题目内容

14．（1）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为NO2+NO3--e-═N2O5．若生成1molY，则需要消耗标准状况下氧气的体积为5.6L．
（2）一以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+；若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇，向外界提供相等的电量，则每代替3.2g甲醇，所需标准状况下的甲烷的体积为1.68．

分析 （1）氧气在Ⅱ电极上发生氧化反应，电极Ⅰ上发生还原反应，NO2被氧化生成的氧化物只能是N2O5，据电子守恒求需要氧气的体积；
（2）总反应式为2CH3OH+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O，正极是还原反应，氧气在正极放电，酸性条件下获得电子生成水，总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式；根据转移电子数目相等计算甲烷的物质的量，再根据V=nVm计算．

解答 解：（1）氧气在Ⅱ电极上发生氧化反应，电极Ⅰ上发生还原反应，NO2被氧化生成的氧化物只能是N2O5，电极Ⅰ上的电极反应式为：NO2+NO3--e-═N2O5，生成1molN2O5，失去1mol电子，得到1mol电子需要0.25mol氧气，0.25mol×22.4L/mol=5.6L，
故答案为：NO2+NO3--e-═N2O5；5.6；
（2）总反应式为2CH3OH+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O，正极是还原反应，氧气在正极放电，酸性条件下获得电子生成水，正极电极反应式为：3O2+12H++12e-=6H2O，总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式为：2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+，即CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，3.2g甲醇的物质的量为0.1mol，完全燃烧转移电子数为0.1mol×6=0.6mol，故需要甲烷的物质的量为$\frac{0.6}{8}$mol=0.075mol，需要甲烷的体积为0.075mol×22.4L/mol=1.68L，
故答案为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；1.68．

点评 本题考查了燃料电池的工作原理以及氧化还原反应方程式的书写、电极反应式书写及电子守恒的应用，题目难度中等．

练习册系列答案
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4．反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的，化学反应：H2+Cl2=2HCl的反应速率v可表示为：v=k[c（H2）]m•[c（Cl2）]n，k为常数，m，n值可用表中的数据确定
v（mol•L-1•s-1）c（H2）（mol•L-1）c（Cl2）（mol•L-1）
1.0k1.01.0
2.0k2.01.0
4.0k2.04.0
由此可推断m，n值正确的是（　　）
A．m=1，n=1B．m=$\frac{1}{2}$，n=$\frac{1}{2}$C．m=$\frac{1}{2}$，n=1D．m=1，n=$\frac{1}{2}$
5．常温下，测得0.1mol/L氨水的pH=11，能说明NH3•H2O是弱电解质的实验操作是（　　）
A．用pH计测定0.1mol/L氨水的pH
B．用pH试纸测定0.1mol/LNH4Cl溶液的pH
C．将氨水连接在一个带灯泡的通电电路中，观察灯泡亮度
D．等浓度、等体积的氨水和NaOH分别与等浓度的盐酸反应，比较消耗盐酸体积的多少
2．已知A、B、C、D、E、X存在图示转化关系（部分生成物和反应条件略）．

（1）若E为非金属氧化物，则A与水反应的化学方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO．
①当X是碱性溶液，C分子中有22个电子时，表示X溶液呈碱性的离子方程式为CO32-+H2O?HCO3-+OH-，用结构式表示C分子：O=C=O．
②当X为金属单质时，则X与B的稀溶液反应生成C的离子反应方程式为Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O．
（2）若E为常见单质气体，D为白色胶状沉淀，A的化学式可能是Na或Na2O2，B中含有的化学键类型为离子键和极性共价键，C与X反应的离子方程式为Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓．
（3）若B为单质气体，D可与水蒸气在一定条件下发生可逆反应生成C和一种可燃性气体单质，则该可逆反应的化学方程式为CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）．t℃时，在密闭恒容的某容器中投入等物质的量的D和水蒸气，一段时间后达到平衡，该温度下反应的化学平衡常数K=1，则D的转化率为50%．
9．某化学小组为测定下列各混合物中铝的质量分数，设计了如下实验方案：
①铜铝混合物$\stackrel{足量盐酸}{→}$充分反应测定生成气体的体积
②铜铝混合物$\stackrel{足量氢氧化钠溶液}{→}$充分反应测定剩余固体的质量
③铜铝混合物$\stackrel{空气中加热}{→}$充分反应测定所得固体的质量
④铁铝混合物$\stackrel{足量盐酸}{→}$充分反应测定生成气体的体积
以上方案可行的是（　　）
A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④
19．某课外活动小组探究FeCl3溶液与Mg反应的实验：
（1）甲同学将镁条放入FeCl3溶液中有大量气泡，且溶液慢慢变成红褐色，产生红褐色的原因是：镁与水解生成的氢离子反应生成氢气，促进了三价铁离子的水解，生成红褐色的Fe（OH）3溶液．当反应继续一段时间后，产生了红褐色沉淀，导致沉淀的原因是一是生成氢氧化铁量多，二是溶液中的氯化镁也增多，离子浓度增大，使红褐色的Fe（OH）3溶液聚沉生成红褐色Fe（OH）3沉淀．（回答两个要点）
（2）乙同学分析了溶液中的离子，依据2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，你认为溶液中离子氧化性：Fe3+＞H+（填＞或＜），他推测发生反应的离子方程式为2Fe3++Mg=2Fe2++Mg2+．
（3）丙同学为了证实乙同学分析的正确性，验证以上反应的存在（溶液还有Fe3+），该同学的实验操作和结论为取反应后的溶液少量于试管中，滴加KSCN溶液，如果不变血红色，说明反应存在，反之则没有存在．
5．利用废旧铁皮（有铁锈）制备磁性纳米Fe3O4．制备流程图如图1：

（1）用Na2CO3溶液处理废旧铁皮的作用有A．
A．去除油污B．去除铁锈C．钝化
（2）①写出溶液A到溶液B发生的离子反应方程式2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O．
②由溶液B制得纳米Fe3O4的过程中，须持续通入N2，原因是在N2气流下，防止Fe2+被氧化．
③将制得纳米Fe3O4分散在蒸馏水中，所形成的分散系属于胶体
（3）用如图2装置要粗略测定废铁屑中铁的质量分数，可通过如下装置测出C容器中生成气体的体积．在检查装置气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，还需进行如下操作：
①记录C的液面位置；
②待B中反应结束后并恢复至室温；
③由A向B中滴加足量稀盐酸溶液；
④上下移动C，使干燥管液面和C中液面相平．
Ⅰ上述操作的顺序是③②④①（填序号）．
Ⅱ盛放盐酸的仪器名称为分液漏斗．
装置中导管a的作用是保证液体顺利流下，减少收集气体的体积误差．
ⅢB中反应结束标志是容器B中固体完全消失或容器B中不产生气泡．
2．如图1是用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2）为原料制备高纯氧化铁的生成流程示意图：

回答下列问题：
（1）酸浸使用的是稀盐酸、过滤后滤液A中的金属阳离子是Fe2+、Fe3+（写离子符号）；
（2）滤液B中加入NH4HCO3溶液的离子方程式Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；
（3）煅烧FeCO3生成产品Ⅰ的化学反应方程式为4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2；
（4）已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如图2所示，产品Ⅱ的化学式为K2SO4，为了获得产品Ⅱ，向（NH4）2SO4溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥．
（5）检验产品Ⅱ晶体中是否含有少量的氯化物杂质需用到的试剂是滴加过量Ba（NO3）2溶液、AgNO3溶液；
（6）步骤Ⅲ中可选用C（填序号）试剂调节溶液的pH．
A．稀硝酸  B．双氧水C．氨水   D．高锰酸钾溶液．
3．铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂．如图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程．

请回答下列问题：
（1）已知：①Fe2O3（s）+3C（石墨）═2Fe（s）+3CO（g）△H=+489.0kJ•mol-1
②C（石墨）+CO2（g）═2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1
用赤铁矿为原料在高炉炼铁过程中发生的主要反应为
Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJ•mol-1．
（2）吸收剂X的溶质为FeCl2（写化学式）．
（3）氧化剂Y为“84消毒液”的有效成分，则在碱性条件下反应①的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O．
（4）过程②是在某低温下进行的，反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4═K2FeO4+2NaOH，说明此温度下Ksp（K2FeO4）＜Ksp（Na2FeO4）（填“＞”或“＜”）．假定此过程中Na2FeO4完全转化为K2FeO4，若最终制得粗产品K2FeO4 206.25t，产品纯度为96%，则理论上至少需要氧化剂Y的质量是55.875t．
（5）高铁电池是一种新型二次电池，电解液为强碱溶液，其电池反应为
3Zn+2K2FeO4+8H2O$?_{放电}^{充电}$3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH
放电时电池的负极反应式为Zn+2OH--2e-═Zn（OH）2．

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