高中化学验证原电池的效果试题

向FeCl₂和FeCl₃混合溶液中加入适量KOH，高速搅拌下加入油脂，过滤后干燥得到一类特殊的磁流体材料，其化学式通式为KxFeO₂(其组成可理解为aK₂O·bFeO·cFe₂O₃)。请回答下列问题：
（1）若x的平均值为1．3，则磁流体中Fe²⁺和Fe³⁺的质量之比为           。
（2）若x为1．4，请写出该磁流体在稀硫酸条件下与足量的KI溶液反应的化学方程式：                                                                                      
将该反应设计为原电池，负极电极反应为                      ，当消耗1L 1．1mol/L KI溶液时,外电路通过电子数刚好为N_A个,则该电池的化学能转化为电能的转化效率为           。
（3）为测定该磁流体中Fe²⁺的含量,取化学式为K_1．5FeO₂的样品2g溶解在稀硫酸中并稀释到100ml,取出2mL加入10ml 0．005mol/L的KMnO₄(在酸性条件下KMnO₄被Fe²⁺还原为Mn²⁺),充分反应后再加入150ml 0．001mol/L的FeSO₄,溶液紫红色恰好完全褪色,则原样品中Fe²⁺的质量分数为           。溶解样品若选择稀硝酸测定结果           (填偏高,偏低,无影响)

甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
（1）一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物（NO_x）的污染。已知：
①CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)； △H₁
②CH₄(g) + 4NO₂(g) =" 4NO(g)" + CO₂(g) + 2H₂O(g)；△H₂
现有一份在相同条件下对H₂的相对密度为17的NO与NO₂的混合气体，用16g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8kJ热量。
①该混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为                    
②已知上述热化学方程式中△H₁=—1160kJ/mol，则△H₂=          
③在一定条件下NO气体可以分解为NO₂气体和N₂气体，写出该反应的热化学方程式                           。
（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

④B极为电池     极，电极反应式为                                            
⑤若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，写出阳极的电极反应式                                                  ，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为        （标况下），实际上消耗的甲烷体积（折算到标况）比理论上大，可能原因为                                                         .

据报道，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，可用作空军通信卫星电源，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a极区移向b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^－＋2H2O－8e^－=BO2^－＋8H^+

氧化还原反应规律是化学学科的重要规律之一。按要求回答下列问题：
(1) 被称为万能还原剂的NaBH₄溶于水并和水反应：NaBH₄+2H₂O＝NaBO₂+4H₂↑，此反应中B元素的化合价没有发生变化，则NaBH₄中H的化合价为___________，该反应氧化产物是______________，还原产物是______________。
(2) 有下列三个反应：
①Cl₂+FeI₂＝FeCl₂+I₂ ；②2Fe²⁺+Br₂＝2Fe³⁺+2Br^－；③Co₂O₃+6HCl＝2CoCl₂+Cl₂↑+3H₂O
①根据以上方程式可以得到Fe²⁺、Co²⁺、Br^－、I^－还原性由强的弱的顺序为_________；
②1molCo₂O₃能氧化HCl的物质的量_____________。
(3) 完成并配平下列化学反应方程式：
□KMnO₄+□H₂C₂O₄+□________□CO₂+□K₂SO₄+□MnSO₄+□H₂O
(4)一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2H⁺ +Zn＝Zn²⁺+H₂↑，可拆写为氧化反应式：Zn－2e^－＝Zn ²⁺，还原反应式：2H⁺+ 2e^－＝H₂↑。并由此实现了化学能与电能的相互转化。据此，回答下列问题：                                   
①将2Fe³⁺+Cu= 2Fe²⁺ +Cu²⁺拆写为两个“半反应式”：其中，氧化反应式为                          。
②由①中的反应，可设计成如右图所示的原电池：

若电极a为Cu ，电解质溶液甲的化学式为                                                  ；
电极b处的电极反应式为                                                    。

化学反应在工农业生产中有着重要的应用。按要求回答下列问题：
(1)利用化学反应可以制备许多物质。
①实验室用铜制备NO的离子方程式为___________________。
②可用Al和Fe₂O₃制Fe，该反应的化学方程式为___________________。
③海水提溴过程中，向浓缩的海水中通入氯气，再用热空气吹出生成的溴，然后用碳酸钠溶液吸收溴，溴歧化为Br^－和BrO₃^－。这两步反应的离子方程式分别为__________、___________。
(2)化学反应能为人类生产生活提供能源。
①由反应CH₄ +2O₂CO₂ +2H₂O，可以设计出以NaOH溶液为电解质溶液的燃料电池，该电池工作时负极的电极反应式为：______________。
②2011年山东高考化学中曾提到钠硫高能电池，右图是该电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na+xS＝Na₂S_x。该电池负极为________(填化学式)，正极的电极反应式为                 。用该电池作电源进行粗铜精炼时，当得到64g精铜时，理论上该电池负极消耗的质量为_____g。

从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：。
（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。

A．使用催化剂	B．适当提高氧气的浓度
C．适当提高反应的温度	D．适当降低反应的温度

（2）已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是________。

（3）从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。
【资料】①键能：拆开1mol化学键需要吸收的能量，或是形成1mol化学键所放出的能量称为键能。
②化学键的键能：  

化学键	H—H	O＝O	H—O
键能	436	496	463

 
请填写下表：

化学键	填“吸收热量” 或“放出热量”	能量变化
拆开化学键	中的化学键	_______________	_______________
中的化学键
形成化学键	键	_______________	_______________
总能量变化	_______________	_______________

（4）氢氧燃料电池的总反应方程式为。其中，氢气在________（填“正”或“负”）极发生________反应（填“氧化”或“还原”）。电路中每转移0．2mol电子，标准状况下消耗H₂的体积是________L。

（1）环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO₃^-转化为N₂，从而消除污染。该反应中涉及的微粒有：H₂O、Al、OH^－、Al(OH)₃、NO₃^-、N₂，请将这些微粒中除NO₃^-以外的微粒填入以下空格内（不用配平）。

该反应过程中，被氧化与被还原的元素的物质的量之比为                  。
（2）我国首创的海洋电池以海水为电解质溶液，电池总反应是4Al ＋3O₂＋6H₂O ="4" Al(OH)₃。电池正极的电极反应式是                ；消耗13.5 g Al时转移_________mole^-。
（3）铝与某些金属氧化物在高温下的反应称为铝热反应，可用于冶炼高熔点的金属。
已知：4Al(s) ＋3O₂(g) = 2Al₂O₃(s)△H = －2830 kJ/mol
 △H = ＋230 kJ/mol
C(s)＋O₂(g) = CO₂(g) △H = －390 kJ/mol
铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式是                    ，铝热反应属于______（填字母）反应。
a．氧化还原       b．复分解      c．置换

短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。X氢化物的水溶液显碱性；Y在元素周期表中所处的周期序数与族序数相等；Z单质是将太阳能转化为电能的常用材料；W是重要的“成盐元素”，主要以钠盐的形式存在于海水中。请回答：
（l）Y在元素周期表中的位置是__________；X氢化物的电子式是__________。
（2）X氢化物的水溶液与W氢化物的水溶液混合后恰好反应时，溶液呈__________（填“酸”、“碱”或“中”）性，用离子方程式表示其原因是__________。
（3）Y-AgO电池是应用广泛的鱼雷电池，其原理如下图所示。

该电池的负极反应式是__________。
（4）Z和W比较，非金属性较弱的是__________（填元素符号），下列可以验证这一结论的是__________（填序号）。
a．元素在地壳中的含量
b．最高价氧化物对应水化物的酸性
c．断开氢化物中1molH－Z或H－W键所需的能量
d．Z与W以共价键形成化合物时，Z或W显示的电性

有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种短周期元素；A元素的原子半径是所有元素中原子最小的；C元素的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能生成盐M；E与A同主族，且与E同周期；F元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2；A、B、C、E、F这五种元素，每—种与D元素都能形成原子个数比不相同的若干种化合物。请回答：
（1）D元素在周期表中的位置为______________。
（2）可以比较D和F得电子能力强弱的是___________________（填写编号）。
a．比较这两种元素原子半径的大小
b．二者形成的化合物中，D元素的原子显负价
c．比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
（3）盐M中含有的化学键类型有______________________；并写出其中阳离子的电子式_________________。
（4）已知1molE与水反应放出283.5kJ的热量，试写出E与水反应的热化学反应方程式
________________________________________________________________。
（5）固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质。其工作原理如下图所示。

①固体氧化物中的O^2－向_________（填“正”或“负”）极移动。
②电极b为电池_________极，其电极反应式为______________________________。
③若作为燃料气，则接触面上发生的反应为______________________________。
④若作为燃料气，则接触面上发生的反应为________________________________。

氨和肼（N₂H₄）是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有重要的应用。
（1）N₂H₄中的N原子可达到8电子的稳定结构，画出N₂H₄的结构式_____________。
（2）实验室用两种固体制取NH₃的反应方程式为______________________________。
（3）NH₃与NaClO反应可得到肼（N₂H₄），该反应的化学方程式为           。
（4）肼——空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式              。
（5）肼是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：N≡N为942，O=O为500，N-N为154，则断裂1molN-H键所需的能量是          kJ。

亚憐酸（H₃PO₃)是二元酸，与足量NaOH溶液反应生成Na₂HPO₃。
（1）PCl₃水解可制取亚磷酸：PCl₃+3H₂O=H₃PO₃+_______。
（2）H₃PO₃溶液中存在电离平衡：H₃PO₃H⁺+H₂PO₃^－。
①某温度下，0.10mol•L^－1的 H₃PO₃溶液 pH =1.6，即溶液中c(H⁺) =2.5×10^－2 mol•L^－1。求该温度下上述电离平衡的平衡常数K，写出计算过程。（H₃PO₃的第二步电离忽略不计，结果保留两位有效数字。）
②根据H₃PO₃的性质可推测Na₂HPO₃稀溶液的pH________7 (填“>”、“=”或“<”）。
（3）亚磷酸具有强还原性，可使碘水褪色。该反应的化学方程式为_______。
（4）电解Na₂HPO₃溶液也可得到亚鱗酸，装置示意图如下：

①阴极的电极反应式为____________________________。
②产品室中反应的离子方程式为_____________________。

高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K₂FeO₄＋8H₂O3Zn(OH)₂＋2Fe(OH)₃＋4KOH，下列叙述正确的是

A．充电时阳极反应为Zn－2e^－＋2OH^－=Zn(OH)2

B．充电时OH^-向阳极移动

C．放电时每转移3mol e^-正极有1 mol K2FeO4被氧化

D．充电时，电源的正极应与电池的Zn(OH)2极相连

某同体酸燃料电池以Ca（HSO）固体为电解质传递H，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为：2H+O=2HO，下列有关说法错误的是

A．电子通过外电路从a极流向b极

B．b极上的电极反应式为：O+4H+4e=2HO

C．每转移0.4 mol电子，生成3.6g水

D．H由b极通过固体酸电解质传递到a极

Li－SOCl₂电池可用于心脏起搏器．该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl₄—SOCl₂。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl₂ ==="4LiCl" ＋S ＋SO₂
请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为__________，发生的电极反应为__________________；
（2）电池正极发生的电极反应为_________________________________________；
（3）SOCl₂易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成．如果把少量水滴到SOCl₂中，实验现象是_______________________________________，
反应的化学方程式为______________________________________________；
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是
_______________________________________________________________________。

根据下图，下列判断中不正确的是（   ）

A．通入O2的电极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e^－= 4OH^－

B．反应一段时间后，甲池中溶液的pH降低

C．乙池中电极B上发生还原反应

D．当乙池中的某一电极质量增加 10.80g时， 理论上甲池中消耗的气体至少为840mL（标准状况下）