题目内容
【题目】Ⅰ.如图是旺旺同学设计的一个简易的原电池装置,请回答下列问题。
(1)若 a电极材料为碳、b溶液为 FeCl3溶液,则正极的电极反应式为____,当有1.6g负极材料溶解时,转移的电子为____mol;
(2)若 a 电极材料为铁、b溶液为浓硝酸,电流表的指针也会偏转,则电子的流向为______→ __________(填电极材料,下同),溶液中的NO3-向________极移动;
(3)氢氧燃料电池已用于航天飞机。这种电池以30%KOH溶液为电解质溶液,供电时总反应为:2H2+O2=2H2O,则正极的电极方程式为________________。
Ⅱ.已知H-H 键、N-H 键、N≡N 键的键能分别为 436kJ/mol、391kJ/mol、946 kJ/mol,关于工业合成氨的反应,请根据键能的数据判断下列问题:
(4)若有 1 mol NH3生成 ,可________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ;该反应的能量变化可用图__________表示。(填“甲“或“乙”)
【答案】Fe3++e-=Fe2+ 0.05 铜(Cu) 铁(Fe) 铜(Cu) 2H2O+O2+4e-=4OH- 放出 46 甲
【解析】
(1)若a电极材料为碳、b溶液为 FeCl3溶液,Cu为负极,C为正极,正极上发生还原反应;根据Cu为+2价金属,每1molCu反应,转移2mol电子计算;
(2)若a电极材料为铁、另一个电极为Cu,由于Fe遇浓硝酸会发生钝化现象,所以b溶液为浓硝酸,Fe为正极,Cu为负极,电子由负极流向正极;阴离子向负极移动,阳离子向正极移动;
(3)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中,正极上O2获得电子变为OH-;
(4)反应热为断键吸收热量与成键放出热量的差值,根据热量变化判断反应热,并结合放热反应反应物的能量比生成物的能量高;吸热反应反应物的能量比生成物的能量低判断。
(1)若a电极材料为碳、b溶液为 FeCl3溶液,则由于电极活动性Cu>C,Cu为负极,C为正极,正极上发生还原反应,溶液中的Fe3+获得电子,电极反应式为Fe3++e-=Fe2+;由于Cu为+2价金属,每1molCu反应,转移2mol电子计算,n(Cu)=1.6g÷64g/mol=0.025mol,所以电子转移的物质的量为n(e-)=2n(Cu)=0.05mol;
(2)若a电极材料为铁、另一个电极为Cu,b溶液为浓硝酸,由于Fe遇浓硝酸会发生钝化现象,所以Fe为正极,Cu为负极,电子由负极Cu流向正极Fe;根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,所以阴离子NO3-向正电荷较多负极Cu电极移动,阳离子向正极Fe电极移动;
(3)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中,正极上O2获得电子变为OH-,电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-;
(4)由于H-H 键、N-H 键、N≡N 键的键能分别为 436kJ/mol、391kJ/mol、946 kJ/mol,N2与H2反应产生NH3的热化学方程式为N2(g)+
H2(g)
NH3(g) △H=946kJ/mol×
+436kJ/mol×
-391kJ/mol×3=-46 kJ/mol,说明若有 1 mol NH3生成 ,可放出热量46kJ;反应为放热反应,说明反应物的能量比生成物的能量高,因此该反应的能量变化可用图甲表示。
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【题目】下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。
a | b | c | |||||||||||||||
e | f |
试回答下列问题:
(1)写出元素e的基态原子电子排布式________________,其未成对电子数为________。
(2)c在空气中燃烧产物的分子构型为_____,中心原子的杂化形式为______杂化。c能形成一种八元环状形同王冠的单质分子,原子的杂化形式为______杂化。
(3)b单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞特征如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
若已知b的原子半径为d厘米,NA代表阿伏加德罗常数,b的相对原子质量为M,请回答:
①晶胞中b原子的配位数为_____,表示原子空间占有率的代数式为_____________。
②该晶体的密度为_____________g/cm3(用含有关字母的代数式表示)。a、f中,与单质b晶体中原子的堆积方式相同的是__________(填元素符号)。