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(11分)燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气反应,将反应产生的化...

11分)燃料电池是利用燃料如CO、H2、CH4等)与氧气反应,将反应产生的化学能转变为电能的装置,通常用氢氧化钾作为电解质溶液。

1完成下列关于甲烷CH4)燃料电池的填空:

①甲烷与氧气反应的化学方程式为:_________________

②已知燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O,电池中有一极的电极反应为CH4+10OH--8e-== CO32-+7H2O,这个电极是燃料电池的      填“正极”或“负极”),另一个电极上的电极反应式为:           

③随着电池不断放电,电解质溶液的碱性          填“增大”、“减小”或“不变”)

④通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率         填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。

2)据报道,最近摩托罗拉MOTOROLA)公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32-

①该电池反应的总离子方程式为____________________________

②甲醇在____极发生反应填正或负),电池在放电过程中溶液的pH将____填降低或上升、不变);

 

(11分)(1)①CH4+O2CO2+2H2O(2分);②负极(1分);2O2+4H2O+8e-==8OH- (2分) ③减小(1分);④大于(1分) (2)①2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O(2分); ②负(1分);下降(1分)。 【解析】 试题分析:(1)甲烷(CH4)燃料电池中①甲烷与氧气反应的化学方程式为:CH4+O2CO2+2H2O。②已知燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O,电池中有一极的电极反应为CH4+10OH--8e-== CO32-+7H2O,这个电极由于是失去电子,发生的是氧化反应,因此是燃料电池的负极,另一个是正极,正极上发生还原反应,电极上的电极反应式为:2O2+4H2O+8e-==8OH-。③随着电池不断放电,KOH不断消耗,所以电解质溶液的碱性逐渐减小;④由于甲烷燃烧产生的热量会有一部分挥发掉,所以通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率大于甲烷燃烧的能量利用率。(2)由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,①该电池反应的总离子方程式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O。②甲醇在反应中失去电子,发生氧化反应,所以通入甲醇的电极为负极,电池在放电过程中,由于KOH不断消耗,所以溶液的碱性减弱,溶液的pH将降低。 考点:考查甲醇燃料电池、甲烷燃料电池的工作原理的知识。  
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10分)从H、K、Cu2+、Cl、SO42-中选取适当的离子组成符合下列情况的电解质,进行电解阳离子只能使用一次)。

1)以碳棒为电极进行电解,电解质的物质的量减少,水的物质的量保持不变,两极都有气体生成,气体体积相同,则该电解质的化学式为____________,电解的阴极反应_________,电解的阳极反应_____________,电解的总方程式是______________。

2)以铂丝为电极进行电解,水的物质的量减少,电解质的物质的量保持不变,两极都有气体生成,气体体积比为2:1,则该电解质的化学式为____________________,阴极反应式为____________________,阳极反应式为___________________________。

3)惰性电解,电解质的物质的量减少,水的物质的量也减少,pH下降,则电解质的化学式为____________,电解的总方程式为__________________________________。

 

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8分)在一个U形管里盛有氯化铜溶液,并插入两块纯锌片作电极,如图:

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1)如果把电键K接A,这一装置形成_________装置,Zn①极是________极,其电极反应式是_____  _  __;Zn②极上的电极反应式是____________________。

2)上述反应进行5min后,转换电键K到C,这一装置形成____________装置,Zn①极是__________极,该装置发生反应的总化学方程式是___________________________;

 

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8分)物质在水溶液中可能存在电离平衡、盐的水解平衡或沉淀溶解平衡,它们都可看作化学平衡的一种。请根据所学化学知识回答下列问题:

1)A为0.1 mol·L-1NH4)2SO4溶液,在该溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______。

2)B为0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液,NaHCO3在该溶液中存在的平衡有用离子方程式表示)______________。

3)D为含有足量AgCl固体的饱和溶液,AgCl在溶液中存在如下平衡:AgCls) 满分5 manfen5.comAgaq)+Claq) 25℃时,AgCl的Ksp=1.8×10-10。现将足量AgCl分别放入下列液体中:①100 mL蒸馏水 ②100 mL 0.3 mol·L-1AgNO3溶液 ③100 mL 0.1 mol·L-1MgCl2溶液充分搅拌后冷却到相同温度,Ag浓度由大到小的顺序为__________________填序号),此时溶液②中Cl物质的量浓度为__________________。

 

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8分)已知溶液中只存在OH、H、Na、CH3COO四种离子,试回答下列问题:

1)若溶液中只溶解了一种溶质,则该溶质是_______,溶液中cH)_____cOH)填“>”、“=”或“<”)。

2)若溶液中cNa)>cOH)>cCH3COO)>cH),则该溶液中的溶质为_____________,若溶液中cCH3COO)>cNa)>cH)>cOH),则该溶液中溶质为_________________。

3)若该溶液是由体积相等的NaOH溶液和醋酸溶液混合而成,且恰好呈中性,则混合前cNaOH) __________cCH3COOH),混合前碱中cOH)和酸中cH)的关系cOH)__________cH)填“>”,“=”或“<”)。

 

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pH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极,通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能是

A.NaOH       B.H2SO4          C.AgNO3         D.Na2SO4

 

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