高中化学验证原电池的效果试题

短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。X氢化物的水溶液显碱性；Y在元素周期表中所处的周期序数与族序数相等；Z单质是将太阳能转化为电能的常用材料；W是重要的“成盐元素”，主要以钠盐的形式存在于海水中。请回答：
（1）X氢化物的电子式是_________________________________________。
（2）X氢化物的水溶液与W氢化物的水溶液混合后恰好反应时，溶液呈（填“酸”、“碱”或“中”）性，用离子方程式表示其原因是_____________________________________.
（3）Y—AgO电池是应用广泛的鱼雷电池，其原理如图所示。

该电池的负极反应式是___________________________________。
（4）Z和W比较，非金属性较弱的是_______________（填元素符号），下列不能验证这一结论的是________（填序号）。
a．元素在地壳中的含量  
b．最高价氧化物对应水化物的酸性
c．断开氢化物中1 mol H—Z或H—W键所需的能量
d．Z与W以共价键形成化合物时，Z或W显示的电性

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；2CH₃OHCH₃OCH₃＋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）①方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醚，尽管产率高，但是逐步被淘汰的主要原因是                                        。
（3）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
（4）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
（5）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”）
（6）如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。则a电极的反应式为：________________。

I．已知：反应H₂(g) + Cl₂(g) = 2HCl(g)   ΔH=" —184" kJ/mol
4HCl(g)+O₂(g)  2Cl₂(g)+2H₂O(g)     ΔH=" —115.6" kJ/mol 
      
请回答：
（1）H₂与O₂反应生成气态水的热化学方程式                                     
（2）断开1 mol H—O 键所需能量约为                kJ
II．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：，它所对应的化学方程式为：         
（2）已知在400℃时，N₂ (g)+ 3H₂(g) 2NH₃(g) △H<0 的K=0.5，则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应v(N₂)_正          v(N₂)_逆（填：＞、＜、＝、不能确定）
欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH₃的体积百分数增加，可采取的正确措施是       （填序号）
A．缩小体积增大压强    B．升高温度   C．加催化剂   D．使氨气液化移走
（3）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：A(g) + 3B(g)  2C(g) + D（s） ΔH，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：

t/K	300	400	500	…
K/(mol·L^—1)^2	4×10^6	8×10^7	K1	…

 
请完成下列问题：
①判断该反应的ΔH        0（填“>”或“<”）
②在一定条件下，能判断该反应一定达化学平衡状态的是         （填序号）
A．3v(B)_（正）=2v(C)_（逆）      B．A和B的转化率相等
C．容器内压强保持不变    D．混合气体的密度保持不变
（4）以天然气(假设杂质不参与反应)为原料的燃料电池示意图如图所示。

①放电时，负极的电极反应式为                             
②假设装置中盛装100.0 mL 3.0 mol·L^—1 KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8 960 mL。放电完毕后，电解质溶液中各离子浓度的大小关系为                                  

Ⅰ.在体积恒定的密闭容器中，充入2mol CO₂和5mol H₂，一定条件下发生反应： CO₂(g) + 3H₂(g) CH₃OH(g) + H₂O(g) △H =" -49.0" kJ/mol。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示：

（1）从反应开始到第10min，H₂的转化率为           ，在          该条件下，反应的平衡常数K=         ，如果在某一时刻保持温度不变，只改变浓度，使c(CO₂)=1.00mol/L，c(H₂)=0.40mol/L，c(CH₃OH)=c(H₂O)=0.80mol/L，则平衡            （选填序号）。
a．向正向移动     b．向逆向移动
c．不移动         d．无法确定平衡移动方向
（2）下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是              （选填序号）。
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l mol CH₃OH(g)
II．熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H₂的体积比为1:1）直接作燃料，其工作原理如图所示。请回答下列问题：

（1）A电极的电极反应方程式为             。
（2）常温下，用石墨作电极，以此电源电解一定量的CuSO₄ 溶液。当两极产生的气体体积相同时停止通电，若电解后溶液的体积为2L，溶液的pH=1（不考虑水解产生的H⁺），则阳极产生的气体的物质的量是          。

二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用水煤气合成二甲醚，其反应为：3H2(g)＋3CO(g)  CH3OCH3(g)＋CO2(g)  ΔH<0
（1）在一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡后，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是________（填字母代号，下同）。
a．降低温度　                   b．加入催化剂
c．缩小容器体积                 d．减少CO2的浓度
（2）若反应在体积恒定的密闭容器中进行，下列能判断反应已达平衡状态的是________
a．3V正(CO2)＝V逆(CO)          b．生成a mol CO2的同时消耗3a mol H2
c．气体的密度不再改变           d．混合气体的平均相对分子质量不变
（3）300℃时，在体积为2L的容器中充入4 mol H2、6 mol CO。5min时，反应恰好达平衡，此时H2的转化率为75%。
① 5min时V(CO)=_________mol/(L·min)。该温度下，此反应的平衡常数为：_______
② 保持温度不变，在以上已达反应平衡的容器中，将每种物质同时增加1mol，则此时平衡将_______移动（填“正向”、“逆向”、“不”）
（4）.下图中，甲装置为CH3OCH3、O2、KOH三者构成的燃烧电池，其电极均为Pt电极。装置乙中，C、D电极为Pb电极，其表面均覆盖着PbSO4，其电解液为稀H2SO4溶液。
① 写出甲装置中A极的电极反应式___________________________________________
② 写出乙装置中C极的电极反应式___________________________________________
③ 当有23克甲醚参加反应时，D电极的质量变化为______克。

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，该反应能自发进行的原因是                              ；工业上制备Na₂S不用反应①，而用反应④的理由是                                                       。
（2）已知不同温度下2SO₂+O₂2SO₃的平衡常数见下表。

温度（℃）	527	758	927
平衡常数	784	1.0	0.04

 
1233℃时，CaSO₄热解所得气体的主要成分是SO₂和O₂，而不是SO₃的原因是               。
（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将上述反应获得的SO₂通入含PtCl₄^2-的酸性溶液，可还原出Pt，则反应的离子方程式是                            。
③由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图，则正极的电极反应式为          。

二甲醚（CH₃OCH₃，沸点为-24.9℃）被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO₂在催化剂作用下合成二甲醚，并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下：

（1）已知：CH₃OCH₃(g)、H₂(g)的标准燃烧热分别为：△H= -1455.0kJ·mol^-1、△H=" -285.8" kJ·mol^-1。写出以CO₂、H₂合成CH₃OCH₃的热化学方程式：                  ；
（2）15～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO₂吸收剂。写出吸收CO₂反应的化学方程式                          ；
（3）一定条件下用CO₂和H₂合成二甲醚，反应物气流量对CO₂的转化率、二甲醚的选择性（是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例）影响结果如图1所示，当控制气流量为28mL· min^-1时，则生成0.3mol二甲醚需要通入CO₂的物质的量为            ；

图1                                      图2
（4）图2为二甲醚燃料电池示意图。
①a电极的电极反应式为                           ；
②若以1.12 L·min^-l（标准状况）的速率向该电池中通入二甲醚，用该电池电解50mL2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通电0.50 min后，计算理论上可析出金属铜的质量为        。

过度排放CO₂会造成“温室效应”，为了减少煤燃烧对环境造成的污染，煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径。煤综合利用的一种途径如图所示。

（1）已知①C(s) ＋ H₂O(g) = CO(g)＋H₂(g)      ΔH₁＝＋131.3 kJ·mol^－1
②C(s) ＋ 2H₂O(g) = CO₂(g) ＋ 2H₂(g) ΔH₂＝＋90 kJ·mol^－1
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是   ________________________，
（2）用下图原电池装置可以完成过程⑤的转化，该装置b电极的电极反应式是_______________________。

（3）在压强为0.1 MPa条件下，容积为V L的密闭容器中a mol CO与2a mol H₂在催化剂作用下反应生成甲醇：
CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示，则：

①p₁________p₂(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②在其他条件不变的情况下，向容器中再增加a mol CO与2a mol H₂，达到新平衡时，CO的平衡转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③在p₁下，100 ℃时，CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)反应的平衡常数为________(用含a、V的代数式表示)。
（4）如图表示CO₂与H₂反应生成CH₃OH和H₂O的过程中能量(单位为kJ·mol^－1)的变化：

关于该反应的下列说法中，正确的是________(填编号)。
A．ΔH＞0，ΔS＞0              B．ΔH＞0，ΔS＜0
C．ΔH＜0，ΔS＜0              D．ΔH＜0，ΔS＞0
（5）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1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)，测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示：

①从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v(CO₂)＝________。
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是________(填编号)。
A．升高温度             B．将CH₃OH(g)及时液化移出
C．选择高效催化剂       D．再充入1 mol CO₂和3 mol H₂

生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为 CO、CO₂、H₂等)与H₂混合，催化合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃）及许多烃类物质等，是生物质能利用的方法之一.
（1）已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值（lgK）如下表:

反应：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，该反应的△H________0（选填：“＞”、“＜”、“＝”）；在900K时，该反应平衡常数的对数值（lgK）=_____________.
（2）甲醇是一种重要的能源和化工原料，工业上合成甲醇的反应为：CO+2H₂⇌CH₃OH．现已知：H₂(g)、CO(g)、CH₃OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol和-726.5KJ/mol。则：CH₃OH不完全燃烧生成CO和液态H₂O的热化学反应方程式                         .
（3）在一定温度、压强和催化条件下，工业上用CO和H₂反应生成二甲醚，同时产生一种参与大气循环的无机物。则该反应的化学反应方程式为：                         ．
（4）下图左为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图．a电极上发生反应的电极反应式为                                   .

（5）连接下图右装置的电源为（4）问中的二甲醚燃料电池。接通电源一段时间后，观察到装置中电解质溶液颜色由无色变为蓝色，并逐渐加深。则该装置中的Cu电极应与二甲醚燃料电池中       电极（填a或b）相连。通电时发生反应的总的离子反应方程式为：                     .

X、Y、Z、M、Q、G六种短周期元素，原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，Y的一种同位素原子常用于测定文物的年代；Q形成的单质为淡黄色固体。请回答下列问题（涉及物质均用化学式表示）。
（1）离子化合物ZX中X离子的结构示意图为                ； Y在元素周期表中的位置是_______________。
（2）上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_______________，Q与G的气态氢化物还原性更强的是__________________。
（3）工业上制备M的高纯度单质，其中一个重要反应是：由MXG₃与X₂在高温下反应。该反应过程必须控制无水无氧，因为MXG₃遇水剧烈反应生成H₂、        和        ，而混入氧气，引起的后果是                             。
（4）X₂Q的燃烧热为a kJ·mol^-1，下列X₂Q燃烧反应的热化学方程式正确的是           。

A．2X2Q(g) + O2(g) =" 2Q(s)" + 2X2O(g)△H=" -2a" kJ·mol^-1

B．X2Q(g) + 2O2(g) = QO3(g) + X2O(l)△H=" +a" kJ·mol^-1

C．2X2Q(g)+ 3O2(g) = 2QO2(g) + 2X2O(l)△H=" -2a" kJ·mol^-1

D．X2Q(g) + 2O2(g) = QO3(g) + X2O(l)△H=" -a" kJ·mol^-1

（5）熔融状态下，Z的单质和FeG₂能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Z + FeG₂ Fe + 2ZG 放电时，电池的正极反应式为:                                                          该电池的电解质为___________________。

乙醇是重要的化工原料和液体燃料，可以在一定条件下利用CO₂与H₂反应制得：

请回答：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为                                 。
（2）当温度T₁>T₂时，化学平衡常数K₁           K₂（填“>”、“<”或“=”）。
（3）在恒温、恒容的密闭容器中，下列描述能说明上述反应已达化学平衡状态的是                           （填字母序号）。
a．生成1molCH₃CH₂OH的同时生成3 mol H₂O   
b．容器中各组分浓度不随时间而变化
c．容器中混合气体的密度不随时间而变化   
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（4）在工业生产中，可使H₂的转化率和化学反应速率同时提高的措施有                                     （写出一条合理措施即可）。
（5）工业上，常以乙醇为原料生产乙醛。根据下图所示信息，该反应是            反应（填“放热”或“吸热”），判断依据是__________________。

（6）乙醇可以作为燃料电池的燃料。某乙醇燃料电池以乙醇为燃料，使用酸性电解质，该电池负极反应的电极反应式为                                           。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应I：  CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)       ΔH₁
反应II： CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+ H₂O(g)   ΔH₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是         (填“I”或“Ⅱ”)．
②在其他条件不变得情况下，考察温度对反应II的影响，实验结果如图所示
由图中数据判断  ΔH₂        0 (填“＞”，“=”或“＜”)．
③某温度下，将2 mol CO₂和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，发生反应II，达到平衡后，测得c(CO₂)= 0．2 mol/L， 则此时容器中的压强为原来的         倍
（2）已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l) + 3O₂(g) = 2CO₂(g) + 4H₂O(g)  ΔH =-1275．6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O₂(g) = 2CO₂(g)            ΔH =-566．0 kJ/mol
③ H₂O(g) = H₂O(l)                  ΔH =-44．0 kJ/mol
请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为               。
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置．

①该电池负极的电极反应为                        
②此电池消耗甲醇1．6克时，反应中电子转移数目为                
③若以此燃料电池为铅蓄电池充电，则应将图中右侧电极连接蓄电池的       (填正极或负极)

（1）据报道以硼氢化合物NaBH₄（H的化合价为-1价） 和 H₂O₂作原料的燃料电池，可用作通信卫星电源。负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO₂，其工作原理如图所示。写出该电池放电时负极的电极反应式：           。

（2）火箭发射常以液态肼（N₂H₄）为燃料，液态过氧化氢为助燃剂。
已知：N₂H₄（l） + O₂（g） ＝ N₂（g）+ 2H₂O（l）     △H =" –" 534 kJ·mol^—1
H₂O₂（l）= H₂O（l） + 1/2O₂（g）          △H =" –" 98.6 kJ·mol^—1
写出常温下，N₂H₄（l） 与H₂O₂（l）反应生成N₂和H₂O的热化学方程式:           。
（3）O₃可由臭氧发生器（原理如图所示）电解稀硫酸制得。

①图中阴极为            （填“A”或“B”）。
②若C处通入O ₂，则A极的电极反应式为：          。
（4）向一密闭容器中充入一定量的一氧化碳和水蒸气，发生反应：
CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_______（选填编号）。

A．v正（H2O) = v逆（H2)

B．容器中气体的压强不再发生改变

C．H2O的体积分数不再改变

D．容器中CO2和H2的物质的量之比不再发生改变

E．容器中气体的密度不再发生改变
（5）温度T₁时，在一体积为2L的密闭容积中,加入0.4molCO₂和0.4mol的H₂,反应中c(H₂O)的变化情况如图所示，T₁时反应CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)第4分钟达到平衡。在第5分钟时向体系中同时再充入0.1molCO和0.1molH₂（其他条件不变），请在右图中画出第5分钟到9分钟c(H₂O)浓度变化的曲线。

氯化硫酰（SO₂Cl₂）是一种无色液体，遇水剧烈水解，其熔点为－54.1 ℃，沸点为69.1 ℃，可用作氯化剂及锂电池正极活性物质。氯化硫酰可用下列反应制取：
SO₂(g)＋Cl₂(g)SO₂Cl₂(l)   △H＝－97.3 kJ/mol。
（1）为了提高上述反应中Cl₂的平衡转化率，下列措施合理的是（用字母编号填写）：     。
a．缩小容器体积     b．使用催化剂     c．提高SO₂浓度      d．提高温度
（2）300 ℃时，在体积为1 L的密闭容器中充入16.20 g SO₂Cl₂，达到平衡时容器中含SO₂ 7.616 g，则300 ℃时合成SO₂Cl₂反应的平衡常数的为：                      。
（3）某同学设计了下图所示装置制取氯化硫酰：

①有关该装置的说法正确的是（用字母编号填写）：       。
a．A、E处洗气瓶中盛放的可能分别是饱和食盐水和饱和NaHSO₃溶液
b．B处反应管内五球中玻璃棉上的活性炭起催化作用
c．B处反应管的冷却水应从m接口通入
d．装置C处吸滤瓶应放在冰水中冷却
e．D处U形管中盛放的可能是碱石灰
②从化学平衡的角度分析，反应管通冷却水的目的是：                            。
③氯磺酸（ClSO₃H）受热分解也可制得氯化硫酰，并得到另外一种物质，该反应的化学方程式为______，分离产物的方法是：                                                    。
（4）下图为GET公司开发的Li－SO₂Cl₂军用电池的示意图。已知该电池的总反应为：2Li＋SO₂Cl₂＝2LiCl＋SO₂↑，则该电池工作时的正极反应为：_______________________。

黄铁矿（主要成分FeS₂）、黄铜矿(主要成分CuFeS₂)均是自然界中的常见矿物资源。
（1）Stumm和Morgan提出黄铁矿在空气中氧化的四步反应如题20图-1所示：
① a反应中每生成1molFeSO₄转移电子的物质的量为    mol。
② d反应的离子方程式为                。
（2）用细菌冶铜时，当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高浸取速率，其原理如题20图-2

①冶炼过程中，正极周围溶液的pH    （选填：“增大”、“减小”或“不变”）
②负极产生单质硫的电极反应式为    。

这里，否则就错了！！阅后删除！

（3）煤炭中的硫主要以黄铁矿形式存在，用氢气脱除黄铁矿中硫的相关反应（见下表），其相关反应的平衡常数的对数值与温度的关系如题20图－3。

相关反应	反应热	平衡常数K
FeS2(s) + H2(g) FeS(s) + H2S(g)	ΔH1	K1
1/2 FeS2(s) + H2(g)1/2Fe(s)+H2S(g)	ΔH2	K2
FeS(s) + H2(g)Fe(s)+H2S(g)	ΔH3	K3

①上述反应中，ΔH₁    0（选填：“＞”或“＜”）。
②提高硫的脱除率可采取的措施有    （举1例）。
③1000K时，平衡常数的对数lgK₁、lgK₂和lgK₃之间的关系为    。