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氢能是一种新型能源,氢氧燃料电池的能量转化效率高。某学习小组设计如图A所示的氢氧...

氢能是一种新型能源,氢氧燃料电池的能量转化效率高。某学习小组设计如图A所示的氢氧燃料电池装置,电流由石墨极(C)经外电路流向铂极(Pt)

请回答下列问题:

(1)向图A装置中充入氢气的一极是____(填“铂极”或“石墨极”),电子流向是________

(2)A装置在能量转化过程中,负极的电极反应式为________

(3)若A装置消耗11.2L氧气(标准状况),理论上有____molH+从交换膜________侧向________侧迁移(填“左”或“右”)

(4)某金属合金是优质储氢材料,金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)具有广泛应用价值。如图BKOH为电解质,电池反应为NiOOH+MHNi(OH)2+M。在放电时正极的电极反应式为________

 

铂极 由铂极流出经外电路流向石墨极 H2-2e-=2H+ 2 左 右 NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH- 【解析】 装置A为燃料电池,燃料电池中,通入燃料的一极为负极,通入空气或氧气的一极为正极,则氢氧燃料电池中,通入燃料氢气的一极为负极,电极反应为:H2-2e-=2H+,通入氧气的一极为正极,电极反应为:O2+4e-+4H+=2H2O,原电池中,电流由正极流向负极,电子的流向与电流方向相反,据此分析解答; 装置B为金属氢化物镍电池(MH-Ni电池),根据电池总反应电池反应为NiOOH+MHNi(OH)2+M,放电时,正极得电子,发生还原反应,据此分析解答。 (1)根据分析,氢氧燃料电池中,通入燃料氢气的一极为负极,原电池中,电流由正极流向负极,已知电流由石墨极(C极)经外电路流向铂极(Pt极),则石墨极(C极)为正极,铂极(Pt极)负极,则A中充入氢气的一极是铂极,电子流向与电流的方向相反,则电流是由铂极流出经外电路流向石墨极; (2)因为电解质为硫酸,所以,A装置在能量转化过程中,负极的电极反应式为H2-2e-=2H+; (3)根据电极反应:O2+4e-+4H+=2H2O、H2-2e-=2H+,消耗1mol即标况下22.4L氧气,转移4mol电子,产生4molH+,则A装置消耗11.2L氧气(标准状况),理论上负有2molH+产生,而正极消耗2molH+,并且使用的是质子交换膜,则有2molH+从交换膜左侧向右侧迁移; (4)原电池放电时,正极得电子,发生还原反应,根据电池总反应电池反应为NiOOH+MHNi(OH)2+M可知,Ni元素由+4价变为+2价,得电子被还原,则正极的电极反应式为NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-。
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考点分析:
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现有如图原电池装置,插入电解质溶液前CuFe电极的质量相等。

(1)当电解质溶液为稀硫酸时,铁片作________极,铜片上的现象是________.I中箭头的方向表示__________(填“电子”或“电流”)的流向。

(2)当电解质溶液为某溶液时,两极(MN表示)的质量变化曲线如图II所示,则该电解质溶液可以是下列中的________(填代号)

A.稀硫酸   B.CuSO4溶液   C.稀盐酸   D.FeSO4溶液

若电解液为所选溶液,则电极N的电极反应式为________,溶液中阳离子移动方向是________m=________g

 

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在一定温度下的2 L的密闭容器中,加入3 mol A1 mol B,发生如下反应:3A(g)B(g)2C(g)3D(s)5 min达到平衡时,n(B):n(C) =1:3

105 min内用B表示的平均反应速率为_______;达到平衡时,A的转化率为_______

2)达到平衡时容器内气体压强与反应前容器内气体压强之比_________

3)维持容器的温度不变,若缩小容器的体积,则平衡将向_____(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。

4)达到平衡后,若保持温度不变,将C从容器中分离出一部分,则化学平衡常数____(增大减小不变”)

 

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一定温度下,在2 L的密闭容器中,XYZ三种气体的量随时间变化的曲线如图所示:

(1)从反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为____________X的物质的量浓度减少了___________________Y的转化率为_____________________

(2)该反应的化学方程式为:_________________________________

(3)若要使反应时间缩短,可使用下列哪些方法_____________

A.升高温度

B.增大容器的体积

C.通入He气增大容器的压强

D.加催化剂

 

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(1)北京奥运会祥云火炬将中国传统文化、奥运精神以及现代高科技融为一体。火炬内熊熊大火来源于丙烷的燃烧,丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题:

①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO21molH2O(l)过程中的能量变化图,请在图中的括号内填入“+”“−” ___

 

②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:___

③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量。若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为___

(2)盖斯定律认为:不管化学过程是一步完成或分数步完成,整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题:

①已知:H2O(g)═H2O (l)    H1=−Q1kJ/mol

C2H5OH(g)═C2H5OH (l)    H2=−Q2kJ/mol

C2H5OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)    H3=−Q3kJ/mol

若使23g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量为___kJ

②碳(s)在氧气供应不充分时,生成CO同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应:C(s)+O2(g)═CO(g)H.但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的H,计算时需要测得的实验数据有___

 

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我国科学家研发了一种室温下可呼吸NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是( 

A.放电时,ClO4向负极移动

B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2

C.放电时,正极反应为:3CO24e=2CO32C

D.充电时,正极反应为:Nae=Na

 

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