- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
有关元素A、B、C、D、E、F的信息如下：
请回答下列问题：
（1）写出物质甲与乙反应的离子方程式______
（2）下列说法不正确的是______（填序号）．
①实验室可用右图所示装置制取B的最高价氧化物
②用C单质做成的槽车，可用来运输甲的浓溶液
③C和铜与稀硫酸组成的原电池，C电极被还原
（3）若用石墨做电极电解元素D、E组成的化合物饱和水溶液，写出电解反应的离子方程式为：______
（4）已知：2AO2（g）
A2O4（g）；△H＜0．在恒温恒容条件下，将一定量AO2和A2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中，反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如下图所示．
①该反应是由______开始反应的．（填“正反应”、“逆反应”、或“正逆反应同时”．）
②a、b两个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是______．
③前10min内用AO2表示的化学反应速率v（AO2）=______mol•L-1•min-1．
正确答案
A最高价氧化物对应的水化物（甲）能与其气态氢化物（乙）反应生成盐，说明生成的盐含有的元素全部为非金属元素，则应为N；
B最外层电子数是次外层电子数的2倍，应为C元素；
CM层上有3个电子，应为Al元素；
D短周期原子半径最大的主族元素，应为Na元素；
E最高正价与最低负价代数和为6，则最高正价为+7，应为Cl元素．
（1）A最高价氧化物对应的水化物（甲）为HNO3，气态氢化物（乙）为NH3，二者反应的离子方程式为H++NH3=NH4+，故答案为：H++NH3=NH4+；
（2）①B为C元素，对应的最高价氧化物为CO2，可用CaCO3和盐酸反应制备，反应不用加热，可用①图装置制备，故①正确；
②Al与冷的浓硝酸发生钝化反应，在表面生成一层致密的氧化物膜，阻碍反应的继续进行，所以可用Al制备的槽车运输浓硝酸，故②正确；
③Al和铜与稀硫酸组成的原电池中，Al较活泼，应作原电池的负极，被氧化，故③错误，
故答案为：③；
（3）电解饱和NaCl溶液，生成NaOH、H2、Cl2，反应的离子方程式为2Cl-+2H2O=2OH-+H2↑+Cl2↑，故答案为：2Cl-+2H2O=2OH-+H2↑+Cl2↑；
（4）已知：2NO2（g）
N2O4（g）；△H＜0．在恒温恒容条件下，将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中，
①反应为可逆反应，所加入的物质既有反应物，也有生成物，则正逆反应同时，故答案为：正逆反应同时；
②a、b两个点中，b点物质的浓度不再发生变化，应达到平衡状态，故答案为：b；
③化学反应中，物质的量浓度变化之比等于化学计量数之比，则X为NO2的变化曲线，Y为 N2O4的变化曲线，
v（NO2）=
短周期A，B，C，D，E五种元素原子序数依次增大，A、B同主族，B、C、D三种元素原子形成的金属阳离子电子层结构相同，E元素原子最外层电子数等于A、B、C、D元素原子最外层电子数之和．A、B能形成原子个数比为1：1的离子化合物W，W易与水发生氧化还原反应，回答下列问题：
（1）W的电子式______，W与水反应的化学方程式______．
（2）若以C、D两元素的单质作为电极①以A、E组成的化合物为电解质构成原电池，则负极为______（填元素名称），正极反应式是______． ②以B元素最高价氧化物的水化物为电解质构成原电池，则负极为______（填元素名称），负极反应式是______．
（3）已知C单质与E单质可发生燃烧反应，以H2SO4作为电解质溶液设计成燃料电池，则负极反应式是______，正极反应式______．
正确答案
由题意可知：A，B，C，D，E依次为：氢、钠、镁、铝、氯，
（1）因氢化钠是离子化合物，由Na+和H-构成，所以NaH的电子式为：Na+[：H]-，氢化钠易与水发生氧化还原反应：
NaH+H2O=NaOH+H2↑，故答案为：Na+[：H]-；NaH+H2O=NaOH+H2↑；
（2）镁、铝和盐酸形成原电池的自发氧化还原反应是镁和盐酸的反应，所以镁作负极，金属铝作正极，正极是稀盐酸中的氢离子得到电子化合价降低的还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑；镁、铝和氢氧化钠溶液形成原电池的自发氧化还原反应是金属铝和氢氧化钠的反应，所以铝作负极，金属镁作正极，电池总反应和铝与NaOH溶液的反应相同：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，负极反应式是：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O，
故答案为：镁；2H++2e-=H2↑；铝；2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O．
（3）燃料电池工作时，镁失电子是还原剂，发生氧化反应，负极反应式为：Mg-2e-═Mg2+；氯气得电子是氧化剂，发生还原反应．正极反应式为：Cl2+2e-═2Cl-，电解质溶液是H2SO4，故答案为：Mg-2e-═Mg2+；Cl2+2e-═2Cl-．
镍（Ni）是一种重要的金属，在材料科学等领域有广泛应用．
（1）Ni在元素周期表中的位置是______．
（2）镍易形成配合物，如：Ni（CO）4、[Ni（NH3）6]2+ 等．写出一种与配体CO互为等电子体的阴离子______．配体NH3中N原子的杂化类型为______，它可用作致冷剂的原因是______．若[Ni（NH3）6]2+ 为正八面体构型，则[Ni（CO）2（NH3）4]2+的结构有______种．
（3）镍常见化合价为+2、+3，在水溶液中通常只以+2 价离子的形式存在．+3价的镍离子具有很强的氧化性，在水中会与水或酸根离子迅速发生氧化还原反应．Ni3+的电子排布式为______，NiO（OH）溶于浓盐酸的化学方程式为______．
（4）镍和镧（
LaNixHy+y NiO（OH） 
正确答案
（1）Ni的原子数序为28，位于周期表第四周期第Ⅷ族，故答案为：第四周期，第Ⅷ族；
（2）CO的电子数为14，含有2个原子，它的等电子体有等CN-、C22-；NH3中N原子形成4个δ键，为杂化sp3；氨气易液化，液化时吸收大量的热，可用作制冷剂；[Ni（CO）2（NH3）4]2+的结构中，CO可位于平面的相邻和相对两种位置，
故答案为：CN-、C22-；sp3；液态氨汽化时需吸收大量的热；2；
（3）Ni3+的电子排布式为：[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7，NiO（OH）具有氧化性，与盐酸发生氧化还原反应，化学方程式为2NiO（OH）+6HCl（浓）=2NiCl2+Cl2↑+4H2O，
故答案为：[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7；2NiO（OH）+6HCl（浓）=2NiCl2+Cl2↑+4H2O；
（4）由晶胞结构可知，Ni位于晶胞的面上，共有10个Ni，则平均含有Ni的个数为10×
故答案为：5； LaNi5H6+6OH--6e-═LaNi5+6H2O．
X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素．已知：①X可分别与Y、W形成X2Y，X2Y2、XW等共价化合物；②Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物．
请回答：
（1）Z2Y的化学式是 ．
（2）W的原子电子排布式是 ．
（3）如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞试液的ZW饱和溶液，
C（I）、C（II）为多孔石墨电极．接通S1后，C（I）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成．一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转．此时：C（I）电极的名称是 _（填“正极”或“负极”）；C（II）电极的反应式是 ．
（4）铜屑放入稀硫酸中不发生反应，若在稀硫酸中加入X2Y2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是 ．
正确答案
现有A、B、C、D、E五种短周期元素，已知他们的原子序数依次增大，元素A的原子只有一个电子层；又知元素A能分别与元素B、C、D形成电子总数相等的化合物分子X、Y、Z，Y有刺激性气味，Z常温下为液态，元素E的单质的水溶液有漂白性．
请回答下列问题：
（1）元素E的单质的饱和溶液与石灰石反应后所得溶液的漂白性增强的原因是______；
（2）在锅炉水中加入C2A4，可以把锅炉表面的氧化铁还原为结构紧密的四氧化三铁保护层，C2A4 被氧化，且反应中无污染物生成，写出反应的化学方程式（不必配平）______，1mol C2A4 参加反应转移电子的数目为______，氧化产物的化学式为______；
（3）化合物Y与元素C的最高正价氧化物的水化物按物质的量比为2：1完全反应后的水溶液呈______ 性（填“酸”“碱”或“中”），溶液中离子浓度由大到小的顺序为______；
（4）用X、D2和能传导O2-的固体电解质组成的原电池中，负极的电极反应式为______．
（5）A、B、D三种元素可以形成最简式为B2A4D且有香味的有机物，该有机物在酸性条件下可以水解，生成含碳原子数相同的两种常见有机物，这两种有机物均可用作食品调味剂．则这种有香味的有机物在一定条件下水解的化学方程式是______．
正确答案
现有A、B、C、D、E五种短周期元素，已知他们的原子序数依次增大，元素A的原子只有一个电子层，又知元素A能分别与元素B、C、D形成电子总数相等的化合物分子X、Y、Z，Y有刺激性气味，则A为氢元素；元素E的单质的水溶液有漂白性，则E为氯元素；Z为氢化物，Z常温下为液态，Z为水，所以D为氧元素；X、Y、Z电子总数相等，Y有刺激性气味，Z为水，分子含有10个电子，则Y为NH3，故C为氮元素，所以X为CH4，故B为碳元素．
故A为氢元素；B为碳元素，C为氮元素，D为氧元素；E为氯元素；X为CH4，Y为NH3，Z为水．
（1）元素E的单质为Cl2，在氯水中存在以下平衡Cl2+H2O
HCl+HClO，CaCO3与氯水中的HCl反应，使 c（H+）减小，平衡向右移动，HClO浓度增大，故漂白性增强，
故答案为：元素E的单质为Cl2，在氯水中存在以下平衡Cl2+H2O
HCl+HClO，CaCO3与氯水中的HCl反应，使 c（H+）减小，平衡向右移动，HClO浓度增大，故漂白性增强；
（2）C2A4为N2H4，在锅炉水中加入N2H4，可以把锅炉表面的氧化铁还原为结构紧密的四氧化三铁保护层，N2H4 被氧化，且反应中无污染物生成，N2H4被氧化为氮气，同时生成水，反应的化学方程式为6Fe2O3+N2H4=4Fe3O4+N2↑+2H2O，氧化产物是N2；氮元素化合价由-2价升高为0价，1mol N2H4 参加反应转移电子的数目为1mol×4×NAmol-1=4NA，
故答案为：6Fe2O3+N2H4=4Fe3O4+N2↑+2H2O；4NA；N2；
（3）Y为NH3，与元素C的最高正价氧化物的水化物为HNO3，二者按物质的量比为2：1完全反应，氨气有剩余，溶液为氨水与硝酸铵1：1混合溶液，一水合氨的电离程度大于铵根离子水解程度，溶液呈碱性，所以c （NH4+）＞c （NO3-），c （OH-）＞c （H+），一水合氨电离程度不大，所以溶液中离子浓度由大到小的顺序为c （NH4+）＞c （NO3-）＞c （OH-）＞c （H+），故答案为：碱；c （NH4+）＞c （NO3-）＞c （OH-）＞c （H+）；
（4）用CH4、O2和能传导O2-的固体电解质组成的原电池中，负极发生氧化反应，甲烷在负极放电，在O2-环境下生成二氧化碳与水，负极的电极反应式为 CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，
故答案为：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O；
（5）A、B、D三种元素可以形成最简式为B2A4D且有香味的有机物，该有机物在酸性条件下可以水解，生成含碳原子数相同的两种常见有机物，这两种有机物均可用作食品调味剂．所以有香味的有机物B2A4D为CH3COOCH2CH3，CH3COOCH2CH3在一定条件下水解的化学方程式是CH3COOCH2CH3+H2O
故答案为：CH3COOCH2CH3+H2O
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