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17.如圖所示,某同學(xué)設(shè)計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜.請按要求回答相關(guān)問題:

(1)甲烷燃料電池負極反應(yīng)式是CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
(2)石墨(C)極的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑;
(3)若在標準狀況下,有2.24L氧氣參加反應(yīng),則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為4.48L,丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為12.8g;
(4)某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置(如圖所示),用于制Fe(OH)2,使用硫酸鈉作電解質(zhì)溶液,陽極選用鐵作電極.

分析 燃料電池中,投放燃料的電極是負極,投放氧化劑的電極是正極.
(1)燃料電池中,負極上投放燃料,負極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng);
(2)甲中投放氧化劑的電極是正極,所以乙裝置中石墨是陽極,陽極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng);
(3)根據(jù)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計算鐵電極上生成氫氣的體積、丙裝置中析出銅的質(zhì)量;
(4)若用于制Fe(OH)2,使用硫酸鈉做電解質(zhì)溶液,陰極上氫離子放電生成氫氣,陽極上鐵失電子生成亞鐵離子,亞鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵.

解答 解:燃料電池中,投放燃料的電極是負極,投放氧化劑的電極是正極.
(1)燃料電池中,負極上投放燃料所以投放甲烷的電極是負極,負極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O.
故答案為:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
(2)甲中投放氧化劑的電極是正極,所以乙裝置中石墨電極是陽極,陽極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:2Cl--2e-=Cl2↑.
故答案為:2Cl--2e-=Cl2↑.
(3)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,若在;準狀況下,有2.24L氧氣參加反應(yīng),則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=2.24L22.4L/mol,乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣,設(shè)生成氫氣的體積為xL;丙裝置中陰極上析出銅,設(shè)析出銅的質(zhì)量為yg.
2H++2e-=H2
  2mol 22.4L
 0.4mol xL
x=4.48
2Cu 2++2e-=Cu
    2mol  64g
  0.4mol  yg
y=12.8
故答案為:4.48;12.8;
(4)如果陽極是惰性電極,陽極上氫氧根離子放電生成氧氣得不到氫氧化亞鐵,所以陽極上應(yīng)該是鐵失電子生成亞鐵離子,亞鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵.
故答案為:鐵.

點評 本題考查了原電池和電解池原理及物質(zhì)的量的有關(guān)計算,為高頻考點,側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查,難點是(4)題中電解質(zhì)溶液的選取及電極材料的選取,根據(jù)實驗?zāi)康倪M行正確選取即可.

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

7.實驗室需要1mol•L-1NaOH溶液450 mL和1mol•L-1硫酸溶液100mL,根據(jù)這兩種溶液的配制情況回答下列問題:
(1)根據(jù)計算用托盤天平稱取NaOH的質(zhì)量為20.0g.在實驗中其他操作均正確,若定容時仰視刻度線,則所得溶液濃度小于1mol•L-1(填“大于”“等于”或“小于”).
(2)配制1mol•L-1的稀硫酸100mL,需要98%(密度為1.84g/mL)濃硫酸的體積為5.4mL(列出式計算).配制過程中需用到的下列儀器有A.
①5mL量筒②10mL量筒③50mL燒杯④100mL燒杯⑤托盤天平⑥100mL容量瓶⑦膠頭滴管⑧玻璃棒
A.②③⑥⑦⑧B.①③⑥⑦⑧C.②④⑥⑦⑧D.②⑤⑥⑦⑧

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

8.某同學(xué)在實驗中不小心將幾滴新制氯水滴入盛有溴化亞鐵溶液的試劑瓶中,發(fā)現(xiàn)溶液變成了黃色,根據(jù)已有化學(xué)知識,請你參與上述現(xiàn)象形成原因的分析與探究:
(1)提出問題猜想:
猜想一:溶液呈黃色是因發(fā)生離子反應(yīng)①2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(填離子方程式)所致.
猜想二:溶液呈黃色是因發(fā)生離子反應(yīng)②2Br-+Cl2=Br2+2Cl-(填離子方程式)所致.
(2)設(shè)計實驗并驗證
為驗證①與②中是哪個原因?qū)е铝巳芤鹤凕S色,設(shè)計并進行了以下實驗.請根據(jù)以下所給試劑,進行合理選用,完成實驗方案1和方案2:
試劑酚酞試液、CCl4、無水酒精、KSCN溶液
方案操作步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論
1取所述黃色溶液于試管中,滴加KSCN溶液并振蕩溶液變紅色反應(yīng)①所致
2取所述黃色溶液于試管中,滴加CCl4并振蕩溶液分上下兩層,上層為黃色、下層為無色
(3)實驗結(jié)論:以上實驗不僅驗證了溶液變黃的真實原因,同時證明了Fe2+的還原性比Br-強(填“強”或“弱”).
(4)實驗反思
I.根據(jù)上述實驗推測,若在溴化亞鐵溶液中滴入足量氯水,再加入CCl4并充分振蕩后靜止,產(chǎn)生的現(xiàn)象是溶液分層,上層為黃色、下層為橙紅色.
Ⅱ.在100mLFeBr2溶液中通入2.24L Cl2(標準狀況),溶液中有1/2的Br-被氧化成單質(zhì)Br2,則原FeBr2溶液中FeBr2的物質(zhì)的量濃度為1mol/L.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.下列離子方程式書寫正確的是(  )
A.鐵和稀硫酸反應(yīng):2Fe+6H+═2Fe3++3H2
B.Cu與稀硝酸的反應(yīng)  3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O
C.CaCO3與鹽酸反應(yīng)  CO32-+2H+═CO2↑+H2O
D.實驗室用濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)  MnO2+2H++2Cl-═Mn2++Cl2↑+H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.下列各組反應(yīng)的最終產(chǎn)物中,肯定有白色沉淀的是(  )
A.向AlCl3溶液中加入過量氨水B.向Al2(SO43溶液中加入過量KOH溶液
C.向澄清石灰水中通入過量CO2D.向NaAlO2溶液中加入過量稀鹽酸

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.下列說法正確的是( �。�
A.25℃時,pH=3的CH3COOH溶液加水稀釋10倍后,pH=4
B.25℃時,pH=11的NaOH溶液加水稀釋100倍后pH=9
C.25℃時,pH=3的鹽酸與pH=11的氨水等體積混合后,pH=7
D.90℃時,純水的pH=6.2,所以加熱可以使水呈酸性

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.配制100mL 1mol/LNaOH溶液,下列說法正確的是( �。�
A.在托盤天平兩托盤上各放一片相同的紙,然后將NaOH放在紙片上進行稱量
B.配制溶液時,若加水超過容量瓶刻度,應(yīng)用膠頭滴管將多余溶液吸出
C.用蒸餾水洗滌燒杯、玻璃棒2-3次,洗滌液也移入容量瓶中
D.定容時俯視容量瓶的刻度線,會造成所配溶液物質(zhì)的量濃度偏低

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.常溫下,下列說法正確的是(  )
A.分別中和pH相同的等體積的鹽酸和醋酸溶液,消耗等量的NaOH
B.pH=a的CH3COOH溶液加水稀釋10n倍后,pH=a+n
C.pH相等的CH3COONa、NaOH溶液中,水的電離程度相同
D.Na2CO3溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3)+2c(H2CO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值.下列說法中,正確的是(  )
A.標準狀況下,22.4L的NO2和CO2混合氣體中含有的氧原子數(shù)為4NA
B.密閉容器中,46gNO2和N2O4的混合氣體所含分子個數(shù)為NA
C.常溫常壓下,22.4L的液態(tài)水含有2.24×10-8NA個OH-
D.高溫下,16.8 g Fe與足量水蒸氣完全反應(yīng)失去0.8NA個電子

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同步練習(xí)冊答案
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