知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

2．

化石燃料不可再生，且燃烧时会产生大量污染物，而二甲醚\(\rm{(CH_{3}OCH_{3})}\)和甲醇\(\rm{(CH_{3}OH)}\)被称为\(\rm{21}\)世纪的新型清洁燃料。

\(\rm{(1)CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应\(\rm{CO_{2}(g)+3H_{2}(g)⇌ CH_{3}OH(g)+H_{2}O(g)}\)，测得\(\rm{CH_{3}OH}\)的物质的量随时间的变化如下图所示。

\(\rm{①}\)曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数\(\rm{K_{Ⅰ}}\)____\(\rm{K_{Ⅱ}(}\)填“\(\rm{ > }\)”“\(\rm{=}\)”或“\(\rm{ < }\)”\(\rm{)}\)。

\(\rm{②}\)一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按下表方式加入反应物，一段时间后反应达到平衡。

容器

甲

乙

反应物
投入量

\(\rm{1 mol CO_{2}}\)、
\(\rm{3 mol H_{2}}\)

\(\rm{a mol CO_{2}}\)、\(\rm{b mol H_{2}}\)、
\(\rm{c mol CH_{3}OH(g)}\)、\(\rm{c mol H_{2}O(g)}\)

若甲中平衡后气体的压强为起始时的\(\rm{0.8}\)倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则\(\rm{c}\)的取值范围为________。

\(\rm{(2)}\)二甲醚\(\rm{(CH_{3}OCH_{3})}\)也是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。利用甲醇可以合成二甲醚，反应原理为\(\rm{2CH_{3}OH(g)⇌ CH_{3}OCH_{3}(g)+H_{2}O(g)}\)。某温度下此反应的平衡常数为\(\rm{400}\)。此温度下，在恒容密闭容器中加入\(\rm{CH_{3}OH}\)，反应到某时刻测得各组分的浓度如下表所示：

物质

\(\rm{CH_{3}OH}\)

\(\rm{CH_{3}OCH_{3}}\)

\(\rm{H_{2}O}\)

浓度\(\rm{(mol·L^{-1})}\)

\(\rm{0.44}\)

\(\rm{0.6}\)

\(\rm{0.6}\)

若加入\(\rm{CH_{3}OH}\)后，经\(\rm{10min}\)反应达到平衡，此时\(\rm{CH_{3}OH}\)的转化率为________，体系中\(\rm{CH_{3}OCH_{3}}\)的体积分数________。\(\rm{(}\)计算结果保留三位有效数字\(\rm{)}\)

\(\rm{(3)}\)二甲醚与空气可设计成燃料电池，若电解质为碱性。写出该燃料电池的负极反应式：_____________________________。

难度：较难

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3．

某固体酸燃料电池以\(\rm{CsHSO_{4}}\)固体为电解质传递\(\rm{H^{+}}\)，其基本结构见下图，电池总反应可表示为\(\rm{2H_{2}+O_{2}═══2H_{2}O}\)，下列有关说法正确的是 \(\rm{(}\)　　\(\rm{)}\)

A．电子通过外电路从\(\rm{b}\)极流向\(\rm{a}\)极

B．\(\rm{b}\)极上的电极反应式为\(\rm{O_{2}+2H_{2}O+4e^{-}═══4OH^{-}}\)

C．每转移\(\rm{0.1 mol}\)电子，便消耗\(\rm{1.12 L}\)的\(\rm{H_{2}}\)

D．\(\rm{H^{+}}\)由\(\rm{a}\)极通过固体酸电解质传递到\(\rm{b}\)极

难度：较难

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4．

电\(\rm{-Fenton}\)法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，其反应原理如图所示。其中电解产生的\(\rm{H_{2}O_{2}}\)与\(\rm{Fe^{2+}}\)发生\(\rm{Fenton}\)反应：\(\rm{H_{2}O_{2}+Fe^{2+}=Fe^{3+}+ OH^{-}+·OH}\)，生成的羟基自由基 \(\rm{(·OH)}\)能氧化降解有机污染物。下列说法中正确的是

A．电源的\(\rm{X}\)极为正极，\(\rm{Y}\)极为负极

B．阴极的电极反应式为\(\rm{Fe^{2+}-e^{-}=Fe^{3+}}\)

C．阳极的电极反应式为\(\rm{H_{2}O+e^{-}=H^{+}+·OH}\)

D．每消耗\(\rm{1 mol O_{2}}\)，整个电解池中理论上可产生\(\rm{4mol·OH}\)

难度：较难

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5．

镁\(\rm{—}\)次氯酸盐燃料电池的工作原理如图所示，该电池反应为\(\rm{Mg + ClO^{-}+ H_{2}O =Mg(OH)_{2}+ Cl^{-\;\;}}\)下列有关说法正确的是( )

A．电池工作时，\(\rm{c}\)溶液中的溶质是\(\rm{MgCl_{2}}\)

B．电池工作时，正极\(\rm{a}\)附近的\(\rm{pH}\)将不断增大

C．负极反应式：\(\rm{ClO^{-}-2e^{-}+ H_{2}O =Cl^{-\;}+2OH^{-}}\)

D．\(\rm{b}\)电极发生还原反应，每转移\(\rm{0.1 mol}\)电子，理论上生成\(\rm{0.1 mol Cl^{-}}\)

难度：较难

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6．
化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。

\(\rm{(1)}\)下图为氢氧燃料电池的构造示意图，由此判断\(\rm{X}\)极为电池的极，\(\rm{OH}\)\(\rm{{\,\!}^{—}}\)向 \(\rm{(}\)填“正”或“负”\(\rm{)}\)极作定向移动，\(\rm{Y}\)极的电极反应方程式为，电路中每转移\(\rm{0.2mol}\)电子，标准状况下正极上消耗气体的体积是 \(\rm{L}\)。

\(\rm{(2)}\)为了验证\(\rm{Fe^{3\;+}}\)与\(\rm{Cu^{2+}}\)氧化性强弱，设计一个装置，下列装置既能产生电流又能达到实验目的的是。

\(\rm{(3)}\)铅蓄电池是常见的化学电源之一，其充电、放电的总反应是：\(\rm{2PbSO}\)\(\rm{{\,\!}_{4}}\) \(\rm{+ 2H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{O}\)\(\rm{\underset{充电}{\overset{放电}{⇌}}}\)\(\rm{Pb + PbO}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\) \(\rm{+ 2H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{SO}\)\(\rm{{\,\!}_{4}}\)

铅蓄电池放电时正极是 \(\rm{(}\)填物质化学式\(\rm{)}\)，该电极质量 \(\rm{(}\)填“增加”或“减少\(\rm{)}\)。若电解液体积为\(\rm{2L(}\)反应过程溶液体积变化忽略不计\(\rm{)}\)，放电过程中外电路中转移\(\rm{3mol}\)电子，则硫酸浓度由\(\rm{5mol/L}\)下降到 \(\rm{mol/L}\)。

难度：较难

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7．
\(\rm{NO}\)和\(\rm{CO}\)是汽车尾气的主要成分，也是生命体系中的气体信号分子。请回答下列问题：

\(\rm{I}\)已知：\(\rm{2NO(g)+2CO(g)⇌ N_{2}(g)+2CO_{2}(g)}\) \(\rm{\triangle H=-746kJ·mol^{-1}}\)。

\(\rm{2NO(g)⇌ N_{2}(g)+O_{2}(g)}\) \(\rm{\triangle H=-180kJ·mol^{-1}}\)。

\(\rm{(1).CO}\)燃烧热的热化学方程式为_______________________________。

\(\rm{(2).N_{2}(g)+O_{2}(g)⇌ 2NO(g)}\)的正反应的活化能___________\(\rm{(}\)填“\(\rm{ > }\)”“\(\rm{ < }\)”或“\(\rm{=}\)”\(\rm{)}\)反应热。

Ⅱ\(\rm{.}\)利用“\(\rm{Na-CO_{2}}\)”电池将\(\rm{CO_{2}}\) 变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“\(\rm{Na-CO_{2}}\)”电池，以钠箔和多壁碳纳米管\(\rm{(MWCNT)}\)为电极材料，总反应为\(\rm{4Na+3CO}\)_{2\(\rm{\underset{充电}{\overset{放电}{⇌}}}\)}\(\rm{2Na_{2}CO_{3}+C}\)。放电时该电池“吸入”\(\rm{CO_{2}}\)，其工作原理如图所示：

\(\rm{(3)}\)放电时，正极的电极反应式为__________________。

\(\rm{(4)}\)若生成的\(\rm{Na_{2}CO_{3}}\)和\(\rm{C}\)全部沉积在正极表面，当转移\(\rm{0.2 mol e^{-}}\)时，正极增加的质量为_______\(\rm{g}\)。

\(\rm{(5)}\)选用高氯酸钠四甘醇二甲醚做电解液的优点是_____________________。

\(\rm{(6)}\)若以上述原电池作电源，用石墨作电极电解某金属氯化物\(\rm{(XCl_{2})}\)溶液，则与该原电池中多壁碳纳米管\(\rm{(MWCNT)}\)电极相连的是电解池的________\(\rm{(}\)填“正”、“负”、“阴”或“阳”\(\rm{)}\)极，该电极的反应式为_________________________；一段时间后，电解池的一极收集到\(\rm{448 mL}\)气体\(\rm{(}\)已换算成标准状况\(\rm{)}\)，另一极增重\(\rm{1.28 g}\)，则\(\rm{X}\)的相对原子质量为________。

难度：较难

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8．运用化学反应原理知识研究如何利用\(\rm{CO}\)、\(\rm{SO_{2}}\)等有重要意义。
\(\rm{(1)}\) 用\(\rm{CO}\)可以合成甲醇。
已知：\(\rm{CH}\)\(\rm{{\,\!}_{3}}\)\(\rm{OH(g)+}\)\(\rm{ \dfrac{3}{2}}\)\(\rm{O}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{(g)}\)\(\rm{═CO}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{(g)+2H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{O(l)}\)；\(\rm{ΔH=-764.5 kJ·mol}\)\(\rm{{\,\!}^{-1}}\)
\(\rm{{\,\!}}\)\(\rm{CO(g)+}\)\(\rm{ \dfrac{1}{2}}\)\(\rm{O}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{(g)═══CO}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{(g)}\)；\(\rm{ΔH=-283.0 kJ·mol}\)\(\rm{{\,\!}^{-1}}\)
\(\rm{{\,\!}}\)\(\rm{H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{(g)+}\)\(\rm{ \dfrac{1}{2}}\)\(\rm{O}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{(g)═══H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{O(l)}\)；\(\rm{ΔH=-285.8 kJ·mol}\)\(\rm{{\,\!}^{-1}}\)
\(\rm{{\,\!}}\)则\(\rm{CO(g) +2H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{(g)}\)\(\rm{⇌ }\)\(\rm{CH}\)\(\rm{{\,\!}_{3}}\)\(\rm{OH(g)}\)；\(\rm{ΔH=}\)________\(\rm{kJ·mol}\)\(\rm{{\,\!}^{-1}}\)。

\(\rm{(2)}\) 下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________\(\rm{(}\)填字母\(\rm{)}\)。

\(\rm{a.}\) 使用催化剂　　　　　　　 \(\rm{b.}\) 降低反应温度

\(\rm{c.}\) 增大体系压强　 \(\rm{d.}\) 不断将\(\rm{CH_{3}OH}\)从反应混合物中分离出来

\(\rm{(3)}\) 在一定压强下，容积为\(\rm{V L}\)的容器中充入\(\rm{a mol CO}\)与\(\rm{2a mol H_{2}}\)，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

\(\rm{① p}\)\(\rm{{\,\!}_{1}}\)________\(\rm{(}\)填“大于”“小于”或“等于”\(\rm{)p}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)。

\(\rm{②100 ℃}\)时，该反应的化学平衡常数\(\rm{K=}\)________。

\(\rm{③ 100 ℃}\)时，达到平衡后，保持压强\(\rm{p_{1}}\)不变的情况下，向容器中通入\(\rm{CO}\)、\(\rm{H_{2}}\)、\(\rm{CH_{3}OH}\)各\(\rm{0.5a mol}\)，则平衡________\(\rm{(}\)填“向左”“不”或“向右”\(\rm{)}\)移动。

\(\rm{(4)}\) 利用原电池原理，用\(\rm{SO_{2}}\)、\(\rm{O_{2}}\)和\(\rm{H_{2}O}\)来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式：______________。
\(\rm{(5) Na_{2}SO_{3}}\)溶液与\(\rm{CaCl_{2}}\)溶液混合会生成难溶的\(\rm{CaSO_{3}(K_{sp}=3.1×10^{-7})}\)，现将等体积的\(\rm{CaCl_{2}}\)溶液与\(\rm{Na_{2}SO_{3}}\)溶液混合，若混合前\(\rm{Na_{2}SO_{3}}\)溶液的浓度为\(\rm{2×10^{-3} mol·L^{-1}}\)，则生成沉淀所需\(\rm{CaCl_{2}}\)溶液的最小浓度为______________。用\(\rm{Na_{2}SO_{3}}\)溶液充分吸收\(\rm{SO_{2}}\)得\(\rm{NaHSO_{3}}\)溶液，然后电解该溶液，电解原理示意图如下图所示。请写出该电解池发生反应的化学方程式：____________。

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9．
\(\rm{(1)}\)某温度时，在一个\(\rm{2L}\)的密闭容器中，\(\rm{X}\)、\(\rm{Y}\)、\(\rm{Z}\)三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示\(\rm{.}\)根据图中数据，回答下列问题：

\(\rm{①}\)该反应的化学方程式是______________________。
\(\rm{②}\)从开始到\(\rm{2min}\)，\(\rm{Z}\)的平均反应速率是_______________。
\(\rm{(2)}\)某原电池的装置如图所示，看到\(\rm{a}\)极上有红色金属析出，回答下列问题：
\(\rm{①}\)若\(\rm{a}\)、\(\rm{b}\)是两种活动性不同的金属，则活动性\(\rm{a}\)___\(\rm{b(}\)填\(\rm{ > }\)、\(\rm{ < }\)或\(\rm{=)}\)；
\(\rm{②}\)电路中的电子从___经导线流向____\(\rm{(}\)填\(\rm{a}\)或\(\rm{b)}\)；
\(\rm{③}\)溶液中的\(\rm{SO_{4}^{2-}}\)向________极移动\(\rm{(}\)填\(\rm{a}\)或\(\rm{b)}\)；
\(\rm{(3)}\)将甲醇与氧气分别通入如图所示的装置的电极中，可构成甲醇燃料电池，请回答下列问题：

通入甲醇的电极是___\(\rm{(}\)填“正”或“负”\(\rm{)}\)极，反应时该电极附近的现象是____________，溶液中\(\rm{K^{+}}\)向____\(\rm{(}\)填“正”或“负”\(\rm{)}\)极移动：写出正极反应式：______________；若电池工作过程中通过\(\rm{2mol}\)电子，则理论上消耗\(\rm{O_{2}}\)__\(\rm{L(}\)标准状况\(\rm{)}\)。

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10．
\(\rm{(1)A}\)、\(\rm{B}\)、\(\rm{C}\)三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸．
\(\rm{①B}\)中\(\rm{Sn}\)极的电极反应式为______
\(\rm{②C}\)中总反应离子方程式为______，比较\(\rm{A}\)、\(\rm{B}\)、\(\rm{C}\)中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是______。
\(\rm{(2)}\)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
\(\rm{①}\)电池的负极是______\(\rm{(}\)填“\(\rm{a}\)”或“\(\rm{b}\)”\(\rm{)}\)电极，该极的电极反应是：______。
\(\rm{②}\)常温下，如果该原电池电解质溶液浓度为\(\rm{0.1mol/L}\)的氢氧化钠\(\rm{500mL}\)，构成原电池一段时间后浓度变为\(\rm{0.01mol/L}\)，则构成原电池消耗了标准状况下甲烷______\(\rm{mL(}\)假设化学能全部转化为电能，忽略氢氧化钠溶液的体积变化\(\rm{)}\)

难度：较难

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物质	\(\rm{CH_{3}OH}\)	\(\rm{CH_{3}OCH_{3}}\)	\(\rm{H_{2}O}\)
浓度\(\rm{(mol·L^{-1})}\)	\(\rm{0.44}\)	\(\rm{0.6}\)	\(\rm{0.6}\)