(7分)德国克莱斯公司成功研制了利用甲醇车载制氢氧燃料电池工艺,其原理如右图所示,请观察此图回答:

(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g);△H=" +" 49.0 kJ·mol1
②2CH3OH(g)+O2(g)=2CO2(g)+4H2(g);△H=-385.8kJ·mol1
下列说法正确的是

A.反应①中反应物的总能量高于生成物的总能量
B.反应①中拆开CH3OH(g)和H2O(g)中的化学键所需能量大于形成CO2(g)和3H2(g)中的化学键所释放的能量
C.CH3OH蒸气的燃烧热为大于192.9 kJ·mol1
D.根据②推知反应:2CH3OH(l)+ O2(g)=2CO2(g)+4H2(g)的△H>-385.8kJ·mol1
(2)最近科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。若有2.2kg CO2与足量H2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇,可放出2473.5 kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式               
(3)可给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池已经面世,其结构示意图如右图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应,电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。b处通入的物质是    ,负极反应为:                      

近期因“召回门”而闹的沸沸扬扬的丰田Prius属第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低了汽油的消耗;在刹车和下坡时电动机处于充电状态。
   
(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料,汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应,每生成1 mol水蒸气放热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为_________________________________。
(2)混合动力车的电动机目前一般使用的是镍氢电池,镍氢电池采用镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH)为电解液。镍氢电池充放电原理示意如图,其总反应式是:
根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,乙电极周围溶液的pH将_______(填“增大”、“不变”或“减小”),该电极的电极反应式为_________________。
(3)汽车尾气中的一氧化碳是大气污染物,可通过如下反应降低其浓度:
CO(g)+1/2O2(g) CO2(g)。一定温度下达平衡时是一个常数。
①某温度下,在两个容器中进行上述反应,容器中各物质的起始浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中的空格。   

容器编号
c(CO)/mol·L-1
c (O2)/mol·L-1
c (CO2)/mol·L-1
v(正)和v (逆)
比较
I
2.0×10-4
4.0×10-4
4.0×10-2
v(正)=v(逆)

3.0×10-4
4.0×10-4
5.0×10-2
 
    ②相同温度下,某汽车尾气中CO、CO2的浓度分别为1.0×10-5mol·L-1和1.0×10-4mol·L-1。若在汽车的排气管上增加一个补燃器,不断补充O2并使其浓度保持为1.0×10-4mol·L-1,则最终尾气中CO的浓度为_________mol·L-1

(14分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、
絮凝、杀菌、灭菌、去浊、脱色、除臭为一体的新
型、高效、绿色环保的多功能水处理剂。近十几年
来,我国对高铁酸钾在饮用水处理中的应用的研究
也不断深入,已取得可喜成果。比较理想的制备方
法是次氯酸盐氧化法:先向KOH溶液中通入足量
Cl2制备次氯酸钾饱和溶液,再分次加入KOH固体,
得到次氯酸钾强碱性饱和溶液,加入三价铁盐,合成高铁酸钾。
(1)向次氯酸钾强碱饱和溶液中加入三价铁盐发生反应的离子方程式:
①Fe3++3OH-=Fe(OH)3;②                                   
(2)高铁酸钾溶于水能释放大量的原子氧,从而非常有效地杀灭水中的病菌和病毒,与此同时,自身被还原成新生态的Fe(OH)3,这是一种品质优良的无机絮凝剂,能高效地除去水中的微细悬浮物。将适量K2Fe2O4溶液于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO2-4) =1.0mmol·L-1试样,将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中,测定c(FeO2-4)的变化,结果见下图。高铁酸钾与水反应的离子反应方程式为   ,该反应的△H      0(填“>”“<”或“=”)。
(3)高铁酸盐还是一类环保型高性能电池的材料,用它做成的电池能量高,放电电流大,能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:

 
3Zn+2K2FeO4+8H2O        3Zn(OH)3+2Fe(OH)3+4KOH
该电池放电时的负极反应式为          ,若外电路有5.418×1022个电子通过,则正极有        g高铁酸钾参与反应。
(4)测定某K2FeO4溶液浓度的实验步骤如下:
步骤1:准确量取V mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中
步骤2:在强碱性溶液中,用过量CrO-2与FeO2-4反应生成Fe(OH)3和CrO2-4
步骤3:加足量稀硫酸,使CrO2-4转化为Cr2O2-2,CrO-2转化为Cr3+,Fe(OH)3转化为Fe2+
步骤4:加入二苯胺磺酸钠作指示剂,用c mol·L-1(NH42Fe(SO42标准溶液滴定至终点,消耗(NH42Fe(SO42溶液V1mL。
①滴定时发生反应的离子方程式为                      
②原溶液中K2FeO4的浓度为                  (用含字母的代数式表示)。

(14分)
(1)最早使用的化学电池是锌锰电池,即大家熟悉的干电池。这种电池在使用过程中,锌外壳会逐渐变薄,最后内部糊状的电解质会泄漏出来,使电器腐蚀。后来人们采用了什么方法将其改造成了防漏电池。请列举一种方法即可_____________。
这种电池还有一个缺点:即使不用,放置过久,也会失效,请说明失效的原因_________。
(2)为提高电池寿命和提高其性能,人们将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上做了改进,制成了碱性锌锰电池。其总反应为:
Zn + 2MnO2 + 2H2O ="===" 2MnOOH + Zn(OH)2
写出该电池正极反应式___________。电池工作时,电子流向   (填“正”或“负”)极。
(3)二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是             。若电解电路中通过2mol电子,MnO2的理论产量为               
(4)生产MnO2另一种方法:以软锰矿为原料,利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰。流程如下:

某软锰矿的主要成分为MnO2,还含有Si(16.72%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表,回答下列问题:

沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Cu(OH)2
Zn(OH)2
CuS
ZnS
MnS
FeS
pH
5.2
3.2
9.7
10.4
6.7
8.0
≥–0.42
≥2.5
≥7
≥7
①硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,酸浸时发生的主要反应的化学方程式
                              
②加入MnS的目的是除去           杂质。

 0  56749  56757  56763  56767  56773  56775  56779  56785  56787  56793  56799  56803  56805  56809  56815  56817  56823  56827  56829  56833  56835  56839  56841  56843  56844  56845  56847  56848  56849  56851  56853  56857  56859  56863  56865  56869  56875  56877  56883  56887  56889  56893  56899  56905  56907  56913  56917  56919  56925  56929  56935  56943  203614 

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