新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行电解饱和氯化钠溶液实验,如图所示,回答下列问题:
(1)闭合K开关后,U形管中a、b电极上均有气体产生,其中a极上得到的物质是_______ ,往b极处的溶液滴入酚酞溶液,能观察到_______ 。
(2)电解氯化钠溶液的总化学方程式为_______ 。
(3)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_______ ; _______ 。
(4)若每个电池甲烷通入量为2.24 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电子的总物质的量为_______ ,最多能产生的氯气体积为_______ L(标准状况)。
(1)闭合K开关后,U形管中a、b电极上均有气体产生,其中a极上得到的物质是
(2)电解氯化钠溶液的总化学方程式为
(3)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为
(4)若每个电池甲烷通入量为2.24 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电子的总物质的量为
更新时间:2022-09-24 13:09:02
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相似题推荐
解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】Ⅰ.燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置,下图是甲烷燃料电池原理示意图:
(1)a电极为___________ (填“正极”或“负极”),内电路中OH-移向___________ 极(填”a”或”b”);
(2)写出该装置中负极上的电极反应式:___________ 。
Ⅱ.某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,试填写下列空白:
(3)图中对应的化学反应方程式为:___________
(4)1min 时,ν(逆)___________ ν(正) (填“大于”或“小于”或“等于”),从开始至2min,Z的平均反应速率为___________
(5)下列能说明反应已达平衡的是___________ 。
a.X、Y、Z 三种气体的浓度不再改变
b.气体混合物物质的量不再改变
c.反应已经停止
d.反应速率 v(X)∶v(Y)=3∶1
e.单位时间内消耗 X 的物质的量∶单位时间内消耗 Z 的物质的量=3∶2
f.混合气体的密度不随时间变化
(1)a电极为
(2)写出该装置中负极上的电极反应式:
Ⅱ.某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,试填写下列空白:
(3)图中对应的化学反应方程式为:
(4)1min 时,ν(逆)
(5)下列能说明反应已达平衡的是
a.X、Y、Z 三种气体的浓度不再改变
b.气体混合物物质的量不再改变
c.反应已经停止
d.反应速率 v(X)∶v(Y)=3∶1
e.单位时间内消耗 X 的物质的量∶单位时间内消耗 Z 的物质的量=3∶2
f.混合气体的密度不随时间变化
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【推荐2】甲烷是天然气的主要成分,是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
1.一定条件下,用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知:
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H1=-1160kJ/mol
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H2=-574kJ/mol
现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体。
①该混合气体中NO和NO2的物质的量之比为________ ;
②在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体,写出该反应的热化学方程式:________ .
2.以甲烷为燃料的新型燃料电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前已得到了广泛的研究。如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。
①B极为电池________ 极,电极反应式为________ 。
②若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液,写出阳极的电极反应式:_______ ;标准状况下,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的甲烷的体积为________ ,实际上消耗的甲烷体积( 已折算成标准状况下)比理论上大,可能原因为______________ 。
1.一定条件下,用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知:
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H1=-1160kJ/mol
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H2=-574kJ/mol
现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体。
①该混合气体中NO和NO2的物质的量之比为
②在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体,写出该反应的热化学方程式:
2.以甲烷为燃料的新型燃料电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前已得到了广泛的研究。如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。
①B极为电池
②若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液,写出阳极的电极反应式:
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【推荐3】回答下列问题
(1)近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中。再把CO2从溶液中提取出来,并使之与H2反应生成可再生能源甲醇。科学家还研究了其他转化温室气体的方法,利用如图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO。该装置工作时,N电极的电极反应式为_______ 。
(2)氢气是一种理想的清洁能源,其制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。有一种制氢方法为光电化学分解。其原理如图所示,钛酸锶光电极的电极反应为,则铂电极的电极反应为_______ 。
(3)熔融盐燃料电池具有较高的发电效率,因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3 (其中不含O2-和)为电解质,以丁烷为燃料,以空气中的氧气为氧化剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为。试回答下列问题:
①该燃料电池的总反应式为_______ 。
②正极电极反应式为_______ 。
③为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此,必须在通入的空气中加入一种物质,加入的物质是_______ ,它来自_______ 。
(1)近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中。再把CO2从溶液中提取出来,并使之与H2反应生成可再生能源甲醇。科学家还研究了其他转化温室气体的方法,利用如图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO。该装置工作时,N电极的电极反应式为
(2)氢气是一种理想的清洁能源,其制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。有一种制氢方法为光电化学分解。其原理如图所示,钛酸锶光电极的电极反应为,则铂电极的电极反应为
(3)熔融盐燃料电池具有较高的发电效率,因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3 (其中不含O2-和)为电解质,以丁烷为燃料,以空气中的氧气为氧化剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为。试回答下列问题:
①该燃料电池的总反应式为
②正极电极反应式为
③为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此,必须在通入的空气中加入一种物质,加入的物质是
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解题方法
【推荐1】如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题,其中乙装置中X为离子交换膜。请按要求回答相关问题:
(1)甲装置电池负极发生的电极反应式是:_______
(2)乙中X是_______ (阴、阳)离子交换膜,向乙中加入几滴酚酞溶液,工作一段时间后铁电极附近溶液变红,请用化学用语解释相关原因_______
(3)若在标准状况下,有4.48 L氧气参加反应,则乙装置中C电极上生成的气体的物质的量为_______
(4)若丙装置中a、b电极均为Cu,则丙中发生的离子反应是_______
(5)化学在环境保护中起十分重要的作用,电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染,电化学降解的原理如图所示
Ag-Pt电极上的电极反应式为_______
(1)甲装置电池负极发生的电极反应式是:
(2)乙中X是
(3)若在标准状况下,有4.48 L氧气参加反应,则乙装置中C电极上生成的气体的物质的量为
(4)若丙装置中a、b电极均为Cu,则丙中发生的离子反应是
(5)化学在环境保护中起十分重要的作用,电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染,电化学降解的原理如图所示
Ag-Pt电极上的电极反应式为
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【推荐2】电化学原理在化学工业中有广泛应用
I.将、和熔融制成燃料电池,模拟工业电解法来处理含废水,如图所示:电解过程中溶液发生反应.
(1)甲池工作时,转变成绿色硝化剂Y,Y是,可循环使用。则石墨I是电池的_______ 极:石墨I附近发生的电极反应式为_______
(2)乙装置中向_______ 电极移动(填Fe(I)或(II)电极)若溶液中减少了,则电路中至少转移了_______ mol电子
(3)经过一段时间后,生成和沉淀。已知,,若电解后的溶液中为,则溶液中为_______ mol/L
II.如图1是甲醇燃料电池工作的示意图,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同
(4)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为_______
(5)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2,则图中②线表示的是_______ 的变化:反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要_______ mL5.0mol/L的NaOH溶液
I.将、和熔融制成燃料电池,模拟工业电解法来处理含废水,如图所示:电解过程中溶液发生反应.
(1)甲池工作时,转变成绿色硝化剂Y,Y是,可循环使用。则石墨I是电池的
(2)乙装置中向
(3)经过一段时间后,生成和沉淀。已知,,若电解后的溶液中为,则溶液中为
II.如图1是甲醇燃料电池工作的示意图,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同
(4)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为
(5)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2,则图中②线表示的是
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【推荐3】电化学知识在物质制备领域的应用前景看好。
(1)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。
①A电极的电极反应式为____ 。
②下列关于该电池的说法正确的是____ 。
A.电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B.为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜
C.电池工作一段时间,溶液的pH不变
D.当有4.48LNO2被处理时,转移电子物质的量为0.8mol
(2)以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:
①B极上的电极反应式为____ 。
②若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解硫酸铜溶液,当阳极收集到11.2L(标准状况)气体时,消耗甲烷的体积为____ L(标准状况下)。
(3)按如图1所示装置进行电解,A、B、C、D均为铂电极,回答下列问题。
已知一:甲槽电解的是200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,理论上两极所得气体体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积,电解前后溶液的体积变化忽略不计)。
①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为____ mol•L-1。
已知二:乙槽为200mLCuSO4溶液:
②当C极析出0.64g物质时,乙槽溶液中生成的H2SO4为____ mol。
③若通电一段时间后,向所得的乙槽溶液中加入0.2mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度,则电解过程中转移的电子数为____ (用NA表示)。
(1)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。
①A电极的电极反应式为
②下列关于该电池的说法正确的是
A.电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B.为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜
C.电池工作一段时间,溶液的pH不变
D.当有4.48LNO2被处理时,转移电子物质的量为0.8mol
(2)以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:
①B极上的电极反应式为
②若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解硫酸铜溶液,当阳极收集到11.2L(标准状况)气体时,消耗甲烷的体积为
(3)按如图1所示装置进行电解,A、B、C、D均为铂电极,回答下列问题。
已知一:甲槽电解的是200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,理论上两极所得气体体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积,电解前后溶液的体积变化忽略不计)。
①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为
已知二:乙槽为200mLCuSO4溶液:
②当C极析出0.64g物质时,乙槽溶液中生成的H2SO4为
③若通电一段时间后,向所得的乙槽溶液中加入0.2mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度,则电解过程中转移的电子数为
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【推荐1】下图表示各物质之间的转化关系。已知:常温下D、E、F、I、J为气体,H、I、J都为氧化物,C的焰色反应为黄色,M为红褐色固体。
(1)写出: J的结构式______ ,M的化学式_______ ;
(2)基于反应①原理的化学工业称为______ ;写出该反应的化学方程式_______ ;
(3)写出K溶液和E反应的离子方程式_____ ;写出F溶液和H反应的离子方程式______ ;
(4)已知由G分解得到的H、I、J三者的物质的量相等,则G的化学式为_____
(1)写出: J的结构式
(2)基于反应①原理的化学工业称为
(3)写出K溶液和E反应的离子方程式
(4)已知由G分解得到的H、I、J三者的物质的量相等,则G的化学式为
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解答题-实验探究题
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【推荐2】现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积(约 6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。
(1)试从下图中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序(填编号)是 A 接_____ ,_____ 接_____ ; B 接_____ ,_____ 接_____ 。
(2)铁棒接直流电源的_____ 极;碳棒上发生的电极反应为_____ 。
(3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是_____
(1)试从下图中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序(填编号)是 A 接
(2)铁棒接直流电源的
(3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是
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解答题-工业流程题
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【推荐3】氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依据上图,完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为__________________________ ,与电源负极相连的电极附近,溶液pH值________ (选填:不变、升高或下降)。
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为____________________ ,____________________________ 。
(3)为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为___ (选填a,b,c多选扣分)
a 先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
b 先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c 先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
(4)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过______ 、冷却、______ (填写操作名称)除去NaCl。
(5)在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为____________________________________ 。
依据上图,完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为
(3)为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为
a 先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
b 先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c 先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
(4)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过
(5)在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为
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解答题-原理综合题
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【推荐1】某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的开关时,观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题:
(1)甲池为_______ (填“原电池“电解池”或“电镀池”)。
(2)丙池中D极的电极反应为_______ 。
(3)若甲、乙、丙溶液体积均为500mL,当乙池中B极质量增加5.4g时,甲池中理论上消耗O2的体积为_______ (标准状况),乙池中溶液pH=_______ ,要使乙池溶液恢复原状,可向溶液中加入物质_______ (假设各池溶质均足量)。
(4)若丙中电极不变,将其溶液换成溶液,写出丙池发生反应的化学方程式_______ 。
(1)甲池为
(2)丙池中D极的电极反应为
(3)若甲、乙、丙溶液体积均为500mL,当乙池中B极质量增加5.4g时,甲池中理论上消耗O2的体积为
(4)若丙中电极不变,将其溶液换成溶液,写出丙池发生反应的化学方程式
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解题方法
【推荐2】有一种节能的氯碱工业新工艺,将电解池与燃料电池相组合,相关流程如图所示(电极未标出)。回答下列有关问题:
(1)电解池的阴极反应式为_____________ 。
(2)通入空气一极的电极反应式为_____________ 。燃料电池中阳离子的移动方向是_____________ (“从左向右”或“从右向左”)。
(3)电解池中产生 2molCl2,理论上燃料电池中消耗标准状况下_____________ LO2。
(4) a、b、c 由大到小的顺序为:_____________ 。
(5)二氧化氯是目前国际上公认的第四代高效、无毒的广谱消毒剂,可由 KClO3在H2SO4存在下与 Na2SO3反应制得。请写出反应的离子方程式_____________
(1)电解池的阴极反应式为
(2)通入空气一极的电极反应式为
(3)电解池中产生 2molCl2,理论上燃料电池中消耗标准状况下
(4) a、b、c 由大到小的顺序为:
(5)二氧化氯是目前国际上公认的第四代高效、无毒的广谱消毒剂,可由 KClO3在H2SO4存在下与 Na2SO3反应制得。请写出反应的离子方程式
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解题方法
【推荐3】铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)加快“碱溶”速率的措施有________ (至少列举2种)
(2)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是______ 。
(3)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法:
将铝在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成致密的氧化膜,阳极电极反应式为:________ 。
(4)以甲醇为燃料的新型电池,可做电解熔融氧化铝过程中的电源,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:
①B极上的电极反应式为_______ 。
②若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解硫酸铜溶液,则电解时阳极的反应式为_______ ,当阳极收集到11.2L(标准状况)气体时,消耗甲醇的质量为______ 克(保留两位小数),若要使溶液复原,可向电解后的溶液中加入的物质有____ 。
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)加快“碱溶”速率的措施有
(2)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是
(3)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法:
将铝在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成致密的氧化膜,阳极电极反应式为:
(4)以甲醇为燃料的新型电池,可做电解熔融氧化铝过程中的电源,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:
①B极上的电极反应式为
②若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解硫酸铜溶液,则电解时阳极的反应式为
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