题目内容
【题目】氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:
(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是_________(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:____________。
(2)氢气可用于制备H2O2。已知:
H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1
O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2
其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)
MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。
a.容器内气体压强保持不变
b.吸收y mol H2只需1 mol MHx
c.若降温,该反应的平衡常数增大
d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)
(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为_______。
(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH
FeO42+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。
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①电解一段时间后,c(OH)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是_______。
③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:_____________。
【答案】
(1)污染小;可再生;来源广;资源丰富;燃烧热值高(任写其中2个);H2+2OH--2e-=2H2O
(2)<
(3)ac
(4)光能转化为化学能
(5)①阳极室
②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低
③M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢(或N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低)。
【解析】
试题分析:(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点有污染小;可再生;来源广;资源丰富;燃烧热值高等,碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O,故答案为:污染小;可再生;来源广;资源丰富;燃烧热值高;H2+2OH--2e-=2H2O
(2)①H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1,②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2,两反应的ΔS<0,根据ΔG=ΔHTΔS,因为均为两反应自发反应,因此ΔH均小于0,将①+②得:H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH1<0,故答案为:<;
(3)MHx(s)+yH2(g)
MHx+2y(s) ΔH<0,该反应属于气体的物质的量发生变化的反应。a.平衡时气体的物质的量不变,压强不变,正确;b.该反应为可逆反应,吸收y mol H2需要大于1 mol 的MHx,错误;c.降低温度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,正确;d.向容器内通入少量氢气,相当于增大压强,平衡正向移动,v(放氢)<v(吸氢),错误;故选ac;
(4)利用太阳能直接分解水制氢,是将光能转化为化学能,故答案为:光能转化为化学能;
(5)①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气,铁电极发生氧化反应,溶液中的氢氧根离子减少,因此电解一段时间后,c(OH)降低的区域在阳极室,故答案为:阳极室;
②氢气具有还原性,根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,防止Na2FeO4与H2反应使产率降低,故答案为:防止Na2FeO4与H2反应使产率降低;
③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,在M点,c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢,在N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低,故答案为:M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢(或N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低)。
【题目】下表为元素周期表的一部分,请回答有关问题:
ⅠA | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA | 0 | |
2 | ① | ② | ||||||
3 | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | ⑦ | ⑧ | ||
4 | ⑨ | ⑩ |
(1)表中最活泼的金属是__________,单质能用作半导体材料的是__________,化学性质最稳定的是__________ (填写元素符号)。
(2)表中能形成两性氢氧化物的元素是_________ (填写元素符号),分别写出该元素的氢氧化物与⑥和⑨最高价氧化物的水化物反应的化学方程式:_________________________。
(3)③与⑩组成的化合物属于__________(填“离子化合物”或“共价化合物”)用电子式表示该化合物的形成过程________________________________。①的氢化物中含有__________(填“离子键”或“极性共价键”或“非极性共价键”)的电子式是__________。
(4)⑦和⑩的氢化物中沸点较高的是__________(写化学式)原因是_________。
(5)请设计一个实验,比较⑦⑩单质氧化性的强弱:________________________________。
【题目】已知:实验室常用无水乙醇(CH3CH2OH)制备乙烯,制备原理为:
CH3CH2OH
CH2=CH2↑+H2O。
无水乙醇性质如下表:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 溶解性 | 挥发性 | 化学性质 |
无水乙醇 | —114.1 | 78.3 | 能与水以任意比互溶 | 易挥发 | 能使酸性高锰酸钾溶液褪色 |
甲、乙同学用下列实验装置制备乙烯并验证其性质。(气密性已检验,部分夹持装置略)。
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实验操作和现象:
操 作 | 现 象 |
点燃酒精灯,加热至170℃ | I:A中烧瓶内液体渐渐变黑 II:B内气泡连续冒出,溶液逐渐褪色 |
…… | |
实验完毕,清洗烧瓶 | III:A中烧瓶内附着少量黑色颗粒状物,有刺激性气味逸出 |
(1)写出乙烯的1个用途: ,对应方程式为(注明反应类型) 。
(2)A中烧瓶内溶液“渐渐变黑”,说明浓硫酸具有 性。
(3)分析使B中溶液褪色的物质,甲认为是C2H4使B中溶液褪色,该反应的化学方程式为(注明反应类型) 。
(4)乙根据反应原理及现象I和III综合分析,认为产物中除乙烯外还混有乙醇、H2O、CO2和一种 “有刺激性气味”的气体X。你认为这种“有刺激性气味”气体X是 (填化学式)。
为验证气体X的存在,并证实是C2H4使B中溶液褪色,乙设计如下装置,与A连接:
设 计 | 现 象 |
与A连接的装置如下:
| C中溶液褪色,加热后又恢复红色; F中溶液褪色 |
请回答下列问题:
D中盛放的试剂是 (填化学式),不能盛放酸性KMnO4溶液的原因是(用离子方程式解释): 。