- 电解池
- 共5205题
已知A为中学化学中的一种盐,B、C为日常生活中常见的金属.通常条件下D、G为无色无味气体.已知用惰性电极电解A溶液一段时间后,产物只有C、D和E的稀溶液.各物质之间的转化关系如图(部分反应产物已略去).
请回答下列问题:
(1)A的化学式为______.
(2)A溶液与Na2O2反应的总化学方程式为______.
(3)E的稀溶液与F溶液反应的离子方程式为______.
(4)电解100mL盐A的溶液一段时间后,断开电路,取出电极,测得所得到的气体D在标准状况下的体积为5.6mL,则电解后溶液的pH为______.(假设溶液体积不变)
(5)若向100mL盐A的溶液中加入10g金属单质B的粉末,充分搅拌后,过滤,烘干得10.16g固体C.则滤液中溶质的物质的量浓度为______.(假设溶液体积不变)
正确答案
(1)电解A溶液时产生金属单质C和另外一种气体D,应为电解含氧酸盐溶液,在阴极上析出不活泼金属,则C应为铜,D为氧气,E溶液能与C金属发生氧化还原反应,且E溶液与F溶液也能反应生成无色无味气体G,说明E溶液具有强氧化性,应为硝酸,故A为硝酸,C为铜,D为氧气,G为NO,F与硝酸反应生成NO,说明且含有金属B元素,说明F溶液具有还原性,应为Fe(NO3)2溶液,B为Fe,H为Fe(NO3)3,故答案为:Cu(NO3)2;
(2)Na2O2与水加入到Cu(NO3)2溶液中反应生成NaOH和氧气,NaOH和Cu(NO3)2反应生成蓝色沉淀2Cu(OH)2,故答案为:2Na2O2+2Cu(NO3)2+2H2O=2Cu(OH)2↓+4NaNO3+O2↑;
(3)硝酸具有强氧化性,Fe2+具有还原性,二者发生氧化还原反应,故答案为:3Fe2++NO3-+4H+═3Fe3++NO↑+2H2O;
(4)根据电解硝酸铜的电极方程式:
2Cu(NO3)2+2H2O2Cu+O2↑+4HNO3
22.4L 4mol
5.6×10-3L n
则n==1×10-3mol
所以c(H+)==0.01mol,故PH=2,故答案为:2;
(5)向盐A溶液中加入金属单质B,反应的化学方程式为:Fe+Cu(NO3)2═Fe(NO3)2+Cu,根据差量法计算:
Fe+Cu(NO3)2═Fe(NO3)2+Cu△m
1mol 8g
n 10.16g-10g=0.16g
n==0.02mol,所以溶液的浓度为:
=0.2mol/L,故答案为:0.2 mol/L.
下图是元素周期表的短周期部分,序号a~h代表8种常见元素.
请用相应的化学用语回答下列问题:
(1)画出g原子结构示意图______.
(2)写出元素h的单质与元素a、c形成的简单化合物发生置换反应的化学方程式______.
(3)写出f单质与a、d、e三种元素形成的化合物水溶液反应的化学方程式______.
(4)a、b元素形成的最简单化合物与d单质可组成燃料电池(以KOH溶液作电解质溶液),写出正极的电极反应式:______,负极发生______反应(填“氧化”或“还原”),OH-移向______极.
正确答案
根据元素在周期表中的分布知识,可以推知a是H,b是C,c是N,d是O,e是Na,f是Al,g是S,h是Cl.
(1)S原子结构示意图为:
,故答案为:
;
(2)元素a、c形成的简单化合物是氨气,元素h的单质是氯气,氯气和氨气的反应为:3Cl2+2NH3=N2+6HCl,故答案为:3Cl2+2NH3=N2+6HCl;
(3)f单质是金属铝与a、d、e三种元素形成的化合物水溶液氢氧化钠反应的化学方程式为:2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑,故答案为:2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑;
(4)a、b元素形成的最简单化合物是甲烷,和氧气形成的甲烷燃料电池中,正极上放电的是氧气,发生得电子得还原反应,电极反应是O2+2H20+4e-=4OH-,负极上是燃料甲烷失电子,发生氧化反应,在原电池中,阴离子移向原电池的负极,故答案为:O2+2H20+4e-=4OH-;氧化;负.
能源短缺是人类面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应II:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2
下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)
①由表中数据判断△H2______0(填“>”、“<”或“=”),
②若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______,
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离 C.使用合适的催化剂
D.充入He,使体系总压强增大 E.按原比例再充入 CO和 H2
③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol•L-1,则CO的转化率为______,此时的温度为______(从上表中选择);
④恒温下,1mol CO和nmol H2在一个容积可变的密闭容器中反应达到平衡后,生成a molCH3OH.若起始时放入3molCO+3nmolH2,则达平衡时生成CH3OH______mol.
(2)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的原电池装置.
①该电池工作时,OH-向______极移动(填“正”或“负”),
②该电池正极的电极反应式为______.
正确答案
(1)①表中数据分析,随温度增大,平衡常数减小,说明平衡逆向进行,根据平衡移动原理,升温向吸热反应方向进行,故正向是放热反应,△H2<0;故答案为:<;
②CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2<0;若容器容积不变,可增加甲醇产率的条件分析:
A、升高温度平衡逆向进行,甲醇产率减小,故A不符合;
B、将CH3OH(g)从体系中分离,平衡正向进行,甲醇产增大,故B符合;
C、使用合适的催化剂,改变反应速率,不改变化学平衡,甲醇产率不变,故C不符合;
D、充入He,使体系总压强增大,分压不变,平衡不动,故D不符合;
E、按原比例再充入 CO和 H2,相当于增大体系压强,平衡向气体体积减小的方向进行,即正向进行,甲醇产率增大,故E符合;
故答案为:BE;
③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol•L-1,则依据平衡三段式列式计算:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
起始量(mol) 2 6 0
变化量(mol) 1.6 3.2 1.6
平衡量(mol) 0.4 2.8 1.6
CO的转化率=×100%=80%;
平衡后物质的平衡浓度为:C(CO)=0.2mol/L;C(H2)=1.4mol/L;C(CH3OH)=0.8mol/L;
平衡常数K==
=2.041L/mol;依据图表可知温度为250°C;
故答案为:80%; 250℃;
④恒温下,1mol CO和nmol H2在一个容积可变的密闭容器中反应达到平衡后,生成a molCH3OH.若起始时放入3molCO+3nmolH2,依据恒温恒压容器中达到的平衡是等效平衡,所以容器中生成甲醇物质的量为3a;故答案为:3a;
(2)①依据甲醇燃烧的反应原理,结合如图所示的原电池装置,负极上失电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应;一般燃料在负极上发生反应,氧气再正极发生还原反应;
负极电极反应为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;阴离子移向负极;正极电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-;
故答案为:负;O2+2H2O+4e-=4OH-;
甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).
(1)分析该反应并回答下列问题:
①平衡常数表达式为K=______.
②下列各项中,不能够说明该反应已达到平衡的是______(填序号).
A、恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化
B、一定条件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等
C、一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
D、一定条件下,单位时间内消耗2mol CO,同时生成1mol CH3OH
(2)如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线.
①该反应的焓变△H______0(填“>”、“<”或“=”).
②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1______K2(填“>”、“<”或“=”).
③若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______.
A、升高温度
B、将CH3OH(g)从体系中分离
C、使用合适的催化剂
D、充入He,使体系总压强增大
(3)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆.甲醇燃料电池的工作原理如图2所示.
①该电池工作时,b口通入的物质为______,c口通入的物质为______.
②该电池正极的电极反应式为:______.
③工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,有______NA个电子转移.
正确答案
(1)①反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的平衡常数K=,故答案为:
;
②A.由方程式可以看出,反应前后气体的物质的量不相等,只有达到平衡状态,容器压强不发生变化,能判断反应达到平衡状态,故A错误;
B.一定条件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等,即正逆反应速率相等,所以能判断反应达到平衡状态,故B错误;
C、一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变是平衡的标志,故C错误;
D、一定条件下,单位时间内消耗2molCO,同时生成1mol CH3OH,只能表明正反应速率,不能表示正逆反应速率相等,故D正确.
故选D.
(2)①反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)中,反应向右进行,一氧化碳的转化率增大,温度升高,化学平衡向着吸热方向进行,根据图中的信息可以知道:T2>T1,所以该反应是放热反应,故答案为:<;
②对于放热反应,温度越高,化学平衡常数越小,T2>T1,反之越大,所以K1>K2,故答案为:>;
③A、若容器容积不变,升高温度,反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)平衡逆向移动,甲醇产率降低,故A错误;
B、将CH3OH(g)从体系中分离,反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)平衡正向移动,甲醇产率增大,故B正确;
C、使用合适的催化剂不会引起化学平衡的移动,甲醇的转化率不变,故C错误;
D、若容器容积不变,充入He,使体系总压强增大,单质各组分的浓度不变,化学平衡不移动,甲醇的转化率不变,故D错误;
故选B;
(3)①在甲醇燃料电池中,燃料甲醇作负极,氧气作正极,电解质中的阳离子移向正极,所以c口通入的物质为氧气,b口通入的物质为甲醇,故答案为:CH3OH;O2;
②该电池正极是氧气发生得电子的还原反应,电极反应式为:O2+4e-+4H+=2H2O,故答案为:O2+4e-+4H+=2H2O;
③当6.4g即0.2mol甲醇完全反应生成CO2时,根据总反应:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,消耗氧气0.3mol,转移电子1.2mol,即个数为1.2NA,故答案为:1.2NA.
(1)用碳棒作电极,电解下列水溶液:
①Na2SO4溶液 ②AgNO3溶液 ③KCl溶液 ④CuCl2溶液。
通过相同电量时,阴极产生的气体物质的量相同的是(填序号)_________;通过相同电量时,产生的气体总物质的量由多到少的排列顺序是(填序号)__________。
到目前为止,由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的最主要的能源。
(2)化学反应中放出的能量(焓变,△H)与反应物和生成物的键能(E)有关。已知:
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-185 kJ/mol
E(H-H)=436 kJ/mol,E(Cl-Cl)=247 kJ/mol,则E(H-Cl)=_______________
(3) 已知Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-25 kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H=-47kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H=+19kJ/mol
请写出CO还原FeO的热化学方程式:_________________________________。
(4)如图所示的装置:
该装置中Cu极为_____极;当铜片的质量变化了12.8g时,a极上消耗的O2在标准状况下的体积为
_______L。
正确答案
(1)①③;③①④②
(2)434KJ/mol
(3)FeO(s)+CO(g)==Fe(s)+CO2(g) △H=-11kJ/mol
(3)阳;2.24L
(Ⅰ)氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一.
(1)以天然气为原料制H2是合成氨的一条重要的路线.甲烷的部分氧化,其反应式如下:
①CH4(g)+1/2O2 (g)=CO (g)+2H2(g)△H1=-35.6kJ•molˉ1
试判断常温下,上述反应能否自发进行______(填“能”或“否”),有研究认为甲烷部分氧化的机理为:
②CH4(g)+2O2 (g)=CO 2(g)+2H2O(g)△H2=-890.3kJ•molˉ1
③CH4(g)+CO2 (g)=2CO (g)+2H2(g)△H3=247.3kJ•molˉ1
试结合反应①,确定下面热化学反应方程式中的△H值
CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)△H=______kJ•molˉ1
(2)恒温下,向一个2L的密闭容器中充入1mol N2和2.6mol H2,反应过程中对NH3的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:
此条件下,该反应达到化学平衡时,氮气的浓度为______.
(3)希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides用一种特殊的电解方法合成氨.即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气,分别通入到570℃的电解池中,用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,金属钯多晶薄膜做电极,转化率高达78%.其实验装置如右图.阴极的电极反应式______.
(4)用标准盐酸标定某氨水的浓度时应该选择下列哪种指示剂最好______.
A.甲基橙 B.石蕊 C.酚酞
(Ⅱ) pC类似pH,是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的常用对数负值,如溶液中某溶质的浓度为:1×10ˉ3mol•Lˉ1,则pC=-lg(1×10ˉ3)=3.某温度下,H2CO3溶液的pC-pH关系如图.
请回答下列问题:
(1)pH=2~4时,H2CO3溶液中主要存在的离子为______;
(2)求此温度下H2CO3
H++HCO3ˉ 的电离平衡常数______;
(3)能够抵抗外来少量酸碱的影响、保持自身 pH变化不大的溶液,称之为缓冲溶液.如浓度均为0.1mol•Lˉ1的NaHCO3和Na2CO3混合溶液就是一种缓冲溶液,加入少量酸或碱,由于平衡HCO3ˉ
H++CO32ˉ移动,溶液中H+浓度变化不大.根据上述信息,确定氨水和氯化铵的混和溶液能不能形成缓冲溶液______.
正确答案
(Ⅰ)、(1)反应CH4(g)+1/2O2 (g)=CO (g)+2H2(g)的△H1=-35.6kJ•molˉ1<0.△S>0根据反应能否自发进行的判据:△H-T△S可推知该数值一定是小于0,故反应能自发进行,能,根据反应①②③,结合盖斯定律,可知反应CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)△H=①×2-②×250.3-③×
=250.3kJ•mol-1,故答案为:能;250.3;
(2)根据反应N2 +3H2 ⇌2NH3
初始浓度:0.5 1.3 0
变化浓度:0.1 0.3 0.2
平衡浓度:0.4 1.0 0.2
所以达到平衡时氮气的浓度是1.0mol/L,故答案为:1.0mol/L;
(3)在电解池中,阴极发生得电子的还原反应,在酸性介质下,氮气得电子的过程为:N2+6e-+6H+=2NH3,故答案为:N2+6e-+6H+=2NH3;
(4)用标准盐酸标定某氨水的浓度时,选择甲基橙能降低滴定误差,故答案为:A;
(Ⅱ)、(1)根据某温度下,H2CO3溶液的pC-pH关系图,可以得出pH=2~4时,H2CO3溶液中主要存在的离子为H+、HCO3-,故答案为:H+、HCO3-;
(2)此温度下H2CO3
H++HCO3-的电离平衡常数K==10-6 mol/L,故答案为:10-6mol/L;
(3)氨水的电离能产生铵根离子,铵根离子水解能产生一水合氨分子,氨水和氯化铵的混和溶液能够抵抗外来少量酸碱的影响,保持自身pH变化不大,能形成缓冲溶液,故答案为:能.
现已确认,CO、SO2和NOx的排放是造成大气污染的重要原因.
(1)用CO2和氢气合成CH3OH具有重要意义,既可以解决环境问题,还可解决能源危机.已知CH3OH具有重要意义,既可以解决环境问题,还可解决能源危机.已知CH3OH、H2的燃烧热分别为-726.5kJ/mol、-285.8kJ/mol,写出工业上用CO2和H2合成CH3OH的热化学方程式:______.
(2)用铂作电极,一极通入空气,一极通入CH3OH(l),与KOH溶液可组成燃料电池,其负极反应式为______.溶液中的阴离子向______极定向移动.
(3)如图是一个电化学装置示意图,用CH3OH-空气燃料电池作此装置的电源.
①如果A为粗铜,B为纯铜,C为CuSO4溶液.该原理的工业生产意义是______.
②如果A是铂电极,B是石墨电极,C是AgNO3溶液.通电后,若B极增重10.8g,该燃料电池理论上消耗______mol甲醇.(计算
结果保留两位有效数字)
(4)常温下向1L、0.2mol/L NaOH溶液中通入4.48L(标准状况)的SO2(忽略混合后溶液体积的变化),若测得溶液的pH<7,则溶液中c(SO32-)_______c(H2SO3)(填“>”、“<”、或“=”).有关该溶液中离子浓度关系的判断正确的是______(填字母编号).
A.c(SO32-)十c(OH-)+c(HSO3-)=c(Na+)+c(H+)
B.c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)=0.2mol/L
C.c(H2SO3)+c(H+)=c(SO32-)十c(OH-)
D.c(Na+)>c(H+)>c(HSO3-)>c(OH-)
正确答案
(1)甲醇和氢气的燃烧热书写其热化学方程式分别为:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),△H1=-1453kJ/mol;
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),△H2=-571.6KJ/mol,
根据盖斯定律,反应CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)
可以看成是方程式×②-①×
,所以△H=
×(-571.6KJ/mol)-(-1453kJ/mol)×
=-130.9KJ/mol,
故答案为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l),△H=-130.9KJ/mol;
(2)在甲醇燃料电池中,负极上是燃料甲醇失电子的反应,当电解质是KOH溶液时,
电极反应为:CH3OH-6e-+8OH-=6H2O+CO32-,电解质中的阴离子向负极移动,
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=6H2O+CO32-;负;
(3)①如果阳极为粗铜,阴极为纯铜,电解质为CuSO4溶液的电解池可以实现粗铜中金属铜的精炼,即电解精炼金属铜,故答案为:精炼粗铜;
②A是铂电极,B是石墨电极,C是AgNO3溶液.通电后,B极上的电极反应为:Ag++e-=Ag,当质量增重10.8g时,转移电子0.1mol,根据甲醇燃料电池的总反应式:2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),可知当转移12mol电子时,消耗甲醇的物质的量为2mol,所以当转移0.1mol电子时,消耗甲醇的物质的量为≈0.017mol,
故答案为:0.017;
(4)常温下向1L、0.2mol/L NaOH溶液中通入4.48L(标准状况)的SO2(忽略混合后溶液体积的变化)时,所得的溶液为0.2mol/L的亚硫酸氢钠,溶液显酸性,说明亚硫酸氢根的电离程度大于水解程度,A、根据电荷守恒得:2c(SO32-)十c(OH-)+c(HSO3-)=c(Na+)+c(H+),故A错误;
B.根据物料守恒得:c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)=0.2mol/L,故B正确;
C.根据质子守恒得:c(H2SO3)+c(H+)=c(SO32-)十c(OH-),故C正确;
D.溶液中的离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(OH-),故D错误.
故选BC.
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
X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素,M是地壳中含量最高的金属元素。回答下列问题:
(1)L的元素符号为________ ;M在元素周期表中的位置为________________;五种元素的原子半径从大到小的顺序是____________________(用元素符号表示)。
(2)Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B,A的电子式为______________,B的结构式为
____________。
(3)硒(se)是人体必需的微量元素,与L同一主族,Se原子比L原子多两个电子层,则Se的原子序数为_______,其最高价氧化物对应的水化物化学式为_______。该族2 ~ 5周期元素单质分别与H2反应生成
l mol气态氢化物的反应热如下,表示生成1 mol硒化氢反应热的是__________(填字母代号)。
a.+99.7 mol·L-1 b.+29.7 mol·L-1 c.-20.6 mol·L-1 d.-241.8 kJ·mol-1(4)用M单质作阳极,石墨作阴极,NaHCO3溶液作电解液进行电解,生成难溶物R,R受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极反应式:______________;由R生成Q的化学方程式:________________________________。
正确答案
(1)O;第三周第ⅢA族;Al>C>N>O>H
(2);
(3)34;H2SeO4;b
(4)Al-3e-==Al3+;Al3++3HCO3-==Al(OH)3+3CO2、2Al(OH)3Al2O3+3H2O
化学反应与能量有比不可分的关系,回答下列问题.
Ⅰ:已知31g白磷变为31g红磷释放能量.试回答:
(1)上述变化属于______(填“物理”或“化学”)变化.
(2)31g白磷具有的能量_______(“>”或“<”)31g红磷具有的能量,常温常压下,______更稳定.
(3)31g白磷完全燃烧释放的能量_______(“>”或“<”)31g红磷完全燃烧释放的能量.
Ⅱ:A、B、C三个烧杯中分别盛有200mL相同物质的量浓度的稀硫酸
(1)分别写出三个装置中铁片表面发生反应的离子方程式:
A______;B______;C______.
(2)一段时间后,B中Sn极附近溶液的pH______(填“增大”、“减小”、“不变”).
(3)一段时间后,C中产生了3.36L(标准状况)气体时,硫酸恰好全部被消耗,则原稀硫酸溶液的物质的量浓度=______mol•L-1.此时,三个烧杯中液体质量由大到小的顺序为:______(填写序号).
(4)比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是______(填写序号).
Ⅲ:某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示.根据图中数据填空:
(1)该反应的化学方程式为______.
(2)反应开始至2min,以气体Z表示的平均反应速率为______.
(3)若X、Y、Z均为气体,2min后反应达到平衡,反应达平衡时:
①此时体系的压强是开始时的______倍;
②达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时______(填“增大”“减小”或“相等”).
正确答案
Ⅰ:(1)因白磷和红磷是不同的物质,白磷变为红磷是化学变化,故答案为:化学;
(2)因白磷变为红磷释放能量,所以白磷具有的能量大于红磷具有的能量,物质的能量越低,稳定性越好,故答案为:>;红磷,
(3)因化学反应中能量守恒,放出的能量=反应物的总能量-生成物的总能量,反应物的能量大,生成物的能量相同,放出的能量也大,故答案为:>,
Ⅱ:(1)A中是金属铁和硫酸能发生置换反应,原理方程式为:Fe+2H+=Fe2++H2↑;B中Sn、Fe、硫酸构成的原电池,金属铁较活泼,做负极,电极反应为:Fe-2e-=Fe2+,C中Zn、Fe、硫酸构成的原电池,金属锌较活泼,做负极,金属铁作正极,该极发生的电极反应为:2H++2e-=H2↑,故答案为:Fe+2H+=Fe2++H2↑;Fe-2e-=Fe2+;2H++2e-=H2↑;
(2)B中Sn(锡)极发生的电极反应为:2H++2e-=H2↑,所以氢离子浓度减小,酸性减弱,pH增大,故答案为:增大;
(3)电池总反应为:H2SO4+Fe=FeSO4+H2↑,n(H2SO4)=n(H2)==0.15mol,
则:c(H2SO4)==0.75mol/L,
A中是金属铁和硫酸能发生置换反应,进入的是铁,出去的是氢气,质量增重是54,B中Sn、Fe、硫酸构成的原电池,进入的是铁,出去的是氢气,质量增重是54,C中Zn、Fe、硫酸构成的原电池,进入的是锌,出去的是氢气,质量增重是63,原来三个溶液的质量相等,而溶液质量的变化等于进入和出去的物质的质量之差,所以三个烧杯中液体质量由大到小的顺序为:C>A=B,
故答案为:0.75;C>A=B;
(4)电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率,金属做原电池正极时得到保护,腐蚀速率最小,故答案为:BAC.
Ⅲ.(1)由图象可知,在反应中,X、Y的物质的量逐渐减小,Z的物质的量逐渐增大,则X、Y为反应物,Z为生成物,同时该反应为可逆反应,相同时间内物质的量的变化比值为:c(X):c(Y):c(Z)=(1.0-0.9):(1.0-0.7):0.2=1:3:2,化学反应中物质的量变化之比等于化学剂量数之比,则化学方程式为Y+3X⇌2Z,故答案为:Y+3X⇌2Z;
(2)反应开始至2min,气体Z的平均反应速率v==
=0.05mol/(L.min),故答案为:0.05mol/(L.min);
(3)①反应达平衡时,气体的总物质的量为:0.9mol+0.7mol+0.2mol=1.8mol,起始时气体的总物质的量为:1.0mol+1.0mol=2.0mol,在相同温度下,气体的物质的量之比等于压强之比,反应达平衡时,此时容器内的压强与起始压强之比为1.8mol:2.0mol=9:10,故答案为:9:10,
②根据物质的摩尔质量M=,反应前后气体的质量不变,物质的量减少,所以混合气体的摩尔质量增大,而容器内混合气体的平均相对分子质量在数值上等于摩尔质量,所以平均相对分子质量也增大,故答案为:增大.
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