1913年,德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产,被称作解救世界粮食危机的化学天才。现将lmolN2和3molH2投入1L的密闭容器,在一定条件下,利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0
当改变某一外界条件(温度或压强)时,NH3的体积分数ψ(NH3)变化趋势如下图所示。
回答下列问题:
(1)已知:①NH3(g) NH3(g) △H1
②N2(g)+3H2(g)2NH3(l) △H2
则反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的△H= (用含△H1、△H2的代数式表示)。
(2)合成氨的平衡常数表达式为____ ,平衡时,M点NH3的体积分数为10%,则N2的转化率为 (保留两位有效数字)。
(3)X轴上a点的数值比b点 (填“大”或“小”)。上图中, Y轴表示 (填“温度”或“压强”),判断的理由是 。
(4)若将1mol N2和3mol H2分别投入起始容积为1L的密闭容器中,实验条件和平衡时的相关数据如下表所示:
下列判断正确的是____。
A.放出热量:Ql< Q2< △Hl | B.N2的转化率:I> III |
C.平衡常数:II >I | D.达平衡时氨气的体积分数:I>II |
(5)常温下,向VmL amoI.L-l的稀硫酸溶液中滴加等体积bmol.L-l的氨水,恰好使混合溶液呈中性,此时溶液中c(NH4+)__c(SO42-)(填“>”、“<”或“=”)。
(6)利用氨气设计一种环保燃料电池,一极通入氨气,另一极通入空气,电解质是掺杂氧化钇(Y203)的氧化锆(ZrO2)晶体,它在熔融状态下能传导O2-。写出负极的电极反应式 。
已知:锂离子电池的总反应为:C+LiCoO2;锂硫电池的总反应为:2Li+SLi2S有关上述两种电池说法正确的是( )
A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移 |
B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 |
C.理论上两种电池的比能量相同 |
D.右图中表示用锂离子电池给锂硫电池充电 |
一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。有关该电池的说法正确的是
A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 |
B.电极A上H2参与的电极反应: H2+2OH--2e-=2H2O |
C.电池工作时,CO32-向电极B移动 |
D.电极B上发生的电极反应:O2+2CO2+4e-=2CO32- |
空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),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。下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是( )
A.当有0.1 mol电子转移时,a极产生1.12 L O2(标况)
B.b极上发生的电极反应是:2H+ 2e- = H2↑
C.d极上发生的电极反应是:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
D.c极上进行还原反应,B中的H+可以通过隔膜进入A
锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示),电解液为溴化锌水溶液,电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是
A.充电时,阳离子通过交换膜移向装置右侧 |
B.充电时,左侧与右侧的溴化锌溶液的浓度差将减小 |
C.放电时装置发生的总反应为:Zn+Br2===ZnBr2 |
D.阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应 |
LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠.已知该电池放电时的电极反应式为:正极 FePO4+Li++e﹣=LiFePO4; 负极 Li﹣e﹣=Li+下列说法中正确的是( )
A.充电时电池反应为FePO4+Li=LiFePO4 |
B.充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的负极相连 |
C.放电时电池内部Li+向正极移动 |
D.放电时,在正极上是Li+得电子被还原 |
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
请回答下列问题(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1 mol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,若按图连接
则电解一段时间后,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________
硼化钒(VB2)-空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如下,该电池工作时反应为: 4VB2 + 11O2→4B2O3 + 2V2O5。下列说法正确的是( )
A.电极a为电池负极 |
B.VB2中V的化合价为+4价 |
C.电子由VB2极经KOH溶液流向a电极 |
D.VB2极发生的电极反应为:2VB2 + 22OH−-22e−=V2O5 + 2B2O3 + 11H2O |
一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子 |
B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-=2H2O |
C.电池工作时,CO32-向电极B移动 |
D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-=2CO32- |
被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效 率的特点.右图为氢氧燃料电池的结构示意图,电解质溶液为KOH 溶液,电极材料为疏松多孔石墨棒.当氧气和氢气分别连 续不断地从正、负两极通入燃料电池时,便可在闭合回路中不断地产生电流.试回答下列问题:
(1)写出氢氧燃料电池工作时负极反应方程式:
负极: 。
(2)为了获得氢 气,除了充分利用太阳能外,工业上利用石油产品与水在高温、催化剂作用下制取氢气.写出丙烷和 H2O 反应生成 H2 和 CO 的化学方程式:
(3)若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时,负极反应式为 : 电池总离子反应方程式为 。
(4)若将此燃料电池改进为直接以有机物 A 和氧气为原料进行工作,有机物 A 只含有 C、H、 O 三种元素,常用作有机合成的中间体。16.8 g 该有机物经燃烧生成 44.0 g CO2 和 14.4 g H2O ;质谱图表明其相对分子质量为 84,红外光谱分析表明 A 分子中含有 O—H 键和位于分子端的-C≡C-键,核磁共振氢谱有三个峰,峰面积为 6:1:1。A 的分子式是 A的结构简式是
甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一,这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成.电池的总反应式为2CH3OH+3O2+4OH-═2CO+6H2O.则下列说法正确的是
A.电池放电时通入空气的电极为负极 |
B.电池放电时负极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O═CO2↑+6H+ |
C.由于CO水解显碱性,电池放电时,电解质溶液的pH逐渐增大 |
D.电池放电时每消耗1molCH3OH转移6mol电子 |
工业废水随意排放会造成严重污染,根据成分不同可采用不同的处理方法。
(1)电池生产工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理______________________。
②FeS高温煅烧产生的SO2气体通入下列溶液中,能够产生沉淀的是_________(填序号)
A.Ba(NO3)2 B.BaCl2
C.Ba(OH)2 D.溶有NH3的BaCl2溶液
③已知元素在高价态时常表现氧化性,若在酸性CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液,加热,生成CuCl沉淀,则生成CuCl的离子方程式是___________。
(2)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,在废水中加入适量NaCl,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在如下反应Cr2O72+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+ 以Cr(OH)3形式除去,下列说法不正确的是______(填序号)
A.阳极反应为Fe-2e-═Fe2+
B.电解过程中溶液pH减小
C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.电路中每转移12 mol电子,最多有2mol Cr2O72-被还原
(3)废氨水可以转化成氨,氨再设计成碱性燃料电池。右图是该燃料电池示意图,产生的X气体可直接排放到大气中,a电极作_________极(填“正”“负”“阴”或“阳”),其电极反应式为___________。
镁-空气电池的工作原理如右图所示。下列说法不正确的是( )
A.工作一段时间后,c(Na+)变大 | B.电池工作时,OH-向a极移动 |
C.气体X 中N2的百分含量与空气相同 | D.电池总反应为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2 |
2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系,下列叙述错误的是( )
A.a为电池的正极 |
B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2Ox+xLi |
C.放电时,a极锂的化合价发生变化 |
D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移 |