【題目】(1)用甲烷—空氣堿性(KOH溶液)燃料電池作電源,電解CuCl2溶液。裝置如圖所示:
①a電極名稱為_______。
②c電極的電極反應(yīng)式為_________________。
③假設(shè)CuCl2溶液足量,當某電極上析出3.2 g 金屬Cu時,理論上燃料電池消耗的空氣在標準狀況下的體積是_______L(空氣中O2體積分數(shù)約為20%)。
(2)在一定條件下,恒溫恒容密閉容器中進行可逆反應(yīng):N2+3H22NH3。
①試判斷下列情況能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________________(填字母序號)。
a.單位時間內(nèi)生成n mol N2同時生成3n mol H2
b.H2的生成速率等于NH3的生成速率
c.一個N≡N鍵斷裂的同時,有三個H—H鍵形成
d.容器中N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2
e.反應(yīng)物濃度等于生成物濃度
f.混合氣體的總物質(zhì)的量不變
②298 K時,若已知生成標準狀況下2.24 L NH3時放出熱量為4.62 kJ。寫出合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_____________________。在該溫度下,取1 mol N2和3 mol H2放在一密閉容器中,在催化劑存在時進行反應(yīng)。測得反應(yīng)放出的熱量總小于92.4 kJ,其原因是_______________________。
(3)某課外活動小組用下圖裝置進行實驗,試回答:
①若開始時K接M,則鐵極上的電極反應(yīng)式為______,石墨極上的電極反應(yīng)式為________。
②若開始時K接N,則石墨極上的電極反應(yīng)式為______,電解的總化學(xué)方程式為_______。
(4)常溫下,將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池(圖1),測得原電池的電流強度(I)隨時間(t)的變化如圖2所示,反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。
0~t1時,原電池的負極是Al片,此時,正極的電極反應(yīng)式是________,溶液中的H+向_____極移動。t1時,原電池中電子流動方向發(fā)生改變,其原因是____________________________。
【答案】 負極 2Cl--2e-=Cl2↑ 2.8 cf N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1 合成氨是一個可逆反應(yīng),1 mol N2和3 mol H2放在一密閉容器中,在催化劑存在時進行反應(yīng),N2和H2不能全部轉(zhuǎn)化為NH3 Fe-2e-=Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH- 2Cl--2e-=Cl2↑ 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 2H++NO+e-=NO2↑+H2O 正 隨著反應(yīng)進行鋁表面鈍化形成氧化膜阻礙反應(yīng)進行,銅作負極發(fā)生氧化反應(yīng),電流方向與原來相反
【解析】(1)①a電極通入甲烷,是負極。②c電極與電源的正極相連,作陽極,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑。③3.2 g 金屬Cu是0.05mol,轉(zhuǎn)移0.1mol電子,根據(jù)電子得失守恒可知消耗氧氣是0.025mol,標準狀況下的體積是0.025mol×22.4L/mol=0.56L,因此理論上燃料電池消耗的空氣在標準狀況下的體積是0.56L÷0.2=2.8L。
(2)①a.單位時間內(nèi)生成n mol N2同時生成3n mol H2,均表示逆反應(yīng)速率,不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),a錯誤;b.H2的生成速率等于NH3的生成速率不滿足反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比,沒有達到平衡狀態(tài),b錯誤;c.一個N≡N鍵斷裂的同時,有三個H—H鍵形成表示正逆反應(yīng)速率相等,達到平衡狀態(tài),c正確;d.容器中N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2不能說明正逆反應(yīng)速率相等,因此不一定處于平衡狀態(tài),d錯誤;e.反應(yīng)物濃度等于生成物濃度不能說明正逆反應(yīng)速率相等,因此不一定處于平衡狀態(tài),e錯誤;f.正反應(yīng)是體積減小的,則混合氣體的總物質(zhì)的量不變說明正逆反應(yīng)速率相等,處于平衡狀態(tài),f正確,答案選cf;②標準狀況下2.24 L NH3是0.1mol,則生成2mol氨氣放熱是92.4 kJ,所以合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。由于合成氨是一個可逆反應(yīng),1 mol N2和3 mol H2放在一密閉容器中,在催化劑存在時進行反應(yīng),N2和H2不能全部轉(zhuǎn)化為NH3,因此測得反應(yīng)放出的熱量總小于92.4 kJ;(3)①若開始時K接M構(gòu)成原電池,鐵是負極,則鐵極上的電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+,石墨極是正極,溶液中的氧氣得到電子,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-。②若開始時K接N構(gòu)成電解池,石墨與電源正極相連,作陽極,則石墨極上的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑,陰極是氫離子放電,則電解的總化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
(4)0~t1時,原電池的負極是Al片,此時正極是硝酸根得到電子,電極反應(yīng)式是2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O;原電池中陽離子向正極移動,則溶液中的H+向正極移動。由于隨著反應(yīng)進行鋁表面鈍化形成氧化膜阻礙反應(yīng)進行,銅作負極發(fā)生氧化反應(yīng),電流方向與原來相反,因此原電池中電子流動方向發(fā)生改變。
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【題目】將a g聚苯乙烯樹脂溶于bL苯中,然后通入c mol乙炔氣體,所得混合液中碳氫兩元素的質(zhì)量比是( )
A. 6︰1B. 12︰1C. 8︰3D. 1︰2
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【題目】短周期元索M、N、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,它們組成的單質(zhì)或化合物存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系。甲、丁為二元化合物(兩種元素形成的化合物),乙、戊為單質(zhì),丙、己為三元化合物。已知25℃時,0.1mol/L的甲、丙兩溶液的pH分別為l、13 ,丁、己兩溶液混合時產(chǎn)生白色沉淀。下列推斷正確的是
A. M分別與N、X、Z形成的簡單化合物中,M與N形成的化合物熔點最高
B. 原子半徑:Z>Y>X>M>N
C. X、Y、Z的最高價氧化物對應(yīng)的水化物能相互反應(yīng)
D. Z的陰離子結(jié)合質(zhì)子的能力比N的陰離子強
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【題目】在恒溫、體積為2L的密閉容器中加入1molCO2和3molH2,發(fā)生如下的反應(yīng):
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0。
可認定該可逆反應(yīng)在一定條件下已達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是
A.容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量之比為1∶3∶1 ∶1
B.v正(CO2)=v逆(H2O)
C.容器內(nèi)混合氣體密度保持不變
D.3molH-H鍵斷裂同時斷裂3molH-O鍵
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【題目】下列實驗?zāi)塬@得成功的是 ( )
A. 將乙醛滴入銀氨溶液中,加熱煮沸制銀鏡
B. 苯與濃溴水反應(yīng)制取溴苯
C. 向苯酚中加濃溴水觀察沉淀
D. 1 mol·L-1CuSO4溶液2 mL和0.5 mol·L-1NaOH溶液4 mL混合后加入40%的乙醛溶液0.5 mL,加熱煮沸觀察沉淀的顏色
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【題目】在CH3COCH3(丙酮)分子中,羰基與甲基碳原子成鍵時所采取的雜化方式分別為( )
A. sp2雜化;sp2雜化B. sp3雜化;sp3雜化
C. sp2雜化;sp3雜化D. sp雜化;sp3雜化
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【題目】有關(guān)金屬的性質(zhì)敘述正確的是( )
A.鈉與氧氣反應(yīng)時,產(chǎn)物是由O2的用量決定的
B.鋁箔在空氣中受熱可以熔化且會發(fā)生劇烈燃燒
C.金屬與非金屬發(fā)生反應(yīng)時,被氧化的一定是金屬
D.鐵絲不論在空氣中還是純氧中都不會燃燒
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【題目】我國對可呼吸的鈉-二氧化碳電池的研究取得突破性進展,該電池的總反應(yīng)式為:4Na+3CO22Na2CO3+C,其工作原理如圖所示(放電時產(chǎn)生的碳酸鈉固體儲存于碳納米管中)。關(guān)于該電池,下列說法錯誤的是
A. 充電時,Na+從陽極向陰極移動
B. 可以用乙醇代替TEGDME做有機溶劑
C. 放電時,當轉(zhuǎn)移1mol電子負極質(zhì)量減輕23g
D. 放電時,正極反應(yīng)為3CO2 + 4Na++4e- = 2Na2CO3 + C
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