- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
(10分)有A、B、C、D四种短周期元素,其原子序数依次增大。A、B可形成A2B和A2B2两种化合物,B、C同主族且可形成CB2和CB3两种化合物。回答下列问题。
(1) A2B2的电子式为____________。
(2)CB2通入A2B2溶液中可被氧化为W,用W的溶液(体积为1 L,假设变化前后溶液体积变化忽略不计)组装成原电池(如图所示)。
在b电极上发生的反应可表示为:PbO2+4H++SO+2e-=PbSO4+2H2O,则在a电极上发生的反应可表示为_________________。
(3)金属元素E是中学化学常见元素,位于元素周期表的第四周期。该元素可与D形成ED2和ED3两种化合物。将E的单质浸入ED3溶液中(如下图甲所示),溶液由黄色逐渐变为浅绿色,该反
应的离子方程式为____________________________________。
(4)依据(3)中的反应,可用单质E和石墨为电极设计一个原电池,则在该原电池工作时,石墨一极发生的反应可以表示为______________________________。比较甲、乙两图,说明石墨除形成闭合回路外所起的作用是___________________________________。
正确答案
(10分)(1) 双氧水的电子式
(2)Pb-2e-+SO= PbSO4 (3)Fe+2Fe3+= 3Fe2+
(4)2Fe3++2e-= 2Fe2+ 使还原反应和氧化反应在电解质溶液中的不同区域内发生
略
(10分)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336mL(标准状态)气体。回答:
(1)直流电源中,M为 极。
(2)写出c极上发生的电极反应式 。
(3)Pt电极上生成的物质是 ,其质量为 g。
(4)AgNO3溶液的浓度(填增大、减小或不变。) , H2SO4溶液的浓度 。(同上)
(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的H2SO4溶液为 g。
正确答案
(10分)(1)正;(2分)(2)4OH――4e―2H2O+O2↑ (2分)
(3)Ag、2.19 (每空1分)
(4)不变、增大;(每空1分)(5)45.18 (2分)
略
如图所示,在大试管里放一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝,把试管倒插入水中,将这个装置这样放置约一周后,观察到铁丝发生的变化是 _____________________,原因是___________________________________。试管内水面会上升,最终 上升高度大约为_______,原因是__________________________________________________。
正确答案
铁丝表面形成一层红棕色的铁锈 铁丝发生吸氧腐蚀 试管体积的1/5 铁和氧气反应,时间较长时耗尽全部氧气,而氧气占空气总体积的1/5,所以试管内水面上升高度大约占试管体积的1/5
铁发生吸氧腐蚀时所发生的电极反应方程式为:负极2Fe-4e-2Fe2+;正极 2H2O+O2+4e-
4OH-,Fe2++2OH-
Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3,2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O。
(12分) 电化学原理在化学工业中有广泛应用。请根据下图回答有关问题
(1)装置I中能量的转化形式是 。导线上电子定向移动方向从 极到 极。其电极反应式 。
(2)装置II中若X、Y都是惰性电极,a是CuCl2溶液。则发生氧化反应的电极是 和 。检验X电极反应产物的方法是 。
若a是饱和NaCl溶液(氯碱工业生产原理),电极材料是石墨电极和铁电极。实验开始时,同时在两极各滴入几滴酚酞试液,则 (填“石墨或铁”)附近溶液先变红,其电极反应式 。
(3)当装置I和装置II的电路中均转移0.2mol电子时,则装置I中铁电极质量的变化
g(填写“增加”或“减少”及具体质量),装置II中收集到的气体共有 L(标准状况下)(以装置II中X、Y是惰性电极,a是CuCl2溶液计算)。
正确答案
(12分) (1)化学能转化为电能 。从负(Al)极到正(Fe)极。
负极:2Al-6e-=2Al3+ 正极:3Cu2++6e-=3Cu
或负极: Al-3e-=Al3+ 正极: Cu2++2e-=Cu
(2)Zn和X。用湿润的KI-淀粉试纸,使之变蓝色证明有Cl2。
Fe,阴极:2H2O +2e-=2OHˉ+H2
(3)增加6.4g, 4.48 L(标准状况下)
略
(14分)2013年初,雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中,燃煤和汽车尾气是
造成空气污染的原因之一。
(l)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)△H <0
①该反应平衡常数表达式____________________________
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________________(填代号)。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol ①
2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol ②
H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0 kJ/mol ③
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(1)的热化学方程式:_____________________。
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mLlmol/L食盐水,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变).
①甲烷燃料电池的负极反应式:______________________________________.
②电解后溶液的pH=____(忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)
③阳极产生气体的体积在标准状况下是________L
正确答案
(14分)
(1)①K=c2(CO2)·c(N2)
c2(NO)c2(CO) (2分)
②bd(2分)
(2)N2O4(g)+CH4(g)=N2(g)+2H2O(l)+CO2(g) △H=-898.1kJ/mol(3分)
(3)①CH4-8e-+2H2O= CO2+8 H+ (2分)
②14 (2分)
③1.68(3分)
试题分析:(1)①根据化学平衡常数的定义得该反应的K= c2(CO2)·c(N2)
c2(NO)c2(CO)
②图a中t1时刻说明正反应速率最大,因为该反应为放热反应,容器为绝热容器,所以开始时相当于给体系升温,温度升高,反应速率加快,但同时升温不利于正反应的进行,所以正反应速率后来又逐渐减小,当正反应速率不再变化时说明达平衡状态,因此t1时刻未达到平衡状态;b图,因为该反应为放热反应,容器为绝热容器,所以开始时相当于给体系升温,温度升高,有利于反应逆向进行,K值减小,达平衡时K不再减小,正确;c图中t1时刻的一氧化碳和二氧化碳的物质的量相等,不能说明t1时刻达到平衡状态;d图中t1时刻NO的质量分数不再变化,说明已达平衡状态,正确,答案选bd。
(2)根据盖斯定律,目标方程式=①-②+2×③,所以CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式为N2O4(g)+CH4(g)=N2(g)+2H2O(l)+CO2(g) △H=-898.1kJ/mol
(3)①燃料电池中的负极是燃料发生氧化反应,所以该燃料电池的负极反应式为
CH4-8e-+2H2O= CO2+8 H+
②食盐水中的Cl-的物质的量是0.1mol,若按电解食盐水的化学方程式中2NaOH~H2~Cl2,当生成0.1mol氢气时,应生成0.1mol氯气,与题意不符,所以电解食盐水开始是Cl-和H+放电,Cl-放电完毕后是OH-放电,因此溶液中氢氧化钠的物质的量为0.05mol×2=0.1mol,所以
c(OH-)=0.1mol/0.1L=1mol/L,溶液pH=14;
③根据②的分析,阳极产生0.05mol的氯气和0.025mol的氧气,所以标准状况下的体积是1.68L。
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