高中化学必备知识点《常见的化学电源》典型例题(八)
2019-06-28 22:14:32
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1、填空题 (14分)汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户,汽车尾气中含有CO、NOx等有毒气体,其污染问题也成为当今社会急需解决的问题。 (1)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图:
 则该反应的热化学方程式为_____________________________。 (2)对汽车加装尾气净化装置,可使CO、NOx有毒气体相互反应转化为无毒气体。 2xCO+2NOx ="=" 2xCO2+N2,当转移电子物质的量为0.4x mol时,该反应生成标准状况下的N2体积_____________________L。 (3)一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。可以还原金属氧化物,还可以用来合成很多有机物如甲醇等。在压强为0.1 MPa条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g);△H= -b kJ?mol-1 ①该反应的平衡常数表达式为_____________________________。 ②若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______________ A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离 C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1 mol CO和3 mol H2
| ③经测定不同温度下该反应的平衡常数如下:
温度(℃)
| 250
| 300
| 350
| K
| 2.041
| 0.270
| 0.012
| 若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO) =0.4 mol/L、c(H2)=0.4 mol/L、c(CH3OH)=0.8 mol·L-1, 则此时v正___________v逆(填>、<或=)。 (4)甲醇是重要的基础化工原料,又是一种新型的燃料,最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极加入甲醇,电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-离子。该电池的正极反应式为_____________________________。电池工作时,固体电解质里的O2-向_______极移动。
参考答案:(每空2分共14分) (1)N2(g)+O2(g)=2NO(g);△H="+183" kJ/moL (2)2.24L (3)①K= ②BD ③< (4)O2+4e-=2O2- 负
本题解析:(1)根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,所以氮气与氧气反应的反应热△H=(945+498)kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol,所以该反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g);△H="+183" kJ/moL; (2)根据2xCO+2NOx ="=" 2xCO2+N2,每生成1mol氮气,则转移电子的物质的量是4xmol,所以转移0.4xmol电子时,生成0.1mol氮气,标准状况下的体积是2.24L; (3)①根据平衡常数的定义,该反应的平衡常数K= ②A、升高温度,平衡逆向移动,甲醇的产率降低,错误;B、将CH3OH(g)从体系中分离,则生成物的浓度减小,平衡正向移动,甲醇的产率增大,正确;C、充入He,使体系总压强增大,但各物质的浓度不变,所以平衡不移动,甲醇的产率不变,错误;D、再充入1 mol CO和3 mol H2,则反应物浓度增大,平衡正向移动,甲醇的产率增大,正确,答案选BD; ③250℃时,Qc= =0.8/0.43=12.5>2.041,则反应逆向进行,所以V正<V逆; (4)甲醇燃料电池中,甲醇在负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,因为电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-离子,所以正极反应式是O2+4e-=2O2-,在原电池中阴离子向负极移动,所以O2-向负极移动。 考点:考查热化学方程式的书写,化学平衡移动的判断,平衡常数的应用
本题难度:困难
2、选择题 下列叙述正确的是 [? ] A.铜、锌、稀硫酸形成的原电池放电时,溶液中阳离子向铜电极移动 B.充电时,把铅蓄电池的负极接在外电源的正极 C.镀锌铁镀层破损后铁更易被腐蚀 D.碱性氢氧燃料电池工作时,负极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-
参考答案:A
本题解析:
本题难度:一般
3、填空题 (7分)据报道,摩托罗拉公司开发了一种以甲醇为原料,以 为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池,充一次电可连续使用一个月。下图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O
 请填空: (1)放电时:负极的电极反应式为____? _____。 (2)充电时:①原电池的负极与电源_________极相连。 ②阳极的电极反应为__________________。 (3)在此过程中若完全反应,乙池中B极的质量升高648g,则甲池中理论上消耗 _________L(标准状况下)。
参考答案:(共7分,每空2分) (1)CH3OH-6e-+8OH-==CO32-+6H2O (2)①负(1分)?②4OH—-4e-==2H2O+O2↑ (3)
本题解析:略
本题难度:简单
4、选择题 一种充电电池放电时的电极反应为:H2+2OH--2e-=2H2O? NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- 当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是(? ) A.H2O的还原 B.NiO(OH)的还原 C.H2的氧化 D.Ni(OH)2的氧化
参考答案:D
本题解析:由题意知,电池总反应为H2+2NiO(OH) 2Ni(OH)2。可充电电池在充电时,实际上起一个电解池的作用,与外电源正极连接的电极是阳极,发生氧化反应,与放电时的正极反应相反,可知Ni(OH)2在反应中失电子被氧化,发生氧化反应。
本题难度:简单
5、填空题 (18分)研究SO2、NOx、CO等气体的性质对工业生产和环境保护具有重要意义。 (1)相同物质的量的SO2与NH3溶于水发生反应的离子方程式为________________,所得溶液中 _________ (填字母编号)。
 (2)通过NOx传感器可监测大气中NOx的含量,其工作原理如图所示,甲、乙两电极均Pt电极,电解质为熔融氧化物。
 ①乙电极上发生的是_________反应(填“氧化”或“还原”); ②甲电极上的电极反应式为___________________。 (3)将不同物质的量的H2O(g)和 CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,发生反应:H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g) △H,得到如下数据:
 ①由表中数据可知该反应的△H________ 0(填“>”或“<”)。 ②650℃时,若在此容器中开始充入2mol H2O(g)、lmol CO、1 mol CO2和2 molH2,则反应在开始时_________进行(填“正向”或“逆向”)。 ③实验III中a=______,达平衡时实验II和实验III中H2O(g)的转化率的大小关系为: (填“>”、“<”或“=”)。
参考答案:(18分) (1)SO2+NH3+H2O===NH4++HSO3-(3分) BD(3分) (2)①还原(2分) ②NO-2e-+O2-===NO2(2分) (3)①< (2分) ②正向(2分) ③ 0.6 (2分) >(2分)
本题解析:(1)相同物质的量的SO2与NH3溶于水生成NH4HSO3,所以离子方程式为:SO2+NH3+H2O===NH4++HSO3-;根据电荷守恒可得:c(H+)+c(NH4+)=c(OH?)+c(HSO3?)+2c(SO32?),所以c(H+)—c(OH?)= +c(HSO3?)+2c(SO32?)—c(NH4+),根据物料守恒可得:c(NH4+)+c(NH3?H2O)=c(HSO3?)+c(H2SO3)+c(SO32?),与电荷守恒式相减可得:c(H+)—c(OH?)=c(SO32?)+c(NH3?H2O)—c(H2SO3),故答案为BD。 (2)①根据O22?移动方向可知乙为原电池的正极,发生还原反应。 ②根据示意图可知NO在甲电极上与O2?反应生成NO2,电极方程式为:NO-2e-+O2-===NO2。 (3)①对比实验I与实验II数据可知,温度升高,CO的转化率减小,所以正反应为放热反应,故?H < 0。 ②根据表中650℃时数据可知:H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g) 初始浓度(mol?L?1) 1 2 0 0 转化浓度(mol?L?1) 0.8 0.8 0.8 0.8 平衡浓度(mol?L?1) 0.2 1.2 0.8 0.8 则650℃时平衡常数K=0.8×0.8/(0.2×1.2)=2.67,充入2mol H2O(g)、lmol CO、1 mol CO2和2 molH2,浓度商Q==0.5×1/(1×0.5)="1" < K,所以开始时反应向正反应方向进行。 ③根据表中反应II的数据,CO、H2O的转化量为0.4mol,则反应III的转化量也是0.4mol,所以平衡时a=1mol—0.4mol=0.6mol;实验II中H2O的初始量为1mol、CO的初始量为2mol,实验III中H2O的初始量为2mol、CO的初始量为1mol,所以实验IIH2O的转化率大于实验III。 考点:本题考查离子浓度比较、原电池原理、化学平衡常数、化学平衡。
本题难度:困难
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