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酸性鋅錳干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是碳粉,MnO2,ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物,該電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH,回收處理該廢電池可得到多種化工原料,有關(guān)數(shù)據(jù)下表所示:
溶解度/(g/100g水)
溫度/℃ 化合物 | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
NH4Cl | 29.3 | 37.2 | 45.8 | 55.3 | 65.6 | 77.3 |
ZnCl2 | 343 | 395 | 452 | 488 | 541 | 614 |
化合物 | Zn(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
Ksp近似值 | 10-17 | 10-17 | 10-39 |
回答下列問題:
(1)該電池的正極反應(yīng)式為 ,電池反應(yīng)的離子方程式為:
(2)維持電流強度為0.5A,電池工作五分鐘,理論上消耗Zn g。(已經(jīng)F=96500C/mol)
(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通過____分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、______和 ,欲從中得到較純的MnO2,最簡便的方法是 ,其原理是 。
(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過程中,需去除少量雜質(zhì)鐵,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,鐵變?yōu)開____,加堿調(diào)節(jié)至pH為 時,鐵剛好完全沉淀(離子濃度小于1×10-5mol/L時,即可認(rèn)為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)至pH為_____時,鋅開始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1mol/L)。若上述過程不加H2O2后果是 ,原因是 。
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我國古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術(shù)價值和歷史價值,但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕,故對其進行修復(fù)和防護具有重要意義。
(1)原子序數(shù)為29的銅元素位于元素周期表中第 周期。
(2)某青銅器中Sn、Pb的質(zhì)量分別為119g、20.7g,則該青銅器中Sn和Pb原子的數(shù)目之比為 。
(3)研究發(fā)現(xiàn),腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用,下列敘述正確的是 。
A.降低了反應(yīng)的活化能 B.增大了反應(yīng)的速率
C.降低了反應(yīng)的焓變 D.增大了反應(yīng)的平衡常數(shù)
(4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),該化學(xué)方程式為 。
(5)題11圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。
①腐蝕過程中,負(fù)極是 (填圖中字母“a”或“b”或“c”);
②環(huán)境中的Cl-擴散到孔口,并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹u2(OH)3Cl,其離子方程式為 ;
③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,則理論上耗氧體積為 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
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利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備,鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。
(1)利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為__________溶液(填化學(xué)式),陽極電極反應(yīng)式為__________ ,電解過程中Li+向_____電極遷移(填“A”或“B”)。
(2)利用鈷渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制備鈷氧化物的工藝流程如下:
Co(OH)3溶解還原反應(yīng)的離子方程式為____________________________________,鐵渣中鐵元素的化合價為___________,在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2,測得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41g,CO2的體積為1.344L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則鈷氧化物的化學(xué)式為__________。
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C、N、O、Al、Si、Cu是常見的六種元素。
(1)Si位于元素周期表第____周期第_____族。
(2)N的基態(tài)原子核外電子排布式為_____;Cu的基態(tài)原子最外層有___個電子。
(3)用“>”或“<”填空:
原子半徑 | 電負(fù)性 | 熔點 | 沸點 |
Al_____Si | N____O | 金剛石_____晶體硅 | CH4____SiH4 |
(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(fù)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______。
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銀是一種貴金屬,古代常用于制造錢幣及裝飾器皿,現(xiàn)代在電池和照明器材等領(lǐng)域亦有廣泛應(yīng)用;卮鹣铝袉栴}。
(1)久存的銀制器皿表面會變黑,失去銀白色的光澤,原因是 。
(2)已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,若向50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L-1的鹽酸,混合后溶液中的Ag+的濃度為 mol·L-1,pH為 。
(3)AgNO3溶液光照易分解,生成Ag和紅棕色氣體等物質(zhì),其光照分解的化學(xué)方程式為 。
(4)右圖所示原電池正極的反應(yīng)式為 。
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為探討化學(xué)平衡移動原理與氧化還原反應(yīng)規(guī)律的聯(lián)系,某同學(xué)通過改變濃度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反應(yīng)中Fe3+和Fe2+的相互轉(zhuǎn)化。實驗如下:
(1)待實驗I溶液顏色不再改變時,再進行實驗II,目的是使實驗I的反應(yīng)達到 。
(2)iii是ii的對比試驗,目的是排除有ii中 造成的影響。
(3)i和ii的顏色變化表明平衡逆向移動,F(xiàn)e2+向Fe3+轉(zhuǎn)化。用化學(xué)平衡移動原理解釋原因: 。
(4)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律,該同學(xué)推測i中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因:外加Ag+使c(I-)降低,導(dǎo)致I-的還原性弱于Fe2+,用右圖裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗驗證。
①K閉合時,指針向右偏轉(zhuǎn),b作 極。
②當(dāng)指針歸零(反應(yīng)達到平衡)后,向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液,產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了其推測,該現(xiàn)象是 。
(5)按照(4)的原理,該同學(xué)用上圖裝置進行實驗,證實了ii中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因,
①轉(zhuǎn)化原因是 。
②與(4)實驗對比,不同的操作是 。
(6)實驗I中,還原性:I->Fe2+;而實驗II中,還原性:Fe2+>I-,將(3)和(4)、(5)作對比,得出的結(jié)論是 。
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研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿,是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。
(1)溶于海水的CO2主要以4種無機碳形式存在,其中HCO3-占95%,寫出CO2溶于水產(chǎn)生HCO3-的方程式: 。
(2)在海洋循環(huán)中,通過右圖所示的途徑固碳。
①寫出鈣化作用的離子方程式: 。
②同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自于H2O,用18O標(biāo)記物質(zhì)的光合作用的化學(xué)方程式如下,將其補充完整: + ===(CH2O)x+x18O2+xH2O
(3)海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上,其準(zhǔn)確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ),測量溶解無機 碳,可采用如下方法:
①氣提、吸收CO2,用N2從酸化后的還說中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下),將虛線框中的裝置補充完整并標(biāo)出所用試劑。
②滴定。將吸收液洗后的無機碳轉(zhuǎn)化為NaHCO3,再用xmol/LHCl溶液滴定,消耗ymlHCl溶液,海水中溶解無機碳的濃度= mol/L。
(4)利用右圖所示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環(huán)境溫室氣體含量。
①結(jié)合方程式簡述提取CO2的原理: 。
②用該裝置產(chǎn)生的物質(zhì)處理b室排出的海水,合格后排回大海。處理至合格的方法是 。
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氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖,圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。
完成下列填空:
(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式。
(2)離子交換膜的作用為: 、 。
(3)精制飽和食鹽水從圖中 位置補充,氫氧化鈉溶液從圖中 位置流出。(選填“a”、“b”、“c”或“d”)
(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反應(yīng)生成高效的消毒殺菌劑ClO2,還生成CO2和KHSO4等物質(zhì)。
寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
(5)室溫下,0.1 mol/L NaClO溶液的pH 0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH。(選填“大于”、“小于”或“等于”)。濃度均為0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3– 濃度從大到小的順序為 。
已知: H2SO3 Ki1=1.54×10-2 Ki2=1.02×10-7
HClO Ki1=2.95×10-8
H2CO3 Ki1=4.3×10-7 Ki2=5.6×10-11
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研究電化學(xué)腐蝕及防護的裝置如右圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是( )
A.d為石墨,鐵片腐蝕加快
B.d為石墨,石墨上電極反應(yīng)為:O2 + 2H2O + 4e → 4OH–
C.d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕
D.d為鋅塊,鐵片上電極反應(yīng)為:2H+ + 2e → H2↑
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