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甲醇又称“木醇”,是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。甲醇是重要的化学工业基础原料...

甲醇又称木醇,是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料,可用于制造甲醛和农药,并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。

1)工业上可利用CO2H2生产甲醇,方程式如下:

CO2g)+3H2gCH3OHl)+H2O g △HQ1kJ·mol1

又查资料得知:①CH3OHl)+1/2 O2gCO2g)+2H2g △HQ2kJ·mol1

②H2Og=H2Ol △H= Q3kJ·mol1,则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为______

某同学设计了一个甲醇燃料电池,并用该电池电解200mL一定浓度的NaClCuSO4混合溶液,其装置如图:

2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为___________________________________

3)过量氯气用Na2S2O3除去,反应中S2O32-被氧化为SO42-。若过量的氯气为1×10-3mol,则理论上生成的SO42-_____________mol

4)写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式______________________

5)理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示(已换算成标准状况下的体积),写出在t1后,石墨电极上的电极反应式____________,原混合溶液中 NaCl的物质的量浓度为___________mol/L。(设溶液体积不变)

6)当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时,理论上在铁电极上可析出铜的质量为_____________g

7)若使上述电解装置的电流强度达到50A,理论上每分钟应向负极通入气体的质量为_____________克。(已知1个电子所带电量为16×10-19C,计算结果保留两位有效数字)

 

CH3OH(l)+3/2 O2(g)== CO2(g)+2H2O(l)ΔH=(2Q1+3Q2+2Q3)kJ•mol-1 3Cl2+2NH4++8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O 5×10-4 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 4OH--4e-=O2↑+2H2O 0.1 1.28 0.016 【解析】 (1)依据热化学方程式和盖斯定律计算分析得到所需热化学方程式; (2)可以根据反应物和生成物正确书写化学方程式; (3)依据离子方程式的定量关系计算生成硫酸根离子的量; (4)在燃料电池的中,负极上是燃料发生失电子的氧化反应,根据电解质环境来书写电极反应式; (5)根据电解池的电极反应规律来书写电解反应,结合电子守恒和离子的量的关系进行计算; (6)根据n=计算出氧气的物质的量,再根据丙中图象判断铜离子的总物质的量,最后根据m=nM计算出生成铜的质量; (7)根据Q=It和N=Q/e-结合CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O计算。 (1)根据盖斯定律,将已知热化学方程式中的氢气和水蒸气消去,得到1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式是CH3OH(l)+3/2 O2(g)== CO2(g)+2H2O(l) ΔH=(2Q1+3Q2+2Q3)kJ•mol-1; (2)铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气,可知氯气被还原为Cl-,同时应该有水生成,发生反应的离子方程式为3Cl2+2NH4++8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O; (3)1molS2O32-被氧化为SO42-转移8mol电子,过量的氯气为1×10-3mol,完全被还原转移电子为2×10-3mol,故参加反应的S2O32-为=0.25×10-3mol,生成的SO42-为0.25×10-3mol×2=0.5×10-3mol; (4)在燃料电池的中,负极上是燃料发生失电子的氧化反应,在碱性环境下,甲醇失电子的过程为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O; (5)石墨为阳极、铁电极为阴极,开始Cl-在阳极放电生成氯气,阴极Cu2+放电生成Cu,故图丙中Ⅰ表示阴极产生的气体,Ⅱ表示阳极产生的气体,t1前电极反应式为:阳极2Cl--4e-=Cl2↑,t2点后电极反应式为:阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O,由图可知,产生氯气为224mL,则由2Cl--2e-=Cl2↑可知,n(NaCl)=×2=0.02mol,所以c(NaCl)==0.1mol/L; (6)标况下的氧气336mL的物质的量为=0.015mol,转移电子数为0.015mol×4=0.06mol;阴极析出铜的物质的量为=0.02mol,质量为0.02mol×64g·mol-1=1.28g; (7)电解装置的电流强度达到5.0A,每分钟转移电子的物质的量为=0.003mol,负极通入气体的质量为×32g·mol-1=0.016g。  
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ABCDEFGH八种前四周期元素,原子序数依次增大,ABF三者原子序数之和为25,且知BF同主族,G的气态氢化物的水溶液反应生成氢气标准状况下E的离子具有相同的电子层结构,工业上用电解元素BE能形成离子化合物的方法冶炼E单质,H元素常温下遇浓硫酸钝化,其一种核素质量数56,中子数30。试判断并回答下列问题:

该元素在周期表中的位置__________

FG二种元素形成化合物的电子式______,含有化学键的类别为___________

CF形成的最简单气态氢化物沸点由低到高的顺序依次为________用化学式表示

ABDF四种元素可以组成两种盐,写出这两种盐反应的离子方程式__________

在碱性条件下,G的单质可与反应制备一种可用于净水的盐,该反应的离子方程式是_______

熔融盐燃料电池用熔融的碳酸盐作为电解质,负极充入燃料气,用空气与的混合气作为正极的助燃气,以石墨为电极材料,制得燃料电池。写出充入的一极发生反应的电极反应式______

利用上述燃料电池,按图1所示装置进行电解,ABCD均为铂电极,

甲槽电解的是一定浓度的NaCl的混合溶液,理论上两极所得气体的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的物质的量浓度为________

乙槽为溶液,通电一段时间,当C极析出物质时停止通电,若使乙槽内的溶液完全复原,可向乙槽中加入________填字母

A       

若通电一段时间后,向所得的乙槽溶液中加入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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雾霾中含有多种污染物,包括氮氧化物CO等。它们可以通过化学反应得到一定的消除或转化。

氮硫的氧化物的转化:

已知:

      ,_______

一定条件下,将以一定比例置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的有_______

混合气体的密度不变                   混合气体的颜色保持不变

NO的体积比保持不变             反应速率

碳氧化物的转化:

可用于合成甲醇,反应方程式为:,在一恒温恒容密闭容器中充入进行上述反应。测得CO浓度随时间变化如图1所示。

内,氢气的反应速率为____后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入,则平衡_______正向逆向移动。

通过电解CO制备,电解液为碳酸钠溶液,工作原理如图2所示,写出阴极的电极反应式_____。若以甲醇燃料电池作为电源,则生成标准状况下需要消耗的质量为_______

硫氧化物的转化:硫的氧化物与一定量氨气、空气反应,可生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是________________用离子方程式表示室温时,向溶液中滴入NaOH溶液至溶液呈中性,则所得溶液中微粒浓度大小关系:____

 

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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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某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究.

请回答:

I.用图1所示装置进行第一组实验.

(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu做电极的是______(填字母序号).

A.铝     B.石墨     C.银    D.铂

(2)N极发生反应的电极反应式为_____________

(3)实验过程中,SO42-______(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有______________

II.用图2所示装置进行第二组实验.实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清.查阅资料发现,高铁酸根(FeO42-)在溶液中呈紫红色.

(4)电解过程中,X极区溶液的pH______(填“增大”、“减小”或“不变”).

(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为_____________4OH-- 4e-2H2O + O2

(6)若在X极收集到672mL气体,在Y极收集到168mL气体(均已折算为标准状况时气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少______g.

(7)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:2K2FeO4+3Zn═Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2 该电池正极发生的反应的电极反应式为__________

 

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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:_________________________________________

 

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