高中化学验证原电池的效果试题

某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl₂=2AgCl。下列说法正确的是

A．正极反应为AgCl+e^-=Ag+Cl^-

B．放电时，交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当电路中转移0．01mole^-时，交换膜左侧溶液中约减少0．01mol离子

高功率Ni/MH(M表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车。总反应方程式如下：
Ni(OH)₂＋MNiOOH＋MH，下列叙述正确的是

A．放电时正极附近溶液的碱性增强

B．放电时负极反应为：M＋H2O＋e^－===MH＋OH^－

C．放电时阳极反应为：NiOOH＋H2O＋e^－===Ni(OH)2＋OH^－

D．放电时每转移1 mol电子，正极有1 mol NiOOH被氧化

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____                                  。

“神七”登天标志着我国的航天事业进入了新的篇章。
（1）火箭升空需要高能的燃料，经常是用N₂O₄和N₂H₄作为燃料，工业上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以进一步制备联氨(N₂H₄)等。已知：
N₂(g) + 2O₂(g) ＝2NO₂(g)          △H =" +67.7" kJ·mol^－1
N₂H₄(g) + O₂(g) ＝N₂(g) + 2H₂O(g)  △H = －534.0 kJ·mol^－1
NO₂(g) 1/2N₂O₄(g)               △H = －26.35 kJ·mol^－1
试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：
_______________________________________________________________________。
（2）下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH为电解液，
燃料电池放电时的负极反应为：___________________________________。
如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L气体（已折算成标况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为______________mol。

（3）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH^——4e^— = O₂↑+2H₂O，则阴极反应为：____________________________。
有人提出，可以设计反应2CO=2C+O₂（△H＞0）来消除CO的污染。请你判断上述反应是否能自发进行？_______，理由是：___________________________________。

I．现将反应2Fe³⁺ + 2I^－ 2Fe²⁺ + I₂设计成如下图所示的原电池

（1）能说明反应达到平衡的标志是__________；（填序号）
a.电流计读数为零    b.电流计指针不再偏转且不为零   c.电流计指针偏转角度最大
（2）若盐桥中装有琼脂-饱和KCl溶液，反应过程中的Cl^－移向烧杯________；（填“甲”或“乙”）
（3）反应达到平衡后，向甲中加入适量FeCl₂固体，此时___________（填“甲”或“乙”）中石墨电极为负极，对应的电极反应方程式为____________________________。
II．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。

（4）装置乙中电极F的电极反应式____________________；
（5）相同条件下，装置甲、乙的C、E电极生成物质的体积之比为____________________；
（6）欲用装置丙进行粗铜精炼，电极G应该是____________________；
（7）装置丁中电极_______附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。

(15分)开发、使用清洁能源发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。
（1）已知:  
①2CH₃OH(l)+3O₂(g）= 2CO₂(g)+4H₂O(g）ΔH₁=-1275．6 kJ·mol^-1
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g）ΔH₂=-566．0 kJ·mol^-1
③H₂O(g)=H₂O(l）ΔH₃=-44．0 kJ·mol^-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:               。
（2）生产甲醇的原料CO和H₂来源于:  CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g）ΔH>0
①该反应的平衡常数表达式K=             ，一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则T₁    T₂(填“<”“>”或“=”下同)，A、B、C三点处对应平衡常数(K_A、K_B、K_C)的大小关系为___________。

②120℃时,将1 mol CH₄和2 mol H₂O（g）通入容积为1 L的密闭容器中发生反应,不能说明该反应已经达到平衡状态的是           。
a．容器内气体密度恒定      
b．混合气体的相对分子质量恒定       
c．容器内的压强恒定
d．3v_正(CH₄)=v_逆(H₂）     
e．单位时间内消耗0．3 mol CH₄同时生成0．9mol H₂
（3）某实验小组利用CO(g)、O₂(g)、KOH(aq)设计成如图b所示的电池装置,则该电池负极的电极反应式为            。当有4mol电子通过导线时，消耗标准状况下的O₂体积为            L ,此时电解质溶液的PH值           （填“变大”、“变小”或“不变”）

二甲醚（CH₃OCH₃）是一种重要的精细化工产品，被认为是二十一世纪最有潜力的燃料[ 已知：CH₃OCH₃(g)+3O₂(g)＝2CO₂(g)+3H₂O（1） △H＝－1455kJ/mol ]。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：
①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚； 2CH₃OH CH₃OCH₃＋H₂O
②合成气CO与H₂直接合成二甲醚： 3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)  △H＝－247kJ/mol
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：

（1）写出CO(g)、H₂(g)、O₂(g)反应生成CO₂(g)和H₂O（1）的热化学方程式（结果保留一位小数）                                                
（2）在反应室2中，一定条件下发生反应3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是     
A．低温高压   B．加催化剂    C．增加CO浓度   D．分离出二甲醚
（3）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应：3H₂(g)＋CO₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O (g) △H＜0反应达到平衡时，改变温度（T）和压强（P），反应混合物CH₃OH“物质的量分数”变化情况如图所示，关于温度（T）和压强（P）的关系判断正确的是   （填序号）

A．P₃＞P₂   T₃＞T₂       B．P₂＞P₄   T₄＞T₂
C．P₁＞P₃   T₁＞T₃       D．P₁＞P₄   T₂＞T₃
（4）反应室1中发生反应：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) △H＞0
写出平衡常数的表达式：                          
如果温度降低，该反应的平衡常数             
（填“不变”、“变大”、“变小”）
（5）下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图则a电极的反应式为：________________

（6）下列判断中正确的是_______

A．向烧杯a中加入少量K₃[Fe(CN)₆]溶液，有蓝色沉淀生成
B．烧杯b中发生反应为2Zn-4eˉ ＝2Zn²⁺
C．电子从Zn极流出，流入Fe极，经盐桥回到Zn极
D．烧杯a中发生反应O₂ + 4H⁺+ 4eˉ ＝ 2H₂O，溶液pH降低

Ⅰ在催化剂作用下，CO₂和H₂可以制取甲醇。用工业废气中的可制取甲醇，其反应为：
CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O 常温常压下已知下列反应的能量变化如图示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：                              。
Ⅱ．硼氢化钠（NaBH₄）是有机合成中的重要还原剂。最新研究发现，以NaBH₄和H₂O₂为原料，NaOH溶液作电解质溶液，可以设计成全液流电池，其工作原理如图所示，假设电池工作前左右两槽溶液的体积各为1L，回答下列问题：

（1）电极b为           （填“正极”或“负极”），电极a上发生反 应的电极反应式为                                     。
（2）电池工作时，Na⁺向     极（填“a”或“b”）移动，当左槽产生0.0125molBO₂^—离子时，右槽溶液pH=           
（3）用该电池电解一定浓度的CuSO₄溶液至无色后继续电解一段时间。断开电路，向溶液中加入0.1molCu(OH)₂，溶液恢复到电解之前状态，则电解过程中转移电子数目为_________

为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用图所示的装置进行实验。据图回答问题。

I．用图甲所示装置进行第一组实验时：
（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是        （填序号）。

A．石墨

B．镁

C．银

D．铂

（2）实验过程中，SO₄^2—            （填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有                  。
II．该小组同学用图乙所示装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极溶液逐渐变成紫红色：停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸银（FeO^2-₄）在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，回答下列问题：
（3）电解过程中，X极溶液的pH        （填“增大”“减小”或“不变”）
（4）电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH^—4e^-===2H₂O+O₂↑和         。
（5）电解进行一段时间后，若在X极收集到672mL气体，Y电极（铁电极）质量减小0.28g，则在Y极收集到气体为     mL（均已折算为标准状况时气体体积）。
（6）K₂FeO₄—Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电池反应为：
2K₂FeO₄+3Zn==Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO，该电池正极发生的电极反应式为                。

现有如下两个反应:
A、NaOH + HCl =" NaCl" + H₂O
B、2FeCl₃+Cu =2FeCl₂+CuCl₂
（1）根据两反应本质, 判断能否设计成原电池：A、_________，B、__________（选择“能”或“不能”）；
（2）如果不能,说明其原因___________________________________________；
（3）如果可以,则写出正、负极材料及其电极反应式, 电解质溶液：
负极材料________，电极反应式_______________，电解质溶液____________；
正极材料________，电极反应式_______________。

下列四组原电池，其中放电后，电解质溶液质量增加，且在正极有单质生成的是
A．Cu、Ag、AgNO₃溶液            B．Zn、Cu、稀H₂SO₄
C．Fe、Zn、ZnSO₄溶液            D．Fe、C、Fe₂(SO₄)₃溶液

以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如右图。下列说法正确的是

A．以此电池为电源电解精炼铜，当有0.1 mol e^－转移时，有3.2 g铜溶解

B．若以甲烷为燃料气时负极电极反应式：CH4+5O^2^－－8e^－=CO3^2-+2H2O

C．该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3

D．空气极发生的电极反应式为O2＋4e^－＋2CO2===2CO

如下图所示，其中甲池的总反应式为：2CH₃OH＋3O₂＋4KOH＝2K₂CO₃＋6H₂O

则下列说法正确的是

A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置

B．甲池通入CH3OH的电极反应为CH3OH－6e^-＋2H2O＝CO3^2^-＋8H^+

C．反应一段时间，向乙池加入一定量Cu(OH)2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度

D．甲池中消耗280 mL（标准状况下）O2，此时丙池中理论上最多产生1．45g固体

根据下列框图，有关说法正确的是

A．M、E都是第四周期中的过渡元素，E的金属活动性比M的金属活动性强，E^3+的氧化性比M^2+的氧化性弱

B．反应⑤的离子方程式可表示为：2E(OH)3 +3Cl2 +6H2O ==3EO4^2―+ 6Cl^―+12H^+

C．反应①、②、③、⑤都属于氧化还原反应，且在反应①和③中硫酸仅表现了酸性

D．用K2EO4、Zn可制成一种高能电池，该电池中负极的电极反应式为：EO4^2―+4H2O+3e^-＝E(OH)3+5OH^―

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O（g)CO₂+H₂
T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c（H₂)＝0.12mol/L。
温度下此反应的平衡常数K＝_____（填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N₂（g)+3H₂（g)2NH₃（g)；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T₁____300K（填“>”、“<”或“=”）。

T/℃	T1	300	T2
K	1.00×10^7	2.45×10^5	1.88×10^3

（3）N₂和H₂以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH₃的产率如图所示。温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因是            。

（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH₄（g)+4NO₂（g)＝4NO（g)+CO₂（g)+2H₂O（g)； △H=－574kJ·mol^－1
CH₄（g)+4NO（g)＝2N₂（g)+CO₂（g)+2H₂O（g)；  △H=－1160kJ·mol^－1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：                  。
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则在碱性条件下通入氨气发生的电极反应式为               。