燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气反应,将反应产生的化学能转变为电能的装置,通常用氢氧化钾作为电解质溶液。
(1)完成下列关于甲烷(CH4)燃料电池的填空:
①甲烷与氧气反应的化学方程式为:
②已知燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O,电池中有一极的电极反应为CH4+10OH--8e-="=" CO32-+7H2O,这个电极是燃料电池的 (填“正极”或“负极”),另一个电极上的电极反应式为:
③随着电池不断放电,电解质溶液的碱性 (填“增大”、“减小”或“不变”)
④通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率 (填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
(2)据报道,最近摩托罗拉(MOTOROLA)公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32-。
①该电池反应的总离子方程式为____________________________
②甲醇在____极发生反应(填正或负),电池在放电过程中溶液的pH将____(填降低或上升、不变)。
摩托罗拉公司开发了一种以甲醇为原料,以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池,充一次电可以连续使用一个月。已知该电池的总反应式为:
2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O
请填空:
(1)放电时:负极的电极反应式为_________________________________________________________。
(2)通入甲醇一端的电极是________极,电池在放电过程中溶液的pH将_______ (填“上升”、“下降”或“不变”)。
(3)若在常温、常压下,1 g CH3OH燃烧生成CO2和液态水时放出22.68 kJ的热量,表示该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2,对该溶液以惰性电极进行电解,分阶段写出电解反应的化学方程式。
第一阶段的反应:______________________________________________________________________;
第二阶段的反应:______________________________________________________________________。
(1)水的电离平衡曲线如图所示,若A点表示25℃时水的电离达平衡时的离子浓度,B点表示100℃时水的电离达平衡时的离子浓度。则100℃时1 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离出的c(H+)=___________mol·L-1。25 ℃时,向水的电离平衡体系中加入少量NH4Cl固体,对水的电离平衡的影响是________(填“促进”、“抑制”或“不影响”)。
(2)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的量。已知如表数据。
化学式 |
电离平衡常数(25℃) |
HCN |
K=4.9×10-10 |
CH3COOH |
K=1.8×10-5 |
H2CO3 |
K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11 |
①25℃时,等浓度的CH3COOH溶液和NaOH溶液等体积混合,所得溶液显碱性,则c(Na+) ________
c(CH3COO-)(填“>”、“<”或“=”)。
②25℃时,有等浓度的①NaCN溶液、②Na2CO3溶液、③CH3COONa溶液,三种溶液的pH由大到小的顺序为___________。(填序号)
③向NaCN溶液中通入少量CO2,所发生反应的化学方程式为_________________________________。
结合下表回答下列问题:
物质 |
Fe(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Fe(OH)3 |
溶度积/25℃ |
8.0×10-16 |
2.2×10-20 |
4.0×10-38 |
完全沉淀时的pH范围 |
≥9.6 |
≥6.4 |
3~4 |
(1)CuCl2溶液中含有少量的FeCl2和FeCl3,为得到纯净的CuCl2•2H2O晶体,可先加入适量氯水,发生的离子反应为:_________________________________;再加入_______________________,调至pH=4,此时溶液中的c(Fe3+)=__________。过滤后,将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶,可得到CuCl2•2H2O晶体。
(2)在空气中直接加热CuCl2•2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2,由CuCl2•2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是___________________________________________。
已知某溶液中只存在OH-、H+、Na+、CH3COO-四种离子,某同学推测该溶液中各离子浓度大小顺序可能有如下四种关系:
A.c (CH3COO-)>c (Na+)>c (H+)>c (OH-) | B.c (CH3COO-)>c (Na +)>c (OH-)>c (H+) |
C.c (CH3COO-)>c (H+)>c (Na+)>c (OH-) | D.c (Na+)>c(CH3COO-)>c (OH-)>c (H+) |
(1)这四组关系中有一组是不可能的,这组关系是(选填序号)。
(2)若该溶液只有一种溶质,上述离子浓度大小顺序关系中正确的是(选填序号)。
(3)若上述关系中C是正确的,则溶液中溶质的化学式是。
(4)若该溶液由体积相等的醋酸和NaOH溶液混合而成,且恰好呈中性,则:
混合前c(CH3COOH)c(NaOH)(填“>”、“<”、或“=”,下同);
混合后溶液中c(Na+)c(CH3COO-)。