高中化学验证原电池的效果填空题

某实验小组依据反应设计如图1原电池，探究pH对AsO₄ 氧化性的影响。测得电压与pH的关系如图2。下列有关叙述不正确的是(   )

A．调节pH可以改变反应的方向

B．pH=0.68时,反应处于平衡状态

C．pH=5时, 负极电极反应式为2I^-－2e ^-= I2

D．pH＞0.68时,氧化性I2>AsO4^3-

电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极分别为Ag₂O和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为：Ag₂O＋Zn＋H₂O＝2Ag＋Zn(OH)₂。
（1）工作时电流从      极流向     极（两空均选填“Ag₂O”或“Zn”）；
（2）负极的电极反应式为：                         ；
（3）工作时电池正极区的pH         （选填“增大”“减小”或“不变”）；
（4）外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少      g。

分甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
（1）一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物(NO_x)的污染。已知：
CH₄(g)＋4NO(g)===2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₁
CH₄(g)＋4NO₂(g)===4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)ΔH₂
现有一份在相同条件下对H₂的相对密度为17的NO与NO₂的混合气体，用16 g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8 kJ热量。
①该混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为____________。
②已知上述热化学方程式中ΔH₁＝－1160 kJ/mol，则ΔH₂＝____________。
③在一定条件下NO气体可以分解为NO₂气体和N₂气体，写出该反应的热化学方程式：______________。

（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛地研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：
④B极为电池____________极，电极反应式为________________。
⑤若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为______________(标准状况下)，实际上消耗的甲烷体积(折算到标准状况)比理论上大，可能原因为________________。

可以将氧化还原反应2H₂＋O₂＝2H₂O设计成原电池。（每空2分）
（1）利用H₂、O₂、HCl溶液构成燃料电池，则正极的电极反应式为_______________；负极的电极反 应式为________________。
（2）把H₂改成CH₄，KOH溶液作电解质，则负极的电极反应式为_______________，当导线中通过4 mol电子时，需消耗______mol的KOH；将4 mol CH₄完全与Cl₂发生取代反应，并生成等物质的量的四种氯代物，则理论上需要消耗Cl₂的物质的量为_______mol。

硝酸是一种重要的化工原料，工业上一般以氨气为原料来制备硝酸。请回答：
（1）氨气催化氧化的化学方程式为______________________。
（2）氨气若在纯氧中燃烧，则发生反应为4NH₃+3O₂2N₂+6H₂O，科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极是________(填“正极”或“负极”)；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为______________________。
（3）纳米级Cu₂O具有优良的催化性能，制取Cu₂O的方法有：
①加热条件下用液态肼(N₂H₄)还原新制Cu(OH)₂制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂．该制法的化学方程式为______________________。
②用阴离子交换膜控制电解液中OH^-的浓度制备纳米Cu₂O，反应为2Cu+H₂OCu₂O+H₂↑，如图所示．该电解池的阳极反应式为______________________。

将纯锌片和纯铜片按下图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：

（1）上图两装置中能构成原电池的是      (填甲或乙)。
（2）当甲中产生1.12L（标准状况）气体时，理论上通过导线的电子的物质的量为     。
（3）现有如下两个反应：A：NaOH+HCl=NaCl+H₂O ；B：Fe+2Fe³⁺= 3Fe²⁺,根据两反应的本质，判断     不能设计成为原电池（填A或B），不能的原因是             。

Zn-MnO₂干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液。

（1）该电池的负极材料是          电池工作时，电子从Zn极流向          填（“正极”或“负极”）。
（2）若ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液中含有杂质Cu²⁺，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是                            。
欲除去Cu²⁺，最好选用下列试剂中的           （填代号）。

A．NaOH

B．Zn

C．Fe

D．NH3·H2O

（3）MnO₂的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO₄溶液制取，则MnO₂在             极产生。阴极的电极反应式是                。若电解电路中通过2mol电子，MnO₂的理论产量为       g。（MnO₂的摩尔质量为：87g/mol）

将Zn棒和Cu棒用导线连接后，放入某电解质溶液中，构成如下图所示装置。试回答下列问题：

Ⅰ．若电解质溶液为稀硫酸
（1）Zn棒为原电池的     极，其电极反应式为       。
（2）Cu棒为原电池的     极，其电极反应式为       。
Ⅱ．若电解质为硫酸铜溶液，
（3）Cu棒上发生                  反应。
（4）若在上述两个过程中，转移电子数相等，则Cu棒上Ⅰ和Ⅱ所析出物质的质量之比为         。

依据原电池原理，回答下列问题：

图（1）                          图（2）
（1）图（1）是依据氧化还原反应：Cu(s)＋2Fe^3＋(aq)＝Cu^2＋(aq)＋2Fe^2＋(aq)设计的原电池装置。
①电极X的材料为是             ；电极Y的材料为是           。
②Y电极发生的电极反应式为：                                。
（2）图（2）是使用固体电解质的燃料电池，装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH₄和空气，其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂固体，它在高温下能传导阳极生成的O^2－离子(O₂＋4e^―→2O^2－)。
① c电极的名称为                    ②d电极上的电极反应式为                                   。

近年以来，我国多地频现种种极端天气，二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫是导致极端天气的重要因素．
（1）活性炭可用于处理大气污染物NO，在1L恒容密闭容器中加入0.100mol NO和2.030mol固体活性炭（无杂质），生成气体E和气体F．当温度分别在T₁℃和T₂℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：

①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式                  ．
②上述反应的平衡常数表达式K=              ，根据上述信息判断，T₁和T₂的关系是            ．
A．T₁＞T₂       B．T₁＜T₂       C．无法比较
③在T₁℃下反应达到平衡后，下列措施能改变NO的转化率的是           ．
a．增大c（NO）   b．增大压强    c．升高温度   d．移去部分F
（2）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得H₂，具体流程如图1所示：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应：                     ．
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是                 ．
（3）开发新能源是解决大气污染的有效途径之一．直接甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC工作原理如图2所示．
通过a气体的电极是原电池的            极（填“正”或“负”），b电极反应式为               ．

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                。