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高中化学

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。回答下列问题:

①甲烷燃料电池负极的电极反应为________________________。
②闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是____________(填化学式),电解氯化钠溶液的总反应方程式为_________________________;
③若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F=9.65×104 C · mol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为__________L(标准状况)。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(I)一种新型的熔融盐燃料电池具有高发电效率而备受重视。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质,一极通入CO气体,另一极通入空气与CO2的混合气体,制得燃料电池。该电池工作时的正极反应式为:                      
(II)某课外活动小组用如图装置进行实验,试回答下列问题:

(1)若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应为                      。 向B极附近滴加铁氰化钾溶液现象是                      发生反应的离子方程式                          
(2)若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应为                     ,总反应的离子方程式为                      。习惯上把该工业生产称为            
(3)有关上述实验,下列说法正确的是      

A.溶液中Na向A极移动
B.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应很短一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
D.若标准状况下B极产生2.24 L气体,则溶液中转移0.2 mol电子

(4)该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应为               。 此时通过阴离子交换膜的离子数          (填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或 “D”)____________导出。
③电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因___________________

  • 题型:未知
  • 难度:未知

高铁酸钾(K2FeO4)具有高效的消毒作用,为一种新型非氯高效消毒剂。电解法制备高铁酸钾操作简便,成功率高,易于实验室制备。其原理如下图所示。

I. 实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(FeO42)在溶液中呈紫红色。
(1)电解过程中,X极是   极,电极反应是                  
(2)电解过程中,Y极放电的有                              
(3)生成高铁酸根(FeO42)的电极反应是                     
II. 若用不同种电池作为上述实验的电源,请分析电池反应。
(1)铅蓄电池总的化学方程式为:
2H2O+2PbSO4 Pb+PbO2+2H2SO4,则它在充电时的阳极反应为
                                                           
(2)镍镉碱性充电电池在放电时,其两极的电极反应如下:
正极:2NiOOH+2H2O+2e=2Ni(OH)2+2OH
负极:Cd+2OH-2e=Cd(OH)2
则它在放电时的总反应的化学方程式为                  
(3)肼(N2H4)是一种可燃性液体,可用作火箭燃料。已知在25℃、101kPa时,32.0g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水,放出624kJ的热量,则N2H4完全燃烧的热化学方程式是                                     
肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液,放电时负极的电极反应是                              
(4)以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐,电池总反应方程式为:C3H8+5O2=3CO2+4H2O。
写出该电池正极的电极反应:                              
(5)当制备相同物质的量的高铁酸钾时,理论上,上述四种电池中分别消耗的Pb、Cd、肼、丙烷的物质的量之比是                       

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(14 分) 一氧化碳被广泛应用于冶金工业和电子工业。
⑴高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法,相关反应的热化学方程式如下:
4CO(g)+Fe3O4(s)=4CO2(g)+3Fe(s)   △H="a" kJ·mol-1
CO(g)+3Fe2O3(s)=CO2(g)+2Fe3O4(s)   △H="b" kJ·mol-1
反应3CO(g)+Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe(s)的△H=     kJ·mol-1(用含a、b 的代数式表示)。
⑵电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。
第一步:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)  △H>0
第二步:HCOOCH3(g)CH3OH(g) +CO(g)   △H>0
①第一步反应的机理可以用下图表示:

图中中间产物X的结构简式为     
②在工业生产中,为提高CO的产率,可采取的合理措施有     
⑶为进行相关研究,用CO还原高铝铁矿石,反应后固体物质的X—射线衍射谱图如图所示(X—射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐,该反应的离子方程式为     

⑷某催化剂样品(含Ni2O340%,其余为SiO2)通过还原、提纯两步获得镍单质:首先用CO将33.2 g样品在加热条件下还原为粗镍;然后在常温下使粗镍中的Ni与CO结合成Ni(CO)4(沸点43 ℃),并在180 ℃时使Ni(CO)4重新分解产生镍单质。
上述两步中消耗CO的物质的量之比为     
⑸为安全起见,工业生产中需对空气中的CO进行监测。
①粉红色的PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO。若空气中含CO,则溶液中会产生黑色的Pd沉淀。每生成5.3gPd沉淀,反应转移电子数为     
②使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量,其结构如图所示。这种传感器利用原电池原理,则该电池的负极反应式为     

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(15分)废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2,还有少量的FeCl2和炭粉,用A制备高纯MnCO3的流程图如下。

(1)碱性锌锰干电池的负极材料是        (填化学式)。
(2) 第I步操作得滤渣的成分是           ;第Ⅱ步操作的目的是        
(3)步骤Ⅲ中制得MnSO4,该反应的化学方程式为            
(4)第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂,除去Zn2+的离子方程式为         
(已知:Ksp(MnS)=2.510-13,Ksp(ZnS)=1.610-24)
(5)已知:MnCO3难溶于水和乙醇,潮湿时易被空气氧化,l00oC时开始分解;Mn(OH)2开始沉淀时pH为7.7。
第V步系列操作可按以下步骤进行:
操作l:加入试剂X,控制pH<7.7;   操作2:过滤,用少量水洗涤2~3次;
操作3:检测滤液;                 操作4:用少量无水乙醇洗涤2~3次;
操作5:低温烘干。
①试剂X是      
②操作3中,说明SO42-已除干净的方法是        

  • 题型:未知
  • 难度:未知

某同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时,进行如图所示实验:

查阅教材可知,普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质。请回答以下问题:
(1)操作①的名称是        
(2)操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、       、泥三角和三脚架;操作③灼烧滤渣中的黑色固体时,产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,由此推测灼烧前的滤渣中存在的物质有           
(3)往操作④的试管中加入操作③灼烧后所得黑色固体,试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体,据此可初步认定灼烧后的黑色固体为         , 操作④相关的化学方程式为               
(4)该同学要对滤液的成分进行检验,以确认是否含有NH4+,该同学取少许滤液于试管中                (填写操作与现象),则证实滤液中含有NH4+
(5)该同学利用在废旧干电池中回收的Zn片和石墨电极,设计一个原电池实验,比较铜与锌的金属活动性强弱。
限用材料:铜片、锌片、石墨电极、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液;
限用仪器:直流电源、电流计、导线、烧杯、试管、盐桥等中学化学常见的药品和仪器
请画出实验装置图,并作相应标注,同时写出正极方程式               

  • 题型:未知
  • 难度:未知

锌锰干电池所含的汞、酸或碱等在废弃后进入环境中将造成严重危害。对废旧电池进行资源化处理显得非常重要。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。
 
(1)碱性锌锰干电池的电解质为KOH,总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,其负极的电极反应式为    
(2)填充物用60℃温水溶解,目的是加快溶解速率,但必须控制温度不能太高,其原因是    
(3)操作A的名称为       
(4)滤渣的主要成分为含锰混合物,向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸,并不断搅拌至无气泡为止。其主要反应为2MnO(OH)+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4=3MnSO4+4CO2+6H2O。
①当1 mol MnO2参加反应时,共有    mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应,试写出其反应的化学方程式        
(5)铜帽溶解时加入H2O2的目的是           (用化学方程式表示)。铜帽溶解完全后,可采用_______方法除去溶液中过量的H2O2
(6)锌锰干电池所含的汞可用KMnO4溶液吸收。在不同pH下,KMnO4溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示:
 
根据上图可知:
①pH对Hg吸收率的影响规律是          
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是        

  • 题型:未知
  • 难度:未知

化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。
(1)在实验室中用浓盐酸与共热制取并进行相关实验。
①下列收集的正确装置是

②将通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是
③设计实验比较的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和于试管中,
(2)能量之间可以相互转化:电解食盐水制备是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。
限选材料:;铜片,铁片,锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图,并作相应标注。

要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
②铜片为电极之一,为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是,其原因是
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选作阳极。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(届山东省烟台市高三3月模拟化学试卷)
硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。
已知:硼镁矿主要成分为Mg2B2O5•H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为:

回答下列有关问题:
(1)硼砂中B的化合价为        ,溶于热水后,常用H2SO4调pH2~3制取H3BO3,反应的离子方程式为             。X为H3BO3晶体加热脱水的产物,其与Mg制取粗硼的化学方程式为               
(2)MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热,其目的是                           。若用惰性电极电解MgCl2溶液,其阴极反应式为                 
(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O,则正极反应式为                  。若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时溶液中Mg2+离子浓度为       。已知Ksp[Mg(OH)2]=5.610-12,当溶液pH=6时       (填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出。
(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3,BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将    0.020g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30mol·L-1 Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00mL。盛装Na2S2O3溶液的仪器应为       滴定管(填“酸式”或“碱式”)。该粗硼样品的纯度为       。(提示:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)

来源:
  • 题型:未知
  • 难度:未知

(届河北省冀州中学高三3月摸底考试理综化学试卷)
氯碱工业是最基本的化学工业之一,离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法,其生产流程如下图所示:

(1)该流程中可以循环的物质是           
(2)电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42等无机杂质,所以在进入电解槽前需要进行两次精制,写出一次精制中发生的离子方程式    ,若食盐水不经过二次精制就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果   
(3)右图是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成,阴极由碳钢网制成)。则B处产生的气体是         ,E电极的名称是    。电解总反应的离子方程式为        

(4)从阳极槽出来的淡盐水中,往往含有少量的溶解氯,需要加入8%~9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去,该反应的化学方程式为           
(5)已知在电解槽中,每小时通过1安培的直流电可以产生1.492g的烧碱,某工厂用300个电解槽串联生产8小时,制得32%的烧碱溶液(密度为1.342吨/m3)113m3,电解槽的电流强度1.45 ×104A,该电解槽的电解效率为           

来源:
  • 题型:未知
  • 难度:未知

化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。
(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
①下列收集Cl2的正确装置是     

②将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是                
③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中,                                                                      
(2)能量之间可以相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。
限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。
完成原电池甲的装置示意图(见图15),并作相应标注。

要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
②铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极                           
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是       ,其原因是      
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选  
        作阳极。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

MnO2是重要无机材料,某学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO、 MnCO3和Fe2O3,其中Fe2O3质量百分含量为10%)样品转化为纯MnO2实验,其流程如下:

(已知:氧化性强弱顺序: ClO3> MnO2 > Fe3+
(1)铝与二氧化锰在高温下发生铝热反应,相关反应的化学方程式为:             
(2)第②步反应离子方程式为:                                               
(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、玻璃棒、                 
第③步蒸发得到的固体中除了含有NaClO3和NaOH外,还一定含有           (写化学式)。
(4)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料,则碱性锌锰电池放电时,正极的电极反应式是:              
(5)若粗MnO2样品的质量为28.2g,第①步反应后,经过滤得到17.4g MnO2,并收集到448mL CO2(标准状况下),则在第②步反应中至少需要    mol NaClO3才能将Mn2+完全转化为MnO2

  • 题型:未知
  • 难度:未知

某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。完成下列填空:
    
(1)图2 是图1所示装置的示意图,在图2的小括号内填写正极材料的化学式;在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。
(2)写出正、负极反应的方程式。正极:                ,负极:               
(3)按图1装置实验,约8分钟才看到的导管中液柱上升,下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是                 
a.用纯氧气代替具支试管内的空气
b.用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物
c.用毛细尖嘴管代替玻璃导管,并向试管的水中滴加少量红墨水
(4)升高温度可以加快化学反应速率,建议用酒精灯加热具支试管。这一措施        (填“可行”或“不行”)。
(5)有同学观察到图1装置在组装时就会使导管中液面低于试管中液面,导致实验时导管中液柱上升需要更多的时间。图1装置组装时,使导管中液面低于试管中液面的原因是      。消除这一现象的简单操作是                                                      

  • 题型:未知
  • 难度:未知

某同学想利用原电池反应检测Zn和Cu的金属活动性顺序。请你帮他选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,并完成下列实验报告:
实验目的:探究Zn和Cu的金属活动性顺序
(1)电极 材料:正极:          ;负极:               ;
电解质溶液:                    
(2)写出电极反应式:
正极:                             ;负极:                             。
(3)实验现象:                                                              
(4)实验结论:                                                              

  • 题型:未知
  • 难度:未知

下列装置和操作正确的是   (   )

  • 题型:未知
  • 难度:未知

高中化学验证原电池的效果实验题