甲醇被称为2l世纪的新型燃料。参考下列图表和有关要求回答问题:
(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH3OH(g)和H2O(g)反应生成CO2和H2。上图是该过程中能量变化示意图,请写反应进程CH3OH(g)和H2O(g)反应的热化学方程式 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的另一种反应原理是:
CH3OH(g)+1/2O2(g) = CO2(g)+2H2(g) △H="c" kJ/mol
又知H2O(g) = H2O(l) △H="d" kJ/mol。
则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为 。
(3)以CH3OH燃料电池为电源电解法制取ClO2。二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
① CH3OH燃料电池放电过程中,通入O2的电极附近溶液的pH___________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
② 图中电解池用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2。阳极产生 ClO2的反应式为 。电解一段时间,从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时(标准状况,忽略生成的气体溶解),停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子为______________mol。
③用平衡移动原理解释图中电解池中阴极区pH增大的原因:
如图所示,p、q为直流电源的两极,A由金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D上产生气泡,试回答:
(1)p为极,A极发生了反应。
(2)C为极,可收集到;D为极,可收集到。
(3)C极的电极反应式为。
(4)在电解过程中,测C、D两极上产生气体的体积,实验数据如下表:
时间(min) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
阴极产生气体 的体积(cm3) |
6 |
12 |
20 |
29 |
39 |
49 |
59 |
69 |
79 |
89 |
阳极产生气体 的体积(cm3) |
2 |
4 |
7 |
11 |
16 |
21 |
26 |
31 |
36 |
41 |
仔细分析以上实验数据,请说出变化的可能原因是
。
(5)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。
(6)当电路中通过0.004 mol电子时,B极上沉积的金属X为0.128 g,则此金属的摩尔质量为。
O3可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。
(1)图中阴极为(填“A”或“B”),其电极反应式为。
(2)若C处通入O2,则A极的电极反应式为。
(3)若C处不通入O2,D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为(忽略O3的分解)。
在25 ℃时,用石墨电极电解2.0 L 2.5 mol·L-1CuSO4溶液,如有0.20 mol电子发生转移,请回答下列问题:
(1)阴极发生反应,
电极反应式为;
(2)阳极发生反应,
电极反应式为;
(3)电解后得到的铜的质量是,得到氧气的体积是(标准状况),溶液的pH是;
(4)如果用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解后两铜片的质量相差,电解液的pH。
某实验小组的同学采用如图所示装置来进行有关化学实验,请填充下列空格。
(1)若U形管中盛有硫酸钠溶液,X、Y电极分别为石墨和铁棒,电解过程中出现的现象是。
U形管中加入的少量植物油作用是。
(2)电解一段时间后,某同学将电源反接,此时出现的现象是。有关的化学方程式为。
科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。如图1所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-离子(O2+4e-―→2O2-)。
(1)c电极的名称为,d电极上的电极反应式为。
(2)如图2所示用惰性电极电解100 mL 0.5 mol·L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为,若a电极产生56 mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入(填序号)。
a.CuOb.Cu(OH)2
c.CuCO3d.Cu2(OH)2CO3