题目内容

【题目】纤维素乙醇燃料是一种绿色、可再生的新能源,利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料制成燃料电池。下图是绿色电源乙醇燃料电池的工作原理示意图(ab均为多孔性石墨电极)。该电池工作时,下列说法错误的是

A.该电池工作时是把化学能转化为电能B.H+通过质子交换膜从a极区移向b极区

C.a电极反应式为C2H5OH-12e- +16OH-=2CO+11H2OD.电池工作时,消耗标准状况下6.72LO2,外电路中转移电子数为1.2NA

【答案】C

【解析】

乙醇燃料电池,C2H5OHO2反应生成二氧化碳和水,乙醇在负极发生氧化反应,a电极是负极,电极反应为:C2H5OH-12e- +3H2O =2CO2+12H+,氧气在正极发生还原反应,b电极是正极,电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O,总的电极反应为:C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O,然后分析。

A.乙醇燃料电池属于原电池,该电池工作时是把化学能转化为电能,故A正确;

B.原电池中,阳离子从负极移向正极,a电极是负极,b电极是正极,H+通过质子交换膜从a极区移向b极区,故B正确;

Ca电极是负极,电极反应为:C2H5OH-12e- +3H2O =2CO2+12H+,故C错误;

Db电极是正极,电极反应式为:O2+4H++4e- =2H2O,消耗标准状况下6.72LO2,物质的量为,当消耗1mol氧气时,转移4mol电子,当消耗0.3mol氧气时,外电路中转移电子为1.2mol,转移电子数为1.2NA,故D正确;

答案选C

练习册系列答案
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【题目】硝酸是一种重要的化工原料,用来制取一系列硝酸盐类氮肥,如硝酸铵、硝酸钾等;也用来制取含硝基的炸药等。试回答下列问题:

1)某同学对铁与稀硝酸的反应进行探究,若HNO3只被还原成NO,则:

①写出铁与过量稀硝酸反应的离子方程式:__

②写出过量铁与稀硝酸反应的离子方程式:__

③若28g铁与含1.6mol硝酸的稀硝酸恰好完全反应,则生成的Fe3Fe2的物质的量之比为__。上述反应结束后,向反应后的溶液中加足量氢氧化钠溶液,滤出沉淀洗涤后,在空气中灼烧至质量不变,最终得到的固体质量为__g

2)饮用水中NO3-对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中NO3-的浓度,某饮用水研究人员提出,可在碱性条件下用铝粉将NO3-还原为N2

①配平方程式:__Al__NO3-__OH__=__[Al(OH)4]__N2

②上述反应中,还原剂与还原产物的物质的量之比是__,反应中转移电子0.3mol,生成__mL(标准状况下)N2

【答案】FeNO3-4H=Fe3NO↑2H2O 3Fe2NO3-8H=3Fe22NO↑4H2O 23 40 10 6 4 18H2O 10 3 103 672

【解析】

(1)①铁与过量稀硝酸反应生成硝酸铁、NO和水,离子方程式为FeNO3-4H=Fe3NO↑2H2O

②过量铁与稀硝酸反应生成硝酸亚铁、NO和水,离子方程式为3Fe2NO3-8H=3Fe22NO↑4H2O

28g铁的物质的量为0.5mol,与含1.6mol硝酸的稀硝酸恰好完全反应,设生成的Fe3Fe2的物质的量分别是xmolymol,即生成xmol硝酸铁和ymol硝酸亚铁,根据N原子守恒知,生成NO的物质的量为(1.63x2y)mol,根据得失电子守恒有3x2y3(1.63x2y),又有xy0.5,解得x0.2y0.3,则生成的Fe3Fe2的物质的量之比为23;上述反应结束后,向反应后的溶液中加足量氢氧化钠溶液,滤出沉淀洗涤后,在空气中灼烧至质量不变,由于生成的氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁,氢氧化铁受热分解最终得到的固体是氧化铁,故其物质的量为0.5mol×0.25mol,质量为40g

(2)①根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒,可知离子方程式为10Al6NO3-4OH18H2O=10[Al(OH)4]3N2

②上述反应中,还原剂是Al,还原产物是N2,其物质的量之比为103;由方程式可知,生成3molN2时转移电子30mol,所以反应中转移电子0.3mol,生成N2的体积(标准状况下)×22.4L·mol10.672L672mL

【点睛】

金属与硝酸反应的计算一般常采用以下方法:①原子守恒法:HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以NO的形式存在于溶液中;一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量;②得失电子守恒法:HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属失电子的物质的量;③电荷守恒法:HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有:c(NO3)c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子);④离子方程式计算法:金属与H2SO4HNO3的混合酸反应时,由于溶液中NO3H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,因此此类题目应用离子方程式来计算,先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+NO3进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。

型】
束】
21

【题目】如图是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系。请回答下列问题:

1)写出N2的一种用途:___

2HNO3与图中的物质C常用于检验Cl的在,则C的化学式为___

3)实验室制取物质B的化学方程式为____

4NO2与水反应生成物质A的化学方程式为____

5)浓硝酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为___

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