最新高三化学原电池原理复习试题(含答案和解释)

最新高三化学原电池原理复习试题(含答案和解释)原电池原理复习试题1、氨气在科研、生产中有广泛应用。（1 ）在三个 1L 的恒容密闭容器中，分别加入 0.1mol N2 和 0.3mol H2 发生反应 N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）H1 0，实验、中 c（N2）随时间（t）的变化如图所示（ T 表示温度） 。实验在前 10 分钟内 N2 平均反应速率 v（N2 ）= ；（写出计算过程）与实验相比，实验、实验分别采用的实验条件可能为 、 。（2 ）常温下 NH4（aq）+H2O（l ） NH3H2O（aq）+H（aq）的化学平衡常数为5.551010 molL-1，则 NH3H2O 的电离平衡常数 K= （保留三位有效数字） 。（3 ）常温下，将 1mL pH 均为 11 的氨水与 NaOH 溶液分别加水稀释，请在右图中画出两溶液的 pH 随体积稀释倍数的变化曲线（加必要标注） 。（4 ）工业上用 NH3 消除 NO 污染。在一定条件下，已知每还原 1molNO，放出热量 120kJ，请完成下列热化学方程式： NO(g) NH3(g) N2(g) (g) H2 。答案 （1 ）v(N2)=“ “ c (N2) /t=“(0.10-0.06“ )molL-1/10min=0.004(或 410-3) molL-1min-1(代数式1 分，结果表达 1 分，带单位运算 1 分。共 3 分) 升高温度、使用催化剂（各 2 分，共 4 分）（2 ）1.8010-5molL-1（2 分，无单位扣 1 分） 。（3 ） （见右图） （2 分）（4 ）6NO(g)4NH3(g) 5N2(g) 6H2O(g) （2 分）H2 720 kJ/mo1。 （2 分，没负号扣 1 分）或者 3NO(g)2NH3(g)5/2N2(g) 3H2O(g) H2 360 kJ/mo1试题分析： （1）从图像可以看出 10 分钟内氮气的变化量，因此反应速率 v（N2 ）= c (N2) /t=“(0.10-0.06“ )molL-1/10min=0.004(或 410-3) molL-1min-1 ；与实验 II 相比，曲线 I 更快达到平衡，但氮气的平衡转化率要低，而该反应是吸热反应，因此改变的条件应该是升高了反应的温度；与实验 II 相比，曲线 III反应速率也更快达到平衡，但是平衡转化率不同，因此改变的条件应该是加入了催化剂。（2 ）已知的反应式为 NH4 的水解平衡式，该反应式可以由水的电力平衡式和氨水的电离平衡式结合而得，因此现在要求氨水的电离平衡，只要用水的电力平衡式 H2O（l ） H（aq ）+OH-（aq ）减去已知的水解平衡式即可，相应的平衡常数 K(NH3H2O)=Kw/Kh=11014 /5.551010 =1.80105molL-1 。（3 ）pH 相同的弱碱和强碱溶液稀释，前阶段强碱溶液的 pH 值等倍数的降低，弱碱溶液边稀释边电离 pH降低比强碱要慢，后阶段稀释接近无限稀释，因此溶液的 pH 值均不再等倍数降低，而是无限的接近 7，但是碱溶液始终是碱溶液，pH 值不能等于 7。因此曲线如图所示。（4 ）用氨气做还原剂还原污染物 NO，此处氨气中N 的化合价由-3 0 价，NO 中 N 的化合价由 +20 价，因此根据得失电子守恒配平方程式为 6NO(g)4NH3(g)5N2(g)6H2O(g) ，方程式中 NO 的系数是 6，表示还原 NO 为 6mol，因此热效应H2 6120kJ=720kJ/mol。由于热化学方程式中系数可以是分数，因此答案也可以是 3NO(g)2NH3(g)5/2N2(g)3H2O(g) H2360 kJ/mo1。2、有关下列图象的说法正确的是 甲 乙 丙 丁A图甲中的曲线可以表示某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化B图乙中、曲线分别表示反应 M(g)+N(g)Q(g)H 0 使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化C图丙中的曲线可表示向一定量的氢氧化钠溶液中滴加一定浓度盐酸时的 pH 变化D图丁中开关 K 置于 a 或 b 处均可减缓铁的腐蚀答案B试题分析：A若某化学平衡体系改变温度，则 V 正、V 逆都要增大或减小。错误。B.由于使用催化剂能降低反应的活化能，使反应在较低的温度下就可以发生，因此反应速率大大加快。但是催化剂不能改变反应物、生成物的能量，所以不能改变化学反应的反应热。正确。C.NaOH 溶液是碱性溶液，当向其中滴加 HCl 时，溶液的 pH 会逐渐减小，当二者恰好反应时，溶液的pH 会发生大的突越。随后溶液逐渐变为酸性溶液，pH 逐渐减小。错误。D图丁中开关 K 置于 a 处，该装置为电解池，Fe 作阴极，在阴极上发生还原反应，可减缓铁的腐蚀；若开关 K 置于 b 处，该装置为原电池，Fe 作负极，失去电子而被氧化，可大大加快铁的腐蚀。错误。3、海底蕴藏着大量的“可燃冰” 。用甲烷制水煤气（CO、H2） ，再合成甲醇来代替日益供应紧张的燃油。已知： CH4(g)H2O (g)CO (g)3H2(g) H1 +206.2kJmol-1 CH4(g)O2(g)CO(g)2H2(g) H2=35.4 kJmol-1 CH4 (g)2H2O (g)CO2 (g)4H2(g) H3 +165.0 kJmol-1（1 ）CH4(g) 与 CO2 (g)反应生成 CO(g)和 H2(g)的热化学方程式为 。（2 ）从原料、能源利用的角度，分析反应作为合成甲醇更适宜方法的原因是 。（3 ）水煤气中的 H2 可用于生产 NH3，在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac 溶液来吸收其中的 CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：Cu(NH3)2Ac + CO + NH3 Cu(NH3)3AcCO H0Cu(NH3)2Ac 溶液吸收 CO 的适宜生产条件应是 。（4 ）将 CH4 设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如下图（A、 B 为多孔性石墨棒） 。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积 VL。 0V 44.8 L 时，电池总反应方程式为 。 44.8 L V89.6 L 时，负极电极反应为 。 V=“67.2“ L 时，溶液中离子浓度大小关系为 。答案（1 ）CH4 (g)CO2 (g) 2CO (g)2H2(g) H+247.4 kJmol1（2 ）反应是放热反应，可节省能源；同时制得的CO 与 H2 物质的量之比为 1:2，能恰好反应合成甲醇，符合绿色化学的“原子经济”原则。（3 ）低温、高压（4 ）CH4 + 2O2+ 2KOH K2CO3+ 3H2O CH4 8e+ 9CO32-+3H2O 10HCO3-c(K )c(HCO3-)c(CO32-)c(OH) c(H+)（1 ）根据盖斯定律可知，2-可得 CH4（g）+CO2（g ）=2CO（g ）+2H2（g ） ，所以其 H=（ +206.2）2-（+165.0 ）kJmol-1=“+247.4“ kJmol-1，所以 CH4（g ）+CO2（ g）=2CO（g）+2H2（g）H=“+247.4“ kJmol-1 （2 ）从能量角度比较，是吸热反应，需要消耗更多能量，是放热反应，不需要太多能量；从原子利用率角度，由于 CO+2H2CH3OH，的产物中氢原子不可能全部变为 CH3OH，而的产物中所有原子都可能全部变为 CH3OH；因此选，甲烷不完全燃烧制合成气时放出热量，还得到物质的量之比为1： 2 的 CO 和 H2 的混合气体，能恰好完全反应生成甲醇。（3 ）已知正反应是气态物质体积减小的放热反应，因此采用降低温度、增大压强能使平衡右移，提高CO 的转化率，故答案为：低温、高压。（4 ）n（KOH）=2mol/L2L=4mol，可能先后发生反应CH4+2O2CO2+2H2O、CO2+2KOH=K2CO3+H2O、K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3； 当 0V44.8 L 时，0 n（CH4 ）2mol ，则 0n （CO2）2mol，只发生反应，且 KOH 过量，则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O； 当 44.8 LV 89.6 L，2moln（CH4）4mol，则 2moln（CO2）4mol，发生反应，得到 K2CO3 和 KHCO3 溶液，则负极反应式为 CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-；当 V=“67.2“ L 时，n（CH4 ）=3mol，n（CO2 ）=3mol，则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O，则得到1molK2CO3 和 2molKHCO3 的溶液，则 c（K+）c（HCO3-）c（CO32-）c（OH-）c（H+） 。4、下列有关说法正确的是A汽车尾气的净化反应 2NO2CO 2CO2N2 H0，则该反应一定能自发进行B电解精炼铜时，阳极泥中含有 Zn、Fe、Ag、Au等金属C由于 Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)，因此不可能使BaSO4 沉淀转化为 BaCO3 沉淀D对 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，其他条件不变时充入N2，正逆反应速率均增大答案D试题分析：A、该反应熵变小于零（反应气体体积减少） ，焓变小于零，反应可能自发，错误；B 、电解过程中 Zn、Fe 失去电子变为阳离子进入溶液，错误；C、可以通过高浓度的碳酸根离子逆向转化，错误；D、正反应速率和逆反应速率均增大，正确。5、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： 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：离子 K+ Na+ NH4+ SO42- NO3- Cl浓度/mol L1 4106 6106 2105 4105 3105 2105根据表中数据计算 PM2.5 待测试样的 pH 。 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： N2(g)O2(g) 2NO(g) H 。 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 。 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H0 ，该设想能否实现？ 。 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： 用离子方程式表示反应器中发生的反应 。 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 。 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)2M NiO(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 。答案4 +183 kJmol1 2NO2CO 2CO2N2 不能 SO2I2 2H2OSO42-2I 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 MHOHeH2O M 4O24e 2H2O4OH 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+)=1.0104mol/L,所以 pH=4； (2) N2(g)O2(g) 2NO(g) H945kJ/mol+498kJ/mol-2630kJ/mol=“+183“ kJ/mol. NO 被 CO 还原的化学方程式为 2NO2CO 2CO2N2。由于反应 2CO（g）=2C（s）+O2 （g ）H0 是个体系混乱程度减小的吸热反应。H0；S0，.所以该设想不能实现。反应器中发生的反应离子方程式为：SO2I22H2OSO42-2I 4H+。2HI 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。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MHOHeH2O 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 4O24e 2H2O=4OH 。6、火力发电厂释放出大量氮氧化物（NOx） 、SO2 和CO2 等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。（1 ）脱硝。利用甲烷催化还原 NOx：CH4(g） 4NO2(g）4NO(g） CO2(g） 2H2O(g） H1 574 kJmol1 CH4(g） 4NO(g）2N2(g） CO2(g） 2H2O(g） H2 1160 kJmol1 甲烷直接将 NO2 还原为 N2 的热化学方程式为 。（2 ）脱碳。将 CO2 转化为甲醇：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g） H3在一恒温恒容密闭容器中充入 1 mol CO2 和 3 mol H2 进行上述反应。测得 CO2 和 CH3OH(g)浓度随时间变化如图 1 所示。回答：010 min 内，氢气的平均反应速率为 mol/(Lmin)；第 10 min 后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入 1 mol CO2(g)和 1 mol H2O(g)，则平衡 （填“正向” 、 “逆向”或“不” ）移动。如图 2，25时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解 300mL 某 NaCl 溶液，正极反应式为 。在电解一段时间后，NaCl 溶液的 pH 值变为 13（假设 NaCl 溶液的体积不变） ，则理论上消耗甲醇的物质的量为 mol。取五份等体积的 CO2 和 H2 的混合气体（物质的量之比均为 13） ，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 （CH3OH）与反应温度 T 的关系曲线如图 3 所示，则上述 CO2 转化为甲醇的反应的H3 0（填“” 、 “”或“” ） 。（3 ）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示 )；室温时，向 (NH4)2SO4,溶液中滴人 NaOH 溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系 c(Na） c(NH3H2O)。 （填“” 、 “”或“” ）答案（1 ）CH4 （g）+2NO2（g ）=N2（ g）+CO2 （g ）+2H2O（g）H=-867 kJmol-1（2 分）（2 ）0.225 （2 分） ；正向（2 分）O2 + 4e+ 4H+2H2O（2 分） ；0.005 （2 分） ；（2 分）（3 ）NH4+H2O NH3H2O+H+（ 2 分） ；（2 分）试题分析：（1）根据盖斯定律，将+ 相加除以 2即得所求方程式