化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。
(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.3 kJ/mol。
356g“可燃冰”(分子式为CH4·9H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水.放出的热量为 _______ 。
(2)某种燃料电池,一个电极通入空气,另一电极通入液化石油气(以C4H10表示),电池的电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下传导O2-。
已知该电池负极的电极反应为:C4H10+2O2--4e-=CO2+H2O,则该电池正极的电极反应式为 _______ ,电池工作时,固体电解质里的O2-向 _______ 极移动。
(3)已知一氧化碳与水蒸气的反应为:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
①T℃时,在一定体积的容器中,通入一定量的CO(g)和H2O(g),发生反应并保持温度不变,各物质浓度随时间变化如下表: T℃时物质的浓度(mol/L)变化
时间 / min |
CO |
H2O(g) |
CO2 |
H2 |
0 |
0.200 |
0.300 |
0 |
0 |
2 |
0.138 |
0.238 |
0.062 |
0.062 |
3 |
0.100 |
0.200 |
0.100 |
0.100 |
4 |
0.100 |
0.200 |
0.100 |
0.100 |
5 |
0.116 |
0.216 |
0.084 |
C1 |
6 |
0.096 |
0.266 |
0.104 |
C2 |
第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时,改变某一条件后测得的。第4~5min之间,改变的条件是 _______ ,第5~6min之间,改变的条件是 _______ 。T℃时该化 学反应的平衡常数是 _______ 。
②已知420℃时,该化学反应的平衡常数为9。如果反应开始时,CO和H2O(g)的浓度都是0.01 mol/L,则CO在此条件下的转化率为 _______ 。
③397℃时该反应的平衡常数为12,请判断该反应的△H _______ 0(填“>”、“=”、“<”).
根据右图所示的装置(甲中电极均为惰性电极)判断下列叙述中正确的是 ( )
A.甲是一种具有应用前景的绿色电源 |
B.甲中b电极的电极反应为:40H-一4e=2H20+02↑ |
C.通电初期乙中的总反应为:Cu + H2SO4 |
D.反应过程中甲、乙装置的pH都逐渐减小 |
镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸),下列说法不正确的是
A.电池总反应为:Mg+H2O2=Mg(OH)2 |
B.正极发生的电极反应为:H2O2+2H++2e-=2H2O |
C.工作时,正极周围海水的pH增大 |
D.电池工作时,溶液中的H+向负极移动 |
(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是在高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体,我国南海海底有极其丰富的“可燃冰”资源。将“可燃冰”从海底取出时易融化,释放出的甲烷气体将泄漏于大气中而产生严重的环境问题,这是目前开采“可燃冰”遇到的技术难题,请据此回答:
①甲烷气体泄漏于大气中会造成怎样的环境问题?答: 。
②请你运用所学的物质结构知识解释“可燃冰”为何易融化放出气体?
答: 。
(2)设计出燃料电池使液化石油气氧化直接产生电流是新世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人设计了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入液化石油气(以C4H10表示),电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-。
①已知该电池的负极反应为:C4H10+13O2--26e- 4CO2+5H2O,则该电池的正极反应式为 ,电池工作时,固体电解里的O2-向 极移动。
②液化石油气燃料电池最大的障碍是氧化还原不完全而产生的 (填写物质的名称)堵塞电极的通气管道。
(3)能源的紧缺在很大程度上制约了我国的经济发展,请你提出解决能源紧缺问题的两点建议:① ,
② 。
某研究小组用NaOH溶液吸收二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴阳膜组合循环再生机理如图,则下列有关说法错误的是
A.阳极区酸性增强 |
B.阴极区电极反应式为:2H++2e—=H2↑ |
C.diluent和concentrated的中文含义为浓缩的、稀释的 |
D.该过程中的副产品主要为H2SO4 |
原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是
A.由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池,其负极反应式为:Al-3e-=Al3 |
B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为:Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O |
C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为:Cu-2e-=Cu2+ |
D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为:Cu-2e-=Cu2+ |
如图所示,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中,使之平衡;小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是 ( )
A.铁圈和银圈左右摇摆不定; | B.保持平衡状态; |
C.铁圈向下倾斜; | D.银圈向下倾斜; |
4.
一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该项燃料电池说法正确的是 ( )
A.在熔融电解质中,O2-移向正极 | B.电池总反应式是:2C4H10+13O2→8CO2+10H2O |
C.通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e-=2O2- | |
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10+26e-+13O2-==4CO2+5H2O |
已知电极材料:铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液:CuCl2溶液、NaOH溶液、盐酸.按要求回答:
(1) 电工操作上规定不能把铜导线和铝导线连接在一起使用.说明原因 .
(2)若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铜溶液,外加导线,能否构成原电池? ,若能,请写出电极反应式,负极 ,正极 .(若不能,后面两空不填)
(3)通常说的燃料电池都以铂为电极,将燃烧反应的化学能转化为电能,在燃料电池中,可燃物在 极反应, 在另一极反应。
据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用一个月才充电一次.假定放电过程中,甲醇完全氧化产生二氧化碳被充分吸收生成CO32-.
(1)该电池反应的离子方程式为
(2)甲醇在 极发生反应(填“正”或“负”),电池中放电过程中溶液pH将 (填“下降”、“上升”或“不变”);若有16克甲醇蒸汽被完全氧化产生电能,并利用该过程中释放的电能电解足量的硫酸铜溶液假设能量利用率为80%。则将产生标准状况下氧气 L。
(3)最近,又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池,其效率更高。一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导O2-离子(其中氧化反应发生完全)。以丁烷代表汽油。该电池的正极反应式为 ;
(4)放电时固体电解质里的O2-离子的移动方向是向 极移动(填“正”或“负”)。
发生原电池的反应通常是放热反应,在理论上可设计成原电池的是: ( )
A.C(s)+H2O(g)="CO(g)+" H2(g);△H>0 |
B.Ba(OH)2.8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3.H2O (1) +8H2O(1);△H>0 |
C.CaC2(s)+2H2O(1)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g);△H<0 |
D.CH4(g)+2O2(g)→CO2(g) +2H2O(1);△H<0 |
锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时电极反应式为负极反应:C6Li-xe-==C6Li1-x+xLi+(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料)正极反应:Li1-xMO2+xLi++xe-==LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)下列有关说法正确的是
A.锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-xMO2==LiMO2+C6Li1-x |
B.电池反应中,锂、锌、银、铅各失去1mol电子,金属锂所消耗的质量最小 |
C.锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动 |
D.锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+xLi++x e-==C6Li |
将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右),产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是
A.上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质 |
B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器,原因之一是该电池的产物为水,经过处理之后可供宇航员使用 |
C.乙醇燃料电池的电解质常用KOH,该电池的负极反应为:C2H5OH-12e-=2CO2↑+3H2O |
D.甲烷燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH- |
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