- 化学能与电能
- 共5875题
如图是某具有高效能的高铁电池的实验装置,已知放电后,两极得到铁的相同价态的化合物。
请问答下列问题:
(1)该电池放电时正极发生的电极反应是_________;若该电池属于二次电池,则充电时阴极的电极反应式为_________________
(2)此盐桥中阴离子定向移动的方向是__________;若用某种高分子材料制成隔膜代替盐桥,该隔膜允许通过的离子是____。
(3)高铁酸钾具有极姒的氧化性,是一种优良的水处理剂。请完成FeO42- 与水反应的化学方程式:4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+_______;K2FeO4在处理水的过程中所起的作用是作净水剂和____。
(4)用适量的K2FeO4配制 =1.0 mol·L-1的试液,将试液分别置于20℃、40℃、60℃的恒温水浴中,测出 的变化如图I所示,则(3)中反应的△H_______0(填“>”、“<”或“=”),温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是_______________。
(5) 在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示。下列说法中正确的是___________。
a.无论溶液的酸碱性如何变化,铁元素都有4种存在形态
b.向pH=2的这种溶液中加KOH溶液至pH=10,HFeO4- 的分布分数先增大后减小
c.向pH=8的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为:
H2FeO4+OH-=HFeO4-+H2O)
正确答案
(1) FeO42- +4H2O+3e-= Fe(OH)3↓+5OH- ;Fe(OH)3+3e-=Fe+3OH-
(2)由左池到右池 ;K+和H+
(3)3O2↑ ;杀菌消毒
(4)> ; 温度升高,反应速率加快,平衡向正反应方向 移动(或其他合理答案)
(5)b
阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池,其电池总反应为:2H2+O2═2H2O.试回答下列问题:
(1)若电解质溶液为KOH溶液,构成燃料电池,则:
①负极反应式为______
②正极反应式为______
③工作一段时间后,溶液pH______(填“增大”或“减小”或“不变”)
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质,则:
①负极反应式为______
②正极反应式为______
③工作一段时间后,溶液pH______(填“增大”或“减小”或“不变”).
(3)如把H2改为甲烷,KOH作电解质,则正极反应式为______.
正确答案
(1)①该反应中氢气失电子被氧化,氢气失电子生成氢离子,氢离子和溶液中的氢氧根离子生成水,所以电极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O.
②氧气得电子被还原,氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,所以电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-.
③随着反应的进行,生成的水越来越多,溶质氢氧化钾的量不变,所以导致溶液的浓度降低,所以溶液的PH值减小.
故答案为:①2H2+4OH--4e-=4H2O;②O2+2H2O+4e-=4OH-; ③减小.
(2)该反应中氢气失电子被氧化,氢气失电子生成氢离子,所以电极反应式为2H2-4e-═4H+
②氧气得电子被还原,氧气得电子和溶液中的氢离子生成水,所以电极反应式为O2+4H++4e-═2H2O;
③随着反应的进行,生成的水越来越多,溶质硫酸的量不变,所以导致溶液的浓度降低,所以溶液的PH值增大.
故答案为:①2H2-4e-═4H+;②O2+4H++4e-═2H2O;③增大.
(3)负极上甲烷燃烧生成二氧化碳和水,甲烷失电子发生氧化反应生成二氧化碳,二氧化碳和溶液中的氢氧化钾反应生成碳酸钾和水;
正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,所以电极反应式为.O2+2H2O+4e-═4OH-.
故答案为:O2+2H2O+4e-═4OH-.
蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是:
NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2
(1)若此蓄电池放电时,该电池某一电极发生还原反应的物质是________(填序号)。
A.NiO2 B.Fe C.Fe(OH)2 D.Ni(OH)2 (2)用此蓄电池分别电解以下两种溶液,假如电路中转移了0.02 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,
试回答下列问题:
①电解M(NO3)x溶液时某一电极增加了a g M,则金属M的相对原子质量为____________(用含“a、x”的表达式表示)。
②电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL,阳极产生的气体在标准状况下的体积是________L;将电解后的溶液加水稀释至1 L,此时溶液的pH=____________________。
正确答案
(1)A
(2)①50ax ②0.168;2
A、B、X、Y和Z是原子序数依次递增的短周期元素,其中A与Y同主族,X与Z同主族,A与B和A与X均可形成10个电子化合物;B与Z的最外层电子数之比为2:3,常见化合物Y2X2与水反应生成X的单质,其溶液可使酚酞试液变红.请回答下列问题.
(1)Z的原子结构示意图为______; Z在周期表中的位置是______;B元素的名称为______.
(2)化合物Y2X2的电子式为______;它含有的化学键类型有______(填序号).
A.离子键 B.极性共价键 C.非极性共价键 D.氢键
(3)A与X和A与Z均能形成18个电子的化合物,此两种化合物发生反应生成Z的化学方程式为______.
(4)A的单质与X的单质可制成新型的化学电源(KOH溶液作电解质溶液),两个电极均由多孔性碳制成,通入的气体由孔隙中逸出,并在电极表面放电,则正极通入______(填物质名称);负极电极反应式为______.
(5)1980年我国首次制成一辆燃氢汽车,乘员12人,以50km/h行驶了40km.为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气.下列可供开发又较低经济的制氢方法是______(填写编号)
①电解水 ②锌和稀硫酸反应 ③光解海水
其次,制得纯氢气后,还需要解决的问题是______.(写出其中的一个)
正确答案
常见的10电子化合物有CH4、NH3、H2O、HF等,多为氢化物,A与B和A与X均可形成10个电子化合物,则A为H元素,常见化合物Y2X2与水反应生成X的单质,其溶液可使酚酞试液变红,则该化合物为Na2O2,其中Y为Na元素,X为O元素,X与Z同主族,则Z为S元素,最外层电子数为6,B与Z的最外层电子数之比为2:3,则B的最外层电子数为4,根据A、B、X、Y和Z是原子序数依次递增可知B为C元素,
(1)Z为S元素,原子核外有3个电子层,最外层电子数为6,则原子结构示意图为
,位于周期表第三周期ⅥA族,B为C元素,名称为碳,
故答案为:
;第三周期ⅥA族;碳;
(2)化合物Y2X2为Na2O2,为离子化合物,含有离子键和非极性共价键,电子式为
,
故答案为:
;A、C;
(3)A与X和A与Z形成的18电子化合物分别为H2O2、H2S,其中H2O2具有氧化性,H2S具有还原性,二者发生氧化还原反应生成S和H2O,反应的化学方程式为H2O2+H2S=S↓+2H2O,
故答案为:H2O2+H2S=S↓+2H2O;
(4)碱性氢氧燃料电池中,通入氢气的一极为电源的负极,通入氧气的一极为电源的正极,其中负极发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O,
故答案为:氧气;H2-2e-+2OH-═2H2O;
(5)①电解水需要大量的电能,不符合廉价的要求,并且火力发电或排放大量的二氧化碳,故①错误;
②锌和稀硫酸反应,消耗大量的锌和硫酸,不符合廉价的要求,故②错误;
③光解海水,可充分利用光能,廉价而又低碳,符合要求,故③正确.
又氢气的沸点较低,难以液化,并且难以安全储存,
故答案为:③;氢气的液化、氢气的安全储存等.
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)如图装置(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+3XW 2X2Y2+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
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,则Z属于第三周期元素,X对应的碱是强碱,则X是钠元素,Y的原子序数小于Z,则Y、Z的最高价氧化物对应的水化物均为强酸,所以Y是硫元素,Z是氯元素,W是溴元素.
(1)Z的含氧酸中相对分子质量最小的应该是含有氧原子个数最少的,所以是HClO,故答案为:HClO;
(2)硫化钠具有还原性,溴具有氧化性,所以硫化钠能被溴氧化生成硫单质,同时自身被还原生成溴离子,反应离子反应方程式为:S2-+Br2═S↓+2Br-,故答案为:S2-+Br2═S↓+2Br-;
(3)I是原电池,II是电解池,当闭合K时,X及附近溶液变红色则X电极是阴极,阴极上氢离子放电,Y电极是阳极,A是负极,B是正极
A.闭合K时,X+向正极移动,所以应该是从左到右通过离子交换膜,故错误;
B.闭合K时,负极上失电子化合价升高而发生氧化反应,故错误;
C.闭合K时,X电极上氢离子放电生成氢气,故错误;
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=×22.4L/mol=1.12L,故正确;
故选D.
A、B、C、D、E五种短周期元素,原子序数依次增大,A、E同主族,A元素的原子半径最小,B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y,A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物.回答下列问题:
(1)常温下,X、Y的水溶液的pH均为5.则两种水溶液中由水电离出的H+浓度之比是______.
(2)A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物,受热易分解.写出少量该化合物溶液与足量的Ba(OH)2溶液反应的离子方程式______.
(3)将铝片和镁片用导线相连,插入由A、D、E三种元素组成物质的稀溶液中构成原电池,则负极的电极反应式为______.
(4)化学反应3A2(g)+C2(g)⇌2CA3(g).当反应达到平衡时不断改变条件(不改变A2、C2和CA3的量),图1表示反应速率与反应过程的关系,其中表示平衡混合物中CA3的含量最高的一段时间是______.温度为T℃时,将4a mol A2和2a mol C2放入1L密闭容器中,充分反应后测得C2的转化率为50%,则反应的平衡常数______
(5)化合物A8B4D2有如图2转化关系.其中,g是常用调味品的主要成分.写出反应①的化学方程式______
设计实验方案完成d→e的转化______
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元素的原子半径最小,则A为氢元素;B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,则B有2个电子层,最外层电子数为4,则B为碳元素;C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y,则C为氮元素、X为硝酸、Y为硝酸铵;A、E同主族,E的原子序数大于碳元素,则E为Na元素;A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物,则D为O氧元素,
(1)常温下,硝酸溶液中水电离中氢离子浓度等于溶液中氢氧根离子浓度为mol/L=10-9mol/L.硝酸铵溶液中氢离子为水电离产生的,氢离子浓度为10-5mol/L,故两溶液中由水电离出的H+浓度之比为10-9mol/L:10-5mol/L=10-4:1,
故答案为:10-4:1;
(2)A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物,受热易分解,该化合物为NaHCO3,少量NaHCO3溶液与足量的Ba(OH)2溶液反应生成碳酸钡、碳酸钠与是,反应的离子方程式为:Ba2++HCO3-+OH-═BaCO3↓+H2O,
故答案为:Ba2++HCO3-+OH-═BaCO3↓+H2O;
(3)将铝片和镁片用导线相连,插入NaOH的稀溶液中构成原电池,铝与氢氧化钠溶液反应,Mg不与氢氧化钠溶液反应,故Al为负极,电极反应式为Al+4OH-═AlO2-+2H2O+3e-,
故答案为:Al+4OH-═AlO2-+2H2O+3e-;
(4)t0~t1,正逆反应速率相等,处于平衡状态;t1~t2,正逆反应速率都增大,且逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应方向移动,导致CA3的含量降低;t2~t3,正逆反应速率相等,处于平衡状态,CA3的含量不变;t3~t4,正逆反应速率都同等程度的增大平衡不移动,CA3的含量不变;t4~t5,正逆反应速率都降低,但逆反应速率大于正反应速率,导致平衡向逆反应方向移动,CA3的含量降低;t5~t6,正逆反应速率相等,平衡不移动,CA3的含量不变,所以平衡混合物中CA3的含量最高的一段时间是t0~t1.
3A2(g)+C2(g)⇌2CA3(g)
开始(mol/L):4a 2a 0
变化(mol/L):3a a 2a
平衡(mol/L):a a 2a
故该温度平衡常数k==
故答案为:t0~t1;;
(5)化合物H8C4O2在碱性条件下得到f,f酸化得到g,g是常用调味品的主要成分,化合物为CH3COOC2H5,f为乙酸钠,反应①的化学方程式为CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH.
d为乙醇,乙醇催化氧化可以得到乙醛,方案为:取一根光洁铜丝绕成螺旋状,放在酒精灯外焰加热,然后伸入d中,反复几次,观察到铜丝由红→黑→红,并闻到液体有刺激性气味,
故答案为:CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH;取一根光洁铜丝绕成螺旋状,放在酒精灯外焰加热,然后伸入d中,反复几次,观察到铜丝由红→黑→红,并闻到液体有刺激性气味.
有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种短周期元素;A元素的原子半径是所有元素中原子最小的;C元素的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能生成盐M;E与A同主族,且与E同周期;F元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2;A、B、C、E、F这五种元素,每-种与D元素都能形成原子个数比不相同的若干种化合物.请回答:
(1)D元素在周期表中的位置为______.
(2)可以比较D和F得电子能力强弱的是______(填写编号).
a.比较这两种元素原子半径的大小
b.二者形成的化合物中,D元素的原子显负价
c.比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
(3)盐M中含有的化学键类型有______;并写出其中阳离子的电子式______.
(4)已知1mol E与水反应放出283.5kJ的热量,试写出E与水反应的热化学反应方程式______.
(5)固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质.其工作原理如图所示.
①固体氧化物中的O2-向______(填“正”或“负”)极移动.
②电极b为电池______极,其电极反应式为______.
③若A2作为燃料气,则接触面上发生的反应为______.
④若B2A4作为燃料气,则接触面上发生的反应为______.
正确答案
有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种短周期元素,A元素的原子半径是所有元素中原子最小的,所以A为H元素;C元素的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能生成盐M,则C是N元素;E与A同主族,且与E同周期,E的原子序数大于C,所以E为Na元素;F元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2,则F为S元素;A、B、C、E、F这五种元素,每-种与D元素都能形成原子个数比不相同的若干种化合物,则D为O元素,B为C元素,
(1)通过以上分析知,D是O元素,O元素位于第二周期第VIA族,故答案为:第二周期第VIA族;
(2)比较D和F得电子能力强弱实际上就是比较两种元素的非金属性强弱,比较非金属性强弱的方法有:比较与氢气化合的难易程度、比较氢化物的稳定性、比较两种元素形成的化合物中的化合价、电负性等,故选bc;
(3)硝酸铵中 铵根离子和硝酸根离子之间存在离子键,铵根离子中氮原子和氢原子、硝酸根离子中氮原子和氧原子之间都存在共价键,铵根离子的电子式为:
,故答案为:离子键、共价键;
;
(4)1molNa与水反应放出283.5kJ的热量,则2molNa与水反应放出567kJ热量,所以其热化学反应方程式为
2Na(s)+2H2O(l)=H2(g)↑+2NaOH(aq)△H=-567kJ/mol,
故答案为:2Na(s)+2H2O(l)=H2(g)↑+2NaOH(aq)△H=-567kJ/mol;
(5)①原电池放电时阴离子向负极移动,所以O2-向负极移动,故答案为:负;
②燃料电池中,正极上投放氧化剂,所以b电极是正极,正极上氧气得电子生成氧离子,所以电极反应式为O2+4e-=2O2-,故答案为:O2+4e-=2O2-;
③如果氢气为燃料,则该电极上氢气失电子和氧离子反应生成水,则电极反应式为H2+O2--2e-=H2O,故答案为:H2+O2--2e-=H2O;
④如果C2H4作为燃料气,该电极上燃料失电子和氧离子反应生成二氧化碳和水,所以电极反应式为C2H4+6O2--12e-=2CO2+2H2O,
故答案为:C2H4+6O2--12e-=2CO2+2H2O.
关于化学电源的叙述,错误的是
正确答案
下列说法正确的是
[ ]
正确答案
网易探索2010年5月20日报道,来自法国格勒诺布尔(Grenoble)约瑟夫·傅立叶大学的研究小组发明了第一块可为人体人造器官提供电能的可植入的葡萄糖生物燃料电池,其基本原理是葡萄糖和氧气在人体中酶的作用下发生的总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O(酸性环境),下列对该电池说法不正确的是
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正确答案
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