高中化学验证原电池的效果试题

（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”)，a处电极上发生的电极反应式是_______________；
②电镀结束后，装置Ⅰ中KOH溶液的浓度（忽略溶液体积的变化）_______(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__________；
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)。

甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒，两池中均为饱和NaCl溶液，请回答下列问题：

（1）甲池中碳极上电极反应式是________________，甲池铁极上电极反应属于               。（填“氧化反应”或“还原反应”)
（2）写出乙池中总反应的离子方程式______________________。
（3）将湿润的淀粉KI试纸放在乙池碳极附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去。这是因为过量的Cl₂将生成的I₂又氧化。若反应的Cl₂和I₂物质的量之比为5∶1，且生成两种酸，该反应的化学方程式为______________________________。

根据下列实验现象，所得结论正确的是

实验	实验现象	结论
A	左边烧杯中镁表面有气泡，右边烧杯中铜表面有气泡	还原性： Al＞Mg＞Cu
B	左边棉花变为橙色，右边棉花变为蓝色	氧化性：Cl2＞Br2＞I2
C	试管中白色固体先变淡黄色，后变为黄色	沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动
D	锥形瓶中有气体产生，烧杯中溶液变浑浊	非金属性：Cl＞C＞Si

 

（1）有人研究证明：使用氯气作自来水消毒剂，氯气会与水中有机物反应，生成如CHCl₃等物质，这些物质可能是潜在的致癌致畸物质。目前人们已研发多种饮用水的新型消毒剂。下列物质不能作自来水消毒剂的是         （填序号）。

A．明矾

B．二氧化氯

C．臭氧

D．高铁酸钠(Na2FeO4)

（2）高铁（VI）酸盐是新一代水处理剂。其制备方法有：次氯酸盐氧化法（湿法）和高温过氧化物氧化法（干法）等。湿法是在碱性溶液中用次氯酸盐氧化铁（III）盐，写出该法的离子方程式：                    。
（3）用高铁（VI）酸盐设计的高铁（VI）电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O→3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4KOH
①写出正极发生的电极反应式：                                         。
②用高铁（VI）电池作电源，以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当有0.1molK₂FeO₄反应时，在电解池中生成H₂          L（标准状况），同时生成Fe(OH)₃=       mol。
③下表列出了某厂排放的含锌废水中的含量及国家环保标准值的有关数据：

	含锌废水水质	经处理后的水国家环保标准值
Zn^2^＋浓度/(mg·L^－1)	≤800	≤3.9
pH	1～5	6～9

经处理后的废水pH＝8，此时废水中Zn^2＋的浓度为     mg/L（常温下，Ksp[Zn(OH)₂]＝1.2×10^17），        （填“符合”或“不符合”）国家环保标准。

现有如下两个反应:
A、NaOH + HCl =" NaCl" + H₂O
B、2FeCl₃+Cu =2FeCl₂+CuCl₂
根据两反应本质, 判断能否设计成原电池：A、_________，B、__________
（选择“能”或“不能”）；
（2）如果不能,说明其原因_______________________________________________；
（3）如果可以, 则写出正、负极材料及其电极反应式,电解质溶液：
负极材料________，电极反应式_______________，电解质溶液____________；
正极材料________，电极反应式_______________。

控制适合的条件，将反应2Fe^3＋＋ 2I^－= 2Fe^2＋＋ I₂设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe^3^＋被还原

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极

将铁片和碳棒按下图所示方式插入硫酸铜溶液中，电流计指针发生偏转。下列针对该装罝的说法，正确的是

A．碳棒是正极

B．该装置能将电能转化为化学能

C．外电路中电流由铁片流出经过电流计流向碳棒

D．该装置的总反应为：2Fe+3Cu^2+=2Fe^3++3Cu

(16分)已知A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期元素，B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子有2个未成对电子．A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体．E是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与A原子相同，其余各层电子均充满。
请回答下列问题(用元素符号或化学式表示)：
（1）元素B、C、D的基态原子的第一电离能由大到小的顺序为      。
（2）M分子中B原子轨道的杂化类型为     。
（3）E⁺的核外电子排布式为     ，下图是由D、E形成的某种化合物的晶胞结构示意图，该晶体1个晶胞中阳离子的个数为  。

（4）化合物CA₃的沸点比化合物BA₄的高，其主要原因是   。
（5）写出与BD₂互为等电子体的C₃^－的结构式    。
（6）微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置．最早用于有机废水处理，下图是利用微生物燃料电池处理含M废水的装置，其中3是质子交换膜．负极所在的左室中发生反应的电极反应式是    。

（7）铁粉和E单质粉末的均匀混合物，平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表(假设硝酸的还原产物只有NO)．则稀硝酸的浓度为    mol/L。

编号	①	②	③	④
稀硝酸的体积/mL	100	200	300	400
剩余金属的质量/g	18.0	9.6	0	0
NO的体积/mL	2240	4480	6720	V

（10分，每空2分）A、B、C、D是四种短周期元素，它们的原子序数依次增大。其中A、D元素同主族且A是原子半径最小的元素，B、C元素同周期,B的最外层电子数是次外层电子数的2倍；由A、B、C、D中的两种元素可形成原子个数比为1:1的多种化合物，甲、乙、丙为其中的三种，它们的元素组成如下表所示：

化合物	甲	乙	丙
组成元素	B、C	A、C	C、D

常温下，甲物质为气体，密度略小于空气；乙物质为液体；丙物质为固体且为离子化合物。请填写下列空白：
（1）乙的化学式为                   ，丙物质的化学式为                    ，其中丙中阴离子与阳离子的个数之比为              。
（2）某同学设计了一个CH₃OH燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄的混合溶液，其装置如下图：

①写出ⅰ中通入甲醇这一极的电极反应式                        。
②理论上ⅱ中两极所得气体的体积随时间变化的关系如坐标图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式                           。

铁、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，回答下列问题。
（1）工业上可用Cu₂S+O₂2Cu+SO₂。反应制取粗铜，当消耗32 g Cu₂S时，转移电子的物质的量为____________________。
（2）将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50℃-60℃，加入H₂O₂，反应一段时间后可制得硫酸铜，发生反应的离子方程式为：________________.CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃溶液和NaCI溶液加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式________________________。
（3）电子工业常用30%的FeCl₃溶液腐蚀附在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板，取其腐蚀后的废液，加入一定量的铁粉后，若无固体剩余，则反应后的溶液中肯定有的离子是________________；若有红色固体，则反应后的溶液中肯定没有的离子是________，检验该离子的试剂为________。
（4）铁氰化钾 K₃[Fe(CN)₅]和亚铁氰化钾K₄[Fe(CN)₆] 的混合溶液可用于太阳能电池的电解液，该太阳能电池的工作原理示意图如图所示，其中催化剂a为________极，电极反应式为________；

(1)氨的合成是最重要的化工生产之一，工业上合成氨用的H₂有多种制取的方法。用天然气跟水蒸气反应：CH₄(g)＋H₂O(g)  CO(g)＋3H₂(g)。已知有关反应的能量变化如下图所示，则此制取H₂反应的ΔH＝____________。

（2）已知通常状况下，每充分燃烧1gCO并恢复到原状态，会释放10KJ的热量。请写出表示CO燃烧热的热化学反应方程式：                                            。
（3）一种甲烷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通入甲烷，同时向一个电极通入空气。此电池的负极电极反应式是________________________________________________。
（4）利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。

①若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于            处。假设海水中只有NaCl溶质，写出此时总离子反应方程式：                  。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为                。
写出铁电极处的电极反应式：                                    。

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280 mL（标准状况下）O2，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体

研究碳、氮氧化物的性质与利用具有重要意义。
（1）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的SO₂和SO₃，此时反应的化学方程式是        。
②由MgO制成的Mg可构成“镁——次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池的正极反应式为                 ；

（2）化合物甲、乙是两种氮的氧化物且所含元素价态均相同，某温度下相互转化时的量变关系如图2所示：
①甲的化学式是               ；
②图中a、b、c、d四点中，表示反应处于平衡状态的是         。t₁～t₂时间内v_正(乙)     v_逆(甲)（填“＞”“＜”或“＝”）
③反应进行到t₂时刻，改变的条件可能是             。
（3）用H₂或CO催化还原NO可达到消除污染的目的。
已知：2NO(g) = N₂(g) + O₂(g)  △H = -180.5kJ·mol^-1
2H₂O(l) = 2H₂(g) + O₂(g)  △H = +571.6kJ·mol-1
则用H₂催化还原NO消除污染的热化学方程式是                  。

【化学—选修2：化学与技术】
近年来，为提高能源利用率，西方提出共生理念——为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO₂制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，该电池电动势为1.06V。实际过程中，将SO₂通入电池的   极（填“正”或“负”），负极反应式为            ；用这种方法处理SO₂废气的优点是          。
（2）以硫酸工业的SO₂尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：

①生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是          。
②下列有关说法正确的是              (填序号)。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4＋4CCaS＋4CO↑

C．反应IV需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥

③反应V中选用了40%的乙二醇溶液做溶剂，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是                                。
④（NH₄)₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式                     。

下面有关电化学的图示，完全正确的是