题目内容

18.最近,科学家用氮化镓材料与铜组装如图所示的人工光合系统,实现了以CO2和H2O为原料制备CH4和O2.下列有关说法中正确的是(  )
A.该装置只有化学能转化为电能
B.氮化镓电极是阴极
C.导线中经过2mol的电子,氮化镓电极生成1molO2
D.铜电极表面的电极反应式:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O

分析 该装置中,根据电子流向知,GaN是负极、Cu是正极,负极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑,正极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,电解质溶液中阳离子向正极移动,据此分析解答.

解答 解:A.根据图知,该装置中有太阳能转化为化学能、化学能转化为电能,故A错误;
B.根据电子流向知,GaN是负极,故B错误;
C.根据电子流向知,GaN是负极,负极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑,导线中经过2mol的电子,氮化镓电极生成0.5molO2,故C错误;
D.Cu是正极,正极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,故D正确;
故选D.

点评 本题考查化学电源新型电池,明确原电池原理、电极反应等即可解答,难点是电极反应式的书写,题目难度中等,侧重于考查学生对原电池原理的应用能力.

练习册系列答案
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9.氯苯是重要的有机化工原料.实验室制备氯苯的反应原理、实验装置如图所示(加热装置已略去):
可能用到的有关数据如下:+Cl2$\stackrel{FeCl_{3}}{→}$+HCl
  沸点(℃) 密度(g•mL-1 溶解性
 苯 80.1 0.88 难溶于水
 氯苯 132.2 1.10 难溶于水,易溶于有机溶剂
 对二氯苯 173.4 1.46 难溶于水,易溶于有机溶剂
 邻二氯苯 180.4 1.30 难溶于水,易溶于有机溶剂
在装置A中利用浓盐酸和KMnO4反应缓慢制备氯气,把氯气干燥后通入装有39mL苯的反应器C中(内有铁屑作催化剂),维持反应温度在40~60℃,回流40分钟.温度过高会产生过多的邻二氯苯和对二氯苯.反应结束后,冷却至室温.将C中的液体倒入分液漏斗中,分别用NaOH溶液和蒸馏水洗涤,分离出的产物干燥后,进行蒸馏纯化,得到22g纯净的氯苯.
回答下列问题:
(1)A装置中制备氯气的离子方程式为2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2+↑+5C12↑+8H2O.
(2)B装置中盛放的药品为CaCl2或P2O5,C装置中采用的加热方法最好为40℃-60℃的水浴加热.
(3)已知浓盐酸和苯都具有较强的挥发性.采用如图所示装置加入液体的优点是防止液体挥发,能够平衡压强,使液体顺利流下.
(4)用氢氧化钠溶液洗涤可以除去杂质的化学式为HCl、Cl2、FeCl3,检验产品洗涤干净的方法为取最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸银,若不出现沉淀,则证明已经洗干净.
(5)该实验存在一定缺陷,改进措施为将冷凝管上端逸出的HCl、Cl2通入NaOH溶液中,防止污染空气.
(6)该实验所得氯苯的产率为44.4%(保留小数点后一位).

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