- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
(1)氢气燃烧热值高。实验测得,在常温常压下,1g H2完全燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量。则H2燃烧的热化学方程式为__________________________________。
(2)氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现氢氧燃料电池进行下图所示实验:
①氢氧燃料电池中,正极的电极反应式为____________
②上图装置中,某一铜电极的质量减轻3.2g,则a极上消耗的O2在标准状况下的体积为____________L
(3)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化方程式如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);
ΔH=-92.4 kJ/mol
①当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如下图所示。
图中t1时引起平衡移动的条件可能是____________其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是
____________
②温度为T℃时,将2a mol H2和amol N2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%。则反应的平衡常数为____________。
正确答案
(1)2H2(g)+O2(g)==2H2O(l);ΔH=-571.6 kJ/mol
(2)①O2+4e-+2H2O=4OH-;②0.56
(3)①增大压强;t2-t3;②
正极材料为的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
(1)橄榄石型是一种潜在的锂离子电池正极材料,它可以通过
、
与
溶液发生共沉淀反应,所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时,不将和
溶液直接混合的原因是___________________。
②共沉淀反应的化学方程式为____________________________。
③高温成型前,常向中加入少量活性炭黑,其作用除了可以改善成型后的
的导电性能外,还能______________________。
(2)废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有及少量Al、Fe等)可通过下列实验方法回收钴、锂。
① 在上述溶解过程中,被氧化成
,
在溶解过程中反应的化学方程式为__________________________________。
② 在空气中加热时,固体残留率随温度的变化如图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水,则1000℃时,剩余固体的成分为____________。(填化学式);在350~400℃范围内,剩余固体的成分为______________。(填化学式)。
正确答案
(1)①在碱性条件下更易被氧化(凡合理答案均可);
②
③与空气中反应,防止
中的
被氧化 (凡合理答案均可)
(2)①;
②;
(1)用甲烷制氢是一种廉价的制氢方法。有关的热化学方程式如下:
CH4(g)+1/2O2(g)CO(g)+2H2(g);△H=-36kJ/mol……… ①
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g);△H=+216kJ/mol………②
①下列说法正确的是___________。
A.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H=+504kJ/mol
B.当反应①中υ(CH4)正=υ(CO)正时,表明该反应达平衡状态
C.其它条件不变时,增大体系压强,反应①②中甲烷的转化率均增大
D.为维持恒定温度(不考虑热量损失),某反应器中同时发生反应①与②时,消耗甲烷的物质的量之比为6∶1
②某温度下,在100L反应器中充入甲烷和水蒸汽的物质的量分别为100mol和300mol 时,假定只发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。当甲烷的转化率为0.5时,此时平衡常数为______________。
(2)发蓝液是由NaNO3、NaNO2及NaOH配成的,在加热条件下,通过三步反应使铁表面生成一层致密的Fe3O4:
3Fe+NaNO2+5NaOH3Na2FeO2+H2O+NH3↑…………①;
8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O4Na2Fe2O4+3NH3↑……②;
以及第三步生成四氧化三铁。请补充第三步反应的方程式并配平:______________________________。
(3)为了使铝表面形成较厚的氧化膜,工业上常用电解硫酸溶液的方法,在阳极上生成氧化铝,写出此时阳极的电极反应:____________________________。
(4)将固体草酸锰MnC2O4·2H2O放在一个可以称出质量的容器里加热。固体质量随温度的变化关系如下图所示(质量单位为g):则214℃时,剩余固体的成分为________________。(填化学式);在280℃时,剩余固体的成分为________________。(填化学式)
正确答案
(1)①D;②1.35
(2)Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4↓+4NaOH
(3)3H2O+2Al-6e-=Al2O3+6H+
(4)MnC2O4;MnO
(1)甲醇是一种可再生能源,工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
上述反应符合“原子经济”原则的是_______________(填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“III”)。
(2)依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置。
①该电池正极的电极反应为____________。
②工作一段时间后,测验得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方式式为________________________。
(3)甲烷也是一种可再生的能源,如果用甲烷来制水煤气,反应方程式为:
在一体积恒定为1 L的密闭器中用1mol甲烷和1mol水蒸气进行以上反应,测得甲烷的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示。
①反应在0~5min这段时间共吸收的热量为____________kJ;
②进行到5min时,反应达到平衡,这时平衡常数K的数值为____________;
③进行到8min时,只改变了影响平衡的一个条件:水蒸气的浓度。10min达到新的平衡,这时
c(H2O)=____________mol/L。(小数点后面保留一位数)
正确答案
(1)I
(2)①O2+2H2O+4e-==4OH-;②2CH3OH+3O2+4OH-==2CO32-+6H2O
(3)①103;②6.75;③5.1
氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。请回答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 __________________,在导线中电子流动方向为_________ (用a、b表示)。
(2)负极反应式为_________________ 。
(3)电极表面镀铂粉的原因为________________________。
(4)该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。因此,大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:
↑
①反应I中的还原剂是__________ ,反应Ⅱ中的氧化剂是______________________。
②已知LiH固体密度为0.82 g/cm3,用锂吸收224 L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_________________________。
③由②生成的LiH与H2O作用,放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为______________________ mol。
正确答案
(1)由化学能转变为电能;由a到b
(2)2H2 +4OH- -4e-===4H2O或H2 +2OH- - 2e- === 2H2O
(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数,加快电极反应速率
(4)①Li ;H2O ②1/1148或8.71×10-4 ;③32
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