15．新型高效的甲烷燃料電池采用鉑作電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液．某研究小組將甲烷燃料電池作為電源進行飽和氣化鈉溶液的電解實驗，如圖所示．

回答下列問題：
（1）a電極為陽極（填“陽極”或“陰極”），b電極附近溶液的pH增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
（2）甲烷燃料電池正極的電極反應(yīng)式為2O2+4H2O+8e-═8OH-．
（3）電解時b電極的電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑；若反應(yīng)生成0.2mol Cl2，則消耗CH4的物質(zhì)的量為0.05mol．

分析 甲烷堿性燃料電池中正極氧氣得電子被還原，反應(yīng)式為：2O2+4H2O+8e-═8OH-，負(fù)極甲烷失電子被氧化，反應(yīng)式為：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，則與正極氧氣相連的a極為陽極，氯離子放電生成氯氣，反應(yīng)式為：2Cl--2e-=Cl2↑，與負(fù)極甲烷相連的b極為陰極，H+放電，生成H2，反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑，結(jié)合關(guān)系式1 mol CH4～8 mol e-～4 mol Cl2分析計算．

解答 解：（1）根據(jù)以上分析，與正極氧氣相連的a極為陽極，與負(fù)極甲烷相連的b極為陰極，H+放電，生成H2，反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑，所以b電極附近溶液的pH增大，故答案為：陽極；增大；
（2）甲烷堿性燃料電池中正極氧氣得電子被還原，反應(yīng)式為：2O2+4H2O+8e-═8OH-，故答案為：2O2+4H2O+8e-═8OH-；
（3）與負(fù)極甲烷相連的b極為陰極，H+放電，生成H2，反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑，根據(jù)得失電子守恒，可得：1 mol CH4～8 mol e-～4 mol Cl2，故若反應(yīng)生成0.2mol Cl2，則消耗CH4的物質(zhì)的量為0.05 mol，故答案為：2H++2e-=H2↑；0.05 mol．

點評 本題涵蓋電解池和原電池的主體內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負(fù)極以及電極方程式的書寫，本題中難點和易錯點為電極方程式的書寫．

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

5．現(xiàn)有下列短周期元素性質(zhì)的數(shù)據(jù)：
①②③④⑤⑥⑦⑧
原子半徑（10-10 m）0.741.601.521.100.991.860.751.43
最高正化合價+2+1+5+7+1+5+3
最低負(fù)化合價-2-3-1-3
（1）上述元素中處于同一主族的有③和⑥、④和⑦；處于第3周期的有②④⑤⑥⑧；（以上均用編號表示）．
（2）已知A元素原子的M層上的電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍，則A在周期表中位置為第3周期ⅥA族；
B元素原子的次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的$\frac{1}{4}$，則B原子的結(jié)構(gòu)示意圖為 ．
（3）三氧化鈾是一種兩性氧化物，它在溶液中可以以UO22+和U2O72-形式存在，按要求寫出UO3與強酸、強堿反應(yīng)的離子方程式：
①UO3與強堿反應(yīng)2UO3+2OH-=U2O72-+H2O；
②UO3與強酸反應(yīng)UO3+2H+=UO22++H2O．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

6．下列不熊說明氯元素的非金屬性比硫元素的強的有幾項：①HCl比H2S穩(wěn)定：②HClO的氧化性比H2SO4強③HClO4的非羥基氧數(shù)目比H2SO4的非羥基氧數(shù)目多；④Cl2能與H2S反應(yīng)生成S；⑤Cl原子最外層有7個電子，S原子最外層有6個電子；⑥Cl2與Fe反應(yīng)生成FeCl3，S與Fe生成FeS；⑦HCl的酸性比H2S的酸性強；⑧沸點：H2S＞HCl．（　�。�
A．2項B．3項C．4項D．5項

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：實驗題

3．按如圖的實驗裝置進行實驗，其中a、b、c、d均為惰性電極．電解質(zhì)溶液分別為硫酸銅和飽和氯化鈉溶液，通電一段時間后，根據(jù)下列現(xiàn)象作出判斷：【假設(shè)電解質(zhì)均足量】
（1）若b極上有紅色物質(zhì)生成，則電源A極是正極；
（2）若乙池產(chǎn)生的氣體明顯多于甲池，則甲池電解質(zhì)是硫酸銅；
（3）若乙池中加入酚酞后d極溶液先變紅，則電源A極是正極；
（4）若d極氣體能使淀粉碘化鉀試紙變藍，則a極是陰極
（5）若電子由c極流向b極，則c極是陽極，電源A極
是正極．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：實驗題

10．如圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關(guān)實驗的裝置（夾持及加熱儀器已略）．
（1）制備氯氣選用的藥品為固體二氧化錳和濃鹽酸，則相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O；
裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl；同時裝置B亦是安全瓶，監(jiān)測實驗進行時C中是否發(fā)生堵塞，請寫出發(fā)生堵塞時B中的現(xiàn)象長頸漏斗中發(fā)生倒吸，液面上升．
（2）裝置C的實驗?zāi)康氖球炞C氯氣是否具有漂白性，為此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入D
ABCD
Ⅰ干燥的有色布條干燥的有色布條濕潤的有色布條濕潤的有色布條
Ⅱ堿石灰濃硫酸濃硫酸無水氯化鈣
Ⅲ濕潤的有色布條濕潤的有色布條干燥的有色布條干燥的有色布條
（3）設(shè)計裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強弱．當(dāng)向D中緩緩?fù)ㄈ肷倭柯葰鈺r，溶液中發(fā)生的反應(yīng)方程式為Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl；打開活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，振蕩．觀察到的現(xiàn)象溶液分層，上層為紫色溶液，下層為無色液體．說明氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強弱順序為Cl2＞Br2＞I2．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

20．同溫同壓下，同體積的N2和SO2分子數(shù)之比為1：1，物質(zhì)的量之比為1：1，原子總數(shù)之比為2：3，摩爾質(zhì)量之比為7：16．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

7．下列敘述正確的是（　�。�
A．pH試紙使用之前需用蒸餾水潤濕
B．用廣泛pH試紙測定某溶液的pH為3.5
C．pH=7的溶液一定呈中性
D．中性溶液的c（H+）=$\sqrt{K_W}$mol•L-1

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

4．在做銅和濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)的實驗時，某�；瘜W(xué)興趣小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)相同質(zhì)量的銅分別與等體積且足量的濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)，銅完全溶解后，前者溶液呈綠色，后者溶液呈藍色（溶液體積變化忽略不計）．針對這種現(xiàn)象，同學(xué)們進行了討論．請回答：
（1）銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O．
（2）一些同學(xué)認(rèn)為：Cu2+濃度差異引起了這種現(xiàn)象，你認(rèn)為是否正確？不正確（填“正確”或“不正確”），依據(jù)是銅離子的物質(zhì)的量相同．
另一些同學(xué)認(rèn)為：溶液呈綠色可能是Cu2+與NO2混合的結(jié)果，并用實驗進行了證明，請簡述實驗方案與實驗現(xiàn)象：對綠色溶液加熱，容器上部出現(xiàn)紅棕色，且溶液變成藍色．
（3）銅與硝酸反應(yīng)后產(chǎn)生NO和NO2對環(huán)境有污染，可用NaOH溶液吸收．已知NO與NO2按物質(zhì)的量之比1：1被NaOH溶液吸收得到一種鈉鹽，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

8．1905年德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了合成氨的方法，他因此獲得了1918年度諾貝爾化學(xué)獎．氨的合成不僅解決了地球上因糧食不足而導(dǎo)致的饑餓與死亡問題，在國防、能源、輕工業(yè)方面也有廣泛用途．
Ⅰ．以氨為原料，合成尿素的反應(yīng)原理為：
2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（l）+H2O（g）△H=a kJ/mol．
為研究平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)物投料比（$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（N{H}_{3}）}$）及溫度的關(guān)系，研究小組在10L恒容密閉容器中進行模擬反應(yīng)，并繪出下圖（Ⅰ、Ⅱ曲線分別表示在不同投料比時，CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度之間的關(guān)系）．
（1）a＜0 （填“＞”或“＜”），判斷依據(jù)是投料比相同時，溫度越高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越低，說明平衡向逆方向移動，正方向為放熱反應(yīng)．
（2）①投料比：Ⅰ＜Ⅱ（填“＞”或“＜”）．
②若n（CO2）起始=10mol，曲線Ⅱ的投料比為0.4，在100℃條件下發(fā)生反應(yīng)，達平衡至A點，則A點與起始壓強比為5：7．
③A點平衡常數(shù)與B點平衡常數(shù)間的關(guān)系：KA=KB （填“＞”或“＜”或“=”）．B點正反應(yīng)速率與C點正反應(yīng)速率間的關(guān)系為：v （B）＜v （C） （填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）若按曲線Ⅰ的投料比投料，在上述實驗中壓縮容器體積至5L，在上圖中畫出反應(yīng)達平衡時的二氧化碳的轉(zhuǎn)化率與溫度之間的關(guān)系曲線．
（4）為提高CO2轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是c．
a．使用催化劑                     
b．及時從體系中分離出部分CO（NH2）2
c．將體系中的水蒸氣液化分離
Ⅱ．氨氣可用于工業(yè)上生產(chǎn)硝酸，其尾氣中的NO2可用氨水吸收生成硝酸銨，25℃時，將10molNH4NO3溶于水，溶液顯酸性，向該溶液中滴加1L某濃度的氨水，溶液呈中性，則滴加氨水的過程中水的電離平衡將逆向（填“正向”、“逆向”或“不”） 移動，此中性溶液中NH3•H2O的物質(zhì)的量為0.05mol．（25℃時，NH3•H2O的電離平衡常數(shù)Kb=2×10-5）

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