高中化学验证原电池的效果试题

NO和NO₂是常见的氮氧化物，研究它们的综合利用有重要意义。
（1）氮氧化物产生的环境问题有           （填一种）。
（2）氧化—还原法消除氮氧化物的转化如下：

①反应Ⅰ为：NO＋O₃＝NO₂＋O₂，生成11.2 L O₂（标准状况）时，转移电子的物质的量是        mol。
②反应Ⅱ中，当n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]＝3∶2时，反应的化学方程式是       。
（3）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：
NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g)    △H＝－41.8 kJ·mol^－1
①已知：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)   △H＝－196.6 kJ·mol^－1
写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式                   。
②一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入NO₂和SO₂各1 mol，5min达到平衡，此时容器中NO 和NO₂的浓度之比为3∶1，则NO₂的平衡转化率是       。
③上述反应达平衡后，其它条件不变时，再往容器中同时充入
NO₂、SO₂、SO₃、NO各1mol，平衡      （填序号）。
A．向正反应方向移动
B．向逆反应方向移动
C．不移动
（4）某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO₃，装置如图，电极为多孔惰性材料。则负极的电极反应式是             。

尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高氮化肥，在工农业生产中有着非常重要的地位。
（1）工业上合成尿素的反应如下：
2NH₃(l)＋CO₂(g)H₂O(l)＋H₂NCONH₂ (l) △H＝－103.7 kJ·mol^－1
下列措施中有利于提高尿素的产率的是_________________。
A．采用高温    B．采用高压    C．寻找更高效的催化剂
（2）合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH₃(l)＋CO₂(g) H₂NCOONH₄(氨基甲酸铵) (l)  △H₁
第二步：H₂NCOONH₄(l)H₂O(l)＋H₂NCONH₂(l)           △H₂
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第     步反应决定，总反应进行到          min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示，则△H₂         0（填“＞”“＜”或“＝”）
（3）在温度70—95℃时，工业尾气中的NO、NO₂可以用尿素溶液吸收，将其转化为N₂
①尿素与NO、NO₂三者等物质的量反应，化学方程式为        。
②已知：a :N₂（g）+O₂（g）= 2NO（g）  △H=180．6 kJ·mol^—1
b： N₂（g）+3H₂（g）= 2NH₃（g）  △H= —92．4kJ·mol^—1
c：2H₂（g）+O₂（g）= 2H₂O（g）  △H= —483．6 kJ·mol^—1 
则4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）= 4N₂（g）+6H₂O（g）△H=     kJ·mol-1。
（4）尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为         。

(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。

（Ⅰ）短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X氢化物的水溶液显碱性；Y在元素周期表中所处的周期序数与族序数相等；Z单质是将太阳能转化为电能的常用材料；W是重要的“成盐元素”，主要以钠盐的形式存在于海水中，请回答：
（1）X在元素周期表中的位置是           ；Y氢化物的电子式           。
（2）X氢化物的水溶液与W氢化物的水溶液混合后恰好反应时，溶液呈    。（填“酸性”、“碱性”或“中性”），用离子方程式表示其原因是                  。
（3）Y-AgO电池是应用广泛的鱼雷电池，其原理如图所示，该电池的负极反应式                  。

（4）由Z和W组成的化合物遇水立即水解产生两种酸，写出此反应的化学方程式           。
（Ⅱ）A、B、C分别是由H、C、O、N、Na、Cu六种元素中的两种或多种元素组成的化合物。现对A、B、C三种化合物分别做以下实验：
A是一种蓝色固体，B是无色晶体，其式量为68，C是白色固体，分别取A、B、C三种物质少量于三支试管中，加适量水溶解，发现A不溶于水，B、C都能溶于水，并且用pH试纸测定，B与C的水溶液都显碱性。
（1）取A物质少量于一支试管中，后加适量稀盐酸溶解，并用酒精灯微热，发现固体溶解时，伴有气泡产生。将56.8gA隔绝空气加热分解生成40g黑色固体X、无色酸性气体Y（标准状况下，密度为1.96g/L）和水，生成的Y折合成标准状况下的体积为6.72L，则A的化学式为                。
（2）取B的水溶液2ml与新制Cu(OH)₂混合加热，发现能出现砖红色沉淀，则物质B为            。
（3）取16.8gC固体加强热，将生成的气体依次通过经称量过的装CaCl₂固体的干燥管和装足量Ba(OH)₂水溶液的洗气瓶，后经再次称量发现干燥管增重1.8g，洗气瓶增重4.4g。写出C物质加入水后的溶液显碱性的原因               。（用离子方程式和必要文字解释）

燃煤和汽车尾气是造成空气污染产生雾霾的原因之一。消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题。
（1）已知：①N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g) △H＝＋180.5kJ·mol－1
②CO(g)＋1/2 O₂(g)＝CO₂ (g) △H＝－283kJ·mol－1
则汽车尾气中NO和CO在催化转化器中相互反应成无污染的气体的热化学方程式是_______________。
（2）在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。

已知当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1＞S2，在上图中画出c(CO₂)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（3）在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①有害气体NO的转化率为__________，0~15min NO的平均速率v(NO)=__________mol/(L·min)。（保留两位有效数字）
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是________（选填序号）。
a．缩小容器体积               b．增加CO的量    
c．降低温度                   d．扩大容器体积
③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将______移动（选填“向左”、“向右”或“不”），移动后在达到平衡时的平衡常数的值是_______（保留两位有效数字）。
（4）汽车尾气中的SO₂和过氧化氢可设计成酸性原电池，请写出它的正极反应的方程式__________。

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）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）
反应II：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）
上述反应符合“原子经济”原则的是                  （填“I”或“Ⅱ”）。
（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）    ΔH＝－1275．6 kJ／mol
②2CO（g）+O₂（g）＝2CO₂（g）   ΔH＝－566．0 kJ／mol
③H₂O（g）＝H₂O（l）    ΔH＝－44．0 kJ／mol
则CH₃OH（l）+O₂（g）＝CO（g）+2H₂O（l）   ΔH＝   
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如下图所示的电池装置。
①该电池负极的电极反应为                          。
②工作一段时间后，测得溶液的pH                   （填增大、不变、减小）。
③用该电池作电源，组成如下图所示装置（a、b、c、d均为石墨电极），甲容器装250mL0．04mol/LCuSO₄溶液，乙容器装300mL饱和NaCl溶液，写出c电极的电极反应        ，常温下，当300mL乙溶液的pH为13时，断开电源，则在甲醇电池中消耗O₂的体积为                  mL（标准状况），电解后向甲中加入适量下列某一种物质，可以使溶液恢复到原来状态，该物质是           （填写编号） 。

A．CuO

B．CuCO3

C．Cu（OH）2

D．Cu2（OH）2CO3

工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS₂）冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的        吸收。
A．浓H₂SO₄        B．稀HNO₃         C．NaOH溶液         D．氨水
（2）用稀H₂SO₄浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在       (填离子符号)，检验溶液中还存在Fe²⁺的方法是               (注明试剂．现象)。
（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为                                    。
（4）以CuSO₄溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al．Zn．Ag．Pt．Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是
A．电能全部转化为化学能       
B．粗铜接电源正极，发生氧化反应
C．溶液中Cu²⁺向阳极移动       
D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
（5）利用反应可制备CuSO₄，若将该反应2Cu²⁺ + O₂ + 2H₂SO₄ = 2CuSO₄ + 2H₂O设计为原电池，其正极电极反应式为                                  。

甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度℃
500	800
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）	K1	2.5	0.15
②H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	2.50
③3H2（g）+CO2（g）CH3OH（g）+H2O（g）	K3

 
（1）反应②是           （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）某温度下反应①中H₂的平衡转化率（a）与体系总压强（P）的关系如下图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K_（A）       K_（B）（填“>”、“<”或“＝”）。据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃＝      （用K₁、K₂表示）。

（3）在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示，若在t₀时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是            。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是            。

（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，同时Al—AgO电池是应用广泛的鱼雷电 池，其原 理 如右图所示。该电池的负极反应式是                        。

（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）₂溶液等体积混合，反应平衡时，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^－），用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为             。

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）。

(12分)（1）将锌片和银片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池。该电池中负极发生________反应(填“氧化”或“还原”)；溶液中的H^＋移向________(填“正极”或“负极”)材料。
（2）电能是现代社会应用最广泛的能源之一。下图所示的原电池装置中，其负极是__________，正极上能够观察到的现象是____________________________，正极的电极反应式是______________。原电池工作一段时间后，若消耗锌6．5g，则放出气体_______g。

（3）利用下列反应：Fe＋2Fe^3＋＝3Fe^2＋，设计一个化学电池(给出若干导线和一个小灯泡，电极材料和电解液自选)：①画出实验装置图；②注明正负极材料和电解质溶液；③标出电子流动方向。

碱性硼化钒（VB₂）—空气电池工作时反应为：4VB₂ + 11O₂ = 4B₂O₃ + 2V₂O₅。用该电池为电源，选用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图所示。当外电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448L气体（标准状况），则下列说法正确的是

A．VB2电极发生的电极反应为：2VB2 + 11H2O - 22e^- = V2O5 + 2B2O3 + 22H^+

B．外电路中电子由c电极流向VB2电极

C．电解过程中，c电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生

D．若B装置内的液体体积为100 mL，则CuSO4溶液的物质的量浓度为0.05 mol/L

现有A、B、C、D、E五种常见短周期元素，已知：
①元素的原子序数按A、B、C、D、E依次增大，原子半径按D、E、B、C、A顺序依次减小；
②A、D同主族，A是所有元素中原子半径最小的元素；B与C的位置相邻；C元素原子最外层电子数是次外层电子数的3倍；
③B、D、E三者的最高价氧化物有水化物依次为甲、乙、丙，它们两两之间均可反应生成可溶性盐和水，且所得盐中均含C元素；
④B、E两种元素原子最外层电子数之和等于A、C、D三种元素原子最外层电子数之和。
请填写下列空白：
（1）写出乙+丙在溶液中反应的离子方程式                                  。
（2） 化合物BA₃与BC在加热和有催化剂存在的条件下能发生反应，生成两种无毒物质，其反应的化学方程式为：___________________________________________。
（3）用电子式表示化合物D₂C的形成过程                                         。
（4）某原电池中，电解质为KOH溶液,分别向负极通入碳元素与元素C（原子物质的量之比1：1）形成的化合物,向正极通入元素C最常见的单质,试完成下列问题：
正极反应：________________________；负极反应：________________________；

(10分)（1）在25℃、101 kPa下，1 g甲烷完全燃烧后，恢复到原状态放热Q kJ，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为_________________                  。
（2）肼(N₂H₄)一空气燃料电池是一种碱性环保电池，该电池放电时，负极的反应式为          。
（3）如图装置中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO₄溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，乙烧杯中石墨电极附近pH值的变化为       （选填“变大”、“变小”、“不变”）。通电一段时间后（溶液中还有CuSO₄），若要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入         (填序号).

A．CuO

B．Cu(OH)2

C．CuCO3

D．Cu2(OH)2CO3

（4）下图是用于笔记本电脑的甲醇（CH₃OH）燃料电池结构示意图，质子交换膜左右两侧的溶液均为500mL 2 mol/LH₂SO₄ 溶液，当电池中有1mole^－发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为      （忽略气体的溶解，假设反应物完全耗尽）。

从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H₂＋O₂＝2H₂O。
（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。
A．使用催化剂                      B适当提高氧气的浓度
C．适当提高反应的温度              D．适当降低反应的温度
（2）下图能正确表示该反应中能量变化的是________。

（3）从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。

化学键	H—H	O＝O	H—O
键能kJ/mol	436	496	463

请填写下表：

化学键	填“吸收热量”或“放出热量”	能量变化kJ
拆开化学键	2molH2和1molO2中的化学键
形成化学键	4molH—O键
总能量变化

（4）氢氧燃料电池的总反应方程式为2H₂＋O₂＝2H₂O。其中，氢气在________极发生________反应。电路中每转移0．2mol电子，标准状况下消耗H₂的体积是________L。

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                                                                                                                                  。