高中化学验证原电池的效果填空题

科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。目前合成氨的技术原理为氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气：
（1）已知：N₂(g)+O₂(g)＝2NO(g) ； △H＝ +180.5kJ·mol^-1
4NH₃(g)+5O₂(g)＝4NO(g)+6H₂O(g) ； △H＝﹣905kJ·mol^-1
2H₂(g)+O₂(g)＝2H₂O(g) ；  △H＝﹣483.6kJ·mol^-1
请写出氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气的热化学方程式：                  。
（2）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式：        ，科学家利用此原理，设计成氨气一氧气燃料电池，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）一定条件下，某密闭容器中发生反应：4NH₃(g)+5O₂(g)4NO(g)+6H₂O(g)。
①写出该反应的平衡常数表达式：K＝                     。
②在一定体积的密闭容器中，为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，下列措施中可采用的是          (填字母代号)。
a．增大压强    b．适当升高温度     c．增大O₂的浓度    d．选择高效催化剂

碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
（1）C、CO、CO₂在实际生产中有如下应用：
a．2C + SiO₂Si + 2CO        b．3CO + Fe₂O₃2Fe + 3CO₂
c．C + H₂OCO + H₂            d．CO₂ + CH₄CH₃COOH
上述反应中，理论原子利用率最高的是        。
（2）有机物加氢反应中镍是常用的催化剂。但H₂中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒，在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO₂，为搞清该方法对催化剂的影响，查得资料：

则：① 不用通入O₂氧化的方法除去CO的原因是       。
② SO₂(g) + 2CO(g) =" S(s)" + 2CO₂(g)   △H ＝       。
（3）汽车尾气中含大量CO和氮氧化物（NO）等有毒气体。
①活性炭处理NO的反应：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂ (g) ∆H＝-a kJ·mol^－1（a>0）
若使NO更加有效的转化为无毒尾气排放，以下措施理论上可行的是：       。


a．增加排气管长度                b．增大尾气排放口
c．添加合适的催化剂              d．升高排气管温度
②在排气管上添加三元催化转化装置，CO能与氮氧化物（NO）反应生成无毒尾气，其化学方程式是          。
（4）利用CO₂与H₂反应可合成二甲醚（CH₃OCH₃）。以KOH为电解质溶液，组成二甲醚 空气燃料电池，该电池工作时其负极反应式是       。
（5）电解CO制备CH₄和W，工作原理如图所示，生成物W是      ，其原理用电解总离子方程式解释是      。

甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度℃
500	800
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）	K1	2.5	0.15
②H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	2.50
③3H2（g）+CO2（g）CH3OH（g）+H2O（g）	K3

 
（1）反应②是           （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）某温度下反应①中H₂的平衡转化率（a）与体系总压强（P）的关系如下图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K_（A）       K_（B）（填“>”、“<”或“＝”）。据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃＝      （用K₁、K₂表示）。

（3）在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示，若在t₀时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是            。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是            。

（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，同时Al—AgO电池是应用广泛的鱼雷电 池，其原 理 如右图所示。该电池的负极反应式是                        。

（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）₂溶液等体积混合，反应平衡时，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^－），用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为             。

现有A、B、C、D、E五种常见短周期元素，已知：
①元素的原子序数按A、B、C、D、E依次增大，原子半径按D、E、B、C、A顺序依次减小；
②A、D同主族，A是所有元素中原子半径最小的元素；B与C的位置相邻；C元素原子最外层电子数是次外层电子数的3倍；
③B、D、E三者的最高价氧化物有水化物依次为甲、乙、丙，它们两两之间均可反应生成可溶性盐和水，且所得盐中均含C元素；
④B、E两种元素原子最外层电子数之和等于A、C、D三种元素原子最外层电子数之和。
请填写下列空白：
（1）写出乙+丙在溶液中反应的离子方程式                                  。
（2） 化合物BA₃与BC在加热和有催化剂存在的条件下能发生反应，生成两种无毒物质，其反应的化学方程式为：___________________________________________。
（3）用电子式表示化合物D₂C的形成过程                                         。
（4）某原电池中，电解质为KOH溶液,分别向负极通入碳元素与元素C（原子物质的量之比1：1）形成的化合物,向正极通入元素C最常见的单质,试完成下列问题：
正极反应：________________________；负极反应：________________________；

LiBH₄为近年来储氢材料领域的研究热点。
（1）反应2LiBH₄=2LiH＋2B＋3H₂↑，生成22.4 L H₂(标准状况)时，转移电子的物质的量为     mol。
（2）下图是2LiBH₄/MgH₂体系放氢焓变示意图，则：
Mg(s)＋2B(s)=MgB₂(s) △H＝         。

（3）采用球磨法制备Al与LiBH₄的复合材料，并对Al－LiBH₄体系与水反应产氢的特性进行下列研究：
①如图为25℃水浴时每克不同配比的Al－LiBH₄复合材料与水反应产生H₂体积随时间变化关系图。由图可知，下列说法正确的是     (填字母)。

a．25℃时，纯铝与水不反应
b．25℃时，纯LiBH₄与水反应产生氢气
c．25℃时，Al－LiBH₄复合材料中LiBH₄含量越高，1000s内产生氢气的体积越大
②如图为25℃和75℃时，Al－LiBH₄复合材料[ω(LiBH₄)＝25%]与水反应一定时间后产物的X－射线衍射图谱(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)。

从图中分析，25℃时Al－LiBH₄复合材料中与水完全反应的物质是            (填化学式)，产生Al(OH)₃的化学方程式为                  。
（4）如图是直接硼氢化钠－过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近溶液的pH         (填“增大”、“减小”或“不变”)，负极的电极反应式为                         。

（共14分）（1）美国麻省理工学院(MIT)近年来设计出镁锑液态金属电池，其工作原理如图所示，负极金属失去电子，并通过外电路做功，而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化；充电则执行相反的过程。

写出电池放电时的正极反应式为                                 。
（2）我国锑的蕴藏量占世界第一位，辉锑矿（Sb₂S₃）是其主要矿物。某冶金课题组进行三氯化锑水溶液的电解研究，然后利用电解过程中阳极生成的五氯化锑作为浸出剂，对辉锑矿进行酸性浸出；从而实现浸出-电解的闭路循环，解决了传统炼锑过程中“工业三废”排放量大的问题。流程如图：

①写出锑元素在周期表中的位置                  。
②“工业三废”指的是                          。
③电解过程中阳极主要是Sb³⁺被氧化成Sb⁵⁺。请写出阴极的电极反应式           。
④根据流程图写出“浸出”步骤发生反应的化学方程式         。
⑤已知浸出液中除Sb³⁺外，还有Cu²⁺、Pb²⁺等重金属离子，其中c(Cu²⁺)=1.6×10^－3mol·L^－1，向浸出液中加入硫化钠至溶液中的Cu²⁺刚好完全沉淀，则c(S^2－)=      。（已知K_sp(CuS)=8×10^－45  K_sp(PbS)=3.4×10^－28）
⑥还原除砷的原理是：在大于4mol·L^－1的HCl溶液中，以次磷酸钠（Na₃PO₂）做还原剂，保持微沸温度，使AsCl₃被还原为棕色单质砷沉淀，请配平该反应的化学方程式:
AsCl₃ +   Na₃PO₂ +   HCl +   H₂O =   As ↓+   H₃PO₃ +   NaCl

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。

甲醇（CH₃OH）是一种重要的化工原料，也是一种比较理想的燃料。甲醇在各个领域有着广泛的应用。
（1）实验测得：32 g甲醇在氧气中完全燃烧，生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：________________。
（2）燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。下图是一个化学过程的示意图。2CH₃OH+3O₂+4KOH K₂CO₃+6H₂O

①A（石墨）电极的名称是               。
②通入O₂的电极的电极反应式是           。
③写出通入CH₃OH的电极的电极反应式是              。
④乙池中反应的化学方程式为                 。
⑤当电路中通过0.01mol电子时，丙池溶液的C(H⁺) =            mol/L（忽略电解过程中溶液体积的变化）。
（3）合成甲醇的主要反应是：2H₂（g）+ CO（g）CH₃OH（g） △H=—90.8 kJ·mol^—1。
①在恒温恒容条件下，充入一定量的H₂和CO，发生反应2H₂（g）+ CO（g） CH₃OH（g）。则该反应达到平衡状态的标志有
a．混合气体的密度保持不变            
b．混合气体的总压强保持不变
c．CO的质量分数保持不变             
d．甲醇的浓度保持不变
e．v_正（H₂）= v_逆（CH₃OH）           
f．v（CO）= v（CH₃OH）
②要提高反应2H₂­（g）+ CO（g） CH₃OH（g）中CO的转化率，可以采取的措施是：
a．升温        
b．加入催化剂      
c．增加CO的浓度
d．加入H₂     
e．加入惰性气体    
f．分离出甲醇

钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量，反应原理为：
2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O  2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺
（1）基态锰原子的价电子排布式为           。
（2）上述反应涉及的元素属于同主族元素，其第一电离能由大到小的顺序为         (填元素符号)。
（3）已知H₂S₂O₈的结构如图。

①H₂S₂O₈硫原子的轨道杂化方式为                。
②上述反应中被还原的元素为                  。
③上述反应每生成1 mol MnO₄^-，S₂O₈^2- 断裂的共价键类型及其数目为           、          。
(4)一定条件下，水分子间可通过氢键将从H₂O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。

①右图是一种由水分子构成的正十二面体骨架(“o”表示水分子)，其包含的氢键数为           ；
②实验测得冰中氢键的作用能为18.8kJ·mol^-1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol^-1，其原因可能是                 。
（5）MnO₂可用于碱锰电池材料的正极材料，加入某种纳米粉体可以优化碱锰电池的性能，该纳米粉体的结构如右图。该纳米粉体的化学式为__________。
（6）铑（Rh）与钴属于同族元素，性质相似。铑的某配合物的化学式为CsRh(SO₄)₂·4H₂O，该物质易溶于水，向其水溶液中加入一定浓度的BaCl₂溶液，无沉淀生成，该盐溶于水的电离方程式为               。

铅及其化合物在工业生产生活中都具有非常广泛的用途。
（1）瓦纽科夫法熔炼铅，其相关反应的热化学方程式如下：
2PbS（s）+3O₂（g）=2PbO（s）+2SO₂（g）↑H="a" kJ/mol
PbS（s）+2PbO（s）=3Pb（s）+SO₂（g）↑H="b" kJ•mol^-1
PbS（s）+PbSO₄（s）=2Pb（s）+2SO₂（g）↑H="c" kJ•mol^-1
反应3PbS（s）+6O2（g）=3PbSO₄（s）△H=_____________kJ•mol^-1（用含a，b，c的代数式表示）。
（2）还原法炼铅，包含反应PbO(s)+CO(g)Pb(s)+CO₂(g)   △H，该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表

温度	300	727	1227
lgK	6.17	2.87	1.24

①该还原反应的△H____0（选填：“＞”“＜”“=”）。
②当lgK=1且起始时只通入CO（PbO足量），达平衡时，混合气体中CO的体积分数为_______。
（3）引爆导弹、核武器的工作电源通常Ca/PbSO₄热电池，其装置如图所示，该电池正极的电极反应式为_______。

（4）PbI₂：可用于人工降雨．取一定量的PbI₂固体，用蒸馏水配制成t℃饱和溶液，准确移取25．00mLPbI₂饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH⁺（发生：2RH⁺+PbI₂=R₂Pb+2H⁺+2I^-），用250ml洁净的锥形瓶接收流出液，最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性，将洗涤液一并盛放到锥形瓶中（如图）．加入酚酞指示剂，用0.0025mol•L-1NaOH溶液滴定，当达到滴定终点时，用去氢氧化钠溶液20.00mL．可计算出t℃时PbI₂ Ksp为_______。

（5）铅易造成环境污染，水溶液中的铅存在形态主要有6种，它们与pH关系如图1所示，含铅废水用活性炭进行处理，铅的去除率与pH关系如图2所示．

①常温下，pH=6→7时，铅形态间转化的离子方程式为____________________。
②用活性炭处理，铅的去除率较高时，铅主要应该处于________（填铅的一种形态的化学式）形态．

(14分)请回答下列问题：
（1）下表列出了一些化学键的键能E：

化学键	H—H	O===O	O—H
E/kJ·mol^－1	436	x	463

反应H₂(g)＋O₂(g)===H₂O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol^－1，则x＝__________。
（2）铅蓄电池是正极板上覆盖有PbO₂，负极板上覆盖有Pb，电解质溶液是H₂SO₄溶液，电池放电时的总反应：Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O。
请写出充电时阴极的电极反应式：__________________
（3）反应m A＋n Bp C，在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体，减压后正反应速率小于逆反应速率，则m、n、p的关系是________________。
②若C为气体，且m + n = p，在加压时化学平衡发生移动，则平衡必定向________________方向移动。
③若再升高温度，平衡向逆向移动，则正反应为     _________  反应（填“吸热”或“放热”）
（4）依据氧化还原反应Zn(s)＋Cu^2＋(aq)===Zn^2＋(aq)＋Cu(s)设计的原电池如图所示。

①请在图中标出电极材料及电解质溶液（写化学式）________________
②盐桥中的Cl^－向________极移动（填“左”或“右”）。

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，请回答下列问题：
（1）一定温度下，在一恒容的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是       （填序号）．
A．每消耗1mol CO的同时生成2molH₂
B．混合气体总物质的量不变
C．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等
D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．B、C两点的平衡常数K（B）K（C）（填“＞”、“=”或“＜”）．

③某温度下，将2．0mol CO和6．0molH₂充入2L的密闭容器中，达到平衡时测得
c（CO）=0．25mol/L，CO的转化率=      ，此温度下的平衡常数K=      （保留二位有效数字）．
（2）常温下，将V mL、0．20mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20．00mL、0．20mol/L甲酸溶液中，充分反应，溶液pH=7，此时V      20．00（填“＞”、“=”或“＜”）;当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时，溶液中所含离子浓度由大到小排列顺序____________
（3）温度650℃的熔融盐燃料电池，用（CO、H₂）作反应物，空气与CO₂的混合气体为正极反应物，镍作电极，用Li₂CO₃和Na₂CO₃混合物作电解质．该电池的正极反应式为__________       ．
（4）己知：CH₃OH、H₂的燃烧热（△H）分别为﹣726．5kJ/mol、﹣285．8kJ/mol，则常温下CO₂和H₂反应生成CH₃OH和H₂O的热化学方程式是               ．

(18分)I．碱性锌锰干电池的总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂。该电池中，负极材料是______，正极反应式为_______。
Ⅱ．以废旧锌锰干电池处理得到的混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下图所示。

请回答下列问题：
（1）Mn_xZn_1-xFe₂O₄中铁元素化合价为+3，则锰元素的化合价为__________。
（2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
（3）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸气经KMnO₄溶液进行吸收而实现的。在恒温下不同pH时，KMnO₄溶液对Hg的单位时间去除率及主要产物如下图所示。

①写出pH=2时KMnO₄溶液吸收汞蒸气的离子方程式_________。
②在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使KMnO₄；溶液的氧化性增强外，还可能是___________。
（4）用惰性电极电解K₂MnO₄溶液制备KMnO₄的装置如图所示。

①a应接直流电源的____________(填“正”或“负”)极。
②已知25℃，两室溶液的体积均为100 mL，电解一段时间后，右室溶液的pH由10变为14，则理论上可制得_______mol KMnO₄ (忽略溶液的体积和温度变化)。

(14分)CO、SO₂是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法。
I、甲醇可以补充和部分替代石油燃料，缓解能源紧张。利用CO可以合成甲醇。

（2）一定条件下，在容积为VL的密闭容器中充入α mol CO与2a mol H₂合成甲醇平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①P₁＿＿P₂(填“＞”、“＜”或“=”)，理由是  
②该甲醇合成反应在A点的平衡常数K=   (用a和V表示)
③该反应达到平衡时，反应物转化率的关系是:CO   H₂(填“＞” 、“＜” 或“="”" )
④下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是   。(填写相应字母)

A．使用高效催化剂

B．降低反应温度

C．增大体系压强

D．不断将CH30H从反应混合物中分离出来

E、增加等物质的量的CO和H₂
Ⅱ、某学习小组以SO₂为原料，采用电化学方法制取硫酸。
（3）原电池法:该小组设计的原电池原理如图所示。写出该电池负极的电极反应式          。

（4）电解法:该小组用Na₂SO₃溶液充分吸收S0₂得到NaHSO₃溶液，然后电解该溶液制得了硫酸。原理如下图所示。

写出开始电解时阳极的电极反应式          。

尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高氮化肥，在工农业生产中有着非常重要的地位。
（1）工业上合成尿素的反应如下：
2NH₃(l)＋CO₂(g)H₂O(l)＋H₂NCONH₂ (l) △H＝－103.7 kJ·mol^－1
下列措施中有利于提高尿素的产率的是_________________。
A．采用高温    B．采用高压    C．寻找更高效的催化剂
（2）合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH₃(l)＋CO₂(g) H₂NCOONH₄(氨基甲酸铵) (l)  △H₁
第二步：H₂NCOONH₄(l)H₂O(l)＋H₂NCONH₂(l)           △H₂
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第     步反应决定，总反应进行到          min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示，则△H₂         0（填“＞”“＜”或“＝”）
（3）在温度70—95℃时，工业尾气中的NO、NO₂可以用尿素溶液吸收，将其转化为N₂
①尿素与NO、NO₂三者等物质的量反应，化学方程式为        。
②已知：a :N₂（g）+O₂（g）= 2NO（g）  △H=180．6 kJ·mol^—1
b： N₂（g）+3H₂（g）= 2NH₃（g）  △H= —92．4kJ·mol^—1
c：2H₂（g）+O₂（g）= 2H₂O（g）  △H= —483．6 kJ·mol^—1 
则4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）= 4N₂（g）+6H₂O（g）△H=     kJ·mol-1。
（4）尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为         。