- 电极反应和电池反应方程式
- 共352题
27. 次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强的还原性。回答下列问题:
(1)H3PO2是一元中强酸,写出其电离方程式_______________________。
(2)H3PO2和NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为Ag,从而可用于化学镀银。
①H3PO2中,P元素的化合价为__________;
②利用H3PO2进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:1,则氧化产物为___________(填化学式);
③NaH2PO2为___________(填“正盐”或“酸式盐”),其溶液显___ ____(填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”)。
(3)H3PO2的工业制法是:将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与H2SO4反应,写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式______________________。
(4)H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):
①写出阳极的电极反应式_________________ ___________________;
②分析产品室可得到H3PO2的原因__________________ _________________;
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2:将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质,该杂质产生的原因是 ________________ 。
正确答案
(1)H3PO2H++H2PO2-(2)①+1。②H3PO4。③正盐,碱性。
(3)2P4+3Ba(OH)2+6H2O=2PH3↑+3Ba(H2PO2)2
(4)①2H2O-4e-=4H++O2↑或4OH--4e-=2H2O+O2.
②由于阳极室OH-放电,造成H+浓度增大,通过阳膜扩散进入产品室,而原料室中的H2PO2-可以通过阴膜进入产品室,二者反应生成H3PO2.
③H3PO4或PO43-。由于H3PO2具有还原性,电解时就会有H3PO2在阳极放电而被氧化生成H3PO4。
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知识点
9.2013年全国各地都遭遇“十面霾伏”。其中,机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气质量恶化贡献较大。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△ H<0若该反应在绝热.恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 _______(填代号)。
(下图中υ正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数)
(2)机动车尾气和煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知:
①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol
②2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH = -44.0 kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:_____________________。
(3)用NH3催化还原NOX也可以消除氮氧化物的污染。如图,采用NH3作还原剂,烟气以一定的流速通过两种不同催化剂,测量逸出气体中氮氧化物含量,从而确定烟气脱氮率(注:脱氮率即氮氧化物转化率),
反应原理为:NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。
① 该反应的△S_____0,△H_____0(填“>”.“=”或 “<”)。
② 对于气体反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),则上述反应的KP=___________。
③以下说法正确的是_______。
A.第②种催化剂比第①种催化剂脱氮率高
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响
C.催化剂①、②分别适合于250℃ 和450℃ 左右脱氮
(4)NO2.O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见右图。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应为________________________。
(5)硝酸工业尾气中氮氧化物(NO和NO2)可用尿素〔CO(NH2)2〕溶液除去。反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物(假设NO.NO2体积比为1:1)的质量为__________g。
正确答案
(1) b d
(2)CH4(g)+N2O4(g) ==N2(g) +2H2O(l) + CO2(g) △H= —898.1kJ/mol
(3)
① > <
②KP= ;
③ C
(4)NO2+NO3— —e-=N2O5
(5)76g
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31.镍、钴、铈、铬虽然不是中学阶段常见的金属元素,但在工业生产中有着重要的作用。
(1)二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物,在平板电视显示屏中有着重要的应用。CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+,H2O2在该反应中作_____(填“氧化”“还原”)剂,每有1mol H2O2参加反应,转移电子的物质的量为_____。
(2)某锂离子电池含Li+导电固体为电解质。充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌入电极材料碳(C6)中,以LiC6表示,电池反应为LiCoO2+ C6CoO2+LiC6。则放电时,电池的正极反应式为______________,如图表示该装置工作时电子和离子的移动方向,此时该电池处于_________(填“放电”或“充电”)状态。
(3)自然界Cr主要以三价Cr和六价Cr的形式存在。六价Cr能引起细胞的突变和癌变。可以用亚硫酸钠将其还原为三价铬,完成并配平下列离子方程式:
Cr2O72-+__SO32-+__H+=__Cr3++__SO42-+
(4)NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe等元素)为原料获得。操作步骤如下:
向滤液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等杂质,除去Cu2+的离子方程式为_____________。
②向滤液Ⅱ中加入H2O2,溶液中发生反应的离子方程式为__________________,调节pH的目的是______________________。
③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO4,再加入碳酸钠过滤后,加稀硫酸溶解又生成NiSO4的目的______________。
④我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍,镀镍时,镍应作_____极。
正确答案
(1)还原;2mol
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27.硼元素在自然界主要以硼酸、硼酸盐和硼硅酸盐存在。请回答下列问题:
(1)硼元素是ⅢA族的第一个元素,原子结构示意图为 ,天然硼元素有两种稳定同位素10B、11B,其相对原子质量分别为10和11,它们的相对丰度分别为20%和80%,硼元素的平均相对分子质量为 。
(2)硼酸(H3BO3)是一元弱酸,工业上用硼砂(Na2B4O7·10H2O)制备硼酸晶体的流程如下:
不同温度下硼酸的溶解度见下表:
①写出硼砂溶液和稀硫酸反应的离子方程式 。
②上述流程中获得粗硼酸晶体的操作Ⅰ为 、过滤;进一步将粗硼酸晶体提纯的方法是 。
③25℃时0.1mol/L硼酸溶液的pH约为5.1,则其电离常数K约为 。
(3)硼酸在加热过程中发生分解的失重曲线如下图所示:
①硼酸从开始加热到107℃时,发生反应的化学方程式为 。
②硼酸加热到160℃得到的固体的化学式 。(B元素的相对原子质量按11计算)
(4)NaBH4由于H元素显-1价,具有强还原性,是有机化学上的万能还原剂。在碱性条件下电解NaBO2溶液可以制得NaBH4,其反应方程式为NaBO2 + 2H2O = 2O2↑ + NaBH4,则阴极反应式为 。
正确答案
(1) 10.8
(2)
①5H2O + B4O72- + 2H+ = 4H3BO3
②降温结晶(冷却热饱和溶液) 重结晶
③10-9.2
(3)H3BO3 == HBO2 + H2O H2B4O7
(4) BO2- + 6H2O + 8e- = BH4- + 8OH-
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10.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂一铜空气燃料电池。该电池 通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中放电过程为2Li++Cu2O+H2O== 2Cu2+十2Li+2OH_,下列说法不正确的是( )
正确答案
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26.甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:
(1)用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为( )。
(2)某温度下,向4 L恒容密闭容器中通人6 mol CO2和6mol CH4,发生反应(i),平衡体系中各组分的体积 分数均为,则此温度下该反应的平衡常数K=( ),CH4的转化率为( )。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是( ) (填“3.5× 106 Pa""4.0×106 Pa"或“5.0X 106 Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是( )。
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示:
①通入a气体的电极是电池的( )(填“正”或“负”)极,其电极反应式为( )
②常温下,用此电池以惰性电极电解0.5 L饱和食盐水(足量),若两极共生成气体1.12 L(已折算为标准状况下的体积),则电解后溶液的pH为( )(忽略溶液的体积变化)。
正确答案
(1)
(2)1;33.3%
(3)
①
②高于时,温度对反应速率影响较小,且反应放热,升高温度时平衡逆向移动,转化率降低
(4)
①负;
②13
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26.过氧化氢的水溶液俗称双氧水,它的用途很广,常用于消毒.杀菌.漂白等。试回答下列问题:
(1)过氧化氢属于________(极性/非极性)分子。
(2) Na2O2,K2O2以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢,目前实验室制取过氧化氢溶液可取上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用,然后经_______操作即可制得,则上述最适合的过氧化物是________。
(3)几乎所有古代艺术家的油画都是以铅白2PbCO3·Pb(OH)2为底色,但若空气中含H2S气体,铅白就会变黑,可以用H2O2将黑色物氧化成颜色相近的PbSO4而修复,写出铅白在空气中变黑的化学方程式:__________。
(4)甲酸钙[Ca(HCOO)2]广泛用于食品工业生产上,实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中,①则该反应的化学方程式为________,②过氧化氢比理论用量稍多,其目的是_____ _。 ③反应温度最好控制在30 -70℃,温度不易过高,其主要原因是________。
(5)下图是硼氢化钠(NaBH4)一过氧化氢燃料电池示意图,该电池负极的电极反应方程式为________。
(6)过氧化氢与碳酸钠的加合物 Na2CO3·xH2O2比较稳定,方便储存,可用于消毒.漂白,现称取100 g Na2CO3·xH2O2晶体加热,实验结果如图所示,则该晶体的组成为________。
正确答案
(1) 极性
(2)过滤、BaO2
(3)2PbCO3·Pb(OH)2 +3H2S 3PbS+2CO2+4H2O
(4)Ca(OH)2+2HCHO+2H2O2Ca(HCOO)2+4H2O 使甲醛充分氧化,提高甲醛的利用率和产品纯度 防止H2O2分解和甲醛挥发
(5)BH4-+8OH—8e-==BO2-+6H2O
(6)Na2CO3·1.5H2O2
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28.开发新能源、新材料是实现社会可持续发展的需要。请回答下列问题:
(1)下图是2LiBH4/MgH2体系放氢焓变示意图。
则:Mg(s)+2B(s)=MgB2(s) ΔH= 。
(2)采用球磨法制备Al与LiBH4的复合材料,并对Al-LiBH4体系与水反应产氢的特性进行下列研究:25℃水浴时,每克不同配比的Al-LiBH4复合材料与水反应产生H2体积随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是 (填字母)。
A.25℃时,纯铝与水不反应
B.25℃时,纯LiBH4与水反应产生氢气
C.25℃时,Al-LiBH4复合材料中LiBH4含量越高,1000s内产生氢气的体积越大
(3)工业上可采用CO和H2合成再生能源甲醇,其反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
①在一容积可变的密闭容器中,充有10 mol CO和20 mol H2,用于合成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示。
则:上述合成甲醇的反应为 反应(填“放热”或“吸热”)。平衡常数KA、KB、KC的大小关系为 。若达到平衡状态A时容器的体积为10 L,则平衡状态B时容器的体积为 L。
②图中虚线为该反应在使用催化剂条件下,起始H2、CO投料比和CO平衡转化率的关系图。
当其他条件完全相同时,用实线画出不使用催化剂情况下,起始H2、CO投料比和CO平衡转化率的关系示意图。
(4)次磷酸钴广泛应用于化学镀钴,工业上利用电解法制备次磷酸钴的电极材料为金属钴和不锈钢,其电解装置如图所示(其中阴离子交换膜只允许阴离子通过,其中阳离子交换膜只允许阳离子通过)。
则:①N极的电极反应式为: ;
②次磷酸钴在 区生成(填“Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ”)
③已知次磷酸与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式为:H3PO2 + NaOH = NaH2PO2 + H2O,则NaH2PO2溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
正确答案
(1)-93KJ/mol
(2)AB
(3)
①放热 KA=KB>KC 2
② 如图
(4)
① 2H2O +2e- =H2 +OH- 或2H++2e- =H2
②Ⅰ
③c(Na+)>c(H2PO2-)>c(OH-)>c(H+)
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13.图是水煤气(成分为CO、H2)空气燃料电池的工作原理示意图,a、b均为惰性电极。下列叙述中正确的是( )
正确答案
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28.某化学小组通过查阅资料,设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni,还含有Al(31%)、Fe(1.3%)的单质及氧化物,其他不溶杂质(3.3%)。
部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下:
(1)“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是( )
(2)“酸浸”时所加入的酸是( )(填化学式)。
(3)加入H2O2时发生反应的离子方程式为( )
(4)操作b为调节溶液的pH,你认为pH的调控范围是( )
(5)产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeS04·7H2O),其原因可能是( )(写出一点即可)。
(6)NiS04·7H20可用于制备镍氢电池(NiMH),镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni(OH)2+M=NiOOH+MH,则NiMH电池放电过程中,正极的电极反应式为( )。
正确答案
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)的用量不足(或
失效,或保温时间不足),导致
未被完全氧化
(6)
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