【題目】燃料電池具有廣闊的發(fā)展前途,科學家近年研制出一種微型的燃料電池,采用甲醇取代氫氣做燃料可以簡化電池設(shè)計,該電池有望取代傳統(tǒng)電池。某學生在實驗室利用堿性甲醇燃料電池電解Na2SO4溶液。
請根據(jù)圖示回答下列問題:
(1)圖中a電極是______(填“正極”、“負極”、“陰極”或“陽極”)。該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_________________________________________。
(2)堿性條件下,通入甲醇的一極發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________________。
(3)當消耗3.36 L氧氣時(已折合為標準狀況),理論上電解Na2SO4溶液生成氣體的總物質(zhì)的量是__。
(4)25℃、101kPa時,燃燒16g甲醇生成CO2和H2O(l),放出的熱量為363.26kJ,寫出甲醇燃燒的熱化學方程式:_________________________________________。
【答案】陽極 4OH--4 e-=O2↑+2H2O CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+ 6H2O 0.45 CH3OH(l)+ O2(g ) =CO2(g )+ 2H2O(l) △H=–726.52 kJ/mol
【解析】
(1)根據(jù)圖示,燃料電池中,甲醇發(fā)生氧化反應(yīng),通入燃料甲醇的電極是負極,通入氧氣的電極是正極,則和燃料電池負極相連的b極是陰極,和燃料電池正極相連的a極是陽極,石墨為惰性電極,電解硫酸鈉溶液,根據(jù)放電順序,在陽極上是氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為:4OH--4e-=O2↑+2H2O。
(2)燃料電池的負極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),在堿性條件下,CH3OH發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO32-,則電極反應(yīng)式為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。
(3)氧氣在燃料電池的正極上通入,當消耗標準狀況下3.36LO2時,電路中轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為×4=0.6mol,電解Na2SO4溶液的實質(zhì)是電解水,根據(jù)電解方程式:2H2O2H2↑+O2↑~4e-,生成氣體的物質(zhì)的量是0.6mol×=0.45mol。
(4)在25℃、101kPa下,16g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱363.26kJ,16g甲醇物質(zhì)的量為16g÷32g/mol=0.5mol,則1mol甲醇燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳氣體放熱363.26kJ×2=726.52kJ,因此表示甲醇燃燒的熱化學方程式為:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.52kJ/mol。
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【題目】在一真空密閉容器中盛有1 mol PCl5,加熱到200 ℃,發(fā)生反應(yīng):PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),反應(yīng)達到平衡時,PCl5在混合氣體中的體積分數(shù)為m%,若在相同的溫度和相同的容器中,起始時加入2 mol PCl5,反應(yīng)達到平衡時,PCl5在混合氣體中的體積分數(shù)為n%,則m和n的關(guān)系正確是( )
A.m>nB.m<nC.m=nD.無法比較
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【題目】用活性炭還原處理氮氧化物,有關(guān)反應(yīng)為C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。
(1)寫出上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式_______________。
(2)在2L恒容密閉器中加入足量C與NO發(fā)生反應(yīng),所得數(shù)據(jù)如表,回答下列問題。
實驗編號 | 溫度/℃ | 起始時NO的物質(zhì)的量/mol | 平衡時N2的物質(zhì)的量/mol |
1 | 700 | 0.40 | 0.09 |
2 | 800 | 0.24 | 0.08 |
①結(jié)合表中數(shù)據(jù),判斷該反應(yīng)的△H____0(填“>”或“<”),理由是_________。
②判斷該反應(yīng)達到平衡的依據(jù)是_______。
A.容器內(nèi)氣體密度恒定 B.容器內(nèi)各氣體濃度恒定
C.容器內(nèi)壓強恒定 D.2v正(NO)= v逆(N2)
(3)700℃時,若向2L體積恒定的密閉容器中充入一定量N2和CO2發(fā)生反應(yīng):N2(g)+CO2(g)C(s)+2NO(g) ;其中N2、NO物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如下圖所示。請回答下列問題。
①0~10 min內(nèi)的CO2平均反應(yīng)速率v=____________。
②圖中A點v(正)___v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
③第10 min時,外界改變的條件可能是_____________。
A.加催化劑 B.增大C的物質(zhì)的量
C.減小CO2的物質(zhì)的量 D.升溫 E.降溫
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【題目】已知0.1mol/L的醋酸溶液中存在電離平衡:CH3COOHCH3COO-+H+要使溶液中值增大,可以采取的措施是( )
A.加少量燒堿溶液B.降低溫度
C.加少量冰醋酸D.加水
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【題目】化工生產(chǎn)中常利用硫酸廠煅燒黃鐵礦石的燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)來制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4·7H2O),流程如圖:
(1)將過程②中產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中,溶液不褪色的是__(填選項序號)。
A.酸性KMnO4溶液 B.品紅溶液 C.紫色石蕊溶液 D.溴水
(2)過程①中,FeS和O2、H2SO4反應(yīng)的化學方程式為__。
(3)過程③中,需加入的物質(zhì)是__,反應(yīng)的離子方程式為__。
(4)用溶液Y制綠礬時,檢驗溶液Y中是否含有Fe3+的操作是__。
(5)在實驗室里,完成過程④中的操作名稱是__。
(6)實驗室為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù),進行下列實驗:
①用分析天平稱取2.240g樣品;
②將樣品溶于足量的鹽酸后,加入過量的氯化鋇溶液;
③過濾、洗滌、干燥、稱量,得固體質(zhì)量為2.330g。若該聚鐵的主要成分為[Fe(OH)SO4]n,則聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為__。(假設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素)
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【題目】(1)濃度為0.1mol/L醋酸鈉溶液中質(zhì)子守恒表達式為__________________;
(2)等濃度的NaHCO3 、Na2CO3混合溶液中的物料守恒表達式為___________________;
(3) 濃度為0.1mol/LNa2CO3溶液電荷守恒表達式為____________________;
(4) Fe2(SO4)3溶液顯酸性,用離子方程式表示其原因____________________;
(5) NaHCO3溶液中粒子濃度由大到小的順序是______________________________。
(6)常溫下,NaHSO3溶液中粒子濃度由大到小的順序是______________________________。
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【題目】化學與生活生產(chǎn)、環(huán)境密切相關(guān)。下列說法錯誤的是( )
A.蘇打和小蘇打都是在廚房里常見的物質(zhì)
B.臭氧和活性炭都可用于有些高級游泳池的消毒
C.司母戊鼎和我國航母飛行甲板的材料都是鋼制品
D.和對大氣污染的長期性都與溶液的穩(wěn)定性有關(guān)
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【題目】如圖所示為元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W為四種短周期元素。Z元素原子核外K層與M層上的電子數(shù)相等。下列說法中正確的是( )
A. Y元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的化學式為H3YO4
B. Y的最簡單氣態(tài)氫化物的水溶液顯弱堿性
C. 原子半徑由小到大的順序為X<Z<Y<W
D. X、Z兩種元素的氧化物中所含化學鍵的類型相同
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【題目】回答下列問題:
(1)某溫度(t℃)時,水的電離圖象如下圖所示,a點水的離子積Kw=_____該溫度下,pH=11的NaOH溶液與pH=2的H2SO4溶液等體積混合,溶液顯_____(填“酸”或“堿”)性。
(2)25℃時,向0.1molL-1的氨水中加入少量NH4Cl固體,當固體溶解后,測得溶液pH_____(填“增大”“減小”或“不變”,下同),的物質(zhì)的量濃度_____
(3)將體積相等的NaOH稀溶液和CH3COOH溶液混合,若溶液中c(Na+)=c(CH3COO-),則該溶液顯_____(填“酸性”“堿性”或“中性”),則混合前c(NaOH)_____(填“>”“<”或“=”)c(CH3COOH)
(4)常溫下,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38,要使溶液中的Fe3+沉淀完全[殘留在溶液中的c(Fe3+)<10-5molL-1],則溶液的pH應(yīng)大于_____
(5)用可溶性碳酸鹽,可以浸取CaSO4固體,在溶液浸取過程中會發(fā)生反應(yīng):CaSO4(s)+ (ag)CaCO3(s)+(aq)。已知:298K時,Ksp(CaCO3)=2.80×10-9,Ksp(CaSO4)=4.90×10-5,則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為_____(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
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