高中化学验证原电池的效果填空题

S0₂的含量是空气质量日报中一项重要检测指标，也是最近雾霾天气肆虐我国大部分地区的主要原因之一。加大S0₂的处理力度，是治理环境污染的当务之急。
I．电化学法处理SO₂。
硫酸工业尾气中的SO₂经分离后，可用于制备硫酸，同时获得电能，装置如右图所示（电极均为惰性材料）：

（1）M极发生的电极反应式为________________。
（2）若使该装置的电流强度达到2．0A，理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为         L（已知：1个e所带电量为1.6×10^-19C）。
Ⅱ，溶液与电化学综合（钠碱循环法）处理SO₂。
（3）钠碱循环法中，用Na₂SO₃溶液作为吸收液来吸收SO₂，该反应的离子方程式为               。
（4）吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2-)／n(HSO₃^-)变化关系如右图所示：

①用图中数据和变化规律说明NaHSO₃溶液呈酸性的原因                 。
②n(SO₃^2-)／n(HSO₃^-)=1：1时，溶液中离子浓度由大到小的顺序是              。
（5）当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽处理，直至得到pH>8的吸收液再循环利用，其电解示意图如下：

①写出阳极发生的电极反应式                 ；
②当电极上有2 mol电子转移时阴极产物的质量为               。

ⅠPM2.5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

根据表中数据判断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_     _
Ⅱ铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。
在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性。
（1）检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为：              （注明试剂、现象）。
（2）将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最好试剂为         （填代号）。
A．氢氧化钠溶液       B．硫酸溶液        C．氨水       D．二氧化碳
（3）由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：          蒸发浓缩、冷却结晶、         、洗涤。
（4）SiO₂和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为              （填代号）。

NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
（1）NOx能形成酸雨，写出NO₂转化为HNO₃的化学方程式：                       。
（2）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:

①写出该反应的热化学方程式：                                  。
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是_              。
（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NO_X的排放。
①当尾气中空气不足时，NO_X在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式：
_                                    。
②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NO_X生成盐。其吸收能力顺序如下：₁₂MgO <₂₀CaO <₃₈SrO<₅₆BaO。原因是              ，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NO_X的吸收能力逐渐增强。
（4）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：

①Pt电极上发生的是           反应（填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式：                            。

A、B、C、D、E是五种短周期的主族元素，它们的原子序数依次增大，A、D都能与C按原子个数比为1:1或2:1形成化合物，A、B组成的气态化合物的水溶液呈碱性，E与C的最外层电子数相同。
（1）A与B形成的化合物中，原子个数比为2:1的化合物的结构式为                      。
（2）D与C按原子个数比为1:1形成化合物的电子式是                          。
（3）B、C所形成氢化物的稳定性由强到弱的顺序是          、          (填具体的化学式)。
（4）F是一种历史悠久、应用广泛的金属元素。若将F金属投入到盐酸溶液中，生成了浅绿色溶液M。写出M的酸性溶液和A与 C形成的一种化合物反应的离子方程式：                      。
（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以A₂、B₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极电极反应式：        ；放电时溶液中H⁺移向      （填“正”或“负”）极。
（6）E(s)+O₂(g)  EO₂(g) △H₁   E(g)+O₂(g)   EO₂(g) △H₂，则△H_l        △H₂（填“>”或“<”或“=”）。

W、X、Y、Z分别为H、C、N、O元素。
（1）由XW₄、Z₂和KOH溶液组成的新型燃料电池中，负极上发生反应的电极反应式为_____________
（2）已知：2YZ₂（g）  Y₂Z₄（g）  ΔH＜0。在恒温恒容条件下，将一定量YZ₂和Y₂Z₄的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中，反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如下图所示。

①a、b、c、d四个点中，化学反应处于平衡状态的是点___________________。
②25 min时，增加了______________（填物质的化学式）___________________mol。
③a、b、c、d四个点所表示的反应体系中，气体颜色由深到浅的顺序是_________________（填字母）。

能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH；下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①根据表中数据可判断ΔH      0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     
②在300℃时，将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将     （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。
（2）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，则负极的电极反应式为：        ，随着反应的不断进行溶液的pH   (填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为：                 ；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为       mL（标况下）。

利用生活中或实验室中常用的物品（电极材料、导线、电解质溶液、电流计），根据实验原理：Zn+2H⁺==Zn²⁺+H₂↑，根据选取材料自己动手设计一个原电池。
（1）选取的负极材料为      ，电解液为         ：
（2）电子由     极经外电路流向     极（填“正和负”）
（3）负极的电极反应式：                                               。
（4）正极发生     （“氧化”或“还原”）反应，周围会出现的现象是        。

（1）已知Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄，设计成原电池，构造如图所示，试问CuSO₄溶液放在      （填“甲”或“乙”）烧杯，盐桥中的Cl^-移向      （填“甲”或“乙”）烧杯；

（2）已知①C(s)+ O₂(g ) = CO₂(g)  ΔH＝－393.5kJ/mol
②CO(g)+ O₂(g) = CO₂(g)  ΔH＝－283.0kJ/mol
请写出C转化为CO的热化学方程式：      。
（3）电解饱和食盐水是重要的化工产业，它被称为“氯碱工业”。在教材《化学1》、《化学2》、《化学反应原理》中均有提及，请写出电解饱和食盐水的化学反应方程式      ，其中右图是《化学反应原理》中电解饱和食盐水工业中所采用的离子交换膜电解槽示意图，部分图标文字已被除去，请根据图中残留的信息（通电以后Na⁺的移动方向）判断电极2的名称是      ，并写出电极1的电极反应式      。

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。

仔细观察下图，根据题意对图中两极进行必要的连接后填空：

（1）若在图A中，使铜片上冒H₂气泡。则加以必要的连接后的装置叫             。
（2）若在图B中，a、b为惰性电极，进行必要的连接后使b极析出1.28g铜，则a极析出的物质的物质的量为            ，反应的总反应方程式为                              。
（3）若将图A中Zn、Cu两极与图B中a、b作必要的边接后，也能产生与（1）、（2）完全相同的现象，则Cu极连_______极(填a或b)。经过一段时间后，停止反应并搅匀溶液，图B中溶液的pH_________(填写“升高”、“降低”或“不变”)，欲使溶液恢复至与反应前完全一致，则应加入的一定量的物质是_________。

A．CuO

B．Cu(OH)2

C．Cu2(OH)2CO3

D．CuCO3

大气污染越来越成为人们关注的问题，工业生产尾气中的氮氧化物必须脱除(即脱硝)后才能排放。
（1）已知：

CH₄可用于脱硝，其热化学方程式为：

已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

由此计算△H₃=          kJ·mol^-1，C-H化学键键能E=          kJ·mol^-1。
（2）反应2CO(g) +2NO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)也可用于脱硝，图1为该反应过程中NO的平衡转化率a(NO)与温度、压强的关系[其中初始c(CO)和c(NO)均为1mol．L^-1]，计算该反应在200cC时的平衡常数K=__       ，图中压强(P₁、P₂、P₃)的大小顺序为_____________。

（3）有人利用电化学方法将CO和NO转化为无毒物质。装置如图2所示
①电极a是       极；②电极b的电极反应式是                    。
（4）新型臭氧氧化技术利用具有极强氧化性的0，对尾气中的NO脱除，反应为NO(g)+O₃(g)=NO₂(g)+O₂(g)，在一定条件下，将NO和0，通人密闭容器中并不断加热发生反应(温度不超过各物质的分解温度)，NO₂的体积分数妒(NO₂)随时间变化如图3所示，可以发现t₁s后NO。的体积分数下降，其可能的原因是__________。研究小组通过增大比值提高NO的平衡转化率，却发现当>1时，NO₂的物质的量减小，可能原因是________________。

（1）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。
第一步：2CH₃OH(g) HCOOCH₃(g)+2H₂(g) △H>O
第二步：HCOOCH₃(g) CH₃OH(g)+CO(g) △H>O
第一步反应的机理可以用图1表示，中间产物X的结构简式为___________。

（2）为进行相关研究，用CO还原高铝铁矿石，反应后固体物质的X-射线衍射谱图如图2所示(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐，该反应的离子方程式为：_____________。
（3）某催化剂样品(含Ni₂O₃40%，其余为SiO₂)通过还原、提纯两步获得镍单质：首先用CO将33.2g样品在加热条件下还原为粗镍；然后在常温下使粗镍中的Ni与CO结合成Ni(CO)₄、(沸点43℃)，并在180℃时使Ni(CO)₄重新分解产生镍单质。上述两步中消耗CO的物质的量之比为______________。
（4）为安全起见，工业生产中需对空气中的CO进行监测。使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其结构如图3 所示。这种传感器利用原电池原理，则该电池的负极反应式为：_____________________。

（10分，每空2分）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池，已知H₂(g)、CO(g)、CH₃OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8 kJ·mol^-1、-283.0 kJ·mol^-1、-726.5 kJ·mol^-1。请回答下列问题：
（1）用太阳能分解180 g水消耗的能量是             kJ。
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为                  ；
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T₁、T₂均大于300℃)：

下列说法正确的是             (填序号)
①温度为T₁时，从反应开始到平衡，甲醇的平均速率为v(CH₃OH)=mol·L^－1·min^－1
②该反应在T₁时的平衡常数比T₂时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T₁变到T₂，达到平衡时增大
（4）在T₁温度时(甲醇为气态)，将lmol CO₂和3mol H₂充入一密闭恒容容器中充分反应达到平衡后，若CO₂的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为               ；
（5）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为                。

(10分) (Ⅰ)观察图A、B、C，回答下列问题：

（1）把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片______（填“有”或“没有”）气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来（见图A），组成一个原电池，正极的电极反应式为                        。
（2）如果烧杯中最初装入的是2mol/L 500mL的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池（见图B，假设产生的气体没有损失，锌失去的电子完全沿导线到铜电极），当在标准状况下收集到11.2L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为（溶液体积变化忽略不计）                、                。
（3）如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中（见图C），放置数天后，写出正极的电极反应式                 。
(Ⅱ)将铜粉末用10%H₂O₂和3.0mol•L^-1H₂SO₄混合溶液处埋，测得不同温度下铜的平均溶解速率如下表：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
铜的平均溶解速率 （×10^-3mol•L^-1·min^-1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

由表中数据可知，当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，其主要原因是               。

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_     _。