高中化学验证原电池的效果试题

短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置如图所示，其中W的氧化物是酸雨形成的主要物质。

（1）写出W的原子结构示意图：                。
（2）将足量X的最高价氧化物通入含Y元素的阴离子溶液中。反应的离子方程式为                。
（3）已知:①X(s) + O₂(g) ＝XO₂(g)          ΔH＝－393.5 kJ·mol^－1
②H₂(g) + 1/2 O₂(g) ＝H₂O(g)        ΔH＝－242.0 kJ·mol^－1
③XH₄(g) + 2O₂(g) ＝XO₂(g) + 2H₂O(g)       ΔH＝－802.0 kJ·mol^－1
则XH₄气体分解成氢气和X固体的热化学方程式为            。
（4）ZO是由单质X和ZO₂反应制取单质Z的中间产物。隔绝空气时，ZO与NaOH溶液反应(产物含有一种固体单质和一种钠盐)的化学方程式为_______________。
（5）利用原电池原理，可用W的一种氧化物、O₂和H₂O来制备W的最高价氧化物对应水化物。写出该电池负极反应式___________。
（6）将W的气态氢化物通入一定量的NaOH溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，生成气体与HCl的物质的量的关系如图所示(忽略气体的溶解和HCl的挥发)。

①O点溶液中所含溶质的化学式为____________。
②a点溶液中，c(Na⁺): c(Cl^－)=_______________。

已知：某原电池的总反应为：2Fe^3＋＋Cu===2Fe^2＋＋Cu^{2 ＋}。则:
（1）该原电池的负极材料为_______________，该电极上所发生的反应是___________________;
（2）该原电池的正极材料可为______________，该电极上所发生的反应是___________________
（3）若负极质量减少 1.28 克，那么电路中转移的电子数为___________________。

用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成燃料电池，该电池放电时的总反应为：CH₄+2KOH+2O₂==K₂CO₃+3H₂O，下列说法错误的是（   ）

A．通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极

B．放电时通入氧气的一极附近溶液的pH升高

C．放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化

D．通甲烷的电极反应式是：CH4+10OH^-－8e^-==CO3^2-+7H2O

N₂O₅是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注。
（1）N₂O₅与苯发生硝化反应生成的硝基苯的结构简式是                   。
（2）一定温度下，在恒容密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：2N₂O₅(g)4NO₂(g)＋O₂(g)；ΔH>0
①反应达到平衡后，若再通入一定量氮气，则N₂O₅的转化率将          （填“增大”、“减小”、“不变”）。
②下表为反应在T₁温度下的部分实验数据：

t/s	0	500	1000
c(N2O5)/mol·L^－1	5．00	3．52	2．48

则500 s内N₂O₅的分解速率为                     。
③在T₂温度下，反应1000 s时测得NO₂的浓度为4．98 mol·L^－1，则T₂         T₁（填>、<或＝）。
（3）现以H₂、O₂、熔融Na₂CO₃组成的燃料电池采用电解法制备N₂O₅，装置如图所示，其中Y为CO₂。

写出石墨Ⅰ电极上发生反应的电极反应式                      ，
N₂O₅在电解池的              区生成（填“阳极”或“阴极”）。

如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是

一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通入乙烷和氧气，其电极反应式为：C₂H₆＋18OH^－－14e ^- =2CO₃^2-＋12H₂O
7H₂O＋7/2O₂＋14e ^-=14OH^-，有关此电池的推断正确的是

A．通氧气的电极为负极

B．参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2

C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变

D．电解质溶液中CO3^2-向正极移动

某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性，设计如图所示装置，下列推断合理的是

A．若铬比铁活泼，则电子经外电路由铁电极流向铬电极

B．若铬比铁活泼，则铁电极反应式为2H^＋＋2e^－＝H2↑

C．若铁比铬活泼，则溶液中H^＋向铁电极迁移

D．若铁电极附近溶液pH增大，则铁比铬活泼

硫酸盐主要来自地层矿物质，多以硫酸钙、硫酸镁的形态存在。
（1）已知：①Na₂SO₄(s)=Na₂S(s)+2O₂(g)       ΔH₁="+1011.0" kJ·mol^-1
②C(s)+O₂(g)=CO₂(g)             ΔH₂=－393.5 kJ·mol^-1
③2C(s)+O₂(g)=2CO(g)            ΔH₃=－221.0 kJ·mol^-1
则反应④Na₂SO₄(s)+4C(s)=Na₂S(s)+4CO(g) ΔH₄=________kJ·mol^-1；工业上制备Na₂S时往往还要加入过量的炭，同时还要通入空气，目的有两个，其一是使硫酸钠得到充分还原（或提高Na₂S产量），其二是_____________________________________________。
（2）智能材料是当今材料研究的重要方向之一，纳米Fe₃O₄由于具有高的比表面、高的比饱和磁化强度和顺磁为零的超顺磁性而被广泛地用作磁流体的磁性粒子。水热法制备Fe₃O₄纳米颗粒的反应是：
3Fe²⁺ + 2S₂O₃^2- + O₂ + xOH^-=Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O
请回答下列问题：

①水热法所制得的水基磁流体超过30天都未出现分层和混浊现象，因为该分散系是________。
②上述反应方程式x=___________________。
③该反应中1molFe²⁺被氧化时，被Fe²⁺还原的O₂的物质的量为_____。
（3）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO₂和SO₃，此时反应的化学方程式是____________。
②由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如上图，该电池反应的化学方程式为_____________________________________________________。

将两个铂电极插人KOH溶液中，向两极分别通人CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。已知。通人CH₄的一极，其电极反应式是：CH₄ + 10OH^-  - 8e^-＝CO₃^2-＋7 H₂O；通入Ｏ₂的另一极，其电极反应式是：2O₂ + 4H₂O ＋8e^- = 8OH^-。下列叙述不正确的是(  )。

A．通人CH4的电极为负极

B．正极发生氧化反应

C．燃料电池工作时，溶液中的OH^-向负极移动

D．该电池使用一段时间后应补充KOH

我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车在奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关电池的叙述不正确的是（   ）

A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e^- ="=" 4OH^-

B．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标况)时，有0.1mol电子转移

C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2==2H2O

D．工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变

直接甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
（1）101 kPa时，1 mol CH₃OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol，则甲醇燃烧的热化学方程式为                                     。
（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是：
①CH₃OH(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+3H₂(g) 　△H₁="+49.0" kJ·mol^-1
②CH₃OH(g)+O₂(g)= CO₂(g)+2H₂(g)　△H₂
已知H₂(g)+O₂(g)===H₂O(g)　　△H ="-241.8" kJ·mol^-1
则反应②的△H₂= 　　　　　　　　　      。
（3）甲醇燃料电池的结构示意图如右。甲醇进入　　　　极（填“正”或“负”），该极发生的电极反应为　　　　　　　　　　                　　。

（4）已知H—H键能为436 KJ/mol，H—N键能为391KJ/mol，根据化学方程式：
N_{2 （g）}+ 3H_{2 （g）}= 2NH_3（g） ΔH=" —92.4" KJ/mol，则N≡N键的键能是                 。

熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O₂和CO₂混合气体，可制得在650℃下工作的燃料电池。已知该电池总反应为：2CO+O₂＝2CO₂。则下列说法中正确的是（　　）

A．通CO的一极是电池的正极

B．正极反应式为：2CO+2CO3^2^－－4e^－＝4CO2

C．负极反应式为：O2+2CO2+4e^－＝2CO3^2^－

D．该电池工作过程中需不断补充CO和O2，而CO2可循环利用

（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄ ( g ) + H₂O ( g )＝CO ( g ) + 3H₂ ( g )   △H ＝+206.0 kJ·mol^－1
II：CO ( g ) + 2H₂ ( g )＝CH₃OH ( g )       △H＝—129.0 kJ·mol^－1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为                                
（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式                                  。
②写出除去甲醇的离子方程式                            。
（3）写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的电极反应式
负极                                                   。

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）。则下列说法正确的是（   ）

A．电池工作时，MnO2发生还原反应

B．电池负极的电极反应式为：2MnO2+H2O+2e^-→Mn2O3+2OH^-

C．电池工作时，K^+移向负极

D．电池工作时，电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减少6.5g

（1）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH₄(g)+4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)　ΔＨ＝－574 kJ·mol^-1
CH₄(g)+4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)　ΔＨ＝－1160 kJ·mol^-1
若用标准状况下4.48ＬCH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移的电子总数为　　　　（阿伏伽德罗常数用N_A表示），放出的热量为　　　　　    kJ。
（2）已知：C₃H₈(g )  ====  CH₄(g)＋HC≡CH(g)＋H₂(g)       △H₁＝156.6kJ·mol^-1
CH₃CH＝CH₂(g)  ====  CH₄(g)＋HC≡CH(g)      △H₂＝32.4kJ·mol^-1 
则相同条件下，反应C₃H₈(g)====CH₃CH＝CH₂ (g)＋H₂(g)的△H＝    kJ·mol^-1。
(3)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)。部分物质的燃烧热数据如右表：已知1mol H₂O(g)转变为1mol H₂O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH₄和H₂O在高温下反应的热化学方程式                                   。

物 质	燃烧热（kJ·mol^－^1）
H2(g)	－285.8
CO(g)	－283.0
CH4(g)	－890.3

(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl－NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式                        。