高中化学验证原电池的效果简答题

I．Li-Al／FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为，则该电池的总反应式为_____________________。
Ⅱ．锂一黄铁矿高容量电池，由于其污染小、成本低、电容量大、黄铁矿储备丰富而有望取代目前市场的碱性电池。制取高纯度黄铁矿的工艺流程如下：

（1）已知：，为得到较纯的FeS沉淀，最好在FeCl₂溶液中加入的试剂为_________（填序号）
A.(NH₄）₂S      B.CuS       C.H₂S      D.Na₂S
（2）关于白铁矿与黄铁矿下列判断错误的是_____________（填序号）
A.属于同素异形体
B．因为晶体结构不同而导致性质有差别
C．黄铁矿比白铁矿更稳定
（3）反应Ⅲ制取 S₂^2－时，溶液必须保持为碱性，除了S^2－ 与酸反应外，还有更重要的原因是（用离子方程式表示）___________________________.
（4）室温下，Li/FeS₂二次电池所用的电解质是非水液体电解质，放电行为与温度有关。
①该电池电解质为非水液体电解质，原因是____________________________________.
②温度低时，锂与FeS₂反应只生成A物质，产生第一次放电行为；温度升高，锂与A继续反应（产物之一为Fe），产生第二次放电行为。若二次行为均进行完全且放电量恰好相等。请写出化学反应方程式：
第一次放电：__________________；第二次放电：__________________________。
（5）制取高纯度黄铁矿的另一种方法是：以LiCl- KC1低共熔点混合物为电解质，FeS为阳极，Al为阴极，在适当的电压下电解。写出阳极反应式___________________________。

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：___________________。

钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣）中提取钒的一种新工艺主要流程如下：

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：

物质	V2O5	NH4VO3	VOSO4	(VO2)2SO4
溶解性	难溶	难溶	可溶	易溶

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：
请回答下列问题：
（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有___________。
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是        （写化学式）。
（3）反应④的离子方程式为                    。
（4）25℃、101 kPa时，4Al(s)＋3O₂(g)==2Al₂O₃(s)  ΔH₁＝-a kJ/mol
4V(s)＋5O₂(g)==2V₂O₅(s)   ΔH₂＝-b kJ/mol
用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是         。
（5）钒液流电池（如图所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为      ，电池充电时阳极的电极反应式是    。

（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2VO₂⁺＋H₂C₂O₄＋2H⁺===2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O。取25.00 mL 0.1000 mol/L H₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24.0 mL，由此可知，该(VO₂)₂SO₄溶液中钒的含量为      g/L。

运用化学反应原理研究碳、氮、硫、氯等单质及其化合物的反应，对生产、生活、环境保护等领域有着重要的意义。
（1）下列措施中，不利于环境保护的有        （填编号）。
a.大量开采使用化石燃料
b.使用无氟冰箱、空调
c.多步行多乘公交车，少用专车和私家车
d.将工业“废气”、“废液”、“废渣”直接排放
（2）工业上的“脱碳”指的是从“脱硝”、“脱硫”后的烟气用碱液吸收并得到浓缩的二氧化碳。利用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。
①写出吸收二氧化碳的离子方程式                      。
②常温下，0.1mol/LNaHCO₃溶液的pH＞8，则溶液中c(H₂CO₃) _______c(CO₃^2－) （填“＞”、“＜”或“＝”）。
③合成的甲醇可以做为新型燃料电池的原料，若电解液是碱性的，则其负极的电极反应式为       。
（3）二氧化氯（ClO₂），为一种黄绿色气体，是公认的高效、广谱安全的杀菌消毒剂。工业上制备ClO₂的反应原理为：4HC1(浓)+2NaClO₃＝2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl。上述反应中，产生1 mol ClO₂，则被氧化的HC1为        。
（4）SO₂溶于水可以得到二元弱酸H₂SO₃（亚硫酸）。
①25℃时，将NaOH深液与亚硫酸混合至恰好中和，则混合液中各种离子浓度的大小关系为         。
②25℃时，当NaOH溶液与H₂SO₃等物质的量混合时，发现混合液pH＜7，请你简要解释其原因     。

氯化亚铜（CuCl）是一种白色固体，微溶于水，不溶于酒精。研究该物质的应用新领域、生产新方法及生产过程中的环保新措施都具有重要意义。
（1）镁—氯化亚铜海水电池，可用于鱼雷上。该电池被海水激活时，正极导电能力增强，同时产生气泡，则正极上被还原的物质有      、      （填化学式）。
（2）工业上以铜作催化剂，氯代甲烷和硅粉反应合成甲基氯硅烷的过程中产生大量废渣（主要成分为硅粉、铜、碳等）。某课外小组以该废渣为原料制CuCl，流程示意图如下：

回答下列问题：
①氯代甲烷有4种，其中属于重要工业溶剂的是            （写出化学式）。
②“还原”阶段，SO₃^2－将Cu^2＋还原得[CuCl₂]^－，完成下列离子方程式。
Cu^2＋+Cl^－+SO₃^2－+     ＝[CuCl₂]^－+     +    
③在稀释过程中存在下列两个平衡：
ⅰ.[CuCl₂]^－CuCl＋Cl^－    K＝2.32
ⅱ.CuCl(s)Cu⁺(aq)＋Cl^－   K_sp＝1.2×10^－6
当[CuCl₂]^－完成转化时（c([CuCl₂]^－)≤1.0×10^－5 mol·L^－1），溶液中c(Cu^＋)≥    。
④获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时，常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是     （写一点）。
（3）工业生产CuCl过程中产生浓度为2～3 g·L^－1的含铜废水，对人及环境都有较大的危害，必须进行回收利用。用萃取法富集废水中的铜，过程如下：

①实验室完成步骤ⅰ时，依次在分液漏斗中加入曝气后的废水和有机萃取剂，经振荡并        后，置于铁架台的铁圈上静置片刻，分层。分离上下层液体时，应先        ，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出。
②写出步骤ⅱ的离子方程式：                。

氮氧化合物是大气污染的重要因素。
（1）汽车排放的尾气中含NO，生成NO的反应的化学方程式为     。
（2）采取还原法，用炭粉可将氮氧化物还原。
已知： N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)        ΔH＝＋180.6 kJ·mol^－1
C(s)＋O₂(g)=CO₂(g)         ΔH＝－393.5 kJ·mol^－1
则反应 C(s)＋2NO(g)=CO₂(g)＋N₂(g)  ΔH＝________kJ·mol^－1。
（3）将NO₂变成无害的N₂要找到适合的物质G与适当的反应条件，G应为  （填写“氧化剂”或“还原剂”）。下式中X必须为无污染的物质，系数n可以为0。
NO₂ + G  N₂ + H₂O + nX（未配平的反应式）。
下列化合物中，满足上述反应式中的G是   （填写字母）。
a．NH₃         b．CO₂         c．SO₂         d．CH₃CH₂OH
（4）治理水中硝酸盐污染的方法是：
①催化反硝化法中，用H₂将NO₃^-还原为N₂，一段时间后，溶液的碱性明显增强。则反应的离子方程式为：     。
②在酸性条件下，电化学降解NO₃^-的原理如下图，电源正极为：  （选填“A”或“B”），阴极反应式为：      。

硫及其化合物在自然界中广泛存在，运用相关
原理回答下列问题：
（1）如图表示一定温度下，向体积为10L的密闭容器中充入1molO₂和一定量的SO₂后，SO₂和SO₃(g)的浓度随时间变化的情况。
①该温度下，从反应开始至平衡时氧气的平均反应速率是      ；
②该温度下，反应2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)的平衡常数为              。
（2）以黄铜矿（主要成分CuFeS₂）为原料，经焙烧、熔炼等使铁元素及其他有关杂质进入炉渣，将铜元素还原为铜。发生的主要反应为：
2Cu₂S(s)+3O₂(g) = 2Cu₂O(s)+2SO₂(g) △H ="-768.2" kJ·mol^－1
2Cu₂O(s)+ Cu₂S (s) = 6Cu(s)+SO₂(g) △H ="+116.0" kJ·mol^－1
①“焙烧”时，通入少量空气使黄铜矿部分脱硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeS，其物质的量比为1:2）和SO₂，该反应的化学方程式为：              。
②在熔炼中，Cu₂S与等物质的量的O₂反应生成Cu的热化学方程式为：      。

（3）用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。
如图，是电解产生多硫化物的实验装置：
①已知阳极的反应为：(x+1)S^2－=S_xS^2－+2xe^－，则阴极的电极反应式是：                  。
当反应转移xmol电子时，产生的气体体积为        （标准状况下）。
②将Na₂S·9H₂O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是（用离子反应方程式表示）：             。

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_________________

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）

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，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有关数据下图所示：
溶解度/(g/100g水)

温度/℃ 化合物	0	20	40	60	80	100
NH4Cl	29.3	37.2	45.8	55.3	65.6	77.3
ZnCl2	343	395	452	488	541	614

 

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，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过____分离回收，滤渣的主要成分是二氧化锰、______和     ，欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是            ，其原理是      。
（4）用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌，需去除少量杂质铁，其方法是：加入新硫酸和双氧水，溶解，铁变为            加碱调节PH为  ，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PH为   ，锌开始沉淀（假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加双氧水的后果是   ，原因是    。

【化学——选修2：化学与技术】
有机合成中常用的钯／活性炭催化剂若长期使用，会被铁、有机化合物等杂质污染而失去活性，成为废催化剂。一种由废催化剂制取PdCl₂的工艺流程如下：

（1）“焙烧1”通入空气的目的是使有机化合物、活性炭等可燃物通过燃烧而除掉，通入空气过多反而不利于实现目的，其原因是                        。
（2）甲酸在反应中被氧化为二氧化碳，写出甲酸与PdO反应的化学方程式：___               。
（3）加浓氨水时，钯转变为可溶性[Pd（NH₃）₄]²⁺，此时铁的存在形式是               （写化学式）。
（4）加入浓氨水的过程中，需要控制溶液的pH为8～9，实验室检测溶液pH的操作方法是：      。
（5）“焙烧2”的目的是：                                              。
（6）与焙烧2产生的气体组成元素相同的化合物是                             ，该物质与空气形成一种环保型碱性燃料电池，其负极反应式为______________________________。
（7） Pd中加入王水的反应可以表示为Pd+HCl+HNO₃→A+B↑+H₂O（未配平）。其中B为无色有毒气体，该气体在空气中不能稳定存在；A中含有三种元素，其中Pd元素的质量分数为42.4%，H元素的质量分数为0.8%。则A的化学式为                      。

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__________________．

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                 。

丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知：①2C₃H₈(g)＋7O₂(g)＝6CO(g)＋8H₂O(l)；△H＝－2741.8kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)    ΔH="-566" kJ/mol
（1）反应C₃H₈(g)＋5O₂(g)＝3CO₂(g)＋4H₂O(l)的△H＝             
（2）C₃H₈在不足量的氧气里燃烧，生成CO和CO₂以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：
CO (g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂ (g)
①下列事实能说明该反应达到平衡的是           
a．体系中的压强不发生变化                  b．υ_正（H₂）=υ_逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化    d．CO₂的浓度不再发生变化
② T℃时，在一定体积的容器中，通入一定量的CO(g)和H₂O(g)，发生反应并保持温度不变，各物质浓度随时间变化如下表：   

时间 / min	CO	H2O(g)	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	0.100	0.200	0.100	0.100
4	0.100	0.200	0.100	0.100
5	0.116	0.216	0.084	C1
6	0.096	0.266	0.104	C2

第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时，改变某一条件后测得的。则第4～5min之间，改变的条件           ，第5～6min之间，改变的条件是           。
已知420℃时，该化学反应的平衡常数为9。如果反应开始时，CO和H₂O(g)的浓度都是0.01 mol／L，则CO在此条件下的转化率为         。又知397℃时该反应的平衡常数为12，请判断该反应的△H     0 (填“>”、“＝”、“<”)．
（3）依据（1）中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在其内部可以传导O^2—。在电池内部O^2—移向_  ___极（填“正”或“负”）；电池的负极反应式为                 。
（4）用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg(NO₃)₂和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____                                  。

(18分)碱金属元素的单质及其化合物被广泛应用于生产、生活中。

②一定量的Na在足量O₂中充分燃烧，参加反应的O₂体积为5.6 L(标准状况)，则该反应过程中转移电子的数目为_________。
（2）金属锂广泛应用于化学电源制造，锂水电池就是其中的一种产品。该电池以金属锂和 钢板为电极材料，以LiOH为电解质，加入水即可放电。
总反应为：2Li+2H₂O₌2LiOH+H₂↑
①锂水电池放电时，向_________极移动。
②写出该电池放电时正极的电极反应式：_________________。
③电解熔融LiCl可以制备金属Li。但LiC1熔点在873 K以上，高温下电解，金属Li产量极低。经过科学家不断研究，发现电解LiCl—KCl的熔盐混合物可以在较低温度下生成金属Li。
你认为，熔盐混合物中KCl的作用是_________________________________________。
写出电解该熔盐混合物过程中阳极的电极反应式：______________________________。
（3）最新研究表明，金属钾可作工业上天然气高温重整的催化剂，有关反应为：
。一定温度下，向2 L容积不变的密闭容器中充入4 mol 和6 mo1 H₂O(g)发生反应，10 min时，反应达到平衡状态，测得CH₄(g)和H₂(g)的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

①0～10 min内用(CO)表示的化学反应速率为_________。
②下列叙述中，能够证明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)。
a．生成3 molH-H键的同时有4 molC-H键断裂
b．其他条件不变时，反应体系的压强保持不变
c．反应混合气体的质量保持不变
d．
③此温度下，该反应的化学平衡常数K=_________mo1²·L^-2。