8.被譽為改變未來世界十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點.如下圖為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,電極材料為疏松多孔石墨棒.當(dāng)氧氣和氫氣分別連續(xù)不斷地從正、負(fù)兩極通入燃料電池時,便可在閉合回路中不斷地產(chǎn)生電流.試回答下列問題:
(1)通入氫氣的一極為負(fù)極 極.
(2)寫出氫氧燃料電池工作時正極電極反應(yīng)方程式:O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)該氫氧燃料電池每轉(zhuǎn)移0.3mol電子,消耗標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1.68L氧氣.
(4)若將此燃料電池改進(jìn)為直接以甲醇(CH3OH)和氧氣為原料進(jìn)行工作時,負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.

分析 (1)氫氧燃料電池中,通入燃料的電極是負(fù)極;
(2)氫氧燃料電池電解質(zhì)溶液為堿,則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子;
(3)根據(jù)電極方程式中電子與氧氣的關(guān)系求算;
(4)燃料電池中,負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng),堿性條件下,甲醇燃燒生成碳酸根離子.

解答 解:(1)氫氧燃料電池中,通入燃料的電極是負(fù)極,即氫氣進(jìn)入的電極是負(fù)極,
故答案為:負(fù)極;
(2)氫氧燃料電池中,電解質(zhì)溶液為堿,則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子,則其電極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-=4OH-,
故答案為:O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)根據(jù)電極反應(yīng)O2+2H2O+4e-=4OH-可知轉(zhuǎn)移4mol電子時,消耗氧氣1mol,則每轉(zhuǎn)移0.3mol電子消耗的氧氣為:$\frac{1}{4}$×0.3mol=0.075mol,則V(O 2)=nVm=0.075mol×22.4L/mol=1.68L,
故答案為:1.68;
(4)燃料電池中,負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng),堿性條件下,甲醇在負(fù)極燃燒生成的二氧化碳再與氫氧根離子結(jié)合生成碳酸根離子,其電極反應(yīng)式為:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,
故答案為:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.

點評 本題考查燃料電池及物質(zhì)的量的有關(guān)計算,為高頻考點,側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查,注意把握原電池的工作原理以及根據(jù)電極方程式中電子與物質(zhì)的關(guān)系求算,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,因而得到廣泛應(yīng)用.鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電池總反應(yīng)式為:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)═Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),下列說法錯誤的是( 。
A.電池工作時,鋅失去電子
B.電池正極的電極反應(yīng)式為:2MnO2(s)+H2O(l)+2e-═Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C.電池工作時,溶液中的OH-由負(fù)極向正極移動
D.外電路中每通過0.2 mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.下列固體物質(zhì)溶液水,再將其溶液加熱,蒸發(fā)結(jié)晶、再灼燒,能得到化學(xué)組成與原固體物質(zhì)相同的是(  )
①膽礬   ②氯化鋁   ③硫酸鋁   ④純堿  ⑤氯化銅.
A.③④B.①③④C.①②③④D.全部

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

16.2000 年,德國Freiburg大學(xué)的H.Prinzbach宣稱,他們通過摘除法,已經(jīng)在氣相質(zhì)譜儀的氣體中發(fā)現(xiàn)了最小的球碳分子(富勒烯)--C20(如圖所示).然后在電子沖擊質(zhì)譜儀中觀察到了微量C20+和C202+的存在. 他將C20H20 溶解在液溴里,在燒瓶里加壓長時間回流,最終得到平均組成為 C20HBr13的產(chǎn)物.
(1)C20的空間構(gòu)型是正十二面體,其中 C-C σ鍵數(shù)是30,鍵角是108°;
(2)C202+中存在的π鍵數(shù)是9;
(3)C20H20分子中 C 原子雜化類型是sp3雜化,H-C-C 鍵角比 C-C-C 鍵角大(填“大”、“小”或“相等”),C20H20中 C-C σ鍵長比 C20中長(填“長”、“短”或“相等”);
(4)如果我們將C20HBr13看成唯一的有機產(chǎn)物,請配平下列方程式:
C20H20+Br2 $\stackrel{催化劑}{→}$C20HBr13+19HBr.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.下列離子方程式正確的是(  )
A.醋酸溶液與新制氫氧化銅反應(yīng):2H++Cu(OH)2→Cu2++2H2O
B.尼泊金酸與碳酸氫鈉反應(yīng):+2HCO3-+2CO2↑+2H2O
C.苯酚鈉溶液中通入少量二氧化碳:C6H5O-+CO2+H2O→C6H5OH+HCO3-
D.甲醛溶液與足量的銀氨溶液共熱:HCHO+2[Ag(NH32]++2OH$\stackrel{△}{→}$CO32-+2NH4++2Ag↓+2NH3+H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

13.下列元素中,原子M層電子數(shù)與K層數(shù)相同的有(  )
A.FB.MgC.AlD.Si

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

20.第四周期元素中,基態(tài)原子中未成對電子最多的元素原子序數(shù)是24.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

17.氟是自然界中廣泛分布的元素之一.由于氟的特殊化學(xué)性質(zhì),它和其他鹵素在單質(zhì)及化合物的制備與性質(zhì)上存在較明顯的差異.
(1)化學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),SbF5能將MnF4從離子[MnF6]2-的鹽中反應(yīng)得到,SbF5轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定離子[SbF6]-的鹽.
而MnF4很不穩(wěn)定,受熱易分解為MnF3和F2.根據(jù)以上研究寫出以K2MnF6和SbF5為原料,在 423K的溫度下制備F2的化學(xué)方程式2K2MnF6+4SbF5 $\frac{\underline{\;423K\;}}{\;}$4KSbF6+2MnF3+F2↑.
(2)現(xiàn)代工業(yè)以電解熔融的氟氫化鉀(KHF2)和氟化氫(HF)混合物制備氟單質(zhì),電解制氟裝置如圖所示.
①已知KHF2是一種酸式鹽,寫出陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式2HF2-+2e-═H2↑+4F-
②電解制氟時,要用鎳銅合金隔板將兩種氣體產(chǎn)物嚴(yán)格分開的原因是氟氣和氫氣能發(fā)生劇烈反應(yīng),引發(fā)爆炸.
(3)HF的水溶液是氫氟酸,能用于蝕刻玻璃,其化學(xué)反應(yīng)方程式為SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O.
(4)已知25℃時,氫氟酸(HF)的電離平衡常數(shù)Ka=3.6×10-4.某pH=2的氫氟酸溶液,由水電離出的
c(H+)=10-12mol/L;若將0.01mol/L HF溶液與pH=12的NaOH溶液等體積混合,則溶液中離子濃度大小關(guān)系為c(Na+)>c(F-)>c(OH-)>c(H+).
(5)又已知25℃時,溶度積常數(shù)Ksp(CaF2)=1.46×10-10.現(xiàn)向1L 0.2mol/L HF溶液中加入 1L 0.2mol/L
CaCl2 溶液,是(填是、否)有沉淀產(chǎn)生,并通過列式計算說明c(H+)=c(F-)=$\sqrt{3.6×1{0}^{-4}×0.1}$mol•L-1=6×10-3mol•L-1,c(Ca2+)=0.1mol•L-1,c2(F-)•c(Ca2+)=3.6×10-5×0.1=3.6×10-6>1.46×10-10,該體系有CaF2沉淀.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是(  )
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,4.48L Cl2溶于水所得氯水中含氯的微粒總數(shù)為0.4NA
B.5.6g乙烯和環(huán)丁烷(C4H8)的混合氣體中含的碳原子數(shù)為0.4NA
C.常溫下,pH=2的鹽酸溶液中含有的H+數(shù)目為0.02NA
D.常溫下,1L 0.5mol/L的FeCl3溶液中,所含F(xiàn)e3+數(shù)為0.5NA

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