高中化学验证原电池的效果简答题

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有极强的氧化性，可作为水处理剂和高容量电池材料。
（1）FeO₄^2－与水反应的方程式为：4FeO₄^2－+ 10H₂O 4Fe(OH)₃ + 8OH^－+ 3O₂，
K₂FeO₄在处理水的过程中所起的作用是________。
（2）与MnO₂－Zn电池类似，K₂FeO₄－Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为____________________________。
（3）将适量K₂FeO₄配制成c(FeO₄^2－)＝1.0×10^-3 mol/L（1.0mmol/L）的试样，FeO₄^2－在水溶液中的存在形态如右图所示。下列说法正确的是（填字母）。

A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．改变溶液的pH，当溶液由pH＝10降至pH＝4的过程中，HFeO₄^－的分布分数先增大后减小
C．向pH＝8的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：H₂FeO₄＋OH^－＝HFeO₄^－＋H₂O
D．pH约为2.5 时，溶液中H₃FeO₄⁺和HFeO₄^－比例相当
（4）HFeO₄^－H⁺+FeO₄^2－的电离平衡常数表达式为K=______________，其数值接近_______（填字母）。
A．10^-2.5           B．10^-6             C．10^-7            D．10^-10
（5）25℃时，CaFeO₄的Ksp = 4.536×10^-9，若要使100mL1.0×10^-3 mol/L的K₂FeO₄溶液中的c(FeO₄^2－)完全沉淀，则理论上需控制溶液中Ca²⁺浓度至少为__________。

I.下图为相互串联的三个装置，试回答：

（1）若利用乙池在铁片上镀银，则B是_________（填电极材料），电极反应式是_________；应选用的电解质溶液是_____________。
（2）若利用乙池进行粗铜的电解精炼，则________极（填“A”或“B”）是粗铜，若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_____________________。
（3）丙池滴入少量酚酞试液，电解一段时间___________（填“C”或“Fe”）极附近呈红色。
（4）写出甲池负极的电极反应式：________________________________。若甲池消耗3.2gCH₃OH气体，则丙池中阳极上放出的气体物质的量为______________。
II.（5）请利用反应Fe +2Fe³⁺= 3Fe²⁺设计原电池。
设计要求：①该装置尽可能提高化学能转化为电能的效率；
②材料及电解质溶液自选，在图中做必要标注；
③画出电子的转移方向。

Ⅰ已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)+3O₂(g)═2CO₂(g)+4H₂O(g)   △H=^_1275．6kJ•mol^-1
②H₂O(l)═H₂O(g)   △H=+44．0kJ•mol^-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：                    。
Ⅱ．甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：
CH₃OH(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + 3H₂(g) ；△H>0
（1）一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH₃OH(g)和3molH₂O(g)，20s后，测得混合气体的压强是反应前的1．2倍，则用甲醇表示该反应的速率为         。
（2）判断⑴中可逆反应达到平衡状态的依据是（填序号）              。
①v_正(CH₃OH) = 3v_逆(H₂)   ②混合气体的密度不变  ③混合气体的平均相对分子质量不变  ④CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化    
（3）右图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1molCH₃OH(g)和2molH₂O(g)，向B容器中充入1．2molCH₃OH(g) 和2．4molH₂O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL，反应达到平衡时容器B的体积为1．5aL，容器B中CH₃OH转化率为         ；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为         L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）。

Ⅲ．如图甲、乙是电化学实验装置。请回答下列问题：

（1）若两池中均盛放CuSO₄溶液,甲池中石墨棒上的电极反应式为____________________．
（2）若甲池中盛放饱和NaCl溶液，则甲池中石墨棒上的电极反应式为__________________．

选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应： 2FeCl₃+Cu2FeCl₂+CuCl₂。画出原电池的示意图并写出电极反应。

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO₂，ZnCl₂和NH₄Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：溶解度/（g/100g水）

化合物	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为                                 ，电池反应的离子方程式为                             。
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn        g。（已经F＝96500C/mol）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl₂和NH₄Cl，二者可通过           __  分离回收；滤渣的主要成分是MnO₂、_      __      __和                          ，欲从中得到较纯的MnO₂，最简便的方法是                                  ，其原理是                                             。
（4）用废电池的锌皮制备ZnSO₄·7H₂O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解，铁变为_                   ____，加碱调节至pH为                           时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为     _时，锌开始沉淀（假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H₂O₂后果是                             ，原因是                                                                                                                                  。

发生在天津港“8·12”特大火灾爆炸事故，再一次引发了人们对环境问题的关注。
（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H₂(g)＋1/2O₂(g)==H₂O(g) ΔH₁＝－241.8 kJ·mol^－1
C(s)＋1/2O₂(g)===CO(g)  ΔH₂＝－110.5 kJ·mol^－1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为：                              。
（2）由于CaC₂、金属钠、金属钾等物质能够跟水反应给灾后救援工作带来了很多困难。如果在实验室，你处理金属钠着火的方法是                                              。
（3）事故发生后,爆炸中心区、爆炸区居民楼周边以及海河等处都受到了严重的氰化物污染。处理NaCN的方法是：用NaClO在碱性条件下跟NaCN反应生成无毒害的物质，试写出该反应的离子反应方程式       。
（4）电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO₃^-的原理如图所示，电源正极为      （填“a”或“b”）；若总反应为4NO₃^-+4H⁺=5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，则阴极反应式为              。

（5）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr₂O₇^2-转化为Cr(OH)₃沉淀除去。已知在常温下：Ksp[Fe(OH)₂]= 1×10^－15、Ksp[Fe(OH)₃]= 1×10^－38、Ksp[Cr(OH)₃]= 1×10^－23，当离子浓度在1×10^－5mol/L以下时认为该离子已经完全沉淀，请回答：
①相同温度下Fe(OH)₃的溶解度                              Cr(OH)₃的溶解度（填“>”、“<”或“=”）
②浓度为0.1mol/L的Fe²⁺与10. 0mol/L Cr³⁺同时生成沉淀的pH范围是                 。

金属铁是应用广泛，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
（1）要确定铁的某氯化物FeCl_x的化学式，可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取3.25g的FeCl_x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH^-的阴离子交换柱，使Cl^-和OH^-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH^-用1.0 mol·L^-1的盐酸中和滴定，正好中和时消耗盐酸60.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中x的值：                   （列出计算过程）。
（2）现有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl) = 1∶2.8，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为                                            。
（3）把SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生反应的离子方程式为                        。
（4）高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为                                      ；与MnO₂—Zn电池类似，K₂FeO₄—Zn也可以组成碱性电池，其中Zn极的电极反应式为                         ，K₂FeO₄的电极反应式为                                         。

短周期主族元素A，B，C，D，E，F的原子序数依次增大，它们的原子核外电子层数之和为13。B的化合物种类繁多，数目庞大；C，D是空气中含量最多的两种元素，D，E两种元素的单质反应可以生成两种不同的离子化合物；F为同周期半径最小的元素。试回答以下问题：
（一）（1）D在周期表中的位置是        ，写出实验室制备单质F的离子方程式           。
（2）化学组成为BDF₂的电子式为：       ，A、C、F三种元素形成的化合物CA₄F为         化合物(填 “离子”或“共价”)。
（3）化合物甲、乙由A，B，D，E中的三种或四种组成，且甲、乙的水溶液均呈碱性。则甲、乙反应的离子方程式为：                               。
（4）由C，D，E，F形成的简单离子的离子半径由大到小的顺序是           (用元素离子符号表示)。
（5）元素B和F的非金属性强弱，B的非金属性         于F(填“强”或“弱”)，并用化学方程式证明上述结论                                                    。
（二）以CA₃代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。
（1）CA₃燃料电池使用的电解质溶液是2mol•L^﹣1的KOH溶液，电池反应为：4 CA₃+3O₂=2C₂+6H₂O．该电池负极的电极反应式为         ；每消耗3.4g CA₃转移的电子数目为       。
（2）用CA₃燃料电池电解CuSO₄溶液，如图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为       ；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为         L。

（3）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO₃中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。

图1                     图2
0～t₁时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是     ，溶液中的H^＋向      极移动（填“正”或“负”），t₁时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是            。

高铁酸钠是一种高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，反应原理为：在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe(NO₃)₃制得Na₂FeO₄，过滤得到粗产品，再用NaOH溶液溶解，重结晶，用有机溶剂脱碱，低温烘干得到固体样品。反应方程式为：
3NaClO + 2Fe(NO₃)₃ + 10NaOH＝2Na₂FeO₄↓+ 3NaCl + 6NaNO₃ + 5H₂O
（1）上述制备过程中，用NaOH溶液溶解粗产品而不用水的原因是              。
（2）高铁酸钠电池是一种新型可充电电池，电解质为NaOH溶液，放电时负极材料为Zn，正极产生红褐色沉淀，写出该电池反应方程式            。
（3）生产高铁酸钠的原料之一Fe(NO₃)₃用黑色粉末Fe（含有Fe₃O₄）与稀硝酸反应制备。准确称取该黑色粉末13．12g，加入200mL 4 mol·L^-1 HNO₃搅拌，固体完全溶解，共收集到标准状况下2688mL的气体，经分析其中只含有NO，并测得此时溶液中c(H⁺)＝0．4mol·L^-1（设反应前后溶液体积不变）。通过以上数据，计算该黑色粉末中Fe的质量分数。（写出计算过程，结果保留两位小数）

本题分为选做题(a)、(b)两道平行题，分值一样，可根据高一课程学习情况选择其中一道题完成作答，若二道题均作答，则按(a)题给分。
(a)有H、N、O、Na、Cl五种短周期主族元素。
（1）写出氯离子的原子结构示意图________，写出水分子的电子式________。
（2）NH₄NO₃是_______化合物（填“离子”或“共价”）。
（3）氯气是有毒气体，写出用饱和氢氧化钠溶液吸收氯气的离子方程式：_____________。
（4）金属元素铁是中学化学常见元素，将铁单质浸入氯化铁溶液中，该反应的离子方程式为__________。
（5）请依据（4）中的反应，设计一个原电池。要求：画出实验装置图，注明电解质溶液名称、正负极及正负极材料，并标出电子移动方向，写出电极反应式。

正极反应式：___________________，负极反应式：___________________。

环境保护是现代的世界性课题，人类已在多方面取得了突破性进展。
（1）连续自动监测氮氧化物（NO_x）的仪器——动态库仑仪已获得实际应用。它的工作原理如下图所示。NiO电极上NO发生的电极反应式为                          。

（2）使用稀土催化剂有效消除汽车尾气中的NO_x、碳氢化合物也已逐渐成为成熟技术。压缩天然气汽车利用这一技术将NO_x、CH₄转化成无毒物质，相关反应为：
①CH₄（g）＋4NO₂（g）  4NO（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）   △H₁＜0
②CH₄（g）＋4NO（g） 2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）      △H₂＜0
③CH₄（g） ＋2NO₂（g） N₂（g） ＋CO₂（g） ＋2H₂O（g）   △H₃
则△H₃＝            （用△H₁和△H₂表示）。
（3）实验室在恒压下，将CH₄（g）和NO₂（g）置于密闭容器中发生反应③，测得在不同温度、不同投料比时，NO₂的平衡转化率如下表：

投料比[n（NO2） / n（CH4）]	400 K	500 K	600 K
1	60%	43%	28%
2	45%	33%	20%

①在NO₂与CH₄反应时，可提高NO₂转化率的措施有          （填编号）。
A．增加催化剂的表面积
B．改用高效催化剂  
C．降低温度
D．增大压强   
E．分离出H₂O（g）   
F．减小[n（NO₂）/n（CH₄）]
②400K时，将投料比为1的NO₂和CH₄的混合气体共0.40mol，充入容 积为2L的装有催化剂的密闭容器中，反应经过5min达到平衡，试计算反应在该温度时的平衡常数。（写出计算过程，计算结果保留三位有效数字）
③若温度不变，在反应进行到10min时将容器的容积快速压缩为1L，请在答题卷表格中画出0min～15min内，容器中CO₂物质的量浓度c随时间变化的曲线图。

（4）SNCR是一种新型的烟气脱氮环保技术。在有氧条件下，其脱氮原理是：
NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）4N₂（g）+6H₂O（g）  △H= -1627.2kJ·mol^-1
NO和NH₃在Ag₂O催化剂表面的反应随温度的变化曲线如右图所示。图中曲线表明，随着反应温度的升高，在有氧的条件下NO的转化率有一明显的下降过程，其原因可能是（回答两条）：     。

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，，和等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/（/100水）

化合物
近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为               
（2）维持电流强度为0.5，电池工作五分钟，理论上消耗。（已经＝96500）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有和，二者可通过分离回收；滤渣的主要成分是、和，欲从中得到较纯的，最简便的方法是，其原理是。
（4）用废电池的锌皮制备的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和溶解，铁变为，加碱调节至为时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至为时，锌开始沉淀（假定浓度为0.1）。若上述过程不加后果是，原因是。

高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种绿色氧化剂，在许多领域展现出广阔的应用前景。
（1）湿法制备K₂FeO₄:在KOH溶液中，用KClO直接氧化Fe(NO₃)₃即可制得K₂FeO₄。该反应的离子方程式为_________________________________。
（2）测定K₂FeO₄:样品纯度：i．称取样品mg，加入到盛有过量碱性亚铬酸钠[NaCr(OH)₄]溶液的锥形瓶中充分反应；ii．将所得铬酸钠(Na₂CrO₄)溶液酸化；iii.在所得Na₂Cr₂O₇溶液中加入8—9滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂，用c  mol·L^-1(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液滴定至终点，消耗溶液体积为V mL。整个过程中发生的反应如下：
ⅰ._Cr(OH)₄^-+_FeO₄^2- +__=__Fe(OH)₃(H₂O)₃↓+__CrO₄^2-+__
ⅱ.2CrO₄^2- + 2H⁺=Cr₂O₇^2- + H₂O；
ⅲ.Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂O
①配平方程式i；
②利用上述数据计算该样品的纯度为________________（用含字母的代数式表示）。
（3）高铁酸盐在水溶液中有四种含铁形体。25℃时，它们的物质的量分数随pH的变化如图所示：

①pH=2.2时，溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为________；为获得尽可能纯净的高铁酸盐，pH应控制在______________。
②已知H₃FeO₄^＋的电离常数分别为：
当PH=4时，溶液中=___________。
③向pH=6的高铁酸盐溶液中加入KOH溶液，发生反应的离子方程式为______________。
（4）某新型电池以金属锂为负极，K₂FeO₄为正极，溶有LiPF₆的有机溶剂为电解质。工作时Li^＋通过电解质迁移入K₂FeO₄晶体中，生成K₂Li₂FeO₄。该电池的正极反应式为______________.

有A、B、C、D四种短周期主族元素，其原子序数依次增大。A、B可形成A₂B和A₂B₂两种共价化合物，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃两种化合物。完成下列问题。
（1）C的名称为________
（2）写出表示非金属性C＜D的化学方程式（任一个）：________             。
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期。该元素可与D形成ED₂和ED₃两种化合物。将E的单质浸入ED₃溶液中，溶液由黄色逐渐变为浅绿色，该反应的离子方程式为___________。
（4）请依据（4）中的反应，设计一个原电池。要求：画出实验装置图，注明电解质溶液名称、正负极及正负极材料，并标出电子移动方向，写出负极反应式。

负极反应式：____________________。

I（1）某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。

实验中发现反应后（a）中温度升高，由此可以判断（a）中反应是__________热反应；（b）中温度降低， 根据能量守恒定律，（b）中反应物的总能量应该__________其生成物的总能量。
（2）下列反应：①氢氧化钠与硫酸，②一氧化碳与氧气，③八水合氢氧化钡与氯化铵，④金属铜与硝酸银。其中（用序号填空）：
能设计成原电池的反应是____________________________________________。
II（1）有下列几种物质
A．金刚石和石墨   
B．C₂H₆和C₅H₁₂   
C．C₂H₄和C₂H₆
D．CH₃CH₂CH₂CH₃和CH₃CH（CH₃）₂   
E．³⁵Cl和³⁷Cl
属于同分异构体的是________；属于同素异形体的是________；属于同系物的是________；属于同位素的是________。
（2）两种粒子的核外电子排布相同，核电荷数不同，则它们可能是（   ）
A．两种不同元素的原子        B．一定是两种不同的离子
C．同一元素的原子和离子      D．两种不同元素的原子和离子
III:（1）C₇H₁₆名称        
（2）指出下列反应的类型
乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色：_________________
（3）写出反应的化学方程式：三氯甲烷与氯气在光照下反应_________________