高中化学验证原电池的效果试题

本题为《化学反应原理（选修4）》模块选做题，每空2分，共20分。
（1）氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
①氢气燃烧热值高。实验测得，在常温常压下，1 mol H₂完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量。则表示H₂燃烧热的热化学方程式是（  ）
A.H₂(g) +1/2 O₂(g)=H₂O(g)   ΔH =+285.8  kJ/mol
B.H₂(g) +1/2 O₂(g)=H₂O(l)   ΔH =－285.8  kJ/mol
C.H₂(g) +1/2 O₂(g)=H₂O(l)   ΔH =+285.8  kJ/mol
D.H₂  +1/2 O₂ =H₂O       ΔH =－285.8 kJ/mol
②氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。氢氧燃料电池中，发生还原反应的物质是       （填“氢气”或“氧气”）。
③氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：
N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)   ΔH＝－92.4 kJ/mol
反应达到平衡后，升高温度则反应速率         （填“增大”或“减小”）；平衡将向          （填“正反应方向”或“逆反应方向”）移动。
（2）锌银电池能量大、电压平稳，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为Zn＋Ag₂O=ZnO＋2Ag。请回答下列问题：
①该电池的负极材料是        ；电池工作时，阳离子向          (填“正极”或“负极”)移动；
②电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原氧化锌来制取，该反应的化学方程式为ZnO＋CZn＋CO↑，此法属          （填选项字母代号）。
A．电解法      B．热还原法       C．热分解法
（3）今有常温下两种溶液：(A)0.1mol/L的NaCl溶液     (B)0.1mol/LNH₄Cl溶液
①溶液(A)的pH          7（填“＞”、“＜”或“=”）；
②溶液(B)呈          性（填“酸”、“碱”或“中”），升高温度可以       （填“促进”或“抑制”）NH₄Cl的水解。

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                 。

关于下列装置说法正确的是

A．装置①中的铜棒上冒气泡

B．若a、b极是石墨，装置②中的a、b 冒气泡

C．装置①换上硫酸铜溶液，将实现锌片上镀铜

D．装置②换上硫酸铜溶液，将实现“b极”镀铜

碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧 化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn(s)+2MnO₂(s)+H₂O(l)==Zn(OH)₂(s)+Mn₂O₃(s)下列说法错误的是 （    ）

A．电池工作时，锌失去电子

B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e^-=Mn2O3(s)+2OH^- (aq)

C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g

电化学气敏传感器可用于监测环境中NH₃的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是

A．O2在电极b上发生还原反应

B．溶液中OH^—向电极a移动

C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4:5

D．负极的电极反应式为：2NH3－6e^—＋6OH^—=N2＋6H2O

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                                         。

关于下列各装置图的叙述中，不正确的是

A．①中总反应为Zn + CuSO4 ="Cu" + ZnSO4

B．②中正极反应为2H2O + O2 + 4e^－=4OH^－

C．③中负极反应为Zn+2OH^－- 2e^－=Zn(OH)2

D．④中向Fe电极区滴入2滴铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀

科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸汽，其中电池的电解质是掺杂了Y₂O₃(Y为钇)的ZrO₂ (Zr为为锆)晶体，它在高温下能传导O^2—离子。若以丁烷（C₄H₁₀）代表汽油，总反应为2 C₄H₁₀+13O₂=8CO₂+10H₂O。有关该电池说法错误的是

A．该电池负极的电极反应式为：2C4H10+26O^2^—-52e^— = 8CO2+10H2O

B．该电池正极的电极反应式为：O2+ 4e^—+ 2H2O＝ 4OH^—

C．O^2^—向负极移动

D．丁烷在放电时发生氧化反应

Cu(NO₃)₂是重要的化工原料。回答下列工业生产和化学实验中的几个问题。
（1）实验室欲制备0.3 mol Cu (NO₃)₂晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
甲：Cu  Cu(NO₃)₂         乙：Cu  CuO Cu(NO₃)₂
①从绿色化学的角度分析，        同学的方案更合理，此同学可节约2mol／L的稀硝酸        mL；
②乙同学实验时通入O₂的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O₂的速率，宜选择
         方案（填字母序号）。

③有下述装置（如下图），当装置电路中通过2mol电子时，Cu电极（填编号）         。
（a）增重64g   （b）减重64g   （c）可能增重64g，也可能减重64g

（2）①某校化学兴趣小组的同学对硝酸铜的受热分解进行探究。他们设计了如下图装置加热Cu(NO₃)₂固体（加热及夹持装置未画出）。加热过程发现：装置①中的固体逐渐变为黑色；装置②中有气泡产生，但在上升的过程中消失；石蕊试液逐渐变为红色，液体几乎不被压至装置③中。请写出Cu(NO₃)₂受热分解的化学方程式：             ；

②在装置中①试管的橡皮塞最好用锡箔包住，原因是                            。
（3）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见下图。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为                                     。

某兴趣小组设计如图微型实验装置。实验时，先断开K₂，闭合K₁，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K₁，闭合K₂，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是

A．断开K2，闭合K1时，铜电极为阳极

B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红

C．断开K1，闭合K2时，铜电极发生还原反应

D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

已知反应是可逆反应。设计如图装置（、均为石墨电极），分别进行下述操作。

Ⅰ．向B烧杯中逐滴加入浓盐酸
Ⅱ．向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液
结果发现电流计指针均发生偏转．据此，下列判断正确的是

A．操作Ⅰ过程中，C1为正极

B．操作Ⅱ过程中，盐桥中的K^＋移向B烧杯溶液

C．Ⅰ操作过程中，C2棒上发生的反应为：AsO4^3^－＋2H^＋＋2e^－=AsO3^3^－＋H2O

D．Ⅱ操作过程中，C1棒上发生的反应为：2I^――2e^－=I2

下列有关实验现象的描述中，正确的是

A．上图所示装置中，锌电极上一定没有气泡生成

B．向CaCl2饱和溶液中通入少量CO2，溶液中会出现白色沉淀

C．做氯化铵分解实验时，加热试管底部，试管口处有晶体出现

D．向蛋白质溶液中滴加足量饱和NaCl溶液的过程中无固体析出

锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为：负极反应：C₆Li－xe^－==C₆Li_1－x＋xLi⁺（C₆Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）
正极反应：Li_1－xMO₂＋xLi⁺＋x e^－==LiMO₂（LiMO₂表示含锂的过渡金属氧化物）
下列有关说法正确的是（   ）

A．锂离子电池充电时电池反应为C6Li＋Li1－xMO2==LiMO2＋C6Li1－x

B．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锌所消耗的质量最小

C．锂离子电池放电时电池内部Li^+向负极移动

D．锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1－x＋xLi^+＋x e^－==C6Li

如图所示3套实验装置，分别回答下列问题。

（1）装置1中的Cu是        极（填“正”或“负”），该装置发生的总反应的离子方程式为                   。
（2）装置2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，观察到右边石墨电极附近首先变红，左边石墨电极附近无明显现象。
① 电源的M端为      极
② 乙烧杯中电解反应的离子方程式                               。
（3）可用阳离子交换膜法电解饱和食盐水制NaOH，其工作原理装置3所示。
①请写出A、B两处物质的名称：A___________________B____________________
②请写出电解食盐水的离子方程式__________________________________________

将废旧锌锰电池处理得到含锰混合物，现以含锰混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如图l所示：

请回答下列问题：
（1）MnOOH中，锰元素的化合价为____。
（2）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，Mn0₂参与的电板反应方程式为     。
（3）酸浸时，MnO₂与H₂SO₄、H₂O₂反应的离子方程式为    。
（4）在不同pH下，KMnO₄溶液对Hg的吸收率及主要产物如图2所示：
①pH对Hg吸收率的影响规律是               。
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是         。
（5）锰回收新方法：向含锰混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止，其主要反应为：2MnOOH+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O
①当1molMnO₂参加反应时，共有_____mol电子发生转移。
②MnOOH与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出其反应的化学方程式：_________________。
③已知：Ksp(MnCO₃)=2.3×10^-11、Ksp(Mn（OH）₂))=2.1×10^-13,欲制备MnCO₃,选用的加料方式是______(填字母)，原因是___________________________________。
a．将MnSO₄溶液与Na₂CO₃溶液同时加入到反应容器中
b．将MnSO₄溶液缓慢加入到盛有Na₂CO₃溶液的反应容器中
c．将Na₂CO₃溶液缓慢加入到盛有MnSO₄溶液的反应容器中
d．以上三种方法都无法制得MnCO₃