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燃料电池具有广阔的发展前途,科学家近年研制出一种微型的燃料电池,采用甲醇取代氢气...

燃料电池具有广阔的发展前途,科学家近年研制出一种微型的燃料电池,采用甲醇取代氢气做燃料可以简化电池设计,该电池有望取代传统电池。某学生在实验室利用碱性甲醇燃料电池电解Na2SO4溶液。

请根据图示回答下列问题:

1)图中a电极是______(填正极负极阴极阳极)。该电极上发生的电极反应式为_________________________________________

2)碱性条件下,通入甲醇的一极发生的电极反应式为____________________________

3)当消耗3.36 L氧气时(已折合为标准状况),理论上电解Na2SO4溶液生成气体的总物质的量是__

425℃101kPa时,燃烧16g甲醇生成CO2H2O(l),放出的热量为363.26kJ,写出甲醇燃烧的热化学方程式:_________________________________________

 

阳极 4OH--4 e-=O2↑+2H2O CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+ 6H2O 0.45 CH3OH(l)+ O2(g ) =CO2(g )+ 2H2O(l) △H=–726.52 kJ/mol 【解析】 (1)根据图示,燃料电池中,甲醇发生氧化反应,通入燃料甲醇的电极是负极,通入氧气的电极是正极,则和燃料电池负极相连的b极是阴极,和燃料电池正极相连的a极是阳极,石墨为惰性电极,电解硫酸钠溶液,根据放电顺序,在阳极上是氢氧根离子发生失电子的氧化反应,该电极上发生的电极反应式为:4OH--4e-=O2↑+2H2O。 (2)燃料电池的负极上是燃料甲醇发生失电子的氧化反应,在碱性条件下,CH3OH发生氧化反应生成CO32-,则电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。 (3)氧气在燃料电池的正极上通入,当消耗标准状况下3.36LO2时,电路中转移电子物质的量为×4=0.6mol,电解Na2SO4溶液的实质是电解水,根据电解方程式:2H2O2H2↑+O2↑~4e-,生成气体的物质的量是0.6mol×=0.45mol。 (4)在25℃、101kPa下,16g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热363.26kJ,16g甲醇物质的量为16g÷32g/mol=0.5mol,则1mol甲醇燃烧生成液态水和二氧化碳气体放热363.26kJ×2=726.52kJ,因此表示甲醇燃烧的热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.52kJ/mol。  
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铬是一种重要的金属元素,具有多种价态,单质铬是硬度最大的金属,熔点为。回答下列问题:

工业上以铬铁矿主要成分是为原料冶炼铬的流程如图所示:

中铬元素的化合价为_________

高温氧化时发生反应的化学方程式为________________

操作a由两种均发生了化学反应的过程构成,其分别是_________、铝热反应。

是两性氢氧化物,请写出其电离方程式_________________

铬元素能形成含氧酸及含氧酸盐,若测得浓度为的铬酸溶液中含铬元素的微粒浓度分别为,试推测溶液呈________”“性,原因是______________

水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用,工业上用下述方法来进行无害化处理并获得有价值的产品。

电解处理含有的污水:用铁作电极电解污水,被阳极区生成的离子还原成,生成的与阴极区生成的结合生成沉淀而除去。则阴极上的电极反应式为_______,若要处理浓度为的污水,理论上需要消耗_______kg的铁。

转化为有价值的产品磁性铁铬氧体:先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁,待充分反应后再通入适量空气氧化部分并加入NaOH,就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。写出在酸性条件下被还原为的离子方程式__________,若处理含不考虑其他含铬微粒的污水时恰好消耗,则当铁铬氧体中时,铁铬氧体的化学式为_______________

 

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连二亚硫酸钠俗称保险粉,可以用作染色工艺的还原剂,纸浆、肥皂等的漂白剂。易溶于水,难溶于乙醇,在碱性介质中较稳定,在空气中易被氧化。回答下列问题:

在潮湿空气中氧化,生成的两种常见酸式盐是________填化学式

锌粉法制备的工艺流程如下图所示:

工业上常将锌块进行预处理得到锌粉水悬浊液,其目的是________

步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为________

在步骤Ⅲ中得到的固体要用乙醇洗涤,其优点是________后续处理最终要加入少量的固体,其原因是________

目前,我国普遍采用甲酸钠法生产连二亚硫酸钠,其原理是先将HCOONa和烧碱加入乙醇水溶液中,然后通入发生反应,有气体放出,总反应的离子方程式是________

有人设计了图示方法同时制备连二亚硫酸钠和过二硫酸钠,并获得中国专利。电解过程中,阴极室生成a极的电极反应式为________,通过阳离子交换膜的离子主要是,其迁移方向是________

 

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某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时,观察到检流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题:

(1)甲池为________(原电池电解池电镀池”),通入CH3OH一极的电极反应式为_____________________________________________________________

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(正极负极阴极阳极”),总反应式为_________________________________________________________

(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时,甲池中理论上消耗O2的体积为________ mL(标准状况),丙池中________极析出________ g铜;

(4)若丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,电键闭合一段时间后,甲中溶液的pH________(增大减小不变”);丙中溶液的pH________(增大减小不变”)

 

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2-硝基甲苯和4-硝基甲苯均可用于印染行业,实验室利用下列反应和装置制备这两种物质。

(反应明显放热)

实验中可能用到的数据:

 

相对分子质量

密度/gcm-3

沸点/

溶解性

甲苯

92

0.866

110.6

不溶于水,易溶于硝基甲苯

2-硝基甲苯

137

1.162

222

不溶于水,易溶于液态烃

4-硝基甲苯

137

1.286

237.7

不溶于水,易溶于液态烃

 

实验步骤:①按体积比31配制浓硫酸与浓硝酸混合物40mL

②在三颈瓶中加入20.0mL甲苯,按图所示装好药品和其他仪器;

③向三颈瓶中加入混酸,并不断搅拌(磁力搅拌器已略去)

④控制温度约为50℃,反应大约10min,三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现;

⑤分离出2-硝基甲苯和4-硝基甲苯并称重,其总总质量为13.7g

1)在烧杯中配制该实验所需混酸的方法是___

2)步骤④的关键是控制温度,其措施有水浴加热、充分搅拌和___

3)分离产物的方案如下:

回答下列问题:

操作ii中会用到下列仪器中的___(填序号)

a.温度计   b.蒸发皿   c.锥形瓶   d.分液漏斗

该实验中2-硝基甲苯和4-硝基甲苯的总产率为___

4)实验中的无机混合物可以回收再利用,回收前需要测定各成分的浓度,取10.00mL无机混合物,加水稀释至100.00mL待用,取稀释液10.00mL,用0.1000molL-1NaOH溶液滴定至溶液呈中性,消化NaOH溶液VmL,另取稀释液10.00mL,加入过量BaCl2溶液,充分反应后过滤并将滤渣洗涤、干燥后称重,质量为Wg

①取10.00mL稀释液的过程中,酸式滴定管的初始液面为0.20mL,左手控制活塞向锥形瓶中加稀释液,此时眼睛应该___

②设计简单实验证明滤渣已经洗涤干净:___

③原无机混合物中HNO3的浓度为___molL-1(用含VW的代数式表示)

 

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四氯化锡常用作媒染剂、有机合成中的催化剂,已知SnCl4易水解,溶点为-33℃、沸电为114℃。某研究性学习小组设计如图装置(部分夹持装置及加热仪器省略)制备SnCl4

1)装置甲中反应的离子方程式为___。整个制备装置中有一处不足,改进的方法是___

2)利用改进后的装置进行实验(下同)时甲、丙均需加热,首先加热的是___处的烧瓶,冷凝管x是已中的一种,该仪器的编号是___,装置戊的用途是___

3)实验过程中装置甲中除观察到固体溶解外,还可观察到的明显变化是___

4)该小组的甲同学提出,可利用标准NaOH溶液滴定甲中剩余溶液的方法测定出盐酸与MnO2反应的最低浓度。

①滴定时所用指示剂最好是___[假设开始出现Mn(OH)2,沉淀时的pH约为6.8]

②假设实验时从甲中准确取出V2 mL剰余溶液并稀释到V3mL,然后用0.1000mol∙L-1 NaOH溶液进行滴定,滴定终点时消耗掉V1 mLNaOH溶液,则盐酸与MnO2反应时最低浓度应大于___

 

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