高中化学验证原电池的效果试题

图一是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，回答下列问题：

图一
（1）图一中气体A的俗称是_______________
（2）合成氨工业是煤化工产业链中非常重要的一步。已知有一组数据：破坏1mol氮气中的化学键需要吸收946 kJ能量；破坏0.5mol氢气中的H-H键需要吸收218kJ的能量；形成氨分子中1 mol N-H键能够释放389kJ能量。图二表示合成氨工业过程中能量的变化，请将图中①、②的能量变化的数值，填在下边的横线上。

图二
①           kJ ，②            kJ
（3）煤化工产业的重要产品之一甲醇，是一种新型的汽车动力燃料，发达国家等一般通过CO和H₂化合制备甲醇,该反应的化学方程式为：CO (g) + 2H₂(g)CH₃OH(g)
①下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_______；
A. 容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.  2v(H₂)_正 = v(CH₃OH)_逆
C. 容器中气体的压强保持不变
D. 单位时间内生成n molCO的同时生成2n mol H₂
②在容积固定的恒温密闭容器中充入CO和H₂发生上述反应，反应在第4 min时候达到其限度，此时容器中压强与反应前之比为3︰5，容器内物质的各种物质的量浓度如下表：

时间/浓度	c(CO)(mol/L)	C(H2 )(mol/L)	c(CH3OH)(mol/L)
起始	0.200	0.300	0.000
第4 min	a	b	c

则b=__________________
（4）甲醇—空气燃料电池（DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，其工作原理如下图所示，该燃料电池的电池反应式为2CH₃OH (g) + 3O₂(g) = 2CO₂(g) + 4H₂O(l)，则负极的电极反应式为______________________，正极附近pH值_______________(填写“增大”、“减小”或者“不变”)

科学家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技术原理为：
N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)+92.4 kJ/mol
673K，30MPa下，上述合成氨反应中n(NH₃)和n(H₂)随时间变化的关系如右图所示。

（1）下列叙述正确的是(  )
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d和点e处的n (N₂)相同
D．773K，30MPa 下，反应至t₂时刻达到平衡，则n(NH₃)比图中e点的值大
（2）在容积为2.0 L恒容得密闭容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，673K、30MPa下达到平衡时，NH₃的体积分数为20%。该条件下，N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)的平衡常数值为：_____________。
（3）K值越大，表明反应达到平衡时(    )。
A. H₂的转化率一定越高    B．NH₃的产量一定越大
C．正反应进行得越完全    D．化学反应速率越大
（4）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺），实现了高温、常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阳极的电极反应为：H₂-2e2H⁺，则阴极的电极反应为：_____________。

铝是最常见的金属之一。
（1）浓硝酸、浓硫酸可贮存在铝制容器的原因是                           。
（2）纳米铝主要应用于火箭推进剂。工业上利用无水氯化铝与氢化铝锂（LiAlH₄）在有机溶剂中反应制得纳米铝，化学方程式如下：3LiAlH₄+AlCl₃="4Al" + 3LiCl + 6H₂↑
该反应的氧化剂为               。
（3）氢化铝钠（NaAlH₄）是一种重要的储氢材料，已知：
NaAlH₄(s)=Na₃AlH₆ (s)+ Al (s) + H₂(g)    ΔH＝+ 37 kJ·molˉ¹
Na₃AlH₆(s)="3NaH(s)+" Al (s) + H₂(g)      ΔH＝+ 70.5 kJ·molˉ¹
则NaAlH₄(s)=" NaH(s)" + Al (s) +H₂(g)      ΔH＝                 。

（4）已知H₂O₂是一种弱酸，在强碱性溶液中主要以HO₂^－形式 存在。目前研究比较热门的Al－H₂O₂燃料电池，其原理如右图所示，电池总反应如下：
2Al+3HO₂^－+3H₂O =2[Al(OH) ₄]^－+OH^－
①正极反应式为                         。
②与普通锌锰干电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，Al－H₂O₂燃料电池的理论放电量约为普通锌锰干电池的______倍。
③Al电极易被NaOH溶液化学腐蚀，这是该电池目前未能推广使用的原因之一。反应的离子方程式为                              。

下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

(1)已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：

它所对应反应的化学方程式为_______。
已知在一定温度下,在同一平衡体系中各反应及平衡常数如下：

则K₁、K₂、K₃之间的关系为_______。
(2)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：， 该反应平衡常数随温度的变化如下：

该反应的逆反应方向是_______反应(填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，反应达到平衡时CO的转化率为_______。
(3)甲醇是一种新型的汽车动力燃料，可通过CO和H₂化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为：
下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_______；
A. 容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.
C. 容器中气体的压强保持不变
D. 单位时间内生成n molCO的同时生成2n mol H₂
(4)甲醇-空气燃料电池（DMFC)是一种高效能、轻污 染电动汽车的车载电池，其工作原理如下图所示，该燃料电池的电池反应式为，则负极的电极反应式为_______。

(5) CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其。 CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀。现将CaCl₂溶液与的Na₂CO₃溶液等体积混合，则生成沉淀时原CaCl₂溶液的最小浓度为_______。

直接排放含SO₂，的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO₂在钠碱循环法中，用Na₂SO₃溶液作为吸收液，吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2-)： n(HSO₃^-)变化关系如下表:

n(SO3^2-)：n(HSO3^-)	91：9	1：1	1：91
pH	８.２	7.2	6.2

（1）上表判断NaHSO₃溶液显___________性，用化学平衡原理解释____________________________________________________________________________
（2）当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):　　　　　　　　　　　　
a. c(Na⁺ )=" 2c(" SO₃^2-) + c( HSO₃^-)
b. c(Na⁺ )> c( HSO₃^-)>c( SO₃^2-) >c(H⁺)>c(OH^-)
c. c(Na⁺ )+ c(H⁺)="c(" HSO₃^-)+c( SO₃^2-) +c(OH^-)
当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如下:

（3）HSO₃^-在阳极放电的电极反应式是_________________________________________
（4）当阴极室中溶液pＨ升至8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理:　
________________________________________________________________________

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，向盛有一定量硫酸铜晶体的烧杯中加入适量的蒸馏水，并不断搅拌，结果得到悬浊液。他认为是固体没有完全溶解，于是对悬浊液加热，结果发现浑浊更明显了，随后，他向烧杯中加入了一定量的       溶液，得到了澄清的CuSO₄溶液。
（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。Cu极的电极反应式是        ，盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时K⁺向      移动（填“甲”或“乙”）。
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        ；当铜电极的质量减轻3.2g，则消耗的CH₄在标准状况下的体积为      L。
（3）反应一段时间后，燃料电池的电解质溶液完全转化为K₂CO₃溶液，以下关系正确的是     。

A．c(K^+)+c(H^+)=c(HCO3^-)+ c(CO3^2-)+c(OH^-)

B．c(OH^-)=c(H^+)+c(HCO3^-)+2c(H2CO3)

C．c(K^+)>c(CO3^2-)>c(H^+)>c(OH^-)

D．c(K^+)>c(CO3^2-)>c(OH^-)>c(HCO3^-)

E．c(K⁺)= 2c(CO₃^2-)+ c(HCO₃^-)+c(H₂CO₃)

(15分)硫酸厂用煅烧黄铁矿(FeS₂)来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂)制备绿矾．
⑴SO₂和O₂反应制取SO₃的反应原理为：2SO₂+O₂2SO₃，在一密闭容器中一定时间内达到平衡．
①该反应的平衡常数表达式为：                  ．
②该反应达到平衡状态的标志是       ．
A．v(SO₂)=v(SO₃)        B．混合物的平均相对分子质量不变
C．混合气体质量不变    D．各组分的体积分数不变
⑵某科研单位利用原电池原理，用SO₂和O₂来制备硫酸，装置如图，电极为多孔的材料能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
 
①B电极的电极反应式为              ；
②溶液中H⁺的移动方向由     极到     极；(用A、B表示)
⑶测定绿矾产品中含量的实验步骤：
a．称取5.7 g产品，溶解，配成250 mL溶液
b．量取25 mL待测液于锥形瓶中
c．用硫酸酸化的0.01 mol/L KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积40 mL
根据上述步骤回答下列问题：
①滴定时发生反应的离子方程式为(完成并配平离子反应方程式)．
  Fe²⁺+  +            ——  Fe³⁺+  Mn²⁺+          
②用硫酸酸化的KMnO₄滴定终点的标志是               ．
③计算上述产品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为           ．

能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。
（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(I)十3O₂(g)      2CO₂(g)+4H₂O(g) △H= ^_1275.6 kJ·mol^—1
②H₂O(I) ="==" H₂O(g)     △H="+" 44.0 kJ.mol^-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式                              (2分).
（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
反应B：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）  △H₂
取五份等体积CO₂和H₂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的关系曲线如下图所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₁________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②对于反应A，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是       。

A．升高温度	B．增加CO2的量
C．充入He，使体系总压强增大	D．按原比例再充入CO2和H2

③某温度下，将4mol CO和12mol H₂,充人2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO) ="0.5" mol·L^—1，，则该温度下该反应的平衡常数为           。
④.某种甲醇—空气燃料电池是采用铂作为电极，稀硫酸作电解质溶液。其工作时负极的电极反应式可表示为______________________                     
（3）对燃煤烟气中的SO₂、NO₂设物质的量之比为1∶1,与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。，则该反应的化学方程式为________。（4）在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则
溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）_____ c（NO₃^-）+c（OH^-）（填写“＞”“＝”或“＜”）

(8分)根据下式所示的氧化还原反应设计一个原电池:Cu + 2Ag⁺ =Cu²⁺  +  2Ag
(1)装置可采用烧杯和盐桥,画出此原电池的装置简图;
(2)注明原电池的正极和负极,以及外电路中电子流向;
(3)写出两个电极上的电极反应式;