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科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采...

科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子(就是H+)和水分子通过。其工作原理的示意图如下图,请回答下列问题:

(1)该装置的能量转化形式为__________

(2)Pt(a)电极是电池的_____ (”)极。

(3)电解液中的H+_________(“a”“b")极移动。

(4)如果该电池工作时消耗1 mol CH3OH,则电路中通过______mol电子,其通入空气(O2)一极的电极反应式为_______

(5)比起直接燃烧燃料产生电力,使用燃料电池有许多优点,其中中主要有两点:首先是燃料电池的能量转化率高,其次是__________

 

化学能转化为电能 负 b 6 O2+4H++4e-=2H2O 对环境无污染 【解析】 该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过,说明电解质溶液为酸性溶液,燃料电池中,通入燃料的电极为负极,负极上失电子发生氧化反应,电极反应为:CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+,通入氧气的电极为正极,氧气得到电子生成氢氧根离子,酸性条件下生成水,电极反应O2+4H++4e-═2H2O,据此解答。 (1)该装置的能量转化形式为原电池反应是化学能转化为电能; (2)Pt(a)电极甲醇通入失电子发生氧化反应,是电池负极; (3)燃料电池中,通入燃料的电极Pt(a)为负极,负极上失电子发生氧化反应,通入氧气的电极Pt(b)为正极,氧气得到电子生成氢氧根离子,电解液中的H+向正极移动,即向b电极移动; (4)通入燃料的电极为负极,负极上失电子发生氧化反应,电极反应为:CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+,根据电子守恒,该电池工作时消耗1molCH3OH,则电路中通过6mol电子,通入氧气的电极为正极,氧气得到电子生成氢氧根离子,酸性条件下生成水,电极反应O2+4H++4e-═2H2O; (5)燃料电池的能量转化率高,甲醇反应产物为CO2和H2O,对环境无污染。
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考点分析:
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i.化学反应的过程是旧化学键断裂、新化学键形成的过程,对于反应:H2+I2=2HI,已知断开1 mol H-H键、1mol I-I键分别需要吸收的能量是436 kJ151 kJ,形成1 mol H-I键需要放出的能量是299 kJ

(1)1 mol H21 mol I2完全反应生成2 mol HI,反应共_____(放出吸收”) 能量_______kJ

(2)如下图两个图象中,能够正确反映该反应能量变化的图象是_______(“A”“B”)

ii.在100℃时,将0.01 mol的四氧化二氮气体充入0.1 L的密闭容器中发生反应,隔一定时间,对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:

时间/s

浓度/(mol·L-1)

0

20

40

60

80

100

c(N2O4)/ (mol·L-1)

0.100

0.070

0.050

c3

a

b

c(NO2)/ (mol·L-1)

0.000

0.060

0.100

0.120

0.120

0.120

 

试回答:

①该反应的化学方程式为N2O4(g)2NO2(g),达到平衡时四氧化二氮的转化率为_____,表中a_____b(”“")

②在0~20 s内,四氧化二氮的平均反应速率为_______,在时间段(0-20 s20-40 s40-60 s60~80 s80~100 s)反应速率最大的是0~20 s,原因是___________

 

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现有ABCDE五种元素,它们的质子数依次增多。

A的核电荷数大于2,可形成氢化物H2A,该氢化物在常温下是液体;

AB两元素可形成B2A3型化合物,该化合物既能溶于强酸,又能溶于强碱;

C+B3+8个电子;

CD元素可以形成化合物CD

CD的溶液中通入氯气后加淀粉溶液显蓝色;

⑥在周期表中E处于C的下两个周期,E单质可与冷水反应生成氢气,反应时E的单质与生成的氢气的物质后的量之比为21

试回答:

(1)B__________(写元素符号,下同)E___________

(2)D的单质分子的电子式:_________C元素最高价氧化物对应的水化物的电子式:________B的离子结构示意图:__________

(3)用电子式表示H2A形成过程:___________

(4)写出一例能证明BC化学性质强弱的事实___________

(5)写出CD的溶液中通入氯气的离子方程式:_____________

(6)比较BCE三种元素形成的简单离子氧化性的强弱(BCE离子用实际离子符号表示)_______

 

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有一粉末,它是由铁的氧化物物中的一种或两种组成,取3.04 g粉末加热,同时通入足量的CO使之完全反应,再用澄清石灰水把产生的气体充分吸收,产生沉淀5g,则该粉末的组成可能是

A.只有Fe2O3 B.只有FeO

C.等物质的量的FeOFe3O4 D.等物质的量的Fe2O3Fe3O4

 

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根据下列事实:①A+B2+A2++B②D+2H2ODOH2↓+H2BE为电极与E的盐溶液组成原电池,电极反应为:E2++2eEB2eB2+.由此可知A2+B2+D2+E2+的氧化性强弱关系是

A.D2+A2+B2+E2+ B.B2+A2+D2+E2+

C.D2+E2+A2+B2+ D.E2+B2+A2+D2+

 

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下表中,对陈述II的正确性及二者间有无因果关系的判断都正确的是

 选项

陈述I

陈述II

判断

A

二氯甲烷只有一种结构

甲烷为正四面体

I对、II对、无

B

Mg-Al-NaOH构成原电池

Mg更活泼,作负极

I对、II对、无

C

NH4NO3是共价化合物

NH4NO3熔融状态不导电

I对、II对、无

D

石墨常用作原电池的电极

石墨的化学性质稳定且导电性好

I对、II对、有

 

 

A.A B.B C.C D.D

 

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