【題目】如圖1所示,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙燒杯中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關(guān)問題:

(1)甲烷燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式是___________;正極電極反應(yīng)式是___________________

(2)石墨(C)__________極,其電極反應(yīng)式為____________________________;乙中總反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________

(3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,有2.24 L氧氣參加反應(yīng),則丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為_________g ;

(4)若將甲裝置中的甲烷換成甲醇(CH3OH),KOH溶液換成稀硫酸,則負(fù)極電極反應(yīng)式為___________,消耗等量氧氣時,需要甲烷與甲醇的物質(zhì)的量之比為_________。

(5)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池,其原理見圖2,該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y,其電極反應(yīng)式為________________________________

【答案】CH4+10OH--8e=CO32-+7H2OO2+2H2O+4 e=4OH-2Cl-2e=Cl2↑;2Cl+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑12.8gCH3OH-6e+H2O=CO2+6H+3:4NO2+NO3--2e =N2O5

【解析】

(1)燃料電池中,負(fù)極上投放燃料,所以投放甲烷的電極是負(fù)極,負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O,正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e=4OH-;

故答案為:CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O;O2+2H2O+4e=4OH-

(2)甲中投放氧化劑的電極是正極,所以乙裝置中石墨電極是陽極,陽極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:2Cl﹣2e﹣=Cl2↑,乙中總反應(yīng)的離子方程式為2Cl+2H2O2OH-+H2↑+Cl2

故答案為:陽;2Cl﹣2e﹣=Cl2↑;2Cl+2H2O2OH-+H2↑+Cl2;

(3)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,有2.24L氧氣參加反應(yīng),則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=×4=0.4mol,丙裝置中陰極上析出銅,設(shè)析出銅的質(zhì)量為xg,

2Cu 2++2e=Cu

2mol 64g

0.4mol xg

解得x=12.8,

故答案為:12.8;

(4)在甲醇燃料電池中,負(fù)極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),在酸性環(huán)境下,負(fù)極電極反應(yīng)式為CH3OH-6e+H2O=CO2+6H+;由電極反應(yīng)式可知,1mol CH4轉(zhuǎn)移8mol電子,1mol CH3OH轉(zhuǎn)移6mol電子,根據(jù)電子守恒,當(dāng)消耗等量氧氣時,即轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相同時,需要甲烷與甲醇的物質(zhì)的量之比為=3:4,
故答案為:CH3OH-6e+H2O=CO2+6H+3:4;

(5)氧氣在Ⅱ電極上發(fā)生還原反應(yīng),電極Ⅰ上發(fā)生氧化反應(yīng),NO2被氧化生成的氧化物只能是N2O5,電極Ⅰ上的電極反應(yīng)式為:NO2+NO3-2e =N2O5

故答案為:NO2+NO3-2e =N2O5。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】為了證明銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生NO,某校學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一個實(shí)驗(yàn),其裝置如圖所示(加熱裝置和固定裝置均已略去),B為一個用金屬絲固定的干燥管,內(nèi)裝塊狀碳酸鈣固體;E為一個空的蒸餾燒瓶;F是用于鼓入空氣的雙連打氣球。

1) 實(shí)驗(yàn)時,先將B裝置下移,使碳酸鈣與稀硝酸接觸產(chǎn)生氣體,當(dāng)C處產(chǎn)生白色沉淀時,立刻將B裝置上提,使之與稀硝酸分離。該組學(xué)生設(shè)計(jì)此步操作的目的為 。

2)將A中銅絲放入稀硝酸中,給裝置A微微加熱,在裝置A中產(chǎn)生無色氣體,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

3)裝置E中開始時出現(xiàn)淺紅棕色氣體,用FE中鼓入空氣后,可觀察到燒瓶E內(nèi)氣體顏色加深,產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是 。

4)一段時間后,C中白色沉淀溶解,其原因是________________________ __。

5)裝置D的作用是_________ ___________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】常溫下,溶液M中存在的離子有A2- HA- H+ OH-,存在的分子有H2O 、H2A 。根據(jù)題意回答下列問題:

1)寫出酸H2A的電離方程式:__________________________________________

2)若溶液M10mL 2mol.L-1NaHA溶液與10mL 2mol.L-1NaOH溶液混合而得,則溶液M中離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>_____________________。已知常溫下,KspBaA=1.8×10-10,向該混合溶液中加入10mL 1mol.L-1BaCl2溶液,混合后溶液中的CBa2+)為__________mol.L-1

3)若NaHA溶液呈堿性,則溶液M有下列三種情況:0.01 mol.L-1H2A溶液;0.01 mol.L-1NaHA溶液;0.02 mol.L-1HCl溶液與0.04 mol.L-1NaHA溶液等體積混合而成。則三種情況的溶液中CH2A)最大的為__________(填序號,下同);pH由大到小的順序?yàn)?/span>_______

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】海洋中繁衍著無數(shù)水生生物,海帶中含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘,某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):

(1)步驟①的實(shí)驗(yàn)操作名稱是________;

(2)現(xiàn)有燒杯、玻璃棒以及必要的夾持儀器、物品。完成步驟①的實(shí)驗(yàn)尚缺少的玻璃儀器是_________________,步驟③中的萃取劑可選擇________________

(3)步驟②中反應(yīng)的離子方程式是______________________________;

(4)請?jiān)O(shè)計(jì)一種簡單的實(shí)驗(yàn)方法,檢驗(yàn)提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘:_________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某烷烴的1個分子中含有9個碳原子,其一氯代物只有兩種,該烷烴的名稱是(

A.正壬烷B.2,6-二甲基庚烷

C.2,2,44-四甲基戊烷D.2,3,4-三甲基己烷

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】I.鉛蓄電池是典型的可充型電池,它的正負(fù)極隔板是惰性材料,電池總反應(yīng)式為:Pb+PbO2+2 H2SO42PbSO4+2H2O,請完成下列問題:

(1)放電時:正極的電極反應(yīng)式是____________________;電解液中H2SO4的濃度將變_______(填“大”或者“小”);當(dāng)外電路通過1 mol電子時,理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加_________________g。

(2)在完全放電耗盡PbO2Pb時,若按如下圖1連接,充電一段時間后,則在A電極上生成__________、B電極上生成__________,這種充電連接方式是否正確?_______(填“是”或者“否”)

(3)某同學(xué)設(shè)計(jì)利用電解法制取漂白液或Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)裝置如上圖2所示。若通過電解飽和食鹽水來制漂白液,則b為電源的_____極,該裝置中發(fā)生的總反應(yīng)方程式為_____________________

若用于制Fe(OH)2,使用硫酸鈉作電解質(zhì)溶液,陽極選用_____________材料作電極。

II.已知一種鋅鐵電池的反應(yīng)為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,該電池放電時,正極反應(yīng)式為_______________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是

A. 常溫常壓下,7.0 g由丁烯與丙烯組成的混合氣體中含有的氫原子數(shù)目為NA

B. T ℃時,1 L pH=6的純水中,含OH-的數(shù)目為10-8NA

C. 向1 L的密閉容器中充入46 g NO2氣體,容器中氣體的分子數(shù)為NA

D. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol Na2O2與22.4 L SO2反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下表是元素周期表的一部分,請針對表中所列標(biāo)號為①~⑩的元素回答下列問題。

(1)非金屬性最強(qiáng)的元素是______(填元素符號,下同),形成化合物種類最多的元素是____________。

(2)第三周期元素除⑩外原子半徑最小的是______(填元素符號),這些元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物中堿性最強(qiáng)的是__________(填化學(xué)式,下同),具有兩性的是____________

(3)⑤⑥⑦單質(zhì)的活潑性順序?yàn)?/span>______>______>______(填元素符號),判斷的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是_______(寫出一種)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。C(s)、CO(g)H2(g)完全燃燒的熱化學(xué)方程式為:

C(s)+O2(g)===CO2(g)  ΔH=-393.5 kJ·mol1

2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-484.0 kJ·mol1

2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol1

(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù),寫出C(s)與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式:__________________________。

(2)比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知,1 mol CO(g)1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量多。甲同學(xué)據(jù)此認(rèn)為煤轉(zhuǎn)化為水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量;乙同學(xué)根據(jù)蓋斯定律做出下列循環(huán)圖:

并據(jù)此認(rèn)為煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等。請甲、乙兩同學(xué)觀點(diǎn)正確的是_____(”);判斷的理由是_________________________________________。

(3)水煤氣不僅是優(yōu)良的氣體燃料,也是重要的有機(jī)化工原料。COH2在一定條件下可以合成:

①甲醇、诩兹、奂姿帷、芤宜。試分析當(dāng)COH21:1的體積比混合反應(yīng),合成上述________(填序號)物質(zhì)時,可以滿足綠色化學(xué)的要求,完全利用原料中的原子,實(shí)現(xiàn)零排放。

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