高中化学验证原电池的效果填空题

进入秋冬季节后，郑州市频现雾霾天气，给人们的出行带来极大的不便和危害，人们“谈霾色变”。目前郑州市汽车保有量达230万量，汽车尾气的污染是引起雾霾的主要因素之一，NO和CO是汽车尾气的主要污染物。
（1）一定条件下，NO₂与SO₂反应生成SO₃和NO两种气体：NO₂(g)+SO₂(g) SO₃(g)+NO(g)将体积比为1∶2的NO₂、SO₂气体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1molSO₂的同时生成1molNO
（2）某科研机构设计传感器检测CO的含量，其工作原理示意图如下：

Pt电极上发生的是             反应（填“氧化”或“还原”）；写出NiO电极的电极反应式         
（3）在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染，用化学方程式表示其原理             

氯化铁是常见的水处理剂,无水FeCl₃易升华。工业上制备无水FeCl₃的一种工艺如图所示:

（1）加入吸收塔的吸收剂X应是   （填字母编号）。
a.NaOH溶液      b.饱和食盐水        c.FeCl₂溶液      d.淀粉KI溶液
（2）取0.5 mL饱和FeCl₃溶液滴入50 mL沸水中,得红褐色氢氧化铁胶体,则发生反应的离子方程式为                  。
（3）实验室中从FeCl₃溶液制得FeCl₃·6H₂O晶体的过程中,需先加入   且保持过量,然后进行的操作依次为   、冷却结晶、过滤。
（4）将H₂S气体通入FeCl₃溶液中会出现浑浊,则其反应的离子方程式为          。
（5）铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示（电极材料为石墨）,工作原理为:Fe³⁺+Cr²⁺Fe²⁺+Cr³⁺
则电池放电时,Cl^-将移向   极（填“正”或“负”）;充电时,阴极的电极反应式为                  。

金属铅为带蓝色的银白色重金属，其单质及化合物可用于铅蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料。回答下列问题：
（1）铅蓄电池是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-2PbSO₄+2H₂O。写出放电时负极的电极反应式          。
（2）早在古代，硫酸铅就被用作白色颜料，但用这种颜料作出的画天长日久会变为黑色，经检测其成分为PbS。古画修复师在变黑处涂抹H₂O₂后即可将颜色修复，用化学方程式表示古画修复颜色的原理                                    。
（3）PbO与次氯酸钠溶液反应可以制得PbO2，写出该反应的离子方程式            。
（4）PbO₂在加热过程中发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%（）的残留固体，若a点固体表示为PbO_x或mPbO₂·nPbO，列式计算x=          ，m:n=          。

下面是元素周期表的一部分，参照元素①－⑧在表中的位置，请用化学用语回答下列问题：

族 周期	IA		0
1	①	ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA
2				②	③	④
3	⑤		⑥	⑦			⑧

 
（1）④、⑤、⑥的原子半径由大到小的顺序为(元素符号)________________________。
（2）②、③、⑦的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是(填化学式)________     。
（3）①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物，写出其中一种化合物的化学式：_______________。
（4）由②和④组成的化合物与⑤的同周期相邻主族元素的单质反应的化学方程式为:_______。
（5）⑥单质与⑤的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为                    。
（6）若用①②组成最简单的有机物作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中燃料电池负极的电极反应式:                                                         。
（7）燃煤废气中的含有氮氧化物（NO_x）、二氧化碳等气体，常用下列方法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。
如：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CH₄(g)将NO₂(g)还原为N₂(g)等的热化学方程式为                             。

请按要求回答下列问题。
（1）根据下图回答①②。

①打开K₂，闭合K₁。A极电极反应式为_________________，B极的现象____________。
②B极重新换根碳棒，再打开K₁，闭合K₂。
B极电极反应式_______________________________。
装置发生的总反应化学方程式______________。实验完成后，锌电极增重a g，则阳极产生标准状况下的气体体积_____   ___L。
（2）改变两电极的电极材料，利用该装置要实现Cu＋H₂SO₄== CuSO₄＋H₂↑反应的发生，应打开____闭合_____，其电解质溶液需用          ，B电极材料是用    ，A电极反应式为                    。

近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势，NO_x是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1)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___________________________
(2)在汽车上安装高效催化转化器，可有效降低NO_x的排放。某研究性学习小组在技术人员的指导下，在某温度时，按下列流程探究某种催化剂作用下反应2NO＋2CON₂＋2CO₂　ΔH＜0的反应速率。
汽车尾气→尾气分析仪→催化反应器→尾气分析仪
用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)(×10^－^4 mol·L^－^1)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)(×10^－^3 mol·L^－^1)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

 
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：
①前2 s内的平均反应速率v(N₂)＝________。
②在该温度下，反应的平衡常数K＝________L·mol^－1(写出计算结果)。
③对于该可逆反应，通过综合分析以上信息，至少可以说明________(填字母)。
A．该反应的反应物混合后很不稳定
B．该反应一旦发生将在很短的时间内完成
C．该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小
D．该反应在一定条件下能自发进行
E．该反应使用催化剂意义不大

(3)通过NO_x传感器监测NO_x的含量，其工作原理示意图如上图：
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：________________________________________。

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
（1）在煤的气化反应器中发生如下几种反应：
C（s）十H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）  △H₁= +131kJ/mol
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）            △H₂= —394kJ/mol
CO（g）+1／2O₂（g）=CO₂（g）       △H₃= —283kJ/mol
则CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）△H=          
（2）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应
CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度／℃	起始量／mol	平衡量／mol	反应达平衡时间／min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	5
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①实验l中以 CO₂表示的反应速率为                 。
②在900℃时，此反应的平衡常数K＝          
③若其它条件不变向实验2的平衡混合物中再加入0.4 mol H₂O和0.4 mol CO₂，达到新平衡时CO的转化率将       （变大、变小、不变）
（3）将标准状况下224mLCO₂通入200mL 0.1 mol/L KOH溶液中，充分反应后得到溶液X，若不考虑溶液体积的变化，下列有关X的叙述不正确的是      
A、c(OH^－)＝c(H⁺)+ c(HCO₃^—)+ 2c(H₂CO₃)
B、该溶液中，c(K⁺) > c(CO₃^2—) > c(OH^－) > c(HCO₃^—)> c(H⁺)
C、该溶液中，水电离出的c(OH^－)大于水电离出的c(H⁺)
（4）以CO和O₂为原料,用KOH作电解质组成燃料电池，则该电池负极的反应式为        。
若将该电池作电源，以石墨为电极电解硫酸铜溶液，当产生时0.64gCu，理论上至少需要消耗标况下的CO气体       mL

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_     _。

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：                     。