11.(1)某課外活動小組同學(xué)用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),試回答下列問題:
①若開始時(shí)開關(guān)K與a連接,則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕.
②若開始時(shí)開關(guān)K與b連接,則總反應(yīng)的離子方程式為2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑.
(2)芒硝化學(xué)式為Na2SO4•10H2O,無色晶體,易溶于水,是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物.該小組同學(xué)設(shè)想,如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,用如圖2所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉,無論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念.
①該電解槽的陽極反應(yīng)式為4OH--4e-=2H2O+O2↑;此時(shí)通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于(填“大于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù).
②制得的氫氧化鈉溶液從出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)D導(dǎo)出.
③通電開始后,陰極附近溶液pH會增大,請簡述原因:H+放電,促進(jìn)水的電離,OH-濃度增大
④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池,則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-=2H2O.已知H2的燃燒熱為285.8kJ•mol-1,則該燃料電池工作產(chǎn)生36g H2O時(shí),理論上有571.6 kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能.

分析 (1)①若開始時(shí)開關(guān)K與a連接,該裝置是原電池,鋼鐵在弱酸性或中性條件下發(fā)生吸氧腐蝕,在強(qiáng)酸性條件下發(fā)生析氫腐蝕;
②若開始時(shí)開關(guān)K與b連接,該裝置是電解池,石墨作陽極、Fe作陰極,陽極上氯離子放電、陰極上水得電子生成氫氣同時(shí)生成氫氧根離子;
(2)①該電解槽的陽極上水失電子生成氧氣和氫離子;陰離子交換膜的離子是氫氧根離子、通過陽離子交換膜的離子是鈉離子,根據(jù)電荷守恒判斷;
②陰極上水得電子生成氫氣和OH-,則生成的NaOH應(yīng)該在陰極附近;
③通電開始后,陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子,導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng);
④氫氧燃料堿性電池中,電池負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水;
H2的燃燒熱為285.8kJ•mol-1,n(H2O)=$\frac{36g}{18g/mol}$=2mol,根據(jù)氫原子守恒知,生成2mol水需要2mol氫氣,據(jù)此計(jì)算反應(yīng)熱.

解答 解:(1)①開關(guān)K與a連接,為原電池,NaCl溶液為中性,發(fā)生吸氧腐蝕,故答案為:吸氧;
②K與b連接,為電解池,若開始時(shí)開關(guān)K與b連接時(shí),F(xiàn)e作陰極,石墨作陽極,氯離子、氫離子放電,電解的總離子反應(yīng)為2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑,
故答案為:2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑;
(2)①電解時(shí),陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力,所以陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH--4e-=2H2O+O2↑;陽極氫氧根離子放電,因此硫酸根離子向陽極移動,陰極氫離子放電,因此鈉離子向陰極移動,所以通過相同電量時(shí),通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù),故答案為:4OH--4e-=2H2O+O2↑;小于;
②氫氧化鈉在陰極生成,所以在D口導(dǎo)出;故答案為:D;
③通電開始后,陰極上氫離子放電生成氫氣,氫離子來自于水,所以促進(jìn)水的電離,導(dǎo)致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度,所以溶液的pH值增大.
故答案為:H+放電,促進(jìn)水的電離,OH-濃度增大;
④氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池,負(fù)極上氫氣失去電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水,電極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-=2H2O,H2的燃燒熱為285.8kJ/mol,則2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol,該燃料電池工作產(chǎn)生36g H2O,n(H2O)=$\frac{36g}{18g/mol}$=2mol,由燃燒的熱方程式可知,生成2molH2O放出571.6kJ的熱量,即理論上有571.6kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能,
故答案為:H2+2OH--2e-=2H2O;571.6

點(diǎn)評 本題考查電解原理及金屬腐蝕與防護(hù),為高頻考點(diǎn),明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵,難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫,要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫,易錯點(diǎn)是(2)①判斷通過交換膜陰陽離子個(gè)數(shù)相對大小,要結(jié)合電荷守恒判斷.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.人類活動產(chǎn)生的CO2長期積累,威脅到生態(tài)環(huán)境,其減排問題受到全世界關(guān)注.CO2和H2在一定條件下反應(yīng)生成甲醇(CH3OH)等產(chǎn)生,工業(yè)上利用該反應(yīng)合成甲醇.
已知:25℃,101kPa下:H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H1=-242kJ/mol
CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2 (g)+2H2O(g)△H2=-676kJ/mol
(1)寫出CO2和H2生成氣態(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學(xué)方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-50kJ/mol;
(2)微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置.已知某種甲醇微生物燃料電池中,電解質(zhì)溶液為酸性,示意圖如圖所示:
①電池外電路電子的流動方向?yàn)閺腁到B(填寫“從A到B”或“從B到A”).
②工作結(jié)束后,B電極室溶液的酸性與工作前相比將不變(填寫“增大”、“減小”或“不變”,溶液體積變化忽略不計(jì)).
③A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2↑;
(3)已知反應(yīng)2CH3OH(g)═CH3OCH3(二甲醚)(g)+H2O(g),溫度T1時(shí)平衡常數(shù)為400,此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,反應(yīng)到某時(shí)刻測得各組分的濃度如下:
物質(zhì)CH3OHCH3OCH3H2O
濃度/(mol•L-10.440.60.6
①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大。篤> V(填“>”“<”或“=”).
②若加入CH3OH后,經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)C(CH3OH)=0.04mol•L-1;該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率V(CH3OH)=0.16mol•L-1•min-1
(4)一定條件下CO和H2也可以制備二甲醚,將amolCO與3amolH2充入一固定體積的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(二甲醚) (g)+CO2(g)△H<0,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是ae(填字母代號)
a.分離出二甲醚   b.加入催化劑  c.充入He,使體系壓強(qiáng)增大  d.增加CO的濃度
e.再充入1molCO和3molH2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.下列過程需要通電才能進(jìn)行的是( 。
①電離、陔婂儭、垭娊狻、茈娀瘜W(xué)腐蝕.
A.①②B.②③C.③④D.全部

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

19.過氧化鈣是一種溫和的氧化劑,常溫下為白色固體,易溶于酸、水、乙醇等溶劑.某實(shí)驗(yàn)小組擬選用如圖1裝置(部分固定裝置略)制備過氧化鈣.

(1)請選擇必要的裝置,按氣流方向連接順序?yàn)閐febcf或dfecbf.(填儀器接口的字母編號,裝置可重復(fù)使用)
(2)根據(jù)完整的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟如下:①檢查裝置氣密性后,裝入藥品;②打開分液漏斗活塞,通入一段時(shí)間氣體,加熱藥品;③反應(yīng)結(jié)束后,熄滅酒精燈,待反應(yīng)管冷卻至室溫,停止通入氧氣,并關(guān)閉分液漏斗的活塞.(填操作);④拆除裝置,取出產(chǎn)物.
(3)利用反應(yīng)Ca2++H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4+,在堿性環(huán)境中制取CaO2•8H2O的裝置如圖2:
①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(OH)2+2NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
②NH3在Ca2+和H2O2的反應(yīng)歷程中所起的作用是中和過氧化氫和Ca2+反應(yīng)析出的氫離子,促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行(或使溶液呈堿性,減少CaO2•8H2O的溶解,或提高產(chǎn)品的產(chǎn)率).
③反應(yīng)結(jié)束后,經(jīng)過濾、洗滌、低溫烘干可獲得CaO2•8H2O.檢驗(yàn)CaO2•8H2O是否洗滌干凈的操作為取最后的洗滌液少許于試管中,先加入稀硝酸酸化,再滴加硝酸銀溶液,若沒有白色沉淀生成,則說明已經(jīng)洗滌干凈,反之則說明未洗滌干凈.
④已知CaO2在350℃迅速分解生成CaO和O2.若所取產(chǎn)品的質(zhì)量為m g,加熱至恒重時(shí),剩余固體n g,則產(chǎn)品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{9(m-n)}{2m}$×100%(用字母表示):

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6.銀器的保護(hù)主要是維持它的原貌,對于輕微腐蝕蒙有硫化銀的銀器,可將其和鋁片一起接觸浸泡在稀NaOH溶液中,經(jīng)一定時(shí)間污跡消失,取出后用水洗干凈,再用軟布或棉團(tuán)擦光.有關(guān)敘述正確的是( 。
A.溶液中的OH-向正極移動
B.在銀表面上的反應(yīng)為:2Al+3Ag2S═6Ag+Al2S3
C.正極反應(yīng)式為:Ag2S+2e-═2Ag+S2-
D.在鋁表面的反應(yīng)為:Al+3OH--3e-═Al(OH)3

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16.下列變化中屬于原電池反應(yīng)的是(  )
A.鐵表面鍍銅,表面有劃損時(shí),也能阻止鐵被氧化
B.在空氣中金屬鋁表面迅速被氧化形成保護(hù)膜
C.鐵絲與濃硫酸在常溫下鈍化
D.在鐵與稀H2SO4反應(yīng)時(shí),加幾滴CuSO4溶液,可加快H2的產(chǎn)生

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.鈷(Co)是人體必需的微量元素.含鈷化合物作為顏料,具有悠久的歷史,在機(jī)械制造、磁性材料等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用.請回答下列問題:
(1)Co基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2;
(2)酞菁鈷近年來在光電材料、非線性光學(xué)材料、光動力學(xué)療法中的光敏劑、催化劑等方面得到了廣泛的應(yīng)用.其結(jié)構(gòu)如圖所示,中心離子為鈷離子.
①酞菁鈷中三種非金屬原子的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镹>C>H;
(用相應(yīng)的元素符號作答);碳原子的雜化軌道類型為sp2;
②與鈷離子通過配位鍵結(jié)合的氮原子的編號是2,4;
(3)CoCl2中結(jié)晶水?dāng)?shù)目不同呈現(xiàn)不同的顏色.
CoCl2可添加到硅膠(一種干燥劑,烘干后可再生反復(fù)使用)中制成變色硅膠.簡述硅膠中添加CoCl2的作用:隨著硅膠的吸濕和再次烘干,二氯化鈷在結(jié)晶水合物和無水鹽間轉(zhuǎn)化,通過顏色的變化可以表征硅膠的吸濕程度;
(4)用KCN處理含Co2+的鹽溶液,有紅色的Co(CN)2析出,將它溶于過 量的KCN溶液后,可生成紫色的[Co(CN)6]4-,該配離子具有強(qiáng)還原性,在加熱時(shí)能與水反應(yīng)生成淡黃色[Co(CN)6]3-,寫出該反應(yīng)的離子方程式:2[Co(CN)6]4-+2H2O=2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH -;
(5)Co的一種氧化物的晶胞如圖所示,在該晶體中與一個(gè)鈷原子等距離且最近的鈷原子有12個(gè);筑波材料科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室一個(gè)科研小組發(fā)現(xiàn)了在 5K 下呈現(xiàn)超導(dǎo)性的晶體,該晶體具有CoO2的層狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示,小球表示Co原子,大球表示O原子).下列用粗線畫出的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元示意圖不能描述CoO2的化學(xué)組成的是D.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.如圖所示,電極a和b均為石墨棒,在電解過程中,下列說法正確的是( 。
A.電極a表面呈紅色
B.電極b表面有氣泡生成
C.電子由電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流向電極b
D.該裝置能量轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

1.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,若有0.3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,則理論上能得到金屬鋁物質(zhì)的量是多少?

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