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阅读短文后回答下列问题。

燃料电池(Fuelcell),是一种使用燃料进行化学反应产生电能的装置,最早于1839年由英国的Grove发明。燃料的选择性非常多,包括纯氢气(H2)、甲醇(CH3OH)、乙醇(CH3CH2OH)、天然气,甚至于现在运用最广泛的汽油,都可以作为燃料电池的燃料。这是目前其他所有动力来源无法做到的。而以燃料电池做为汽车的动力,已被公认是二十一世纪必然的趋势。2017年,我国共有8个品牌的10款车型燃料电池汽车在产,总产量为1272辆,2018年国产燃料电池汽车已经超过3000辆。

燃料电池是以特殊催化剂作电极使燃料与氧气发生反应,生成二氧化碳和水。因其不需推动涡轮等发电器具,也不需将水加热至水蒸气再经散热变回水,所以能量转换效率高达70%左右,足足比一般发电方法高出了约40%;优点还不只如此,其二氧化碳排放量比一般方法低许多,且水又是无害的生成物,所以燃料电池是一种高效、低污染装置。

燃料电池主要由正极、负极、电解质溶液和外部电路4部分组成,其正极和负极分别通入燃料气和氧气(空气),负极上燃料气放出电子,外电路传导电子到正极并与氧气结合生成离子,在电场作用下,离子通过电解质转移到负极上再与燃料气进行反应,最后形成回路产生电能。与此同时,因为燃料自身的反应及电池存在的内阻,燃料电池也要排出一定的热量,以保持电池恒定的工作温度。如图是甲烷燃料电池的工作原理示意图。

(1)燃料电池是将  能转化为电能的装置。

(2)下列说法错误的是  

A.化学反应放出的能量可以是光能、热能、电能等

B.燃料电池可以广泛用于新能源汽车

C.氢燃料电池汽车所需要的H2可电解水生成

D.燃料电池都要排放CO2气体

(3)写出甲醇完全燃烧的化学方程式  

(4)甲烷燃料电池释放能量的总反应化学方程式是  

科目 化学   题型 解答题   难度 中等
知识点: 物质发生化学变化时的能量变化 书写化学方程式、文字表达式、电离方程式
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硫酸亚铁在工农业生产中有重要用途,也有较高的医用价值。工业上用废铁屑和含硫酸的废液来制取硫酸亚铁,变废为宝。现用5.6t铁屑与100t废液恰好完全反应(已知铁屑只和废液中的硫酸反应),请你计算:

(1)可生成硫酸亚铁的质量;

(2)所用废液中硫酸的溶质质量分数。

化学兴趣小组为验证质量守恒定律,做了镁条在空气中燃烧的实验(如图1),同学们观察到镁条在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的强光,产生的大量白烟弥漫到空气中,最后在石棉网上得到一些白色固体。

(1)请写出镁条燃烧的化学方程式  

(2)同学们通过称量发现:在石棉网上收集到产物的质量小于镁条的质量,有人认为这个反应不遵循质量守恒定律。你认为出现这样实验结果的原因可能是:  

(3)小红按图2装置改进实验,验证了质量守恒定律,还发现产物中有少量黄色固体。

[提出问题]黄色固体是什么?

[查阅资料]①氧化镁为白色固体;②镁能与氮气剧烈反应产生黄色的氮化镁(Mg3N2)固体;③氮化镁可与水反应产生氨气,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

[做出猜想]黄色固体是Mg3N2

[实验探究]请设计实验,验证猜想

实验操作

实验现象及结论

  

  

[反思与交流]①氮化镁中氮元素的化合价是  

②空气中N2的含量远大于O2的含量,可是镁条在空气中燃烧产物MgO却远多于Mg3N2,合理的解释是:  

③同学们又联想到氢气在氯气中能够燃烧,于是对燃烧条件又有了新的认识:  

正确选择实验仪器是实验成功的重要保证。下面是实验室中常见的仪器,请按要求填空。

(1)配制一定溶质质量分数的氯化钠溶液,需要用到的仪器有  (填序号),还缺少的两种仪器是  (填名称);过滤粗盐水所用到的仪器有  (填序号)。

(2)实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气,可选用上述仪器中的  (填序号)组合成发生装置。

(3)利用仪器③与⑦可组合成一个贮气装置,收集氢气(氢气难溶于水、密度小于空气)时,气体应从仪器⑦的  (填“a”或“b”)端通入,该装置还有其他的用途,请你任举一例:  

氢氧化钠溶液和二氧化碳反应没有明显现象,为验证CO 2与NaOH能够发生反应,某同学用右图组装实验装置,并进行实验。

(1)有时药品滴加顺序会影响实验现象。如果观察到的现象是"气球先膨胀,后变瘪",则加入试剂的顺序应该是   (填序号)

A.先加入盐酸,再加入氢氧化钠溶液 B.先加入氢氧化钠溶液,再加入盐酸

(2)请解释气球"先膨胀"的原因:   

(3)写出气球"后变瘪"的化学方程式  

控制变量法是科学探究中常用的方法之一。

(1)在探究固体物质的溶解度时,需要考虑的因素有:①溶质的种类;②溶剂的种类;③溶质最多被溶解的质量;④溶剂的质量;⑤温度。

如测定“某物质在不同温度下的溶解度”,研究的是  (填序号)受温度的影响,这就需要控制其他因素保持不变。

(2)右表是利用控制变量法测得的氯化钠、硝酸钾在不同温度时的溶解度,请根据表格内容及实验现象回答下列问题。

温度(℃)

20

40

50

溶解度/g

NaCl

36.0

36.6

37.0

KNO3

31.6

63.9

85.5

①从上表可知,两种物质的溶解度受温度变化影响较大的是  

②20℃时,将等质量的NaCl、KNO3分别放入盛有100g水的两个烧杯中,充分溶解后如图1所示,升温到50℃时如图2所示。试判断:50℃时甲烧杯中的溶液一定是  (填“饱和溶液”、“不饱和溶液”或“不能确定”)。

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