Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)來探究元素周期律。甲同學(xué)根據(jù)元素非金屬性與對應(yīng)最高價(jià)含氧酸之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了如圖1裝置來一次性完成碳族元素中C與Si的非金屬性強(qiáng)弱比較的實(shí)驗(yàn)研究；乙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2裝置來驗(yàn)證鹵族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。A、B、C三處分別是沾有NaBr溶液的棉花、濕潤的淀粉KI試紙、濕潤紅紙。已知常溫下濃鹽酸與高錳酸鉀能反應(yīng)生成氯氣。

（1）寫出對應(yīng)裝置中選用的物質(zhì)：A______________________，B________________，C________________；

（2）其中裝置B中所盛試劑的作用為___________________；C中反應(yīng)的離子方程式為_______________________________。

（3）乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理是________________________________________________；寫出B處的離子方程式：________________________________。

【答案】 石灰石(CaCO3) 飽和NaHCO3溶液 Na2SiO3溶液 除去CO2中的HCl氣體 SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO-(CO2過量) 強(qiáng)氧化劑生成弱氧化劑或活潑的非金屬單質(zhì)置換較不活潑的非金屬單質(zhì) 2I－＋Cl2===2Cl－＋I(xiàn)2、Br2＋2I－===I2＋2Br－

【解析】試題分析：通過比較酸性強(qiáng)弱來判斷非金屬性強(qiáng)弱，完成C與Si的非金屬性強(qiáng)弱比較的實(shí)驗(yàn)，A裝置制取二氧化碳，B裝置除去二氧化碳中的氯化氫，C裝置硅酸鈉與二氧化碳反應(yīng)證明碳酸的酸性大于硅酸；乙通過比較單質(zhì)的氧化性來判斷非金屬性。

解析：根據(jù)以上分析，(1). 完成C與Si的非金屬性強(qiáng)弱比較的實(shí)驗(yàn)，A裝置制取二氧化碳，B裝置除去二氧化碳中的氯化氫，C裝置硅酸鈉與二氧化碳反應(yīng)證明碳酸的酸性大于硅酸；裝置中選用的物質(zhì)：A中放石灰石，B中盛放飽和NaHCO3溶液，C中盛放Na2SiO3溶液；（2）裝置B中盛飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl氣體；C中硅酸鈉與過量二氧化碳反應(yīng)生成硅酸沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO-；（3）乙同學(xué)通過比較單質(zhì)的氧化性來判斷非金屬性，實(shí)驗(yàn)原理是強(qiáng)氧化劑生成弱氧化劑或活潑的非金屬單質(zhì)置換較不活潑的非金屬單質(zhì)，B處參與反應(yīng)的氣體有氯氣和A處生成的溴蒸氣，氯氣與碘化鉀反應(yīng)生成氯化鉀和碘單質(zhì)的離子方程式是2I－＋Cl2===2Cl－＋I(xiàn)2，溴與碘化鉀反應(yīng)生成溴化鉀和碘單質(zhì)的離子方程式是Br2＋2I－===I2＋2Br－

【題型】實(shí)驗(yàn)題
【結(jié)束】
21

【題目】氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型電池。電池裝置如圖所示，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。

請回答下列問題：

（1）在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)?/span>______________(用a、b表示)。

（2）負(fù)極反應(yīng)式為__________________。

（3）電極表面鍍鉑粉的原因是__________________________________。

（4）該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷地提供電能。因此大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：

Ⅰ.2Li＋H2＝2LiH

Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是__________，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是__________。

②已知LiH固體密度為0.82 g/cm3。用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積之比為________。

③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為__________mol。

Answer 1

【答案】 由a到b 2H2＋4OH－－4e－===4H2O（或H2＋2OH－－2e－===2H2O） 增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率 Li H2O 8.7×10－4 32

【解析】試題分析：（1）氫氧燃料電池中，氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，所以通入氫氣的一極是負(fù)極；氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，通入氧氣的一極是正極；電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極；（2）氫氣在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；（3）鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定；（4）①所含元素化合價(jià)升高的反應(yīng)物是還原劑，所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑；②根據(jù)2Li＋H2＝2LiH計(jì)算生成的LiH體積與被吸收的H2體積之比為；②根據(jù)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的關(guān)系式計(jì)算導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量；

解析：（1）氫氧燃料電池中，氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，所以通入氫氣的一極是負(fù)極；氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，通入氧氣的一極是正極，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)橛蒩到b；（2）氫氣在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是H2＋2OH－－2e－===2H2O；（3）鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，電極表面鍍鉑粉增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率；（4）①所含元素化合價(jià)升高的反應(yīng)物是還原劑，所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑，反應(yīng)Ⅰ中鋰元素化合價(jià)升高，所以還原劑是Li，反應(yīng)Ⅱ，水中氫元素化合價(jià)降低，氧化劑是H2O；②設(shè)生成的LiH體積是v ，

； v=195.12，生成的LiH體積與被吸收的H2體積之比為195.12 :224=8.7×10－4；

②根據(jù)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的關(guān)系式，10mol氫氣被吸附，生成氫氣20mol，根據(jù)H2＋2OH－－2e－===2H2O，導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為mol；