- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
Q、W、X、Y、Z是5种短周期元素，原子序数逐渐增大，Q与W组成的化合物是一种温室气体，W与Y、X与Y组成的化合物是机动车排出的大气污染物，Y和Z能形成原子个数比为1：1和1：2的两种离子化合物．
（1）W在元素周期表中的位置是______，Z2Y的电子式是______．
（2）工业合成XQ3是放热反应．下列措施中，既能加快反应速率，又能提高原料转化率的是______．
a．升高温度 b．加入催化剂
c．将XQ3及时分离出去 d．增大反应体系的压强
（3）2.24L（标准状况）XQ3被200mL 1mol/L QXY3溶液吸收后，所得溶液中离子浓度从大到小的顺序是______．
（4）WQ4Y与Y2的反应可将化学能转化为电能，其工作原理如图所示，a极的电极反应式是______．
（5）已知：W（s）+Y2 （g）=WY2（g）△H=-393.5kJ/mol WY（g）+
24g W与一定量的Y2反应，放出热量362.5kJ，所得产物的物质的量之比是______．
（6）X和Z组成的一种离子化合物，能与水反应生成两种碱，该反应的化学方程式是______．
正确答案
Q、W、X、Y、Z是5种短周期元素，W与Y、X与Y组成的化合物是机动车排出的大气污染物，机动车排出的大气污染物常见的有CO和NO，W、X、Y原子序数依次增大，则W为C元素，X为N元素，Y为O元素；Q与W组成的化合物是具有温室效应的气体，为CH4气体，则Q为H元素；Y和Z能形成原子个数比为1：1和1：2的两种离子化合物，应为Na20和Na2O2两种化合物，则Z为Na元素．故Q为H元素，W为C元素，X为N元素，Y为O元素，Z为Na元素．
（1）W为C元素，有2个电子层，最外层电子数为4，位于周期表第二周期IVA族；Z2Y是Na2O，由钠离子与氧离子构成，电子式是
，
故答案为：第二周期IVA族；
；
（2）工业合成NH3是体积减小的放热反应．下列措施中，既能加快反应速率，又能提高原料转化率的是
a．升高温度，反应加快，平衡向吸热方向移动，即向逆反应移动，原料转化率降低，故a不符合；
b．加入催化剂，增大反应速率，平衡不移动，原料转化率不变，故b不符合；
c．将XQ3及时分离出去，反应速率减小，平衡向正反应移动，原料转化率增大，故c不符合；
d．增大反应体系的压强，反应速率加快，平衡向正反应移动，原料转化率增大，故d符合．
故选：d；
（3）2.24L（标准状况）NH3为0.1mol，200mL1mol/L HNO3溶液含有HNO30.2mol，氨气被硝酸溶液吸收，溶液相当于含有0.1molHNO3与0.1molNH4NO3混合，铵根离子水解不大，溶液呈酸性，所得溶液中离子浓度从大到小的顺序是c（NO3-）＞c（H+）＞c（NH4+）＞c（OH-），
故答案为：c（NO3-）＞c（H+）＞c（NH4+）＞c（OH-）；
（4）由图可知，电子从a极流出，a极为原电池负极，负极发生氧化反应，CH4O在负极上放电，电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，
故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；
（5）已知：①C（s）+O2 （g）=CO2（g）△H=-393.5kJ/mol；
②CO（g）+
由①-②得，C（s）+
24gC的物质的量为2mol，与一定量的O2反应，若只生成二氧化碳，放出热量为393.5kJ/mol×2mol=787kJ；若只生成一氧化碳，放出热量为110kJ/mol×2mol=220kJ，实际放出热量362.5kJ，故生成二氧化碳与一氧化碳，令生成二氧化碳xmol，一氧化碳ymol，所以x+y=2，393.5x+110y=362.5，解得x=0.5，y=1.5，所以n（CO2）：n（CO）=1：3，
故答案为：n（CO2）：n（CO）=1：3；
（6）X和Z组成的一种离子化合物，能与水反应生成两种碱，该化合物为Na3N，该反应的化学方程式是Na3N+4H2O=3NaOH+NH3•H2O，
故答案为：Na3N+4H2O=3NaOH+NH3•H2O．
已知a、e、I为三种由短周期元素构成的10个电子的粒子，其结构特点如下：
物质A由a、e 构成，B、C、D、K都是单质，各有关物质之间的相互反应转化关系如下图所示，反应①-⑤都是用于工业生产的反应，⑥、⑦反应中个别产物在图中略去．请填写下列空白：
（1）写出下列物质的化学式：B______，J______．
（2）写出下列反应的离子反应方程式：H+E（溶液）→M______，F+G→A+B+C______；
（3）E（溶液）能与I以1：2的物质的量之比反应生成N、F和G，N中各原子均已达到惰性气体的稳定结构，写出N的结构式______；
（4）L是由3种元素构成的分子，能与I以1：2的物质的量之比反应生成尿素CO（NH2）2和物质H，写出L
的电子式______；
（5）常温下，实验室模拟工业反应④的过程如图所示，标况下，当电极上产生112mL（已折算为标准状况下的体积）B气体时，烧杯中溶液的pH=______．（假设气体完全逸出，溶液体积不变）
正确答案
根据原子核数和带电荷数可知a为Na+，e为OH-，I为NH3，物质A由a、e 构成，应为NaOH，B、C、D、K都是单质，反应①-⑤都是用于工业生产的反应，能与NaOH反应的工业生成为工业制备漂白液的反应，为Cl2和NaOH的反应，则B为Cl2，C为H2，D为N2，H为HCl，反应④应为工业电解饱和食盐水，则E为NaClO，M为HClO，见光分解生成氧气，则K为O2，和O2反应生成NO和H2O，则G为H2O，J为NO，F为NaCl，E（溶液）能与I以1：2的物质的量之比反应生成N、F和G，N中各原子均已达到惰性气体的稳定结构，反应的方程式为NaOCl+2NH3=N+NaCl+H2O，根据质量守恒可知N为N2H4，各原子均已达到惰性气体的稳定结构，电子式应为
，L是由3种元素构成的分子，能与I以1：2的物质的量之比反应生成尿素
CO（NH2）2和物质H，因H为HCl，则L含有C、O、Cl三种元素，结合质量守恒可知L应为COCl2，反应的方程式
为COCl2+2NH3=CO（NH2）2+2HCl，
（1）由以上分析可知B为Cl2，J为NO，故答案为：Cl2；NO；
（2）H+E（溶液）→M的离子方程式为H++ClO-═HClO，F+G→A+B+C为工业电解饱和食盐水的反应，反应的离子方程式为
2Cl-+2H2O
故答案为：H++ClO-═HClO； 2Cl-+2H2O
（3）由以上分析可知N的电子式为
，故答案为：
；
（4）L为COCl2，电子式为
，故答案为：
；
（5）B为Cl2，反应的方程式为2Cl-+2H2O
c（OH-）=
故答案为：13．
如图1，A、J是日常生活中常见的两种金属，这两种金属和NaOH组成原电池，A作负极；F常温下是气体，各物质有以下的转化关系（部分产物及条件略去）．
请回答以下问题：
（1）写出原电池的负极反应方程式______．
（2）常温时pH=12的C溶液中，溶质的阳离子与溶质的阴离子浓度之差为______（写出计算式）；相同条件下，等浓度的C溶液与CH3COONa溶液中，C的阴离子与CH3COO-浓度的大小关系：前者______后者（用“＞”、“＜”或“=”表示）．
（3）金属A的氯化物沸点较低，又易升华，能否电解这种熔融氯化物来生产A？______．原因是______．
（4）写出②的化学方程式______．
（5）写出A→J反应的化学方程式______．
（6）含A元素的某盐X常做净水剂，X做焰色反应时，透过钴玻璃观察火焰呈紫色．则：
①水溶液与NaHCO3溶液混合，反应的离子方程式为：______
②500mLX的溶液与Ba（OH）2反应生成沉淀的质量与加入Ba（OH）2物质的量的关系如图2：请回答：X晶体的俗名为______；其溶液的物质的量浓度为______mol/L．
正确答案
（1）题中H→A为工业冶炼金属铝，A→J为铝热反应，为推断题的突破口，依次可知C→E→H→A→J的转化是中学化学中常见反应，为AlO2-→Al（OH）3→Al2O3→Al→Fe之间的转化，该原电池是铝做负极，铁做正极，电解质溶液为NaOH，可以推知：A为Al，C为NaAlO，E为Al（OH）3，H为Al2O3，J为Fe，M为FeS，原电池中，Al做负极被氧化，在碱性溶液中生成AlO2-，电极反应式为：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O，故答案为：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；
（2）溶液C为NaAlO2，根据溶液呈电中性，即c（AlO2-）+c（OH-）=c（Na+）+c（H+）可知：c（Na+）-c（AlO2-）=c（OH-）-c（H+）=10-2-10-12 mol/L，故答案为：10-2-10-12 mol/L或c（OH-）-c（H+）；
（3）金属A的氯化物为AlCl3，为共价化合物在熔融状态下不导电，故答案为：否；因为A的氯化物熔沸点低，据此判断它的晶体为分子晶体，在熔融态时不电离，不能被电解；
（4）原电池正极生成H2，即D为H2，则G为氢化物，由G→I→K的转化可知该氢化物中存在变价非金属元素，应为N元素，故G为NH3，I为NO，K为NO2，L为HNO3，反应②为工业合成氨的重要反应，反应为：4NH3+5O2 
故答案为：4NH3+5O2 
（5）反应A→J为铝热反应，反应为：Fe2O3+2Al
（6）①AlCl3水溶液与NaHCO3溶液反应相互促进的水解，反应为Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑，该反应为泡沫灭火器的反应原理，故答案为：Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑；
②含A元素的某盐X常做净水剂，X做焰色反应时，透过钴玻璃观察火焰呈紫色，说明盐中含有铝元素和钾元素，为明矾，俗称为明矾或白矾；
根据反应计算：
Ba2++SO42-═BaSO4 1mol 233g
n 233g
则n=1mol，根据SO42-离子的守恒可知500mLKAl（SO4）2的溶液中含有溶质的物质的量为0.5mol，
故浓度为：
由铜、银和硝酸银组成的原电池工作时，正极为________；当有1.6 g铜溶解时，银棒增重_________。
正确答案
Ag；5.4g
研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl
（1）在电池中，Na+不断移动到“水”电池的_______极（填“正”或“负”）；
（2）外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是_______。
正确答案
（1）正
（2）2mol
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