题目内容

燃料电池将燃料的化学能直接转化成电能，氢气和氧气源源不断地送入，反应连续不断进行，于是在电池内产生了持续的电流．反应的生成物是水，不会造成对环境的污染．燃料电池之所以能成为载人航天器的首选电池，另一个很重要的原因是相中了它生成的“废物”——水，这正好解决了宇航员在太空的饮水问题．当年美国“阿波罗11号”宇宙飞船的长达八天的登月旅行中，三位宇航员的生活用水，就来自于燃料电池提供的水．

(1)

若用燃料电池发电，输出电流的电流为533 A，则每小时能合成多少水？(已知阿伏加德罗常数为NA＝6.02×1023 mol－1，电子电量e＝1.6×10－19C)________．

(2)

燃料电池在发电的同时，还合成了水．这正好解决了宇航员在太空中的饮水问题．

①宇航员饮用合成水，通过消化系统，大部分在下列哪一处被吸收(　　)

A．口腔

B．食道

C．小肠

D．大肠

②原生质中含量最多的化学成分是(　　)

A．糖类

B．水

C．无机盐

D．蛋白质

③水通过自由扩散的方式出入细胞，这种运输方式不需要________，也不需要________．

④水在生命体中以________和________两种形式存在．水既是________的重要组成成分，又是细胞内的________．各种生命体的生命活动，都是绝对不能离开水的．

(3)

请根据下图所示的质子交换膜氢一氧燃料电池工作原理图，说明通过负载的电流方向为________．

答案：
解析：

(1)

　　＝2H2O

　　每生成1 mol H2O，通过电子2 mol，电量为

　　2 mol×6.02×1023 mol－1×1.60×10－19 C＝1.93×105 C

　　已知每小时通过的电量为533 A×3600 s＝1.92×106 C

　　故可生成H2O：×18 g·mol－1＝179.1 g

(2)

①C;②B;③消耗细胞内新陈代谢所释放的能量,载体蛋白质来协助;④结合水,自由水,原生质,良好溶剂

(3)

由右向左


练习册系列答案
相关题目
氮是大气中含量丰富的一种元素，氮及其化合物在生产、生话中有着重要作用，减少氮氧化物的排放是环境保护的重要内容之一．请回答下列氮及其化合物的相关问题：
（1）据报道，意大利科学家获得了极具研究价值的N4，其分子结构与白磷分子的正四面体结构相似．已知断裂1molN-N键吸收167kJ热量，生成1molN≡N键放出942kJ热量，请写出N4气体转变为N2反应的热化学方程式：
N4（g）=2N2（g）△H=-882KJ/mol
N4（g）=2N2（g）△H=-882KJ/mol
．
（2）已知NH3在纯氧气中燃烧可生成N2和水．据报道，NH3可直接用作车用碱性燃料电池，写出该电池的负极反应式：
2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O
2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O
．
（3）在T1℃时，将5mol N2O5置于10L固定容积的密闭容器中发生下列反应：2N2O5（g）?4NO2（g）+O2（g）；△H＞0．反应至5分钟时各物质的浓度不再发生变化，测得NO2的体积分数为50%．
①上述平衡体系中O2的体积分数为
12.5%
12.5%
，N2O5的物质的量为
3
3
mol．
②用O2表示从0～5min内该反应的平均速率v（O2）=
0.02mol/（L?min）
0.02mol/（L?min）
．
③该温度下的平衡常数K=
0.1×(0.4)4
(0.3)2
0.1×(0.4)4
(0.3)2
 （代入数字表达式，不必计算化简）
④将上述平衡体系的温度降至T2℃，密闭容器内减小的物理量有
AC
AC
．
A．压强    B．密度    C．反应速率D．N2O5的浓度．

请从给出的3道化学题中任选一题做答

1.［化学——选修化学与技术］

请回答氯碱工业中的如下问题：

(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k__________(要求计算表达式和结果)；

(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)、③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是_________(填序号)；

(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中X、Y分别是_________、_________(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________；

②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应

正极：_________；负极：_________；

③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)

___________________________、___________________________。

2.［化学——选修物质结构与性质］

已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：

(1)X元素原子基态时的电子排布式为_________，该元素的符号为_________；

(2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为_________，该元素的名称是_________；

(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为________________________；

(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是____________________________________；

(5)比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由____________________________________。

3.［化学——选修有机化学基础］

A～J均为有机化合物，它们之间的转化如下图所示：

 
实验表明：

①D既能发生银镜反应，又能与金属钠反应放出氢气；

②核磁共振氢谱表明F分子中有三种氢，且其峰面积之比为1∶1∶1；

③G能使溴的四氯化碳溶液褪色；

④1 mol J与足量金属钠反应可放出22.4 L氢气(标准状况)。

请根据以上信息回答下列问题：

(1)A的结构简式为_________(不考虑立体异构)，由A生成B的反应类型是_________反应；

(2)D的结构简式为___________________________；

(3)由E生成F的化学方程式为____________，E中的官能团有____________(填名称)，与E具有相同官能团的E的同分异构体还有____________(写出结构简式，不考虑立体异构)；

(4)G的结构简式为____________________________________；

(5)由I生成J的化学方程式为________________________。

发展混合动力车是实施节能减排的重要措施之一。混合动力车可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低了汽油的消耗；在刹车和下坡时电动机处于充电状态以节省能耗。
（1）混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油（以辛烷C8H18计）和氧气充分反应，每生成1mol水蒸气放热569．1kJ。则该反应的热化学方程式为                        。
（2）混合动力车的电动机目前一般使用的是镍氢电池，镍氢电池采用镍的化合物为正极，储氢金属（以M表示）为负极，碱液（主要为KOH）为电解液。镍氢电池充放电原理如下图，其总反应式是：
H2+2NiOOH2Ni（OH）2。

根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH将             
（填“增大”、“不变”或“减小”），该电极的电极反应式为           ；在刹车和下坡时甲电极的电极反应为                                        。
（3）汽车尾气中的一氧化碳是大气污染物，可通过如下反应降低其浓度：
（g）。已知：平衡时各物质的浓度关系有
已知：平衡时各物质的浓度关系有，K是一个只与温度有关的常数，称为化学平衡常数。
①某温度下，在两个容器中进行上述反应，容器中各物质的起始浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中的空格。

容器编 号
c（CO）/ mol/L
c（O2）/ mol/L
c（CO2）/ mol/L
v（正）和v（逆）的比较
Ⅰ
2．0×10－4
4．0×10－4
4．0×10－2
v（正）= v（逆）
Ⅱ
3．0×10－4
4．0×10－4
5．0×10－2
 
②相同温度下，某汽车尾气中CO、CO2的浓度分别为1．0×10－5 mol/L和1．0×10－4mol/L。若在汽车的排气管上增加一个补燃器，不断补充O2并使其浓度保持为1．0×10－4mol/L，则最终尾气中CO的浓度为                      。

微生物燃料电池(MFC)是燃料电池中特殊的一类，它利用微生物作为反应主体．将有机物的化学能转化为电能。以葡萄糖溶液作底物为例，其工作原理如图所示。

已知石墨电极上的反应为

C6H12O6＋ 6H2O － 24e－ ="====" 6CO2＋ 24H＋

（1）电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。电池工作时，质子移向电池的_     __极(填正或负)，铂碳上所发生的电极反应式为：___________       _            _______

（2）葡萄糖的燃烧热为2800 kJ·mol－1 ，写出葡萄糖完全燃烧的热化学方程式：_____________________________________________________________________

（3）化学需氧量（COD）是重要的水质指标．其数值表示将1L水中的有机物氧化为CO2、H2O所需消耗的氧气的质量。科学家设想利用微生物燃料电池来处理某些污水，并进行发电，该设想已经在实验室中获得成功。但如果1 L废水中有机物(折算成葡萄糖)氧化提供的化学能低于5．6 kJ，就没有发电的必要。则下列污水中，不适合用微生物燃料电池发电的是__________________(填序号)

序号            A         B     C     D     E

污水类型        生活污水  印染  电镀  造纸  硫酸工业废水

COD值/mg·L－1   520       870   20    960   120

 

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