- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
A、B、C、D、E五种短周期元素,原子序数依次增大.A元素的单质是自然界最轻的气体,E单质须保存在煤油中.A与B、C分别构成电子数相等的化合物M、N,且M是一种能产生温室效应的最简单的有机气体物质;D元素最外层电子数是次外层电子数的3倍;
回答下列问题:
(1)N的电子式为______;M分子中含有______(填“极性”或“非极性”)键
(2)D与E以1:1形成的化合物与水反应的化学反应方程式______
(3)A、B、C、D可形成阳离子和阴离子个数比是1:1的离子化合物X;A、D、E可形成化合物Y;X与Y以物质的量之比1:2加热反应,写出反应的化学方程式______.反应后水溶液显______(填“酸”“碱”或“中”)性,原因是______(用离子方程式表示)
(4)由N与D的单质、KOH溶液构成原电池,负极会产生C的单质.则其负极反应为______;一段时间后,溶液pH______(填“增大”“减小”或“不变”).
(5)在一定温度下,将4mol C单质和12mol A单质通入到体积为2L的密闭容器中,发生反应,2min达到平衡状态时,A单质的转化率是50%,则用A单质表示该反应的平均速率为______;该温度下的平衡常数为K=______.从化学平衡移动的角度分析,提高A单质的转化率可以采取的措施是______(选填序号字母).
a、及时分离出生成物 b、平衡后再加入6molA物质 c、增大压强 d、使用催化剂 e、平衡后再加入2molC物质.
正确答案
A、B、C、D、E五种短周期元素,原子序数依次增大.A元素的单质是自然界最轻的气体,应为H,E单质须保存在煤油中,应为Na,A与B、C分别构成电子数相等的化合物M、N,且M是一种能产生温室效应的最简单的有机气体物质,则M为CH4,B为C,D元素最外层电子数是次外层电子数的3倍,应为O,则N为NH3,C为N,
即A为H,B为C,C为N,D为O,E为Na,
(1)N为NH3,电子式为
,分子中含有N-H键,为极性键,故答案为:
; 极性;
(2)D与E以1:1形成的化合物为Na2O2,与水反应的化学反应方程式为2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2↑,
故答案为:2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2↑;
(3)化合物X为NH4HCO3,Y为NaOH,二者反应的化学方程式为NH4HCO3+2NaOHNa2CO3+NH3↑+2H2O,
反应溶液的溶质为Na2CO3,由于发生CO32-+H2O
HCO3-+OH-,则溶液呈碱性,
故答案为:NH4HCO3+2NaOHNa2CO3+NH3↑+2H2O;碱;CO32-+H2O
HCO3-+OH-;
(4)NH3、O2和KOH形成的原电池中,NH3被氧化生成N2,则负极反应为2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O,
反应的总方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O,溶液体积增大,OH-浓度减小,则溶液pH减小,
故答案为:2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O;减小;
(5)N2+3H2
2NH3
起始:2mol/L 6mol/L 0
转化:1mol/L 3moL/L 2moL/L
平衡:1mol/L 3moL/L 2moL/L
则v(N2)==0.5mol/L-1min-1,k=
=
,
提高H2单质的转化率可以采取:增大压强,及时分离出生成物以及平衡后再加入2molN2物质,如平衡后再加入6molH2物质,则H2的转化率减小,加入催化剂平衡不移动,
故答案为:0.5mol/L-1min-1;;a、c、e.
有X、Y、Z、W四种短周期元素,原子序数依次增大.X的阳离子就是一个质子.Z、W在周期表中处于相邻位置,它们的单质在通常状况下均为无色气体.Y原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍.请回答:
(1)Z2的电子式为______,Y的原子结构示意图为______,YW2的结构式为______.
(2)将YX4、W2按上图所示通入某燃料电池中,则两极的电极方程式分别为:
a电极:______,b电极:______.若有16gW2参加反应,转移的电子数是______.
(3)已知在120℃、101kPa下,0.5mol X2在W2中完全燃烧时,释放出120.9kJ的热量,该反应的热化学方程式为______.
(4)Y和Z结合可生成一种超硬物质,本身耐磨损,抗腐蚀,则该物质属于______晶体,该晶体中各粒子均满足8电子稳定结构,则化学式为______.
正确答案
X的阳离子就是一个质子,则X为H元素,Z、W在周期表中处于相邻位置,它们的单质在通常状况下均为无色气体,只有Z为N元素,W为O元素符合,Y原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,则Y为C元素,
(1)Z为N元素,单质为N2,为非金属单质,N原子之间有3个共用电子对,电子式为
,Y为C元素,原子核外有2个电子层,最外层电子数为4,原子结构示意图为
,CO2为直线形分子,结构式为O=C=O,
故答案为:
;
;O=C=O;
(2)甲烷燃料电池中,甲烷为负极,发生反应为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,
氧气为正极,电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-,16gO2的物质的量为=0.5mol,反应中O元素的化合价有0价降低到-2价,则转移的电子数为0.5×4NA=2NA,
故答案为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;O2+4e-+2H2O=4OH-;2NA或1.204×1024;
(3)已知在120℃、101kPa下,0.5mol X2在W2中完全燃烧时,释放出120.9kJ的热量,则1mol反应放出的热量为241.8KJ,热化学方程式为:
H2(g)+1/2 O2(g)═H2O(g)△H=-241.8kJ•mol-1,
故答案为:H2(g)+1/2 O2(g)═H2O(g)△H=-241.8kJ•mol-1;
(4)Y和Z结合可生成一种超硬物质,本身耐磨损,抗腐蚀,该晶体为原子晶体,化学式为C3N4,该晶体中各粒子均满足8电子稳定结构,
故答案为:原子;C3N4.
A、B、C、D、E、F是六种短周期主族元素,它们的原子序数依次增大,其中A、D及C、F分别是同一主族元素,A、F两元素的原子核中质子数之和比C、D两元素原子核中质子数之和少2,F元素的最外层电子数是次外层电子数的0.75倍.又知B元素的最外层电子数是内层电子数的2倍,E元素的最外层电子数等于其电子层数.请回答:
(1)1mol由E、F二种元素组成的化合物跟由A、C、D三种元素组成的化合物发生反应,完全反应后消耗后者的物质的量为______.
(2)A、C、F间可形成甲、乙两种微粒,它们均为负一价双原子阴离子,甲有18个电子,乙有10个电子,则甲与乙反应的离子方程式为______.
(3)单质B的燃烧热akJ/mol.由B、C二种元素组成的化合物BC14g完全燃烧放出bkJ热量,写出单质B和单质C反应生成BC的热化学方程式:______.
(4)工业上在高温的条件下,可以用A2C和BC反应制取单质A2.在等体积的Ⅰ、Ⅱ两个密闭容器中分别充入1molA2C和1molBC、2molA2C和2molBC.一定条件下,充分反应后分别达到平衡(两容器温度相等).下列说法正确的是______
A.达到平衡所需要的时间:Ⅰ>Ⅱ
B.达到平衡后A2C的转化率:Ⅰ=Ⅱ
C.达到平衡后BC的物质的量:Ⅰ>Ⅱ
D.达到平衡后A2的体积分数:Ⅰ<Ⅱ
E.达到平衡后吸收或放出的热量:Ⅰ=Ⅱ
F.达到平衡后体系的平均相对分子质量:Ⅰ<Ⅱ
(5)用B元素的单质与E元素的单质可以制成电极浸入由A、C、D三种元素组成的化合物的溶液中构成电池,则电池负极的电极反应式是______.
正确答案
A、B、C、D、E、F是六种短周期主族元素,它们的原子序数依次增大,F元素的最外层电子数是次外层电子数的0.75倍,则次外层电子为8,最外层电子数为6,则F为S元素;由B元素的最外层电子数是内层电子数的2倍,内层电子数为2,则最外层电子数为4,所以B为C元素;E元素的最外层电子数等于其电子层数,则为第三周期第ⅢA族,即E为Al;C、F是同一主族元素,则C为O元素;A、D是同一主族元素,A、F两元素的原子核中质子数之和比C、D两元素原子核中质子数之和少2,则A、D的质子数相差10,即A为H,D为Na,
即A为H,B为C,C为O,D为Na,E为Al,F为S.
(1)1molAl2S3与A、C、D三种元素组成的化合物NaOH溶液反应,先和水反应生成2molAl(OH)3、3molH2S,
由Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,H2S+2NaOH=Na2S+2H2O,
则消耗NaOH的物质的量为8mol,故答案为:8mol;
(2)A、C、F间可形成甲、乙两种微粒,它们均为负一价双原子阴离子,甲有18个电子,为HS-,乙有10个电子,为OH-,二者反应的离子反应为HS-+OH-=S2-+H2O,
故答案为:HS-+OH-=S2-+H2O;
(3)单质B的燃烧热akJ/mol,则C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-akJ/mol①,
BC14g完全燃烧放出bkJ热量,则CO(g)+O2(g)=CO2(g);△H=-2bkJ/mol①,
由盖斯定律可知,①-②可得C(s)+O2(g)=CO(g);△H=-(a-2b)kJ/mol,
故答案为:C(s)+O2(g)=CO(g);△H=-(a-2b)kJ/mol;
(4)在等体积的Ⅰ、Ⅱ两个密闭容器中分别充入1molA2C和1molBC、2molA2C和2molBC,则Ⅱ中n大,p大,
A.Ⅱ中压强大,反应速率快,时间少,则达到平衡所需要的时间:Ⅰ>Ⅱ,故A正确;
B.Ⅰ和Ⅱ中物质的量成正比,为等效平衡,则平衡达到平衡后A2C的转化率:Ⅰ=Ⅱ,故B正确;
C.Ⅱ中压强大,平衡正向移动,则达到平衡后BC的物质的量:Ⅰ<Ⅱ,故C错误;
D.Ⅰ和Ⅱ中物质的量成正比,为等效平衡,达到平衡后A2的体积分数:Ⅰ=Ⅱ,故D错误;
E.由物质的量与热量成正比,Ⅱ中物质的量大,则放热多,则达到平衡后吸收或放出的热量:Ⅰ<Ⅱ,故E错误;
F.由M=可知,Ⅱ中的质量与物质的量均为Ⅰ中的2倍,则M相同,达到平衡后体系的平均相对分子质量:Ⅰ=Ⅱ,故F错误;
故答案为:AB;
(5)B元素的单质与E元素的单质可以制成电极浸入由A、C、D三种元素组成的化合物的溶液中构成电池,发生2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑,
Al失去电子,化合价升高,则Al为负极,电极反应为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O,故答案为:Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O.
V、W、X、Y、Z是原子序数依次递减的五种常见元素。X元素是地壳中含量最多的元素,Y、Z组成气态化合物M的水溶液呈碱性,W的单质在X2中燃烧的产物可使品红溶液褪色,V是一种历史悠久,应用广泛的金属元素。请回答:
(1)Y元素在周期表中的位置是____________;写出X、Z两种元素组成的化合物一种用途:________________。
(2)由以上五种元素两两组合所形成的化合物中,有一种物质能与水反应生成气体且属于氧化还原反应,请写出该反应的化学方程式_______________。
(3)X、Y、Z三种元素可组成一种强酸U,M在适当条件下被U吸收生成一种盐。该盐的水溶液的pH________7(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)若将V金属投入到盐酸中,生成了浅绿色溶液N。N的酸性溶液与双氧水反应的离子方程式:_______________。
(5)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以Y2、Z2为电极反应物,以HCl—NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池,试写出该电池的正极反应式_______________;放电时溶液中H+移向______________ (填“正”或“负”)极。
(6)W(s)+O2(g)===WO2(g);ΔH1 W(g)+O2(g)===WO2(g);ΔH2 则ΔH1______(填“>”或“<”或“=”)ΔH2。
正确答案
(1)第二周期ⅤA族 ;绿色氧化剂(H2O2)或溶剂(H2O)或其他合理答案
(2)3NO2+H2O===2HNO3+NO
(3)小于
(4)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(5)N2+6e-+8H+===2NH4+ ;正
(6)>
X、Y、Z为三种常见短周期元素,它们位于同一周期,且原子序数依次增大,X的最高价氧化物对应的水化物为强碱,Y、Z的最高价氧化物对应的水化物均为强酸,W与Z同主族,且其原子序数相差18。请回答下列问题:
(1)Z的含氧酸中相对分子质量最小的是_____________________。(填化学式)
(2)X2Y与W2在水溶液中反应的离子方程式为_______________________。
(3)下图装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图,装置(Ⅱ)为电解池的示意图。装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许X+通过。电池充电、放电的电池反应为:X2Y4+3XW2X2Y2+XW3当闭合K时,X及附近溶液变红色。下列说法正确的是____________________。
A. 闭合K时,X+从右到左通过离子交换膜
B. 闭合K时,负极反应为3XW-2e-=XW3+2X+
C. 闭合K时,X电极的电极反应为2Cl-2e-=Cl2↑
D. 闭合K时,当有0.1mol X+通过离子交换膜,X电极上析出标准状况下气体1.12L
正确答案
(1)HClO
(2)S2-+Br2==S↓+2Br-
(3)D
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