题目内容

下图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：

（1）M电极的材料是        ，电极名称是         ，加入乙醇的铂电极的电极反应
式为                             。写出乙池中发生的化学反应的离子方程式：                  。
（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4．32g时，甲池中理论上消耗氧气为    L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的pH为      。
（3）若在常温常压下，1g C2H5OH燃烧生成CO2和液态H2O时放出29．71kJ热量。表示该反应的热化学方程式为                                          。
（4）甲烷也是一种很好的清洁能源。蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧的热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890．3 kJ／mol。356g“可燃冰”(若分子式为CH4·9H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水．放出的热量为               kJ。

（1）铁 阴极  C2H5OH－12e+16OH—=2CO32—+11H2O  4Ag++2H2O4Ag+4H++O2↑．
（2）0．224  1 （3）C2H5OH（l）+3O2（g）   2CO2（g）+3H2O（l）△H=－1366．7kJ/mol  （4）1780．6

解析试题分析：（1）由图可看出：甲是燃料电池。属于原电池。乙则是电解池。对于甲池来说：通入乙醇的电极式负极，通入氧气的电极是正极。对于乙池来说：M是阴极，N是阳极。乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，说明铁电极是阴极（M极）石墨电极是阳极（N极）。因为如果铁电极作阳极，就会发生氧化反应导致质量减少。加入乙醇的铂电极的电极反应：C2H5OH－12e+16OH—=2CO32—+11H2O。乙池就是电解硝酸银溶液。发生的化学反应的离子方程式：4Ag++2H2O4Ag+4H++O2↑．（2）在整个闭合回路中电子转移数目相等。n(Ag)=m/M=4．32g÷108g/mol=0．04mol．n(e-)=0．04mol．所以n(O2)=0．04mol÷4=0．01mol．y因为n=V/VM,所以V=n·VM=0．01mol×22．4mol/L=0．224L．因为n(Ag)=n(H+)=0．04mol．V(aq)=0．4L所以C(H+)=n/V（aq）=0．04mol÷0．4L=0．1mol/L．故PH=1（3）乙醇的相对分子质量是46，若在常温常压下，1g C2H5OH燃烧生成CO2和液态H2O时放出29．71kJ热量。46g乙醇1mol燃烧生成CO2和液态H2O时放出热量46×29．71kJ=1366．7kJ．表示该反应的热化学方程式为：C2H5OH（l）+3O2（g）   2CO2（g）+3H2O（l）△H=－1366．7kJ/mol （4）可燃冰相对分子质量为178，n(可燃冰)=356g÷108g/mol=2mol．．完全燃烧生成液态水．放出的热量为2mol×890．3 kJ／mol=1780．6KJ
考查原电池、电解池及热化学方程式的书写等知识。

练习册系列答案
相关题目

氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
（1）氢气燃烧热值高。实验测得，在常温常压下，1 g H2完全燃烧生成液态水，放出142.9 kJ热量。则H2燃烧热的化学方程式为                    。
（2）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化方程式如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.4 kJ/mol
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量)，反应速率与时间的关系如下图所示。图中t1时引起平衡移动的条件可能是        其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是           

②温度为T ℃时，将2 a mol H2和a mol N2放入0.5 L密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%。则反应的平衡常数为                       

以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C3H8 +5O2 = 3CO2+ 4H2O。
（1）已知： 2C3H8(g) + 7O2(g) =" 6CO(g)" + 8H2O(l)    ?H1              
C(s) + O2(g) = CO2 (g)                  ?H2        
2C(s) + O2(g) = 2CO(g)                 ?H3            
则C3H8(g) +5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) ?H=                 （用?H1、?H2、?H3表示）
（2）写出该电池正极的电极反应式：                               ，电池工作时CO32－移向      ；用该电池电解1000 mL 1mol/L的AgNO3溶液，此电解池的反应方程式为                        ；当电池消耗0．005 mol C3H8时,被电解溶液的pH为         （溶液体积变化忽略不计）。

已知：①溶液中CrO42—显黄色，Cr2O72-显橙红色
②PbCrO4难溶于水，也难溶于强酸
③H+(aq）+OH-（aq）=H2O(l）； ΔH=" —a" KJ/mol
3Cl2（g）+2Cr3+（aq）+16OH-(aq）=2CrO42-（aq）+6Cl-（aq）+8H2O(l)；ΔH="—b" KJ/mol
2CrO42-（aq）+2H+(aq）Cr2O72-（aq）+H2O(l）；ΔH="—c" KJ/mol
平衡常数K=9．5×104   （上述a、b、c均大于0）
对上述反应⑤，取50mL溶液进行试验，部分测定数据如下：

时间（s）
0
0．01
0．02
0．03
0．04
n （CrO42—）（mol）
0．01
8．0×10-4
5．4×10-4
5．0×10-4
 
n （Cr2O72—）（mol）
0
 
4．73×10-3
 
4．75×10-3
 
试回答下列问题：
（1）0.02s到0.03s之间用Cr2O72-表示该反应的平均反应速率为               
下列说法正确的（  ）
A、0.03s时V正（CrO42—）=2V逆（Cr2O72—）
B、溶液pH值不变说明该反应已达平衡状态
C、溶液中c（CrO42—）：c（Cr2O72—）=2:1时该反应已达平衡状态
D、反应放热2．5×10-3c KJ时CrO42—的转化率为50％
E、升温该反应平衡常数变大
F、0．04s时加入足量的Pb（NO3)2 可使溶液由橙色变为黄色
（3）0．03s时溶液的pH=         
（4）已知酸性条件下Cr2O72—将Cl-氧化为Cl2，本身被还原为Cr3+为放热反应，试写出该反应的热化学方程式：                            

完成下列热化学方程式（化学方程式、电极反应式、表达式等）的书写：
（1）已知：2Cu(s)＋1/2O2(g)=Cu2O(s)；△H=-169kJ·mol-1，
C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)；△H=-110.5kJ·mol-1，
Cu(s)＋1/2O2(g)=CuO(s)；△H=-157kJ·mol-1
用炭粉在高温条件下还原CuO生成Cu2O的热化学方程式是：                
（2）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，写出该反应的化学平衡常数表达式：             
（3）以甲烷、空气为反应物，KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池，则负极反应式为：           。
（4）铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀的电池反应方程式为                     。
（5）“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图，该电池反应的总反应方程式为_______________。

（6）工业上电解熔融氯化钠的方程式为                                        。

（1）在298K时，1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量1558．3 kJ。写出该反应的热化学方程式                                 。
（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，在电极上分别
通入乙烷和氧气。通入乙烷气体的电极应为     极（填写“正”“负”）该电极上发生的电极反应
式是                                    
（3）如图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为                     ；如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO4足量），一段时间后溶液的pH变为1，此时若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入         __________（填物质名称）。

Ⅰ：工业上用CO2和H2在一定条件发生如下反应合成甲醇并放出大量的热：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1   回答下列问题。
（1）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   ΔH2
则反应2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)  ΔH=           （用含ΔH1、ΔH2表示）
（2）若反应温度升高，CO2的转化率       (填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）写出在酸性环境中，甲醇燃料电池中的正极反应方程式                             
Ⅱ：生产甲醇的原料H2可用如下方法制得：CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)，一定温度下，将2 mol CH4和4 mol H2O通入容积为10L的密闭反应室中，反应中CO的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：

（4）反应进行到4分钟到达平衡。请计算从反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v(H2)为               ；并求此反应在此温度下的平衡常数（在答题卡对应的方框内写出计算过程）。
（5）在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后，若在第8分钟时达到新的平衡（此时CO的浓度约为0.25 mol·L—1 ），请在图中画出第5分钟后H2浓度的变化曲线。

Ⅰ．恒温，容积为1  L恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示(已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)    ΔH＝－196.6  kJ·mol－1)，请回答下列问题：

(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：______________________。
(2)ΔH2＝__________kJ·mol－1。
Ⅱ.工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯：
CH3COOH(l)＋C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)    ΔH＝－8.62  kJ·mol－1
已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118 ℃、78 ℃和77 ℃。在其他条件相同时，某研究小组进行了多次实验，实验结果如图所示。

(1)该研究小组的实验目的是___________________________________。
(2)60 ℃下反应40  min与70 ℃下反应20  min相比，前者的平均反应速率________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。
(3)如图所示，反应时间为40  min、温度超过80 ℃时，乙酸乙酯产率下降的原因可能是_________________________________(写出两条)。
Ⅲ.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。
已知：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
 
试回答下列问题：
(1)在800 ℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有________(选填“A、B、C、D、E”)。
 
n(CO)
n(H2O)
n(H2)
n(CO2)
A
1
5
2
3
B
2
2
1
1
C
3
3
0
0
D
0.5
2
1
1
E
3
1
2
1
(2)已知在一定温度下，C(s)＋CO2(g) 2CO(g)平衡常数为K；
①C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)       平衡常数为K1；
②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) 平衡常数为K2；
则K、K1、K2之间的关系是______________________________________。

硝酸工业的基础是氨的催化氧化，在催化剂作用下发生如下反应：
① 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)    △H =" —905" kJ/mol    ①主反应
② 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)     △H =" —1268" kJ/mol   ②副反应
有关物质产率与温度的关系如甲图。

（1）由反应①②可知反应⑤N2(g) + O2(g)2NO(g)的反应热ΔH=     
（2）由图甲可知工业上氨催化氧化生成 NO时，反应温度最好控制在     
（3）用Fe3O4制备Fe（NO3）3溶液时，需加过量的稀硝酸，原因一：将Fe4O3中的Fe2+全部转化为Fe3+，
原因二：     （用文字和离子方程式说明）。
（4）将NH3通入NaClO溶液中，可生成N2H4，则反应的离子方程式为     。
（5）依据反应②可以设计成直接供氨式碱性燃料电池（如乙图所示），则图中A为     （填“正极”或“负极”），电极方程式为     

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