【题目】如图所示,某化学兴趣小组设计了一个燃料电池,并探究氯碱工业原理和粗铜精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题:
(1)通入氧气的电极为_____(填“正极”或“负极”),此电极反应式为_________。
(2)铁电极为_______(填“阳极”或“阴极”),乙装置中电解反应的化学方程式为_________________。
(3)某粗铜中含有铁、金、银和铂等杂质,通过电解精制后,为从电解液中制得硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O),设计了如下工艺流程:
已知:几种金属阳离子开始沉淀和沉淀完全的pH。
氢氧化物开始沉淀时的pH | 氢氧化物沉淀完全时的pH | |
Fe3+ | 1.9 | 3.2 |
Fe2+ | 7.6 | 9.6 |
Cu2+ | 4.7 | 6.7 |
①步骤I中加入试剂A的目的是_____________________________,试剂A应选择______(填序号);
a.氯气 b.过氧化氢 C.酸性高锰酸钾溶液
②步骤II中试剂B为_________(答出一种即可),调节pH的范围是___________;
③步骤III的操作是加热浓缩、___________、过滤。
【答案】正极 O2+4e-+2H2O=4OH- 阴极 2NaCl+2H2O2NaOH+C12↑+H2↑ 将Fe2+氧化为Fe3+ b CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3 3.2≤pH<4.7 冷却结晶
【解析】
(1)燃料电池中通入氧气的电极是正极,正极上得电子发生还原反应,负极上燃料失电子发生氧化反应;
(2)铁电极作阴极,碳作阳极,乙装置中电解氯化钠饱和溶液时,阳极上氯离子放电;
(3)利用电解法进行粗铜提纯时粗铜应作阳极,精铜作阴极,已知金属的活动性顺序为Fe>Cu>Ag>Pt>Au,因此在电解过程中Ag、Pt、Au不会失去电子,而是形成阳极泥,双氧水具有氧化性,可以将亚铁离子氧化为三价铁离子,且不会引进杂质离子,实现固体和液体的分离采用的方法是过滤,调节pH时溶度积小的先形成沉淀析出,以此分析。
(1)燃料电池中通入氧化剂氧气的电极是正极,正极上得电子发生还原反应,电极反应式为
故答案为:正极;;
(2)铁电极连接原电池负极而作电解池阴极,碳作阳极,电解氯化钠饱和溶液时,电解反应的化学方程式为: ,
故答案为:阴极;;
(3)①步骤I中加入试剂A是过氧化氢,目的是将Fe2+氧化为Fe3+,过氧化氢是绿色氧化剂,在氧化过程中不引入杂质,不产生污染
故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;b;
②出去铜离子的溶液中的铁离子杂质离子,为了不引入杂质离子,采用铁离子水解的原理来除去,可以加入:CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3;根据几种金属阳离子开始沉淀和沉淀完全的pH数据,需要调整的pH范围:3.2≤pH<4.7;
故答案为:CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3;3.2≤pH<4.7;
③硫酸铜溶液得到硫酸铜晶体的过程是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,
故答案为:冷却结晶;过滤。
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【题目】为探究一溴环己烷()与NaOH的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应,甲、乙、丙三位同学分别设计如下三个实验方案:
甲:向反应混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,然后再滴入AgNO3溶液,若有浅黄色沉淀生成则可证明发生了消去反应。
乙:向反应混合液中滴入溴水,若溶液颜色很快褪去,则可证明发生了消去反应。
丙:向反应混合液中滴入酸性KMnO4溶液,若溶液颜色变浅,则可证明发生了消去反应。
其中正确的是( )
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 上述实验方案都不正确
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【题目】钾离子电池资源丰富,在非水基电解液中具有更高的离子导电率等优点。一种钾离子电池的工作原理如图所示,已知该电池负极在KC24-KC16-KC8之间变化,正极在K2MnFe(CN)6-KMnFe(CN)6-MnFe(CN)6之间变化,下列说法不正确的是( )
A.如图所示为钾离子电池的放电过程
B.放电时负极可发生反应:2KC8-e-=KC16+K+
C.充电时正极反应式为K2MnFe(CN)6-e-=KMnFe(CN)6+K+
D.若充电前正负极质量相同,则充电时每转移0.lmole-,理论上正负极质量差将增加7.8g
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【题目】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气,以提高二氧化硫的转化率
B.反应2HI(g)H2(g)+I2(g) 达平衡后,缩小反应容器体积,混合气体颜色变深
C.合成氨工厂通常采用20 MPa~50 MPa压强,以提高原料的利用率
D.用HCl溶液代替蒸馏水洗涤AgCl,可以减少沉淀损失
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【题目】设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是
A. 32 g S8(分子结构:)中的共价键数目为NA
B. 2 g由H218O和2H2O组成的物质中含有的质子数为NA
C. 8 g CuO与足量H2充分反应生成Cu,该反应转移的电子数为0.2NA
D. 标准状况下,11.2 L Cl2溶于水,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA
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【题目】下列有关电解质溶液的说法不正确的是
A. 向溶液中通入,减小
B. 将的溶液从升温至,增大
C. 向的HF溶液中滴加NaOH溶液至中性,=1
D. 向的溶液中加入少量水,增大
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【题目】中科院一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯,甲烷在催化作用下脱氢,在气相中经自由基偶联反应生成乙烯,其反应如下:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0
化学键 | H—H | C—H | C=C | C—C |
E(kJ/mol) | a | b | c | d |
(1)已知相关化学键的键能如上表,甲烷制备乙烯反应的ΔH=____________ (用含a、b、c、d的代数式表示)。
(2)T1温度时,向1 L的恒容反应器中充入2mol CH4 ,仅发生上述反应,反应过程中 0~15min CH4的物质的量随时间变化如图1,测得10~15min时H2的浓度为1.6mol/L。
①0~10min内CH4表示的反应速率为__________mol/(L·min)。
②若图1中曲线a、曲线b分别表示在温度T1时,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n(CH4)变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是 ________ (填“a”或 “b”)。
③15min时,若改变外界反应条件,导致n(CH4)发生图1中所示变化,则改变的条件可能是_____________________________________(任答一条即可)。
(3)实验测得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2)其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关,T1温度时k正与k逆的比值为______ (填数值)。若将温度由T1升高到T2,则反应速率增大的倍数v正____v逆(填“>”“=”或“<”),判断的理由是_________________ 。
(4)科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解。如图2所示,电解质是掺杂了 Y2O3与 ZrO2的固体,可在高温下传导O2-。
①C极的Pt为______ 极(填“阳”或“阴” )。
②该电池工作时负极反应方程式为_____________________。
③用该电池电解饱和食盐水,一段时间后收集到标况下气体总体积为112mL,则阴极区所得溶液在25℃时pH=_______ (假设电解前后NaCl溶液的体积均为500mL)。
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【题目】一种特殊的热激活电池示意图如下。该电池总反应为:PbSO4(s)+2LiCl+Ca(s)= CaCl2(s)+ Li2SO4+Pb(s) ,下列说法不正确的是
A. Ca电极发生氧化反应
B. 负极的电极反应:Ca(s)+2Cl﹣﹣2e﹣= CaCl2(s)
C. 可用 LiCl 和 KCl 水溶液代替无水 LiCl﹣KCl
D. 当无水LiCl﹣KCl混合物受热熔融后电池才能工作
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【题目】(12分)电炉加热时用纯O2氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成.下列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置.
(1)产生的O2按从左到右的流向,所选装置各导管的正确连接顺序是
(2)C装置中浓硫酸的作用是 .
(3)D装置中MnO2的作用是 .
(4)燃烧管中CuO的作用是 .
(5)若实验中所取样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种,准确称取0.92g样品,经充分反应后,A管质量增加1.76g,B管质量增加1.08g,则该样品的实验式为 .
(6)用质谱仪测定其相对分子质量,得如图二所示的质谱图,则该有机物的相对分子质量为 .
(7)能否根据A的实验式确定A的分子式 (填“能”或“不能”),若能,则A的分子式是 (若不能,则此空不填).
(8)该物质的核磁共振氢谱如图三所示,则其结构简式为 .
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