【題目】氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強,性質穩(wěn)定。請回答:
(1)氫氧燃料電池的在導線中電流的方向為由______(用a、b表示)。
(2)負極反應式為______,正極反應式為___________。
(3)該電池工作時,H2和O2連續(xù)由外部供給,電池可連續(xù)不斷提供電能。因此,大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料,吸氫和放氫原理如下:
Ⅰ 2Li+H22LiH Ⅱ LiH+H2O=LiOH+H2↑
①反應Ⅰ中的還原劑是_________,反應Ⅱ中的氧化劑是_____。
②已知LiH固體密度為0.82g·cm-3,用鋰吸收224 L(標準狀況)H2,生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為______。
③由②生成的LiH與H2O作用,放出的H2用作電池燃料,若能量轉化率為80%,則導線中通過電子的物質的量為___mol。
【答案】由b到a 2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O O2 + 2H2O + 4e-=4OH- Li H2O 或8.71×10-4 32
【解析】
(1)原電池主要是將化學鍵轉化為電能;氫氣失去電子,為負極,氧氣獲得電子,為正極,電子由負極通過導線移向正極;
(2)負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水;
(3)①根據(jù)化合價的變化判斷;②設LiH體積體積為vL,算出質量和物質的量,求出氣體的體積;③根據(jù)實際參加反應的氫氣以及電極反應式計算。
(1)燃料電池是原電池,是將化學能轉化為電能的裝置;氫氣失去電子,為負極;氧氣獲得電子,為正極;電子由負極通過導線移向正極,即由a到b;
(2)負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水,電極反應式為2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O。正極為氧氣得到電子,由于電解質溶液為堿性,氧氣得到電子和水生成OH-,方程式為O2 + 2H2O + 4e-=4OH-;
(3) 2Li+H22LiH,氫化鋰中,Li的化合價為+1,則反應中鋰失電子發(fā)生氧化反應,鋰是還原劑。Ⅱ LiH+H2OLiOH+H2↑,該反應中H2O得電子生成氫氣,發(fā)生還原反應,H2O是氧化劑;
②根據(jù)化學反應方程式,2n(H2)=n(LiH),用鋰吸收224 LH2,為10mol,則生成的LiH為20mol,其質量為20mol×(7+1)=160g,。生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為195cm3:224L≈8.7×10-4。
③20molLiH可以生成20molH2,實際參加反應的H2為20mol%80%=16mol,1molH2轉化為1molH2O,轉移2mol電子,所以16molH2可轉移32mol的電子。
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【題目】為了除去粗鹽中的少量泥沙和Ca2+、Mg2+、SO等雜質離子,先將粗鹽溶于水,過濾,然后對濾液進行4項操作①過濾②加適量鹽酸③加過量的NaOH和Na2CO3混合溶液④加入過量BaCl2溶液。上述4項操作的正確順序為( )
A.②①③④B.④②③①
C.④③①②D.②③④①
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【題目】某溫度時,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示.下列說法正確的是
A. 加入Na2SO4可使溶液由a點變到b點
B. 通過蒸發(fā)可以使溶液由d點變到c點
C. d點無BaSO4沉淀生成
D. a點對應的Ksp大于c點對應的Ksp
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【題目】(1)0.3 mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒,生成固態(tài)的三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5 kJ熱量,其熱化學方程式為____。
(2)超音速飛機在平流層飛行時,尾氣中的NO會破壞臭氧層?茖W家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2,化學方程式為2NO+2CO2CO2+N2,為了測定在某種催化劑作用下的反應速率,在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表:
時間/s | 0 | 1 | 2 |
c(NO)/ mol·L-1 | 1.00×10-3 | 4.50×10-4 | 2.50×10-4 |
c(CO)/mol·L-1 | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 |
時間/s | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/ mol·L-1 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
c(CO)/ mol·L-1 | 2.75×10-3 | 2.70×10-3 | 2.70×10-3 |
請回答下列問題:
①前2s內(nèi)的平均反應速率υ(N2)=____;
②上述條件下,該反應的平衡常數(shù)為____;
③上述條件下,測得某時刻反應體系中各物質的物質的量濃度均為0.01 mol/L,則此時反應處于____狀態(tài)。(填“平衡”或“向右進行”或“向左進行”)
(3)實驗室常用0.10 mol/L KMnO4標準酸性溶液來測定H2C2O4樣品的純度(標準液滴待測液),其反應原理為:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O。
①KMnO4標準液應裝在____(填“酸式”或“堿式”)滴定管;
② 清水洗凈滴定管后直接裝入標準液,則測定結果會____;(填“偏大”或“偏小”或“不變”)
③ 滴定過程中發(fā)現(xiàn)一段時間后反應速率明顯加快,除去溫度的影響,你認為最有可能的原因是____。
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【題目】氯化亞銅(CuCl)廣泛應用于冶金工業(yè),也用作催化劑和殺菌劑。以硫化銅精礦為原料生產(chǎn)CuCl的工藝如下:
已知CuCl難溶于醇和水,溶于c(Cl-)較大的體系[CuCl(s)+Cl-CuCl2-],潮濕空氣中易水解氧化。
(1)步驟1開始前需要對硫化銅精礦進行粉碎,目的是______;
(2)步驟1是“氧化酸浸”的過程,該過程生成藍色溶液和淺黃色沉淀,化學方程式是__________________________________;
(3)步驟2是溶解過程,溶解時反應的離子方程式______;
(4)步驟3為主反應,Cu+的沉淀率與加入的NH4Cl的量關系如圖所示。
①反應的氧化產(chǎn)物是______;
②比較c(Cu+)相對大。A點______C點(填“>”、“<”或“=”);
③提高C點狀態(tài)混合物中Cu+沉淀率的措施是______;
(5)步驟4進行的實驗操作是______;
(6)洗滌過程中不能用硝酸代替硫酸進行“酸洗”,理由是______。
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【題目】科學家利用H2-N2生物燃料電池,以固氮酶為正極催化劑、氫化酶為負極催化劑,在室溫條件下即實現(xiàn)合成NH3的同時還獲得電能,其工作原理如下圖所示:
下列敘述不正確的是
A.該裝置是將化學能轉化為電能
B.正極反應:N2+6e-+6H+ = 2NH3
C.電池工作時H2在負極發(fā)生還原反應
D.電子沿X極板經(jīng)導線向Y極板遷移
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【題目】Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質)來制備,工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)“酸浸”實驗中,鐵的浸出率結果如下圖所示。由圖可知,當鐵的凈出率為70%時,所采用的實驗條件為___________________。
(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOCl42-形式存在,寫出相應反應的離子方程式__________________。
(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應40 min所得實驗結果如下表所示:
溫度/℃ | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
TiO2·xH2O轉化率% | 92 | 95 | 97 | 93 | 88 |
分析40℃時TiO2·xH2O轉化率最高的原因__________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為__________________。
(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02 mol/L,加入雙氧水和磷酸(設溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5 mol/L,此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?___________(列式計算)。
FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。
(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式______。
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【題目】砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有著廣泛的用途;卮鹣铝袉栴}:
(1)畫出砷的原子結構示意圖____________。
(2)工業(yè)上常將含砷廢渣(主要成分為As2S3)制成漿狀,通入O2氧化,生成H3AsO4和單質硫。寫出發(fā)生反應的化學方程式________。該反應需要在加壓下進行,原因是________。
(3)已知:As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s) ΔH1
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2
2As(s)+O2(g) =As2O5(s) ΔH3
則反應As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH =_________。
(4)298 K時,將20 mL 3x mol·L1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L1 I2和20 mL NaOH溶液混合,發(fā)生反應:AsO33(aq)+I2(aq)+2OH AsO43(aq)+2I(aq)+ H2O(l)。溶液中c(AsO43)與反應時間(t)的關系如圖所示。
①下列可判斷反應達到平衡的是__________(填標號)。
a.溶液的pH不再變化
b.v(I)=2v(AsO33)
c. c (AsO43)/c (AsO33)不再變化
d. c(I)=y mol·L1
②tm時,v正_____ v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm時v逆_____ tn時v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是_____________。
④若平衡時溶液的pH=14,則該反應的平衡常數(shù)K為___________。
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