题目列表(包括答案和解析)
原电池、电解(电镀)池是化学反应利用方面的典型事例,体现出能量之间的转换,受到越来越多的关注。按要求回答下列各个问题。
(1)南昌大学最近研发出一种新型纳米锂电池,已跻身国内领先地位。锂离子电池的正极材料是锂过渡金属氧化物(例如LiCoO2)混以一定量的导电添加物(例如C)构成的混合导体,负极材料是可插入锂的碳负极。两极的电极反应式:
负极:
正极:
。
充、放电时电池中的变化简单表示为:
(a、b、c、d表示充放电过程)。其中表示充电时阴极发生变化的过程是 (填a、b、c、d),判断理由是 。
(2)在正负极之间是固体电解质。固体电解质又称离子导体,在一定温度范围内具有很强的导电性。固体电解质虽然是固体,但却像电解质溶液一样为离子的导电载体。下列物质能作为固体电解质的是 (填编号)。
①特种钢;②硝酸钾晶体;③银;④高纯度硅。
(3)实验室中用该类电池在铁棒上镀铜,当有lmol电子发生转移时,则正极产生物质的质量为 g。
(4)为了使产品更耐腐蚀和美观,通常采用电镀的方式,但随之而来的是污染问题。某电镀厂处理有氰电镀的废水时,用Ti02作催化剂,用NaCl0将CN-离子氧化成CNO-,CNO-在酸性条件下继续被NaClO氧化成N2和C02;用如图装置实验,通过测定二氧化碳的量确定CN-的含量。将浓缩后含CN-离子200mL的污水与过量NaClO溶液的混合液,倒入甲中,塞上橡皮塞,一段时间后,打开橡皮塞和活塞,使溶液全部放入乙中,关闭活塞。
①甲中反应的离子方程式为_____________
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②乙中除生成N2和C02外,还有HCl及副产物Cl2等。在上述装置中HCl和C12是如何被除掉的?______。
③实验后得到0.4吧沉淀,则浓缩后的污水中CN-的含量为 g/L。
| ||
| ||
| 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | |
| N2 | 8.00 | 7.40 | 7.00 | 6.72 | 6.52 | 6.36 | 6.20 | 6.00 | 6.00 | 6.00 |
| CO | 0.00 | 1.80 | 3.00 | 3.84 | 4.22 | 4.92 | 5.40 |
| 4xV2 |
| 27n2(1-x)4 |
| 4xV2 |
| 27n2(1-x)4 |
| 物 质 | 燃烧热(kJ?mol-1) |
| H2(g) | -285.8 |
| CO(g) | -283.0 |
| CH4(g) | -890.3 |
(12分)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨反应的化学方程式为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.2kJ/mol。合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到,H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。我国合成氨工业目前的生产条件为:催化剂-铁触媒,温度-400~500℃,压强-30~50MPa。
回答下列问题:
(1)合成氨工业中原料气压缩到30~50MPa的原因是 。从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,实际生产中采用400~500℃的高温,原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是 。
(2)500℃、50MPa时,在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时N2的转化率为x。则K和x的关系满足K= 。
(3)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。部
分物质的燃烧热数据如下表:
| 物 质 | 燃烧热(kJ·mol-1) |
| H2(g) | -285.8 |
| CO(g) | -283.0 |
| CH4(g) | -890.3 |
已知1mol H2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和H2O(g)在高温下反应的热化学方程式 。
(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式 。
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