高中化学验证原电池的效果填空题

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义。
（1）如图是在101 kPa，298K条件下1mol NO₂和1mol CO反应生成1mol CO₂和1mol NO过程中的能量变化示意图。

已知：

请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式：                              。
（2）将0.20 mol N0₂和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①下列说法正确的是           （填序号）。
a．容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b．当向容器中再充人0． 20 mol NO时，平衡向正反应方向移动，K增大
c．升高温度后，K减小，N0₂的转化率减小
d．向该容器内充人He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应速率增大
②计算产物NO在0～2 min内平均反应速率v（NO）=          mol·L^-1·min^-1
③第4 min时改变的反应条件为       （填“升温’’、“降温’’）。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=       。若保持温度不变，此时再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡将            移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料。其负极反应式为        ，当有0.25 mol SO₂被吸收，则通过质子（H⁺）交换膜的H+的物质的量为      mol。

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。

燃煤废气中的氮氧化物(NO_x)、二氧化碳等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等。

（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物：
①CH₄ (g)＋4NO₂(g)==4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－570 kJ·mol^－1
②CH₄(g)＋4NO(g)="=2" N₂(g) ＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－1160 kJ·mol^－1
则CH₄ (g)＋2NO₂(g)="=" N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  ΔH＝___________。
（2）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：2CO₂(g)＋6H₂(g) CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(g)
已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下图：
①此反应为         (填“放热”、“吸热”)；若温度不变，提高投料比[n(H₂)/n(CO₂)]，则K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②若用甲醚作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中电池正极的电极反应式_______________________。
③在a MPa和一定温度下，将6 mol H₂和2 mol CO₂在2 L密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中CH₃OCH₃的体积分数约为16.7%(即1/6)，此时CO₂的转化率是多少？（计算结果保留2位有效数字)
④在a MPa和500K下，将10mol H₂和5 mol CO₂在2 L密闭容器中混合，5min达到平衡，请在答题卡的坐标图中画出H₂浓度变化图。(请标出相应的数据)

X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期, 且原子序数依次增大。X、Z同主族, 可形成离子化合物ZX; Y、M同主族, 可形成MY₂、MY₃两种分子。请回答下列问题：
（1）Y在元素周期表中的位置为        。
（2）上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是    (写化学式), 非金属气态氢化物还原性最强的是              (写化学式)。
（3）Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有         、           (写出其中两种物质的化学式，一种为单质，另一种为化合物)。
（4）ZX的电子式为     。
（5）熔融状态下,Z的单质和FeG₂能组成可充电电池(装置示意图如下图),反应原理为：
2Z+ FeG₂Fe+ 2ZG
放电时, 电池的正极反应式为            ，充电时,    (写物质名称)电极接电源的负极。

X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY₂、MY₃两种分子。
请回答下列问题：
（1）Y在元素周期表中的位置为________________。
（2）上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_______________（写化学式），非金属气态氢化物还原性最强的是_________________（写化学式）。
（3）Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有___________（写出其中两种物质的化学式）。
（4） X₂M的燃烧热ΔH ＝－a kJ·mol^－1，写出X₂M燃烧反应的热化学方程式：___________________________。
（5）ZX的电子式为___________；ZX与水反应放出气体的化学方程式为____。
（6）熔融状态下，Z的单质和FeG₂能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：

放电时，电池的正极反应式为_______________：
充电时，______________（写物质名称）电极接电源的负极；
该电池的电解质为___________________。

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___________。

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。

催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。
（1）人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图所示为一定条件下1mol CH₃OH与O₂发生反应时，生成CO、CO₂或HCHO的能量变化图[反应物O₂(g)和生成物H₂O(g)略去]。
①若要使CH₃OH与O₂反应主要生成HCHO，则应选择   （有催化剂或无催化剂）条件。
②2HCHO(g)＋O₂(g)＝2CO(g)＋2H₂O(g) △H＝      。
③在稀硫酸催化下，甲醛、乙醛等简单醛可以通过反应生成环状聚合物。写出三聚乙醛（六元环）的结构简式：      。                                                                     
④甲醇制取甲醛可用Ag作催化剂，含有AgCl会影响Ag催化剂的活性，用氨水可以溶解除去其中的AgCl，
      
写出该反应的离子方程式：      。
（2）某兴趣小组利用甲醇设计成燃料电池图，通入甲醇的物质的量为n(CH₃OH)。
①当0<n(CH₃OH)≤2mol 时，电池反应式为     
②当n(CH₃OH)="3mol" 时，溶液中离子浓度的大小关系为     
③当3mol<n(CH₃OH) ≤4mol 时，负极反应式为     

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_     _。

以CO₂为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为CO₂加氢制取低碳醇的热力学数据：
反应Ⅰ： CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)          ∆H = —49．0  kJ·mol^-1
反应Ⅱ：2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g)     ∆H = —173．6 kJ·mol^-1
（1）写出由CH₃OH(g)合成CH₃CH₂OH(g)的热化学反应方程式：                     
（2）对反应Ⅰ，在一定温度下反应达到平衡的标志是     （选填编号)
a．反应物不再转化为生成物 b．平衡常数K不再增大
c．CO₂的转化率不再增大 d．混合气体的平均相对分子质量不再改变　
（3）在密闭容器中，反应Ⅰ在一定条件达到平衡后，其它条件恒定，能提高CO₂转化率的措施是    （选填编号）

A．降低温度

B．补充CO2

C．加入催化剂

D．移去甲醇

（4）研究员以生产乙醇为研究对象，在密闭容器中，按H₂与CO₂的物质的量之比为3:1进行投料，在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数（y%）如下图所示。表示CH₃CH₂OH组分的曲线是     ；图中曲线Ⅱ和Ⅲ的交点a对应的体积分数y_a=     %（计算结果保留三位有效数字）

(5)一种以甲醇作燃料的电池示意图如图。写出该电池放电时负极的电极反应式：                     。