氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,吸附气体的能力强,性质稳定。请回答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ,在导线中电子流动方向为 (用a、b表示)。
(2)负极反应式为 。
(3)电极表面镀铂粉的原因为 。
(4)该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。因此,大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:
I.2Li+H22LiH
II.LiH+H2O LiOH+H2↑
①反应I中的还原剂是 。反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。用镁吸收224 L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为 mol。
甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,它清洁、高效、具有优良的环保性能,甲醚是一种无色气体,具有轻微的醚香味,其燃烧热为1455 kJ/mol,甲醚可作燃料电池的燃料。
(1)写出甲醚燃烧的热化学方程式;已知H2(g)和C(s)的燃烧热分别是285.8 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1;计算反应4C(s)+6H2(g)+O2(g)==2CH3OCH3(g)的反应热为;
(2)工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下:6H2(g)+2CO2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H<0
①一定温度下,在一个固定体积的密闭容器中进行该反应.下列能判断反应达到化学平衡状态的是
______(选填编号,注意大小写)
a.c(H2)与c(H2O)的比值保持不变
b.单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成
c.容器中气体密度不再改变
d.容器中气体压强不再改变
②温度升高,该化学平衡移动后到达新的平衡,CH3OCH3的产率将
________(填“变大”、“变小”或“不变”,下同),混合气体的平均式量将__________;
(3)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池。该电池的负极反应式为____________________;
(4)用(3)中的燃料电池为电源,以石墨为电极电解500 mL滴有酚酞的NaCl溶液,装置如图所示:
请写出电解过程中Y电极附近观察到的现象;当燃料电池消耗2.8 LO2(标准状况下)时,计算此时:NaCl溶液的pH=(假设溶液的体积不变,气体全部从溶液中逸出)。
现有五种可溶性物质A、B、C、D、E, 它们所含的阴、阳离子互不相同,分别含有五种阳离子 Na+、Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+ 和五种阴离子Cl-、OH-、NO3-、CO32-、X中的一种。
(1)某同学通过比较分析,认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是
和(填化学式,且相对分子质量小的写在第一个空);
(2)为了确定X,现将(1)中的两种物质记为A和B,含X的物质记C,当C与B的溶液混合时,产生红褐色沉淀和无色无味气体;当C与A的溶液混合时产生棕黄色沉淀(红白混合颜色),向该沉淀中滴人稀硝酸沉淀部分溶解,最后留有白色沉淀不再溶解。则X为;
A.SO32-B.SO42- C.CH3COO- D.SiO32-
(3)B的水溶液不显中性,原因为(用离子方程式表示);
(4)将0. 02 molA与0.0 1molC同时溶解在足量的蒸馏水中,充分反应后,最终所得沉淀的质量为
(保留两位有效数字);
(5)将Cu投入到装有D溶液的试管中,Cu不溶解;再滴加稀H2SO4,Cu逐渐溶解,管口附近有红棕色气体出现。则物质D一定含有上述离子中的(填相应的离子符号)。有关反应的离子方程式为:;
(6)利用上述已经确定的物质,可以检验出D、E中的阳离子。请简述实验操作步骤、现象及结论。
(共16分)
Ⅰ.(10分)已知2A(g)+B(g) 2C(g);△H=-a kJ/mol(a>0),在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2molA和1molB,在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为w mol/L,放出热量b kJ。
(1)比较ab( 填 > 、 = 、 < )
(2)若在原来的容器中,只加入2mol C,500℃时充分反应达平衡后,吸收热量ckJ,C物质的浓度(填>、=、<)w mol/L,a、b、c之间满足的关系式为(用含a、b、c的代数式表示)。
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是。
a、V(C)=2V(B); b、容器内压强保持不变
c、V逆(A)=2V正(B) d、容器内的密度保持不变
(4)若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同),起始时加入2molA和lmolB,500℃时充分反应达平衡后,放出热量d kJ,则db ( 填 > 、 = 、 < ),
Ⅱ.用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示),
NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量,长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为:
NiO(OH)+MHNi(OH)2+M
(1)电池放电时,负极的电极反应式为_______
(2)充电完成时,Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2,O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为________。
(共16分)食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。
(1)粗盐常含有少量K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质离子,实验室提纯NaCl的流程如下:
提供的试剂:饱和Na2CO3溶液饱和K2CO3溶液 NaOH溶液 BaCl2溶液 Ba(NO3)2溶液 75%乙醇四氯化碳
①欲除去溶液Ⅰ中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-离子,选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次为__________________(填化学式);滤液中滴加盐酸调PH=4-5的目的是
②选用75%乙醇洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量 KCl,检验NaCl是否洗净的方法是
(2)用提纯的NaCl配制480mL 0.40 mol·L-1NaCl溶液,需要称取NaCl的质量为g,所用仪器除药匙、玻璃棒、烧杯外还有_____________(填仪器名称);
(3)电解饱和食盐水的装置如图所示,
若收集的H2为2L,则同样条件下收集的Cl2 _____(填“>”、“=”或“<”)2L,写出电解饱和食盐水的离子方程式
(共14分)W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如下图所示。
已知W的一种原子的质量数为18,中子数为10;X和Ne原子的核外电子数相差1;Y的单质是一种常见的半导体材料;Z是同周期中非金属性最强的元素。
(1)Y位于元素周期表的位置 ,X与W元素形成的X2W2型化合物的电子式为
(2)Z的气态氢化物和溴化氢相比,较稳定的是 (写化学式)。
(3)Y与Z形成的化合物硬度小、熔点低、沸点低,其晶体中存在的作用力有
其分子属于 (填极性分子或非极性分子),它和足量水反应,有白色胶状沉淀产生,该反应的化学方程式是
(4)在25ºC、101 kPa下,已知Y的气态氢化物在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移1mol 电子,放热190.0kJ,该反应的热化学方程式是