题目内容
5.(1)已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)═2Fe(s)+3CO(g)△H 1=+489kJ/mol
C(石墨)+CO2 (g)═2CO(g)△H2=+172kJ/mol
则Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe (s)+3CO2(g)△H=-27KJ/mol.
(2)利用燃烧反应可设计成CO/O2燃料电池(以H2SO4溶液为电解质溶液),写出该电池的正极反应式O2+4H++4e-=2H2O.
(Ⅱ)某学生设计了如图1所示的装置(框内部分未画出),
在装置内起初发生的反应为Cu+H2SO4=H2↑+CuSO4(未注明反应条件),试回答:
(1)该装置的名称为电解池.(填“原电池”或“电解池”)
(2)若C溶液为100ml饱和食盐水,A 和B电极均为碳棒,该学生利用图示装置进行电解,写出该电解过程中的总反应的离子方程式2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH_+H2↑+Cl2↑,当放出标况下112ml氢气时,该溶液的pH=13 (室温下).
(Ⅲ)利用图2装置,可以模拟铁的电化学防护.
若X为铜,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于N 处.若X为锌棒,开关K置于M处,该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法.
分析 (Ⅰ)(1)已知:a、Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
b、C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172kJ•mol-1
依据盖斯定律a-b×3得到计算得到热化学方程式;
(2)CO-O2燃料电池(以H2SO4溶液为电解液),依据原电池原理,负极失电子发生氧化反应,燃料在负极失电子发生氧化反应;
(Ⅱ)(1)Cu+H2SO4=H2↑+CuSO4不能自发进行,要是该反应发生,则该装置必须是电解池;
(2)用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液时,阳极上氯离子放电、阴极上氢离子放电,同时阴极附近有氢氧根离子生成,根据氢气和氢氧根离子之间的关系计算氢氧根离子浓度,从而计算溶液的pH;
(Ⅲ)作原电池正极或电解池阴极的金属被保护;若Z为锌,开关K置于M处,该方法为牺牲阳极的阴极保护法.
解答 解:(Ⅰ)(1)已知:a、Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
b、C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172kJ•mol-1
依据盖斯定律a-b×3得到:Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe (s)+3CO2(g)△H=489-172×3=-27KJ/mol,
故答案为:-27KJ/mol;
(2)CO-O2燃料电池(以H2SO4溶液为电解液),一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳,原电池负极电极反应为:CO+H2O-2e-=CO2+2H+,正极电极反应为氧气得到电子发生还原反应,在酸性溶液中的电极反应为:O2+4H++4e-=2H2O,
故答案为:CO+H2O-2e-=CO2+2H+,O2+4H++4e-=2H2O;
(Ⅱ)(1)Cu+H2SO4=H2↑+CuSO4不能自发进行,要是该反应发生,则该装置必须是电解池,且Cu作阳极,故答案为:电解池;
(2)用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液时,阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气,同时阴极附近有氢氧根离子生成,电池反应式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-;
设生成氢氧根离子的物质的量为x,
2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-;
22.4L 2mol
0.112L x
22.4L:2mol=0.112L:x,
x=$\frac{0.112L×2mol}{22.4L}$=0.01mol,
c(OH-)=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L,则溶液的pH=13,
故答案为:2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH_+H2↑+Cl2↑,13.
(Ⅲ)若X为铜,为减缓铁的腐蚀,铁比铜活泼,所以要采用外加电流的阴极保护法,所以为延缓铁腐蚀,K应置于N处;
若Z为锌,开关K置于M处,该方法为牺牲阳极的阴极保护法,
故答案为:N;牺牲阳极的阴极保护法.
点评 本题考查了盖斯定律的应用以及原电池和电解池原理,难点是电极反应式的书写和pH的计算,要结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应,结合化学方程式定量关系计算氢氧根离子浓度,题目难度中等.
| A. | 碳酸钙受热分解 | B. | 天然气的燃烧 | ||
| C. | 铝粉与稀盐酸反应 | D. | 生石灰变成熟石灰 |
(1)Cl2可以氧化浓海水中的Br-,用空气吹出Br2,并用纯碱吸收.纯碱吸收溴的主要反应是Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+NaBrO3+NaHCO3(化学方程式未配平),则吸收1mol Br2时,该反应转移的电子为$\frac{5}{3}$mol.
(2)精制浓海水可以得到纯净的饱和食盐水,向其中加入碳酸氢铵可制备碳酸氢钠.
①NaCl的电子式是
②上述制备碳酸氢钠的化学方程式是NaCl+NH4HCO3═NaHCO3↓+NH4Cl_.
③为测定制得的碳酸氢钠的纯度,可称量a g碳酸氢钠样品(含少量NaCl)溶于足量盐酸,蒸干溶液后灼烧,剩余固体质量为b g.样品碳酸氢钠的质量分数是$\frac{84(a-b)}{25.5a}$×100%(用含a、b的代数式表示).
(3)海水提取镁的一段工艺流程如图:
浓海水中的有关成分如下:
| 离子 | Na+ | Mg2+ | Cl- | SO42- |
| 浓度/(g•L-1) | 63.7 | 28.8 | 144.6 | 46.4 |
| A. | 用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板:Fe3++Cu═Fe2++Cu2+ | |
| B. | 向氢氧化钡溶液中加硫酸溶液:Ba2++SO42-═BaSO4↓ | |
| C. | 钠与水的反应:2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2↑ | |
| D. | AlCl3溶液中加入足量的氨水:Al3++3OH-═Al(OH)3↓ |
| A. | 电子的能量越低,运动区域离原子核越远 | |
| B. | 核外电子的分层排布即是核外电子的分层运动 | |
| C. | 稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子 | |
| D. | 当M层是最外层时,最多可排18个电子 |
| A. | 加热 | B. | 改用98%的浓硫酸 | ||
| C. | 改用锌粒 | D. | 滴加少量CuSO4溶液 |