【題目】CH4 是一種清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能的燃料,其燃燒熱為890.3kJ·mol-1。它可以作為燃料電池的燃料。

1)寫出甲烷燃燒的熱化學方程式:____________________________________________;

2)以甲烷、空氣、氫氧化鉀溶液為原料,惰性電極為電極可以構成燃料電池。該電池的負極反應式為____

3)用(2)中的燃料電池為電源,以石墨為電極電解500mL滴有酚酞的NaCl溶液,裝置如圖所示:

請寫出電解過程中陰極附近觀察到的現(xiàn)象:____________________。

當燃料電池消耗2.8L O2(標準狀況下)時,計算此時NaCl溶液的pH=__________ (假設溶液的體積不變,氣體全部從溶液中逸出)。在Y極通過的電子的物質的量為:_______________________

電解之后,要使溶液恢復原狀,應該向溶液中加入物質 _________(填名稱)。溶液中Cl流向 ____________極(填“X”“Y”)。

【答案】CH4g+2O2g=CO2g+2H2Ol△H=-890.3kJ·mol1 CH4-8e+10OH=CO32+7H2O 陰極附近變紅 14 0.5mol 鹽酸

【解析】

1)依據(jù)熱化學方程式的書寫方法,結合燃燒熱的概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量寫出,注意標注物質的聚集狀態(tài)和燃燒熱;

2)先判斷氧化劑、還原劑,然后根據(jù)原電池原理判斷正負極上反應的物質,結合電解質溶液寫出電極反應式;

3)依據(jù)電源判斷X為電解池的陽極,Y為電解池的陰極;

陰極是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣,溶液中水的電離被破壞,生成了氫氧根離子顯堿性,遇酚酞變紅;

根據(jù)甲烷燃料電池的電極反應和電解氯化鈉的電極反應,依據(jù)電子守恒計算得到;電極上的電子轉移守恒;

依據(jù)電解氯化鈉溶液生成了氫氣、氯氣和氫氧化鈉,恢復原溶液濃度需要加入氫氣和氯氣組成的含氯化氫的鹽酸溶液;電解過程中陰離子移向陽極。

1CH4 是一種清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能的燃料,其燃燒熱為890.3kJ·mol1,熱化學方程式為:CH4g+2O2g=CO2g+2H2Ol△H=-890.3kJ·mol1,故答案為:CH4g+2O2g=CO2g+2H2Ol△H=-890.3kJ·mol1;

2)負極上的電極反應式等于電池的總反應式-正極發(fā)生的電極方程式;以甲烷、空氣、氫氧化鉀溶液為原料,惰性電極可構成燃料電池,正極反應為:3O2+12H2O+12e=12OH,總反應式為:CH4+2O2+2OH=CO32+3H2O,兩式相減,負極反應為:CH4-8e+10OH=CO32+7H2O,故答案為:CH4-8e+10OH=CO32+7H2O;

3)燃料電池為電源,以石墨為電極電解500mL滴有酚酞的NaCl溶液,X為電解池的陽極,Y為電解池的陰極;

陰極是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣,溶液中水的電離被破壞,生成了氫氧根離子顯堿性,遇酚酞變紅;電解過程中陰極附近觀察到的現(xiàn)象是,陰極附近變紅,故答案為:陰極附近變紅;

甲烷燃料電池的正極消耗氧氣,燃料電池消耗2.8L O2物質的量=2.8L÷22.4L·mol1=0.125mol;正極反應為:3O2+12H2O+12e=12OH,計算得到電子轉移為0.5mol;電解氯化鈉溶液陰極電極反應為:2H+2e=H2,根據(jù)水電離出的氫氧根離子和氫離子守恒,溶液中減少的氫離子和增加的氫氧根離子相同,計算得到生成氫氧根離子物質的量為0.5molcOH= =1mol·L1;所以溶液pH=14;電極上的電子守恒得到在Y極通過的電子的物質的量為0.5mol,故答案為:14 0.5mol;

電解氯化鈉溶液生成了氫氣、氯氣和氫氧化鈉,恢復原溶液濃度需要加入氫氣和氯氣組成的含氯化氫的鹽酸溶液;電解過程中陰離子移向陽極,故答案為:鹽酸;陽。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】世界水產(chǎn)養(yǎng)殖協(xié)會網(wǎng)介紹了一種利用電化學原理凈化魚池中水質的方法,其裝置如圖所示。下列說法正確的是

A. X為電源負極

B. 若該裝置在高溫下進行,則凈化效率將降低

C. 若有1molNO3-被還原,則有6molH+通過質子膜遷移至陰極區(qū)

D. 若BOD為葡萄糖(C6H12O6),則1mol葡萄糖被完全氧化時,理論上電極流出20 mol e-

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】工業(yè)含鉻()污水能污染水源,被人體吸收后易積累而導致器官癌變,必須經(jīng)無害化處理后才能排放。青島某污水處理廠的工藝流程如圖:

回答下列問題:

1CrO42-氧化性較弱,酸性條件下轉化為具有較強氧化性的Cr2O72-的離子方程式為__。

2)已知N2H4Cr2O72-反應生成無毒氣體。若要處理Cr2O72-濃度為0.01mol·L-1的廢水1m3,至少需要加入N2H4__kg。

3)含有SO32-的廢水可以代替N2H4處理酸性含鉻()廢水,用離子方程式表示其反應原理__。

4Cr(OH)3的化學性質與Al(OH)3相似。上述流程中②加入廢堿調pH”時要控制溶液的pH不能過高,原因是__。

5)含鉻()污水也可用電解法處理。用鐵和石墨作電極電解污水,Cr2O72-在陽極區(qū)轉化為Cr3+,隨著電解的進行,溶液pH逐漸增大,Cr3+轉化為Cr(OH)3沉淀除去。

①該電解裝置中用___作陽極,陽極區(qū)除生成Cr(OH)3外還有_沉淀(寫化學式)。

②陰極電極反應式為__

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】乙烯的產(chǎn)量是衡量一個國家石油化工水平的重要標志。工業(yè)上常用丁烷裂解制備乙烯。

主反應:C4H10(g,正丁烷)C2H4(g)+C2H6(g) ΔH1

副反應:C4H10(g,正丁烷)CH4(g)+C3H6(g) ΔH2

回答下列問題:

1)化學上,將穩(wěn)定單質的能量定為0,由元素的單質化合成單一化合物時的反應熱叫該化合物的生成熱,生成熱可表示該物質相對能量。下表為25℃、101kPa下兒種有機物的生成熱:

物質

甲烷

乙烷

乙烯

丙烯

正丁烷

異丁烷

生成熱/kJ·mol-1

-75

-85

52

20

-125

-132

①上述反應中,ΔH1=___kJ·mol-1。

②若忽略副反應,相同條件下采用異丁烷裂解制取一定量的乙烯,其能耗比采用正丁烷__(填)。

2)一定溫度下,在恒壓密閉容器中投入一定量正丁烷發(fā)生反應生成乙烯。

①下列情況表明該反應達到平衡狀態(tài)的是___(填代號)。

a.氣體密度保持不變

b.保持不變

c.ΔH不變

d.正丁烷分解速率和乙烷消耗速率相等

②為了同時提高反應速率和轉化率,可采用的措施是__。

3)向密閉容器中充入丁烷,在一定條件(濃度、催化劑及壓強等)下發(fā)生反應,測得乙烯產(chǎn)率與溫度關系如圖所示。

溫度高于600℃時,隨著溫度升高,乙烯產(chǎn)率降低,可能的原因是__

4)在一定溫度下向1L恒容密閉容器中充入2mol正丁烷,容器內壓強為P0,反應生成乙烯和乙烷,經(jīng)過10min達到平衡狀態(tài),此溫度下用各組分的分壓表示的平衡常數(shù)K(p)=0.5P0用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù)),則010min內乙烯的生成速率v(C2H4)__mol·L-1。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】汽車的啟動電源常用鉛蓄電池,電池反應如下: PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4+ 2H2O,根據(jù)此反應判斷下列敘述中正確的是(  )

A. PbO2放電時是電池的負極,充電時是電池的陽極

B. 負極的電極反應式為:Pb + SO42—– 2e=PbSO4

C. 放電時,PbO2得電子,被氧化

D. 電池放電時,溶液酸性增強

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】實驗室里,從廢舊鈷酸鋰離子電池的正極材料(在鋁箔上涂覆活性物質LiCoO2)中,回收鈷、鋰的操作流程如下圖所示:

回答下列問題。

1)拆解廢舊電池獲取正極材料前,先將其浸入NaCl溶液中,使電池短路而放電,此時溶液溫度升高,該過程中能量的主要轉化方式為____

2)“堿浸”過程中產(chǎn)生的氣體是____;“過濾”所得濾液用鹽酸處理可得到氫氧化鋁,反應的化學方程式為____。

3)“酸浸”時主要反應的離子方程式為____;若硫酸、Na2S2O3溶液用一定濃度的鹽酸替代,也可以達到“酸浸”的目的,但會產(chǎn)生____(填化學式)污染環(huán)境。

4)“沉鈷”時,調pH所用的試劑是____;“沉鈷”后溶液中cCo2+)=____。(已知:Ksp[CoOH2]=1.09×l0-15

5)在空氣中加熱CoOH2,使其轉化為鈷的氧化物。加熱過程中,固體質量與溫度的關系如左下圖所示。290500℃,發(fā)生反應的化學方程式為____。

6)根據(jù)右下圖判斷,“沉鋰”中獲得Li2CO3固體的操作主要包括____、____、洗滌、干燥等步驟。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】苯胺是重要的化工原料。某興趣小組在實驗室里進行苯胺的相關實驗。

已知:①NH3相似,與鹽酸反應生成易溶于水的鹽

②用硝基苯制取苯胺的反應原理:+3Sn+12HCl+3SnCl4+4H2O

③有關物質的部分物理性質見下表:

I.比較苯胺與氨氣的性質

1)將分別蘸有濃氨水和濃鹽酸的玻璃棒靠近,產(chǎn)生白煙,反應的化學方程式為____;用苯胺代替濃氨水重復上述實驗,卻觀察不到白煙,原因是____

Ⅱ.制備苯胺

往圖1所示裝置(夾持裝置略,下同)的冷凝管口分批加入20mL濃鹽酸(過量),置于熱水浴中回流20min,使硝基苯充分還原;冷卻后,往三頸燒瓶中滴入一定量50% NaOH溶液,至溶液呈堿性。

2)冷凝管的進水口是____(填“a”或“b”);

3)滴加NaOH溶液的主要目的是析出苯胺,反應的離子方程式為____。

Ⅲ.提取苯胺

i.取出圖1所示裝置中的三頸燒瓶,改裝為圖2所示裝置。加熱裝置A產(chǎn)生水蒸氣,燒瓶C中收集到苯胺與水的混合物;分離混合物得到粗苯胺和水溶液。

ii.往所得水溶液中加入氯化鈉固體,使溶液達到飽和狀態(tài),再用乙醚萃取,得到乙醚萃取液。

iii.合并粗苯胺和乙醚萃取液,用NaOH固體干燥,蒸餾后得到苯胺2.79g

4)裝置B無需用到溫度計,理由是____

5)操作i中,為了分離混合物,取出燒瓶C前,應先打開止水夾d,再停止加熱,理由是____。

6)該實驗中苯胺的產(chǎn)率為____。

7)欲在不加熱條件下除去苯胺中的少量硝基苯雜質,簡述實驗方案:____。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】短周期主族元素WX、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,X的原子半徑是所有短周期主族元素中最大的,W的核外電子數(shù)與X、Z的最外層電子數(shù)之和相等,Y的原子序數(shù)是Z的最外層電子數(shù)的2倍,由WX、Y三種元素形成的化合物M的結構如圖所示。下列說法錯誤的是

A.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:ZY

B.WY形成的晶體為共價晶體

C.Y單質的熔點低于X單質

D.化合物MWY都滿足8電子穩(wěn)定結構

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】1)寫出COS的電子式__________________,CO形成共價鍵時,共用電子對會偏向__________原子,判斷依據(jù)是___________

2)已知COS(g)H2O(g)H2S(g)CO2(g) H1=-34kJ/mol

CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g) H2=-41kJ/mol

寫出H2SCO反應生成COS的熱化學方程式__________________________________。

100℃時將COH2S按物質的量比為11充入反應器中,達平衡后CO的轉化率α=33.3%,此時反應的平衡常數(shù)k=________________________

3)在充有催化劑的恒壓密閉容器中進行反應。設起始充入的n(CO)n(H2S)m,相同時間內測得H2S轉化率與m和溫度(T)的關系如圖所示。

m1________m2(填>、<或=)

②溫度高于T0時,H2S轉化率減小的可能原因為_________

a.反應停止了 b.反應的△H變大

c.反應達到平衡 d.催化劑活性降低

查看答案和解析>>

同步練習冊答案