我国首创的以铝、空气、海水为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电能,其正极电极反应式为:,负极电极反应式为:
,只要将灯放入海水中,数分钟后就会发出耀眼的光,其能量比电池高20~50倍。
(1)此种新型电池的负极材料是
(2)电池总反应式为
(17分)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。(1)在化工生产过程中,少量CO的存在会引起催化剂中毒,为了防止催化剂中毒,常用SO2将CO氧化,SO2被还原为S。
已知:C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H1=-126.4kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ·mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3=-296.8kJ·mol-1
则SO2氧化CO的热化学反应方程式为____________。
(2)CO可用于合成甲醇,化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8KJ·mol-1。
①在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。如图是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线Z对应的温度是______℃;该温度下上述反应的化学平衡常数为_______。曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关系为___________;
②在密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状。当改变某一反应条件后,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是______(填序号)。
A.正反应速率瞬间增大,后逐渐减小 |
B.混合气体的密度增大 |
C.化学平衡常数K值增大 |
D.反应物的体积百分含量增大 |
(3)一种新型CO燃料电池工作原理如图所示。
①负极电极反应式为_______________________;
②电极A处产生的CO2有部分参与循环利用,其利用率为____________。
(6分)随着我国工业化水平的不断发展,研究空气污染、废水处理等问题成为重要课题。
(1)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示:
①SCR技术中的氧化剂为____________
②当NO2与NO的物质的量之比为1:l时,与足量氨气在一定条件下发生反应。该反应的化学方程式为_______。当有3 mol电子发生转移时,则参与反应的NO的物质的量为________。
(2)电镀废水中常含有毒的NaCN、HCN等。NaCN水溶液显碱性的原因是_____________(用离子方程式表示);HCN的Ka=6.17×10-10,用NaOH溶液调节含CN-的废水至pH=9,此时废水中c(CN-)_______c(HCN)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)室温下有如下数据:草酸(H2C2O4)的K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5;醋酸的电离平衡常数K=1.75×10-5;碳酸的电离平衡常数K1=4.2×10-7,K2=4.5×10-11;Ksp(CaC2O4)=5.0×10-9;Ksp (CaCO3)=2.5×10-9
①用醋酸溶液鉴别CaC2O4和CaCO3两种白色固体的实验现象是___________;
②向0.6 mol·L-1的Na2CO3溶液中加入足量CaC2O4粉末后(忽略溶液体积变化),充分搅拌,发生反应:CO32-(aq)+ CaC2O4 (s)CaCO3 (s)+ C2O42-(aq),静置后沉淀转化达到平衡,此时溶液中的c(C2O42-)(不考虑其他诸如水解之类副反应)为_____________。
(17分)电化学原理在金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
(1)通常可用图l、图2所示的两种方式减缓海水埘钢闸门A的腐蚀,则图l中材料B通常选择_________(填字母序号),图2 中材料C最好选择_________(填字母序号)。
a.钠块 b.铜块 c.锌块 d.石墨
则图2中C上发生的主要电极反应式为___________________。
(2)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图,电极为镁合金和铂合金。
①D为该燃料电池的________极(填“正”或“负”)。E电极上的电极反应式为_______。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀使负极利用率降低,该过程中产生的气体a为_______(填化学式)。
(3)乙醇酸(HOOC—CHO)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸,原理如图4所示,该装置中阴、阳两极为惰性电极,两极室均可产生乙醛酸。
①乙二醛(OHC—CHO)与M电极的气体产物反应生成乙醛酸,则反应的化学方程式为____________。
②该电解装置工作中若有0.5molH+通过质子交换膜,并完全参与了反应,则该装置中生成的乙醛酸为____________mol。
(16分)能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。
(1)一定温度下,在两个容积均为2L的密闭容器中,分别发生反应:
容器 |
甲 |
乙 |
反应物投入量 |
1molCO2(g)和3molH2(g) |
1molCH3OH(g)和1molH2O(g) |
平衡时c(CH3OH) |
c1 |
c2 |
平衡时能量变化 |
放出29.4kJ |
吸收akJ |
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJ·mol-1。相关数据如下:
①cl__________c2(填“>”、“<”或“=”),a=____________;
②该温度下反应的平衡常数K=__________;若甲中反应10s时达到平衡,则0~10s内甲中的平均反应速率v(H2)=__________。
③下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是________(填字母编号);
a.v(CO2)消耗=v(CH3OH)生成
b.气体的密度不再随时间改变
c.CO2和CH3OH的浓度之比不再随时间改变
d.气体的平均相对分子质量不再随时间改变
④其他条件不变,达到平衡后,下列不能提高H2转化率的操作是________(填字母编号)。
a.降低温度 b.充入更多的H2 c.移除甲醇 d.增大容器体积
(2)工业生产中H2S尾气可用NaOH溶液吸收。常温下,用a mol·L-1的NaOH溶液吸收尾气后得到的溶液中c(S2-)=c(OH-),此时溶液的pH=12,则此时溶液中的溶质为_________(填化学式),溶液中c(HS-)=__________mol·L-1(用含a的代数式表示,溶液体积变化忽略不计)。
【化学——选修3物质结构与性质】选考下图为元素周期表的一部分,字母下方数值为该元素电负性,根据信息回答下列问题(用相应元素符号进行答题):
(1)b、h两元素可形成化合物bh2,写出其电子式:。
(2)e、g两元素可形成两种化合物eg3、e2g6,eg3的分子构型为,eg3、e2g6中心原子e的杂化方式分别为、。
(3)d元素形成的单质可与g的氢化物浓溶液在加热条件下反应生成一种以二价d离子为内界中心原子(配位数为4)的配位化合物与一种可燃性气体,写出反应的化学方程式:。
(4)f、g、h、i四种元素对应单质分子的键能如下表:
共价键 |
f—f |
g—g |
h—h |
i—i |
键能(kJ/mol) |
157 |
242.7 |
193.7 |
152.7 |
试从原子半径角度阐述f—f键键能反常的原因:。
(5)c元素的元素符号是,价电子排布式为,下图是
一种受到较多关注的c元素单质与金属镧(La)形成的储氢材料的结构示意图,请在图中勾画出该晶体的一个晶胞。计算出该合金的化学式为:。