題目列表(包括答案和解析)
(6分)氫氧燃料電池是將H2通入負(fù)極,O2通入正極而發(fā)生電池反應(yīng)的,其能量轉(zhuǎn)換率高。
(1)若電解質(zhì)溶液為硫酸,其正極反應(yīng)為_(kāi)____________ _,若反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2mol電子,可產(chǎn)生水的質(zhì)量為 g。
(2)若用氫氧燃料電池電解由NaCl和CuSO4組成的混合溶液,.其中c(Na+)= 3 c(Cu2+ )= 0.3 mol/L,取該混合液100 mL用石墨做電極進(jìn)行電解,通電一段時(shí)間后,在陰極收集到0.112 L(已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體。此時(shí)氫氧燃料電池外電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol。(不考慮電路中的其它損耗)。
【解析】(1)在燃料電池中正極通入的是氧氣,所以正極反應(yīng)式為O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O。因?yàn)榭偡磻?yīng)是O2 + 2H2 = 2H2O,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子是4mol,所以若反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2mol電子,可產(chǎn)生水的質(zhì)量為18g。
(2)在陰極上首先是銅離子放電,析出銅,然后是氫離子放電,生成氫氣。銅離子是0.1mol/L×0.1L=0.01mol,得到的電子是0.02mol。氫氣是,轉(zhuǎn)移的電子是0.01mol,所以轉(zhuǎn)移的總的電子是0.03mol。
(6分)氫氧燃料電池是將H2通入負(fù)極,O2通入正極而發(fā)生電池反應(yīng)的,其能量轉(zhuǎn)換率高。
(1)若電解質(zhì)溶液為硫酸,其正極反應(yīng)為_(kāi)____________ _,若反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2mol電子,可產(chǎn)生水的質(zhì)量為 g。
(2)若用氫氧燃料電池電解由NaCl和CuSO4組成的混合溶液,.其中c(Na+)= 3 c(Cu2+ )= 0.3 mol/L,取該混合液100 mL用石墨做電極進(jìn)行電解,通電一段時(shí)間后,在陰極收集到0.112 L(已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體。此時(shí)氫氧燃料電池外電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol。(不考慮電路中的其它損耗)。
【解析】(1)在燃料電池中正極通入的是氧氣,所以正極反應(yīng)式為O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O。因?yàn)榭偡磻?yīng)是O2 + 2H2 = 2H2O,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子是4mol,所以若反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2mol電子,可產(chǎn)生水的質(zhì)量為18g。
(2)在陰極上首先是銅離子放電,析出銅,然后是氫離子放電,生成氫氣。銅離子是0.1mol/L×0.1L=0.01mol,得到的電子是0.02mol。氫氣是,轉(zhuǎn)移的電子是0.01mol,所以轉(zhuǎn)移的總的電子是0.03mol。
(12分)下表是元素周期表的一部分,針對(duì)所給的11種元素,完成下列各小題。
(1)化學(xué)性質(zhì)最不活潑的元素是 (填元素名稱);
(2)Cl原子結(jié)構(gòu)示意圖為 ;
(3)第三周期元素中,最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物堿性最強(qiáng)的是 (填化學(xué)式);
(4)O和N中,原子半徑較大的是 ;
(5)“高鈣牛奶”中的鈣是指 (填“元素”或“單質(zhì)”);
(6)Cl的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性比F的氣態(tài)氫化物 (填強(qiáng)或弱);
(7)常溫下為紅棕色氣體的氧化物的化學(xué)式是 。
(8)鎂是一種重要的金屬材料,工業(yè)上采用電解熔融氯化鎂獲得金屬鎂,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ;
(9)S元素形成的一種氫化物的化學(xué)式是 ,該物質(zhì)中H元素與S元素的質(zhì)量比
m(H):m(S)= 。(相對(duì)原子質(zhì)量:H-1 S-32)
【解析】考查元素周期表的結(jié)構(gòu)和元素周期律的應(yīng)用。根據(jù)元素在周期表中的位置可知最不活潑的應(yīng)該是稀有氣體元素Ar;Cl屬于第三正確第 ⅦA,所以其原子結(jié)構(gòu)示意圖為;同周期元素自左向右原子半徑逐漸減小,金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)。在第三周期中最活潑的金屬是Na,所以氫氧化鈉的堿性最強(qiáng),N的原子半徑大于O的原子半徑;牛奶是混合物,所以“高鈣牛奶”中的鈣是指元素,而不是單質(zhì);同主族元素自上而下非金屬性逐漸減弱,金屬性逐漸增強(qiáng),氯化氫的穩(wěn)定性弱于氟化氫的;常溫下為紅棕色氣體的氧化物的化學(xué)式是NO2;電解熔融氯化鎂生成物是鎂和氯氣;S是第ⅥA,最低價(jià)是-2價(jià),所以氫化物的化學(xué)式為H2S,其中H元素與S元素的質(zhì)量比是(1×2)︰32=1︰16。
(11分)常用于除去高速公路冰雪的是“氯鹽類”融雪劑,如NaCl、MgCl2等,請(qǐng)回答:
(1)“氯鹽類”融雪劑主要成分的晶體類型為 ;
(2)冰比硫化氫熔點(diǎn)高的原因是 ,冰分子中氧原子的雜化軌道類型為 ;
(3)已知X、Y和Z為第三周期元素,其原子的第一至第四電離能如下表所示:
電離能/kJ·mol-1 |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
X |
578 |
1817 |
2745 |
11578 |
Y |
738 |
1451 |
7733 |
10540 |
Z |
496 |
4562 |
6912 |
9543 |
元素Y第一電離能大于X的原因是 ;
(4)融雪劑對(duì)環(huán)境危害很大,如和路基上的鐵等金屬形成原電池,加快路面破損。鐵元素應(yīng)用廣泛,F(xiàn)e2+與KCN溶液反應(yīng)得Fe(CN)2沉淀,KCN過(guò)量時(shí)沉淀溶解,生成黃血鹽,結(jié)構(gòu)如圖。
①寫出鐵元素基態(tài)原子價(jià)電子的軌道表示式 ;
②已知CN- 與 N2 結(jié)構(gòu)相似,1 mol CN- 中鍵數(shù)目為 ;
【解析】(1)NaCl、MgCl2等均是由離子鍵形成的離子化合物,因此形成的晶體是離子晶體。
(2)水和硫化氫雖然都是分子晶體,但水分子中存在氫鍵,所以其熔點(diǎn)高于硫化氫的。水分子中的中心原子有4對(duì)電子對(duì),其中2對(duì)是孤電子對(duì),所以雜化軌道類型是sp3。
(3)氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去1個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫第一電離能。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷X、Y、Z分別是Al、Mg、Na。由于Al是3p1,而Mg為3s2構(gòu)型,此時(shí)3p0全空,特別穩(wěn)定。
(4)①元素原子的最外層電子是價(jià)電子,對(duì)于副族和第Ⅷ元素其次外層或倒數(shù)第三層電子也可以成為價(jià)電子。鐵屬于第Ⅷ元素,其價(jià)電子軌道表達(dá)式是
②氮?dú)庵械雍偷有纬傻幕瘜W(xué)鍵是氮氮三鍵,而三鍵是由2個(gè)鍵和1個(gè)鍵組成的。CN- 與 N2 結(jié)構(gòu)相似,所以1 mol CN- 中鍵數(shù)目為2NA。
(11分)常用于除去高速公路冰雪的是“氯鹽類”融雪劑,如NaCl、MgCl2等,請(qǐng)回答:
(1)“氯鹽類”融雪劑主要成分的晶體類型為 ;
(2)冰比硫化氫熔點(diǎn)高的原因是 ,冰分子中氧原子的雜化軌道類型為 ;
(3)已知X、Y和Z為第三周期元素,其原子的第一至第四電離能如下表所示:
電離能/kJ·mol-1 | I1 | I2 | I3 | I4 |
X | 578 | 1817 | 2745 | 11578 |
Y | 738 | 1451 | 7733 | 10540 |
Z | 496 | 4562 | 6912 | 9543 |
元素Y第一電離能大于X的原因是 ;
(4)融雪劑對(duì)環(huán)境危害很大,如和路基上的鐵等金屬形成原電池,加快路面破損。鐵元素應(yīng)用廣泛,F(xiàn)e2+與KCN溶液反應(yīng)得Fe(CN)2沉淀,KCN過(guò)量時(shí)沉淀溶解,生成黃血鹽,結(jié)構(gòu)如圖。
①寫出鐵元素基態(tài)原子價(jià)電子的軌道表示式 ;
②已知CN- 與 N2 結(jié)構(gòu)相似,1 mol CN-中鍵數(shù)目為 ;
【解析】(1)NaCl、MgCl2等均是由離子鍵形成的離子化合物,因此形成的晶體是離子晶體。
(2)水和硫化氫雖然都是分子晶體,但水分子中存在氫鍵,所以其熔點(diǎn)高于硫化氫的。水分子中的中心原子有4對(duì)電子對(duì),其中2對(duì)是孤電子對(duì),所以雜化軌道類型是sp3。
(3)氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去1個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫第一電離能。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷X、Y、Z分別是Al、Mg、Na。由于Al是3p1,而Mg為3s2構(gòu)型,此時(shí)3p0全空,特別穩(wěn)定。
(4)①元素原子的最外層電子是價(jià)電子,對(duì)于副族和第Ⅷ元素其次外層或倒數(shù)第三層電子也可以成為價(jià)電子。鐵屬于第Ⅷ元素,其價(jià)電子軌道表達(dá)式是
②氮?dú)庵械雍偷有纬傻幕瘜W(xué)鍵是氮氮三鍵,而三鍵是由2個(gè)鍵和1個(gè)鍵組成的。CN- 與 N2 結(jié)構(gòu)相似,所以1 mol CN- 中鍵數(shù)目為2NA。
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