【題目】新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2 ,電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源,進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實驗,如圖所示。
回答下列問題:
(1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為________________ 、_______________ ;
(2)閉合K開關(guān)后,a、b電極上均有氣體產(chǎn)生.其中a電極上得到的是_________(填化學(xué)式),電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為___________________;
(3)若每個電池甲烷通入量為1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),且反應(yīng)完全,則理論上最多能產(chǎn)生的氯氣體積為____________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況);
(4)若飽和氯化鈉溶液體積為100mL,電解一段時間后,常溫下測得溶液pH為13,若要使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),可向溶液中加(或通)入__________(填寫物質(zhì)的化學(xué)式)_________g。
【答案】 CH4+10OH--8e—=+7H2O Cl2 4 HCl 0.365
【解析】本題考查電極反應(yīng)式的書寫,電解原理以及電化學(xué)計算,(1)根據(jù)原電池的工作原理,通甲烷的一極為負(fù)極,通氧氣一極為正極,因為電解質(zhì)為KOH,因此正極反應(yīng)式O2+2H2O+4e-=4OH-,負(fù)極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;(2)a連接通氧氣一極,即a為陽極,根據(jù)電解原理,a電極反應(yīng)式為2Cl-2e-=Cl2↑,即a極上得到Cl2;a、b電極為惰性電極,因此電解氯化鈉的方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;(3)兩個燃料電池是串聯(lián),通過電子物質(zhì)的量相等,依據(jù)電極反應(yīng)式,建立關(guān)系式為CH4~8e-~4Cl2,產(chǎn)生氯氣物質(zhì)的量為4/22.4mol,即氯氣體積為4L;(4)根據(jù)電解食鹽水的總反應(yīng)式,產(chǎn)生的是NaOH、H2、Cl2,因此恢復(fù)到電解前的狀態(tài),加入物質(zhì)是HCl,溶液的pH=13,溶液中c(OH-)=Kw/c(H+)=10-14/10-13mol·L-1=10-1mol·L-1,即n(OH-)=100×10-3×10-1mol=0.01mol,需要通入HCl的質(zhì)量為0.01×2×36.5/2g=0.365g。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】工業(yè)上利用電解飽和食鹽水可制得重要化工產(chǎn)品,又稱為“氯堿工業(yè)”。并能以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品。為提高原料的利用率,節(jié)能降耗。設(shè)計如圖所示工藝流程,其中氯堿工業(yè)裝置中的電極未標(biāo)出。
(1)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為___________________。
(2)為除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙,得到純凈的NaCl,可將粗鹽溶于水,正確的操作步驟的順序是_______ (填序號)。
①過濾②加過量NaOH溶液③加適量鹽酸④加過量Na2CO3溶液⑤加過量BaCl2溶液
A.①④①②⑤③ B.①②⑤④①③ C.①②④⑤③ D.④②⑤
(3)圖中NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%、b%、c%,由大到小的順序為_________。
(4)氯堿工業(yè)的產(chǎn)物NaOH與不同物質(zhì)反應(yīng)可以生成不同的鹽。已知常溫下,濃度均為0.1 mol/L的四種鈉鹽溶液pH如下表,下列說法不正確的是_______(填序號)。
溶質(zhì) | Na2CO3 | NaHCO3 | NaClO | NaHSO3 |
pH | 11.6 | 9.7 | 10.3 | 5.2 |
A.向氯水中加入NaHCO3,可以增大氯水中次氯酸的濃度
B.四種溶液中,水的電離程度最大的是NaClO
C.常溫下,相同物質(zhì)的量濃度的H2SO3、H2CO3、HClO,pH最大的是HClO
D.四種鹽的陰離子結(jié)合H+能力最強(qiáng)的是HCO3-
(5)若利用電解氯化鈉溶液所得的氣體制36.5%的濃鹽酸100t,最少需要消耗食鹽_________t。
(6)氯堿工業(yè)產(chǎn)品Cl2可用于冶煉鈦鐵礦得到金屬鈦,流程如圖。寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學(xué)方程式:____________________。
(7)氮?dú)夂蜌鍤馐莾煞N化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定的氣體。鎂還原TiCl4的反應(yīng)中為防止Mg和Ti被氧化選擇稀有氣體氬氣。試用化學(xué)反應(yīng)方程式解釋不選用氮?dú)獾脑颍?/span>__________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鐵是人類較早使用的金屬之一,鐵及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化作用可用下式表示:
I.回答下列有關(guān)問題:
(1)向沸水中逐滴滴加1mol/LFeCl3溶液,至液體呈透明的紅褐色,形成該分散系的微粒大小范圍是______nm。
(2)電子工業(yè)需用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅,生成FeCl2和CuCl2,制造印刷電路板。寫出FeCl3溶液腐蝕銅的化學(xué)反應(yīng)方程式:___________。檢驗反應(yīng)后溶液中還存在Fe3+的試劑是__________。
(3)在下列化學(xué)方程式中:2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O還原劑是______,生成1molNa2FeO4轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為__________。
II.現(xiàn)有五種溶液,分別含下列離子:①Ag+,②Mg2+,③Fe2+,④Al3+,⑤Fe3+。
(1)寫出符合下列條件的離子符號:既能被氧化又能被還原的離子是______,加鐵粉后溶液增重的是______;
(2)向Fe2+的溶液中滴加NaOH溶液,現(xiàn)象是___________________。
(3)欲除去FeCl2中FeCl3選用合適的試劑和分離方法,并寫出相應(yīng)離子方程式:__________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】2017年5月5日,中國國產(chǎn)大飛機(jī)C919首飛成功。為了減輕機(jī)身重量,飛機(jī)某些部件使用了鎂合金。
(1)基態(tài)鎂原子核外電子的軌道表達(dá)式為___________,其核外有_________種能量不同的電子。
(2)①第二電離能:Na_______Mg(填“>”“<”或“=”),其原因為______________。
②熱穩(wěn)定性:CaCO3>MgCO3,其原因為___________________________。
(3)鎂不僅在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛,也是動植物生命活動中必不可少的微量元素,下圖為葉綠素的結(jié)構(gòu)示意圖。
①圖中與Mg形成配位鍵的N原子的標(biāo)號為________(填寫“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”“Ⅳ”)。
②葉綠素中,碳原子的雜化形式為________。
(4)碳化鎂是一種在化工行業(yè)用途廣泛的金屬碳化物,某種碳化鎂的晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示,圖2為其俯視圖。
①晶體中Mg的配位數(shù)為________。
②已知阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA,據(jù)圖1中計算該碳化鎂的密度為________g·cm-3.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是
A. 一定條件下,1molN2和3molH2混合后,反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為6NA
B. 1.0L0.1mol/LNa2S溶液中含有的S2-數(shù)為0.1NA
C. 1molCu與含2molH2SO4的濃硫酸充分反應(yīng),生成的SO2的分子個數(shù)為NA
D. 向含有FeI2的溶液中通入適量氧氣,當(dāng)有1molFe2+被氧化時,該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目至少為3NA
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列分子的空間構(gòu)型可用sp2雜化軌道來解釋的是( )
①BF3、贑H2=CH2、 ④CH≡CH ⑤NH3、轈H4
A. ①②③ B. ①⑤⑥ C. ②③④ D. ③⑤⑥
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】香豆素及其衍生物廣泛存在于天然植物之中,是一類香料,也是醫(yī)藥中間體,尤其在抗癌、抗艾滋病領(lǐng)域有無限廣閥的前景,今有一化學(xué)學(xué)習(xí)小組用如下方法合成香豆素:
已知:(I)同一個碳原子上連兩個羥基通常不穩(wěn)定,易脫水形成羰基
(II)(CH3CO)2O+CH3CHO2CH3CH=CHCOOH+H2O
(III)RCOOR'+ R"OH RCOOR"+ R'OH
回答下列問題:
(1)烴E分子中只有一種化學(xué)環(huán)境的氫原子,則E的名稱為________。
(2)化合物D分子中的官能團(tuán)為_____、______。
(3)上述合成路徑中B→C的反應(yīng)類型為___________。
(4)C→D中第①步反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。
(5)滿足下列條件的D的同分異構(gòu)體(不包括D)有__________種。
①屬于芳香族化合物 ②能與NaOH溶液反應(yīng)
D的同分異構(gòu)體中苯環(huán)上只有一個側(cè)鏈且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為______。
(6)利用上述路徑中的D還可以合成香豆素-3-羧酸,請完成其合成路徑,其中①填反應(yīng)條件,④填化學(xué)式或溶液名稱,②③⑤填結(jié)構(gòu)簡式。_______________________
已知:(IV)
。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起著十分重要的作用。
(1)蘊(yùn)藏在海底的可燃冰是高壓下形成的外觀像冰的甲烷水合物固體。2017年我國在南海北部進(jìn)行的可燃冰采取試驗獲得成功,標(biāo)志著我國成為第一個實現(xiàn)在海域可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定燃?xì)獾膰。已?/span>:25℃、101kPa下,1g甲烷完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱55.6kJ。甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為_____________。相同條件下,356g可燃冰(分子式為CH4·9H2O,Mr=178)釋放的甲烷氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水,放出的熱量為_____kJ。
(2)二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體,可作為一種新型能源,具有清潔、高效的優(yōu)良性能。由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚,其中的主要過程包括以下四個反應(yīng):
甲醇合成反應(yīng):(i)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1=-90.1kJ/mol
(ii)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.0kJ/mol
水煤氣變換反應(yīng):(iii)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1kJ/mol
二甲醚合成反應(yīng):(iv)2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=-24.5kJ/mol
①分析二甲醚合成反應(yīng)(iv)對于CO轉(zhuǎn)化率的影響____________________。
②由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為:______________。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,分析增加壓強(qiáng)對直接制備二甲醚反應(yīng)的影響__________________________。
(3)二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。若電解質(zhì)為堿性,二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為____,一個二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化,可以產(chǎn)生______個電子的電量。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知:P4(g)+6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH=a kJ·mol-1,P4(g)+10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH=b kJ·mol-1,P4具有正四面體結(jié)構(gòu),PCl5中P—Cl鍵的鍵能為c kJ·mol-1,PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1.2c kJ·mol-1。下列敘述正確的是( )
A. P—P鍵的鍵能大于P—Cl鍵的鍵能
B. 可求Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(s)的反應(yīng)熱ΔH
C. Cl—Cl鍵的鍵能為kJ·mol-1
D. P—P鍵的鍵能為kJ·mol-1
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