高中化学验证原电池的效果填空题

碳及其化合物应用广泛。
I 工业上利用CO和水蒸汽反应制氢气，存在以下平衡：
CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂(g)△H＞0
（1）向1L恒容密闭容器中注入CO(g)和H₂O(g),830℃时测得部分数据如下表。则该温度下反应的平衡常数K=______________。

（2）相同条件下，向1L恒容密闭容器中，同时注入2mol CO、2mol H₂O(g),1molCO₂和1mo1H₂，此时v(正 ) __________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)
（3）上述反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可采取的措施是_______（填字母代号）。

A．升高温度

B．加入催化剂

C．增大压强

D．增加CO的浓度

E．及时分离出CO₂
II 已知CO(g)+1/2 O₂(g)＝CO₂(g)           △H＝一141 kJ·mol^-1
2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(g)                      △H＝一484 kJ·mol^-1
CH₃OH（1）+3/2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)        △H＝一726 kJ·mol^-1
（4）用CO(g)、H₂(g)化合制得液态甲醇的热化学方程式为___________________________。
III某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解100mL一定浓度NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如图：

（5）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式__________________________________ 。
（6）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后,石墨电极上的电极反应式____________，原混合溶液中CuSO₄的物质的量浓度____________mol/L。（假设溶液体积不变）
（7）将在t₂时所得的溶液稀释至200mL，该溶液的pH约为___________。

乙醇是重要的化工原料和液体燃料，可以在一定条件下利用CO₂与H₂反应制得：

请回答：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为                                 。
（2）当温度T₁>T₂时，化学平衡常数K₁           K₂（填“>”、“<”或“=”）。
（3）在恒温、恒容的密闭容器中，下列描述能说明上述反应已达化学平衡状态的是       （填字母序号）。
a．生成1molCH₃CH₂OH的同时生成3 mol H₂O
b．容器中各组分浓度不随时间而变化
c．容器中混合气体的密度不随时间而变化
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（4）在工业生产中，可使H₂的转化率和化学反应速率同时提高的措施有                          （写出一条合理措施即可）。
（5）工业上，常以乙醇为原料生产乙醛。根据下图所示信息，该反应是              反应（填“放热”或“吸热”），判断依据是__________________。

（6）乙醇可以作为燃料电池的燃料。某乙醇燃料电池以乙醇为燃料，使用酸性电解质，该电池负极反应的电极反应式为                                。

如图所示，U形管内盛有100mL的溶液，按要求回答下列问题：

（1）打开K₂，合并K₁，若所盛溶液为CuSO₄溶液：则A      极，A极的电极反应式为       ．若所盛溶液为KCl溶液：则B极的电极反应式为              ．
（2）打开K₁，合并K₂，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则A电极附近可观察到的现象是         ，Na⁺移向    极（填A、B）；总反应化学方程式是           ．
（3）如果要用电解的方法精炼粗铜，打开K₁，合并K₂，电解液选用CuSO₄溶液，则A电极的材料应换成是      （填“粗铜”或“纯铜”），反应一段时间后电解质溶液中Cu²⁺的浓度将会     （填“增大”、“减小”、“不变”）。

钠及其化合物具有广泛的用途。
（1）工业上可利用反应Na（1）+ KCl（1）        K（g）+ NaCl（1）来治炼金属钾，此反应利用了钠的还原性及___ _____，
写出钠与TiCl₄反应冶炼Ti的化学方程式______________         _______。
（2）用Na2CO3熔融盐作电解质，CO、O₂为原料组成的新型电池的研究取得了重大突破。该电池示意图如图：

负极电极反应式为________________，为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环。A物质的化学式为______________。
（3）Li-SOCl₂电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是
LiAlCl₄－SOCl₂。电池的总反应可表示为: 4Li + 2SOCl₂ ＝4LiCl + S + SO₂。
请回答下列问题：
①电池的负极材料为           ，发生的电极反应为                        ；
②电池正极发生的电极反应为                                              ；

科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展。
（1）为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是         。（选填字母）

A．电解水	B．锌和稀硫酸反应
C．光解海水	D．分解天然气

（2）用水分解获得氢气的能量变化如图所示，表示使用催化剂是曲线         。该反应为         (放热还是吸热)反应。

（3）1g的氢气完全燃烧生成液态水释放出142.9kJ的热量.写出其完全燃烧的热化学方程式：      。
（4）氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行下图所示实验：

上图装置中，某一铜电极的质量减轻 6.4g ，则 a 极上消耗的O₂在标准状况下的体积为         L。

到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。
（1）化学反应中放出的热能（焓变，ΔH）与反应物和生成物的键能（E）有关。
已知：H₂(g)＋Cl₂(g)＝2HCl(g) ΔH＝－185kJ/mol
E（H－H）＝436 kJ/mol，E（Cl－Cl）＝247 kJ/mol
则E（H－Cl）＝                                       ；
（2）已知：Fe₂O₃(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO₂(g) ΔH＝－25kJ/mol
3 Fe₂O₃(s)＋CO(g)＝2Fe₃O₄(s)＋CO₂(g) ΔH＝－47kJ/mol
Fe₃O₄(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO₂(g) ΔH＝＋19kJ/mol
请写出CO还原FeO的热化学方程式：                           ；
最近，又有科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃（Y：钇）的ZrO₂（Zr：锆） 固体，它在高温下能传导O^2-离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C₄H₁₀）代表汽油。
①电池的正极反应式为                                               ____  ；
②放电时固体电解质里的O^2-离子的移动方向是向       极移动（填正或负）。 

有A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大，其中B是地壳中含量最多的元素．已知A、C及B、E分别是同主族元素，且B、E两元素原子核内质子数之和是A、C两元素原子核内质子数之和的2倍．处于同周期的C、D、E元素中，D是该周期金属元素中金属性最弱的元素．
（1）试比较C、D两元素最高价氧化物对应水化物碱性的强弱（填化学式）
        ＞         ；
（2）A、B、C形成的化合物的晶体类型为          ；电子式为          ；
（3）写出D单质与C元素最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式     ；
（4）写出两种均含A、B、C、E四种元素的化合物在溶液中相互反应、且生成气体的离子方程式                         ；
（5）A单质和B单质能构成电池，该电池用多孔惰性电极浸入浓KOH溶液，两极分别通入A单质和B单质，写出该电池负极电极反应方程式               ；
（6）通常条件下， C的最高价氧化物对应水化物2mol与E最高价氧化物对应水化物1mol的稀溶液间反应放出的热量为114.6KJ，试写出表示该热量变化的离子方程式        ．

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_     _。

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：                     。