高中化学验证原电池的效果试题

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               。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
I．工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g） △H=－90.1 kJ/mol。
（1）一定条件下，向一恒温恒容的密闭容器中充入2molH₂和1molCO发生反应，则能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________（填序号）。
a．H₂和CO的浓度比保持不变
b．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
c．容器内混合气体的密度保持不变
d．2υ_正(CO)= υ_逆(H₂)
（2）将一定量的H₂和CO分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据：

实验编号	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所 需时间/min
		H2	CO	H2	CO
1	T1	2	1	0.4		5
2	T2	4	2		0.2	3

①实验1从开始到反应达到化学平衡时，v（CH₃OH）表示的反应速率为      ，该温度下的平衡常数K＝     。
②T₁       T₂(选填“＞”、“＜”或“＝”)。
（3）下图是压强为P₁时容器中甲醇含量的变化曲线，请在该图中补画出（不用计算，定性处理）该反应在P₂（P₂＞P₁）时甲醇含量的变化曲线。

Ⅱ．甲醇在一定条件下也能合成被誉为“21世纪的清洁燃料”二甲醚（DME）。
（4）工业上制备二甲醚的主要原理如下：
①CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)         △H ₁
②CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)      △H ₂
③3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)  △H₃
④2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  △H ₄
则△H ₄＝      。
（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快，效率高等优点，某科研小组研制出以二甲醚为燃料的新型燃料电池，电解质为熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：CH₃OCH₃+3O₂＝2CO₂+3H₂O。该电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入二甲醚，则负极的电极反应式为_________________。

某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄=2MnSO₄+ 5Fe₂(SO₄)₃＋K₂SO₄＋8H₂O，盐桥中装有饱和K₂SO₄溶液。下列叙述中正确的是

A．乙烧杯中发生还原反应

B．甲烧杯中溶液的pH逐渐减小

C．电池工作时，盐桥中的SO4^2-移向甲烧杯

D．外电路的电流方向是从a到b

某固体燃料电池以固体氧化铝、氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O^2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断不正确的是

A．在电池内部氧离子(O^2^－)向负极移动

B．b极对应的电极反应式为：C3H8＋10O^2^－－20e^－===3CO2＋4H2O

C．a极对应的电极反应式为：10H2O +5O2+20e^－===20OH^－

D．用该电池作电源电解CuSO4溶液时，每消耗1molC3H8时理论上能得到Cu的最大量为10mol

(10分)某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO₄＋10FeSO₄＋8H₂SO₄===2MnSO₄＋5Fe₂(SO₄)₃＋K₂SO₄＋8H₂O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L^－1，盐桥中装有饱和K₂SO₄溶液．回答下列问题：

（1）发生氧化反应的烧杯是________(填“甲”或“乙”)．
（2）外电路的电流方向为：从________到________．(填“a”或“b”)
（3）电池工作时，盐桥中的SO₄^2－移向________(填“甲”或“乙”)烧杯．
（4）甲烧杯中发生的电极反应为______________________________________________．

碳及其化合物应用广泛。
I 工业上利用CO和水蒸汽反应制氢气，存在以下平衡：
CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂(g)△H＞0
（1）向1L恒容密闭容器中注入CO(g)和H₂O(g),830℃时测得部分数据如下表。则该温度下反应的平衡常数K=______________。

（2）相同条件下，向1L恒容密闭容器中，同时注入2mol CO、2mol H₂O(g),1molCO₂和1mo1H₂，此时v(正 ) __________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)
（3）上述反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可采取的措施是_______（填字母代号）。

A．升高温度

B．加入催化剂

C．增大压强

D．增加CO的浓度

E．及时分离出CO₂
II 已知CO(g)+1/2 O₂(g)＝CO₂(g)           △H＝一141 kJ·mol^-1
2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(g)                      △H＝一484 kJ·mol^-1
CH₃OH（1）+3/2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)        △H＝一726 kJ·mol^-1
（4）用CO(g)、H₂(g)化合制得液态甲醇的热化学方程式为___________________________。
III某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解100mL一定浓度NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如图：

（5）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式__________________________________ 。
（6）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（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____________，原混合溶液中CuSO₄的物质的量浓度____________mol/L。（假设溶液体积不变）
（7）将在t₂时所得的溶液稀释至200mL，该溶液的pH约为___________。

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____________________________________________

美国IBM公司设计出了一款新型锂空气电池，其 
原理就是通过吸入空气与设备内的锂离子发生反应，进行能量的提供。因其独特的放电方式，也称呼吸式电池。负极采用金属锂条，负极的电解液采用含有锂盐的有机电解液。中间设有用于隔开正极和负极的锂离子固体电解质。正极的水性电解液使用碱性水溶性凝胶，与由微细化碳和廉价氧化物催化剂形成的正极组合。如图所示。

下列说法不正确的是

A．负极反应：Li-e^-=Li^+，金属锂以锂离子（Li^+）的形式溶于有机电解液，电子供应给导线。溶解的锂离子（Li^+）穿过固体电解质移到正极的水性电解液中。

B．正极反应：O2+2H2O+4e^-=4OH^-，在正极的水性电解液中与锂离子（Li^+）结合生成水溶性氢氧化锂（LiOH），并能实现锂元素的循环。

C．在负极的有机电解液和空气极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，以防止两电解液发生混合，而且能促进电池发生反应。

D．锂-空气电池至今都未普及，原因是它存在致命缺陷，即固体反应生成物氧化锂（Li2O）在正极堆积，使电解液与空气的接触被阻断，从而导致放电停止。

X、Y、Z、W、U是分别位于短周期的元素，原子序数依次递增。X与W位于同一主族，Z元素的单质既能与盐酸反应也能与NaOH溶液反应，W原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Z、W、U原子的最外层电子数之和为13。Y元素的单质在X的某种氧化物中可燃。下列说法正确的是

A．W的最高价氧化物能与水反应生成相应的酸

B．Y、Z元素的单质作电极，在NaOH溶液环境下构成原电池，Z电极上产生大量气泡

C．室温下，0.05 mol/L U的气态氢化物的水溶液的pH > 1

D．Y、Z、U元素的简单离子半径由大到小的顺序： Y > Z > U

下图中甲池是以甲醇为原料，KOH为电解质的高效燃料电池，电化学过程的如图。

下列说法中不正确的是

A．甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O

B．若乙池中为足量AgNO3溶液，则阳极的电极反应为: 4OH^--4e^-= 2H2O+O2↑

C．若乙池中为一定量CuSO4溶液,通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子数为0.2NA

D．常温常压下，1 g CH3OH燃料生成CO2和液态H2O时放热22.68 kJ,表示该反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+1.5O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) ΔH=" -725.80" kJ·mol^-1

科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展。
（1）为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是         。（选填字母）

A．电解水	B．锌和稀硫酸反应
C．光解海水	D．分解天然气

（2）用水分解获得氢气的能量变化如图所示，表示使用催化剂是曲线         。该反应为         (放热还是吸热)反应。

（3）1g的氢气完全燃烧生成液态水释放出142.9kJ的热量.写出其完全燃烧的热化学方程式：      。
（4）氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行下图所示实验：

上图装置中，某一铜电极的质量减轻 6.4g ，则 a 极上消耗的O₂在标准状况下的体积为         L。

污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下流程既脱除燃煤尾气中的SO₂，又制得电池材料MnO₂（反应条件已省略）。

请回答下列问题：
（1）上述流程脱硫实现了          （选填下列字母编号）。
A．废弃物的综合利用       B．白色污染的减少        C．酸雨的减少
（2）过滤操作用到的玻璃仪器有：                  。
（3）用MnCO₃能除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，其原因是                  。
（4）写出KMnO₄溶液加入到MnSO₄溶液中制备MnO₂的离子反应方程式：             ；用惰性电极电解MnSO₄溶液也可制得MnO₂，其阳极的电极反应式是              。
（5）MnO₂是碱性锌锰电池的电极材料，电池反应方程式为：2MnO₂+Zn+H₂O====2MnOOH+Zn(OH)₂,写出该电池放电时，正极的电极反应式是                            。

天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO₂)，充电时LiCoO₂中Li 被氧化，Li^＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C₆)中，以LiC₆表示。电池反应为CoO₂＋LiC₆LiCoO₂＋C₆，下列说法正确的是

A．充电时，电池的阳极反应为LiC6 — e^— = Li^+ + C6

B．放电时，电池的正极反应为 CoO2 +Li^++ e^— = LiCoO2

C．乙酸、乙醇等含活泼氢的有机物可做该锂离子电池的电解质

D．该锂离子电池的比能量（消耗单位质量电极所释放的电量）比铅蓄电池低

(14分)人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。
（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄＝2PbSO₄+2H₂O。正极电极反应式为                                    。
（2）FeCl₃溶液常用于腐蚀印刷电路铜板,发生2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_________,当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为       g
（3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为___________。
A．铝片、铜片      B．铜片、铝片      C．铝片、铝片   
（4）已知甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

该电池工作时，b口通入的物质为___________，该电池正极的电极反应式为：___________，工作一段时间后，当6.4 g甲醇（CH₃OH）完全反应生成CO₂时，有___________mol电子发生转移。

I．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。
（1）电池正极发生的电极反应为                   ；
（2）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            ；
II．熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K₂CO₃为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。
（3）该燃料电池负极电极反应式为                                 ；
（4）该燃料电池正极电极反应式为                                            。