- 电解池
- 共5205题
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),现在实验室模拟该反应并进行分析。
(1)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2 mol CO,同时生成1 mol CH3OH
(2)下图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ΔH______0(填“>”、“<”或“=”)。
② T1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,甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①请写出c口通入的物质发生的相应电极反应式__________。
②工作一段时间后,当0.2 mol甲醇完全反应生成CO2时,有___________NA个电子转移。
(4)以上述电池做电源,用下图所示装置,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中,发现Al电极附近逐渐变浑浊并有气泡逸出,原因是(用相关的电极反应式和离子方程式表示): ________________________。
正确答案
(1)d
(2)①<;②>;③b
(3)①O2+4e-+4H+=2H2O;②1.2
(4)Al-3e-=Al3+;Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑
现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的,但此法反应物的转化率不高。
(1)已知:1 mol N2(g)与适量H2(g)完全反应,生成NH3(g),放出92.2 kJ热量,写出反应的热化学方程式:____________________。
(2)若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1______K2 (填“>” “=” 或 “<” )。
(3)在一定温度下,向容积不变(始终为10L)的密闭容器中加入2 mol N2、8 mol H2及固体催化剂。
10分钟后反应达到平衡状态,容器内气体压强变为起始的80%,此时氨气的体积分数为______,用氮气表示的反应速率为:____________。若想提高氨气的产率,根据化学平衡移动原理,请提出合理的建议:__________________(任意写一条)。
(4)在上述相同条件下,若起始时加入4 mol NH3、2 mol H2及固体催化剂,反应达到平衡时NH3的体积分数比(3)中______(填“大”、“小”或“相等”)。
(5)随着对合成氨研究的发展,2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法,即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气,分别通入一个加热到570℃的电解池中,采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如下图)。
请回答:在电解法合成氨的电解池中______(填“能”或“不能”) 用水作电解质溶液的溶剂,原因是__________________。钯电极A是电解池的______极(填“阳”或“阴”),该极上的电极反应式是__________________。
正确答案
(1)N2(g)+3H2(g) = 2NH3(g) △H=-92.2 kJ·mol-1(2)>
(3)25% ;0.01mol/(L·min);增大氢气浓度或增大氮气浓度或增大反应物浓度或降温或增大压强或及时转移走生成的氨(答案合理即可)
(4)相等
(5)不能;新法合成氨电解池的反应温度是570℃时,水为水蒸气;阴;N2+6e-+6H+=2NH3
铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极格板是惰性材料,电池总反应式为:
Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
(1)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。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按上图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成__________、B电极上生成__________,此时铅蓄电池的正负极的极性将__________。
正确答案
(1)PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O;小;48
(2)Pb;PbO2; 对换
某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。
(1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分
按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式) 置换反应
___________________;化合反应____________________。
(2)用石墨作电极,电解上述实验分离出的溶液,两极产生气泡。持续电解,在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是______________________。解释此现象的离子方程式是______________________。
(3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属锰。
①用铝与软锰矿炼锰的原理是(用化学方程式来表示) _________________________。
②MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。若将适量MnO2加入酸化的H2O2溶液中,MnO2溶解产生Mn2+,该反应的离子方程式是____________________。
正确答案
(1)2Al+6H+===2Al3++3H2↑或2Al+3Cu2+===2Al3++3Cu;2Cu+O2+H2O+CO2===Cu2(OH)2CO3
(2)白色沉淀生成,后沉淀逐渐溶解至消失;Al3++3OH-==Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
(3)①3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3;②MnO2+H2O2+2H+===Mn2++O2↑+2H2O
如图甲、乙是电化学实验装置。
(1)若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。
①甲中石墨棒上的电极反应式为_____________________;
②乙中总反应的离子方程式为____________________;
③将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯上方,发现试纸先变蓝后退色,这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。若反应中Cl2和I2的物质的量之比为5∶1,且生成两种酸,该反应的化学方程式为_________________。
(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。
①甲中铁棒上的电极反应式为______________________;
②如果起始时乙中盛有200 mL pH=5的CuSO4溶液(25℃),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到电解前的状态,可向溶液中加入________(填写物质的化学式)________g。
正确答案
(1)①O2+2H2O+4e-→4OH-;②2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;③5Cl2+I2+6H2O==2HIO3+10HCl
(2)①Fe-2e-→Fe2+;②CuO;0.8(或CuCO3;1.24)
如图,E为沾有Na2SO4溶液的滤纸,并加入几滴酚酞。A,B分别为Pt片,压在滤纸两端,R、S为电池的 电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极材料,它在碱性溶液中可以视为惰性电极。G为电流计,K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液,打开K,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。
(1)R为_____(填“正”或“负”)极。
(2)A极附近溶液的现象是_____________,B极附近发生的电极反应式为__________________。
(3)滤纸上的紫色点向_____(填“A”或“B”)方移动。
(4)当C、D里的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,C 中的电极为___(填“正”或“负”)极,电极反应式为_____________________。
正确答案
(1)负
(2)溶液变红;4OH--4e-=2H2O+O2↑
(3)B
(4)负;2H2+4OH--4e-=4H2O
下图是一个电化学过程的示意图。
请回答下列问题
(1)图中甲池是_______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)。
(2)A(石墨)电极的名称是_______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)。
(3)写出通入CH3OH的电极的电极反应式:__________________。
(4)乙池中反应的化学方程式为______________________,当乙池中B(Ag)极质量增加5.4 g,甲池中理论上消耗O2的体积为____L(标准状况),此时丙池中某电极析出1.6 g某金属,则丙池中的某盐溶液可能是
__________。
A.MgSO4 B.CuSO4 C.NaCl D.AgNO3
正确答案
(1)原电池
(2)阳极
(3)CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
(4)4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3;0.28;B
(1)A、B两种物质都是由H、N、O、Na中的任意三种元素组成的强电解质,A的水溶液呈碱性,B的水溶液呈酸性,请找出A、B可能的两种组合,要求A1的溶液中水的电离程度小于A2溶液中水的电离程度,
B1溶液中水的电离程度小于B2溶液中水的电离程度。
①写出化学式A1____,B2___;
②相同温度下,当A1、B1的物质的量浓度相等时,两溶液中水电离出的H+的物质的量浓度之比为____;
③若B1、B2两溶液的pH =5,则两溶液中水电离的H+的物质的量浓度之比为____。
(2)25℃时用Pt电极电解500 mLa mol/L CuSO4溶液,试回答下列有关问题:
①写出阳极的电极反应式:____________________;
②当电解到C(Cu2+)为0.5 a mol/L时,停止电解,若要使溶液恢复到与电解前相同的状态,可向溶液中加入适量的____。
A.CuSO4粉末 B.CuSO4·5H2O C.CuO粉末 D.Cu(OH)2
正确答案
(1)①NaOH;NH4NO3;②1:1;③l0-4:1
(2)①4OH--4e-=O2↑+2H2O;②C
下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH ==2K2CO3+6H2O
(1)请回答图中甲、乙两池的名称。甲池是__________ 装置,乙池是_________ 装置。
(2)请回答下列电极的名称:通入CH3OH的电极名称是________,B(石墨)电极的名称是________。
(3)写出电极反应式: 通入O2的电极的电极反应式是__________ A(Fe)电极的电极反应式为_______________ 。
(4)乙池中反应的化学方程式为 ______________。
(5)当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40g时,甲池中理论上消耗O2 ___________mL(标准状况下)
正确答案
(1)原电池; 电解池
(2)负极; 阳极
(3)O2+4 e- +2H2O == 4OH- ;Ag+ + e- == Ag
(4)4 AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
(5)280 mL
锂--空气电池能够提供相当于普通锂离子电池10倍的能量,因此它是最有前途的电池技术。下图是锂--空气电池放电和充电时的工作示意图。
(1)图I中电极a是______极。左侧用有机电解质而不用水性电解质的原因是__________________(用化学用语表示)
(2)当给图Ⅱ中的锂空气电池充电时,d极应接电源的______极,该电极的电极反应式为__________________。
(3)用石墨为电极,用该电池电解提纯氢氧化钾电解液。电解池内的阳离子交换膜只允许阳离子通过,其工作原理如图Ⅲ所示。
该电解池的阴极产物是______; 提纯的氢氧化钾溶液从出口______(填“A”或“B”)导出;
(4)如果用石墨作电极,用该电池电解硫酸铜溶液。通电后,某电极增重12.8 g,该电池理论上消耗锂的质量为____________,锂电池的优点为__________________
正确答案
(1)负;2Li+2H2O==2LiOH+H2↑
(2)正;4OH--4e-==2H2O+O2↑
(3)氢气、氢氧化钾; B
(4)2.8g;质量轻,寿命长
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