高中化学验证原电池的效果填空题

（共9分）如图所示，

（1）该装置叫_____装置，可以将_____能转化为_____能。
（2）负极是 _______，电极反应为_______。
（3）正极是_______，电极反应为__   ，总反应为____。

硫酸盐主要来自地层矿物质，多以硫酸钙、硫酸镁的形态存在。
（1）已知：①Na₂SO₄(s)=Na₂S(s)+2O₂(g)       ΔH₁="+1011.0" kJ·mol^-1
②C(s)+O₂(g)=CO₂(g)             ΔH₂=－393.5 kJ·mol^-1
③2C(s)+O₂(g)=2CO(g)            ΔH₃=－221.0 kJ·mol^-1
则反应④Na₂SO₄(s)+4C(s)=Na₂S(s)+4CO(g) ΔH₄=________kJ·mol^-1；工业上制备Na₂S时往往还要加入过量的炭，同时还要通入空气，目的有两个，其一是使硫酸钠得到充分还原（或提高Na₂S产量），其二是_____________________________________________。
（2）智能材料是当今材料研究的重要方向之一，纳米Fe₃O₄由于具有高的比表面、高的比饱和磁化强度和顺磁为零的超顺磁性而被广泛地用作磁流体的磁性粒子。水热法制备Fe₃O₄纳米颗粒的反应是：
3Fe²⁺ + 2S₂O₃^2- + O₂ + xOH^-=Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O
请回答下列问题：

①水热法所制得的水基磁流体超过30天都未出现分层和混浊现象，因为该分散系是________。
②上述反应方程式x=___________________。
③该反应中1molFe²⁺被氧化时，被Fe²⁺还原的O₂的物质的量为_____。
（3）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO₂和SO₃，此时反应的化学方程式是____________。
②由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如上图，该电池反应的化学方程式为_____________________________________________________。

熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K₂CO₃(其不含O^2－和HCO)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。
该燃料电池负极电极反应式为：2C₄H₁₀＋26CO－52e^－=34CO₂＋10H₂O。
试回答下列问题：
（1）该燃料电池的化学反应方程式为________________________________________________；
（2）正极电极反应式为_________________________________________。
（3）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。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是________，它来自________________________________。
（4）某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水：

①写出该电解池反应的离子方程式_______________________________________。
②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl₂将生成的I₂氧化。若反应的Cl₂和I₂的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸。该反应的化学方程式为___________________________________________________________。
③若电解后得到200 mL 3.25mol/LNaOH溶液，则消耗C₄H₁₀的体积在标准状况下为________mL。

（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄ ( g ) + H₂O ( g )＝CO ( g ) + 3H₂ ( g )   △H ＝+206.0 kJ·mol^－1
II：CO ( g ) + 2H₂ ( g )＝CH₃OH ( g )       △H＝—129.0 kJ·mol^－1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为                                
（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式                                  。
②写出除去甲醇的离子方程式                            。
（3）写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的电极反应式
负极                                                   。

对碳及其氧化物的化学热力学、动力学研究有助于人类充分利用化石燃料，消除氧化物对环境的负面影响。
（1）25℃时，石墨和CO的燃烧热分别为：393.5kJ/mol、283.0kJ/mol。请写出石墨不完全燃烧时的热化学方程式            。
（2）25℃时，反应2CO₂（g）2CO（g)+ O₂（g)的平衡常数K=2.96×10^-92。在一个体积可变的密闭容器中（起始时容器体积为1L）充入一定量CO₂、CO、O₂的混合气体，要使容器中的反应开始时向CO₂分解的方向进行，起始时三种气体的物质的量浓度应满足的关系是            。当该反应在25℃时达到平衡后，其他条件不变时，升高温度或增加容器的压强，均能使该平衡发生移动，②请在坐标中作出该反应的平衡常数K随温度（T）、压强（p）变化的示意图。

（3）1600℃时，反应2CO（g)+ O₂（g)2CO₂（g）的平衡常数K=1.0×10⁸。经测定，汽车尾气中CO和CO₂气体的浓度分别为4.0×10^-5mol/L和4.0×10^-4mol/L。若在汽车的排气管上增加一个1600℃时的补燃器，并不断补充O₂使其浓度始终保持为4.0×10^-4mol/L。则经补燃处理后尾气中CO的浓度为      mol/L（结果保留两位有效数字）。
（4）以CO和O₂为电极燃料，以熔融K₂CO₃为电解质组成燃料电池，请写出该电池的负极反应式            。

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示：

回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为                、               ；
（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是            ，电解氯化钠溶液的化学方程式为                                              ；
（3）若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为
              (已知N_A＝6.02×10²³mol^－1，电子电荷为1.60×10^－19C，列式表示即可)，最多能产生的氯气体积为      L(标准状况）。

(16分)Ⅰ：中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。
（1）有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是           
A．电解水制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑         
B．高温使水分解制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
C．太阳光催化分解水制氢：2H₂O   2H₂↑＋O₂↑    
D．天然气制氢：CH₄＋H₂OCO ＋ 3H₂
（2）CO₂可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入 1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下反应： CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) △H=－49．0kJ·mol^－1，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。

①从3 min到9 min，v(H₂)=________mol·L^－1·min^－1。
②能说明上述反应达到平衡状态的是____________（填编号）。
A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1∶1（即图中交叉点）
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
Ⅱ： 甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（3）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：  CO(g) ＋ 2H₂(g)  CH₃OH(g)  ΔH₁
反应II： CO₂(g) ＋ 3H₂(g) CH₃OH(g)  +  H₂O(g)  ΔH₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是    （填“I”或“Ⅱ”）。
②已知反应Ⅰ的能量变化如图所示：由表中数据判断  ΔH₁     0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

③某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0．2 mol／L， 则CO的转化率为          。
（4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如下图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为____________
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为____________．

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                。

(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：                     。