电化学试题教案.docx
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电化学试题教案
绝密★启用前
成都戴氏教育江安直属学校
《电化学》
考试范围必修二;考试时间:
40分钟;命题人:
饶诚
题号
一
二
三
四
五
六
总分
得分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人
得分
一、选择题(题型注释)
1.以甲醇为替代燃料是解决我国石油资源短缺的重要措施。
(1)CO、CO2可用于甲醇的合成,其相关反应的热化学方程式如下:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-102.5kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-42.9kJ·mol-1
则反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=kJ·mol-1
反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的平衡常数K的表达式为。
(2)用CO2合成甲醇时可选用亚铬酸锌(ZnCr2O4)或CuCl为催化剂。
①工业制备亚铬酸锌是用CO还原ZnCrO4·H2O,同时生成ZnO。
该反应的化学方程式是。
以亚铬酸锌为催化剂时,工业上的适宜温度是:
350℃~420℃,可能的原因是。
②CuCl是不溶于水的白色固体,制备时向CuCl2溶液中加入过量铜粉,发生反应CuCl2+Cu=2CuC1。
在实验过程中应先加入浓盐酸,发生反应CuCl+HCl
H[CuCl2]。
反应结束后将溶液倒入蒸馏水中有CuCl生成。
实验过程中加入浓盐酸的目的是。
当c(Cl-)=2×10-3mol·L—1时,c(Cu+-)=mol·L—1。
已知:
Ksp(CuCl)=1.7×10-7
(3)直接甲醇燃料电池结构如图所示,则负极反应是。
2.铁和稀硫酸在敞口容器中进行反应:
,下列叙述中不正确的是
A.该反应的反应过程与能量关系可以用下图表示
B.若将该反应设计成原电池,当正极产生22.4L气体时,有56g铁溶解
C.若将该反应设计成原电池,溶液中SO42-向Fe电极移动
D.若将该反应设计成原电池,负极发生的反应是:
Fe-2e=Fe2+
第II卷(非选择题)
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人
得分
二、填空题(题型注释)
3.研究
、
、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
(1)
可使
等氧化,常用于定量测定CO的含量。
已知:
写出CO(g)与
反应生成
的热化学方程式:
________________。
(2)CO可制做燃料电池,以KOH溶液作电解质,向两极分别充入CO和空气,工作过程中,K+移向_______极(填“正”或“负”),正极反应方程式为:
___________________。
(3)新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷
酸与上述吸收产物反应。
该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料。
①该复合肥料可能的化学式为___________(写出一种即可)。
②若氨水与
恰好完全反应生成正盐,则此时溶液呈________性(填“酸”或“碱”)。
常温下弱电解质的电离平衡常数如下:
氨水
③向②中溶液中通入________气体可使溶液呈中性。
(填“SO2”或NH3”)
此时溶液中
________2(填“>”“<”或“=”)
(4)
可用强碱溶液吸产生硝酸盐。
在酸性条件下,FeSO4溶液能将
还原为NO,写出该过程中产生NO反应的离子方程式___________________________________。
4.SNCR-SCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx),其流程如下:
(1)反应2NO+2CO
2CO2+N2能够自发进行,则该反应的ΔH0(填“>”或“<”)。
(2)SNCR-SCR流程中发生的主要反应有:
4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)
4N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1627.2kJ•mol-1;
6NO(g)+4NH3(g)
5N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1807.0kJ•mol-1;
6NO2(g)+8NH3(g)
7N2(g)+12H2O(g)ΔH=-2659.9kJ•mol-1;
反应N2(g)+O2(g)
2NO(g)的ΔH=kJ•mol-1。
(3)NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见图。
①由图可以看出,脱硝工艺流程应在(填“有氧”或“无氧”)条件下进行。
②随着反应温度的进一步升高,在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是。
(4)NO2也可用尿素[CO(NH2)2]还原,写出尿素与NO2反应的化学方程式:
。
(5)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见图11。
该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应为。
若生成1molY,则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为L。
评卷人
得分
三、实验题(题型注释)
评卷人
得分
四、计算题(题型注释)
5.某兴趣小组模拟氯碱工业生产原理并探究其产品的性质。
已知文献记载:
①氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成NaC1O;氯气与热的氢氧化钠溶液反应可生成NaC1O和NaC1O3。
②在酸性较弱时KI只能被NaC1O氧化,在酸性较强时亦能被NaC1O3氧化。
(1)该小组利用如图所示装置制取家用消毒液(主要成分为NaClO),则a为(填“阳极”或“阴极”)。
生成NaClO的离子方程式为。
(2)该小组将0.784L(标准状况)Cl2通入50.00mL热的NaOH溶液中,两者恰好完全反应后,稀释到250.0mL。
①取稀释后的溶液25.00mL用醋酸酸化,加入过量KI溶液。
用0.2000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定:
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,消耗Na2S2O3溶液10.00mL时恰好到达终点。
②将上述滴定后的溶液用盐酸酸化至强酸性,再用上述Na2S2O3溶液滴定到终点,需Na2S2O3溶液30.00mL。
①操作②中氯酸钠与碘化钾反应的离子方程式为。
②反应后的溶液中次氯酸钠和氯酸钠的物质的量之比为。
③计算氢氧化钠溶液的物质的量浓度。
6.随着大气污染的日趋严重,“节能减排”,减少全球温室气体排放,研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)下图是在101kPa,298k条件下1molNO2和1molCO反应生成1molCO2和1molNO过程中能量变化示意图。
已知:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+179.5kJ/mol
②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-112.3kJ/mol
则在298k时,反应:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)的△H=。
(2)将0.20molNO2和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应,在不同条件下,反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。
①下列说法正确的是。
(填序号)
a.容器内的压强不发生变化说明该反应达到平衡
b.当向容器中加再充入0.20molNO时,平衡向正反应方向移动,K值增大
c.升高温度后,K值减小,NO2的转化率减小
d.向该容器内充入He气,反应物的体积减小,浓度增大,所以反应反应速率增大
②计算产物NO在0~2min时平均反应速率v(NO)=mol·L-1·min-1;
③第4min时改变的反应条件为(填“升温”、“降温”);
④计算反应在第6min时的平衡常数K=。
若保持温度不变,此时再向容器中充入CO、NO各0.060mol,平衡将移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。
其负极的反应式为,当有0.25molSO2被吸收,则通过质子(H+)交换膜的H+的物质的量为。
(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其KSP=2.8×10-9mol2/L2。
现将2×10-4mol/L的Na2CO3溶液与一定浓度的CaC12溶液等体积混合生成沉淀,计算应加入CaC12溶液的最小浓度为。
7.按要求完成下列各小题。
Ⅰ、CO和H2的混合气体俗称合成气,是一种重要的工业原料气,焦炭、天然气(主要成分为CH4)、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气。
(1)已知某反应的平衡常数表达式为:
它所对应的化学方程式为:
。
(2)向体积为2L的密闭容器中充入CH4和H2O(g)组成的混合气(共1mol),在一定条件下发生反应,并达到平衡状态,测得温度、压强、投料比X〔n(CH4)/n(H2O)〕对该反应的影响如图所示。
①图1中的两条曲线所示投料比的关系X2____X1(填“=”“>”或“<”下同)
②图2中两条曲线所示的压强比的关系:
P2_______P1
(3)以CH4、O2为原料可设计成燃料电池:
①设装置中盛有150.0mL1.0mol/LKOH溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为4.48L,假设放电过程中没有气体逸出,则放电完毕后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为:
②以H2SO4溶液代替KOH溶液为电解质溶液,将CH4改为C6H12O6,则燃料电池的负极反应式为:
。
Ⅱ、
(1)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=2的H2SO4溶液VaL与pH=12的NaOH溶液VbL混合,若所得混合液为中性,则Va︰Vb= 。
(2)在25℃时,将cmol·L-1的醋酸溶液与0.02mol·L-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性,用含c的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=____________________。
评卷人
得分
五、简答题(题型注释)
评卷人
得分
六、推断题(题型注释)
参考答案
1.
(1)-59.6
(2)①2ZnCrO4·H2O+3CO=ZnO+ZnCr2O4+3CO2+2H2O
此时催化剂亚铬酸锌的活性最大或温度升高,反应速率增大
②促使平衡正向移动,防止CuCl固体覆盖在Cu表面,影响反应的进行8.5×10-5
(3)CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
【解析】
试题分析:
(1)两个方程式相减,△H=-102.5-(-42.9)=-59.6kJ·mol-1;
(2)催化剂一般有温度使用条件,保证其活性最大,反应速率最快,催化效果最好;(3)因为该反应生成难溶的CuCl固体覆盖在Cu表面阻碍反应继续进行,因此需要将CuCl固体溶解除掉,促使平衡正向移动;(4)该电池介质是酸性,负极为甲醇反应生成CO2,根据化合价的变化确定失去电子数目,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+。
考点:
考查化学反应原理中的反应热的计算、平衡常数表达式的书写、反应速率、平衡移动及电极反应式书写等内容。
2.B
【解析】
试题分析:
A、金属和稀硫酸是放热反应,正确;B、有56g铁溶解,正极产生标准状况下22.4L气体,错误;C、原电池中,阴离子移向负极,正确;D、铁做负极,发生的反应是:
Fe-2e=Fe2+,正确。
考点:
考查能量变化、原电池工作原理、化学计算等内容。
3.(每空2分)
(1)5CO(g)+I2O5(s)=5CO2+I2(s)∆H=-1377.22kJ•mol‾1
(2)正,O2+2H2O+4e‾=4OH‾
(3)①(NH4)3PO4或(NH4)2HPO4或NH4H2PO4
②碱③SO2>
(4)3Fe2++NO3‾+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O
【解析】
试题分析:
(1)先写出化学方程式,标明各物质的状态,然后根据盖斯定律求算∆H,
∆H=—
∆H1+
∆H2,带入相关数据可得答案。
(2)原电池电解质溶液中,阳离子移向正极;电解质为KOH溶液,所以正极反应为O2在H2O存在条件下得电子生成OH‾。
(3)①分析反应物,氨气、二氧化硫反应后再与磷酸反应,由磷酸的量不同可生成(NH4)3PO4或(NH4)2HPO4或NH4H2PO4。
②氨水与SO2恰好完全反应生成(NH4)2SO3,水解显碱性。
③因为②中溶液显碱性,所以通入SO2可中和OH‾,使溶液显中性;根据电荷守恒可知:
[NH4+]+[H+]=[OH‾]+2[SO32‾]+[HSO3‾],溶液中性[H+]=[OH‾],得[NH4+]=2[SO32‾]+[HSO3‾],所以[NH4+]/[SO32‾]>2。
(4)根据信息找出反应物和生成物,配平可得离子方程式。
考点:
本题考查热化学方程式的书写、原电池原理、盐类的水解、离子浓度比较和离子方程式的书写。
4.
(1)<
(2)179.8(3)①有氧②温度升高,发生了副反应:
4NH3+7O2=4NO2+6H2O。
(若答温度升高,NOx和NH3反应的化学平衡向逆反应方向移动也可。
)(4)4CO(NH2)2+6NO2=7N2+4CO2+8H2O(5)NO2+NO3--e-=N2O511.2
【解析】
试题分析:
(1)能自发进行的反应:
ΔH-TΔS<0,该反应的ΔS<0,所以ΔH<0。
(2)由盖斯定律得ΔH=(1807-1627.2)kJ•mol-1=+179.8kJ•mol-1。
(3)由图可知,无氧条件下NO转化率太低。
温度升高,NO转化率下降,NO2产率增大,可能NH3与氧气生成了NO2。
(4)尿素中C为+4价、N为-3价,尿素与NO2发生价态归中反应生成氮气,同时生成二氧化碳和水。
(5)通二氧化氮的电极为负极、通氧气的电极为正极,石墨I电极上发生氧化反应,生成氧化物Y,考虑N最高价为+5价可知Y为N2O5,电极反应式为NO2+NO3--e-=N2O5。
总反应为4NO2+O2=2N2O5,生成1molN2O5消耗氧气0.5mol。
考点:
化学反应进行的方向盖斯定律图像的分析化学方程式的书写电极反应式的书写电化学计算
5.
(1)阴极C12+OH-=C1-+C1O-+H2O
(2)①ClO3-+6I-+6H+=3I2+Cl-+3H2O
②n(NaClO)︰n(NaClO3)=1︰1
③Cl2~2NaOH
12
0.784L÷22.4L·mol-1c(NaOH)×50mL×10-3
c(NaOH)×50mL×10-3=2×0.784L÷22.4L·mol-1
c(NaOH)=1.4mol·L-1
【解析】
试题分析:
(1)电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气,氯气与氢氧化钠生成氯化钠、次氯酸钠和水。
氯气从b电极产生与氢氧化钠溶液反应,a电极为阴极。
(2)①ClO3-氧化I-生成Cl-和I2,根据得失电子相等、电荷守恒、质量守恒配平。
②ClO-与I-以物质的量比1:
2反应生成Cl-和I2,ClO-~2S2O32-;ClO3-与I-以物质的量比1:
6反应,ClO3-~6S2O32-,由硫代硫酸钠溶液体积可知ClO-和ClO3-物质的量比为1:
1。
③氯气与氢氧化钠生成NaCl、NaClO、NaClO3和水,观察生成物可知Na与Cl物质的量比为1:
1,0.035molCl2中Cl为0.07mol,所以NaOH物质的量为0.07mol,物质的量浓度为1.4mol/L。
考点:
电化学离子方程式的书写化学计算
6.(16分)
(1)-759.8kJ/mol(2分)
(2)①C(2分)②0.015(2分)③升温(2分)
④1/36(2分)逆向(1分)(3)SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+(2分)0.5mol(2分)
(4)5.6×10-5mol/L(2分)
【解析】
试题分析:
(1)根据图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此该反应是放热反应,其反应热△H=134kJ/mol-368kJ/mol=-234kJ/mol,即热化学方程式是③NO2(g)+CO(g)
CO2(g)+NO(g)△H=-234kJ/mol。
根据盖斯定律可知,②-①+③×2即得到反应2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g),因此该反应的反应热△H=-112.3kJ/mol-179.5kJ/mol-234kJ/mol×2=-759.8kJ/mol。
(2)①根据反应NO2(g)+CO(g)
CO2(g)+NO(g)△H=-234kJ/mol可知,该反应是体积不变的、放热的可逆反应,则:
a.反应前后体积不变,则压强始终是不变的,所以容器内的压强不发生变化,不能说明该反应达到平衡,a不正确;
b.平衡常数只与温度有关系,当向容器中加再充入0.20molNO时,平衡向逆反应方向移动,K值不变,b不正确;
c.升高温度后,平衡向逆反应方向移动,因此K值减小,NO2的转化率减小,c正确;
d.向该容器内充入He气,容器容积不变,反应物的浓度不变,所以反应反应速率不变,d不正确,答案选c。
②根据图像可知,在0~2min内NO的浓度增加了0.03mol/L,则根据方程式可知,NO2的浓度就减少0.03mol/L,所以产物NO在0~2min时平均反应速率v(NO)=0.03mol/L÷2=0.015mol·L-1·min-1。
③根据图像可知,在4min时反应物的浓度增加,而生成物的浓度降低,这说明反应向逆反应方向移动。
由于正反应是放热反应,因此改变的条件是升高温度。
④根据图像可知,6min时反应重新建立平衡状态。
此时NO和CO2的浓度均是0.02mol/L,NO2和CO的浓度分别是0.18mol/L和0.08mol/L,因此反应在第6min时的平衡常数K=
=
=
;若保持温度不变,此时再向容器中充入CO、NO各0.060mol,则此时
=
=
>
,因此平衡逆向进行。
(3)原电池中负极失去电子,所以SO2在负极通入,其电极反应式是SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;当有0.25molSO2被吸收,则负极生成1.0mol氢离子和0.25molSO42-,所以要保持电荷守恒,需要将左侧多余的0.5mol氢离子通过质子(H+)交换膜交换到右侧。
(4)设应加入CaC12溶液的最小浓度为x,则混合后c(Ca2+)=0.5x,c(CO32-)=1×10-4mol/L。
根据碳酸钙的溶度积常数可知,混合要生成沉淀,则0.5x×1×10-4mol/L≥2.8×10-9mol2/L2,解得x≥5.6×10-5mol/L。
考点:
考查反应热、反应速率、平衡常数以及溶度积常数的有关计算;外界条件对平衡状态的影响;平衡常数以及原电池原理的应用等
7.(14分毎空2分)
Ⅰ、
(1)C(S)+H2O(g)
H2(g)+CO(g)(可不标状态,不写可逆号0分)
(2)①<;②<
(3)①c(K+)>c(HCO3-)>cCO32-)>c(OH-)>c(H+);②C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+
Ⅱ、
(1)10︰1
(2)2×10-9/(c-0.02)
【解析】
试题分析:
Ⅰ、
(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据平衡常数的表达式可知,该反应的化学方程式是C(S)+H2O(g)
H2(g)+CO(g)。
(2)①根据反应的化学方程式CH4+H2O
CO+3H2可知,在温度相同时,投料比越大,甲烷的转化率越低,则容器中甲烷的含量越高,所以根据图像1可知,X2<X1。
②根据方程式可知,该反应是体积增大的,所以在投料比相同的条件下,压强越大,甲烷的转化率越小,则甲烷的含量越高,所以根据图2可知,P2<P1。
(3)①在该燃料电池中,甲烷在负极通入,氧气在正极通入。
参加反应的氧气是0.2mol,得到0.8mol电子,所以消耗甲烷的物质的量是0.8mol÷8=0.1mol,生成CO2是0.1mol,但溶液中氢氧化钾是0.15mol,所以反应中生成碳酸钾和碳酸氢钾,且二者的物质的量均是0.05mol。
由于CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度,所以放电后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为c(K+)>c(HCO3-)>cCO32-)>c(OH-)>c(H+)。
②原电池中负极失去电子,所以葡萄糖在负极放电,电极反应式是C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+。
Ⅱ、
(1)某温度(t℃)时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11,所以该温度下水的离子积常数=1×10-13,所以pH=12的NaOH溶液中OH-的浓度是0.1mol/L。
所得混合液为中性,这说明二者恰好反应,则VaL×0.01mol/L=VbL×0.1mol/L,解得Va︰Vb=10︰1。
(2)在25℃时,将cmol·L-1的醋酸溶液与0.02mol·L-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性,因此根据电荷守恒可知,溶液中c(CH3COO-)=c(Na+)=0.01mol/L,则溶液中c(CH3COOH)=(0.5c-0.01)mol/L。
又因为溶液中c(H+)=1×10-7mol/L,所以根据醋酸的电离常数表达式可知Ka=
=2×10-9/(c-0.02)。
考点:
考查平衡常数、外界条件对平衡状态的影响;原电池原理的音乐;溶液中离子浓度大小比较;以及溶液pH和电离常数的有关计算等
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- 电化学 试题 教案