题目内容

18．被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效 率的特点．如图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH 溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连 续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．试回答下列问题：
（1）写出氢氧燃料电池工作时负极反应方程式：2H2+4OH--4e-═4H2O．
（2）为了获得氢气，除了充分利用太阳能外，工业上利用石油产品与水在高温、催化剂作用下制取氢气．写出丙烷和 H2O反应生成 H2 和 CO 的化学方程式：C3H8+3H2O$\frac{\underline{催化剂}}{△}$3CO+7H2．
（3）若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极反应式为CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O．
电池总离子反应方程式为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O．
（4）若将此燃料电池改进为直接以有机物 A 和氧气为原料进行工作，有机物 A 只含有 C、H、O 三种元素，常用作有机合成的中间体．16.8g 该有机物经燃烧生成 44.0g CO2 和 14.4g H2O；质谱图表明其相对分子质量为 84，红外光谱分析表明 A 分子中含有 O-H 键和位于分子端的-C≡C-键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积为 6：1：1．A 的分子式是C5H8O．A的结构简式是．

分析 （1）氢氧燃料电池中，电解质溶液为碱，则负极上氢气得电子生成水；
（2）丙烷和 H2O反应生成 H2 和 CO，结合质量守恒书写方程式；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；碱性条件下，甲烷燃烧生成碳酸根离子；
（4）根据n=$\frac{m}{M}$计算有机物A、二氧化碳、水的物质的量，根据原子守恒计算烃分子中C、H原子数目，根据相对原子质量计算分子中氧原子数目，据此书写该烃的分子式；红外光谱分析表明A分子中含有O-H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积为6：1：1，分子中有3种不同的H原子，原子数目之比为6：1：1，结合有机物的分子式判断有机物A的结构．

解答 解：（1）氢氧燃料电池中，电解质溶液为碱，则负极上氢气得电子生成水，则其电极反应式为：2H2+4OH--4e-═4H2O，故答案为：2H2+4OH--4e-═4H2O；
（2）丙烷和 H2O反应生成 H2 和 CO，反应的化学方程式为C3H8+3H2O$\frac{\underline{催化剂}}{△}$3CO+7H2，故答案为：C3H8+3H2O$\frac{\underline{催化剂}}{△}$3CO+7H2；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，碱性条件下，甲烷在负极生成碳酸根离子，其电极反应式为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；碱性条件下，甲烷燃烧生成的二氧化碳再与氢氧根离子结合生成碳酸根离子，则总反应方程式为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O，
故答案为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O；
（4）有机物A只含有C、H、O三种元素，质谱图表明其相对分子质量为84，16.8g有机物A的物质的量为0.2mol，经燃烧生成44.0g CO2，物质的量为1mol，生成14.4g H2O，物质的量为$\frac{14.4g}{18g/mol}$=0.8mol，故有机物A中C原子数目为$\frac{1mol}{0.2mol}$=5，H原子数目为$\frac{0.8mol×2}{0.2mol}$=8，故氧原子数目为$\frac{84-12×5-8}{16}$=1，故A的分子式为C5H8O，
不饱和度为$\frac{2×5+2-8}{2}$=2，红外光谱分析表明A分子中含有O-H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积为6：1：1，故分子中含有2个CH3、1个-OH连接在同一C原子上，故A的结构简式为，
故答案为：C5H8O；．

点评 本题考查燃料电池及物质的量的有关计算，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握原电池的工作原理以及根据电极方程式中电子与物质的关系求算，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
8．如图为配制250.0mL0.2molLNa2CO3溶液过程的示意图．回答下列问题：

（1）实验时要用到的仪器有：烧杯、玻璃棒、托盘天平、药匙、量筒、250mL容量瓶、胶头滴管．
（2）在②③两步实验都用到玻璃棒，它的作用分别是搅拌、加速溶解；引流、防止溶液外溅．
（3）配制过程中，若其他操作都正确，下列操作会引起浓度偏大的是C：
A．容量瓶中原有少量的蒸馏水；B．没有进行操作步骤④和⑤；C．第⑧步观察液面时俯视刻度线；D．如果加水超过了刻度线，取出少量水使液面恰好到刻度线
（4）由计算可知，在称量操作中，需用托盘天平称量Na2CO3固体的质量为5.3g，若用5mol•L -1Na2CO3溶液配制该溶液，则应用量筒量取该溶液的体积为10.0mL．
9．在300mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni（s）+4CO（g）?Ni（CO）4（g），已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表：
温度/℃2580230
平衡常数5×10421.9×10-5
下列说法不正确的是（　　）
A．上述生成Ni（CO）4的反应为放热反应
B．在80℃时，测得某时刻Ni（CO）4、CO的浓度均为0.5 mol•L-1，则此时v正＞v逆
C．25℃时反应Ni（CO）4（g） Ni（s）+4CO（g）的平衡常数为2×10-5
D．80℃达到平衡时，测得n（CO）=0.3 mol，则Ni（CO）4的平衡浓度为2 mol•L-1
6．氧化铁是重要的工艺颜料，用废铁屑制备它的流程如下：回答下列问题：

（1）①加碳酸钠溶液并小火加热的操作目的是去除油污；
②操作Ⅰ的名称是过滤，操作Ⅱ的名称是洗涤；
（2）①流程所发生的反应为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O过程中，加入稍过量的NH4HCO3溶液后，且要控制溶液的为6.8～7.2之间．加入稍过量的目的是使溶液中亚铁离子完全转化为FeCO3沉淀，溶液的pH不能过低的原因是碳酸氢铵能与酸反应，碳酸亚铁沉淀减少
②检验滤液B中含有NH4+的方法是取少许B溶液于试管中，加入足量浓氢氧化钠溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明滤液B中含有铵根离子．
（3）有些同学认为KMnO4溶液滴定能进行铁元素含量的测定．
a、称取2.85g绿矾（FeSO4•7H2O）产品，配成250mL溶液；
b、量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c、用硫酸化的0.0100mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL．
①写出酸性KMnO4溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O．
②用KMnO4标准溶液滴定时应选用酸式滴定管（填“酸式”或“碱式”）．
③计算上述样品中FeSO4•7H2O的质量分数为97.54%．
13．下列叙述错误的是（　　）
A．氢氧燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置
B．铁船舶的外壳上镶嵌锌块，可避免船体遭受腐蚀
C．钢铁腐蚀时负极的电极反应式：Fe-3e-═Fe+
D．工业上电解饱和食盐水时阴极的电极反应式：2H++2e-═H2↑
3．下列化合物中同分异构体数目最少的是（　　）
A．C2H4O2B．C3H8OC．C3H7ClD．C5H12
10．下表是某矿泉水的部分标签说明

则该饮用水中还可能较大量存在的离子是（　　）
A．OH-B．Ag+C．Na+D．Ba2+
7．按电子排布，可以把周期表中的元素划分成几个区（　　）
A．4个B．5个C．6个D．7个
8．下列说法正确的是（　　）
A．热化学方程式中，化学式前面的化学计量数只能表示物质的量
B．1 moL H2生成1 mol H20时放出的热量就是氢气的燃烧热的值
C．用1mol/L的硫酸和适量的稀的Ba（OH）2溶液反应可以测量中和热的值
D．条件相同，用16g固体硫或32 g固体硫分别在02中充分燃烧，测定的硫的燃烧热不同

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网