高考化学知识点归纳《原电池原理》考点预测(2017年强化版)(三)

时间:2017-09-24 01:15:44

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1、填空题  (4分)(1)原电池是一种把           转化为            的装置。
(2)铜-锌-稀硫酸电池中,负极的电极反应式是             


参考答案:(1)化学能   电能 (2)Zn-2e-=Zn2+


本题解析:(1)原电池是一种把化学能转化为电能的装置;
(2)铜-锌-稀硫酸电池中,锌比铜活泼,做负极,负极的电极反应式是Zn-2e-=Zn2+
考点:考查原电池


本题难度:一般



2、计算题  合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
I.在3个2 L的密闭容器中,在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应:
3H2(g) + N2(g)2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时有关数据如下:

 


 
容器



反应物投入量
3 mol H2、2 mol N2
6 mol H2、4mol N2
2 mol NH3
达到平衡的时间/min
 
5
8
平衡时N2的浓度/mol·L-1
c1
1.5
 
NH3的体积分数
ω1
 
ω3
混合气体密度/g·L-1
ρ1
ρ2
 
 
(1)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=___________。
(2)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=                            (用含c1的代数式表示)。
(3)分析上表数据,下列关系正确的是________(填序号):
a.2c1 > 1.5         b.2ρ1 = ρ2       c.ω3 = ω1 
II.工业上用氨气合成尿素(H2NCONH2)的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4 (l)  (氨基甲酸铵)  △H1
第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l)              △H2   
(4)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示:

①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第    步反应决定。
②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示,则△H2            0;③若第一步反应升温时氨气浓度增大,请在图II中画出第一步反应K1随温度T变化曲线,并作出必要的标注。
(5)氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO2,将其转化为N2。
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应为:CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
该反应中的氧化剂为                   (写化学式)。
②已知:N2(g)+O2(g)= 2NO(g)   △H ="a" kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2="bkJ·" kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H=" c" kJ·mol-1
则4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H=             
③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为                      


参考答案:(16分)
I.(共8分)(1)0.3 mol·L-1· min-1(2分)[数据正确1分,单位1分]
(2)(2分,不写单位不扣分)
(3) ab(2分,选1个且正确1分,错1个0分)
II.(共8分)(4)①二(1分,从氨、CO2曲线下降及氨基甲酸铵曲线升高看出第一步是快反应;从尿素曲线升高缓慢看出第二步是慢反应)   ②>(1分)
(2分)
(5)①NO、NO2(2分,对1个给1分,错1个0分)
② (3c—2a—2b)(2分)
③CO(NH2)2+H2O—6e-=CO2+N2+6H+(2分)
[以下化学方程式或离子方程式:如果2分,化学式1分、系数和条件合起来1分。如果是3分:无条件的方程化学式2分、系数1分;有条件的方程化学式1分、系数1分、条件1分]
答:-1446.6kJ·mol-1答案:CO(NH2)2+H2O—6e-=CO2+N2+6H+


本题解析:(1)先用定义式求v(N2),再用系数之必等于速率之比求v(H2),由于n/V=c,则乙容器中氮气的起始浓度为2mol/L,v(N2)=△c(N2)/△t=(2—1.5)mol/L÷5min=0.1mol/(L?min),由于v(H2)/v(N2)=3/1,则v(H2)=3v(N2)= 0.3mol/(L?min);(2)用三行数据法和定义式求甲容器中反应的平衡常数,则:
 3H2(g)   +   N2(g)    2NH3(g)
起始浓度/mol?L-1         1.5          1             0
变化浓度/mol?L-1       3—3c1     1—c1        2—2c1
平衡浓度/mol?L-1        3c1—3        c1         2—2c1   (2分)
K==
(3)对比甲、乙容器,其他条件保持不变时,平衡时将甲容器容积减半,就能变为乙平衡,容积减半可以使氮气、氢气、氨气浓度都立即加倍,增大反应体系的压强,因为合成氨是气体体积缩小的反应,则平衡向正反应方向移动,达到新平衡时氮气的浓度减小,因此2c1 > 1.5,故a选项正确;对比甲、乙容器,由于反应物和生成物都是气体,反应前后气体物质的总质量不变,甲容器中混合气体总质量是乙的一半,两容器容积均为2L,由于混合气体的密度等于质量除以容器容积,则乙容器种混合气体密度是甲的2倍,故b选项正确;对比甲、丙容器可知,其他条件保持不变,丙容器中反应达到平衡后加入1molN2时,所达平衡与甲容器中平衡等效,由于平衡时加入了氮气,增大氮气浓度,使平衡向生成氨气的方向移动,则氨气的体积分数增大,因此甲丙容器中氨气的体积分数不相等,故c选项错误;
(4)①读图,从氨、CO2曲线快速下降及氨基甲酸铵曲线快速升高看出第一步是快反应;从尿素曲线升高缓慢看出第二步是慢反应,因此合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定;②读图可知,升高温度,平衡常数K逐渐增大,根据化学平衡移动原理和平衡常数计算表达式可知,前者使平衡向吸热反应方向移动,后者说明平衡向正反应方向移动,则正反应是吸热反应,焓变大于0;依题意,氨气浓度增大,说明第一步反应所达平衡向逆反应方向移动,则第一步反应的平衡常数逐渐减小,由此可以在图II中画出第一步反应的平衡常数K1随温度升高而逐渐减小的曲线;
(5)①观察化学方程式,由于尿素中C、H、O的化合价分别为+4、+1、—2价,各元素化合价代数和为0,则氮元素为—3价,氮元素由尿素中的—3价升为0价,被氧化,则尿素是还原剂,氮元素由NO中的+2价降为0价,NO2中的+4价降为0价,均被还原,则NO、NO2都是该反应的氧化剂;②先将已知热化学方程式编号为①②③,观察发现③×3—①×2—②×2可以约去6H2(g),根据盖斯定律,可以得到热化学方程式:4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g)  △H=" (3c—2a—2b)" kJ·mol-1;读图可知,负极主要反应物和产物分别为CO(NH2)2、N2,氮元素由—3价升为0价,根据电子守恒可得:CO(NH2)2—6e-→N2;根据质子交换膜必须用氢离子使左右电荷守恒,则CO(NH2)2—6e-→N2+6H+;根据H、O、C原子个数守恒,则CO(NH2)2+H2O—6e-=CO2+N2+6H+。
考点:考查化学反应原理,涉及平均反应速率的计算、平衡常数的计算、压强和浓度对平衡移动的影响、反应速率和化学平衡图像、氧化剂、盖斯定律、燃料电池负极反应式的书写等。


本题难度:困难



3、选择题  将纯锌片和纯铜片按下图示方式插入同浓度同体积的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是

[? ]
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速度甲比乙慢


参考答案:C


本题解析:


本题难度:一般



4、填空题  铝是一种重要的金属。
(1)铝与盐酸反应的离子方程式为________________。
(2)铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为________________。
(3)在海洋工程上,通常用铝合金(Al-Zn-Cd)保护海底钢铁设施,其原理如图所示:

其中负极发生的电极反应为________________;在实际应用中,用铝合金而不选用纯铝。纯铝不能起到保护作用,其原因是______________________________。


参考答案:(1)2Al+6H+==2Al3++3H2↑
(2)2Al+2OH-+2H2O==AlO2-+3H2↑
(3)Al-3e-==Al3+;铝表面易被氧化,生成一层致密而坚固的氧化物薄膜,阻止金属继续氧化,使金属具有抗腐蚀性能


本题解析:


本题难度:一般



5、填空题  (7分)(1)下列装置属于原电池的是               ;

Zn       Zn     Cu  Zn       Cu   Cu       Cu  Fe       Cu
稀硫酸    稀硫酸       酒精        稀硫酸       稀硫酸 
①      ②              ③           ④          ⑤
(2)在选出的原电池中,______ 是负极,发生______ 反应 ,______ 是正极 ,该极的现象___________________________;
(3)此原电池反应的化学方程式为___________________________。


参考答案:(7分)(1)⑤     (2) Fe ;氧化;Cu;有气体产生(3)Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑


本题解析:略


本题难度:一般




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