:

编号	电极材料	电解质溶液	电子流动方向
1	Mg　Al	稀盐酸	Mg流向Al
2	Mg　Al	NaOH溶液

 
根据上表中的实验现象完成下列问题:
①实验1中Mg为      极；
②实验2中电子流动方向          ，Al为      极，为什么?　　　　　　　。 

以氯化钾和硫酸亚铁原料生产硫酸钾和氧化铁红颜料，其主要流程如下：
已知：溶液呈碱性，30℃以上溶液中大量分解。

（1）写出溶液中的物料守恒___________________________________
（2）写出沉淀池I中反应的化学方程式_______________________，该反应必须控制的反应条件是___________________________。
（3）检验沉淀I中沉淀是否完全的方法是__________________________________。
（4）酸化的目的是___________________________。
（5）在沉淀池II中，为使晶体分离出来用到过滤操作，过滤时用到的主要玻璃仪器是__________________________。
（6）N、P、K、S都是植物生长所需的重要元素。滤液A可做复合肥料，因为其中含有___________等元素。
（7）中国海洋大学应用化学研究所在乙醇燃料电池技术方面获得突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。乙醇燃料电池的工作原理如图怕示。
①该电池工作时，c口通入的物质为___________。
②该电池负极的电极反应式为_____________________________________。

二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
① CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)         △H ₁=－90.7 kJ·mol^-1
② 2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  △H ₂=－23.5 kJ·mol^-1
③ CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)      △H ₃=－41.2kJ·mol^-1
回答下列问题：
（1）则反应3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)的△H＝   kJ·mol^-1。
（2）下列措施中，能提高CH₃OCH₃产率的有   。
A．使用过量的CO          B．升高温度             C．增大压强 
（3）反应③能提高CH₃OCH₃的产率，原因是   。
（4）将合成气以n(H₂)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：
4H₂(g)+2CO(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是   。
A．△H <0     
B．P₁<P₂<P₃ 
C．若在P₃和316℃时，起始时n(H₂)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％[
（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H₂制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为   时最有利于二甲醚的合成。
（6）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为   。

图1                       图2                      图3     
（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH₃OH +H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，
CH₃ HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是   。

（1）物质的量浓度相同的三种盐NX、NaY、NaZ的溶液，其pH依次为8、9、1 0，则HX、HY、HZ的酸性由强到弱的顺序是                   。
（2）比较下列溶液的pH(填“＞”“＜”或“=”)：
①0．1 mol·L^-1Na₂CO₃溶液    0．1 mol·L^-1NaHCO₃溶液
②0．1 mol·L^-1NH₄Cl溶液    0．01 mol·L^-1NH₄C1溶液
（3）把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀H₂SO₄中，用导线两两相连，可以组成各种原电池。若a、b相连，a为负极；c、d相连，c为负极；a、c相连，c为正极；b、d相连，b为正极，则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为               。
（4）将AlCl₃溶液蒸干、灼烧，最后所得的固体的主要成份是           。
（5）氯化铁溶液呈     性(填“酸”、“碱”或“中”)，原因是(用离子方程式表示)：                                                                 
（6）向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)₂溶液至SO₄^2-刚好沉淀完全时，溶液的pH   7(填“＞”“＜”或“=”)，离子反应总方程式为：                     。

（1）有甲、乙、丙、丁四种金属，把甲、丙浸入稀硫酸中，用导线连接时丙为负极；把乙、丁分别浸入稀硫酸中，丁产生气泡的速率更大；把甲、乙用导线连接浸入稀硫酸中，甲上有气泡冒出；把丙浸入丁的硝酸盐溶液中，丙的表面有丁析出。这四种金属的活动性由强到弱的顺序是                 。
（2）向5mLNaCl溶液中滴入一滴AgNO₃溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na₂S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，根据上述变化过程，分析此三种沉淀物的溶解度大小关系为_______________。
（3） 现将足量的AgCl分别放入下列物质中，AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是_______________
①20 mL 0．01 mol·L^-1KCl溶液
②30 mL 0．02 mol·L^-1CaCl₂溶液
③40 mL 0．03 mol·L^-1HCl溶液
④10 mL蒸馏水
⑤50 mL 0．05 mol·L^-1 AgNO₃溶液
（4）某种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。此电池的负极发生的电极反应式是_______________                     ；
（5）某酸H₂B在水溶液中有如下变化：H₂BH⁺+HB^-;HB^-H⁺+B^2-;现有溶液                            0.10mol/L、100ml，试回答以下问题：
①溶液中的H⁺物质的量取值范围是：                        
②已知0.1mol·L^－1NaHB溶液的pH=2，则0.1mol·L^-1 H₂B溶液中氢离子的物质的量浓度可能是         0.11 mol·L^－1（填“<”，“>”，或“=”）

金属镁及其化合物不仅在国防上有重要应用，在化学研究中也有广泛应用。
（1）某同学研究反应速率时用如下方法：取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使足量镁条与一定量盐酸反应生成H₂的量与反应时间的关系曲线如图所示。镁与盐酸反应的离子方程式为                  ；在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4 min之后，反应速率逐渐减慢，请简述其原因：_____________。

（2）向少量的Mg(OH)₂悬浊液中加入适量的饱和氯化铵溶液，固体完全溶解，写出NH₄Cl饱和溶液使Mg(OH)₂悬浊液溶解的离子方程式                 。
（3）Mg　Al可形成原电池:

编号	电极材料	电解质溶液	电子流动 方向
1	Mg　Al	稀盐酸	Mg流向Al
2	Mg　Al	NaOH溶液

 
根据上表中的实验现象完成下列问题:
①实验1中Mg为      极；
②实验2中电子流动方向          ，Al为      极，为什么?　　　　　　　。 

能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
Ⅰ．已知：①Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)   ΔH＝a kJ·mol^－1
②CO(g)＋l/2O₂(g)＝CO₂(g)    ΔH＝b kJ·mol^－1
③C(石墨)＋O₂(g)＝CO₂(g) ΔH＝c kJ·mol^－1
则反应4Fe(s)＋3O₂(g)＝2Fe₂O₃(s)的焓变ΔH＝       kJ·mol^－1。
Ⅱ．依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是    （填序号)。
A．C(s)＋CO₂(g)＝2CO(g) ΔH＞0  B．NaOH(aq)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋H₂O(l)  ΔH＜0
C．2H₂O(l)＝2H₂(g)＋O₂(g) ΔH＞0  D．CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)    ΔH＜0
若以稀硫酸为电解质溶液，则该原电池的正极反应式为                        。
Ⅲ．氢气作为一种绿色能源，对于人类的生存与发展具有十分重要的意义。
（1）实验测得，在通常情况下，1 g H₂完全燃烧生成液态水，放出142.9 kJ热量。则H₂燃烧的热化学方程式为                                           。
（2）用氢气合成氨的热化学方程式为N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1
①一定条件下，下列叙述可以说明该反应已达平衡状态的是       。
A．υ_正(N₂)＝υ_逆(NH₃)
B．各物质的物质的量相等
C．混合气体的物质的量不再变化
D．混合气体的密度不再变化
②下图表示合成氨反应达到平衡后，每次只改变温度、压强、催化剂中的某一条件，反应速率υ与时间t的关系。其中表示平衡混合物中的NH₃的含量最高的一段时间是       。图中t₃时改变的条件可能是        。

③温度为T℃时，将4a mol H₂和2a mol N₂放入0.5 L密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50%，则反应的平衡常数为                。