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，交换膜右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0．01 mol e^－时，交换膜左侧溶液中约减少 0．02 mol离子

(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）。

研究CO、SO₂、NO等大气污染气体的综合处理与利用具有重要意义。
（1）以CO或CO₂与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇，你认为用哪种合成设计线路更符合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）                    。
（2）如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。写出该仪器工作时的电极反应式：

负极                      ，正极                  。
（3）一定条件下，NO₂和SO₂反应生成SO₃（g）和NO两种气体，现将体积比为1:2的NO₂和SO₂的混合气体置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是         。（填序号）

A．体系压强保持不变	B．混合气体颜色保持不变
C．SO3、NO的体积比保持不变	D．每消耗 1 mol SO2，同时生成1 mol NO

当测得上述平衡体系中NO₂与SO₂体积比为1:6时，则该反应平衡常数K值为           ；
（4）工业常用Na₂CO₃饱和溶液回收NO、NO₂气体：
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₃+NaNO₂+CO₂
若用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO、NO₂混合气体，每产生标准状况下CO₂ 2．24L（CO₂气体全部逸出）时，吸收液质量就增加4．4g，则混合气体中NO和NO₂体积比为         。

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义。
（1）如图是在101 kPa，298K条件下1mol NO₂和1mol CO反应生成1mol CO₂和1mol NO过程中的能量变化示意图。

已知：

请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式：                             。
（2）将0.20 mol N0₂和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①下列说法正确的是          （填序号）。
a．容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b．当向容器中再充人0． 20 mol NO时，平衡向正反应方向移动，K增大
c．升高温度后，K减小，N0₂的转化率减小
d．向该容器内充人He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应速率增大
②计算产物NO在0～2 min内平均反应速率v（NO）=         mol·L^-1·min^-1
③第4 min时改变的反应条件为      （填“升温’’、“降温’’）。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=      。若保持温度不变，此时再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡将           移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料。其负极反应式为       ，当有0.25 mol SO₂被吸收，则通过质子（H⁺）交换膜的H+的物质的量为     mol。

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)。t℃时，往10L密闭容器中充入2mol CO和3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^-1。则该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   300℃（填“>”、“<”或“=”）。

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

 
（3）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，则通入氨气的电极是         （填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为                      。
（4）用氨气氧化可以生产硝酸，但尾气中的NO_x会污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水，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）某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂，测得将NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图。据图分析，若不使用CO，温度超过775K，发现NO的转化率降低，其可能的原因为                                   ；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在      左右。

硫及其化合物和氮及其化合物在化学工业、环境保护中应用非常广泛。
（1）汽车尾气中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂气体，其中       能导致酸雨的形成，收集SO₂形成的酸雨，pH逐渐减小，一定时间后pH不再变化，写出酸雨中反应的离子方程式         。
（2）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。己知：
CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(l)   ΔH＝－955 kJ·mol^－1
CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)  ΔH＝－890.3l kJ·mol^－1
2NO(g)＋O₂(g)＝2NO₂(g)      ΔH＝－112.97 kJ·mol^－1
写出CH₄(g)催化还原NO(g)生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式：                  。
（3）工业上生产硫酸时，将SO₂氧化为SO₃是关键一步。
①某温度下，已知2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，△H=" —196" kJ· mol^—1。开始时在10L的密闭容器中加入4.0mol SO₂(g)和5.0mol O₂(g)，5分钟后反应达到平衡，共放出热量196kJ，该温度下此反应的平衡常数K=         ，用SO₂表示的反应速率为              。
②一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO₂和1molO₂，发生下列反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，达到平衡后改变下述条件，SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大的是   （填字母）。

A．保持温度和容器内压强不变，充入1mol Ar

B．保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2

C．保持温度和容器体积不变，充入2 mol SO3

D．升高温度

E．移动活塞压缩气体
（4）某人设想以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，通入O₂的电极为    极，写出通入SO₂的电极的电极反应式                             。

汽车尾气中的NO_x是大气污染物之一，科学家们在尝试用更科学的方法将NO_x转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。
（1）压缩天然气（CNG）汽车的优点之一是利用催化技术能够将NO_x转变成无毒的CO₂和N₂。
①CH₄(g)＋4NO₂(g) 4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H₁＜0
②CH₄(g)＋4NO(g)2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)    △H₂＜0
③CH₄(g) ＋2NO₂(g)N₂(g) ＋CO₂(g) ＋2H₂O(g) △H₃＝         。（用△H₁和△H₂表示）
（2）在恒压下，将CH₄(g)和NO₂(g)置于密闭容器中发生化学反应③，在不同温度、不同投料比时，NO₂的平衡转化率见下表：

投料比[n(NO2) / n(CH4)]	400 K	500 K	600 K
1	60%	43%	28%
2	45%	33%	20%

 
①写出该反应平衡常数的表达式K=         。
②若温度不变，提高[n(NO₂) / n(CH₄)]投料比，则K将         。（填“增大”、“减小”或“不变”。）
③400 K时，将投料比为1的NO₂和CH₄的混合气体共0.04 mol，充入一装有催化剂的容器中，充分反应后，平衡时NO₂的体积分数        。
（3）连续自动监测氮氧化物（NO_x）的仪器动态库仑仪的工作原理示意图如图1

图1                                    图2
①NiO电极上NO发生的电极反应式：                                。
②收集某汽车尾气经测量NO_x的含量为1.12%（体积分数），若用甲烷将其完全转化为无害气体，处理1×10⁴L（标准状况下）该尾气需要甲烷30g，则尾气中V(NO)︰V(NO₂)=   
（4）在容积相同的两个密闭容器内 (装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH₄，然后再分别充入等量的NO和NO₂。在不同温度下，同时分别发生②③两个反应：并在t秒时测定其中NO_x转化率，绘得图象如图2所示：
①从图中可以得出的结论是
结论一：相同温度下NO转化效率比NO₂的低
结论二：在250℃-450℃时，NO_x转化率随温度升高而增大，450℃-600℃时NO_x转化率随温度升高而减小
结论二的原因是                                                    
②在上述NO₂和CH₄反应中，提高NO₂转化率的措施有_________。(填编号)
A．改用高效催化剂     B．降低温度     C.分离出H₂O(g)       D．增大压强
E．增加原催化剂的表面积   F．减小投料比[n(NO₂) / n(CH₄)]

氨是重要的化工产品和化工原料。
（1）氨的电子式是                。
（2）已知：

①合成氨的热化学方程式是   。
②降低温度，该反应的化学平衡常数K           ．（填“增大”、“减小’’或“不变”）。
（3）有人设想以N₂和H₂为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图l所示。
电池正极的电极反应式是                        ，A是              。

（4）用氨合成尿素的反应为2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂（l）+ H₂O(g)。工业生产时，原料气带有水蒸气。图2表示CO₂的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。
①曲线I、II、III对应的水碳比最大的是                    。
②测得B点氨的转化率为40%，则x₁                   。

将下图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是

A．片刻后甲池中c(SO4^2-)增大	B．电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动
C．Cu 电极上发生还原反应	D．片刻后可观察到滤纸a点变红色

甲醇是一种可再生的优质燃料，用途广泛，研究其作用具有广阔前景。
（1）已知在常温常压下，测得反应的反应热如下：
① 2CH₃OH(l)+ 3O₂(g)  2CO₂(g) +4H₂O(g)  ∆H₁= －1275．6 kJ/mol
② 2CO(g) +O₂(g)  2CO₂(g)   ∆H₂=－566．0 kJ/mol
CH₃OH不完全燃烧生成CO和气态水的热化学方程式是       。
（2）工业上生产甲醇的反应如下：CO₂(g) + 3H₂(g)  CH₃OH(g)+ H₂O(g)   ∆H = －49 kJ/mol
在某温度下，容积均为1 L的A、B两个容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容。容器B中经10 s后达到平衡。达到平衡时的有关数据如下表：

容器	A	B
反应物投入量	1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)	1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)
反应能量变化	放出αkJ热量	吸收19．6 kJ热量

 
①从反应开始至达到平衡时，容器B中CH₃OH的平均反应速率为       。
②该温度下，B容器中反应的化学平衡常数的数值为       。
③α＝       。
④下列措施能使容器A中甲醇的产率增大的是       。
a．升高温度                b．将水蒸气从体系分离
c．用更有效的催化剂        d．将容器的容积缩小一半
（3）我国科学院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。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       。
② 该电池正极的电极反应式为       。

甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料。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)的关系如图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K_(A)            K_(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）判断反应③△H      0； △S      0（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）。在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③，测得某时刻H₂、CO₂、 CH₃OH、H₂O的物质的量分别为6mol、2 mol、10 mol、10 mol，此时v_(正)      v_(逆)（填“>”“=”或“<”）
（4）一定温度下，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                  。
（5）甲醇燃料电池通常采用铂电极，其工作原理如图所示，负极的电极反应为：                      。

（6）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0．2 mol/L的醋酸与0．1 mol/LBa(OH)₂溶液等体积混合，则混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为                                  。

目前，“低碳经济”备受关注，CO₂的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：它所对应的化学反应为：__  ___
（2）—定条件下，将C(s)和H₂O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器中，发生（1）中反应：其相关数据如下表所示：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol[	达到平衡所需时间/min
C(s)	H2O(g)	H2(g)
甲	2	T1	2	4	3.2	8
乙	1	T2	1	2	1,2	3

 
①T₁⁰C时，该反应的平衡常数K=_______
②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H₂O(g)的物质的量浓度_______ (填选项字母）。
A．="0.8" mol·L^-1    B．=1.4 mol·L^-1    C．<1.4 mol·L^-1    D．>1.4 mol·L^-1
③丙容器的容积为1L，T₁℃时，按下列配比充入C(s)、H₂O(g)、CO₂(g)和H₂(g)， 达到平   衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是_______(填选项字母）。
A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol  
B． 0.6 mol、2.0 mol、0 mol、0 mol
C.1.0 mol、2.0 mol、1.0 mol、2.0 mol      
D． 0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1.5 mol
（3）在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO₂与太阳能电池电解水产生的H₂合成甲醇，已知CH₃OH、H₂的燃烧热分别为：△H＝－725.5kJ/mol、△H＝－285.8kJ/mol，写出工业上以CO₂、H₂合成CH₃OH的热化学方程式：                              。
（4）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：
2CO₂(g）+ 6H₂(g）CH₃OCH₃(g）+ 3H₂O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比[n(H2）/ n(CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

 
①该反应的焓变△H  0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。
②用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式              。若以1.12 L·min^-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池电解500 mL 2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜        g。

氨有着广泛的用途，如可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产。常用电离常数K_b和电离度α来定量表示氨水的电离程度，它们均可通过各浓度氨水对应的c(OH^-)进行换算。下面是某中学化学兴趣小组在25℃时测定一系列浓度氨水的pH所对应的c(OH^-)：
【仪器与试剂】酸度计、50 mL碱式滴定管、100mL烧杯、 0.10 mol·L^-1氨水
【实验数据】(不必填表格)

烧杯号	V氨水 (mL)	V水(mL)	c (NH3·H2O) （mol·L^-1）	c(OH^-)	Kb	α
1	50.00	0.00		1.34×10^-3
2	25.00	25.00		9.48×10^-4
3	5.00	45.00		4.24×10^-4

请根据以上信息回答下述问题：
（1）25℃时，氨水的电离常数：K_b            。
（2）用0.10mol·L^—1盐酸分别滴定20.00mL0.10mol·L^—1
的NaOH溶液和20.00mL0.10mol·L^—1氨水所得的滴定曲线如图。

请指出盐酸滴定氨水的曲线为      （填A或B），请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序                 。
（3）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧试验机中相关的反应有：
4NH₃（g）+3O₂（g）= 2N₂（g）+6H₂O（l）   △H₁  ①
4NH₃（g）+5O₂（g）= 4NO（g）+6H₂O（l）  △H₂  ②
4NH₃（g）+6NO（g）= 5N₂（g）+6H₂O（l）  △H₃  ③
请写出上述三个反应中△H₁、△H₂、△H₃三者之间关系的表达式，△H₁＝           。
（4）Allis-Chalmers制造公司发现可以用氨作为燃料电池的燃料。其总反应式为4NH₃+3O₂= 2N₂+6H₂O，正极上的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^—=4OH^—，则负极上的电极反应式为                     。

(17分)氢气和氨气都属于无碳清洁能。
（1）某些合金可用于储存氢，金属储氢的原理可表示为：M(s)+xH₂MH_2x(s)  △H<0(M表示某种合金)
下图表示温度分别为T₁、T₂时，最大吸氢量与氢气压强的关系。则下列说法中，正确的是_____________

a．T₁>T₂
b．增大氢气压强，加快氢气的吸收速率
c．增大M的量，上述平衡向右移动
d．在恒温、恒容容器中，达平衡后充入H₂，再次平衡后的压强增大
（2）以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极组成氢氧燃料电池(如装置甲所示)，其中负极通入H₂，正极通入O₂和CO₂的混合气体。乙装置中a、b为石墨电极，电解过程中，b极质量增加。

①工作过程中，甲装置中d电极上的电极反应式为_____________________________。
②若用该装置电解精炼铜，则b极接____(填“粗铜”或“精铜”)；若用该装置给铁制品上镀铜，则____(填“a”或“b”)极可用惰性电极(如Pt电极)，若电镀量较大，需要经常补充或更换的是_______。
（3）氨在氧气中燃烧，生成水和一种空气组成成分的单质。
已知：N₂(g)十3H₂(g)  2NH₃(g)      △H=92．4kJ·mol^-1
2H₂(g)十O₂(g)=2H₂O（1）         △H=572KJ·mo1^-1
试写出氨气在氧气中燃烧生成液态水的热化学方程式___________________。
（4）在一定条件下，将lmotN₂和3molH₂混台于一个10L的密闭容器中发生反应：
N₂(g)十3H₂(g)  2NH₃(g)
5min后达到平衡，平衡时氮气的转化率为。
①该反应的平衡常数K=________，(用含的代数式表示)
②从反应开始到平衡时N₂的消耗速率v(N₂)=____mo1·L^-1·min^-1。(用含的代数式表示)

(12分)高氯酸钾广泛用于火箭及热电池业。实验室制取高氯酸钾的步骤为：称取一定质量的KCl、NaClO₄溶解，然后混合，经冷却、过滤、滤出晶体用蒸馏水多次洗涤及真空干燥得到。
有关物质溶解度与温度的关系如下表：

（1）写出实验室制取高氯酸钾的化学方程式：             ；用蒸馏水多次洗涤晶体的目的是：             。
（2）Fe和KClO₄反应放出的热量能为熔融盐电池提供550-660℃的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池，这类电池称为热电池。Li/FeS₂热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS₂转变为铁，该电池工作时，电池总反应为：         。
（3）Fe和KClO₄作为热电池加热材料的供热原理为：KClO₄ (s)+4Fe(s)=" KCl" (s)+ 4FeO(s)，△H< 0。
①600℃时FeO可部分分解生成Fe₃O₄，写成有关的化学方程式：             。
②称取一定质量上述加热材料反应后的混合物（假定只含氯化钾一种钾盐）于烧杯中，用蒸馏水充分洗涤、过滤、干燥，固体质量减少了0.43g，在固体中继续加入过量的稀硫酸，微热让其充分反应，固体完全溶解得到的溶液中加入过量的NaOH溶液，经过滤、洗净、干燥，再在空气中充分灼烧得6.0 g棕色固体。求该加热材料反应前，铁和高氯酸钾的质量。（写出计算过程，结果保留2位有效数字）             。