【题目】一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可使氯碱工业节能30%以上。在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。
(1)图中X、Y分别是_______、______(填化学式),a ___b(填“>”、“<”或“=”)。
(2)燃料电池中负极的电极反应式是______________________。
(3)电解池中总反应的离子方程式是__________________________。
(4)假设该装置的能量利用率可达70%,要电解制得2.4 mol NaOH,燃料电池需消耗标准状况下的空气________L。(空气中O2的体积分数为20%)
【答案】(1)Cl2(1分) H2(1分) >(1分)
(2)H2+2OH--2e-== 2H2O(1分)
(3)2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2 ↑(2分) (4)96(2分)
【解析】
试题分析:(1)在燃料电池中,氧气作正极,所以通入空气的极是正极,通入燃料的极是负极,即产生Y的极是阴极,所产生的是氢气,在X处产生的是氯气,氢氧燃料电池最后产生的是水,所以a%大于b%,故答案为:Cl2;H2;>;(2)燃料电池的工作原理:负极是燃料氢气发生失电子的氧化反应,即H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O;(3)电解池中总反应的离子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2 ↑;
(4)由电解方程式得,理论上生成2.4mol NaOH转移2.4mol电子,需要氧气0.6mol,空气3mol;实际需要空气: 3mol×22.4L/mol÷70%=96L.
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【题目】工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业。
(1)若采用无隔膜法电解冷的食盐水时,Cl2会与NaOH充分接触,导致产物仅是NaClO和H2。无隔膜法电解冷的食盐水相应的离子方程式为 。
(2)氯碱工业耗能高,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中的电极未标出,甲,乙所用的离子膜为同一类型。
①甲中的离子交换膜为 (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
②经精制的饱和NaCl溶液应从图中电解池的 (填写“左” 或“右”)池注入。
③图中X是____ __(填化学式);乙中右室的电极反应式为: _ ,图示中氢氧化钠溶液质量分数a%与b%的关系是 (填字母)。
A. a%=b% B. a%﹥b% C. a%﹤b%
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【题目】硼及其化合物在工业上有许多用途。工业上以铁硼矿为原料制备硼酸,铁硼矿含有Mg、Fe、Ca、Al、B、O等多种元素,它的主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4。
(1)基态铁原子的外围电子层排布为_____________,该元素位于元素周期表中的第_____________族,在水溶液中常以Fe2+、Fe3+的形式存在,其中_____________更稳定。
(2)以硼酸为原料可制得NaBH4,B原子的杂化方式为_____________。
(3)第ⅤA族元素的原子R与A原子结合形成RA3气态分子,其立体结构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时,分子结构如图所示,下列关于RCl5分子的说法中不正确的是( )
A.分子中5个R﹣Cl键键能不都相同
B.键角(Cl﹣R﹣Cl)有90°、120、180°几种
C.RCl5受热后会分解生成分子立体结构呈三角锥形的RCl3
D.每个原子都达到8电子稳定结构
(4)因为氯化铝易升华,其双聚物Al2Cl6结构如图1所示。1mol该分子中含__________个配位键,该分子________(填“是”或“否”)平面型分子。
(5)纯叠氮酸(HN3)在常温下是一种液体,沸点较高,为308.8 K,主要原因是_________。
(6)二硫化碳属于_________(填“极性”或“非极性”)分子。
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【题目】有机物A可发生如下转化(方框内物质均为有机物,部分无机产物已略去):
已知:(R、R'可表示烃基或官能团)
请回答:
(1)F蒸气密度是相同条件下H2密度的31倍,且分子中无甲基。已知1 mol F与足量钠作用产生H2 22.4 L(标准状况),则F的分子式是__________________。
(2)G与F的相对分子质量之差为4,则G的性质是________(填字母)。
a.可与银氨溶液反应 b.可与乙酸发生酯化反应
c.可与氢气发生加成反应 d.1 mol G可与2 mol新制Cu(OH)2发生反应
(3)D能与NaHCO3反应,且两分子D可以反应得到含有六元环的酯类化合物,E可使溴的四氯化碳溶液褪色,则D→E的化学方程式是_______________________
(4)B的同分异构体较多,写出一种不含甲基能发生银镜反应的同分异构体结构简式:_________。
(5)A转化为B和F的化学方程式是_________________________。
(6)某烃分子H的碳原子数小于10,核磁共振氢谱只有一组峰, 在相同条件下也可发生类似B → C的反应并只生成一种有机物I,I的结构简式: _______________。
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【题目】已知氯化亚铁的熔点674℃、沸点1023℃;三氯化铁在300℃以上易升华,易溶于水并且有强烈的吸水性。在500℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生多种反应,反应之一为:12FeCl2 +3O22Fe2O3 +8FeCl3。某研究小组选用以下装置(夹持装置省略,装置可重复选用)进行反应的探究。回答下列问题:
(1)装置的合理连接顺序为A、 、D,其中E装置U形管左边设计为粗导管的目的是 。
(2)A装置中发生反应的化学方程式为 。
(3)反应过程发现,装置B中除生成红棕色固体外,还观察到黄绿色气体,生成该气体的化学方程式为 。
(4)待B中充分反应后,停止加热后,还需持续通氧气至 。
(5)设计实验:
①利用E装置U形管里的固体验证Fe(OH)3是弱碱: 。
②测定装置B的残留固体中铁元素的质量分数: 。
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【题目】研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是
A.d为石墨,铁片腐蚀加快
B.d为石墨,石墨上电极反应为:O2 + 2H2O + 4e → 4OH–
C.d为锌块,铁片不易被腐蚀,该防护方法属于牺牲阳极的阴极保护法。
D.d为锌块,铁片上电极反应为:2H+ + 2e → H2↑
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【题目】NA表示阿伏加罗常数的值,下列有关叙述正确的个数为
①1mol苯乙烯中含有的碳碳双键数为4NA
②4.2g乙烯和丙烯混合气中含有的极性键数目为0.6NA
③标况下,3.36LHF含有的电子数为1.5NA
④常温下1L 0.5mol/L NH4Cl溶液与2L 0.25mol/L NH4Cl溶液所含NH4+的数目相同
⑤常温下4.6gNO2和N2O4混合气体中所含原子总数为0.3NA
⑥在KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2+3H2O反应中,每生成1mol Cl2转移的电子总数为2 NA
⑦1mol铁粉在1mol氯气中充分燃烧,失去的电子数为3NA
⑧高温下,16.8g Fe与足量水蒸气完全反应失去0.8NA个电子.
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
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【题目】用均滴有酚酞试液和氯化钠溶液的滤纸分别制作甲、乙两个装置。下列描述正确的是( )
A.滤纸上的阴离子都向碳棒迁移
B.a、d两极的电极反应式相同
C.b、d两极附近的溶液都变红
D.c、d两极均有少量气体产生
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【题目】一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
已知:气体分压P(分)=气体总压P(总)×体积分数。下列说法正确的是( )
A.550℃时,若充入惰性气体,v(正),v(逆)均减小,平衡不移动
B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P(总)
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