RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池,RFC工作原理见图。下列有关说法正确的是
A.转移0.1mol电子时,a电极产生标准状况下O2 1.12L |
B.b电极上发生的电极反应是:2H2O+2e-=H2↑+2OH- |
C.c电极上进行还原反应,B池中的H+可以通过隔膜进入A池 |
D.d电极上发生的电极反应是:O2+4H++4e-=2H2O |
钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。
(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂。
① 一定条件下,SO2与空气反应t min后,SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L,b mol/L,则SO2 起始物质的量浓度为_________mol/L;生成SO3的化学反应速率为__________mol/(L • min)。
②工业制硫酸,尾气SO2用__________吸收。
(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如图所示:
①当左槽溶液逐渐由黄变蓝,其电极反应式为 。
②充电过程中,右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色。
③放电过程中氢离子的作用是 和 ;充电时若转移的电子数为3.01×1023个,左槽溶液中n(H+)的变化量为 。
微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如下图所示。下列有关说法错误的是
A.正极反应中有CO2生成 |
B.微生物促进了反应中电子的转移 |
C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 |
D.电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O |
人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统,成功地实现了以CO2和H2O合成CH4,下列说法不正确的是
A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程 |
B.GaN表面发生氧化反应,有O2产生 |
C.电解液中的H+从质子交换膜右侧向左侧迁移 |
D.Cu表面的电极反应式CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O |
(15分)最近科学家提出“绿色自由”构想:把含有大量CO2的空气吹入碳酸钾溶液中,再把CO2从溶液中提取出来,并使之与氢气反应生成可再生能源甲醇。其工艺流程如图所示:
(1)写出分解池中反应的化学方程式为_______________;
(2)在合成塔中,若有4.4kg CO2与足量H2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇,可放出4947kJ的热量,试写出该反应的热化学方程式_______________;
(3)已知合成塔中的反应是可逆的,根据平衡移动原理,低温有利于原料气的转化,而实际生产中采用300℃的温度,其原因可能是_______________;
(4)“绿色自由”构想流程中常包括物质的“循环利用”,上述流程中能体现“循环利用”的物质除碳酸钾溶液外,还包括________(化学式)。
(5)300℃时,将CO和H2按1:3的体积比充入密闭容器中,CO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题:
①若其他条件不变,将A点的体积压缩至原来的一半,一段时间后反应再达平衡是,与原平衡比较下列说法正确的是________。
A.CO2的浓度减小 |
B.正反应速率增大,逆反应速率减小 |
C.CO2和H2的体积比为1:3 |
D.CH3OH的体积分数增大 |
②将1.0molCO2和3.0molH2置于体积不变的密闭容器中,2min时反应达到平衡,此时体系总压强为0.10MPa,用H2表示的反应速率为1.2mol/(L·min),则密闭容器的体积是____L。
(6)甲醇可制作燃料电池。以氢氧化钾溶液为电解质的负极反应式是__________。当转移的电子的物质的量为_______mol时,参加反应的氧气的体积是6.72L(标准状况下)。
LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点。某电极的工作原理如左下图所示,该电池电解质为能传导 Li+的固体材料。
(1) 放电时,该电极为_____极,电极反应为__________________________
(2) 充电时该电极连接外接电源的______极
(3) 放电时,电池负极的质量_______(减少、增加、不变)
(4) LiOH可做制备锂离子电池电极的材料,利用如右上图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。阴极区电解液为__________溶液(填化学式),离子交换膜应使用__________(阳、阴)离子交换膜。
如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图。M、N两电极的质量相同,其中一个为银电极一个为铁电极。
(1)写出通入甲烷的铂电极上的电极反应式为__________________________。
(2)若一段时间后M与N两电极的总质量不变,则N电极是 。此时两电极质量差为5.4g,甲池中理论上消耗氧气 mL(标准状况)
(3)若一段时间后M与N两电极的总质量增加4g,N电极质量变化为________克。
某同学按如下图所示的装置进行实验。A、B为两种中学常见金属,它们的硫酸盐可溶于水,当S闭合时,在交换膜处SO从右向左移动。下列说法错误的是( )
A.电解一段时间后,向Ⅱ装置通入适量的HCl气体可以恢复原来的浓度
B.反应初期,Y电极周围出现白色沉淀
C.B电极质量增加
D.X电极产生气泡,且生成1mol气体的同时,有1molA参与反应
镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是
A.充电时阳极反应:Ni(OH)2-e-+ OH- =" NiOOH" + H2O |
B.充电过程是化学能转化为电能的过程 |
C.放电时负极附近溶液的碱性不变 |
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动 |
人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O来制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,下列说法不正确的是
A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程 |
B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生 |
C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强 |
D.催化剂b表面的反应是CO2 +2H++2e一=HCOOH |
当前我国环境状况不容乐观,其中PM2.5、CO、S02、NOx等污染物对空气质量的影响非常显著,其主要来源为燃煤、机动车尾气等,因此,对其进行研究具有重要意义。
(1)对某地PM2.5样本用蒸馏水处理后,测得该试样中的化学组分及其平均浓度如下表:
根据表中数据计算该试样的pH=
(2)NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化如图1所示。
①写出N2和02反应的热化学方程式:________。
②有人设想将C0按下列反应除去:2CO(g)= 2C(s)+02(g)△H>O,请你分析该设想能否实现? (填“是”或“否”),依据是
③用图2所示原电池原理也可以除去CO,则其负极反应式为:________。
(3)有人设想利用反应NaOH+S02=NaHS03将SO2吸收除去,然后用石灰水又可使NaOH再生。再生的离子方程式为: 。
(4)利用I205消除CO污染的反应为:5CO(g)+I205(s)—兰5CO2(g)+I2(s),不同温度下,测得CO2的体积分数随时间t变化曲线如图3.则:
①该反应的化学平衡常数表达式为K=____ 。
②T1与T2化学平衡常数大小关系:K(T1)__________K(T2)(填“>”、“<”或“=”)
液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小,无需气体存储装置等优点。一种以肼( N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 |
B.负极发生的电极反应式为:N2H4+4OH- - 4e-=N2+ 4H2O |
C.该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料,以提高电极反应物质在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触 |
D.该燃料电池持续放电时.K+从负极向正极迁移,因而离子交换膜需选用阳离子交换膜 |
NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池,其原理如图,该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,Y可循环使用。下列说法正确的是
A.O2在石墨Ⅱ附近发生氧化反应 |
B.该电池放电时NO3-向石墨Ⅱ电极迁移 |
C.石墨Ⅰ附近发生的反应:3NO2 +2e- NO+ 2NO3- |
D.相同条件下,放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4∶1 |
二甲醚(DME)一种清洁的替代燃料,不含硫,不会形成微粒,而且与汽油相比,排放的NO2更少,因此是优良的柴油机替代燃料。工业上利用一步法合成二甲醚的反应如下(复合催化剂为CuO/ZnO/Al2 O2):2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-204.7kJ/mol。
(1)600℃时,一步法合成二甲醚过程如下:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-100.46kJ/mol
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H3=-38.7kJ/mol
则△H2= 。
(2)以DME为燃料,氧气为氧化剂,在酸性电解质溶液中用惰性电极制成燃料电池,则通入氧气的电极是电源的 (填正、负)极,通DME的电极反应为 。