高中化学验证原电池的效果填空题

X、Y、Z三种短周期元素，其单质在常温下均为无色气体，它们的原子序数之和为16。在适当条件下三种单质两两化合，可发生如右图所示变化。己知l个B分子中含有Z元素的原子个数比C分子中含有Z元素的原子个数少1个。请回答下列问题：
 
（1）由 X、Y、Z三种元素共同组成的三种不同种类的常见化合物的化学式为           ，相同浓度上述水溶液中由水电离出的c(H⁺)最小的是                （填写化学式）。
（2）Allis-Chalmers制造公司发现可以用C作为燃料电池的燃料，以氢氧化钾溶液为介质，反应生成对环境无污染的常见物质，试写出该电池负极的电极反应式                          ，溶液中OH^-向         极移动（填“正”或“负”）。
（3）Z分别与X、Y两元素可以构成18个电子分子甲和乙，其分子中只存在共价单键，常温下甲、乙均为无色液体，甲随着温度升高分解速率加快。
①乙能够将CuO还原为Cu₂O，已知每lmol乙参加反应有4mole^- 转移，该反应的化学方程式为  。
②将铜粉末用10%甲和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 
_____________________________________________________。
③实验室可用甲作试剂取X的单质，发生装置可选用下图中的      （填装置代号）。

(18分)化学反应原理在生产和科研中有着重要的应用，请利用相关知识回答下列问题。
（1）一定条件下在密闭容器中加入NH₄I发生反应：

则反应a的平衡常数表达式为_________；达到平衡后，扩大容器体积，反应b的移动方向_______(填正向、逆向或不移动)
（2）氮元素的+4价氧化物有两种，它们之间发生反应：2NO₂N₂O₄∆H < 0，将一定量的NO₂充入注射器中后封口，下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。下列说法正确的是

A．b点的操作是压缩注射器

B．c点与a点相比，增大，减小

C．若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则b、c两点的平衡常数Kb>Kc

D．d点：(正)> (逆)

（3）利用反应构成原电池，能消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图所示。

①电极a为__________极，其电极反应式为_________________。
②当有2.24LNO₂(标准状况下)被处理时，转移电子为____________mol。
③为使电池持续放电，该离子交换膜需选用____________交换膜。
（4）使用硼氢化钠(NaBH₄)为诱导剂，可使Co²⁺与肼(N₂H₄)在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。
①写出该反应的离子方程式_______________________。
②在纳米钴的催化作用下，肼(N₂H₄)可分解生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示，为抑制肼的分解，可采取的合理措施有____________(任写一种)。

(14分)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：2CO(g)+4H₂ (g) CH₃CH₂OH(g)+H₂O(g) △H=—256.1kJ·mol^—1。
已知：H₂O(l)=H₂O(g) △H=+44kJ·mol^—1
CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g) △H=—41.2kJ·mol^—1
（1）以CO₂(g)与H₂(g)为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
2CO₂(g)+6H₂(g)  CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(l) △H=     。
（2）CH₄和H₂O(g)在催化剂表面发生反应CH₄+H₂OCO+3H₂，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：

温度/℃	800	1000	1200	1400
平衡常数	0.45	1.92	276.5	1771.5

①该反应是_____反应（填“吸热”或“放热”）；
②T℃时，向1L密闭容器中投入1molCH₄和1mol H₂O(g)，平衡时c(CH₄)=0.5mol·L^—1，该温度下反应CH₄+H₂OCO+3H₂的平衡常数K=     。
（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5 为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图。

①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为     ；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在     左右。
②用C_xH_y（烃）催化还原NO_x也可消除氮氧化物的污染。写出CH₄与NO₂发生反应的化学方程式：     。
（4）乙醇-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2—离子。该电池负极的电极反应式为     。

(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          。

硫及其化合物和氮及其化合物在化学工业、环境保护中应用非常广泛。
（1）汽车尾气中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂气体，其中       能导致酸雨的形成，收集SO₂形成的酸雨，pH逐渐减小，一定时间后pH不再变化，写出酸雨中反应的离子方程式         。
（2）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。己知：
CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(l)   ΔH＝－955 kJ·mol^－1
CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)  ΔH＝－890.3l kJ·mol^－1
2NO(g)＋O₂(g)＝2NO₂(g)      ΔH＝－112.97 kJ·mol^－1
写出CH₄(g)催化还原NO(g)生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式：                  。
（3）工业上生产硫酸时，将SO₂氧化为SO₃是关键一步。
①某温度下，已知2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，△H=" —196" kJ· mol^—1。开始时在10L的密闭容器中加入4.0mol SO₂(g)和5.0mol O₂(g)，5分钟后反应达到平衡，共放出热量196kJ，该温度下此反应的平衡常数K=         ，用SO₂表示的反应速率为              。
②一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO₂和1molO₂，发生下列反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，达到平衡后改变下述条件，SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大的是   （填字母）。

A．保持温度和容器内压强不变，充入1mol Ar

B．保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2

C．保持温度和容器体积不变，充入2 mol SO3

D．升高温度

E．移动活塞压缩气体
（4）某人设想以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，通入O₂的电极为    极，写出通入SO₂的电极的电极反应式                             。

分别按下图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计。请回答下列问题：

（1）以下叙述中，正确的是__________。

A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极

B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生

C．两烧杯中溶液pH均增大

D．产生气泡的速度甲中比乙中慢

E．乙的外电路中电流方向Zn→Cu
（2）变化过程中能量转化的形式主要是：甲为__________；乙为__________。
（3）在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是__________。
（4）在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应方程式_________________

磺酰氯（SO₂Cl₂）是一种有机氯化剂，也是锂电池正极活性物质。已知磺酰氯是一种无色液体，熔点-54.1℃，沸点69.1℃，遇水发生剧烈水解。
（1）已知：①SO₂ (g) +Cl₂ (g)+ SCl₂ (g)2SOCl₂ (g) △H="a" kJ·mol^－1
②SO₂Cl₂(g)+ SCl₂ (g)  2SOCl₂(g)  △H="b" kJ·mol^－1
则反应：SO₂(g) + Cl₂(g)SO₂Cl₂(g)  △H = kJ·mol^－1（用含a、b的代数式表示）；该反应平衡常数表达式为K = 。
（2）磺酰氯可与白磷发生反应为：P₄+ 10SO₂Cl₂= 4PCl₅ + 10SO₂↑，若生成1molSO₂，则转移电子的物质的量为  mol。
（3）某学习小组的同学依据反应：SO₂(g)+ Cl₂(g)SO₂Cl₂(g)  △H ＜0，设计的制备磺酰氯装置如图-1。

①若用浓盐酸与二氧化锰为原料制取Cl₂，其反应的化学方程式为 。
②有关图-1所示的装置说法正确的是 （不定项选择）。
a.A、E处洗气瓶中盛放的可能分别是饱和食盐水和饱和NaHSO₃溶液
b.B处反应管内五球中玻璃棉上的活性炭作催化剂
c.B处反应管冷却水应从m接口通入
d.装置C处吸滤瓶应放在冰水中冷却
e.D处U形管中盛放的可能是碱石灰
③从化学平衡移动角度分析，反应管通水冷却的目的为 。
（4）GET公司开发的Li-SO₂Cl₂军用电池，其示意图如图-2所示，已知电池反应为：2Li + SO₂Cl₂ =" 2LiCl" + SO₂↑；则电池工作时，正极的电极反应式为 。

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                                           。

X、Y、Z、M、Q、G六种短周期元素，原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，Y的一种同位素原子常用于测定文物的年代；Q形成的单质为淡黄色固体。请回答下列问题（涉及物质均用化学式表示）。
（1）离子化合物ZX中X离子的结构示意图为                ； Y在元素周期表中的位置是_______________。
（2）上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_______________，Q与G的气态氢化物还原性更强的是__________________。
（3）工业上制备M的高纯度单质，其中一个重要反应是：由MXG₃与X₂在高温下反应。该反应过程必须控制无水无氧，因为MXG₃遇水剧烈反应生成H₂、        和        ，而混入氧气，引起的后果是                             。
（4）X₂Q的燃烧热为a kJ·mol^-1，下列X₂Q燃烧反应的热化学方程式正确的是           。

A．2X2Q(g) + O2(g) =" 2Q(s)" + 2X2O(g)△H=" -2a" kJ·mol^-1

B．X2Q(g) + 2O2(g) = QO3(g) + X2O(l)△H=" +a" kJ·mol^-1

C．2X2Q(g)+ 3O2(g) = 2QO2(g) + 2X2O(l)△H=" -2a" kJ·mol^-1

D．X2Q(g) + 2O2(g) = QO3(g) + X2O(l)△H=" -a" kJ·mol^-1

（5）熔融状态下，Z的单质和FeG₂能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Z + FeG₂ Fe + 2ZG 放电时，电池的正极反应式为:                                                          该电池的电解质为___________________。

氨是重要的化工产品和化工原料。
（1）氨的电子式是                。
（2）已知：

①合成氨的热化学方程式是   。
②降低温度，该反应的化学平衡常数K           ．（填“增大”、“减小’’或“不变”）。
（3）有人设想以N₂和H₂为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图l所示。
电池正极的电极反应式是                        ，A是              。

（4）用氨合成尿素的反应为2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂（l）+ H₂O(g)。工业生产时，原料气带有水蒸气。图2表示CO₂的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。
①曲线I、II、III对应的水碳比最大的是                    。
②测得B点氨的转化率为40%，则x₁                   。

全球气候变暖已经成为全世界人类面临的重大问题。
（1）地球上的能源主要源于太阳，绿色植物的光合作用可以大量吸收CO₂以减缓温室效应，主要过程可以描述分为下列三步（用“C₅”表示C₅H₁₀O₄，用“C₃”表示C₃H₆O₃）：
Ⅰ：H₂O(l)＝2H^＋(aq)＋1/2O₂(g)＋2e^－      △H＝＋284kJ/mol
Ⅱ：CO₂(g)＋C₅(s)＋2H^＋(aq)＝2C₃^＋(s)     △H＝＋396kJ/mol
Ⅲ：12C₃^＋(s)＋12e^－＝C₆H₁₂O₆(葡萄糖、s)＋6C₅(s)＋3O₂(g)    △H＝－1200kJ/mol
写出绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式            
（2）工业上有一种方法有效地开发利用CO₂，是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，进行如下实验，在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)△H＝－49.0kJ/mol。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝        mol/(L·min)；
②氢气的转化率＝            ；
③求此温度下该反应的平衡常数K=             ；
④下列措施中能使平衡体系中n(CH₃OH)／n(CO₂)增大的是           。

A．升高温度	B．充入He(g)，使体系压强增大
C．将H2O(g)从体系中分离出去	D．再充入1mol CO2和3mol H2

⑤当反应达到平衡时，H₂的物质的量浓度为c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，待反应再一次达到平衡后，H₂的物质的量浓度为c₂。则c₁     c₂的关系（填＞、＜、＝）。
（3）减少温室气体排放的关键是节能减排，大力开发利用燃料电池就可以实现这一目标。如图所示甲烷燃料电池就是将电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。将其插入KOH溶液，从而达到吸收CO₂的目的。

①通入氧气一极的电极反应式为               ；
②随着电池不断放电，电解质溶液的pH         （填“增大”、“减小”或“不变”）。
③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率         （填大于、小于或等于）甲烷燃烧的能量利用率。

（共13分）I离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al₂Cl₇^—和AlCl₄^—组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。
（1）钢制品应接电源的       极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为        。若改用AlCl₃水溶液作电解液，则阴极产物为   。
（2）为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6 mol电子时，所得还原产物的物质的量为          mol。
（3）用铝粉和Fe₂O₃做铝热反应实验，需要的试剂还有                 。
a．KCl        b.KClO₃        c.MnO₂        d.Mg
取少量铝热反应所得到的固体混合物，将其溶于足量稀H₂SO₄，滴加KSCN溶液无明显现象，      （填“能”或“不能”）说明固体混合物中无Fe₂O₃，理由是           （用离子方程式说明）。
II燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
（4）美国Simons等科学家发明了使NH₃直接用于燃料电池的方法，其装置为用铂作为电极，加入电解质溶液中，其电池反应为4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O
写出该燃料电池的正极反应式                                                          
（5）以天然气(假设杂质不参与反应)为原料的燃料电池示意图如图所示。

①放电时，负极的电极反应式为：                             
②假设装置中盛装100.0 mL 3.0 mol·L^—1 KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8960 mL。放电完毕后，电解质溶液中各离子浓度的大小关系为：                        

27.氮是一种非常重要的元素，它的单质和化合物应用广泛，在科学技术和生产中有重要的应用。试回答下列问题：
（1）N₂和H₂为原料合成氨气的反应为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）  △H<0，下列措施可以提高H₂的转化率是（填选项序号）          。
a．选择适当的催化剂           b．增大压强 
c．及时分离生成的NH₃          d．升高温度
（2）在恒温条件下，将N₂与H₂按一定比例混合的气体充入一个2L固定容积的密闭容器中，10分钟后反应达平衡时，n（N₂）=1.0mol，n（H₂）=1.0mol，n（NH₃）=0.4mol，则反应速率v（N₂）=        mol/(L·min)。
（3）在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g） △H>0
该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如下图所示。若t₂、t₄时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号）                  。

a．在t₁-t₂时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b．在t₂时，采取的措施一定是升高温度
c．在t₃-t₄时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d．在t₀-t₅时，容器内NO₂的体积分数在t₃-t₄时值的最大
（4）氨和联氨（N₂H₄）是氮的两种常见化合物，最常见的制备联氨的方法是以丙酮为催化剂，用次氯酸钠与氨气反应，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1，写出该反应的化学方程式：                      。
（5）已知：N₂(g)+O₂(g) = 2NO(g)        △H=+180.5kJ/mol
N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)        △H=－92.4kJ/mol
2H₂(g)+O₂(g) = 2H₂O(g)           △H=－483.6kJ/mol
若有17 g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为     。
（6）直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O，电解质溶液一般使用KOH溶液，则负极电极反应式是        ．从理论上分析，该电池工作过程中      (填“需要”或“不需要”)补充碱(KOH)．

Ⅰ、工业上用含有Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的废水回收铬。其工艺流程如下：

已知：①2 CrO₄^2-（黄色）+2H⁺ Cr₂O₇^2-（橙色）+ H₂O;
②常温下，Ksp【Fe（OH）₃】=1.0×10^-38，Ksp【Cr（OH）₃】=1.0×10^-32；
③当离子浓度小于1.0×10^-5mol·L^-1时，认为沉淀完全。
（1）下列选项中能说明反应2 CrO₄^2-（黄色）+2H⁺ Cr₂O₇^2-（橙色）+ H₂O达平衡状态的是_______(填选项字母)。

A．Cr2O7^2-和CrO4^2-的浓度相同

B．2v（Cr2O7^2-）= v（CrO4^2-）

C．溶液的颜色不变

D．溶液的PH不变

（2）为防止FeSO₄溶液变质，在保存时需加入的试剂为               (填试剂名称)
（3）过滤操作中需要用到的玻璃仪器有             
（4）FeSO₄溶液与溶液A发生反应的离子方程式为             
（5）沉淀C的化学式为                     ，pH₂的范围为             
Ⅱ、铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。

（6）该电池的总反应化学方程式为              ；
（7）某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0.3 mol·L^－1，则该过程中消耗铝的质量为              。

Cl₂、漂白液（有效成分为NaClO）在生产、生活中广泛用于杀菌、消毒．
（1）电解NaCl溶液生成Cl2的化学方程式是            。
（2）Cl 2溶于H2O、NaOH溶液即获得氯水、漂白液．
①干燥的氯气不能漂白物质，但氯水却有漂白作用，说明起漂白作用的物质是            。
②25℃，Cl ₂与H₂O、NaOH的反应如下：

不直接使用氯水而使用漂白液做消毒剂的原因是            。
（3）家庭使用漂白液时，不宜直接接触铁制品，漂白液腐蚀铁的电极反应为：发生的电极反应式是            。
（4）研究漂白液的稳定性对其生产和保存有实际意义．30℃时，pH=11的漂白液中NaClO的质量百分含量随时间变化如下：

①分解速v（Ⅰ）、v（Ⅱ）的大小关系是           ，原因是            。
②NaClO分解的化学方程式是            。
③（常温下漂白液的密度约为1g / cm3，且变化忽略不计）