高中化学验证原电池的效果试题

SCR是一种烟气脱硝技术（除去烟气中的NO_x），其流程如下：

（1）反应2NO＋2CO2CO₂＋N₂的平衡常数表达式为     。
（2）SCR流程中发生的主要反应有：
4NO（g）＋4NH₃（g）＋O₂（g）4N₂（g）＋6H₂O（g） ΔH＝－1627．2kJ•mol^－1；
6NO（g）＋4NH₃（g）5N₂（g）＋6H₂O（g） ΔH＝－1807．0 kJ•mol^－1；
6NO₂（g）＋8NH₃（g）7N₂（g）＋12H₂O（g） ΔH＝－2659．9 kJ•mol^－1；
反应N₂（g）＋O₂（g）2NO（g）的ΔH＝         kJ•mol^－1。
（3）NO和NH₃在Ag₂O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见下图。

①由图可以看出，脱硝工艺流程应在    （填“有氧”或“无氧”）条件下进行。
②随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是             。
（4）NO也可用尿素[CO（NH₂）₂]还原，写出尿素与NO反应的化学方程式：              。
（5）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见图：

写出石墨Ⅱ发生的电极反应为       。若生成1molN₂O₅，则理论上需要消耗标准状况下O₂的体积为     L。

固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质。其工作原理如右图所示：下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是    （   ）

A．电极b为电池负极，电极反应式为O₂＋4e^－＝4O^2－[
B．固体氧化物的作用是让电子在电池内通过
C．若H₂作为燃料气，则接触面上发生的反应为H₂＋2OH^－－4e^－＝2H^＋＋H₂O
D．若C₂H₄作为燃料气，则接触面上发生的反应为C₂H₄＋6O^2－－12e^－＝2CO₂＋2H₂O

(12分)碳元素的单质及其化合物与人类的生产、生活、科研息息相关。请回答下列问题：
（1）绿色植物的光合作用吸收CO₂释放O₂的过程可以描述为以下两步：
2CO₂(g)+2H₂O(l)+2C₅H₁₀O₄(s)=4(C₃H₆O₃)⁺(s)+O₂(g)+4e^-  △H="1360" kJ·mol^-1
12(C₃H₆O₃)⁺(s)+12e^-=C₆H₁₂O₆(s，葡萄糖)+6C₅H₁₀O₄(s)+3O₂(g)    △H="-1200" kJ·mol^-1
则绿色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式为                
                                                               。
（2）工业上利用水煤气合成甲醇的主要反应可表示为：
H₂(g)+1/2CO(g) 1/2CH₃OH(g)   △H=-45.4kJ·mol^-1。
向容积为1L的密闭容器中加入0.10 mol H₂和0.05mol CO，在一定温度下发生上述反应， 10min后反应达到平衡状态，测得放出热量3.632kJ。
①该温度条件下，上述反应的化学平衡常数K=           。
②若容器容积不变，下列措施可增加CH₃OH产率的是         (填写序号)。

A．升高温度	B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大	D．再充入O.10 mol H2和0.05mol CO

③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移动，化学平衡常数K          (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）已知反应：2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)     △H<0，根据原电池原理该反应能否设计成燃料电池。若能，请写出当电解质溶液为KOH溶液时的负极反应式(若不能，该空可不作答)：                           。

将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(    )

A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

C．两烧杯中溶液的pH均增大

D．产生气泡的速度甲比乙慢

C、O、Na、Al、S、Cl是常见的六种元素。
（1）C元素位于元素周期表第        周期，第         族；C元素的一种中子数为8同位素的符号为         。
（2）用“大于”“小于”或“等于”填空

离子半径	酸性	还原性	得电子能力
N^3-      Al^3+	H2SO4       HClO4	O^2-      S^2-	^35Cl       ^37Cl

（3）①CaCO₃和适量HCl溶液反应时，每产生4.4 g 气体（不考虑气体溶解），放热a kJ，则该反应的热化学方程式为                                  。
②上述反应至无气泡逸出后，取适量残留溶液，插入pH传感器并逐滴滴入碳酸钠溶液，测得pH变化曲线如图所示。

请用离子方程式表示B-C段发生的反应：                                 。
（4）氢气、氧气常用来作燃料电池，写出电解质为氢氧化钠溶液时负极上的电极方程式                                         。

下表为元素周期表的一部分，请参照元素①~⑧在表中的位置，用化学用语回答下列问题：

周期	ⅠA		0
1	①	ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA
2				②	③	④
3	⑤		⑥			⑦	⑧

（1）请画出元素⑥的离子结构示意图：                        。
（2）元素⑦中质子数和中子数相等的同位素符号是：            。
（3）④、⑤、⑦的离子半径由大到小的顺序为：                。
（4）②的最高价氧化物对应水化物的电离方程式为：                            。
（5）④、⑤两种元素的原子按1:1组成的常见化合物的电子式为：                。
（6）由表中两种元素形成的5核10电子分子常做燃料电池的燃料，该电池在碱性条件下的负极反应式为：            。
（7）由表中两种元素形成的氢化物A和B都含有18个电子，A是一种6原子分子，可做火箭发动机燃料；B是一种常见强氧化剂。已知16g液态A与液态B充分反应生成一种液态10电子分子和一种气态单质，并放出838kJ热量，写出A与B反应的热化学方程                     。

(15分)常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源

（1）填充物用60 ℃温水溶解，目的是          。
（2）操作A的名称为            。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                       (用化学方程式表示)。
铜帽溶解完全后，可采用_____________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn＋2MnO₂＋2H₂O=2MnOOH＋Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为           。
（5）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为 2MnO(OH)＋MnO₂＋2H₂C₂O₄＋3H₂SO₄=2MnSO₄＋4CO₂↑＋6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有     mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该反应的化学方程式：             。

A、B、C、D是四种短周期元素，它们的原子序数依次增大，其中A与C，B与D分别是同主族元素；已知B、D二元素原子核中质子数之和是A、C二元素原子核中质子数之和的2倍：四种元素形成的单质中有两种是气体，两种是固体。请回答以下问题；
（1）写出由A、B两元素形成的原子个数比为1：1的化合物的化学式       ，此化合物能使酸性KMnO₄溶液退色，体现该化合物具有____   性。
（2）D元素在元素周期表中的位置______，B和C两元素形成的原子个数比为l：l的化合物中含有的化学键的类型为____       。
（3）A、B、C、D四种原子半径由大到小为         （填元素符号）：四种离子半径由大到小为             （填离子符号）。
（4）写出由A、B两元素形成的原子个数比为2：1的化合物与B、C两元素形成的原子个数比为1：1的化合物反应的离子方程式____     。
（5）用A元素的单质与B元素的单质可制成新型的化学电源，已在宇宙飞船中使用。其构造如下图所示。两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。

则a是____极， b电极电极反应式为             。

高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：
3Zn＋2K₂FeO₄＋8H₂O3Zn(OH）₂＋2Fe(OH）₃＋4KOH，下列叙述不正确的

A．放电时负极反应为：Zn＋2OH^－→Zn(OH）2＋2e^－

B．充电时阳极反应为：Fe(OH）3＋5OH^－→FeO4^2^－＋4H2O＋3e^－

C．放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化

D．放电时正极附近溶液的碱性增强

一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH₃CH₂OH – 4e^- + H₂O = CH₃COOH + 4H⁺。下列有关说法正确的是（  ）

A．检测时，电解质溶液中的H^+向负极移动

B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O

D．正极上发生的反应为：O2 + 4e^- + 2H2O = 4OH^-

Ⅰ.二氧化锰是化学工业中常用的氧化剂和催化剂，其主要制备方法是碳酸锰热分解，反应原理为2MnCO₃(s)+O₂(g)2MnO₂(s)+2CO₂(g)。经研究发现该反应过程为：① MnCO₃(s) MnO(s) + CO₂(g)  ②2MnO(s) + O₂(g) 2MnO₂(s)
（1）反应①达到平衡，保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡，下列说法正确的是        。(填字母序号)

A．平衡常数减小

B．MnCO3质量不变

C．CO2压强不变

D．MnCO3物质的量增加

（2）反应②在低温下能自发进行，则其△H         0(填“>”、“<”、“=”)。
（3）某温度下，该平衡体系的总压强为P，CO₂、O₂的物质的量分别为n₁和n₂，用平衡分压代替平衡浓度，则碳酸锰热分解总反应的化学平衡常数Kp=              (提示：用含P、n_1、n₂ 的字母表达， 分压 = 总压×物质的量分数)
Ⅱ. 软锰矿(主要成分MnO₂，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的悬浊液与烟气中SO₂反应可制备MnSO₄·H₂O。

（4）已知：K_sp[Al(OH)₃] =1×10^－33，K_sp[Fe(OH)₃] =3×10‾³⁹，pH =7.1时Mn(OH)₂开始沉淀，pH =9.4时Mg(OH)₂开始沉淀。室温下，除去MnSO₄溶液中的Fe^3＋、Al^3＋( 欲使其浓度小于1×10^－6 mol·L^－1)，需调节溶液pH范围为_______________________。
（5）由右图可以看出，从MnSO₄和MgSO₄混合溶液中结晶MnSO₄·H₂O晶体，需控制结晶温度范围为           Ⅰ.           。Ⅲ. 二氧化锰也是电化学的重要材料。
（6）碱性锌锰电池的总反应是：Zn + 2MnO₂  + 2H₂O ="=" 2MnOOH + Zn(OH)₂，该电池正极的电极反应为                        。

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入lmol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g) △H = —49.0kJ／mo1．
测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=          mol/（L·min）
（2）该反应的平衡常数为            。
（3）下列措施中能使n（CH₃OH）／n（CO₂）增大的是          。
A．升高温度                 B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H₂O(g)从体系中分离     D．再充入lmol CO₂和3mol H₂
（4）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（1）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g） △H= —1275.6kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（1） △H= —44.0kJ/mol
则甲醇的燃烧热化学方程式为：                                  ；
（5）如果燃烧甲醇会造成大量化学能损失，如果以甲醇和空气为原料，以氢氧化钠为电解质溶液设计成原电池将有很多优点，请书写出该电池的负极反应：___________________
（6）常温下，某水溶液M中存在的离子有：Na⁺、A^—、H⁺、OH^—。若该溶液M由 pH=3的HA溶液mL与pH=11的NaOH溶液mL混合反应而得，则下列说法中正确的是  __。
A．若溶液M呈中性，则溶液M中c（H⁺）+c（OH^—）=2×10^—7mol·L^-1
B．若V₁=V₂，则溶液M的pH一定等于7
C．若溶液M呈酸性，则V₁一定大于V₂
D．若溶液M呈碱性，则V₁一定小于V₂

CuSO₄溶液是中学化学及工农业生产中常见的一种试剂．
（1）某同学配制CuSO₄溶液时，需加入一定量的硫酸溶液，用离子方程式说明其原因是　   　．
（2）该同学利用制得的CuSO₄溶液，进行以下实验探究．
①图一是根据反应Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄设计成的锌铜原电池．电解质溶液甲是　   　（填“ZnSO₄”或“CuSO₄”）溶液；Cu极的电极反应式是　   　．

②图二中，I是甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，该同学想在II中实现铁上镀铜，则b处通入的是　   　（填“CH₄”或“O₂”），a处电极上发生的电极反应式是　   　．若把II中电极均换为惰性电极，电解时的化学反应方程式为　                   　．若把II中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400mL，当阳极产生的气体为672mL（标准状况下）时，溶液的pH=　   　（假设电解后溶液体积不变）．
（3）将蓝矾（CuSO₄•5H₂O）、生石灰和水按一定比例混合，即可得到波尔多液（杀菌剂），其有效成分为难溶的碱式硫酸铜[xCuSO₄•yCu（OH）₂]．为测定某碱式硫酸铜的组成进行了如下实验：取等质量的碱式硫酸铜样品两份，一份滴加稀盐酸至恰好完全溶解，另一份高温灼烧后只得到CuO固体．所得数据显示n（HCl）：n（CuO）=3：2，则该碱式硫酸铜的化学式中x：y=　   　．

如图是一种航天器能量储存系统原理示意图．下列说法正确的是（　　）

A．该系统中只存在3种形式的能量转化

B．装置Y中负极的电极反应式为：O2+2H2O+4e^﹣=4OH^﹣

C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生

D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化

铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各 种性能的不锈钢，CrO3 大量地用于电镀工业中。
（1）在下图装置中，观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2 装置中铜电 极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体。

图 2 装置中铬电极的电极反应式______________________
（2）最近赣州酒驾检查特别严，利用 CrO₃具有强氧化性，有机物（如酒精）遇到 CrO₃时，猛烈反应，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃]，另该过程中乙醇被氧化成乙酸， 从而增强导电性，根据电流大小可自动换算出酒精含量。写出该反应的化学方程式为_________________________
（3）虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀，但 生产成本高，生活中很多情况下还是直接使用钢铁，但易腐蚀， 利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒，为 减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于________处。若 X 为锌，开关K 置于________处。

（4）CrO3 和 K2Cr2O7 均易溶于水，这是工业上造成铬污染的 主要原因。净化处理方法之一是将含＋6 价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入 适量的 NaCl 进行电解：阳极区生成的 Fe²⁺和 Cr₂O₇^2－发生反应，生成的 Fe³⁺和 Cr³⁺在阴极 区与OH^－结合生成 Fe(OH)₃和 Cr(OH)₃沉淀除去【已知某条件下的KspFe (OH)₃ ＝ 3.0×10^-31， KspCr(OH)₃ ＝ 6.0×10^-38】。已知电解后的溶液中 c(Fe³⁺)为 2.0×10^－6 mol·L¹，则溶液中c(Cr³⁺)为______________mol·L^-1。