题目内容

【题目】某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时,观察到电流表的指针发生了偏转。

请回答下列问题:

(1)甲池为_______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”),通入CH3OH电极的电极反应式为_______。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_____(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),总反应式为______。

(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时,甲池中理论上消耗O2的体积为___mL(标准状况下),丙池中___极(填C或D)析出___g铜。

(4)若丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,电键闭合一段时间后,甲中溶液的pH将______(填“增大”“减小”或“不变”);丙中溶液的pH将______(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂,KOH作电解质。负极反应式为_____;正极反应式为_______。

【答案】原电池 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 阳极 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 280 D 1.60 减小 增大 N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O O2+4e-+2H2O=4OH-

【解析】

由图示可知甲池为甲醇燃料电池,燃料电池中通入燃料的一极为负极,通入氧气的一极为正极,则通入甲醇的一极为负极,燃料在负极失电子发生氧化反应,在碱溶液中生成碳酸盐,电极反应为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,通入氧气的一极为正极,电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-;乙、丙二池为电解池,电解池中与电源正极相连的一极为阳极,与电源负极相连的一极为阴极,则A、C为两个电解池的阳极,B、D为两个电解池的阴极,乙池中电解质溶液为AgNO3,根据放电顺序,阳极A的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag;丙池中电解质溶液为CuCl2,根据放电顺序,阳极C的电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑,阴极D的电极反应为Cu2++2e-=Cu,据此分析解答(1)~ (4);

(5)燃料电池中,通入燃料的电极通常为负极,通入氧气的一极为正极,结合图示分析书写电极反应。

(1)根据分析,甲池为原电池,通入CH3OH电极的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;

(2)根据分析,乙池为电解池,A(石墨)电极的名称为阳极,阳极A的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag,总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3;

(3)根据分析,乙池中阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag,B极质量增加5.40 g时,即生成Ag单质的质量为5.40g,其物质的量==0.05mol,甲池中正极电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-,根据电子守恒计算4Ag~O2~4e-,甲池中理论上消耗O2的体积=mol×22.4L/mol =0.28L=280mL;丙为电解池,C为阳极,D为阴极,阴极D的电极反应为Cu2++2e-=Cu,结合电子守恒计算2Ag~Cu~2e-,析出铜质量=×64g/mol =1.60g;

(4)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应,反应消耗氢氧根离子,则pH减小,丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,则丙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠,所以溶液pH增大;

(5)燃料电池中,通入燃料的电极通常为负极,通入氧气的一极为正极,则通入液体燃料肼(N2H4)的一极为负极,负极发生氧化反应,由图可知负极上有N2生成,电极反应式为:N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O;通入氧气的一极为正极,正极发生还原反应,电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-。

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【题目】绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:

(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:______________、_______________。

(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。

①仪器B的名称是____________________。

②将下列实验操作步骤正确排序___________________(填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3 g。

a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯 c.关闭K1和K2

d.打开K1和K2,缓缓通入N2 e.称量A f.冷却至室温

③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=________________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。

①C、D中的溶液依次为_________(填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为_______________。

a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4

②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_____________________。

【题目】前四周期的A、B、C、D、E五种元素,原子序数逐渐增大。A元素核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的1/6;B元素核外只有一个未成对电子,能与水剧烈反应;C元素正三价离子的3d轨道为半充满状态;D元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子;E元素的价电子构型为nsanpa+1,其某种氧化物有剧毒。

(1)A元素的第一电离能___Al元素的第一电离能(填“<”“>”或“=”),请解释原因___。

(2)写出B2O2与H2O反应过程中断裂的化学键的种类___。

(3)C元素位于元素周期表的___区,它的价电子排布式是___,C(CO)x的中心原子价电子数与配位数提供的电子数之和为18,则x=___。

(4)D2O的熔点比D2S的熔点高,其原因是___。

(5)ECl3分子的立体构型为___,其中E的杂化类型为___,E元素可能的性质为___(从下列选项中选择)。

A.其单质可作为半导体材料

B.其电负性大于磷

C.最高价氧化物对应的水化物是强酸

(6)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。BSiAl3O7属于正交晶系(长方体形),晶胞参数为anm、bnm、cnm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有B原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中B原子数目为___;BSiAl3O7的摩尔质量为Mgmol-1,设NA为阿伏伽德罗常数的值,则晶体的密度=___(gcm3)。

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