高中化学验证原电池的效果填空题

（1）有人研究证明：使用氯气作自来水消毒剂，氯气会与水中有机物反应，生成如CHCl₃等物质，这些物质可能是潜在的致癌致畸物质。目前人们已研发多种饮用水的新型消毒剂。下列物质不能作自来水消毒剂的是         （填序号）。

A．明矾

B．二氧化氯

C．臭氧

D．高铁酸钠( Na2FeO4)

（2）高铁（VI）酸盐是新一代水处理剂。其制备方法有：次氯酸盐氧化法（湿法）和高温过氧化物氧化法（干法）等。湿法是在碱性溶液中用次氯酸盐氧化铁（III）盐，写出该法的离子方程式：                                                     。
（3）用高铁（VI）酸盐设计的高铁（VI）电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O→3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4KOH
①写出正极发生的电极反应式：                                         。
②用高铁（VI）电池作电源，以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当有0.1molK₂FeO₄反应时，在电解池中生成H₂          L（标准状况），同时生成Fe(OH)₃=       mol。
③下表列出了某厂排放的含锌废水中的含量及国家环保标准值的有关数据：

	含锌废水水质	经处理后的水国家环保标准值
Zn^2^＋浓度/(mg·L^－1)	≤800	≤3.9
pH	1～5	6～9

经处理后的废水pH＝8，此时废水中Zn^2＋的浓度为     mg/L（常温下，Ksp[Zn(OH)₂]＝1.2×10^17），   （填“符合”或“不符合”）国家环保标准。

【改编】现有A、B、C、D四种短周期主族元素，其原子序数依次增大。已知A、C位于同一主族，A在周期表中原子半径最小。B、D的最外层电子数相等，且B、D的原子序数之和为A、C原子序数之和的两倍。请回答下列问题：
（1）元素D在周期表中的位置是________________________。
（2）C₂B₂晶体中阴阳离子个数比为__________；请写出C₂B₂与A₂B反应的化学方程式____________。
（3）元素B、C形成的简单离子中半径较大的是_________（写电子式）。
（4）C₂D的溶液中各离子浓度由小到大的关系为                                             。
（5）如图所示以铂作电极，以C、D两元素的最高价氧化物的水化物X、Y的溶液作为电解质溶液，A、B元素的单质分别在两电极上发生原电池反应，则通入A单质的电极反应式为_________，通入B单质的X溶液的pH将__________(填“增大”、“不变”或“减小”)。

将Zn棒和Cu棒用导线连接后，放入某电解质溶液中，构成如下图所示装置。试回答下列问题：

Ⅰ．若电解质溶液为稀硫酸
（1）Zn棒为原电池的     极，其电极反应式为       。
（2）Cu棒为原电池的     极，其电极反应式为       。
Ⅱ．若电解质为硫酸铜溶液，
（3）Cu棒上发生                  反应。
（4）若在上述两个过程中，转移电子数相等，则Cu棒上Ⅰ和Ⅱ所析出物质的质量之比为         。

常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是          。
（2）操作A的名称为            。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是              （用化学方程式表示）。铜帽溶解完全后，可采用_____________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为           。
（5）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为2MnO(OH)+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有     mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该反应的化学方程式：                     。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO₄溶液吸收。在不同pH下，KMnO₄溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：

根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率__        _.
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性条件下        强.

(9分)将反应IO₃^－+5I^－+6H⁺3I₂+3H₂O设计成如图所示的原电池。

（1）开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流计指针向右偏转，此时甲池中发生的电极反应式为____________，工作过程中关于电流计的读数，下列说法正确的是_______(填编号)
a．电流计读数逐渐减小          b．电流计读数有可能变为0
c．电流计读数一直不变          d．电流计的读数逐渐增大
（2）如果在加浓硫酸前，甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，则溶液变蓝的烧杯是_____(填“甲”、“乙”)。
（3）工作一段时间后，如果再向甲烧杯滴入浓NaOH溶液，此时乙池中发生的电极反应式为_______，电流计指针向_____(填“左”、“右”)偏转。

【原创】现有A、B、C、D、E五种金属片，①把A、C用导线连接后同时浸入稀硫酸铜溶液中，A上有红色固体产生；②把C、D用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，D发生氧化反应；③把A、B 用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，电流方向为B→导线→A；④将E放入水中，立即有气体产生。根据上述情况，回答下列问题：
（1）在①中，金属片_______发生氧化反应；
（2）在②中，金属片_______作负极；
（3）如果把B、D用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液，则金属片_______上有气泡产生；
（4）上述五种金属的活动性顺序是__________________。

分甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
（1）一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物(NO_x)的污染。已知：
CH₄(g)＋4NO(g)===2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₁
CH₄(g)＋4NO₂(g)===4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)ΔH₂
现有一份在相同条件下对H₂的相对密度为17的NO与NO₂的混合气体，用16 g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8 kJ热量。
①该混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为____________。
②已知上述热化学方程式中ΔH₁＝－1160 kJ/mol，则ΔH₂＝____________。
③在一定条件下NO气体可以分解为NO₂气体和N₂气体，写出该反应的热化学方程式：______________。

（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛地研究，如图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：
④B极为电池____________极，电极反应式为________________。
⑤若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol/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______________(标准状况下)，实际上消耗的甲烷体积(折算到标准状况)比理论上大，可能原因为________________。

能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH；下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①根据表中数据可判断ΔH      0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     
②在300℃时，将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将     （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。
（2）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，则负极的电极反应式为：        ，随着反应的不断进行溶液的pH   (填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为：                 ；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为       mL（标况下）。

A、B、C、D、E是五种短周期的主族元素，它们的原子序数依次增大，A、D都能与C按原子个数比为1:1或2:1形成化合物，A、B组成的气态化合物的水溶液呈碱性，E与C的最外层电子数相同。
（1）A与B形成的化合物中，原子个数比为2:1的化合物的结构式为                      。
（2）D与C按原子个数比为1:1形成化合物的电子式是                          。
（3）B、C所形成氢化物的稳定性由强到弱的顺序是          、          (填具体的化学式)。
（4）F是一种历史悠久、应用广泛的金属元素。若将F金属投入到盐酸溶液中，生成了浅绿色溶液M。写出M的酸性溶液和A与 C形成的一种化合物反应的离子方程式：                      。
（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以A₂、B₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极电极反应式：        ；放电时溶液中H⁺移向      （填“正”或“负”）极。
（6）E(s)+O₂(g)  EO₂(g) △H₁   E(g)+O₂(g)   EO₂(g) △H₂，则△H_l        △H₂（填“>”或“<”或“=”）。

铁是用途最广泛的金属材料之一，但生铁易生锈，请讨论电化学实验中有关铁的性质。
（1）某原电池装置如图所示，右侧烧杯中的电极反应为_________，左侧烧杯中的c(Cl^-)________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）已知下图甲、乙两池的总反应式均为Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H₂。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。

（3）用高铁酸盐设计的高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式为3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O=3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4KOH。
①写出正极电极反应式________________________________。
②用高铁电池做电源，以铁为阳极，以铜作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当电池中有0.2molK₂FeO₄反应时，则在电解池中生成H₂________L。（标准状况）

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。
（1）汽车内燃机工作时会引起N₂和O₂的反应：N₂（g）+ O₂（g）2NO（g），是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。
①在T₁、T₂温度下，一定量的NO发生分解反应时N₂的体积分数随时间变化如图所示，根据图像判断反应N₂（g）+ O₂（g）2NO（g）的△H__________0(填“>”或“<”)。

②在T₃温度下，向2L密闭容器中充入10molN₂与5mo1O₂，50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，则该反应的速率v（N₂）=___________________。该温度下，若开始时向上述容器中充入N₂与O₂均为1 mol，则达到平衡后N₂的转化率为____________。
（2）利用下图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO₂，用阴极排出的溶液可吸收NO₂。

①阳极的电极反应式为_____________________。
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2—生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。
（3）以H₂O₂和硼氢化合物NaBH₄（B的化合价为+3价）作原料的燃 料电池，可用作电解池的电源。其工作原理如图所示

①写出a极上的电极反应式：              ，
②正极材料采用MnO₂，MnO₂除了作电极材料之外还可能具有的作用为                               

ⅠPM2.5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

根据表中数据判断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_     _
Ⅱ铝元素在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。
在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性。
（1）检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为：              （注明试剂、现象）。
（2）将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最好试剂为         （填代号）。
A．氢氧化钠溶液       B．硫酸溶液        C．氨水       D．二氧化碳
（3）由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：          蒸发浓缩、冷却结晶、         、洗涤。
（4）SiO₂和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为              （填代号）。

通过煤的气化和液化，使碳及其化合物得以广泛应用。
I．工业上先用煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H₂时，存在以下平衡：CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)
（1）向1L恒容密闭容器中充人CO和H₂O(g)，800℃时测得部分数据如下表。

t/min	0	1	2	3	4
n(H2O)/mol	0.600	0.520	0.450	0.350	0.350
n(CO)/mol	0.400	0.320	0.250	0.150	0.150

则该温度下反应的平衡常数K=       。
（2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1mol H₂O(g)、2molCO₂、2mo1 H₂，
此时υ(正)       υ(逆)  (填“>” “="”" 或 “<”)。
II．已知CO(g)、H₂(g)、CH₃OH（l）的燃烧热分别为283 kJ·mol^-1、286 kJ·mol^-1、726 kJ·mol^-1'。
（3）利用CO、H₂合成液态甲醇的热化学方程式为       。
（4）依据化学反应原理，分析增加压强对制备甲醇反应的影响       。
III。为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如图所示：
 
一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2—。
（5）以辛烷（C₈H₁₈）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应方程式       。
（6）已知一个电子的电量是1.602×10^—19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×10⁵C的电量时，生成NaOH       g。
Ⅳ．煤燃烧产生的CO₂是造成温室效应的主要气体之一。
（7）将CO₂转化成有机物可有效地实现碳循环。如：
a．6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆+6O₂       
b．2CO₂ + 6H₂C₂H₅OH +3H₂O     
c．CO₂ + CH₄CH₃COOH
d．2CO₂ + 6H₂CH₂=CH₂ + 4H₂O
以上反应中，最节能的是       ，反应c中理论上原子利用率为       。

水煤气不仅是合成氨的原料气也是合成烃及其化工产品的原料。
（1）直接水煤气燃料电池中，通CO、H₂的极为电池的      极（选填：“正”，“负”）。
（2）水煤气变换反应：CO(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + H₂(g)  △H ＜ 0，下列措施能提高反应速率的有     （不定项选择）。
a.升高温度     b.加入催化剂     c.增大压强      d.降低浓度
（3）由水煤气可以合成甲醇（CH₃OH）。已知0.5 mol CH₃OH（l）完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出热量为363.2 kJ，写出CH₃OH（l）燃烧的热化学方程式             。

（1）工业上常用 CO₂和 NH₃通过如下反应合成尿素[CO(NH₂)₂]。
2NH₃(g)+CO₂(g) CO(NH₂)₂(g)+H₂O(g) △H＜0
t℃时，向容积恒定为 2L的密闭容器中加入 0.10 molCO₂和 0．40 molNH₃， 70 min 开始达到平衡。反应中 CO₂ (g)的物质的量随时间变化如下表所示：

时间/min	0	20	70	80	100
n(CO2)/mol	0.10	0.060	0.020	0.020	0.020

①70 min 时，平均反应速率 υ(CO₂)= mol/(L·min)。
②在100 min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050 mo1CO₂和0.20 molNH₃， 重新建立平衡后CO₂的转化率与原平衡相比将___________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
③上述可逆反应的平衡常数为_________(保留一位小数)。
④下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH₂)₂〕的碱性溶液 制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为__________________。

（2）CH₄燃料电池，装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)。

持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。当0<V≤44.8 L 时，电池总反应方程式为______________。