题目内容
(9分)下图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。
请回答下列问题:
(1)当电极a为Al,电极b为Cu,电解质溶液为稀硫酸时,正极的电极反应式为: 。
(2)当电极a为Al,电极b为Mg,电解质溶液为氢氧化钠溶液时,该装置
(填“能”或“不能”)形成原电池,若不能,请说明理由;若能,请指出正、负极材料: 。当反应中收集到标准状况下224mL气体时,消耗的电极质量为 g。
(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池,以电极a为正极,电极b为负极,甲烷为燃料,采用氢氧化钠溶液为电解液;则甲烷应通入 极(填a或b,下同),电子从 极流出,电解质溶液中OH-向 极移动。
(1)2H++2e-=H2↑;(2)能,镁(或b)为正极,铝(或a)为负极;0.18;(3)b;b;b
解析试题分析:(1)当电极a为Al,电极b为Cu,电解质溶液为稀硫酸时,由于活动性Al>Cu.所以Al为负极。Cu为正极。在正极的电极反应式为:2H++2e-=H2↑;(2)当电极a为Al,电极b为Mg,电解质溶液为氢氧化钠溶液时,由于Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应,所以该装置能够形成原电池。Al为负极;Mg为正极。反应的总方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。n(H2)=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol,所以根据方程式中Al的质量为2/3×0.01mol×27g/mol="0.18g." (3)该电池为甲烷燃料电池,通入甲烷的电极为负极,通入氧气的电极为正极。由于电极a为正极,电极b为负极,所以b电极通入甲烷,电子从电源的负极流出,经用电器流回到正极。因此电子从负极b流出,在电解质溶液中,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则,电解质溶液中OH-向正电荷较多的负极b移动。
考点:考查原电池的构成、电极反应、电子流动、离子移动的知识。
纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:
方法Ⅰ | 用炭粉在高温条件下还原CuO |
方法Ⅱ | 电解法,反应为2Cu + H2O Cu2O + H2↑。 |
方法Ⅲ | 用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2 |
(1)工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ,其原因是反应条件不易控制,若控温不当易生成 而使Cu2O产率降低。
(2)已知:2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s) △H =-akJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H =-bkJ·mol-1
Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H =-ckJ·mol-1
则方法Ⅰ发生的反应:2CuO(s)+C(s)= Cu2O(s)+CO(g);△H = kJ·mol-1。
(3)方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极生成Cu2O反应式为 。
(4)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2,该制法的化学方程式为 。
(5)在相同的密闭容器中,用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验:
水蒸气的浓度(mol/L)随时间t(min)变化如下表所示。
序号 | 温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
① | T1 | 0.050 | 0.0492 | 0.0486 | 0.0482 | 0.0480 | 0.0480 |
② | T1 | 0.050 | 0.0488 | 0.0484 | 0.0480 | 0.0480 | 0.0480 |
③ | T2 | 0.10 | 0.094 | 0.090 | 0.090 | 0.090 | 0.090 |
A.实验的温度T2小于T1
B.实验①前20 min的平均反应速率v(O2)=7×10-5 mol·L-1 min-1
C.实验②比实验①所用的催化剂催化效率高
把M mol H2和N mol C2H4混合, 在一定条件下使它们一部分发生反应生成W mol C2H6, 将反应后所得的混合气体完全燃烧, 消耗氧气的物质的量为 ( )
A.M + 3N mol | B.+ 3N mol | C.mol | D.mol |
研究有机物一般经过以下几个基本步骤:分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式,以下用于研究有机物的方法错误的是 ( )
A.萃取是常用的有机物提纯方法 |
B.燃烧法是研究确定有机物成分的有效方法之一 |
C.核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量 |
D.对有机物分子红外光谱图的研究有助于确定有机物分子中的官能团 |