题目内容

【题目】如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题:

(1)甲烷燃料电池负极反应式是__________________;

(2)石墨(C)极的电极反应式为________________________;

(3)若在标准状况下,有2.24 L氧气参加反应,则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L ,丙装置中阴极析出铜的质量为________g;

(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图所示),用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠作电解质溶液,阳极选用________作电极。

【答案】CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 2Cl--2e-=Cl2↑ 4.48L 12.8 铁

【解析】

试题(1)甲烷燃料电池,甲烷在负极反应,方程式:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

(2)甲中氧气一极为正极,甲烷一极为负极,故乙中铁极为阴极,石墨为阳极,反应:2Cl--2e-=Cl2。

(3)标准状况下,2.24 L氧气物质的量=0.1mol,转移电子0.4mol,铁极反应:2H++2e-=H2,故生成0.2mol氢气,体积=0.2×22.4=4.48L;据转移电子相等,丙中阴极反应:Cu2++2e-=Cu,析出铜物质的量是0.2mol,质量=0.2×56=12.8g。

(4)为生成二价铁,阳极需用铁作电极。

练习册系列答案
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【题目】当前,全球资源紧张、气候变暖已对人类的生存和发展形成了严峻的挑战。发展低碳经济、倡导低碳生活是形势所迫,更是大势所趋。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。

(1)工业上将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁,其反应原理为:

①Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1=+489.0kJ·mol-1

②C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1

则CO还原Fe2O3的热化学方程式为___________。

(2)适当条件下将CO2和H2以1:3的体积比混合合成甲醇和水:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) ΔH =-49.0 kJ·mol-1。在体积为2 L的密闭容器中,充入2 mol CO2和6 mol H2,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示:

①该反应的平衡常数表达式为________。

②从反应开始到平衡,(H2)=______;氢气的转化率=______;能使平衡体系中n(CH3OH)增大的措施是___________。

(3)CO还可以用作燃料电池的燃料,某熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,其负极反应式为:2CO-4e-+2=4CO2,则正极反应式为__________。

(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp =3.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合(忽略混合后溶液体积的变化),若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol·L-1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为___________。

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