- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
甲、乙、丙、丁、戊为原子序数依次增大的短周期元素。甲、丙处于同一主族，丙、丁、戊处于同一周期，戊原子的最外层电子数是甲、乙、丙原子最外层电子数之和。甲、乙组成的常见气体X能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；戊的单质与X反应能生成乙的单质，同时生成两种溶于水均呈酸性的化合物Y和Z，0.1 mol/L的Y溶液pH＞1；丁的单质既能与丙元素最高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐L，也能与Z的水溶液反应生成盐；丙、戊可组成化合物M。请回答下列问题：
(1) 戊离子的结构示意图为：_________________。
(2) 写出乙的单质的电子式：_________________。
(3) 戊的单质与X反应生成的Y和Z的物质的量之比为2∶4，反应中被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为__________。
(4) 写出少量Z的稀溶液滴入过量L的稀溶液中发生反应的离子方程式：___________________________________。
(5) 按下图电解M的饱和溶液，写出该电解池中发生反应的总反应方程式：_____________________________________。将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的现象是__________________________。
正确答案
(1)
(2)
(3)2∶3
(4)H++AlO2-+H2O ＝ Al(OH)3↓
(5)NaCl+H2O
X、Y、Z为三种常见短周期元素，它们位于同一周期，且原子序数依次增大，X的最高价氧化物对应的水化物为强碱，Y、Z的最高价氧化物对应的水化物均为强酸，W与Z同主族，且其原子序数相差18。请回答下列问题：
（1）Z的含氧酸中相对分子质量最小的是_____________________。（填化学式）
（2）X2Y与W2在水溶液中反应的离子方程式为________________________。
（3）下图装置（Ⅰ）是一种可充电电池的示意图，装置（Ⅱ）为电解池的示意图。装置（Ⅰ）的离子交换膜只允许X+通过。电池充电、放电的电池反应为：X2Y4+3XW
A. 闭合K时，X+从右到左通过离子交换膜
B. 闭合K时，负极反应为3XW－2e－＝XW3+2X＋ C. 闭合K时，X电极的电极反应为2Cl－2e－＝Cl2↑
D. 闭合K时，当有0.1mol X+通过离子交换膜，X电极上析出标准状况下气体1.12L
正确答案
（1 ）HClO
（2）S2-+Br2==S↓+2Br-
（3）D
下图是元素周期表的一部分，针对表中的①～⑩中元素，填写下列空格：
（1）在这10种元素中，原子半径较小的是______（填元素符号），化学性质最不活泼的元素是______（填“元素符号”）；其中一种核素可测定文物年代，这种核素的符号是______．
（2）元素①的原子结构示意图为______；元素①的最高价氧化物结构式为：______，元素⑩的单质电子式为：______．
请用电子式表示化合物④和⑧的形成过程______．
（3）元素⑤的氧化物与盐酸反应的离子方程式为：______．
元素⑤的单质与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：______．
（4）元素⑤的单质与Fe和稀硫酸构成原电池，试在右面的方框内画出原电池装置图，______标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出负极的电极反应为______．
（5）元素⑧单质能溶于水，水液呈______色，在其中通入元素⑦的某种氧化物，溶液颜色褪去，用化学方程式表示原因______．
（6）元素⑦的最高正价和最低负价分别为______、______，在一定条件下，元素⑦与H2反应有一定限度（可理解为反应进行的程度），请判断在相同条件下元素⑥与H2反应的限度（选填“更大”、“更小”或“相同”）______．
正确答案
根据元素在周期表中的分布可以知道①是C，②是O，③是F，④Mg，⑤是Al，⑥是Se，⑦是S，⑧是Cl，⑨是Ar，⑩是N．
（1）同周期元素原子半径从左到右逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，所以半径最小的在左上角，应该是F，稀有气体Ar的化学性质稳定，14C可测定文物年代，故答案为：F；Ar；可测定文物年代；
（2）元素C的原子结构示意图为：
，最高价氧化物二氧化碳是含有碳氧双键的非极性分子，
结构式为：O=C=O，氮气是含有氮氮三键的物质，单质电子式为：
，氯化镁是镁离子和氯离子之间通过离子键形成的离子化合物，用电子式表示其的形成过程为：
，
故答案为：
；
；
；
（3）元素Al的氧化物氧化铝与盐酸反应的离子方程式为：Al2O3 +6H+=2Al3++3H2O，金属铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，
故答案为：Al2O3 +6H+=2Al3++3H2O；2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（4）金属铝、铁和硫酸构成的原电池中，活泼金属铝做负极，发生失电子的氧化反应，根据原电池的构成条件，画出电池装置为：
，电极反应为：Al-3e-=Al3+，
故答案为：
；Al-3e-=Al3+；
（5）氯气能溶于水，形成的水溶液是浅黄绿色的，氯气具有氧化性，能氧化二氧化硫，
反应的方程式为：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl，
故答案为：浅黄绿色；SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl；
（6）S元素的最高正价=最外层电子数=6，|最低负价|+最高正价=8，所以最低负价是-2价，S元素与H2反应有一定限度，同主族元素从上到下元素单质和氢气化合是越来越难，所以在相同条件下元素Se与H2反应的限度更小，故答案为：+6；-2；更小．
A、B、C、 D、E是中学化学常见的五种元素，原子序数依次增大，其结构或性质信息如下表：
(1)E元素基态原子的电子排布式是________________。
(2)在一定条件下，B与D可形成一种化合物（分子中每个原子最外层均为8电子结构），常温下为淡黄色液体，该物质遇水强烈水解，生成两种产物，其中之一的分子构型为三角锥形，另一种产物具有漂白性，写出该化合物与水反应的化学方程式：____________________ 。
(3)E单质在海水中易发生电化学腐蚀，写出该电化学腐蚀的正极电极反应式：___________________。
(4)已知1 g单质C完全燃烧放出热量为Q kJ，写出表示C 燃烧热的热化学方程式：___________________。
(5)A与D形成的一种常见化合物，常温下为液体，是良好的有机溶剂，其分子中含有的共价键类型是________________（填“σ键”或“π键”）。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d64s2
(2)NCl3+3H2O = NH3↑+3HClO
(3)O2+2H2O+4e- = 4OH-
(4)S(s) +O2( g) = SO2( g) △H = -32Q kJ/mol
(5)σ键
利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤．T℃时反应2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）过程中的能量变化如图所示，回答下列问题．
（1）写出该反应的热化学方程式（用E1、E2或E3表示，下同）______．
（2）T℃时将3molSO2和1molO2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生反应．2min时反应达到平衡，此时测得反应物O2还剩余0.1mol，则达到平衡时SO2的转化率为______，反应______（填“放出”或“吸收”）______热量．（用E1、E2或E3表示）
（3）下列叙述能证明该反应已达化学平衡状态的是______（填序号）
①SO2的体积分数不再发生变化 ②容器内压强不再发生变化 ③容器内气体原子总数不再发生变化 ④相同时间内消耗2n molSO2的同时生成n molO2 ⑤相同时间内消耗2n molSO2的同时生成2n molSO3
（4）在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1、E2和E3的变化是：E1______，E2______，E3______（填“增大”“减小”或“不变”）．
（5）若以如图所示装置，用电化学原理生产硫酸，将SO2、O2以一定压强喷到活性电极上反应．写出两电极的电极反应式：______，为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则通入SO2和水的质量比为______．
（6）SOCl2是一种无色液体，可与碳共同构成锂电池的正极材料，且其放电时也有SO2气体产生．写出SOCl2在电池中放电时的电极反应式______．
正确答案
（1）△H=反应物吸收的能量-生成物放出的能量═-E3kJ/mol=-（E2-E1）kJ/mol，
故答案为：2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H=-E3kJ/mol 或△H=-（E2-E1）kJ/mol
（2）从图象知，反应物的能量大于生成物的能量，所以该反应是放热反应．
2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g） 放热 E3
反应开始 3 mol 1mol 0 E3
转化 1.8 mol 0.9mol 1.8 mol 0.9E 3
平衡 1.2mol 0.1mol 1.8 mol
所以SO2的转化率=
放出热量 0.9E 3
故答案为：60%；放出； 0.9 E3；
（3）该反应前后气体体积减小，化学平衡状态的标志：正逆反应速率相等、体系各物质的含量不变．
①②④符合条件；根据原子守恒，各元素的原子总数始终不变，故③错；⑤所指方向一致，故⑤错．
故选：①②④；
（4）加入催化剂，改变了反应历程，改变反应速率，但平衡不移动，所以E2、E1 减小，E3不变，
故答案为：E2、E1 减小，E3不变；
（5）根据原电池反应原理，还原剂在负极上发生氧化反应电极反应式为SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；，氧化剂在正极上发生还原反应电极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O，该原电池的本质是2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，为维持浓度不变，SO2和O2反应生成硫酸的质量分数是50%，所需的水为反应反应的水和做溶剂的水，所以质量比为=2×64：（2×18+2×98）=16：29
故答案为：+：O2+4e-+4H+═2H2O，-：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+； 16：29；
（6）SOCl2中S的化合价是+4价，是中间价态，能发生氧化还原反应，反应中有二氧化硫生成，也有S单质生成，电池反应式为2SOCl2+4e-═S+SO2↑+4Cl-，
故答案为：2SOCl2+4e-═S+SO2↑+4Cl-．
扫码查看完整答案与解析