下图中甲池是以甲醇为原料,KOH为电解质的高效燃料电池,电化学过程的如图。
下列说法中不正确的是
A.甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O |
B.若乙池中为足量AgNO3溶液,则阳极的电极反应为: 4OH--4e- = 2H2O+O2↑ |
C.若乙池中为一定量CuSO4溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子数为0.2NA |
D.常温常压下,1 g CH3OH燃料生成CO2和液态H2O时放热22.68 kJ,表示该反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+1.5O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) ΔH=" -725.76" kJ·mol-1 |
某化学兴趣小组利用废弃铝矿(含CuO、Al2O3及SiO2),模拟工业上提取铝的工艺,设计如下图所示的简单操作流程:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
回答下列问题:
(1)滤渣主要成分的化学式为_________。
(2)灼烧Al(OH)3时,用到多种硅酸盐质的仪器,除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有_______(填仪器名称)。
(3)溶液Y中要加入稍过量原料A,原料A的化学式是_______。
(4)操作流程中③的离子方程式为_____________。
(5)铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如图所示:
请写出该电池正极反应式 。
下列叙述正确的是
A.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图一所示,石墨电极上产生氢气,铜电极发生氧化反应 |
B.图一所示当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成 |
C.图二装置中发生:Cu+2Fe3+ = Cu2++2Fe2+,X极是负极,Y极材料可以是铜 |
D.如图二,盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡,Fe3+经过盐桥进入左侧烧杯中 |
某原电池装置如图所示,电池总反应为:2Ag+Cl2=2AgCl。下列说法正确的是
A.正极反应为AgCl +e— =Ag +Cl- |
B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 |
C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变 |
D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少 0.02 mol离子 |
【改编】(18分)能源的开发和利用是当前科学研究的重要课题。
(1)利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下前实现如下变废为宝的过程:
mCeO2(m-x)CeO2
xCe+xO2
(m-x)CeO2xCe+xH2O+xCO2
mCeO2+xH2+xCO
上述过程的总反应平衡常数表达式为 。该反应能量转化方式为 。
(2)CH3OH、O2和KOH溶液构成的燃料电池的负极电极反应式为 。该电池反应可获得K2CO3溶液,某温度下0.5molL-1 K2CO3溶液的pH=12,若忽略CO32-的第二级水解,则CO32- +H2O
HCO3-+OH-的平衡常熟Kh= 。
(3)氯碱工业是高耗能产业,下列将电解池与燃料电池相组合的工艺可以节能30%以上。
①电解过程中发生反应的离子方程式是 ,阴极附近溶液PH (填“不变”、“升高”或“下降”)。
②如果粗盐中SO42-含量较高,精制过程需添加钡试剂除去SO42-,证明SO42‾已经完全沉淀的方法是 。
现代工艺中更多使用BaCO3除SO42-,请写出发生反应的离子方程式 。
③图中氢氧化钠溶液的质量分数a% b%(填“>”、‘‘=”或“<”),,燃料电池中正极上发生的电极反应为 。
短周期主族元素A,B,C,D,E,F的原子序数依次增大,它们的原子核外电子层数之和为13。B的化合物种类繁多,数目庞大;C,D是空气中含量最多的两种元素,D,E两种元素的单质反应可以生成两种不同的离子化合物;F为同周期半径最小的元素。试回答以下问题:
(一)(1)D在周期表中的位置是 ,写出实验室制备单质F的离子方程式 。
(2)化学组成为BDF2的电子式为: ,A、C、F三种元素形成的化合物CA4F为 化合物(填 “离子”或“共价”)。
(3)化合物甲、乙由A,B,D,E中的三种或四种组成,且甲、乙的水溶液均呈碱性。则甲、乙反应的离子方程式为: 。
(4)由C,D,E,F形成的简单离子的离子半径由大到小的顺序是 (用元素离子符号表示)。
(5)元素B和F的非金属性强弱,B的非金属性 于F(填“强”或“弱”),并用化学方程式证明上述结论 。
(二)以CA3代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。
(1)CA3燃料电池使用的电解质溶液是2mol•L﹣1的KOH溶液,电池反应为:4 CA3+3O2=2C2+6H2O.该电池负极的电极反应式为 ;每消耗3.4g CA3转移的电子数目为 。
(2)用CA3燃料电池电解CuSO4溶液,如图所示,A、B均为铂电极,通电一段时间后,在A电极上有红色固体析出,则B电极上发生的电极反应式为 ;此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度,则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为 L。
(3)常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示,反应过程中有红棕色气体产生。
图1 图2
0~t1时,原电池的负极是Al片,此时,正极的电极反应式是 ,溶液中的H+向 极移动(填“正”或“负”),t1时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是 。
CO是水煤气的主要成份之一,是一种无色剧毒气体,根据信息完成下列各题
Ⅰ、已知下列热化学方程式
2C(s) + O2(g) = 2CO(g) △H = -221kJ/mol
C(s) + O2(g) = CO2(g) △H = -393kJ/mol
24g单质碳在不足量的O2中燃烧时,生成等物质的量的CO和CO2气体,则和24g单质碳完全燃烧生成CO2相比较,损失热量_________kJ
Ⅱ、850℃时,在10L体积不变的容器中投入2molCO和3molH2O,发生如下反应:
CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)
当CO的转化率达60%时,反应达平衡
(1)850℃时,该反应的平衡常数为_________
(2)该条件下,将CO和H2O都改为投入2mol,达平衡时,H2的浓度为_________mol/L,下列情况能说明该反应一定达平衡的是_________
A.CO和H2O蒸气的浓度之比不再随时间改变 |
B.气体的密度不再随时间改变 |
C.CO和CO2的浓度之比不再随时间改变 |
D.气体的平均摩尔质量不再随时间改变 |
Ⅲ、为防止CO使人中毒,一种CO分析仪的工作原理如图所示,该装置中电解质为氧化钇——氧化钠,其中O2-可以在固体NASICON中自由移动,则:
(1)该原电池中通入CO的电极为_________极,该电极的电极反应式为___________________
(2)通空气一极的电极反应式为____________________________________
将下图所示实验装置的 K 闭合,下列判断正确的是
A.片刻后甲池中c(SO42-)增大 | B.电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动 |
C.Cu 电极上发生还原反应 | D.片刻后可观察到滤纸a点变红色 |
甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,请回答下列问题:
(1)一定温度下,在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是 (填序号).
A.每消耗1mol CO的同时生成2molH2
B.混合气体总物质的量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示.B、C两点的平衡常数K(B)K(C)(填“>”、“=”或“<”).
③某温度下,将2.0mol CO和6.0molH2充入2L的密闭容器中,达到平衡时测得
c(CO)=0.25mol/L,CO的转化率= ,此温度下的平衡常数K= (保留二位有效数字).
(2)常温下,将V mL、0.20mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.20mol/L甲酸溶液中,充分反应,溶液pH=7,此时V 20.00(填“>”、“=”或“<”);当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时,溶液中所含离子浓度由大到小排列顺序____________
(3)温度650℃的熔融盐燃料电池,用(CO、H2)作反应物,空气与CO2的混合气体为正极反应物,镍作电极,用Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质.该电池的正极反应式为__________ .
(4)己知:CH3OH、H2的燃烧热(△H)分别为﹣726.5kJ/mol、﹣285.8kJ/mol,则常温下CO2和H2反应生成CH3OH和H2O的热化学方程式是 .
钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量,反应原理为:
2Mn2++5S2O82-+8H2O 2MnO4-+10SO42-+16H+
(1)基态锰原子的价电子排布式为 。
(2)上述反应涉及的元素属于同主族元素,其第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。
(3)已知H2S2O8的结构如图。
①H2S2O8硫原子的轨道杂化方式为 。
②上述反应中被还原的元素为 。
③上述反应每生成1 mol MnO4-,S2O82- 断裂的共价键类型及其数目为 、 。
(4)一定条件下,水分子间可通过氢键将从H2O分子结合成三维骨架结构,其中的多面体孔穴中可包容气体小分子,形成笼形水合包合物晶体。
①右图是一种由水分子构成的正十二面体骨架(“o”表示水分子),其包含的氢键数为 ;
②实验测得冰中氢键的作用能为18.8kJ·mol-1,而冰的熔化热为5.0kJ·mol-1,其原因可能是 。
(5)MnO2可用于碱锰电池材料的正极材料,加入某种纳米粉体可以优化碱锰电池的性能,该纳米粉体的结构如右图。该纳米粉体的化学式为__________。
(6)铑(Rh)与钴属于同族元素,性质相似。铑的某配合物的化学式为CsRh(SO4)2·4H2O,该物质易溶于水,向其水溶液中加入一定浓度的BaCl2溶液,无沉淀生成,该盐溶于水的电离方程式为 。
I.下图为相互串联的三个装置,试回答:
(1)若利用乙池在铁片上镀银,则B是_________(填电极材料),电极反应式是_________;应选用的电解质溶液是_____________。
(2)若利用乙池进行粗铜的电解精炼,则________极(填“A”或“B”)是粗铜,若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为_____________________。
(3)丙池滴入少量酚酞试液,电解一段时间___________(填“C”或“Fe”)极附近呈红色。
(4)写出甲池负极的电极反应式:________________________________。若甲池消耗3.2gCH3OH气体,则丙池中阳极上放出的气体物质的量为______________。
II.(5)请利用反应Fe +2Fe3+= 3Fe2+设计原电池。
设计要求:①该装置尽可能提高化学能转化为电能的效率;
②材料及电解质溶液自选,在图中做必要标注;
③画出电子的转移方向。
Ⅰ.A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素,原子序数依次递增。A元素原子核内无中子,B元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,D是地壳中含量最多的元素,E是短周期中金属性最强的元素,F与G位置相邻,G是同周期元素中原子半径最小的元素.请用化学用语回答:
(1)推断B元素在元素周期表中的位置_______________________。
(2)A与D形成的18电子的化合物与FD2化合生成一种强酸,其化学方程式为_____________。
(3)用电子式表示化合物E2F的形成过程_______________________。
(4)下图为某新型发电装置示意图,其负极电极反应为_______________________。
(5)在101kPa、25℃下,16g液态C2A4在D2中完全燃烧生成气体C2,放出312kJ热量,则C2A4和D2反应的热化学方程式为_______________________。
Ⅱ.A、B、C、X均为常见的纯净物,它们之间有如下转化关系(副产品已略去)。
试回答:
(1)若X是强氧化性单质,则A不可能是___________。
a.S b.N2 c.Na d.Mg e.Al
(2)若X是金属单质,向C的水溶液中滴入AgNO3溶液,产生不溶于稀HNO3的白色沉淀,则B的 化 学式为___________。
(3)若A、B、C为含某金属元素的无机化合物,X为强电解质,A溶液与C溶液反应生成B,则B的化学式为___________。
金属铁是应用广泛,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取3.25g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用1.0 mol·L-1的盐酸中和滴定,正好中和时消耗盐酸60.0mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x的值:
(列出计算过程)。
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl) = 1∶2.8,则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。
(3)把SO2气体通入FeCl3溶液中,发生反应的离子方程式为 。
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为 ;与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池,其中Zn极的电极反应式为 ,K2FeO4的电极反应式为 。
美国斯坦福大学研究人员最近发明一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。海水中的“水”电池总反应可表示为:5MnO2 + 2Ag + 2NaCl=Na2Mn5O10 + 2AgCl
(1)写出负极电极反应式 。
(2)当生1 mol Na2Mn5O10时,转移电子的数目是 。
用上述电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制合成氨的装置如图(隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。
(3)写出A电极的名称 。
(4)写出电解时阳极的电极反应式 。
(5)已知电解排出液中n(OH-)/n(CO32-) =1,则起始时进入电解池中的原料配比n(KOH)/n[CO(NH2)2]是 。
(原创)化学反应原理在生产和科研中有着重要的应用,请利用相关知识回答下列问题。
(1)一定条件下在密闭容器中加入NH4I发生反应:
a.NH4I(s) NH3(g)+HI(g)
b.2HI(g) H2(g)+I2(g)
则反应a的平衡常数表达式为_______;达到平衡后,扩大容器体积,反应b的移动方向_______(填正向、逆向或不移动)
(2)氮元素的+4价氧化物有两种,它们之间发生反应:2NO2N2O4△H < 0,将一定量的NO2充入注射器中后封口,下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小)。下列说法正确的是_____________
A.b点的操作是压缩注射器 |
B.c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4)减小 |
C.若反应在一绝热容器中进行,则b、c两点的平衡常数Kb>Kc |
D.d点:![]() ![]() |
(3)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成原电池,能消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,装置如图所示。
①电极a为______极,其电极反应式为________________
②当有2.24 L NO2(标准状况下)被处理时,转移电子为____________mol
③为使电池持续放电,该离子交换膜需选用_______(选填“阳”或“阴”)离子交换膜。
(4)使用硼氢化钠(NaBH4)为诱导剂,可使Co2+与肼(N2H4)在碱性条件下发生反应,制得高纯度纳米钴,该过程不产生有毒气体。
①写出该反应的离子方程式______________________________。
②在纳米钴的催化作用下,肼(N2H4)可分解生成两种气体,其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图所示,为抑制肼的分解,可采取的合理措施有_________________________________ (任写一种)。
试题篮
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