组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学能与电能 > 原电池 > 原电池原理的应用
题型:解答题-工业流程题 难度:0.4 引用次数:284 题号:5312938
铜及其化合物在工业上有许多用途。回答下列问题:
(1)某工厂以辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下:

①浸取反应中氧化剂的化学式为________;滤渣I的成分为Mn02、S和_______(写化学式)。
②“除铁”这一步反应在25℃进行,加入试剂A调节溶液pH为4后,溶液中铜离子最大浓度不超过_________mol/L。(已知Ksp[Cu(OH)2] =2.2×l0-20。)
③“沉锰”(除Mn2+)过程中反应的离子方程式___________
④滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是________(写化学式)。
(2)某实验小组同学用电化学原理模拟湿法炼铜,进行了一系列探究活动。
①如下左图为某实验小组设计的原电池装置,盐桥内装载的是足量用饱和氯ft钾溶液浸泡的琼脂,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差6.00g,则导线中通过了___mol电子,若不考虑甲、乙两池电解质溶液中的离子向盐桥中移动,则甲、乙两池电解质溶液的总质量与实验开始前的电解质溶液的总质量相差________g。

②其他条件不变,若将盐桥换成光亮的U形弯铜丝浸入甲池与乙池,如上右图所示,电流计指针偏转方向与先前一样,但偏转角度明显减小。一段时间后,乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一层紫红色固体,则甲池铜丝附近溶液的pH        ___(填“减小”、“增大”或“不变”),乙池中石墨为___极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)

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【推荐1】NOx(主要指NO和NO2)和SO2是大气主要污染物。有效去除大气中的NOx和SO2是环境保护的重要课题。
(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=-116.1kJ·mol-1
3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=+75.9kJ·mol-1
反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=_______kJ·mol-1
(2)新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2,NH3与NO2生成N2的反应中,当生成N2 的体积在标准状况下为15.68L时,转移的电子的物质的量为_______
(3)新型氨法烟气脱硫技术采用氨吸收烟气中的SO2生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。亚硫酸铵又可用于燃煤烟道气脱氮,将氮氧化物转化为氮气,同时生成一种氮肥,形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式_______
(4)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:_______
(5)电化学法也可合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质,用Pt−C3N4作阴极催化剂电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图,Pt−C3N4电极反应产生NH3的电极反应式_______

(6)某兴趣小组同学利用甲醇燃料电池探究电浮选法处理污水的一种方式:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3胶体。Fe(OH)3胶体具有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。装置如图所示。

①甲池中A极电极反应式:_______;工作一段时间后,甲池的pH_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
②若乙池实验时污水中离子浓度较小,导电能力较差,净水效果不好,此时应向污水中加入适量的_______
A.H2SO4 B.BaSO4 C.Na2SO4 D.NaOH E.CH3CH2OH
2020-12-27更新 | 258次组卷
解答题-工业流程题 | 较难 (0.4)
【推荐2】锂离子电池应用很广。某种锂离子二次电池的电极材料主要是钴酸锂(LiCoO2)和石墨。钴是一种稀有的贵重金属,废旧锂离子电池电极材料的回收再生意义重大。
(1)锂离子电池(又称锂离子浓差电池)的工作原理:
ⅰ.充电过程:Li+从含LiCoO2的电极中脱出,正三价Co被氧化,此时该极处于贫锂态(Li1-xCoO2)。
ⅱ.放电过程原理示意图如图所示:
   
① 放电时,电子的流动方向为______。(用a、b、K2、K3
② 放电时,正极的电极反应式为______
(2)钴酸锂回收再生流程如下:
   
① 用H2SO4酸浸时,通常添加30%的H2O2以提高浸出效率,其中H2O2的作用是______
② 用盐酸代替H2SO4和H2O2,浸出效率也很高,但工业上不使用盐酸。主要原因是:
ⅰ.会产生有毒、有污染的气体。写出相应反应的化学方程式_______
ⅱ.Cl对建筑材料的腐蚀及带来的水体问题等。
③ 其他条件不变时,相同反应时间,随着温度升高,含钴酸锂的固体滤渣在H2SO4和30% H2O2混合液中的浸出率曲线如图,请解释随着温度升高,钴的浸出率先升高后降低的原因:______
   
④ 已知草酸为二元弱酸,应用化学平衡移动原理,结合化学用语解释CoC2O4沉淀的同时溶液酸性增强的原因:______
⑤ 高温下,在O2存在时纯净的CoC2O4与Li2CO3再生为LiCoO2的化学方程式为______
2019-07-30更新 | 420次组卷
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【推荐3】MgH2和Mg2Cu可用作贮氢材料,MgO可用作炉膛内脱硫脱硝的试剂。
(1)MgH2是一种离子化合物,其电子式为_______________
(2)Mg2Cu在加压条件下储氢时生成MgH2和MgCu2,该反应的化学方程式为_____________
(3)已知MgH2的有关热化学方程式如下:
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Mg(s)+l/2O2(g)=MgO(s) △H3=-141.6 kJ•mol-1
①氢化镁燃烧生成氧化镁和水蒸气的热化学方程式为______________
②MgH2作贮氢材料时,单位贮氢材料释放出氢气的质量随时间的变化如图甲所示,其中温度T1、T2、T3由小到大的顺序为__________________

(4)炉膛内脱除 SO2、NO 反应为2MgO(s)+2SO2(g)+2NO(g)2MgSO4(s)+N2(g) △H =akJ/mol,其平衡常数与温度的关系如图乙所示。
①上述反应的平衡常数表达式为K=_________
②a_________0(填“>”或“<”)。
(5)全固态锂离子电池的结构如图丙所示,放电时电池反应为2Li+MgH2=Mg+2LiH。放电时,X极的电极反应式为_________。充电时,Y极的电极反应式为______________
2017-03-20更新 | 361次组卷
共计 平均难度:一般