- 电化学基础
- 共22819题
A,、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸,如图所示:
(1)A中反应的离子方程式为______.
(2)B中Sn极的电极反应式为______,Sn极附近溶液的pH______(填“升高”“降低”或“不变”).
(3)C中被氧化的金属是______,总反应式为______.
正确答案
解:(1)铁与硫酸反应的离子方程式为:Fe+2H+=Fe2++H2↑,故答案为:Fe+2H+=Fe2++H2↑;
(2)铁比锡活泼,锡为原电池正极,电极反应式为:2H++2e-=H2↑;氢离子浓度减小,溶液的pH值增大,故答案为:2H++2e-=H2↑;升高;
(3)锌比铁活泼,锌为原电池负极,被氧化,负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极:2H++2e-=H2↑,总反应方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑,
故答案为:Zn;Zn+2H+=Zn2++H2↑.
解析
解:(1)铁与硫酸反应的离子方程式为:Fe+2H+=Fe2++H2↑,故答案为:Fe+2H+=Fe2++H2↑;
(2)铁比锡活泼,锡为原电池正极,电极反应式为:2H++2e-=H2↑;氢离子浓度减小,溶液的pH值增大,故答案为:2H++2e-=H2↑;升高;
(3)锌比铁活泼,锌为原电池负极,被氧化,负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极:2H++2e-=H2↑,总反应方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑,
故答案为:Zn;Zn+2H+=Zn2++H2↑.
图A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸.
(1)B中若收集到224mL气体(标准状况),则溶解的金属质量为______
(2)C中被腐蚀的金属是______(填化学式),A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的是顺序是______(用“>”表示).
正确答案
0.56g
Zn
B>A>C
解析
解:(1)该装置构成原电池,电池反应式为Fe+2H+=Fe2++H2↑,生成的气体是氢气,氢气的物质的量==0.01mol,转移电子的物质的量=0.01mol×2=0.02mol,根据转移电子相等得溶解的铁质量=
=0.56g,故答案为:0.56g;
(2)该装置中锌易失电子被腐蚀,金属腐蚀快慢顺序:原电池负极>化学腐蚀>原电池正极,A中铁发生化学腐蚀,B中铁作负极加速被腐蚀,C中铁作正极被保护,所以铁被腐蚀快慢顺序是B>A>C,
故答案为:Zn;B>A>C.
如图所示装置中,b电极用金属M制成,a、c、d为石墨电极,接通电源,金属M沉积于b极,同时a、d电极上产生气泡.试回答:
(1)a为______极
(2)电解开始时,在B烧杯的中央滴几滴淀粉溶液,你能观察到的现象是______;电解进行一段时间后,罩在c极上的试管中
也收集到了气体,此时c极上的电极反应为:______.
(3)当d电极上收集到44.8ml气体(标准状况)时停止电解,a极上放出了______ml气体,若b电极上沉积金属M的质量为0.432g,则此金属的摩尔质量为______•moL-1.
正确答案
解:b电极用金属M制成,a、c、d为石墨电极,接通电源,金属M沉积于b极,说明金属M离子的放电能力大于氢离子,且b为电解池阴极,a、c为原电池阳极,同时a、d电极上产生气泡,a电极上氢氧根离子失电子生成氧气,d电极上氢离子得电子生成氢气.
(1)根据以上分析知,a电极是阳极,故答案为:阳;
(2)电解碘化钾溶液时,c电极上碘离子放电生成碘单质,碘遇淀粉溶液变蓝色,所以在C处变蓝,c电极上氢氧根离子放电生成氧气和水,电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑,故答案为:C处变蓝,4OH--4e-=2H2O+O2↑;
(3)d电极上收集的44.8ml气体(标准状况)是氢气,a极上收集到的气体是氧气,根据转移电子数相等知,氧气和氢气的体积之比是1:2,d电极上收集的44.8ml气体氢气,则a电极上收集到22.4mL氧气;
d电极上析出的氢气的物质的量==0.02mol,转移电子的物质的量是0.04mol,硝酸盐中M显+1价,所以当转移0.04mol电子时析出0.04mol金属单质,M=
=
=108g/mol,
故答案为:22.4,108.
解析
解:b电极用金属M制成,a、c、d为石墨电极,接通电源,金属M沉积于b极,说明金属M离子的放电能力大于氢离子,且b为电解池阴极,a、c为原电池阳极,同时a、d电极上产生气泡,a电极上氢氧根离子失电子生成氧气,d电极上氢离子得电子生成氢气.
(1)根据以上分析知,a电极是阳极,故答案为:阳;
(2)电解碘化钾溶液时,c电极上碘离子放电生成碘单质,碘遇淀粉溶液变蓝色,所以在C处变蓝,c电极上氢氧根离子放电生成氧气和水,电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑,故答案为:C处变蓝,4OH--4e-=2H2O+O2↑;
(3)d电极上收集的44.8ml气体(标准状况)是氢气,a极上收集到的气体是氧气,根据转移电子数相等知,氧气和氢气的体积之比是1:2,d电极上收集的44.8ml气体氢气,则a电极上收集到22.4mL氧气;
d电极上析出的氢气的物质的量==0.02mol,转移电子的物质的量是0.04mol,硝酸盐中M显+1价,所以当转移0.04mol电子时析出0.04mol金属单质,M=
=
=108g/mol,
故答案为:22.4,108.
如图,下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A.电镀时,镀层失电子发生氧化反应,作阳极,镀件上得电子发生还原反应,作阴极,故A错误;
B.氯碱工业是电解饱和的氯化钠溶液而不是熔融氯化钠,阳极上析出氯气,阴极上析出氢气,故B错误;
C.该装置是原电池,锌作负极,铜作正极,外电路上,电子从锌沿导线流向铜,盐桥中Cl-移向ZnSO4溶液,故C错误;
D.氢氧燃料酸性电池中,正极上氧化剂氧气得电子和氢离子反应生成水,故D正确;
故选D.
某原电池总反应的离子方程式为Zn+Cu2+═Zn2++Cu,该原电池的正确组成是( )
正确答案
解析
解:由电池反应式Zn+Cu2+═Zn2++Cu知,锌失电子发生氧化反应,失电子的物质的负极上发生氧化反应,所以锌作负极;不如锌活泼的金属或导电的非金属作正极,可用铜作正极;正极上铜离子得电子发生还原反应,所以电解质溶液中应含有铜离子,可用含有铜离子的盐溶液作电解质溶液,故选B.
如图所示,烧杯中都盛有稀硫酸.
(1)A中反应的离子方程式为______;
(2)B中的电极反应:Fe:______、Sn:______、Sn极附近溶液的pH(填增大、减小或不变)______;
(3)C中被腐蚀的金属是______、其电极反应式为______.比较A、B、C中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是______.
正确答案
解:(1)A中铁和稀硫酸发生化学腐蚀,生成硫酸亚铁和氢气,所以离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑,故答案为:Fe+2H+=Fe2++H2↑;
(2)该装置构成原电池,Fe易失电子作负极、Sn作正极,负极反应式为Fe-2e-=Fe2+,正极上氢离子得电子发生还原反应而生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,导致氢离子浓度降低,溶液的pH增大,故答案为:Fe-2e-=Fe2+;2H++2e-=H2↑;增大;
(3)该装置构成原电池,Zn易失电子作负极、Fe作正极,作负极的金属加速被腐蚀,作正极的金属被保护,所以被腐蚀的金属是Zn,其电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,金属腐蚀快慢速率:作负极的金属>发生化学腐蚀的金属>作正极的金属,所以铁被腐蚀快慢速率为B>A>C,
故答案为:Zn;Zn-2e-=Zn2+;B>A>C.
解析
解:(1)A中铁和稀硫酸发生化学腐蚀,生成硫酸亚铁和氢气,所以离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑,故答案为:Fe+2H+=Fe2++H2↑;
(2)该装置构成原电池,Fe易失电子作负极、Sn作正极,负极反应式为Fe-2e-=Fe2+,正极上氢离子得电子发生还原反应而生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,导致氢离子浓度降低,溶液的pH增大,故答案为:Fe-2e-=Fe2+;2H++2e-=H2↑;增大;
(3)该装置构成原电池,Zn易失电子作负极、Fe作正极,作负极的金属加速被腐蚀,作正极的金属被保护,所以被腐蚀的金属是Zn,其电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,金属腐蚀快慢速率:作负极的金属>发生化学腐蚀的金属>作正极的金属,所以铁被腐蚀快慢速率为B>A>C,
故答案为:Zn;Zn-2e-=Zn2+;B>A>C.
已知电极材料:铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液:CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、盐酸.按要求回答下列问题:若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外加导线,能否构成原电池?______(填“能”或“不能”).若能,请写出电极反应式:负极______,正极______.若不能,请说明原因______.
正确答案
解:原电池的构成条件是:①有两个活泼性不同的电极,②将电极插入电解质溶液中,③两电极间构成闭合回路,④能自发的进行氧化还原反应,铜、石墨和硫酸铁溶液符合原电池的构成条件,所以能构成原电池,铜易失电子发生氧化反应而作负极,电极反应式为:Cu-2e-=Cu 2+,石墨作正极,正极上铁离子得电子发生还原反应,电极反应式为:2Fe3++2e-=2Fe2+,
故答案为:能;Cu-2e-=Cu 2+;2Fe3++2e-=2Fe2+.
解析
解:原电池的构成条件是:①有两个活泼性不同的电极,②将电极插入电解质溶液中,③两电极间构成闭合回路,④能自发的进行氧化还原反应,铜、石墨和硫酸铁溶液符合原电池的构成条件,所以能构成原电池,铜易失电子发生氧化反应而作负极,电极反应式为:Cu-2e-=Cu 2+,石墨作正极,正极上铁离子得电子发生还原反应,电极反应式为:2Fe3++2e-=2Fe2+,
故答案为:能;Cu-2e-=Cu 2+;2Fe3++2e-=2Fe2+.
(1)氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料.氢气燃烧热值高.实验测得,在常温常压下,1gH2完全燃烧生成液态水,放出 142.9kJ 热量.则能表示H2标准燃烧热的热化学方程式为______.
(2)燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景.现用甲烷燃料电池进行如图所示实验:①该甲烷燃料电池中,负极的电极反应式为______.
②如图1装置中,某一铜电极的质量减轻 6.4g,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,合成氨反应的化学方程式如下:N2+3H2⇌2NH3,△H<0
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图2所示.图中t3 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2amolH2和amolN2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______
③现以a mol NH3和足量空气为原料制取NH4NO3,经过一系列转化反应后,向反应混合物中加入bg水,得到密度为ρg/mL的溶液,计算该溶液中NH4NO3物质的量浓度的最大值.
正确答案
解:(1)在298K、101kPa时,2g 即1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为:H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol,
故答案为:H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;
(2)①碱性甲烷燃料电池中,负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根,电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,故答案为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
②串联电路中转移电子相等,消耗氧气的体积=×22.4=1.12L,故答案为:1.12;
(3)N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol;反应是放热反应,反应前后气体体积减小,
①由反应速率与时间的关系图象可知,t1时正逆反应速率都增大,平衡正向移动,引起平衡移动的条件可能是增大压强;t3时刻正逆反应速率均迅速增大,但是平衡逆向进行,所以氨气的百分含量是减小的,即表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2-t3,
故答案为:增大压强;t2-t3;
②N2(g)+3H2(g)⇌2NH2(g)
开始 2amol/L 4amol/L 0
反应 amol/L 3amol/L 2amol/L
平衡 amol/L amol/L 2amol/L
所以化学平衡常数K==
(L/mol)2,
故答案为:;
③设a mol NH3中有x mol用于生产硝酸,其余(a-x) mol NH3跟生成的硝酸恰好完全反应生成NH4NO3,
由4NH3+5O2═4NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O═4HNO3则
NH3~NO~HNO3 NH3 +HNO3 ═NH4NO3
x mol x mol x mol (a-x)mol x mol
依题意,最大程度制取NH4NO3,则应该满足(a-x)=x,
解得x=,
所以硝酸的物质的量浓度是:c(NH4NO3)═=
=
=
mol/L,
答:硝酸铵的物质的量浓度mol/L.
解析
解:(1)在298K、101kPa时,2g 即1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为:H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol,
故答案为:H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;
(2)①碱性甲烷燃料电池中,负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根,电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,故答案为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
②串联电路中转移电子相等,消耗氧气的体积=×22.4=1.12L,故答案为:1.12;
(3)N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol;反应是放热反应,反应前后气体体积减小,
①由反应速率与时间的关系图象可知,t1时正逆反应速率都增大,平衡正向移动,引起平衡移动的条件可能是增大压强;t3时刻正逆反应速率均迅速增大,但是平衡逆向进行,所以氨气的百分含量是减小的,即表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2-t3,
故答案为:增大压强;t2-t3;
②N2(g)+3H2(g)⇌2NH2(g)
开始 2amol/L 4amol/L 0
反应 amol/L 3amol/L 2amol/L
平衡 amol/L amol/L 2amol/L
所以化学平衡常数K==
(L/mol)2,
故答案为:;
③设a mol NH3中有x mol用于生产硝酸,其余(a-x) mol NH3跟生成的硝酸恰好完全反应生成NH4NO3,
由4NH3+5O2═4NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O═4HNO3则
NH3~NO~HNO3 NH3 +HNO3 ═NH4NO3
x mol x mol x mol (a-x)mol x mol
依题意,最大程度制取NH4NO3,则应该满足(a-x)=x,
解得x=,
所以硝酸的物质的量浓度是:c(NH4NO3)═=
=
=
mol/L,
答:硝酸铵的物质的量浓度mol/L.
(1)写出图①中电解池阴阳两极的电极反应式和该电解池的总反应式:
阴极:______;
阳极:______;
电解池总反应式:______.
(2)写出图②中原电池正负两极的电极反应式和该原电池的总反应式:
正极:______;
负极:______;
原电池总反应式:______.
正确答案
Cu2++2e-=Cu
4OH--4e-=O2↑+2H2O
2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
2H++2e-=H2↑
Zn-2e-=Zn2+
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
解析
解:(1)惰性电极作电极材料,电解硫酸铜溶液时,阴极上铜离子放电,电极反应式为:Cu2++2e-=Cu,阳极上氢氧根离子放电,电极反应式为:4OH--4e-=O2↑+2H2O,电池反应式为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,
故答案为:Cu2++2e-=Cu;4OH--4e-=O2↑+2H2O;2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4;
(2)铜、锌和稀硫酸构成的原电池中,较活泼的金属锌作负极,铜作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为:2H++2e-=H2↑,负极上锌失电子生成锌离子,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,电池反应式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑,
故答案为:2H++2e-=H2↑;Zn-2e-=Zn2+;Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑.
如图是氢氧燃料电池构造示意图,电解质用的是30%的KOH溶液.关于该电池的说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、氢氧燃料电池中,H2在负极a上被氧化,O2在正极b上被还原,故A正确;
B、原电池工作时,电子由负极经外电路流向正极,即由a通过灯泡流向b,故B错误;
C、氢氧燃料电池的总反应为:2H2+O2=2H2O,属于环保电池,故C正确.
D、通入氧气的一极为原电池的正极,由于电解质溶液为碱性,故正极的电极反应是:O2+2H2O+4e-=4OH-,故D正确;
故选B.
下列装置不能构成原电池的是( )
正确答案
解析
解:A.该装置不能自发的进行氧化还原反应,所以不能构成原电池,故A选;
B.该装置符合原电池的构成条件,属于原电池,锌易失电子作负极,铜作正极,故B不选;
C.该装置符合原电池的构成条件,属于原电池,锌易失电子作负极,石墨作正极,故C不选;
D.该装置符合原电池的构成条件,属于原电池,锌易失电子作负极,铜作负极,故D不选;
故选A.
如图所示,将铁、铜通过导线相连,置于稀硫酸中.
(1)负极电极反应式______.
(2)正极电极反应式______.
(3)该电池总反应的离子方程式______.
正确答案
Fe-2e-=Fe2+
2H++2e-=H2↑
Fe+2H+=Fe2++H2↑
解析
解:(1)该原电池中,Fe易失电子作负极、Cu作正极,负极上铁失电子发生氧化反应生成亚铁离子进入溶液,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,故答案为:Fe-2e-=Fe2+;
(2)正极上氢离子得电子发生还原反应生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,故答案为:2H++2e-=H2↑;
(3)正负极反应之和即为总反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑;故答案为:Fe+2H+=Fe2++H2↑.
(1)CCS技术是将工业和有关能源产业中所生产的CO2进行捕捉与封存的技术,被认为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一.其中一种以天燃气为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图甲所示(部分条件及物质未标出).回答下列问题:
CH4在催化剂作用下实现第一步,也叫CH4不完全燃烧,1gCH4不完全燃烧反应放出2.21kJ热量,写出该反应的热化学方程式______.
(2)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上可用(1)转化中得到的合成气制备甲醇.反应为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)某温度下,在容积为2L的密闭容器中进行该反应,其相关数据见如图乙:
①根据上图计算,从反应开始到tmin时,用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=______
②t min至2tmin时速率变化的原因可能是______;
③3tmin时对反应体系采取了一个措施,至4tmin时CO的物质的量为0.5mol,请完成图乙CO的曲线.
(3)某同学按图丙所示的装置用甲醇燃料电池(装置Ⅰ)进行电解的相关操作,以测定铜的相对原子质量,其中c电极为铜棒,d电极为石墨,X溶液为500mL0.4mol/L硫酸铜溶液.当装置Ⅱ中某电极上收集到标准状况下的气体V1mL时,另一电极增重mg(m<12.8).
①装置Ⅰ中、H+向______极(填“a”或“b”)移动;b电极上发生的反应为______.
②铜的相对原子质量的表达式为______(用m和V1的代数式表示).
正确答案
解:(1)根据流程图可知甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和氢气,1gCH4燃烧生成一氧化碳和氢气放热2.21kJ,16g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量16×2.21kJ=35.36KJ,16g甲烷为1mol,则甲烷不完全燃烧的热化学方程式为:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)△H=-70.72 kJ•mol-1,
故答案为:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)△H=-70.72 kJ•mol-1;
(2)①根据v==
=
mol/(L•min),故答案为:
mol/(L•min);
②反应速率加快,而且在t的时刻,达平衡状态,可能是反应受热或使用了催化剂,故答案为:反应受热或使用了催化剂;
③平衡正向移动,是增加CO的量导致平衡正向移动,所以图象为:,故答案为:
;
(3)①由装置II中某电极上收集到标准状况下的气体V1mL时,另一电极增重mg可知,d极为阳极,而c极为阴极,所以与d极相连的a极为正极,原电池中阳离子向正极移动,b电极为负极是燃料发生氧化反应,反应方程式为:CH3OH-6eˉ+H2O=CO2+6H+,故答案为:a、CH3OH-6eˉ+H2O=CO2+6H+;
②整个过程中转移电子的物质的量为:,所以生成铜的物质的量为:
,所以铜的相对原子质量的表达式为
,故答案为:
.
解析
解:(1)根据流程图可知甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和氢气,1gCH4燃烧生成一氧化碳和氢气放热2.21kJ,16g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量16×2.21kJ=35.36KJ,16g甲烷为1mol,则甲烷不完全燃烧的热化学方程式为:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)△H=-70.72 kJ•mol-1,
故答案为:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)△H=-70.72 kJ•mol-1;
(2)①根据v==
=
mol/(L•min),故答案为:
mol/(L•min);
②反应速率加快,而且在t的时刻,达平衡状态,可能是反应受热或使用了催化剂,故答案为:反应受热或使用了催化剂;
③平衡正向移动,是增加CO的量导致平衡正向移动,所以图象为:,故答案为:
;
(3)①由装置II中某电极上收集到标准状况下的气体V1mL时,另一电极增重mg可知,d极为阳极,而c极为阴极,所以与d极相连的a极为正极,原电池中阳离子向正极移动,b电极为负极是燃料发生氧化反应,反应方程式为:CH3OH-6eˉ+H2O=CO2+6H+,故答案为:a、CH3OH-6eˉ+H2O=CO2+6H+;
②整个过程中转移电子的物质的量为:,所以生成铜的物质的量为:
,所以铜的相对原子质量的表达式为
,故答案为:
.
用如图所示的装置进行电解.通电一会儿,发现用NaCl溶液湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色.
(1)E为电源的______极,Fe为______极
(2)A中发生反应的离子方程式为______,B中发生反应的化学方程式为______
(3)在B中观察到的现象是______
(4)若此电源为铅蓄电池,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-PbSO4+2H2O,则放电时:正极的电极反应式是______;电解液中H2SO4的浓度将变______;当外电路通过1mol电子时,理论上负极板的质量增加______g,此时若要使A池中的溶液复原,应加入______g的CuO固体.
正确答案
解:通电一会儿,发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色,说明C端是阳极,则E是负极,F是正极,铁作阴极,铂丝作阳极,电解硫酸铜溶液时,阴极上铜离子放电,阳极上氢氧根离子放电,
(1)E为电源的 负极,铁电源负极相连,所以Fe为阴极,故答案为:负;阴;
(2)A池中为惰性电极电解硫酸铜溶液,反应的离子方程式为2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑;B中铜为阳极电解硫酸钠溶液,发生反应的化学方程式为2Cu+2H2O
2Cu(OH)2+H2↑;故答案为:2Cu2++2H2O
2Cu+4H++O2↑;2Cu+2H2O
2Cu(OH)2+H2↑;
(3)在B中观察到的现象是铜片溶解,石墨电极上有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成,故答案为:铜片溶解,石墨电极上有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成;
(4)电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-⇌2PbSO4+2H2O,写出电极反应为:负极电解反应:Pb-2e-+SO42-=PbSO4 ,正极电极反应:PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O,放电时:正极的电极反应式是PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O;电解液中H2SO4的浓度将减少;当外电路通过1mol电子时,依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加0.5mol×303g/mol-0.5mol×207g/mol=48g,此时若要使A池中的溶液复原,应加入0.5molCuO固体,其质量为0.5mol×80g/mol=40g,
故答案为:PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O;小;48;40.
解析
解:通电一会儿,发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色,说明C端是阳极,则E是负极,F是正极,铁作阴极,铂丝作阳极,电解硫酸铜溶液时,阴极上铜离子放电,阳极上氢氧根离子放电,
(1)E为电源的 负极,铁电源负极相连,所以Fe为阴极,故答案为:负;阴;
(2)A池中为惰性电极电解硫酸铜溶液,反应的离子方程式为2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑;B中铜为阳极电解硫酸钠溶液,发生反应的化学方程式为2Cu+2H2O
2Cu(OH)2+H2↑;故答案为:2Cu2++2H2O
2Cu+4H++O2↑;2Cu+2H2O
2Cu(OH)2+H2↑;
(3)在B中观察到的现象是铜片溶解,石墨电极上有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成,故答案为:铜片溶解,石墨电极上有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成;
(4)电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-⇌2PbSO4+2H2O,写出电极反应为:负极电解反应:Pb-2e-+SO42-=PbSO4 ,正极电极反应:PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O,放电时:正极的电极反应式是PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O;电解液中H2SO4的浓度将减少;当外电路通过1mol电子时,依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加0.5mol×303g/mol-0.5mol×207g/mol=48g,此时若要使A池中的溶液复原,应加入0.5molCuO固体,其质量为0.5mol×80g/mol=40g,
故答案为:PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O;小;48;40.
氢气是一种清洁能源.制氢和储氢作为氢能利用的关键技术,是当前科学家主要关注的热点问题.
(1)用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如1图所示:
①甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是______.
②第Ⅱ步反应为可逆反应.800℃时,若CO的起始浓度为2.0mol•L-1,水蒸气的起始浓度为3.0mol•L-1,达到化学平衡状态后,测得CO2的浓度为1.2mol•L-1,则CO的平衡转化率为______.
(2)NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,且反应前后B元素的化合价不变,该反应的化学方程式为______,反应消耗1mol NaBH4时转移的电子数目为______.
(3)储氢还可借助有机物,如利用环已烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢.
+3H2(g)
在某温度下,向恒容容器中加入环已烷,其起始浓度为a mol•L-1,平衡时苯的浓度为b mol•L-1,该反应的平衡常数K=______(用含a、b的关系式表达).
(4)一定条件下,如2图所示装置可实现有机物的电化学储氢(除目标产物外,近似认为无其它有机物生成).
①实现有机物储氢的电极是______;
A.正极 B.负极 C.阴极 D.阳极
其电极反应方程为:______.
②该储氢装置的电流效率η明显小于100%,其主要原因是相关电极除目标产物外,还有一种单质气体生成,这种气体是______.由表中数据可知,此装置的电流效率η=______.[η=(生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数)×100%,计算结果保留小数点后1位].
正确答案
解:(1)①根据第一步反应过程可以得出:CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g),△H=-103.3KJ/mol;
根据第二步反应过程可以得出:CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g),△H=-33.2KJ/mol;
根据盖斯定律,上下两式相加可得:CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5 kJ/mol,故答案为:CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5 kJ/mol;
②设CO的平衡转化量为x,
CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)
初始浓度:2.0 3.0 0 0
变化浓度:1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度:0.8 1.8 1.2 1.2
则CO的平衡转化率为×100%=60%,故答案为:60%;
(2)NaBH4与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,NaBO2中B元素化合价为+3价,所以NaBH4中H元素的化合价为-1价,所以H元素化合价由-1价、+1价变为0价,再结合转移电子守恒配平方程式为NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑,反应消耗1mol NaBH4时转移的物质的量=1mol×4×(1-0)=4mol,所以转移电子数为4NA或2.408×1024,故答案为:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;4NA或2.408×1024;
(3)环己烷的起始浓度为amol•L-1,平衡时苯的浓度为bmol•L-1,同一容器中各物质反应的物质的量浓度之比等于其计量数之比,所以根据方程式知,环己烷的平衡浓度为(a-b)mol/L,氢气的浓度为3bmol/L,则平衡常数K=mol3•L-3=
=
mol3•L-3,
故答案为:mol3•L-3;
(4)①活泼的氢发生氧化反应,是负极,该实验的目的是储氢,所以阴极上发生的反应为生产目标产物,阴极上苯得电子和氢离子生成环己烷,电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12,故答案为:C;C6H6+6H++6e-=C6H12;
②阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阳极上生成2.8mol氧气转移电子的物质的量=2.8mol×4=11.2mol,
生成1mol氧气时生成2mol氢气,则生成2.8mol氧气时同时生成5.6mol氢气,
设参加反应的苯的物质的量是xmol,参加反应的氢气的物质的量是3xmol,剩余苯的物质的量为10mol×24%-xmol,反应后苯的含量==10%,
x=1.2,苯转化为环己烷转移电子的物质的量为1.2mol×6=7.2mol,则×100%=64.3%,
故答案为:H2,64.3%.
解析
解:(1)①根据第一步反应过程可以得出:CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g),△H=-103.3KJ/mol;
根据第二步反应过程可以得出:CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g),△H=-33.2KJ/mol;
根据盖斯定律,上下两式相加可得:CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5 kJ/mol,故答案为:CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5 kJ/mol;
②设CO的平衡转化量为x,
CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)
初始浓度:2.0 3.0 0 0
变化浓度:1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度:0.8 1.8 1.2 1.2
则CO的平衡转化率为×100%=60%,故答案为:60%;
(2)NaBH4与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,NaBO2中B元素化合价为+3价,所以NaBH4中H元素的化合价为-1价,所以H元素化合价由-1价、+1价变为0价,再结合转移电子守恒配平方程式为NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑,反应消耗1mol NaBH4时转移的物质的量=1mol×4×(1-0)=4mol,所以转移电子数为4NA或2.408×1024,故答案为:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;4NA或2.408×1024;
(3)环己烷的起始浓度为amol•L-1,平衡时苯的浓度为bmol•L-1,同一容器中各物质反应的物质的量浓度之比等于其计量数之比,所以根据方程式知,环己烷的平衡浓度为(a-b)mol/L,氢气的浓度为3bmol/L,则平衡常数K=mol3•L-3=
=
mol3•L-3,
故答案为:mol3•L-3;
(4)①活泼的氢发生氧化反应,是负极,该实验的目的是储氢,所以阴极上发生的反应为生产目标产物,阴极上苯得电子和氢离子生成环己烷,电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12,故答案为:C;C6H6+6H++6e-=C6H12;
②阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阳极上生成2.8mol氧气转移电子的物质的量=2.8mol×4=11.2mol,
生成1mol氧气时生成2mol氢气,则生成2.8mol氧气时同时生成5.6mol氢气,
设参加反应的苯的物质的量是xmol,参加反应的氢气的物质的量是3xmol,剩余苯的物质的量为10mol×24%-xmol,反应后苯的含量==10%,
x=1.2,苯转化为环己烷转移电子的物质的量为1.2mol×6=7.2mol,则×100%=64.3%,
故答案为:H2,64.3%.
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