题目内容
【题目】用氢氧燃料电池进行下图实验（图中所用电极均为惰性电极)：
（1）电极a为______极（填“正”或“负”），溶液中OH-移向______极（填“a”或“b”）；
（2）电极b处所发生的电极反应方程式为___________________；
（3）随着反应的进行，氢氧燃料电池内部的pH将______（填“增大”或“减小”）；
（4）c极为________（填“阴”或“阳”）极，电极反应式为_____________________；
（5）右边装置中盛有足量的 AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气1.12L（标准状况下）时，则此时右边装置中________电极质量增加_________g。
（6）若把上图中的氢气换成甲醇，该燃料电池负极电极反应式为___________________。
【答案】 负 a O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 减小 阳极 4OH- - 4e- = O2↑ + 2H2O d 10.8 CH3OH—6e—+8OH—===CO32—+6H2O
【解析】试题分析：本题考查多池串联装置的分析，燃料电池的工作原理，多池串联装置的计算。
（1）氢氧燃料电池中，通入H2的电极a为负极，通入O2的电极b为正极。溶液中OH-移向负极，移向a极。
（2）电极b处为O2发生得电子的还原反应，碱性电解质溶液中，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。
（3）氢氧燃料电池的电池反应方程式为：2H2+O2=2H2O，溶液中H2O增加，KOH的浓度减小，电池内部的pH减小。
（4）c与燃料电池的正极b相连，c极为阳极，OH-的放电能力大于NO3-，c极的电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O。
（5）电解足量的AgNO3溶液，阴极质量增加，由图知d与燃料电池的负极a相连，d极为阴极，d极质量增加。n（H2）=1.12L
22.4L/mol=0.05mol，根据电极反应式：H2-2e-+2OH-=2H2O，则电路中通过电子物质的量为0.1mol；根据电极反应式：Ag++e-=Ag，d极上析出Ag的物质的量为0.1mol，d极质量增加0.1mol
108g/mol=10.8g。
（6）若将H2换成CH3OH，在碱性条件下CH3OH被氧化成CO32-，1molCH3OH失去6mol电子，负极的电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。
【题目】下列有关实验现象或事实解释正确的是( )。
选项 | 实验现象或事实 | 解释 |
A | 检验待测液中S | 先滴入盐酸可排除Ag+、C |
B | 制备乙酸乙酯时,导管应伸入试管至饱和Na2CO3溶液的液面上方 | 乙酸乙酯易溶于碳酸钠溶液,防止发生倒吸 |
C | 向Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸,试管口有红棕色气体产生 | 溶液中N |
D | 含Mg(HCO3)2的硬水长时间充分加热,最终得到的沉淀物的主要成分为Mg(OH)2,而不是MgCO3 | Ksp(MgCO3)<Ksp[Mg(OH)2] |
A. A B. B C. C D. D
【题目】页岩气是从页岩层中开采的一种非常重要的天然气资源,页岩气的主要成分是甲烷,是公认的洁净能源。
（1）页岩气不仅能用作燃料,还可用于生产合成气(CO和H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应CH4(g)+H2O(g) = CO(g)+3H2(g) ΔH1。已知:CH4、H2、CO的燃烧热(ΔH)分别为-a kJ·mol-1、-b kJ·mol-1、-c kJ·mol-1;H2O(l)=H2O(g) ΔH=+d kJ·mol-1。
则ΔH1=______________(用含字母a、b、c、d的代数式表示)kJ·mol-1。
（2）用合成气生成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH2,在10 L恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示:
200 ℃时n(H2)随时间的变化如下表所示:
t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
n(H2)/mol | 8.0 | 5.4 | 4.0 | 4.0 |
①ΔH2____(填“>”“<”或“=”)0。
②写出两条可同时提高反应速率和CO转化率的措施:_____。
③下列说法正确的是____(填字母)。
a.温度越高,该反应的平衡常数越大
b.达平衡后再充入稀有气体,CO的转化率提高
c.容器内气体压强不再变化时,反应达到最大限度
d.图中压强:p1<p2
④0~3 min内用CH3OH表示的反应速率v(CH3OH)=____mol·L-1·min-1。
⑤200 ℃时,该反应的平衡常数K=____。向上述200 ℃达到平衡的恒容密闭容器中再加入2 mol CO、4 mol H2、2 mol CH3OH,保持温度不变,则化学平衡____(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
（3）甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。标准状况下充入5.6 L甲烷,测得电路中转移1.2 mol电子,则甲烷的利用率为____。