装置(Ⅰ)为铁镍(Fe-Ni)可充电电池:Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2;装置(Ⅱ)为电解示意图。当闭合开关K时,Y附近溶液先变红。下列说法正确的是
A.闭合K时,X的电极反应式为:2H++2e-= H2↑ |
B.闭合K时,A电极反应式为:NiO2+2e-+2H+= Ni(OH)2 |
C.给装置(Ⅰ)充电时,B极参与反应的物质被氧化 |
D.给装置(Ⅰ)充电时,OH- 通过阴离子交换膜,移向A电极 |
以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如右图。下列说法正确的是
A.以此电池为电源电解精炼铜,当有0.1 mol e- 转移时,有3.2 g铜溶解 |
B.若以甲烷为燃料气时负极电极反应式:CH4+5O2--8e-=CO32-+2H2O |
C.该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3 |
D.空气极发生的电极反应式为O2+4e-+2CO2===2CO32- |
回答下列问题:
图1 图2 图3
(1)如图1所示为氯碱工业的模拟装置。反应的离子方程式是 。
A、B、C、D所对应物质化学式分别为 、 、 、 ,
每通过0.1mol电子,就有0.1mol (填离子符号)通过离子交换膜。
(2)在如图2所示实验装置中,石墨棒上的电极反应式为________________;总反应的化学方程式是 。
如果起始时盛有1000 mL pH=5的硫酸铜溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1。若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入___________(填物质名称),其质量约为___________g。
(3)熔融碳酸盐CO燃料电池工作原理如图3所示,A、B极的电极反应分别是 、 。
最近我国自主研制了一种新型燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸气(以C4H10代表汽油),电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-。回答如下问题:
(1)C4H10有正丁烷、异丁烷两种结构,写出异丁烷的一氯取代物的结构简式
(2)这个燃料电池放电时发生反应的化学方程式是
(3)这个电池的正极发生的反应是O2+4e-=2O2-,负极发生的电极反应方程式是
(4)固体电解质里O2-向 极移动,向外电路释放电子的是____________极。
2004年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池,它用磺酸类质子溶剂,在200℃左右时供电,乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。电池总反应为:C2H5OH +3O2 ==2CO2 +3H2O,电池示意如右图,下列说法不正确的是
A.a极为电池的负极 |
B.电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极 |
C.电池工作时,1mol乙醇被还原时就有6mol电子转移 |
D.电池正极的电极反应为:4H+ + O2 + 4e— →2H2O |
I、在理论上不能用于设计原电池的化学反应是
A.CH4(g)+2 O2(g)=" C" O2(g)+2 H2O(1) △H <0 |
B.Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)= BaCl2(aq)+2NH3·H2O(aq)+8H2O(1) △H >0 |
C.4Al(s)+ 6H2O(1)+ 3O2(g)==4Al(OH)3(s) △H <0 |
D.Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(1)= 2MnOOH(s)+Zn(OH)2(s) △H <0 |
若你认为A可以设计成原电池,创造碱性环境,请写出负极的电极反应式为 (若你认为不能此空不填)。
II、北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8),亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)
(1)丙烷脱氢可得丙烯。
已知:C3H8(g) = CH4(g)+HCCH(g)+H2(g) △H1=156.6 kJ·mol-1
CH3CHCH2(g) = CH4(g)+HCCH(g ) △H2=32.4 kJ·mol-1
则相同条件下,反应C3H8(g)= CH3CHCH2(g)+H2(g)的△H= kJ·mol-1。
(2)以丙烷为燃料制作燃料电池,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。电池反应方程式为 ;放电时CO32-移向电池的 (填“正”或“负”)极。负极的电极反应式为
纳米级Cu2O是优良的催化剂和半导体材料,工业上常用下列方法制备Cu2O。
(1)热还原法:加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2.该制法的化学方程式为________________________________。
(2)电解法:以氢氧燃料电池为电源,用电解法制备Cu2O装置如图所示。
①A的化学式为___________________________。
②燃料电池中,OH-的移动方向为______________(填“由左向右”或“由右向左”);电解池中,阳极的电极反应式为____________________________。
③电解一段时间后,欲使阴极室溶液恢复原来组成,应向其中补充一定量的_____________(填化学式)。
④制备过程中,可循环利用的物质为________________(填化学式)。
(3)干法还原法
利用反应Cu+CuOCu2O也可制备Cu2O。将反应后的均匀固体混合物(含有三种成分)等分为两份,一份与足量H2充分反应后,固体质量减少6.4g;另一份恰好溶于500mL稀硝酸,生成标准状况下4.48LNO,该稀硝酸的物质的量浓度为_________________。
甲醇又称“木醇”,是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料,可用于制造甲醛和农药,并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
(1)工业上可利用CO2和H2生产甲醇,方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O (g) △H=Q1kJ·mol-1
又查资料得知:①CH3OH(l)+1/2 O2(g)CO2(g)+2H2(g) △H=Q2kJ·mol-1
②H2O(g)=H2O(l) △H= Q3kJ·mol-1,则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为 。
某同学设计了一个甲醇燃料电池,并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液,其装置如图:
(2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为___________________________________。
(3)过量氯气用Na2S2O3除去,反应中S2O32-被氧化为SO42-。若过量的氯气为1×10-3mol,则理论上生成的SO42-为_____________mol。
(4)写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式______________________。
(5)理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示(已换算成标准状况下的体积),写出在t1后,石墨电极上的电极反应式____________,原混合溶液中 NaCl的物质的量浓度为___________mol/L。(设溶液体积不变)
(6)当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时,理论上在铁电极上可析出铜的质量为_____________g。
(7)若使上述电解装置的电流强度达到5.0A,理论上每分钟应向负极通入气体的质量为_____________克。(已知1个电子所带电量为1.6×10-19C,计算结果保留两位有效数字)
(1)P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是______
a.NH3 b.HI c.SO2 d.CO2
(2)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式:__________
(3)工业生产甲醇的常用方法是:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H = —90.8kJ/mol。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = -571.6kJ/mol;
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = -566.0kJ/mol
计算2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H = 。
(4)某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时,负极是 极(填“a”或 “b”);
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应的离子方程式为 。
(5)电解法促进橄榄石(主要成分是Mg2SiO4)固定CO2的部分工艺流程如下:
已知:Mg2SiO4(s)+4HCl(aq)2MgCl2(aq)+SiO2 (s)+ 2H2O(l) △H =-49.04 kJ·mol-1
①某橄榄石的组成是Mg9FeSi5O20,用氧化物的形式可表示为 。
②在上图虚框内补充一步工业生产流程 。
③经分析,所得碱式碳酸镁产品中含有少量NaCl和Fe2O3。为提纯,可采取的措施依次为:对溶解后所得溶液进行除铁处理、对产品进行洗涤处理。判断产品洗净的操作是 。
铁是目前人类使用量最大的金属,它能形成多种化合物。
(1)取5.6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应,无论怎样进行实验,最终收集了的气体体积均小于2.24 L(标准状况),最主要的原因是__________,所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色,试用离子方程式解释这一变化的原因____________。
(2)ZnFe2Ox是一种新型纳米材料,可将工业废气中的某些元素转化为游离态,制取纳米ZnFe2Ox 和用于除去废气的转化关系如图。若上述转化反应中消耗的,x的值为_________________。请写出 ZnFe2Ox与NO2反应的化学方程式______________(x用前一问求出的具体值)。
(3)LiFePO4(难溶干水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。
①以 FePO4(难溶于水)、Li2CO3、单质碳为原料在高温下制备LiFePO4 ,,该反应还生成一种可燃性气体,则反应方程式为____________.
②磷酸铁锂动力电池有几种类型,其中一种(中间是锂离子聚合物的隔膜,它把正极与负桩隔开)工作原理为。则放电时正极上的电极反应式为___________.
(4)已知25℃时,,此温度下若在实验室中配制5 mol/L 100 mL FeCl3溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,则至少需要加人2 mol/L的盐酸__________ml(忽略加入盐酸体积)。
铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极格板是惰性材料,电池总反应式为:
Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O
回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)
(1)放电时:正极的电极反应式是 ;电解液中H2SO4的浓度将变______,当外电路通过1mol电子时,理论上负极板的质量增加 g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按下图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成__________,B电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将____________。
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Cu0/Zn0/Al2 O2):2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-204.7kJ/mol。
(1)若反应在恒温、恒压下进行,以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是 。
A.CO和H2的物质的量浓度比是1:2 |
B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍 |
C.容器中混合气体的体积保持不变 |
D.容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变 |
E.容器中棍合气体的密度保持不变
(2)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= 。
(3)复合催化剂的制备方法之一是Na2 C03共沉淀法:制备1 mol/L的硝酸铜,硝酸锌和硝酸铝的水溶液。然后向盛有去离子水的烧杯中同时滴加混合硝酸盐溶液和1 mol/L的Na2C03水溶液,70℃下搅拌混合。沉淀后过滤,洗涤沉淀物,80℃下干燥12小时,然后500℃下焙烧16小时。请写出上述过程中硝酸铝与Na2C03水溶液反应的离子方程式:
(4)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 。
酸性锌锰干电池是一种一次电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是有碳粉,二氧化锰,氯化锌和氯化铵等组成的填充物,该电池在放电过程产生MnOOH,回收处理该废电池可以得到多种化工原料,有关数据下图所示:
溶解度/(g/100g水)
化合物 |
Zn(OH)2 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
Ksp近似值 |
10-17 |
10-17 |
10-39 |
回答下列问题:
(1)该电池的负极为 ,正极反应式为 ,
(2)维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟,理论消耗Zn g(已知F=96500C/mol)。
(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有氯化锌和氯化铵,两者可以通过 分离回收,滤渣的主要成分是二氧化锰、 和 ,欲从中得到较纯的二氧化锰,最简便的方法是 ,其原理是 。
(4)用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌,需去除少量杂质铁,其方法是:加入稀硫酸和双氧水,溶解,铁变为 加碱调节PH为 ,铁刚好完全沉淀(离子浓度≤1×10-5mo1·L-1时即可认为离子沉淀完全)继续加碱调节PH为 锌开始沉淀(假定此时溶液中Zn2+的浓度为0.1 mo1·L-1)。若上述过程不加双氧水的后果 ,原因是 。
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 |