10.希臘化學(xué)家提出了電解合成氨的新思路,采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì),實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨.與甲醇燃料電池相比,乙醇燃料電池具有毒性低、理論能量密度高等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛認(rèn)為是更有前途的燃料電池.如圖所示是一個乙醇燃料電池工作時的示意圖.乙池中的兩個電極均為石墨電極,乙池中盛有100mL 3.00mol•L-1的CuSO4溶液;請回答下列問題:

(1)甲池中通入乙醇的電極Pt作電源的負(fù)極.該極的電極反應(yīng)式C2H5OH-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O.
(2)N的電極反應(yīng)式為4OH--4e-=O2↑+2H2O.
(3)丙池中Pt電極A是陰極(填“陽”或“陰”),該極上的電極反應(yīng)式是N2+6e-+6H+=2NH3
(4)丁池是模擬工業(yè)上用電滲析法生產(chǎn)HI示意圖.寫出陰極的電極反應(yīng)式:Ix-+(x-1)e-=xI-
(5)若乙池中兩電極產(chǎn)生的氣體體積恰好相等時(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),理論上需通入乙醇4.6g.

分析 (1)甲池為燃料電池,其中氧氣為正極反應(yīng)物,燃料乙醇為負(fù)極反應(yīng)物失電子發(fā)生氧化反應(yīng);
(2)電解池中,和電源的正極相連的是陽極,該極上發(fā)生氧化反應(yīng),和電源的負(fù)極相連的是陰極,該極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng);
(3)根據(jù)圖示Pt電極A與負(fù)極乙醇相連可知Pt電極A是陰極,陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)來回答;
(4)依據(jù)圖象中陰極上的離子變化可知是Ix-得到電子生成I-;結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng);
(5)根據(jù)電極反應(yīng)式結(jié)合電子守恒來計算.

解答 解:(1)甲池為燃料電池,其中氧氣為正極反應(yīng)物,燃料乙醇為負(fù)極反應(yīng)物,乙醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水,電極反應(yīng)式為:C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O,
故答案為:負(fù);C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O;
(2)燃料電池的正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng),電解池中,和電源的正極相連的是陽極,該極上發(fā)生氧化反應(yīng),所以N是陽極,該極上電極反應(yīng)為:4OH--4e-=O2↑+2H2O,故答案為:4OH--4e-=O2↑+2H2O;
(3)根據(jù)圖示Pt電極A與負(fù)極乙醇相連可知Pt電極A是陰極,陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),即N2+6e-+6H+=2NH3,故答案為:陰;N2+6e-+6H+=2NH3;
(4)圖象中陰極上的離子變化可知是Ix-得到電子生成I-;結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)為:Ix-+(x-1)e-=xI-,故答案為:Ix-+(x-1)e-=xI-;
(5)乙池中發(fā)生的反應(yīng)分別是:陽極上:2H2O-4e-=O2↑+4H+,陰極上Cu2++2e-=Cu,2H++2e-=H2↑,100mL3.00mol•L-1的CuSO4溶液中銅離子物質(zhì)的量是:0.3mol,銅離子得電子的是0.6mol,若兩電極產(chǎn)生的氣體恰好相等時(假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下),設(shè)均為nmol,則2n+0.6=4n,解得n=0.3,即裝置在轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1.2mol,乙醇燃料電池的負(fù)極上發(fā)生反應(yīng):C2H6O+16OH--12e-=2CO32-+11H2O,當(dāng)轉(zhuǎn)移電子是1.2mol,消耗乙醇的物質(zhì)的量是0.1mol,質(zhì)量是0.1mol×46g/mol=4.6g,
故答案為:4.6.

點(diǎn)評 本題考查了原電池和電解池原理,根據(jù)反應(yīng)的自發(fā)性確定原電池和電解池,再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行解答,題目難度不大.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.下列表述正確的是( 。
A.乙烯的結(jié)構(gòu)簡式CH2CH2B.聚丙烯的結(jié)構(gòu)簡式
C.羥基的結(jié)構(gòu)簡式D.3-甲基-1-丁烯的鍵線式

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.下列裝置能構(gòu)成原電池的是  (  )
A.
乙醇
B.
稀H2SO4
C.
稀HCl
D.
稀H2SO4

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.將純鐵片和純鋼片按如圖所示插入同濃度的稀硫酸中一段時間,下列說法正確的是( 。
A.甲裝置中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B.兩個裝置中銅片表面均有氣泡產(chǎn)生
C.甲裝置中銅片表面發(fā)生了還原反應(yīng)
D.甲裝置中負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe-3e-═Fe3+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.元素周期表中ⅣA族的元素又稱為碳族元素.包含碳、硅、鍺(Ge)、錫(Sn)和鉛(Pb).同一主族元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有相似性和遞變性.
(1)有機(jī)物均含碳元素,甲烷為最簡單的有機(jī)物.檢驗(yàn)甲烷完全燃燒后的產(chǎn)物需用的試劑為澄清石灰水、無水硫酸銅(填試劑名稱).
(2)硅為無機(jī)非金屬材料的主角,寫出二氧化硅的一種工業(yè)用途制光導(dǎo)纖維.
(3)亞錫離子(Sn2+)與Fe3+反應(yīng)生成Sn4+,反應(yīng)的離子方程式為Sn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+
(4)PbO2為褐色粉末,隨溫度升高會逐步分解:PbO2→PbxOx→PbO(PbxOy表示不同溫度下鉛的氧化物的化學(xué)式).
己知,23.90gPbO2在不同溫度下殘留固體(均為純凈物)的質(zhì)量見表
溫度/℃T1T2T3T4
殘留固體質(zhì)量/g23.9023.1022.9422.30
分別求出T2℃和T3℃時的PbxOy,并寫出由T2℃升高到T3℃過程中反應(yīng)的化學(xué)方積式Pb5O7$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$5PbO+O2↑.(寫出必要的計算過程,否則不得分).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

15.圖是X、Y、Z三種物質(zhì)的溶解度曲線,
(1)20℃時,X、Y、Z三種物質(zhì)溶解度大小順序是X=Y>Z;
(2)20℃時,N點(diǎn)處物質(zhì)X的溶液呈不飽和(填“飽和”或“不飽和”);
(3)若X、Y、Z三種物質(zhì)中,有一種是氣態(tài)物質(zhì),則該物質(zhì)是Z.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.為探究外界條件對反應(yīng):mA(g)+nB(g)?cZ(g)△H的影響,以A和B物質(zhì)的量之比為m:n開始反應(yīng),通過實(shí)驗(yàn)的到不同條件下達(dá)到平衡時Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示.下列判斷正確的是( 。
A.在恒溫恒容條件下,向已達(dá)到平衡的體系中加入少量Z,平衡正向移動,Z的含量增大
B.升高溫度,正、逆反應(yīng)速率都增大,平衡常數(shù)增大
C.△H<0  m+n>c
D.△H>0  m+n<c

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.W、X、Y、Z為四種短周期元素,X、Z同主族,已知X的原子半徑大于Z的原子半徑,W的最高正價氧化物對應(yīng)水化物比Y的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng),Y的陽離子、W的陽離子、Z的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),下列敘述正確的是( 。
A.原子半徑:W>X>Y>Z
B.單質(zhì)與鹽酸反應(yīng)速率:Y>W(wǎng)
C.X最低價氫化物的穩(wěn)定性強(qiáng)于Z最低價氫化物
D.原子序數(shù):X>W(wǎng)>Y>Z

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.當(dāng)光束通過下列分散系時,能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)的是( 。
A.CuSO4溶液B.NaOH溶液C.Fe(OH)3膠體D.HCl溶液

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