【題目】化學電源在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應用。

I.如下圖所示,某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關問題

(1)甲烷燃料電池負極反應式是______________________。

(2)石墨(C)極的電極反應式為______________________。

(3)若在標準狀況下,有2.24L氧氣參加反應,則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為___________L;丙裝置中陰極析出銅的質量為___________g,一段時間后燒杯中c(Cu2+)___________(填“增大”、“減小”或“不變”)

Ⅱ.“長征”火箭發(fā)射使用的燃料是液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2),并使用四氧化二氮作為氧化劑,這種組合的兩大優(yōu)點是,既能在短時間內(nèi)產(chǎn)生巨大能量將火箭送上太空,產(chǎn)物又不污染空氣(產(chǎn)物都是空氣成分)。某校外研究性學習小組擬將此原理設計為原電池,如圖所示,結合學習過的電化學原理分析其設計方案,回答相關問題:

(4)從a口加入___________(填名稱)。H+移動方向是___________(填“A到B”或“B到A”)

(5)A極發(fā)生的電極反應式:______________________。

(6)若以該電池為電源用石墨做電極電解200mL0.5mol/L的CuSO4溶液,電解一段時間后,兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體,則整個電解過程轉移的電子的數(shù)目是___________。

【答案】CH4-8e+10OH=CO32-+7H2O 2Cl-2e=Cl2 4.48 12.8 減小 偏二甲肼 AB C2H8N2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+ 0.4NA(2.408×1023)

【解析】

I.從原電池或電解池電極反應式的書寫、基于轉移電子關系的相關計算進行分析;Ⅱ.考察了燃料電池(原電池原理)的電極反應式、電子流向以及轉移的電子數(shù)目計算。

I.甲為燃料電池,甲烷通入一極為負極,氧氣通入一極為正極;乙為電解池,Fe為陰極,C為陽極,實質為電解飽和食鹽水;丙為電解池,粗銅為陽極,精銅為陰極,實質為電解精煉銅。

(1)、甲烷燃料電池負極為CH4,失去電子后結合OH生成CO32-,其反應式是CH48e10OH=CO32-7H2O

本題答案:CH48e10OH=CO32-7H2O

(2)、乙為電解池,Fe為陰極,C為陽極,實質為電解飽和食鹽水,故石墨(C)極的電極反應式為2Cl2e=Cl2

本題答案:2Cl2e=Cl2

(3)、標準狀況下,224L氧氣的物質的量為01mol,參與反應轉移電子數(shù)為04mol ;鐵電極為陰極,陽離子放電:2H2e=H2,則放出氫氣02mol,標準狀況下體積為448L;丙裝置中陰極反應式為:Cu22e=Cu,則析出銅02mol,即為128g。一段時間后燒杯中c(Cu2+)會減少。

本題答案:4.48;12.8;減小

(4)、外電路中電子由A電極流向B電極,由電子轉移方向可知A為負極,B為正極,根據(jù)原電池原理,還原劑在負極上失去電子發(fā)生氧化反應,氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應,則從a口通入偏二甲肼;內(nèi)電路一般是陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,所以H+移動方向是AB

本題答案:偏二甲肼;AB

(5)、A為負極,還原劑在負極上失去電子發(fā)生氧化反應,又已知產(chǎn)物中氣體均為空氣組分,所以A極發(fā)生的電極反應式C2H8N2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+

本題答案:C2H8N2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+

(6)、兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體,則陰極除了Cu2+2eCu,還應有2H+2eH2,陽極的電極反應式4OH--4e=2 H2O+O2,設生成nO2=nH2=x,

因為n(Cu2+)=0.5mol/L×0.2 L=0.1 mol,由得失電子守恒0.1×2+2x=4x,x=0.1mol,所以n(O2)=n(H2)=0.1 mol,則整個電解過程轉移的電子的數(shù)目是 0.1 mol×4=0.4 mol ,即0.4NA

本題答案:0.4NA

練習冊系列答案
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【題目】支撐海港碼頭基礎的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護法進行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助電極。下列有關表述不正確的是

A.被保護的鋼管樁為陰極,高硅鑄鐵惰性輔助電極為陽極

B.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流

C.通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整

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已知:i. CH3ClCH3NHCH2CH3

ii.+

iii.

請回答:

(1)下列說法不正確的是____。

A.反應②屬于取代反應 B.E的分子式為C9H10NO3

C.腎上腺素中含有三種不同類型的官能團 D.DFeCl3溶液顯紫色

(2)化合物B的結構簡式是___________。

(3)寫出反應⑥的化學反應方程式____________。

(4)請設計以C(烴類)和乙烯為原料合成的合成路線______(用流程圖表示,無機試劑任選)

(5)寫出同時滿足下列條件的E的所有同分異構體的結構簡式_____________。

IR譜顯示分子中存在苯環(huán)、硝基、以及醚鍵

1H-NMR譜表明分子中有3種不同環(huán)境的氫原子

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t/min

0

5

10

15

20

V(O2)/mL

0.0

12.6

20.16

28.0

32.7

下列判斷不正確的是

A. 從圖中可以看出,KI能增大H2O2的分解速率

B. 反應ⅰ是放熱反應,反應ⅱ是吸熱反應

C. 0~10 min的平均反應速率:v(H2O2)≈9.0×10-3 mol/(L·min)

D. H2O2在反應過程中既體現(xiàn)了氧化性,又體現(xiàn)了還原性

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B. 加入催化劑,分子的能量不變,但單位體積活化分子數(shù)增多,速率加快

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2)甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是:

CH3OHg)+H2Og=CO2g)+3H2gΔH=+49.0 kJ·mol-1

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又知③H2Og=H2Ol ΔH=-44 kJ·mol-1則甲醇燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式:_____

3)下表是部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù):

已知 1 mol 白磷(P4)完全燃燒放熱為 dkJ,白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物結構如圖Ⅱ所示,則表中 x_____kJ·mol-1(用含有 a、b、c、d 的代數(shù)式表示)。

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R為烴基)

其中一種辣椒素酯類化合物J的合成路線如下:

已知:

①A、BE為同系物,其中B的相對分子質量為44AB核磁共振氫譜顯示都有兩組峰;

化合物J的分子式為C15H22O4;

回答下列問題:

1G所含官能團的名稱為 。

2)由AB生成C的化學方程式為 。

3)由C生成D的反應類型為 D的化學名稱為 。

4)由H生成I的化學方程式為 。

5J的結構簡式為 。

6G的同分異構體中,苯環(huán)上的一氯代物只有一種的共有 種(不含立體異構),核磁共振氫譜顯示2組峰的是 (寫結構簡式)

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