【題目】新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2 ，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。

回答下列問題：

（1）甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為________________ 、_______________ ；

（2）閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生．其中a電極上得到的是_________（填化學(xué)式），電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為___________________；

（3）若每個(gè)電池甲烷通入量為1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則理論上最多能產(chǎn)生的氯氣體積為____________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)；

（4）若飽和氯化鈉溶液體積為100mL，電解一段時(shí)間后，常溫下測(cè)得溶液pH為13，若要使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可向溶液中加（或通）入__________（填寫物質(zhì)的化學(xué)式）_________g。

【答案】 CH4＋10OH－－8e—＝＋7H2O Cl2 4 HCl 0.365

【解析】本題考查電極反應(yīng)式的書寫，電解原理以及電化學(xué)計(jì)算，（1）根據(jù)原電池的工作原理，通甲烷的一極為負(fù)極，通氧氣一極為正極，因?yàn)殡娊赓|(zhì)為KOH，因此正極反應(yīng)式O2＋2H2O＋4e－=4OH－，負(fù)極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O；（2）a連接通氧氣一極，即a為陽(yáng)極，根據(jù)電解原理，a電極反應(yīng)式為2Cl－2e－=Cl2↑，即a極上得到Cl2；a、b電極為惰性電極，因此電解氯化鈉的方程式為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；（3）兩個(gè)燃料電池是串聯(lián)，通過電子物質(zhì)的量相等，依據(jù)電極反應(yīng)式，建立關(guān)系式為CH4～8e－～4Cl2，產(chǎn)生氯氣物質(zhì)的量為4/22.4mol，即氯氣體積為4L；（4）根據(jù)電解食鹽水的總反應(yīng)式，產(chǎn)生的是NaOH、H2、Cl2，因此恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，加入物質(zhì)是HCl，溶液的pH=13，溶液中c(OH－)=Kw/c(H＋)=10－14/10－13mol·L－1=10－1mol·L－1，即n(OH－)=100×10－3×10－1mol=0.01mol，需要通入HCl的質(zhì)量為0.01×2×36.5/2g=0.365g。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】工業(yè)上利用電解飽和食鹽水可制得重要化工產(chǎn)品，又稱為“氯堿工業(yè)”。并能以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品。為提高原料的利用率，節(jié)能降耗。設(shè)計(jì)如圖所示工藝流程，其中氯堿工業(yè)裝置中的電極未標(biāo)出。

(1)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為___________________。

(2)為除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙，得到純凈的NaCl，可將粗鹽溶于水，正確的操作步驟的順序是_______ (填序號(hào)）。

①過濾②加過量NaOH溶液③加適量鹽酸④加過量Na2CO3溶液⑤加過量BaCl2溶液

A.①④①②⑤③ B.①②⑤④①③ C.①②④⑤③ D.④②⑤

(3)圖中NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%、b%、c%，由大到小的順序?yàn)?/span>_________。

(4)氯堿工業(yè)的產(chǎn)物NaOH與不同物質(zhì)反應(yīng)可以生成不同的鹽。已知常溫下，濃度均為0.1 mol/L的四種鈉鹽溶液pH如下表，下列說法不正確的是_______(填序號(hào))。

溶質(zhì)

Na2CO3

NaHCO3

NaClO

NaHSO3

pH

11.6

9.7

10.3

5.2

A.向氯水中加入NaHCO3，可以增大氯水中次氯酸的濃度

B.四種溶液中，水的電離程度最大的是NaClO

C.常溫下，相同物質(zhì)的量濃度的H2SO3、H2CO3、HClO，pH最大的是HClO

D.四種鹽的陰離子結(jié)合H+能力最強(qiáng)的是HCO3-

(5)若利用電解氯化鈉溶液所得的氣體制36.5%的濃鹽酸100t，最少需要消耗食鹽_________t。

(6)氯堿工業(yè)產(chǎn)品Cl2可用于冶煉鈦鐵礦得到金屬鈦，流程如圖。寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學(xué)方程式：____________________。

(7)氮?dú)夂蜌鍤馐莾煞N化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的氣體。鎂還原TiCl4的反應(yīng)中為防止Mg和Ti被氧化選擇稀有氣體氬氣。試用化學(xué)反應(yīng)方程式解釋不選用氮?dú)獾脑颍?/span>__________________。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】鐵是人類較早使用的金屬之一，鐵及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化作用可用下式表示：

I．回答下列有關(guān)問題：

（1）向沸水中逐滴滴加1mol/LFeCl3溶液，至液體呈透明的紅褐色，形成該分散系的微粒大小范圍是______nm。

（2）電子工業(yè)需用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅，生成FeCl2和CuCl2，制造印刷電路板。寫出FeCl3溶液腐蝕銅的化學(xué)反應(yīng)方程式：___________。檢驗(yàn)反應(yīng)后溶液中還存在Fe3+的試劑是__________。

（3）在下列化學(xué)方程式中：2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O還原劑是______，生成1molNa2FeO4轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為__________。

II．現(xiàn)有五種溶液，分別含下列離子：①Ag+，②Mg2+，③Fe2+，④Al3+，⑤Fe3+。

（1）寫出符合下列條件的離子符號(hào)：既能被氧化又能被還原的離子是______，加鐵粉后溶液增重的是______；

（2）向Fe2+的溶液中滴加NaOH溶液，現(xiàn)象是___________________。

（3）欲除去FeCl2中FeCl3選用合適的試劑和分離方法，并寫出相應(yīng)離子方程式：__________。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】2017年5月5日，中國(guó)國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919首飛成功。為了減輕機(jī)身重量，飛機(jī)某些部件使用了鎂合金。

（1）基態(tài)鎂原子核外電子的軌道表達(dá)式為___________，其核外有_________種能量不同的電子。

（2）①第二電離能：Na_______Mg(填“＞”“＜”或“＝”)，其原因?yàn)?/span>______________。

②熱穩(wěn)定性：CaCO3＞MgCO3，其原因?yàn)?/span>___________________________。

（3）鎂不僅在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛，也是動(dòng)植物生命活動(dòng)中必不可少的微量元素，下圖為葉綠素的結(jié)構(gòu)示意圖。

①圖中與Mg形成配位鍵的N原子的標(biāo)號(hào)為________（填寫“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”“Ⅳ”）。

②葉綠素中，碳原子的雜化形式為________。

（4）碳化鎂是一種在化工行業(yè)用途廣泛的金屬碳化物，某種碳化鎂的晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2為其俯視圖。

①晶體中Mg的配位數(shù)為________。

②已知阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA，據(jù)圖1中計(jì)算該碳化鎂的密度為________g·cm-3.

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是

A. 一定條件下，1molN2和3molH2混合后，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為6NA

B. 1.0L0.1mol/LNa2S溶液中含有的S2-數(shù)為0.1NA

C. 1molCu與含2molH2SO4的濃硫酸充分反應(yīng)，生成的SO2的分子個(gè)數(shù)為NA

D. 向含有FeI2的溶液中通入適量氧氣，當(dāng)有1molFe2+被氧化時(shí)，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目至少為3NA

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】下列分子的空間構(gòu)型可用sp2雜化軌道來解釋的是(　　)

①BF3�、贑H2=CH2　③�、蹸H≡CH ⑤NH3　⑥CH4

A. ①②③ B. ①⑤⑥ C. ②③④ D. ③⑤⑥

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】香豆素及其衍生物廣泛存在于天然植物之中，是一類香料，也是醫(yī)藥中間體，尤其在抗癌、抗艾滋病領(lǐng)域有無限廣閥的前景，今有一化學(xué)學(xué)習(xí)小組用如下方法合成香豆素:

已知：（I）同一個(gè)碳原子上連兩個(gè)羥基通常不穩(wěn)定，易脫水形成羰基

（II）(CH3CO)2O+CH3CHO2CH3CH=CHCOOH+H2O

（III）RCOOR'+ R"OH RCOOR"+ R'OH

回答下列問題:

（1）烴E分子中只有一種化學(xué)環(huán)境的氫原子，則E的名稱為________。

（2）化合物D分子中的官能團(tuán)為_____、______。

（3）上述合成路徑中B→C的反應(yīng)類型為___________。

（4）C→D中第①步反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。

（5）滿足下列條件的D的同分異構(gòu)體(不包括D)有__________種。

①屬于芳香族化合物 ②能與NaOH溶液反應(yīng)

D的同分異構(gòu)體中苯環(huán)上只有一個(gè)側(cè)鏈且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為______。

（6）利用上述路徑中的D還可以合成香豆素-3-羧酸，請(qǐng)完成其合成路徑,其中①填反應(yīng)條件,④填化學(xué)式或溶液名稱，②③⑤填結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。_______________________

已知：(IV)

。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起著十分重要的作用。

（1）蘊(yùn)藏在海底的可燃冰是高壓下形成的外觀像冰的甲烷水合物固體。2017年我國(guó)在南海北部進(jìn)行的可燃冰采取試驗(yàn)獲得成功，標(biāo)志著我國(guó)成為第一個(gè)實(shí)現(xiàn)在海域可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定燃?xì)獾膰?guó)家。已知：25℃、101kPa下，1g甲烷完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱55.6kJ。甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為_____________。相同條件下，356g可燃冰(分子式為CH4·9H2O，Mr=178)釋放的甲烷氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水，放出的熱量為_____kJ。

（2）二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體，可作為一種新型能源，具有清潔、高效的優(yōu)良性能。由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚，其中的主要過程包括以下四個(gè)反應(yīng)：

甲醇合成反應(yīng)：（i）CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1=-90.1kJ/mol

（ii）CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.0kJ/mol

水煤氣變換反應(yīng)：(iii)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1kJ/mol

二甲醚合成反應(yīng)：(iv)2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=-24.5kJ/mol

①分析二甲醚合成反應(yīng)(iv)對(duì)于CO轉(zhuǎn)化率的影響____________________。

②由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為：______________。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增加壓強(qiáng)對(duì)直接制備二甲醚反應(yīng)的影響__________________________。

（3）二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。若電解質(zhì)為堿性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為____，一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生______個(gè)電子的電量。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)　ΔH＝b kJ·mol－1，P4具有正四面體結(jié)構(gòu)，PCl5中P—Cl鍵的鍵能為c kJ·mol－1，PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1.2c kJ·mol－1。下列敘述正確的是(　　)

A. P—P鍵的鍵能大于P—Cl鍵的鍵能

B. 可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反應(yīng)熱ΔH

C. Cl—Cl鍵的鍵能為kJ·mol－1

D. P—P鍵的鍵能為kJ·mol－1

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案