氢氧燃料电池是将H2通入负极，O2通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高。
（1）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为_____________ _，若反应过程中转移了2mol电子，可产生水的质量为 g。
（2）若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO4组成的混合溶液，.其中c(Na+)=" 3" c(Cu2+ )=" 0.3" mol/L，取该混合液100 mL用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到0.112 L（已折算到标准状况）气体。此时氢氧燃料电池外电路中转移电子的物质的量为 mol。（不考虑电路中的其它损耗）。
工业上采用的一种污水处理方法如下:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用该原理处理污水,设计装置示意图如图所示。
(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。此时应向污水中加入适量的 。
a.H2SO4 b.CH3CH2OH c.Na2SO4
d.NaOH e.BaSO4
(2)电解池阳极实际发生了两个电极反应,其中一个反应生成一种无色气体,则阳极的电极反应式分别是Ⅰ. ;Ⅱ. 。
(3)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是 。
(4)已知燃料电池中有1.6 g CH4参加反应,则C电极理论上生成气体 L(标准状况)。
某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。
图1 图2
请回答:
Ⅰ.用图1所示装置进行第一组实验。
(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu作电极的是 (填字母序号)。
| A．铝 | B．石墨 | C．银 | D．铂 |
(2)N极发生反应的电极反应为 。
(3)实验过程中,S
(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有 。
Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。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(Fe)在溶液中呈紫红色。
(4)电解过程中,X极区溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-
Fe+4H2O和 。
(6)若在X极收集到672 mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况下的气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少 g。
(7)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:
2K2FeO4+3ZnFe2O3+ZnO+2K2ZnO2
该电池正极发生的反应的电极反应为 。
海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表:
| 成分 |
Na+ |
K+ |
Ca2+ |
Mg2+ |
Cl- |
S |
HC |
| 含量/(mg·L-1) |
9 360 |
83 |
200 |
1 100 |
16 000 |
1 200 |
118 |
(1)海水显弱碱性的原因是(用离子方程式表示): ,该海水中Ca2+的物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。
电渗析原理示意图
①阴极的电极反应为 。
②电解一段时间,阴极区会产生水垢,其成分为CaCO3和Mg(OH)2,写出生成CaCO3的离子方程式: 。
③淡水的出口为a、b、c中的 出口。
铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请根据下列实验回答问题:
(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体Y,将Y溶于过量盐酸的溶液中含有的大量阳离子是 。
(2)某溶液中有Mg2+、Fe2+、Al3+、Cu2+等四种离子,向其中加入过量的NaOH溶液后,过滤,将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中,所得溶液与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是 。
A.Mg2+ B.Fe2+ C.Al3+ D.Cu2+
(3)氧化铁是重要工业颜料,用废铁屑制备它的流程如下:
回答下列问题:
①操作Ⅰ的名称是 ,操作Ⅱ的名称是 。
②写出在空气中煅烧FeCO3的化学方程式 。
(4)有些同学认为KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定。
a.称取2.850 g绿矾(FeSO4·7H2O)产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;
b.量取25.00 mL待测溶液放入锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。
①实验前,首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250 mL,配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外,还需 。
②某同学设计的下列滴定方式,最合理的是 。(夹持部分略去)(填字母序号) 
③写出滴定过程中反应的离子方程式: 。
④计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为 。
(1)工业制硫酸铜的方法很多。
①方法一、用浓硫酸与铜反应制取硫酸铜。该反应的化学方程式是 ,此法的最大缺点是 。
②方法二、用稀硫酸、铜和氧化铁制取硫酸铜,生产的主要过程如下图所示:
稀硫酸、铜和氧化铁反应的化学方程式是 ;向混合溶液中通入热空气的反应的离子方程式是 ;由滤液得到无水硫酸铜的实验操作是 。
(2)查阅资料知,在不同温度下Fe2O3被CO还原,产物可能为Fe3O4、FeO或Fe,固体质量与反应温度的关系如下图所示。
根据图像推断670 ℃时Fe2O3还原产物的化学式为 ,并设计一个简单的实验,证明该还原产物的成分(简述实验操作、现象和结论) 。
仪器自选。可供选择的试剂:稀硫酸、稀盐酸、H2O2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液。
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