题目内容

5．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．
①已知甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH═K2CO3+3H2O，通入甲烷的这个电极是负极（填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-．
②随着电池不断放电，电解质溶液的碱性减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率大于
（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率．

分析 ①在燃料电池中，负极上是燃料发生失电子的氧化反应，正极上发生得电子的还原反应，结合电解质环境来书写电极反应式即可；
②根据电池反应判断溶液酸碱性的变化；
③根据燃料电池的特点结合能量转化来判断．

解答 解：①在甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极是负极，通入氧气的电极是正极，碱性环境下工作时正极电极反应方程式：2H2O+O2+4e-=4OH-；故答案为：负极；2H2O+O2+4e-=4OH-；
②甲烷和氧气燃料电池进行工作时，总反应式为CH4+2O2+2KOH═K2CO3+3H2O，随着电池不断放电，氢氧化钾被消耗，所以电解质溶液的碱性减小，故答案为：减小；
③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率大于甲烷燃烧的能量利用率，故答案为：大于．

点评 本题考查甲烷燃料电池的电极反应式、总方程式及应用方面的知识，难度不大．

练习册系列答案
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15．某种物质溶于水后得到的溶液中，含有Fe2+、Fe3+、SO42-、NH4+、Ba2+、CO32-离子中的某几种．
（1）甲同学欲探究溶液的组成，进行了如下实验：①取少量溶液于试管中，逐滴加入浓氢氧化钠溶液，发现开始生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，同时伴有刺激性气体放出；②另取少量溶液于试管中，加入足量盐酸酸化后再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成．该溶液中一定含有的离子是Fe2+、SO42-、NH4+；写出①中白色沉淀转化为红褐色沉淀的化学方程式4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3．
（2）乙同学进行如下实验：取少量溶液于试管中，滴加几滴硫氰酸钾溶液，无明显现象；再滴加H2O2，发现溶液变红色；继续滴加H2O2，红色逐渐褪去且有气泡产生．为弄清其中缘由，乙同学查阅资料知：H2O2+SCN-→SO42-+CO2↑+N2↑+H2O+H+
①该反应中，被氧化的元素为N、S，每生成lmol CO2转移的电子数为11NA；
②根据乙同学的实验现象，请判断还原性强弱为：Fe2+＞SCN-（填＜、=或＞）；
③根据资料，乙同学提出的猜想是：H2O2将SCN-氧化使红色逐渐褪去．请你设计一个实验，验证乙同学的猜想是否正确取少量褪色后的溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液恢复红色，证明乙同学推断正确．
16．一定量液态饱和烃的一元衍生物A，在125℃，1.01×105Pa下完全汽化后，与其体积4.5倍的氧气混合点燃，恰好完全反应生成CO2、H2O（g），恢复到反应前的温度、压强，测得气体的密度比反应前减小了$\frac{3}{14}$．试通过计算推断A可能的化学式，并写出A可能的结构简式．
13．下列说法中正确的是（　　）
A．放热反应不一定不需要加热，但吸热反应一定需要加热
B．中和反应都是放热反应
C．氢气燃烧放出大量的热，说明参加反应的氢气和氧气总能量比生成物水的总能量低
D．C与CO2反应是吸热反应
20．已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．该反应只有在加热条件下才能进行
B．该反应中D的能量可能大于反应物A和B的能量之和
C．该反应为放热反应
D．反应物的总能量高于生成物的总能量
10．碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH在4.4～7.5范围内．
（2）反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子，写出该反应的离子方程式为2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O．
（3）实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2体积为11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO2的物质的量为2mol．
（4）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe（OH）2+离子可部分水解生成Fe2（OH）42+聚合离子，该水解反应的离子方程式为2Fe（OH）2++2H2O?Fe2（OH）42++2H+．
（5）为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH＜3，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后，再用0.1000mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL．
已知：2Fe3++2I-═2Fe2++I2 I2+2S2O32-═2I-+S4O62-
若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会偏高 （填“偏高”“偏低”“不变”）
17．过氧化钙是重要的无机过氧化物．近年来，这种产品的用途，伴随着应用技术的开发在迅速增多，现已广泛用于化学工业和农业等方面的生产．工业上生产过氧化钙的主要流程如图：

已知CaO2•8H2O呈白色，微溶于水，加热至350℃左右开始分解放出氧气．
（1）用上述方法制取CaO2•8H2O的化学方程式是CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl；
（2）检验“水洗”是否合格的方法是取最后一次洗涤液少许于试管中，再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，看是否产生白色沉淀；
（3）沉淀时常用冰水控制温度在0℃左右，其可能原因是（写出两种）：①温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率；②该反应是放热反应，温度低有利于提高CaO2•8H2O产率．
14．垃圾是放错地方的资源，工业废料也可以再利用．某化学兴趣小组在实验室中用废弃的含铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和铁红（Fe2O3）．实验方案如下：

（1）滤渣B中发生反应的离子反应方程式为：2NO3-+3Cu+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，NO3-+Fe+4H+=Fe3++NO↑+2H2O；
（2）已知Fe（OH）3沉淀的pH是3～4，溶液C通过调节pH可以使Fe3+沉淀完全．下列物质中可用作调整溶液C的pH的试剂是CD（填序号）．
A、铜粉B、氨水C、氢氧化铜D、碱式碳酸铜
（3）常温，若溶液C中金属离子均为1mol•L-1，Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20．控制pH=4，溶液中c（Fe3+）=4.0×10-8mol/L，此时Cu（OH）2无沉淀生成（填“有”或“无”）．
（4）将20mL Al2（SO4）3溶液与等物质的量浓度的Ba（OH）2溶液70mL混合，反应的离子方程为：2Al3++3SO42-+3Ba2++7OH-=3BaSO4↓+Al（OH）3↓+AlO2-+2H2O．
（5）在0.1L的混合酸溶液中，c（HNO3）=2mol•L-1，c（H2SO4）=3mol•L-1，将0.3mol的铜放入加热充分反应后，被还原的HNO3的物质的量为0.2mol．
15．下列物质的类别与所含官能团的书写都正确的是（　　）
A．酚类-OHB．   羧酸-CHO
C．CH3CH=CHCH=CH2   烯烃  C=CD．CH3-O-CH3    醚类

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