高中化学验证原电池的效果试题

磺酰氯（SO₂Cl₂）是一种有机氯化剂，也是锂电池正极活性物质。已知磺酰氯是一种无色液体，熔点-54.1℃，沸点69.1℃，遇水发生剧烈水解。
（1）已知：①SO₂ (g) +Cl₂ (g)+ SCl₂ (g)2SOCl₂ (g) △H="a" kJ·mol^－1
②SO₂Cl₂(g)+ SCl₂ (g)  2SOCl₂(g)  △H="b" kJ·mol^－1
则反应：SO₂(g) + Cl₂(g)SO₂Cl₂(g)  △H = kJ·mol^－1（用含a、b的代数式表示）；该反应平衡常数表达式为K = 。
（2）磺酰氯可与白磷发生反应为：P₄+ 10SO₂Cl₂= 4PCl₅ + 10SO₂↑，若生成1molSO₂，则转移电子的物质的量为  mol。
（3）某学习小组的同学依据反应：SO₂(g)+ Cl₂(g)SO₂Cl₂(g)  △H ＜0，设计的制备磺酰氯装置如图-1。

①若用浓盐酸与二氧化锰为原料制取Cl₂，其反应的化学方程式为 。
②有关图-1所示的装置说法正确的是 （不定项选择）。
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作催化剂
c.B处反应管冷却水应从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
③从化学平衡移动角度分析，反应管通水冷却的目的为 。
（4）GET公司开发的Li-SO₂Cl₂军用电池，其示意图如图-2所示，已知电池反应为：2Li + SO₂Cl₂ =" 2LiCl" + SO₂↑；则电池工作时，正极的电极反应式为 。

Ⅰ：工业上用CO₂和H₂在一定条件发生如下反应合成甲醇并放出大量的热：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₁   回答下列问题。
（1）已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   ΔH₂
则反应2CH₃OH(g)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)  ΔH=            （用含ΔH₁、ΔH₂表示）
（2）若反应温度升高，CO₂的转化率        (填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）写出在酸性环境中，甲醇燃料电池中的正极反应方程式                             
Ⅱ：生产甲醇的原料H₂可用如下方法制得：CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)，一定温度下，将2 mol CH₄和4 mol H₂O通入容积为10L的密闭反应室中，反应中CO的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：

（4）反应进行到4分钟到达平衡。请计算从反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v(H₂)为                ；并求此反应在此温度下的平衡常数（在答题卡对应的方框内写出计算过程）。
（5）在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后，若在第8分钟时达到新的平衡（此时CO的浓度约为0.25 mol·L^—1 ），请在图中画出第5分钟后H₂浓度的变化曲线。

Ⅰ．下面的虚线框中每一列、每一行相当于周期表的每一族和每一周期，但它的列数和行数都多于元素周期表。

I．请在下面的虚线框中用实线画出周期表第一至第六周期的轮廓，并画出金属与非金
属的分界线。（要求：左上角的第一个格是第一周期第IA族元素）
II．X、Y、Z、M、N为短周期的五种主族元素，其中X、Z同主族，Y、Z同周期，M与X，Y既不同族，也不同周期。X原子最外层电子数是核外电子层数的三倍，Y的最高化合价与其最低化合价的代数和等于6。N是短周期主族元素中原子半径最大的非金属元素。
（1）请写出下列元素的元素符号：X____________，Y____________，M____________。
（2）请写出N元素在周期表中的位置              周期、              主族；与N同族的短周期元素L，其最高价氧化物的电子式为                    ；N的最高价氧化物与NaOH溶液反应离子方程式：                        。
（3）Y与Z的最高价氧化物的水化物的酸性强弱                 （用化学式表示）Y与Z相比，非金属性较强的元素是________________，可以证明该结论的实验是（用化学方程式表示）                 。
（4）L和M 按1:4的原子个数组成的化合物甲与 X的常见气态单质乙以及NaOH溶液构成原电池，如图，试分析：

①闭合K，写出左侧A电极的反应式                  
②闭合K，当A电极消耗1．6g化合物甲时（假设过程中无任何损失），则右侧装置中电极上放出的气体在标准状况下的体积为                       升

A～F六种元素中，除C外其他均为短周期元素，它们的原子结构或性质如下表所示。

元素	原子结构或性质
A	原子最外层电子数是内层电子总数的1/5
B	形成化合物种类最多的元素，其单质为固体
C	生活中常见的金属，它有两种常见的氯化物，且相对分子质量相差35.5
D	地壳中含量最多的元素
E	与D同主族
F	与E同周期，且最外层电子数等于电子层数

请回答下列问题：（用对应的化学用语回答）
（1）B在元素周期表中的位置是__________；用电子式表示A和E形成的化合物的形成过程        。
（2）A、 D 、E、 F离子半径由大到小的顺序为________________________________。
（3）C的某种氯化物的浓溶液可以腐蚀印刷电路板上的金属铜，此反应的离子方程式是__________________；
（4）B的单质与D的氢化物在一定条件下反应生成BD和另一产物的化学方程式是____________________。该反应为        反应。（填“吸热”或“放热”）
（5）F的最高价氧化物与E的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为              。
（6）如图：将A和F的单质与烧碱液构成原电池，负极的电极反应式为                ；外电路中电子从     电极流向     电极 。

我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法.
I. 已知：2CO(g)+ O₂(g)＝2CO₂(g),ΔH＝-566 kJ·mol^-1
2Fe(s)+ O₂(g)＝Fe₂O₃(s),ΔH＝-825.5 kJ·mol^-1
反应：Fe₂O₃(s)+ 3CO(g) 2Fe(s)+ 3CO₂(g),ΔH＝______ kJ·mol^-1.
Ⅱ. 反应Fe₂O₃(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO₂(g)在1000℃的平衡常数等于4.在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol,反应经过l0min后达到平衡.
（1）CO的平衡转化率=____________.
（2）欲提高CO的平衡转化率,促进Fe₂O₃的转化,可采取的措施是________.
a．提高反应温度
b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂
d．及时吸收或移出部分CO₂
e．粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
Ⅲ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H₂反应制备甲醇:
CO(g)+ 2H₂(g)CH₃OH(g).请根据图示回答下列问题:

（1）从反应开始到平衡,用H₂浓度变化表示平均反应速率v(H₂)=________.
（2）若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：

容器	反应物投入的量	反应物的 转化率	CH3OH的浓度	能量变化 (Q1、Q2、Q3均大于0)
甲	1mol CO和2mol H2	α1	c1	放出Q1kJ热量
乙	1mol CH3OH	α2	c2	吸收Q2kJ热量
丙	2mol CO和4mol H2	α3	c3	放出Q3kJ热量

 
则下列关系正确的是________.
A．c₁=c₂
B．2Q₁=Q₃
C．2a₁=a₃
D．a₁ +a₂ =1
E．该反应若生成1mol CH₃OH，则放出(Q₁+Q₂)kJ热量
（3）若在一体积可变的密闭容器中充入l molCO、2molH₂和1molCH₃OH,达到平衡吋测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向________(填“正”、“逆”)反应方向移动.
（4）甲醇可与氧气构成燃料电池,该电池用多孔的惰性电极浸入浓氢氧化钾溶液,写出该电池的负极反应式______________________.

观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是

A．装置①中阳极上析出红色固体

B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连

C．装置③闭合电键后,外电路电子由a极流向b极

D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义。
⑴一定条件下，NO₂与SO₂反应生成SO₃和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO₂、SO₂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________(填字母)。
a.体系压强保持不变                b.混合气体颜色保持不变
c.体系中SO₃的体积分数保持不变    d.每消耗1 mol SO₂的同时生成1 mol NO
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1∶6，则平衡常数K＝________。
⑵新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO₂，再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO₂外，还能得到一种复合肥料，该复合肥料可能的化学式为________(写出一种即可)。
⑶右图是MCFC燃料电池，它是以水煤气(CO、H₂)为燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质。A为电池的________(填“正”或“负”)极，写出B极电极反应式：________________________。

⑷工业上常用Na₂CO₃溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO₂的混合物为例)。
已知：NO不能与Na₂CO₃溶液反应。
NO＋NO₂＋Na₂CO₃=2NaNO₂＋CO₂
2NO₂＋Na₂CO₃=NaNO₂＋NaNO₃＋CO₂
①用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO和NO₂的混合物，每产生22.4 L(标准状况)CO₂(全部逸出)时，吸收液质量就增加44 g，则混合气体中NO和NO₂的体积比为
____________。
②用Na₂CO₃溶液吸收法处理氮的氧化物存在的缺点是____________。

Ⅰ．甲醇是一种新型的能源。
（1）合成气（组成为H₂和CO）是生产甲醇的重要原料，请写出由焦炭和水在高温下制取合成气的化学方程式           。
（2）已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol^-1、-283.0kJ·mol^-1和-726.5kJ·mol^-1，则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为      ；
（3）在容积为l L的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇。在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；

下列说法正确的是       （填序号）

A．温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=(mol·L^-1·min^-1)

B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的大

C．该反应为吸热反应

D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时减小

（4）在T₁温度时，将1 mol CO和2mol H₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为          ；
（5）在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为碱性，负极的反应式为        ；假设原电解质为NaOH，且电池工作一段时间后溶质只有Na₂CO₃，此时溶液中各离子浓度大小关系为          
Ⅱ．已知K_sp(AgCl)=1.56×10^-10，K_sp(AgBr)=7.7×10^-13，K_sp(Ag₂CrO₄)=9×10^-11。某溶液中含有C1^-， Br^-和CrO₄^2-，浓度均为0.010mo1·L^-1，向该溶液中逐滴加入0.010mol·L^-1的AgNO₃溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为        。

(15分)卤素的单质及其化合物在生产、生活中应用广泛。
（1）“碘盐"通常是在食盐中添加适量的K1O₃，为缺碘地区人们提供碘元素。
①碘元素的一种原子含74个中子、5 3个质子，表示此核素的符号是___(如)。
②“碘盐"溶液用稀硫酸酸化后，再加入淀粉碘化钾溶液，溶液由无色变篮色。
写出该反应的化学方程式__________________________________________。
③碘单质溶解在有机溶剂___________中形成常用的医用消毒剂(填结构简式)。
（2）工业上利用氢气和氯气反应制取盐酸，设计成原电池又能获取电能，下列说法错误的是___（填选项)。

A．两极材料可用石墨，用稀盐酸做电解质溶液

B．通氯气的电极反应式为

C．电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动‘

D．通入氢气的电极为原电池的正极

（3）H₂和卤素单质(F₂、C1₂、Br₂、1₂)反应生成I molHX的能量变化如图所示(反应物和产物均为298K时的稳定状态)。

①曲线A代表的卤化氢是__________(填化学式)。
②写出Br₂（1）与HCI气体反应的热化学方程式___________。
③往甲乙两容器分别通入等量的H₂和I₂，两容器起始状态相同，甲为恒容绝热密闭容器，乙为恒容恒温密闭容器，发生反应,反应达到平衡后，H₂的体积分数甲_______乙(填“>’’‘‘=”或“<”)。

研究NO₂、SO₂ 、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
（1）I₂O₅可使H₂S、CO、HC1等氧化，常用于定量测定CO的含量。已知：
2I₂(s)+5O₂(g)＝2I₂O₅(s)         △H＝－75.56  kJ·mol^－1
2CO(g)+O₂(g)＝2CO₂(g)       △H＝－566.0  kJ·mol^－1
写出CO(g)与I₂O₅(s)反应生成I₂(s)和CO₂(g)的热化学方程式：                                     。
（2）一定条件下，NO₂与SO₂反应生成SO₃和NO两种气体：NO₂(g)+SO₂(g)SO₃(g)+NO(g)将体积比为1∶2的NO₂、SO₂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                     。
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变
d．每消耗1molSO₂的同时生成1molNO
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1∶6，则平衡常数K＝                 。
（3）从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳，用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：CO₂  (g)＋3H₂(g)  CH₃OH(g)＋H₂O(g)   △H₃
①取五份等体体积CO₂和H₂的的混合气体 （物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH) 与反应温度T的关系曲线如图所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的△H₃                     0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1molCO₂和3molH₂，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下左图所示。若在上述平衡体系中再充0.5molCO₂和1.5mol水蒸气（保持温度不变），则此平衡将                       移动（填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”）。
         
③直接甲醇燃料电池结构如上右图所示。其工作时负极电极反应式可表示为                      。

甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。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“＝”）。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）。

（3）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                          。
（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，同时Al-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             

（5）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a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)₂溶液等体积混合，反应平衡时，2c(Ba^2＋)= c(CH₃COO^－)，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为               。

化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
I．氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图实验（图中所用电极均为惰性电极）：

（1）对于氢氧燃料电池中，下列表达不正确的是________

A．a电极是负极，OH^－移向正极

B．b电极的电极反应为：O2＋2H2O＋4e^－＝4OH^－

C．电池总反应式为：2H2+O22H2O

D．电解质溶液的pH保持不变

E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
（2）上图装置中盛有100mL、0.1mol·L^—1AgNO₃溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL（标准状况下）时，则此时上图装置中溶液的pH＝________（溶液体积变化忽略不计）
II．氢气是合成氨的重要原料。工业上合成氨的反应是：
N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)   ΔH＝－92.20 kJ·mol^－1。
（1）下列事实中，不能说明上述可逆反应已达到平衡的是________
①单位时间内生成2n mol NH₃的同时生成3n mol H₂
②单位时间内生成n mol N—H的同时生成n mol N≡N
③用N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1︰3︰2
④N₂、H₂、NH₃的体积分数不再改变
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
（2）已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间（h） 物质的量（mol）	0	1	2	3	4
N2	1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2	4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3	0	0.20	n2	1.00	1.00

 
根据表中数据计算：
反应进行到2小时时放出的热量为________
0～1小时内N₂的平均反应速率________mol·L^－1·h^－1；
③此条件下该反应的化学平衡常数K=________（保留两位小数）
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂和NH₃各1.00mol，化学平衡将向________ 方向移动（填“正反应”或“逆反应”、“不移动”）。

(14 分)碳及其化合物应用广泛。
I．工业上利用CO和水在沸石分子筛表面反应制氢气，CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)
（1）向 1L恒容密闭容器中注入CO和H₂O（g），830^oC时，测得部分数据如下表。

t/min	0	1	2	3	4	5
n(CO)/mol	0.200	0.160	0.125	0.099	0.080	0.080
n(H2O)/mol	0.300	0.260	0.225	0.199	0.180	0.180

则该温度下反应的平衡常数K=    
（2）相同条件下，向 1L恒容密闭容器中，同时注入1molCO、1molH₂O(g)、2molCO₂和2molH₂，此时
v（正）      v（逆）（填“＞”“＝”或“＜”）
II．已知：CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g)        △H₁=－141kJ·mol^－1
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)               △H₂=－484kJ·mol^－1
CH₃OH（l）+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g)     △H₃=－726kJ·mol^－1
（3）利用CO、H₂化合制得液态甲醇的热化学方程式为                             
Ⅲ．一种新型氢氧燃料电池工作原理如下图所示。

（4）写出电极A的电极反应式      ，放电过程中，溶液中的CO₃^2-将移向电极       （填A或B）
（5）以上述电池电解饱和食盐水，若生成0.2mol Cl₂，则至少需通入O₂的体积为     L（标准状况）

电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请完成以下问题：
    
（1）若X、Y者是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
①电解池中化学反应方程式为_____________,在X极附近观察到的现象是_________________。
②检验Y电极上反应产物的方法是_________________________。
③当导线中有0.1 mol的电子通过时,在标况下理论上两极可收集的气体的体积是__  __L。
（2）下图装置中，

①当A键断开，B、C闭合时，乙为       池；
②当A、C两键断开, B闭合时，乙中铁极增重1.6g，则被氧化的铁有       g；
③将乙中两极都换成石墨，硫酸铜溶液换H₂SO₄后断开B、C两键， 闭合A键，则乙为      池，当甲中锌极减轻6.5g时，乙中共放出气体       mL（标况）。

已知X、Y、Z、W、H五种元素原子序数依次增大，分布在元素周期表中的三个不同短周期。X、W同主族，Y、Z是同周期的相邻元素。W原子的质子数等于Y、Z原子最外层电子数之和。Y的氢化物分子中有3个共价键。Z原子最外层电子数是次外层电子数的3倍。Z的阴离子与H的阳离子具有相同的电子层结构，H的单质能溶于W最高价氧化物的水化物溶液中。试推断：
（1）X、Y两种元素的名称：X    、Y    ；
（2）H在元素周期表中的位置：                            ；
（3）由X、Y、Z所形成的属于强电解质的共价化合物M的化学式是       ，以金属铜和H的单质作电极，M的浓溶液为电解质溶液构成的原电池中，正极反应式      ，电池总反应的离子方程式         。