题目内容

9．化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用．甲醇是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．甲醇燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用甲醇燃料电池进行如图实验．已知：2CH3OH+3O2+4OH-═2CO32-+6H2O
（1）甲池中通入O2电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-，
通入CH3OH的电极反应为CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O
（2）乙池A电极名称为阳极，电极反应式为4OH--4e=O2↑+2H2O．
（3）乙池中的总电解化学方程式为4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4HNO3，当乙池中B（Ag）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2280mL（标准状况下）．
（4）丙池中盛放的是CuSO4溶液，写出C电极和d电极的电极反应，c电极4OH--4e=O2↑+2H2Od电极Cu2++2e-═Cu；电解后溶液pH将会减小（填增大，减小，不变），若在丙池中共收集到标况下224ml气体，溶液体积为200ml（电解前后溶液体积的变化忽略不计），则通电前c（CuSO4）=0.1mol/L．

分析 甲池为甲醇燃料电池，甲醇为负极，反应式为CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O，氧气为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-，则与相连的乙池、丙池为电解池，并且乙池中与氧气相连的A为阳极失电子发生氧化反应，B为阴极得电子发生还原反应，丙池中与甲醇相连的d为阴极得电子发生还原反应，c为阳极失电子发生氧化反应，根据电路中转移电子数相等计算，以此来解答．

解答 解：（1）甲池中通入O2为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-，甲醇为负极，反应式为CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O，故答案为：
O2+2H2O+4e=4OH-；CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O；
（2）乙池与氧气相连的A为阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为4OH--4e=O2↑+2H2O，故答案为：4OH--4e=O2↑+2H2O；
（3）乙为电解池，溶液中银离子、氢氧根离子放电，总电解化学方程式为4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4HNO3，又根据电路中转移电子数相等O2～4Ag，所以n（O2）=$\frac{5.4g}{108g/mol}$×$\frac{1}{4}$=0.0125mol，标况下的体积为0.0125mol×22.4L/mol=0.28L=280mL，故答案为：4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4HNO3；280；
（4）丙池中盛放的是CuSO4溶液，则与甲醇相连的d为阴极铜离子得电子发生还原反应，反应式为：Cu2++2e-═Cu，c为阳极氢氧根离子失电子发生氧化反应，反应式为：4OH--4e=O2↑+2H2O；消耗氢氧根剩余氢离子，所以电解后溶液pH将会减小，若在丙池中共收集到标况下224ml气体，溶液体积为200ml（电解前后溶液体积的变化忽略不计），又根据电路中转移电子数相等O2～2Cu，则通电前c（CuSO4）=$\frac{\frac{0.224L}{22.4L/mol}×\frac{4}{2}}{0.2L}$=0.1mol/L，
故答案为：4OH--4e=O2↑+2H2O；Cu2++2e-═Cu；减小；0.1mol/L．

点评 本题考查原电池和电解池，明确发生的电极反应、离子的放电顺序即可解答，注意电子守恒在计算中的应用，题目难度中等，注重了基础知识的考查．

练习册系列答案
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19．现有A、B、C、D、E、F、G、H、M九种物质，其中A为淡黄色粉末，G为黄绿色气体单质，E为无色气体单质，F的水溶液与石灰水混合可得D的溶液，它们之间的相互转化关系如图，其他与题无关的生成物均已略去．请回答下列问题：
（1）写出H、G的化学式：HNaClO，GCl2．
（2）写出①、⑤的化学方程式：
①2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，⑤2HClO$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$HCl+O2↑．
（3）写出③的离子方程式2ClO-+H2O+CO2=2HClO+CO32-．
（4）写出F的水溶液与石灰水反应的化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH．
20．元素铬（Cr）在溶液中主要以Cr3+（蓝紫色）、Cr（OH）4-（绿色）、Cr2O72-（橙红色）、CrO42-（黄色）等形式存在，Cr（OH）3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：
（1）Cr3+与Al3+的化学性质相似，在Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液．
（2）CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化．室温下，初始浓度为1.0mol•L-1的Na2CrO4溶液中c（Cr2O72-）随c（H+）的变化如下图1所示．

①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O．
②由图可知，溶液酸性增大，CrO42-的平衡转化率增大（填“增大“减小”或“不变”）．根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为1.0×1014．
③升高温度，溶液中CrO42-的平衡转化率减小，则该反应的△H小于（填“大于”“小于”或“等于”） 0．
（3）+6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O72-还原成Cr3+，反应的离子方程式为5H++Cr2O72-+3HSO3-=2Cr3++3SO42-+4H2O．
（4）三价铬Cr（Ⅲ）与双氧水反应可用于合成铬黄（PbCrO4）．控制其他条件不变，调节反应温度，考察反应温度对Cr（Ⅲ）转化率的影响（如图2所示）．温度超过70℃时，Cr（Ⅲ）转化率下降的原因是较高温度下双氧水分解．
（5）光照下，草酸（H2C2O4）也能将Cr2O72-转化为Cr3+．化学式为Al2Fe（SO4）4的某发盐（毛发状，在空气中能被氧化）对该反应具有催化作用．为确定一瓶久置发盐的化学成分，学习小组进行如下实验：取一定质量的发盐样品溶于足量的稀硫酸中，将溶液分为两等份．其中一份与酸性KMnO4溶液充分反应（反应后MnO4-被还原成Mn2+），消耗浓度为0.4000mol•L-1的KMnO4溶液20.00mL；往另一份溶液中加入足量稀氨水，在空气中微热并搅拌使之充分反应，待沉淀不再变化后过滤，将沉淀洗涤并充分灼烧后称量，得9.100g干燥固体粉末．通过计算与合理猜想，推测该久置发盐的可能化学组成（请给出计算过程与推测理由）．
17．对中国古代著作涉及化学的叙述，下列解说错误的是（　　）
A．明宋应星《天工开物》中“凡石灰，经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaO
B．《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰，令人以灰淋汁，取碱浣衣”中的碱是Na2CO3
C．《黄白第十六》中“曾青涂铁，铁赤如铜”，其“曾青”是可溶性铜盐
D．《汉书》中“高奴县有洧水可燃”，这里的“洧水”指的是石油
4．关于由乙烯制聚乙烯的反应的描述中，正确的是（　　）
A．该反应的产物仍能和溴水发生加成反应
B．该反应不属于加成反应，只属于聚合反应
C．该反应既是加成反应，也是聚合反应
D．该反应的生成物和反应物都属于高分子化合物
14．常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（　　）
A．PH=12的溶液：Cl-、OH-、K+、Ba2+
B．能使酚酞变红的溶液中：SO42-、NH4+、K+、NO3-
C．0.1mol/L的Na2CO3溶液中：K+、Ba2+、NO3-、Cl-
D．无色透明溶液中：K+、Na+、MnO4-、Cl-
1．某学生用2mL1mol/L的CuSO4溶液4ml0.5mol/L的NaOH溶液混合，然后加入0.5mL4%的HCHO溶液，加热至沸腾，未见红色沉淀实验失败的主要原因（　　）
A．甲醛量太少B．硫酸铜量少C．NaOH量少D．加热时间短
15．下列有关药品的存放说法不正确的是（　　）
A．浓硝酸、浓盐酸、氨水、乙醚、丙酮等易挥发的药品必须严密封存
B．化学药品室或准备室内可存放大量的碳化钙、黄磷、汽油、二甲苯、镁等物品
C．氯化钙、氯化铁、氯化亚铁、硝酸铵等易潮解的药品必须存放于干燥的室内，瓶口盖紧后用蜡或火漆封闭，在存放的橱中放入干燥剂
D．对于危险品必须遵守公安部门关于危险品的采购、保管和使用的有关规定
16．下列各组物质中，化学键相同，晶体类型也相同的是（　　）
A．NH4Cl和HClB．Al和CuC．CO2和SiO2D．Mg和MgCl2

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