题目内容

16.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O).下列说法正确的是(  )
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.a电极的反应为:3CO2+16H+-18e-═C3H8O+4H2O
C.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
D.每生成1molO2有44gCO2被还原

分析 A、该装置是电解池装置,是将电能转化为化学能;
B、a与电源负极相连,所以a是负极阴极,电极反应式为:3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O;
C、与电源正极相连的是电解池的阳极,负极相连的是电解池的阴极,a与电源负极相连,所以a是阴极,而电解池中氢离子向阴极移动;
D、电池总的方程式为:6CO2+8H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2C3H8O+9O2,即生成9mol的氧气,阴极有6mol的二氧化碳被还原,由此分析解答;

解答 解:A、该装置是电解池装置,是将电能转化为化学能,所以该装置将光能和电能转化为化学能,故A错误;
B、a与电源负极相连,所以a是阴极,发生还原反应,电极反应式为:3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O,故B错误;
C、a与电源负极相连,所以a是阴极,而电解池中氢离子向阴极移动,所以H+从阳极b极区向阴极a极区迁移,故C正确;
D、电池总的方程式为:6CO2+8H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2C3H8O+9O2,即生成9mol的氧气,阴极有6mol的二氧化碳被还原,也就是1mol的氧气,阴极有$\frac{2}{3}$mol的二氧化碳被还原,所以被还原的二氧化碳为29.3g,故D错误;
故选C.

点评 本题考查电化学的相关知识,学生要清楚电解池的反应原理,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应,以及离子的移动方向就可以迅速解题了,比较容易.

练习册系列答案
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4.某化学小组研究盐酸被氧化的条件,进行如下实验.
(1)研究盐酸被MnO2氧化.
实验操作现象
I常温下将MnO2和12mol•L-1浓盐酸混合溶液呈浅棕色,略有刺激性气味
II将 I中混合物过滤,加热滤液生成大量黄绿色气体
III加热MnO2和4mol•L-1稀盐酸混合物无明显现象
①已知MnO2呈弱碱性. I中溶液呈浅棕色是由于MnO2与浓盐酸发生了复分解反应,化学方程式是MnO2+4HCl═MnCl4+2H2O.
②II中发生了分解反应,反应的化学方程式是MnCl4═Cl2↑+MnCl2
③III中无明显现象的原因,可能是c(H+)或c(Cl-)较低,设计实验(图1)IV进行探究:

将实验 III、IV作对比,得出的结论是III中没有明显现象的原因是c(H+)、c(Cl-)较低,需要增大到一定浓度才能被MnO2氧化;将 i、ii作对比,得出的结论是MnO2氧化盐酸的反应中c(H+)变化的影响大于c(Cl-).
④用图2装置(a、b均为石墨电极)进行实验 V:
ⅰ.K闭合时,指针向左偏转
ⅱ.向右管中滴加浓H2SO4至c(H+)≥7mol•L-1,指针偏转幅度变化不大
ⅲ.再向左管中滴加浓H2SO4至c(H+)≥7mol•L-1,指针向左偏转幅度增大
将ⅰ和ⅱ、ⅲ作对比,得出的结论是HCl的还原性与c(H+)无关;MnO2的氧化性与c(H+)有关,c(H+)越大,MnO2的氧化性越强.
(2)研究盐酸能否被氧化性酸氧化.
①烧瓶中放入浓H2SO4,通过分液漏斗向烧瓶中滴加浓盐酸,烧瓶上方立即产生白雾,用湿润的淀粉KI试纸检验,无明显现象.由此得出浓硫酸不能(填“能”或“不能”)氧化盐酸.
②向试管中加入3mL浓盐酸,再加入1mL浓HNO3,试管内液体逐渐变为橙色,加热,产生棕黄色气体,经检验含有NO2
实验操作现象
I将湿润的淀粉KI试纸伸入棕黄色气体中试纸先变蓝,后褪色
II将湿润的淀粉KI试纸伸入纯净Cl2试纸先变蓝,后褪色
III
通过实验 I、II、III证明混合气体中含有Cl2,III的操作是将湿润的淀粉KI试纸伸入纯净的NO2中.
(3)由上述实验得出:盐酸能否被氧化与氧化剂的种类、c(Cl-)、c(H+)有关.

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