(14分) 电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。
Ⅰ.每一次化学电池技术的突破,都带来了电子设备革命性的发展。最近,我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破,原理如下图1所示。
(1)请写出从C口通入O2发生的电极反应式 。
(2)以石墨做电极电解饱和食盐水,如下图2所示。电解开始后在 的周围(填“阴极”或“阳极”)先出现红色。假设电池的理论效率为80%(电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比),若消耗6.4g甲醇气体,外电路通过的电子个数为 (保留两位有效数字,NA取6.02×1023)。
Ⅱ.随着电池使用范围的日益扩大,废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。
(1)电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,直接排放会造成污染,目前在工业废水处理过程中,依据沉淀转化的原理,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2。请用离子方程式说明上述除杂的原理 。
(2)工业上为了处理含有Cr2O72-的酸性工业废水,用绿矾(FeSO4·7H2O)把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子,再加入过量的石灰水,使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。
①氧化还原过程的离子方程式为 。
②常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32 mol4·L-4,溶液的pH至少为 ,才能使Cr3+沉淀完全。
③现用上述方法处理100m3含铬(+6价)78mg•L-1的废水,需用绿矾的质量为 kg。(写出主要计算过程)
(1)写出一个能证明还原性Fe比Cu强的离子方程式:
;
(2)根据上述反应设计一个原电池,画出简易装置图(标出电极名称、电极材料、电解质溶液)
;
(3)若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出两电极洗净干燥后称量,总质量为46 g,则反应过程中转移电子的数目为。
某核素A ZX的氯化物XCl2 1.11 g配成溶液后,需用1mol·L-1的硝酸银溶液20 ml才能把氯离子完全沉淀下来。则X的质量数为;若X的核内中子数为20,则37 g X Cl2中所含质子的物质的量。
分子中含有12个氢原子的烷烃的分子式是;这种烷烃具有种不同的结构;写出其中一氯代物只有一种的物质的结构简式
,写出该物质与氯气反应生成一氯代物的化学方程式并注明反应的类型:_________________________________________________________________。
短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大,A的单质是最轻的气体,A、C同主族,只有C是金属元素,B的最外层电子数是次外层电子数的3倍,B、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等。
(1)C的原子结构示意图为;
(2)化合物C2B2中阴、阳离子个数比为;
(3)化合物CDB是家用消毒剂的主要成分,其物质名称为。
(4)往CD溶液中滴加硝酸银溶液,可观察到的现象是,其反应的离子方程式为。
已知物质M由X、Y两种短周期元素且同周期元素组成,X原子的最外层电子数是最内层电子数的1/2 ,Y元素最高正价与它的负价代数和为6。M与其它的物质的转化关系如下(部分产物已略去)。
(1)若A是X、Y同周期元素的一种单质,当F的水溶液过量时,G为可溶性盐,当F的水溶液不足时,G为沉淀,则E与过量F溶液反应的离子方程式
是。
(2)若A是一种常见酸性氧化物,且可用于制造玻璃,则A与B反应的化学方程式是。
(3)若A是一种溶液,只可能含有H+、NH4+、Mg2+、Fe3+、A13+、CO32-、SO42-中的某些离子,当向该溶液中加入B溶液时,发现生成沉淀的物质的量随B溶液的体积变化如图所示,由此可知,该溶液中肯定含有的阳离子是,且各阳离子的物质的量之比为。