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(12分)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和粗铜的精炼原理,...

(12分)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和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题:

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(1)甲烷燃料电池负极反应式是                             

(2)石墨(C)极的电极反应式为                               

(3)若在标准状况下,有2.24 L氧气参加反应,则乙装置中铁极上生成  的气体体积为________L丙装置中阴极析出铜的质量为________g

(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。

若用于制漂白液,a为电池的________极,电解质溶液最好用________若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠作电解质溶液,阳极选用________作电极。

 

(12分) (1) CH4 +10OH- -8e-=CO32-+7H2O ;(3分) (2)2Cl--2e-=Cl2↑;(2分) (3)4.48L,(2分) 12.8g;(2分) (4) 负(1分) 饱和氯化钠溶液或食盐水(1分) 铁 (1分) 【解析】 试题分析:燃料电池中,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极。 (1)燃料电池中,负极上投放燃料,所以投放甲烷的电极是负极,负极上失电子发生氧化反应,电极反应式为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O; (2)甲中投放氧化剂的电极是正极,所以乙装置中石墨电极是阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑; (3)串联电池中转移电子数相等,若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,氧气的物质的量是2.24L÷22.4L/mol÷0.1mol,则则转移电子的物质的量=0.1mol×4=0.4mol,乙装置中铁电极上氢离子放电生成氢气,设生成氢气的体积为xL;丙装置中阴极上析出铜,设析出铜的质量为yg,则 2H++2e-=H2↑   2mol 22.4L  0.4mol xL 解得x=4.48 Cu 2++2e-=Cu      2mol  64g  0.4mol  yg 解得y=12.8 (4)电解饱和食盐水时,阴极上析出氢气,阳极上析出氯气,氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠,次氯酸钠是漂白液的有效成分,B电极上生成氯气,氯气的密度小于溶液的密度,所以生成的氯气上升,能和氢氧化钠溶液充分的接反应生成次氯酸钠,所以A极上析出氢气,即A极是阴极,所以a为电池负极;若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠做电解质溶液,阴极上氢离子放电生成氢气,如果阳极是惰性电极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气得不到氢氧化亚铁,所以阳极上应该是铁失电子生成亚铁离子,亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁。 考点:考查原电池和电解池原理及物质的量的有关计算  
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(9分)2 L密闭容器内,800时反应2SO2(g)+O2(g)满分5 manfen5.com2SO3(g)体系中,n(SO2)随时间的变化如下表:

时间(s)

0

1

2

3

4

5

n(SO2)(mol)

0.020

0. 010

0.008

0.007

0.007

0.007

(1)上述反应________(填“是”或“不是”)可逆反应,在第 5 s时,SO2的转化率为________

(2)如图所示,表示SO3变化曲线的是_____用O2表示从0 s~2 s内该反应的平均速率:v=__

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(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。

a.v(SO3)=2v(O2)   b.混合气体中SO2的体积分数保持不变

c.v(SO2)=2v(O2)  d.容器内密度保持不变

 

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(13分)短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如右图所示,其中T所处的周期序数与主族序数相等,请回答下列问题:

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(1)W在周期表中的位置是         , Q、R、T三种元素原子的半径从大到小排列顺序          (用元素符号表示),Q的最高价氧化物的电子式         ,R气态氢化物分子的结构式为         

(2)元素的原子得电子能力:Q           W(填“强于”或“弱于”)

(3)原子序数比R多8的元素形成的一种常见气态氢化物的沸点    (填“高”或“低”)于R的的常见气态氢化物

(4)T、Q、R、W的单质中,固态时属于原子晶体的是               (填名称)

(5)现有8种元素的性质、数据如下表所列,它们属于短周期:请指出R元素在表中的对应编号  ,与T同周期且最高价氧化物的水化物碱性最强的元素在表中的对应编号           

 

原子半径(10-10m)

0.74

1.60

1.52

1.10

0.99

1.6

0.75

0.82

最高或最低化合价

 

+2

+1

+5

+7

+1

+5

+3

-2

 

 

-3

-1

 

-3

 

 

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(10分)氢氧燃料电池的实验装置如图所示,回答下列有关该实验的问题。

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(1)要使发光二极管发亮,实验时的操作顺序是:先_______,电解一段时间后,__________;

2)在实验的全过程中能量的主要转化形式是                     

3)写出下列两种操作时的电极反应式,注明电极名称:

按下开关S1,断开开关S2,一段时间后:  C1     电极反应:               

断开开关S1,迅速按下开关S2:(提示:此时C1附近溶液显碱性,C2附近溶液显酸性)C2______ 电极反应:                              

 

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(6分)50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L  NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反 通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热回答下列问题:

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(1)从实验装置上看图中尚缺少的一种玻璃用品是________

(2)用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液进行实验,求得的中和热数值________(填“偏 大”、“偏小”或“无影响”)

(3)实验中改用60 mL 0.50 mol/L 盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应与上述实验相比所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)所求中和热________(填“相等”或“不相等”)简述理由________________________________________________________。

 

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用如图所示的装置进行实验反应一段时间后断开K向右侧烧杯中加入0.1 mol CuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH下列说法中不正确的是  (  )

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A.铜棒为其电极反应式为:2H+2e====H2

B.烧杯右侧碳棒为阴极其电极表面有红色物质析出

C.反应中消耗锌的质量为13 g

D.导线中通过电子的物质的量为0.2 mol

 

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