高中化学验证原电池的效果填空题

我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法．
I．已知反应Fe₂O₃（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO₂（g）△H=﹣23.5kJ•mol^﹣1，该反应在1000℃的平衡常数等于64。在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反应经过l0min后达到平衡．
（1）CO的平衡转化率=     
（2）欲提高CO的平衡转化率，促进Fe₂O₃的转化，可采取的措施是     
a．提高反应温度
b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂
d．及时吸收或移出部分CO₂
e．粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触
Ⅱ．高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收，使其在一定条件下和H₂反应制备甲醇：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）．请根据图示回答下列问题：

（1）从反应开始到平衡，用H₂浓度变化表示平均反应速率v（H₂）=         
（2）若在温度和容器相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：

容器	反应物投入的量	反应物的转化率	CH3OH的浓度	能量变化 （Q1、Q2、Q3均大于0）
甲	1mol CO和2mol H2	α1	c1	放出Q1kJ热量
乙	1mol CH3OH	α2	c2	吸收Q2kJ热量
丙	2mol CO和4mol H2	α3	c3	放出Q3kJ热量

则下列关系正确的是（      ）
A．c₁=c₂        B．2Q₁=Q₃        C．2α₁=α₃        D．α₁+α₂=1  
Ⅲ．以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，图三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：
（1）B极上的电极反应式为                                 
（2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/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          （标况下）．

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      。

(14分) A、B、C、D、E、F六种短周期元素，其原子序数依次增大，其中B与C同周期，D与E和F同周期，A与D同主族，C与F同主族，C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，B元素的最高正价和最低负价之和为2。又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体，三种是固体。请回答下列问题：
（1）C、D、F三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是            (用离子符号表示)。
（2）由A、B两种元素以原子个数比5∶1形成离子化合物X，X的电子式为             。
（3）由A、B元素形成的化合物B₂A₄可以与O₂、KOH溶液形成原电池，该原电池负极的电极反应式为                                  。
（4）若E是金属元素，其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨，请写出该反应的化学方程式：         。
（5）由A、C、D、F四种元素形成的化合物Y(DAFC₃)（已知A₂FC₃的Ka₁＝1.3×10^-2、Ka₂＝6.3×10^-8），则Y溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                           ；室温下，向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c(AFC₃^-)＝c(FC₃^2-)，则此时溶液呈       (填“酸性”、“碱性”或“中性”)。
（6）A 和B 形成的某种氯化物BA₂Cl 可作杀菌剂，其原理为BA₂Cl 遇水反应生成一种具有强氧化性的含氧酸，写出BA₂Cl 与水反应的化学方程式：__________________________。

（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

(14分)据图回答下列问题：

Ⅰ、（1)若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象是             负极反应式为：_______。
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为________(填Mg或Al)，总反应化学方程式为___________。
Ⅱ、由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其正极的电极反应式为_________。
Ⅲ、中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如下图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为_______，c口通入的物质为______。
②该电池负极的电极反应式为：_______
③工作一段时间后，当12．8 g甲醇完全反应生成CO₂时，______________N_A个电子转移。

下图是一个化学过程的示意图。

（1）通入O₂的电极名称                  、C(Pt)电极的名称是______________
（2）写出通入O₂的电极上的电极反应式是_______   _______________________。
（3）写出通入CH₃OH的电极上的电极反应式是______________________________。
（4）乙池中反应的化学方程式为__________________________________。
（5）当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O₂__________mL(标准状况下)；

I.碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点。一定温度下，在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应： W(g)+ I₂(g)WI₂(g) 
为模拟上述反应，在实验室中准确称取0.508 g 碘、0.736 g金属钨放置于50.0mL密闭容器中，并加热使其反应。下图一是混合气体中的WI₂蒸气的物质的量随时间变化关系的图像[n（WI₂） ～ t]

其中曲线Ⅰ（0～t₂时间段）的反应温度为450℃，曲线Ⅱ（从t₂时刻开始）的反应温度为530℃。
请回答下列问题：
（1）该反应是         （填写“放热”“吸热”）反应。
（2）反应从开始到t₁（t₁=" 3" min）时间内的平均速率υ(I₂)=         mol/(L.min)。
（3）在450℃时，计算该反应的平衡常数K=         。
（4）能够说明上述反应已经达到平衡状态的有           。

A．I2与WI2的浓度相等

B．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等

C．容器内混合气体的密度不再增加

D．容器内气体压强不变化

Ⅱ.图中甲为甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），该同学想在乙中实现铁上镀铜，则a处电极上发生的电极反应式是           。

Ⅲ.已知：H₂(g)、CO(g)和CH₃CH₂OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol^－1、283.0 kJ·mol^－1和1365.5 kJ·mol^－1。反应 2CO(g)＋4H₂(g)CH₃CH₂OH(l)＋H₂O(l) 的△H＝     。

(15分)硫酸厂用煅烧黄铁矿(FeS₂)来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂)制备绿矾．
⑴SO₂和O₂反应制取SO₃的反应原理为：2SO₂+O₂2SO₃，在一密闭容器中一定时间内达到平衡．
①该反应的平衡常数表达式为：                  ．
②该反应达到平衡状态的标志是       ．
A．v(SO₂)=v(SO₃)        B．混合物的平均相对分子质量不变
C．混合气体质量不变    D．各组分的体积分数不变
⑵某科研单位利用原电池原理，用SO₂和O₂来制备硫酸，装置如图，电极为多孔的材料能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
 
①B电极的电极反应式为              ；
②溶液中H⁺的移动方向由     极到     极；(用A、B表示)
⑶测定绿矾产品中含量的实验步骤：
a．称取5.7 g产品，溶解，配成250 mL溶液
b．量取25 mL待测液于锥形瓶中
c．用硫酸酸化的0.01 mol/L KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积40 mL
根据上述步骤回答下列问题：
①滴定时发生反应的离子方程式为(完成并配平离子反应方程式)．
  Fe²⁺+  +            ——  Fe³⁺+  Mn²⁺+          
②用硫酸酸化的KMnO₄滴定终点的标志是               ．
③计算上述产品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为           ．

CuSO₄溶液是中学化学及工农业生产中常见的一种试剂。
（1）某同学配制CuSO₄溶液时，向盛有一定量硫酸铜晶体的烧杯中加入适量的蒸馏水，并不断搅拌，结果得到悬浊液。他认为是固体没有完全溶解，于是对悬浊液加热，结果发现浑浊更明显了，随后，他向烧杯中加入了一定量的       溶液，得到了澄清的CuSO₄溶液。
（2）该同学利用制得的CuSO₄溶液，进行以下实验探究。

①图一是根据反应Zn + CuSO₄== Cu + ZnSO₄设计成的锌铜原电池。Cu极的电极反应式是        ，盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时K⁺向      移动（填“甲”或“乙”）。
②图二中，Ⅰ是甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则b处通入的是       （填“CH₄”或“O₂”），a处电极上发生的电极反应式是        ；当铜电极的质量减轻3.2g，则消耗的CH₄在标准状况下的体积为      L。
（3）反应一段时间后，燃料电池的电解质溶液完全转化为K₂CO₃溶液，以下关系正确的是     。

A．c(K^+)+c(H^+)=c(HCO3^-)+ c(CO3^2-)+c(OH^-)

B．c(OH^-)=c(H^+)+c(HCO3^-)+2c(H2CO3)

C．c(K^+)>c(CO3^2-)>c(H^+)>c(OH^-)

D．c(K^+)>c(CO3^2-)>c(OH^-)>c(HCO3^-)

E．c(K⁺)= 2c(CO₃^2-)+ c(HCO₃^-)+c(H₂CO₃)

为了提高资源利用率，减少环境污染，化工集团将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链，如图所示。

请填写下列空白。
(1)钛铁矿进入氯化炉前通常采取洗涤、粉碎、烘干、预热等物理方法处理，请从原理上解释粉碎的作用：_______________________________________
已知氯化炉中氯气和焦炭的理论用料物质的量之比为7∶6，则氯化炉中还原剂的化学式是___________________________。
(2)已知：①Mg(s)＋Cl₂(g)=MgCl₂(s)ΔH＝－641 kJ/mol
②2Mg(s)＋TiCl₄(s)= 2MgCl(s)＋Ti(s)ΔH＝－512 kJ/mol
则Ti(s)＋2Cl₂(g)=TiCl₄(s)　ΔH＝________。
(3)氩气通入还原炉中并不参与反应，通入氩气的作用是___________________________
(4)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－=2CO₃^2—＋6H₂O，该电池中正极上的电极反应式为_________________________________________。
工作一段时间后，测得溶液的pH________(填“减小”、“增大”或“不变”)。

对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
（1）N₂、O₂和H₂相互之间可以发生化合反应，已知反应的热化学方程式如下：
N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)     H= +180.5kJ·mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   H =" -483.6" kJ·mol^-1；
N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   H =" -92.4" kJ·mol^-1。
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为               。
（2）汽车尾气净化的一个反应原理为：
2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) H<0。一定温度下，将2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①NO的平衡转化率为              ，0~20min平均反应速率v(NO)为             。25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N₂各0．8 mol，则化学平衡将          移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X，反应由原平衡I达到新平衡II，变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是      (填字母代号)。

（3）某化学小组拟设计以N₂和H₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl为电解质溶液制成燃料电池，则该电池的正极反应式为                     。假设电解质溶液的体积不变，下列说法正确的是         (填字母代号)。
a．放电过程中，电解质溶液的pH保持不变
b．溶液中的NH₄Cl浓度增大，但Cl^-离子浓度不变
c．每转移6.02×10²³个电子，则有标准状况下11.2L电极反应物被氧化
d．为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液

Ⅰ.制水煤气的主要化学反应方程式为：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），此反应是吸热反应。
①此反应的化学平衡常数表达式为                     ；
②下列能提高碳的平衡转化率的措施是                     。

A．加入C（s）

B．加入H2O（g）

C．升高温度

D．增大压强

E.将碳研成粉末
Ⅱ.研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）已知石墨的标准燃烧热为y kJ·mol^－1，1.2g石墨在1.68L（标准状况）氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出x kJ热量。则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为：
________________________________________________________________。
（2）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，其装置示意图如图1所示，该电池反应的离子方程式为：_____________________________________________________________。

（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：
CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g) △H
①取五份等体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的ΔH__________(填“>” “<”或“＝”)0。
②在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、Ⅱ 对应的平衡常数大小关系为K_{Ⅰ__________________}K_Ⅱ(填“>” “<”或“＝”)。
③一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。

容 器	甲	乙
反应物投入量	1molCO2 3molH2	a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为____________________。

(12分)高氯酸钾广泛用于火箭及热电池业。实验室制取高氯酸钾的步骤为：称取一定质量的KCl、NaClO₄溶解，然后混合，经冷却、过滤、滤出晶体用蒸馏水多次洗涤及真空干燥得到。
有关物质溶解度与温度的关系如下表：

（1）写出实验室制取高氯酸钾的化学方程式：             ；用蒸馏水多次洗涤晶体的目的是：             。
（2）Fe和KClO₄反应放出的热量能为熔融盐电池提供550-660℃的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池，这类电池称为热电池。Li/FeS₂热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS₂转变为铁，该电池工作时，电池总反应为：         。
（3）Fe和KClO₄作为热电池加热材料的供热原理为：KClO₄ (s)+4Fe(s)=" KCl" (s)+ 4FeO(s)，△H< 0。
①600℃时FeO可部分分解生成Fe₃O₄，写成有关的化学方程式：             。
②称取一定质量上述加热材料反应后的混合物（假定只含氯化钾一种钾盐）于烧杯中，用蒸馏水充分洗涤、过滤、干燥，固体质量减少了0.43g，在固体中继续加入过量的稀硫酸，微热让其充分反应，固体完全溶解得到的溶液中加入过量的NaOH溶液，经过滤、洗净、干燥，再在空气中充分灼烧得6.0 g棕色固体。求该加热材料反应前，铁和高氯酸钾的质量。（写出计算过程，结果保留2位有效数字）             。

研究氮的固定具有重要意义。
（1）雷雨天气中发生自然固氮后，氮元素转化为________而存在于土壤中。处于研究阶段的化学固定
新方法是N₂在催化剂表面与水发生如下反应：
2N₂(g)+6H₂O(l)=4NH₃(g)+3O₂(g)    △H      K ①
已知：N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   △H₁=-92.4kJ·mol^-1   K₁  ②
2H₂(g) +O₂(g) =2H₂O(l)  △H₂=-571.6kJ·mol^-1   K₂ ③
则△H =________；K=___________（用K₁和 K₂表示）。
（2）在四个容积为2L的密闭容器中，分别充入1mol N₂、3mol H₂O，在催化剂条件下进行反应①3h，实验数据见下表：

序号	第一组	第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10^﹣6mol）	4.8	5.9	6.0	2.0

下列能说明反应①达到平衡状态的是_____（填字母）。
a.NH₃和O₂的物质的量之比为4∶3
b.反应混合物中各组份的质量分数不变
c.单位时间内每消耗1molN₂的同时生成2molNH₃
d.容器内气体密度不变
若第三组反应3h后已达平衡，第三组N₂的转化率为___________；第四组反应中以NH₃表示的反应速率是__________________，与前三组相比，NH₃生成量最小的原因可能是_________________。
（3）美国化学家发明一种新型催化剂可以在常温下合成氨，将其附着在电池的正负极上实现氮的电化学固定，其装置示意图如下：

则开始阶段正极反应式为_____________；忽略电解过程中溶液体积变化，当电池中阴极区溶液pH = 7时，溶液中NH₃·H₂O的浓度为___________( K_b=2×10^-5mol·L^-1)；当电池中阴极区呈红色时，溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________。

某蓄电池反应为NiO₂＋Fe＋2H₂OFe(OH)₂＋Ni(OH)₂
（1）该蓄电池充电时，发生还原反应的物质是       （填下列字母），放电时生成Fe(OH)₂的质量18 g，则外电路中转移的电子数是             。

A．NiO2

B．Fe

C．Fe(OH)2

D．Ni(OH)2

（2）为防止远洋轮船的钢铁船体在海水中发生电化学腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与该蓄电池这样的直流电源的      极（填“正”或“负”）相连。
（3）以该蓄电池做电源，用下图所示装置，在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示                                  。

（4）精炼铜时，粗铜应与直流电源的        极（填“正”或“负”）相连，精炼过程中，电解质溶液中c(Fe^2＋)、c(Zn^2＋)会逐渐增大而影响进一步电解，甲同学设计如下除杂方案：

已知各离子沉淀时的情况如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀时的pH	2.3	7.5	5.6	6.2
完全沉淀时的pH	3.9	9.7	6.4	8.0

则加入H₂O₂的目的是                                                  ，
发生反应的离子方程式为         。乙同学认为应将方案中的pH调节到8，你认为此观点      （填“正确”或“不正确”），理由是                              。