- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
(14分) 研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)利用反应6NO2＋8NH3
(2)已知：反应1：2SO2(g)+O2(g)
反应2：NO2(g)+SO2(g)
则反3：2NO(g)+O2(g)
(3) 一定条件下，将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生上述反应3，下列各项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．NO和O2的物质的量之比保持不变 d．每消耗1 molO2同时生成2 molNO2
(4)CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2，发生反应CO（g）+2H2（g）
①混合气体的平均相对分子质量__________________________。
②列式并计算平衡常数K=__________________________。
③若将容器体积压缩为1L,不经计算，预测新平衡中c(H2)的取值范围是__________。
④若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH,此时v正___v逆(填“>”、“<”或“=”)。
正确答案
（14分）(1) 23.52（2分） (2)-113（2分） (3)abc（2分）
(4)①18.56（2分） ②0.6/(0.9×1.02)="2/3" L2• moL—2 (或0.67 L2• moL—2) （2分）
③1 mol•L—1
（1）根据反应式可知，NO2是氧化剂，氮元素的化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子，则生成7mol氮气，转移24mol电子。因此当转移3.6mol电子时，生成的N2是7×3.6mol÷24＝1.05mol，则在标准状况下的体积是1.05mol×22.4L/mol＝23.52L。
（2）考查盖斯定律的应用。根据盖斯定律可知，①－②×2即得到反应2NO(g)+O2(g)
（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。颜色深浅和浓度有关系，所以b正确。反应是体积减小的，所以压强也是减小的，则a可以说明；NO和O2的物质的量之比保持不变，即说明物质的含量不再发生变化，c正确；d中反应速率的方向是相同的，速率之比是相应的化学计量数之比，因此d中的关系始终是成立，不正确，答案选abc。
（4）①平衡时CO、氢气和甲醇的物质的量分别是1.8mol、2.0mol和1.2mol，所以混合气体的平均相对分子质量是
②平衡常数K＝
③正反应是体积减小的，所以增大压强，平衡向正反应方向进行，则根据勒夏特列原理可知，平衡时氢气的浓度一定是1 mol•L—1
④若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH,，则此时
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)
__________移动（填“向左”“向右”或“不”）；使用催化剂，上述反应的△H________（填“增大” “减小” 或“不改变”）。
（2）一氧化碳在高温下与水蒸气反应的方程式为：CO+H2O
2H2(g) + O2(g) ＝2H2O(l);△H=－571．6kJ·mol-1
2CO(g) + O2(g) ＝2CO2(g) ;△H=－566kJ·mol-1
又知1molH2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44．0kJ热量。写出CO和水蒸气在高温催化剂下反应的热化学方程式______________________。
（3）在25℃下，向浓度为0．1 mol·L-1的AlCl3溶液中逐滴加入氨水，生成该沉淀的离子方程式为
______________________________。
（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造新型燃烧电池，放电过程中，溶液中铵根离子浓度逐渐增大。请写出该电池的正极反应式
_____________。
（5）某温度（t℃）时，测得0．01mol·L-1的NaOH溶液的pH＝11。在此温度下，将pH＝1的H2SO4溶液
VaL与pH＝11的NaOH溶液VbL混合，若所得混合液为中性，则 Va︰Vb＝___________。
（6）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”）
正确答案
（1）向左；不改变
（2）CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+3H2(g)；△H=-41．2kJ·mol-1
（3）3NH3·H2O+Al3+==Al(OH)3↓＋3NH4+（4）N2+8H++6e-==2NH4+（5）1：10
（6）中
（1）选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，完成下列反应：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
①画出装置图：____________________
②电极材料和电解质溶液各是什么？_____________________
③写出电极反应式：正极：______________________；负极：______________________。
（2）用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25克，铜表面析出了氢气___________L（标准状况下）。导线中通过____________mol电子。
正确答案
（1）①
②负极：锌片，正极：铜片，CuSO4溶液；③负极：Zn-2e-==Zn2+，正极：Cu2++2e-==Cu
（2）1.12L；0.1mol
（14分）1773年，伊莱尔·罗埃尔（Hilaire Rouelle）发现尿素。1828年，弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸钾[KCNO]与硫酸铵人工合成了尿素[CO(NH2)2]。
（1）维勒合成尿素的化学反应方程式为 。
（2）工业上尿素是由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为 当氨碳比
①A点速率v逆（CO2） 
②NH3的平衡转化率为 。
（3）人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图2。
①电源的负极为 （填“A”或“B”）。
②阴极室中发生的电极反应式为
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将 (填“增大”、“减小”、“不变”)若两极共收集到气体11.2L（标准状况），则除去的尿素为 g（忽略气体的溶解）。
正确答案
（14分）
（1）2KCNO+(NH4)2SO4=2CO(NH2)2+K2SO4
（2）2NH3+CO2
（3）B （1分） 2H++2e- ="=" H2 ↑ （1分） 不变 6.0 （其余均2分）
（1）一个简单的复分解反应：2KCNO+(NH4)2SO4=2CO(NH2)2+K2SO4
（2）根据反应物和生成物可知，反应的方程式是2NH3+CO2
①根据图像可知，B点CO2的转化率不再发生变化，所以是平衡状态。因此A点没有达到平衡状态，因此A点的逆反应速率小于B的点的正反应速率；
②如果设CO2的物质的量是1mol，则氨气是4mol。根据图像可知，CO2的转化率是0.6，则消耗CO2是0.6mol，所以消耗氨气是1.2mol，因此氨气的转化率是1.2÷4＝0.3，即30％。
（3）①根据装置图可知，和电源B极相连的产生氢气，所以该电极是阴极，氢离子放电，所以B是电源的负极，A是正极。
②阳极失去电子，所以溶液中的氯离子放电，生成氯气。氯气具有氧化性，能氧化尿素生成氮气和CO2，方程式分别是2Cl--2e-=Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。
③由以上的方程式可计算出除去的尿素为6.0g
由铜片、锌片和100mL硫酸铜溶液组成的原电池工作一段时间后，铜片质量增加了12.8g，且溶液恰好变为无色．假设锌片上没有铜析出，试计算：
（1）锌片腐蚀后质量减轻了多少克？
（2）共有多少个电子流过外电路？
（3）原硫酸铜溶液的物质的量浓度是多少？
正确答案
电极反应为Zn-2e-=Zn2+；铜做正极，溶液中铜离子得到电子生成铜发生还原反应，电极反应Cu2++2e-=Cu，铜片质量增加了12.8g，且溶液恰好变为无色．假设锌片上没有铜析出，说明溶液中铜离子全部析出，
（1）Zn-2e-=Zn2+；Cu2++2e-=Cu，铜片质量增加了12.8g，物质的量=
答：锌片腐蚀后质量减轻了13g；
（2）依据（1）计算可知转移电子总数为0.4mol，
答：反应过程中共有0.4mol电子转移；
（3）铜片质量增加了12.8g，且溶液恰好变为无色．假设锌片上没有铜析出，说明溶液中铜离子全部析出，原溶液中铜离子物质的量为0.2mol，溶液浓度=
答：原硫酸铜溶液的物质的量浓度为2mol/L．
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