高中化学验证原电池的效果试题

将两个铂电极插人KOH溶液中，向两极分别通人CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。已知。通人CH₄的一极，其电极反应式是：CH₄ + 10OH^-  - 8e^-＝CO₃^2-＋7 H₂O；通入Ｏ₂的另一极，其电极反应式是：2O₂ + 4H₂O ＋8e^- = 8OH^-。下列叙述不正确的是(  )。

A．通人CH4的电极为负极

B．正极发生氧化反应

C．燃料电池工作时，溶液中的OH^-向负极移动

D．该电池使用一段时间后应补充KOH

（1）已知：2CH₃OH(l)+3O₂(g)＝2CO₂(g)+4H₂O(g） ΔH₁;
2CH₃OH(g)+3O₂(g)＝2CO₂(g)+4H₂O(g） ΔH₂，则ΔH₁        ΔH₂
（2）在298K、100kPa时，已知：
2H₂(g)+O₂(g)==2H₂O(g） ΔH₁
2HCl(g)==Cl₂(g)+H₂(g） ΔH₂
4HCl(g)+O₂(g）==2Cl₂(g)+2H₂O(g） ΔH₃
则ΔH₃与ΔH₁和ΔH₂的关系是:ΔH₃=         
（3）消除氮氧化物的污染对环境至关重要，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。已知一定条件下：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g）   △H＝－574 kJ·mol^－1
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g）    △H＝－1160 kJ·mol^－1
则该条件下，用CH₄还原NO₂至N₂的热化学方程式为：                        
（4）乙烯是石油裂解气的主要成分之一， 25℃、101kPa时，1g乙烯燃烧生成CO₂气体与液态水，放出50.5 kJ的热量，该反应的热化学方程式为                __；利用该反应设计为燃料电池中，通入乙烯的电极为电池的________（填“正极”或“负极”）。

直接甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
（1）101 kPa时，1 mol CH₃OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol，则甲醇燃烧的热化学方程式为                                     。
（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是：
①CH₃OH(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+3H₂(g) 　△H₁="+49.0" kJ·mol^-1
②CH₃OH(g)+O₂(g)= CO₂(g)+2H₂(g)　△H₂
已知H₂(g)+O₂(g)===H₂O(g)　　△H ="-241.8" kJ·mol^-1
则反应②的△H₂= 　　　　　　　　　      。
（3）甲醇燃料电池的结构示意图如右。甲醇进入　　　　极（填“正”或“负”），该极发生的电极反应为　　　　　　　　　　                　　。

（4）已知H—H键能为436 KJ/mol，H—N键能为391KJ/mol，根据化学方程式：
N_{2 （g）}+ 3H_{2 （g）}= 2NH_3（g） ΔH=" —92.4" KJ/mol，则N≡N键的键能是                 。

(16分)甲醇又称“木醇”或“木精”，沸点64.7℃，是无色有酒精气味易挥发的液体。甲醇有毒，误饮5～10mL能双目失明，大量饮用会导致死亡。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
（1）工业上可利用CO₂和H₂生产甲醇，方程式如下：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(l)＋H₂O (g) △H＝Q₁kJ·mol^－1
又查资料得知：①CH₃OH(l)＋1/2 O₂(g)CO₂(g)＋2H₂(g)△H＝Q₂kJ·mol^－1
②H₂O(g)=H₂O(l) △H= Q₃kJ·mol^－1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为    。
（2）工业上可用CO和H₂O (g) 来合成CO₂和H₂，再利用（1）中反应原理合成甲醇。某温度下，将1molCO和1.5molH₂O充入10L固定密闭容器中进行化学反应：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) △H＞0,当反应进行到10min时达到平衡，此时测得H₂为0.6 mol。回答下列问题:
①0～10min内H₂O(g)的平均反应速率为                 。
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率，可以采用的方法是          。
a.升高温度                      b.缩小容器的体积
c.增大H₂O (g)的浓度             d.加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH₂O(g)，重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中H₂的体积分数为     。
（3）甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池，下图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置。已知：A、B、C、D、E、F都是惰性电极，丙中为0.1 mol/L CuSO₄溶液 (假设反应前后溶液体积不变)，当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色。回答下列问题：

① a物质是          ,A电极的电极反应式为          。
② 乙装置中的总化学反应方程式为                   。
③ 当乙装置中C电极收集到224mL(标况下)气体时, 丙中溶液的pH＝     。

（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄ ( g ) + H₂O ( g )＝CO ( g ) + 3H₂ ( g )   △H ＝+206.0 kJ·mol^－1
II：CO ( g ) + 2H₂ ( g )＝CH₃OH ( g )       △H＝—129.0 kJ·mol^－1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为                                
（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式                                  。
②写出除去甲醇的离子方程式                            。
（3）写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的电极反应式
负极                                                   。

为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以A1作阳极、pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：
电池：pb（s）+pbO₂（s）+2H₂SO₄（aq）=2pbSO₄（s）+2H₂O（l）
电解池：2Al+3H₂OAl₂O₃+3H₂↑
电解过程中，以下判断正确的是

铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各 种性能的不锈钢，CrO3 大量地用于电镀工业中。
（1）在下图装置中，观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2 装置中铜电 极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体。

图 2 装置中铬电极的电极反应式______________________
（2）最近赣州酒驾检查特别严，利用 CrO₃具有强氧化性，有机物（如酒精）遇到 CrO₃时，猛烈反应，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃]，另该过程中乙醇被氧化成乙酸， 从而增强导电性，根据电流大小可自动换算出酒精含量。写出该反应的化学方程式为_________________________
（3）虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀，但 生产成本高，生活中很多情况下还是直接使用钢铁，但易腐蚀， 利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒，为 减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于________处。若 X 为锌，开关K 置于________处。

（4）CrO3 和 K2Cr2O7 均易溶于水，这是工业上造成铬污染的 主要原因。净化处理方法之一是将含＋6 价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入 适量的 NaCl 进行电解：阳极区生成的 Fe²⁺和 Cr₂O₇^2－发生反应，生成的 Fe³⁺和 Cr³⁺在阴极 区与OH^－结合生成 Fe(OH)₃和 Cr(OH)₃沉淀除去【已知某条件下的KspFe (OH)₃ ＝ 3.0×10^-31， KspCr(OH)₃ ＝ 6.0×10^-38】。已知电解后的溶液中 c(Fe³⁺)为 2.0×10^－6 mol·L¹，则溶液中c(Cr³⁺)为______________mol·L^-1。

下列有关电化学的图示完全正确的是（    ）

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，盐桥中装有饱和溶液。下列说法正确的是（    ）

A．a电极上发生的反应为：MnO4^-+8H^++5e^-═Mn^2++4H2O

B．外电路电子的流向是从a到b

C．电池工作时，盐桥中的SO4^2-移向甲烧杯

D．b电极上发生还原反应

Ⅰ已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)+3O₂(g)═2CO₂(g)+4H₂O(g)   △H=^_1275．6kJ•mol^-1
②H₂O(l)═H₂O(g)   △H=+44．0kJ•mol^-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：                    。
Ⅱ．甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：
CH₃OH(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + 3H₂(g) ；△H>0
（1）一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH₃OH(g)和3molH₂O(g)，20s后，测得混合气体的压强是反应前的1．2倍，则用甲醇表示该反应的速率为         。
（2）判断⑴中可逆反应达到平衡状态的依据是（填序号）              。
①v_正(CH₃OH) = 3v_逆(H₂)   ②混合气体的密度不变  ③混合气体的平均相对分子质量不变  ④CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化    
（3）右图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1molCH₃OH(g)和2molH₂O(g)，向B容器中充入1．2molCH₃OH(g) 和2．4molH₂O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL，反应达到平衡时容器B的体积为1．5aL，容器B中CH₃OH转化率为         ；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为         L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）。

Ⅲ．如图甲、乙是电化学实验装置。请回答下列问题：

（1）若两池中均盛放CuSO₄溶液,甲池中石墨棒上的电极反应式为____________________．
（2）若甲池中盛放饱和NaCl溶液，则甲池中石墨棒上的电极反应式为__________________．

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，盐桥中装有饱和溶液．下列说法正确的是

A．a电极上发生的反应为：MnO4^-+8H^++5e^-═Mn^2++4H2O

B．外电路电子的流向是从a到b

C．电池工作时，盐桥中的SO4^2-移向甲烧杯

D．b电极上发生还原反应

(18分)银是一种在工业、生活上有广泛用途的金属。
已知：①金属在水中存在如下溶解平衡过程：M  M^x+ + xe^-，
氢气在水溶液中也存在如下平衡过程：H₂ 2H⁺ + 2e^­-
②Ag₂S 的Ksp=6.7×10^-50；  AgCl的Ksp=1.6×10^-10
据此回答下列有关问题：
（1）银质餐具可杀菌消毒，原因是_________________（用适当的方程式和文字表述说明）；金属银与氢硫酸可反应生成黑色固体和无色气体，写出该反应的化学方程式_______________
（2）金属银与硝酸银溶液组成电池示意图如右，a电极的反应为________________，NO₃^-从电池________侧溶液向电池_______侧溶液移动 （填“左”或“右”）。

（3）硝酸银见光或受热易分解为Ag、NO₂、O₂，反应中生成NO₂、O₂的 物质的量之比为___________，将混合气体通过水吸收后，剩余气体为________________
（4）已知：Ag⁺(aq) + 2NH₃•H₂O(aq)  [Ag(NH₃)₂]⁺ (aq) + 2H₂O  K=1.6×10⁷，写出AgCl溶于氨水的离子方程式________________________；计算该反应的平衡常数K=___________。在氯化银溶于氨水后的溶液中滴加稀硝酸，会再产生白色氯化银沉淀，滴加硝酸至刚好沉淀完全，取上层清液测其pH，发现呈酸性，主要原因是_______________（用离子方程式表示）。

一种新型乙醇电池用磺酸类质子作溶剂，比甲醇电池效率高出32倍。电池总反应为：C₂H₅OH +3O₂＝2CO₂+3H₂O，电池示意图如下图。下面对这种电池的说法不正确的是

A．该电池在工作时，溶液中的阳离子向正极移动

B．设每个电子所带电量为q库仑，NA表示阿伏加德罗常数，则46g乙醇被氧化产生12NAq库仑的电量

C．电池工作时电子由a极沿导线经灯泡再到b极

D．电池正极的电极反应式为：O2+4e^－+2H2O=4OH^－

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

A、B、D、E四种元素均为短周期元素，原子序数逐渐增大。A元素原子的核外电子数、电子层数和最外层电子数均相等。B、D、E三种元素在周期表中的相对位置如图①所示，只有E元素的单质能与水反应生成两种酸。甲、乙、M、W、X、Y、Z七种物质均由A、B、D三种元素中的一种或几种组成，其中只有M分子同时含有三种元素；W为A、B两元素组成的18电子分子，可作火箭燃料；甲、乙为非金属单质；X分子含有10个电子。它们之间的转化关系如图②所示。

B	D
		E

图①

请回答下列问题：
（1）Z的化学式为__________________。
（2）E的单质与水反应的离子方程式为________________________________________。
（3）W空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。W空气燃料电池放电时，正极反应式为________________________________，负极反应式为____________________。
（4）将一定量的A₂、B₂的混合气体放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下达到平衡。测得平衡气体的总物质的量为0.50 mol，其中A₂为0.3 mol，B₂为0.1 mol。则该条件下A₂的平衡转化率为________，该温度下的平衡常数为____________(结果保留3位有效数字)。