- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
铅蓄电池是常用的化学电源,其电极材料是Pb和PbO2,电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为:PbO2 + Pb + 2H2SO4 ="=" 2PbSO4+ 2H2O,据此判断:
(1)铅蓄电池的负极材料是________。
(2)工作时正极反应为________________________________。
(3)工作时,电解质溶液的PH________(填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)工作时,电解质溶液中阴离子移向________极;电流方向从________极流向________极。(填正,负)
正确答案
(1) Pb
(2) PbO2 + 4H+ +SO42- +2e-==PbSO4+2H2O
(3) 增大
(4) 负 正 , 负
略
(5分)我国经济发展对能源的需求与日俱增。一种新型燃料电池是将两根特制电极插入氢氧化钾溶液中,然后从两极分别通入甲烷和氧气,其电极反应式为:
X极:CH4+10OH- -8e- ="=" CO32-+7H2O Y极:4H2O+2O2+8e- ==8OH-
( 1)、指出该电池的正极__________(X极或Y极)(1分)
(2)、在标准状况下,通入5.6L甲烷气体,完全反应后有__________mol电子转移;(2分)
(3)、该电池的电解质溶液的PH变化是__________(填升高、降低、不变)(2分)
正确答案
(5分)(1)Y极 (2)2 (3)降低
略
科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-726.5 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ;
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为________________________;
(3)在容积为2 L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇(CO2+3H2 CH3OH + H2O)
在其他条件不变得情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300℃);下列说法正确的是______(填序号)
①温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH) =nA/tA mol·L-1·min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)在T1温度时,将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为_________________________。
正确答案
(1)2858 (2)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) △H=-443.5kJ/moL
(3)③④ (4)(4-2a):4
(1)氢气的燃烧热是-285.8 kJ·mol,所以1mol水分解需要的能量就是285.8 kJ,则分解10mol水就需要2858 kJ。
(2)根据题意可知,①CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.5kJ/moL、②CO(g)+
1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ/mol,所以①-②即得到CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l),所以反应热是-726.5kJ/moL+283.0kJ/mol=-443.5kJ/moL。
(3)①不正确,因为平衡时甲醇的浓度是nA/2 mol·L-1.T2时首先达到平衡状态,则温度是T2大于T1,温度高甲醇的含量底,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,即正反应是放热反应,所以②不正确,③④正确。答案选③④。
(4)CO2转化率为a,则消耗CO2时amol,氢气时3amol,生成甲醇和水蒸气都是amol,所以容器内的压强与起始压强之比为。
(10分)碳、氮元素及其化合物与人类的生产生活密切相关。试回答下列有关问题:
(1) NH3极易溶于水,其水溶液俗称氨水。用水稀释0.1mol·L—1的氨水,溶液中随着水量的增加而减小的是_____________(填序号)
(2)标准状况下,将1.12LCO2通入100mL1mol·L—1的NaOH溶液中,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________________________________________;
①c(OH—)=2c(H2CO3)+______________________________________________;
②c(H+)+c(Na+)=___________________________________________________。
(3)甲烷燃料电池中发生的化学反应为:CH4+2O2=CO2+2H2O,该电池的电解质溶液为H2SO4溶液,则原电池工作时电解质溶液中向正极移动的离子是_____________。
正确答案
(1)b、d(2分,答对1个得1分,答错1个得0分)
(2)c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)(2分)
①c(H+)+c(HCO3-)(2分)
②2c(CO2-3)+(HCO3-)+c(OH-)(2分)
(3)H+(2分)
略
氨有着广泛的用途,如可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产。氨的水溶液中存在电离平衡,常用电离常数Kb和电离度α来定量表示其电离程度。Kb和α常用的测定方法:在一定温度时用酸度计测定一系列已知浓度氨水的pH,可得各浓度氨水对应的c(OH-),然后通过换算求得各对应的α值和Kb值。下面是某中学化学兴趣小组在25℃时测定一系列浓度氨水的pH所对应的c(OH-):
【仪器与试剂】酸度计、50 mL碱式滴定管、100mL烧杯、 0.10 mol·L-1氨水
【实验数据】(不必填表格)
请根据以上信息回答下述问题:
(1)25℃时,氨水的电离常数:Kb ▲ ,通过计算所得的数据和简洁的文字说明电离常数、电离度与弱电解质的初始浓度的关系 ▲ 。
(2)用0.10mol·L—1盐酸分别滴定20.00mL0.10mol·L—1的NaOH溶液和20.00mL0.10mol·L—1
氨水所得的滴定曲线如下:
请指出盐酸滴定氨水的曲线为 ▲ (填A或B),请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序 ▲ 。
(3)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧试验机中相关的反应有:
4NH3(g)+3O2(g)= 2N2(g)+6H2O(l) △H1 ①
4NH3(g)+5O2(g)= 4NO(g)+6H2O(l) △H2 ②
4NH3(g)+6NO(g)= 5N2(g)+6H2O(l) △H3 ③
请写出上述三个反应中△H1、△H2、△H3三者之间关系的表达式,△H1= ▲ 。
(4)Allis-Chalmers制造公司发现可以用氨作为燃料电池的燃料。其总反应式为4NH3+3O2= 2N2+6H2O,正极上的电极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH—,则负极上的电极反应式为 ▲ 。
正确答案
(1)1.80×10-5 (2分), 在三组实验中Kb始终约等于1.80×10-5,说明电离平衡常数与初始浓度无关,(1分)而电离度分别为1.34%1.90%,4.24%,说明电离度与初始浓度有关,(1分)且随着初始浓度减少而增大(1分)(没有具体数字说明的扣1分)
(2)B(2分)c(NH4+)>c(Cl-)>c(.OH-)>c(H+)(2分) (3)(3分)
(4)2NH3+6OH-—6e-=N2+6H2O (2分,若系数不同等其它合理答案给2分)
略
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