高中化学验证原电池的效果试题

18．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜，丙中滴有少量的酚酞试液。

请按要求回答相关问题：
（1）甲烷燃料电池负极的电极反应式是                                。
（2）石墨电极（C）的电极反应式为                                    。
（3）在标准状况下，若有2．24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为     L。
（4）在开始一段时间，铜a电极附近溶液中观察到的现象为                            。
（5）若丙中以CuSO₄溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是                （填字母）。
a．电能全部转化为化学能     b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu²⁺向阳极移动     d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂一铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li+Cu₂0+H₂O=2Cu+2Li⁺+20H^－，下列说法不正确的是

A．放电时，Li^+透过固体电解质向Cu极移动

B．放电时，负极的电极反应式为 Cu2O+H2O+2e^-=Cu+2OH^-

C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu20

D．整个反应过程中，铜相当于催化剂

铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛，铝土矿是生产铝及其化合物的重要原料。
（1）铝元素在元素周期表中的位置是               。
（2）铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。

①该电池的总反应化学方程式为              ；
②电池中NaCl的作用是                。
③以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO₃（石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应式为                            。
④某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0.3 mol·L^－1，则该过程中消耗铝的质量为                 。
（3）氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂，聚氯化铝也被用于城市污水处理。
①氯化铝在加热条件下易升华，气态氯化铝的化学式为Al₂Cl₆，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为               。
②将铝土矿粉与碳粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式              。

常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是          。
（2）操作A的名称为            。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                       （用化学方程式表示）。
铜帽溶解完全后，可采用_____________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为           。
（5）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为2MnO(OH)+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有     mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，
试写出该反应的化学方程式：                                  。

丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。已知：


（1）反应
（2）现有1mol C₃H₈在不足量的氧气里燃烧，生成1mol CO和2mol CO₂以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：

①下列事实能说明该反应达到平衡的是                      ,
a．体系中的压强不发生变化
b．
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d．CO₂的浓度不再反生变化
②5min后体系达到平衡，经测定，H₂为0．8mol，则v(H₂)=          。
③向平衡体系中充入少量CO则平衡常数____（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）依据（1）中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在其内部可以传导O^2—。在电池内部O^2—由____极移向____极（填“正”或“负”）；电池的负极电极反应式为                 。
（4）用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg（NO₃）₂和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____     。

将反应Cu(s)+2Ag⁺(aq)＝Cu²⁺(aq)+2Ag(s)设计成如图所示的原电池，下列叙述正确的是

A．KNO3盐桥中的K^+移向Cu(NO3)2溶液

B．Ag作负极，Cu作正极

C．工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu^2+)增大

D．取出盐桥后，电流计的指针依然发生偏转

利用如图所示原电池可测量空气中Cl₂含量，其中电解质是Ag⁺可以自由移动的固体物质。下列分析不正确的是

A．电子经外电路流向Pt电极

B．电池工作时，电解质中Ag^+数目减少

C．正极反应：Cl2+2e^—+2Ag^+ = 2AgCl

D．空气中c(Cl2)越大，Ag极消耗速率越快

请仔细观察两种电池的构造示意图，

回答下列问题：
（1）碱性锌锰电池的总反应式：Zn+2MnO₂+2H₂O＝2MnOOH+Zn(OH)₂，
则负极的电极反应式：                                              。
（2）碱性锌锰电池比普通锌锰电池（干电池）性能好，放电电流大。试从影响反应速率的因素分析其可能的原因是                                                      。
（3）原电池可将化学能转化为电能。某课外活动小组设计两种类型的原电池，以   探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO₄(aq)， CuSO₄₍aq)；铜片，锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图（见下图），并作相应标注。

（要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素）
②组装原电池乙，要求：以铜片为电极之一，CuSO₄₍aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中，工作一段时间后，可观察到负极                                           。
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是        ，（填“甲”或“乙”），其原因是                  。

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）已知：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g) ΔH= -196.6kJ·mol^-1
2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g) ΔH= -113.0kJ·mol^-1
则反应NO₂(g)+SO₂(g)SO₃(g)+NO(g)的ΔH=            kJ·mol^-1。
（2）一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比2∶1置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是            。

A．体系压强保持不变

B．混合气体颜色保持不变

C．SO3和NO的体积比保持不变

D．每消耗1molSO3的同时生成1mol NO

若测得上述反应达平衡时NO₂与SO₂的体积比为5∶1，则平衡常数K=        。
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图甲所示。该反应ΔH________0(填“>”或“<”)。

（4）依据燃烧的反应原理，合成的甲醇可以设计如图乙所示的原电池装置。
① 该电池工作时，OH^-向         极移动（填“正”或“负”）。
② 该电池正极的电极反应式为                                             。

下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH 2K₂CO₃+6H₂O

（1）写出下列电极反应式：通入CH₃OH 的电极的电极反应式是：                   ，
B（石墨）电极的电极反应式为：                     。
（2）乙池中反应的化学方程式                        。
（3）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上转移电子          mol。

下图甲池和乙池中的四个电极都是惰性材料，乙池溶液分层，上层溶液为盐溶液，呈中性，请根据图示回答下列问题：

（1）通入乙醇（C₂H₅OH）的惰性电极的电极反应式为                                 。
若甲池可以充电，充电时A接电源的负极，此时B极发生的电极反应式为               。
（2）在乙池反应过程中，可以观察到            电极周围的溶液呈现棕褐色，反应完毕后，用玻璃棒搅拌溶液，则下层溶液呈现紫红色，上层接近无色，C极发生的电极反应                  。
（3）若在常温常压下，1gC₂H₅OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71kJ热量，表示该反应的热化学方程式为                    。

金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知：铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬（CrSO₄）。

（1）铜铬构成原电池如右图1，其中盛稀硫酸烧杯中的现象为：                      。盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液，下列关于此电池的说法正确的是：

A．盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液

B．理论上1molCr溶解，盐桥中将有2molCl^-进入左池，2molK^+进入右池

C．此过程中H^+得电子，发生氧化反应

D．电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥到转移到左烧杯中

（2）如构成图2电池发现，铜电极上不再有图1的现象，铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色。写出正极电极反应式：                    。
（3）某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时，观察到了预料之外的现象：①铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状；②反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间内气泡越来越快，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气。请解释这两种现象的原因___________。

PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2-	NO3^-	Cl^-
浓度/mol•L^-1	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

根据表中数据计算PM2.5试样的pH               。
（2）NO_x汽车尾气的主要污染物之一。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：

则N₂和O₂反应生成NO的热化学反应方程式为
（3）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应：
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极，KOH溶液作为电解质溶液，负极的电极反应式_     _。

碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO₂(s)＋H₂O(l)Zn(OH)₂(s)＋Mn₂O₃(s)，下列说法错误的是

A．电池工作时，锌失去电子

B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O（1）＋2e^－＝Mn2O3(s)＋2OH^－(aq)

C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g

(12分)电解池、原电池对于金属冶炼、实验室研究具有十分重要的意义。
（1）电解方法精炼粗铜，电解液选用CuSO₄溶液，精炼过程中电解质溶液的浓度______________(填写“增大”、“减小”或“不变”)。铜在潮湿空气中会被锈蚀，写出该反应的化学方程式______________，锈蚀过程中发生了原电池反应，该电池的正极反应式为______________。
（2）研究发现有机合成反应可形成原电池，既生产产品，又生产电能。例如烯烃生产卤代烃的反应就可制成原电池，若电池总反应表示为：

则该原电池的负极反应式为_________________________。
（3）如图为Mg-NaClO燃料电池结构示意图，已知电解质溶液为NaOH溶液，且两电极中一个为石墨电极，一个为镁电极。

Y电极材料为_____________，X电极发生的电极反应式为_____________，若该电池开始时加入1L0.2 molNaOH溶液，然后从下口充入1L 0.1molNaClO溶液(忽略整个过程的体积变化)，当NaClO完全放电时溶液的pH=_______________。