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【题目】科学家制造出一种使用固态电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。如图1所示装置中,以稀土金属材料作为惰性电极,在电极上分别通入CH4和空气,其中固态电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导O2-(O2+4e-=2O2-)。

(1)c电极的名称为________(填“正极”或“负极”),d电极上的电极反应式为: ____。

(2)如图2所示用惰性电极电解100 mL 0.5 mol·L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为: __________,若a电极产生56 mL(标准状况)气体,则所得溶液的c(H+)=________(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入________(填字母)。

a.CuO b.Cu(OH)2 c.CuCO3 d.Cu2(OH)2CO3

【答案】正极 CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 0.1 mol·L-1 ac

【解析】

(1)依据装置图中电流流向分析,c为正极,氧气得电子发生还原反应,d为负极,甲烷失电子发生氧化反应;

(2)图2是电解池,与电源正极连接的a电极为阳极,发生4OH--4e-=O2↑+2H2O,b为阴极,发生为Cu2++2e-=Cu,结合电极方程式计算,使溶液恢复的方法是加入两个电极产物反应后得到的物质。

(1)图1是原电池,依据电流流向是从正极流向负极,c电极为正极,氧气得到电子发生还原反应,d电极为电池负极,甲烷失电子发生还原反应,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-离子,负极电极反应为:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O;

(2)如图2所示电解100mL0.5mol/LCuSO4溶液,发生的电解池反应为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,与电源正极相连的为阳极,溶液中OH-失去电子发生氧化反应,电极反应为:4OH--4e-=2H2O+O2↑;

若a电极产生56mL(标准状况)气体为O2,其物质的量n(O2)=0.056L÷22.4L/mol=0.0025mol,消耗OH-离子的物质的量为n(OH-)=4n(O2)=0.01mol,则溶液中生成H+物质的量n(H+)= n(OH-)=0.01mol,c(H+)==0.1mol/L;

在所得溶液电解过程中,CuSO4溶液每反应产生2个Cu原子,就会同时损失2个O原子,相当于失去2个CuO,为了使CuSO4溶液,恢复原浓度,应加入CuO,也可以加入CuCO3,因为CuCO3+H2SO4=CuSO4+CO2↑+H2O,相当于加CuO,符合恢复溶液浓度的定量关系;但不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3,而Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O、Cu2(OH)2CO3+2H2SO4═2CuSO4+CO2↑+3H2O,除增加溶质外还增加了水,故合理选项是ac。

练习册系列答案
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【题目】氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。其合成原理为: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,

I.在密闭容器中,投入1mol N2和3 mol H2在催化剂作用下发生反应;

(1)测得反应放出的热量_____92.4kJ (填“小于”,“大于”或“等于”)

(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量_____。(填“变大”、“变小”或“不变”)

(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将_______(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。

(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将__________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度______(填“大于”、“小于”或“等于”)原来的2倍。

II.该反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=﹣92.4kJ/mol 在一密闭容器中发生,如图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。

(1)t1、t3、t4时刻,体系中分别是什么条件发生了变化?

t1__________,t3__________,t4__________。

(2)下列时间段中,氨的百分含量最高的是_______

A.0~t1B.t2~t3 C.t3~t4D.t4~t5

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(2)根据下图填空

①负极为___________,该电极的方程式为__________________

②正极的现象是________________________________,发生____________________反应(填写“氧化”或“还原”)

③电子从_____经导线流向_______,溶液中H+向________移动(填具体电极材料)。

④若反应过程中有0.1mol电子发生转移,则生成的氢气在标准状况下的体积为______L。

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D.CD段相当于电解水

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时间/s

c(NO)/(mol·L-1)

c(CO)/(mol·L-1)

0

9.50×10-3

9.00×10-3

1

4.50×10-3

4.00×10-3

2

2.50×10-3

2.00×10-3

3

1.50×10-3

1.00×10-3

4

1.50×10-3

1.00×10-3

下列说法正确的是

A.前2 s内的平均反应速率v(N2)=3.5×10-3mol·L-1·s-1

B.升高温度时,逆反应速率增大,正反应速率减小

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B.多孔碳材料电极为正极

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