题目内容

14．燃料电池是燃料（例如CO、H2、CH4等）跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的装置，电解质溶液通常是KOH溶液．下列关于甲烷燃料电池的说法错误的是（　　）
A．负极反应式为CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O
B．正极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-
C．随着不断放电，电解质溶液碱性不变
D．甲烷燃料电池也可以用稀硫酸做电解质溶液

分析 A、燃料在负极上失电子发生氧化反应，据电解质环境书写电极反应式；
B、正极上氧气发生得电子的还原反应，根据电解质环境进行电极反应式的书写；
C、根据总反应方程式CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O来判断；
D、物质燃烧时产生的热能是不可能全部转化为功．

解答 解：A、燃料在负极上失电子发生氧化反应，甲烷燃烧能生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾，所以电极反应式为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O，故A正确；
B、氧气在正极上得电子，因为电解质溶液是氢氧化钾溶液，所以氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以电极反应式为：O2+2H2O+4e-═4OH-，故B正确；
C、该电池的电池反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，溶液由碱溶液变成盐溶液，所以碱性减弱，故C错误；
D、根据能量转化的规律，燃烧时产生的热能是不可能全部转化为功的，能量利用率不高，而电能转化为功的效率要大得多，故D正确；
故选C．

点评 本题考查了燃料电池，电极反应式的书写要注意结合电解质溶液判断电极上的生成物，原料相同，电解质溶液不同，电极反应式就不同．

练习册系列答案
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4．K3[Fe（C2O4）3]•3H2O〔三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体〕是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应很好的催化剂．图1是在实验室制备K3[Fe（C2O4）3]•3H2O的流程：

回答下列问题：
（1）步骤Ⅰ中加入稀硫酸的目的是抑制Fe2+水解．步骤Ⅱ中发生的主要化学反应为一可逆过程，其离子方程式为Fe2++H2C2O4?FeC2O4↓+2H+．常温下，该反应的平衡常数K=14.4[已知常温下：Ka1（H2C2O4）=5.6×10-2、Ka2（H2C2O4）=5.4×10-5、Ksp（FeC2O4）=2.1×10-7]
（2）下列试剂均可将FeC2O4氧化为K3[Fe（C2O4）3]，最适宜作为“试剂a”的是c（填序号）
a．氯水b．酸性KMnO4溶液c． H2O2溶液d．稀硝酸
（3）使用托盘天平称量制得的K3[Fe（C2O4）3]•3H2O的质量．天平平衡时，右盘内砝码的总质量为20g．游码示数如图2所示，则制得晶体的质量为21.9g，该实验中K3[Fe（C2O4）3]•3H2O的产率为44.6%．（已知：K3[Fe（C2O4）3]•3H2O的相对分子质量为491，FeSO4•7H2O的相对分子质量为278）

（4）某研究小组将K3[Fe（C2O4）3〕在一定条件下加热分解后，利用图3所示装置（可重复使用）确认所得含碳元素的气体产物为CO和CO2．按气流从左到右的方向，装置的连接顺序为DCDBAD（填装置序号）；确认气体产物中含CO的现象为A中黑色粉末变为红色，其后D中澄清石灰水变浑浊．
5．氮化镁（Mg3N2）是一种黄绿色粉末，可用于制造特殊陶瓷材料、催化剂等，可由金属镁和纯净的氮气反应制得，某化学兴趣小组同学利用如图所示装置来制备少量的Mg3N2．

已知Mg3N2易与水反应，有关反应方程式为Mg3N2+6H2O═3Mg（OH）2↓+2NH3↑．
回答下列问题：
（1）装置A中反应容器的名称为锥形瓶．
（2）装置B中的试剂为碱石灰，装置F的作用是防止空气中水蒸气进入硬质玻璃管E中．
（3）装置C、E均需要加热，应先加热C，理由是使C中产生的氮气排出E中的空气．
（4）装置C中的现象是黑色的氧化铜逐渐变红，有关反应的化学方程式为2NH3+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N2↑+3H2O．
（5）若C中NH3的转化率不高，易产生的问题是D中发生倒吸现象，解决方法是在C、D之间加上一个缓冲瓶．
（6）若实验结束后，将装置E中固体全部取出，称量为ag，向其中依次加入足量的稀盐酸和NaOH溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥，最后得沉淀bg，则产品中氮化镁的质量分数为$\frac{a-\frac{12}{29}b}{0.28a}$．
2．现有甲、乙两种短周期元素，室温下，甲元素单质在冷的浓硫酸或空气中，表面都生成致密的氧化膜，乙元素原子核外M电子层与K电子层上的电子数相，甲、乙两元素相比较，金属性较强的是镁（填名称），可以验证该结论的实验是BC．
A、将在空气中放置已久的这两种元素的块状单质分别放入热水中
B、将这两种元素的单质粉末分别和同浓度的盐酸反应
C、将这两种元素的单质粉末分别和热水作用，并滴入酚酞溶液
D、比较这两种元素的气态氢化物的稳定性．
9．下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是（　　）
A．H2O＜HFB．SiCl4＞CCl4C．HCl＞HFD．N2＞CO
19．FeCl3溶液常用于刻蚀印刷电路板，用于回收其中的Cu，某同学利用此原理设计出一个原电池．请回答下列问题
（1）请写出该原电池的总反应的离子方程式2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．
（2）正极反应的电极方程式为2Fe3++2e-=2Fe2+．
（3）实验过程中测得铜片质量减少了4.8g，则电路中转移电子的物质的量为0.15 mol
（4）请在方框内画出该电池的简单示意图，标出正负极及电解质溶液，可供选择的仪器和试剂：Zn、Cu、Fe、碳棒、烧杯、导线、FeCl3溶液、CuCl2溶液、FeCl2溶液．
（5）氢氧燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，发生2H2+O2$\frac{\underline{\;KOH溶液\;}}{\;}$2H2O；正极反应O2+4e-+2H2O═4OH-．则其负极发生的电极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O．
（6）C5H12也能形成燃料电池，请写出C5H12的同分异构体的结构简式：；；．
已知其中一种烃的一氯代物只有1种同分异构体，写出该烃与氯气反应生成一氯代物的化学方程式C（CH3）4+Cl2$\stackrel{光照}{→}$（CH3）3CCH2Cl+HCl．
6．如图所示，将浸透了石蜡油的（17个碳原子以上的液态烷烃混合物）的石棉放置在硬质试管的底部，试管中加入碎瓷片，给碎瓷片加强热，石蜡油蒸汽通过炽热的碎瓷片表面发生反应，生成一定量的气体．利用该气体进行实验：
（1）如果将气体通溴的四氯化碳溶液中，现象是溴的四氯化碳溶液褪色，此反应的化学方程式为：CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br．
（2）下列说法正确的是A
A．在上述实验中，生成的气体除了乙烯还有烷烃．
B．酸性高锰酸钾溶液既鉴别乙烷与乙烯，也可以除去乙烷中混有的少量乙烯
C．等质量的甲烷、乙烯、乙烷分别燃烧时，乙烷消耗氧气最多
D．标况下，22.4L乙烯与22.4L己烷，所含分子数目相等．
3．如图是某企业设计的硫酸-磷肥-水泥联产、海水-淡水多用、盐-热-电联产的三大生态产业链流程图．

根据上述产业流程回答下列问题：
（1）从原料、能源、交通角度考虑该企业应建在B
A．西部山区    B．沿海地区    C．发达城市    D．东北内陆
（2）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：
①Fe2O3、③热能、④SO2．
（3）接触室发生反应的化学方程式：2SO2+O2$?_{△}^{催化剂}$2SO3．磷肥厂的主要产品是普钙（磷酸二氢钙和硫酸钙），写出由磷矿石和硫酸反应制普钙的化学方程式2Ca5（PO4）3F+7H2SO4=3Ca（H2PO4）2+7CaSO4+2HF．
（4）用1吨硫铁矿（FeS2的质量分数为36%）接触法制硫酸，制硫酸的产率为75%，则最后能生产出质量分数为98%的硫酸0.45吨．
（5）浓缩盐水提取盐（NaCl）后，剩余的苦卤还可制取的物质主要有镁或溴．
（6）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣的利用设想．废气（主要是高炉煤气）经除尘后可作为热风炉、加热炉和锅炉等燃料，废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作水泥生产原料 （写出两点即可）．
4．下列有关金属元素特征的叙述正确的是（　　）
A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B．金属元素的单质在常温下均为金属晶体
C．金属元素在不同的化合物中的化合价均不同
D．金属元素在一般化合物中只显正价

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