- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
(8分)运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)合成氨反应N2 (g)+3H2(g) 2NH3(g),若在恒温、恒压条件下向平恒体系中通入氩气,则平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”);使用催化剂 反应的△H(填“增大” “减小” 或“不改变”)。
(2)已知:O2 (g)=O2+(g)+e- H1=" 1175.7" kJ·mol-1
PtF6(g)+ e-==PtF6-(g) H2=" —771.1" kJ·mol-1
O2+PtF6-(S)=O2+ (g)+ PtF6-(g) H3=" 482.2" kJ·mol-1
则反应O2(g)+ PtF6(g)= O2+PtF6-(S) 的H= kJ·mol-1。
(3)在25℃下,向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成 沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为____________。已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,KsP [Cu(OH)2]=2.2×10-20。
(4)在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH4+)=c(Cl-)。则溶液显 性(填“酸”“碱”或“中”);用含的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb= 。
正确答案
(8分)(1)向左 不改变(2分)
(2)△H=-77.6 kJ·mol-1(1分)
(3)(1分) (1分)
(4)中(1分) Kb=(2分)
略
(Ⅰ)原电池是一种将_______能转化为电能的装置。下图所示的原电池中,锌片上发生_________反应(填“氧化”或“还原”)。
(Ⅱ)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2。请回答下列问题:
(1)电池的负极材料是_____________
(2)电池正极发生的电极反应为____________________;
(3)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是____________________。
(4)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,生成Na2SO3和NaCl。 如果把少量水滴到
SOCl2中,实验现象是_____________________,反应的化学方程式为_______________________
正确答案
(Ⅰ)化学;氧化
(Ⅱ)(1)锂
(2)2SOCl2+4e-=4Cl-+S↓+SO2 (3)锂是活泼金属,易与H2O、O2反应,SOCl2也可与水反应
(4)出现白雾,有刺激性气体生成;SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑
(12分)自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下,N2与O2反应生成NO。
(1)在不同温度下,反应N2(g
)+O2(g)2NO(g) △H=a kJ·mol-1的平衡常数K如下表:
温度/℃
1538
1760
2404
平衡常数K
0、86×10-4
2、6×10-4
64×10-4
①该反应的△H 0(填“>”、“=”或“<”)。
②其他条件相同时,在上述三个温度下分别发生该反应。1538℃时,N2的转化率随时间变化如图所示,
请补充完成1760℃时N2的转化率随时间变化的示意图。
(2)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。相应的热化学方程式如下:
2N2(g)+6H2O(1) =4NH3(g)+3O2(g) △H=+1530kJ·mol-1
则氨催化氧化反应4NH3(g)+5O2(g) =4NO(g)+6H2O(1) 的反应热△H= 。
(用含a的代数式表示)
(3)最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氮的固定——氨的电解法合成,大大提高了氮气和氢气的转化率。总反应式为:N2+3H2
2NH3。则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入 极(填“正”、“负”、 “阴” 或“阳”);在另一电极通入N2,该电极反应式为 。
(4)合成氨的反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H = -92、4 kJ·mol-1,一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高N2的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)。
a、升高温度 b、加入催化剂 c、增加H2的浓度
d、增加N2的浓度 e、分离出NH3
(5)在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0、01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液中c(NH4+)=c(Cl-),则溶液显_____________性(填“酸”“碱”或“中”),可推断a 0、01(填大于、等于或小于)。
正确答案
(12分)
(1)① > (1分)
②(2分)
(2)—(1530-2a) kJ·mol-1(2分);(3)阳(1分) N2+6H++6e=2NH3(2分)
(4)c e (2分)
(5)中(1分),大于(1分)
略
(1)下图是用已知浓度的盐酸滴定某未知浓度的NaOH溶液的示意图和某次滴定前、后的盛放盐酸的滴定管中液面的位置。请回答:
①仪器A的名称是 ________________________ ;
②盐酸的体积读数:滴定前读数为____________mL,所用盐酸的实际体积为____________mL 。
(2)我国是最早使用铜及其合金的国家之一,黄铜就是一种铜锌合金。已知下列反应:Zn+CuSO4=
ZnSO4+Cu,若利用该反应设计成原电池,则其中负极材料是________,正极反应式是____________;若反应结束后有32g铜析出,则导线中有________mol电子从________(填电极名称)流向________(填电极名称)。某学生想利用电解原理在锌表面镀上一层铜,则阳极材料是__________,阴极材料是__________,所用电镀液是_____________,阳极电极反应式是______________
正确答案
(1)①碱式滴定管;②0.80;22.00
(2)锌;Cu2++2e-==Cu;1.0;负极;正极;铜;锌;CuSO4;Cu-2e-==Cu2+
中国环境监测总站数据显示,颗粒物(PM2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:
⑴ 将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
根据表中数据计算PM2.5待测试样的pH = 。
⑵ NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
① N2(g)+O2(g)2NO(g) △H= 。
② 当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式 。
③ 汽车汽油不完全燃烧时还产生CO,有人设想按下列反应除去CO:
2CO(g)=2C(s)+O2(g),已知该反应的△H>0,该设想能否实现? 。
⑶ 碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
① 用离子方程式表示反应器中发生的反应 。
② 用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。
③ 用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH)表示),NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为:Ni(OH)2+MNiO(OH)+MH,电池放电时,负极电极反应式为 ; 充电完成时,全部转化为NiO(OH),若继续充电,将在一个电极产生O2,O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极电极反应式为 。
正确答案
⑴4 ⑵① +183 kJ·mol-1 ② 2NO+2CO2CO2+N2 ③ 不能
⑶①SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+ HI分解为可逆反应,及时分离出产物H2,有利于反应正向进行
③MH+OH--e-=H2O+M 4O2+4e-+2H2O=4OH-
试题分析:(1)根据溶液呈电中性的原理可得c(H+)+c(K+)+c(Na+)+c(NH4+)=2c(SO42-)+c(NO3-)+c(Cl-)。将各个数值代入上述式子可得c(H+)=1.0×10-4mol/L,所以pH=4;(2)① N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630kJ/mol="+183" kJ/mol. ②NO被CO还原的化学方程式为2NO+2CO
2CO2+N2。③由于反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)△H>0是个体系混乱程度减小的吸热反应。ΔH>0;△S<0,根据体系的自由能ΔG=ΔH-T·ΔS>0,.所以该设想不能实现。⑶①反应器中发生的反应离子方程式为:SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+。②2HI
H2+I2 .该发生是可逆反应。若在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2,由于减小生成物的浓度,平衡正向移动,就可以使更多的HI分解,制得氢气。③由电池放电、充电的方程式可知:在电池放电时,负极电极反应式为MH+OH--e-=H2O+M;充电完成时,全部转化为NiO(OH),若继续充电,将在一个电极产生O2,O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极电极反应式为4O2+4e-+2H2O=4OH-。
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