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【题目】(1)SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体,对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料, 装置如图所示。

①若A为CO, B为H2,C为CH3OH,则通入CO一极的电极反应式为_____________

②A为SO2, B为O2, C为H2SO4, 则负极反应式为________________

③若A为NO2, B为O2, C为HNO3,负极的电极反应式为_________________

(2)下图所示的原电池装置中,负极材料是_____。正极上能够观察到的现象是_______________。 负极的电极反应式是_________________。原电池工作一段时间后,若消耗负极5.4g ,则放出气体______mol。

(3)利用反应Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4设计一个原电池。

①在下面方格内画出实验装置图________________

②指出正极材料可以为_____,该电极上发生的电极反应为___________

【答案】CO+4e-+4H+==CH3OH SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ Al 有气体生成 Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3 C(Ag等) Fe3++e-=Fe2+

【解析】

1)①燃料电池中,通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极,该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价,所以CO是氧化剂,发生还原反应;
②若ASO2BO2CH2SO4,负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子;
③若ANO2BO2CHNO3,则负极上二氧化氮失电子生成硝酸根离子;

2)根据只有自发进行的氧化还原反应才可以设计成原电池进行分析;

3)根据反应“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4可知,反应中Cu被氧化,应为原电池负极,失电子而被氧化,正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料,Fe3+在正极得到电子而被还原,电解质溶液为Fe2(SO4)3,以此画出实验装置图并书写有关的电极反应式;

1)①燃料电池中,通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极,该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价,所以CO是氧化剂,则通入CO的电极为正极,电极方程式为CO+4 e-+4H+=CH3OH
答案:CO+4 e-+4H+=CH3OH
②若ASO2BO2CH2SO4,负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子,电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
答案:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
③若ANO2BO2CHNO3,则负极上二氧化氮失电子生成硝酸根离子和氢离子,电极反应式NO2-e-+H2O=NO3-+2H+

答案:NO2-e-+H2O=NO3-+2H+

2)只有自发进行的氧化还原反应才可以设计成原电池,此装置自发进行的氧化还原反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,因此负极反应为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O,正极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑;根据总方程式可知2Al3H2,消耗负极5.4g ,则放出气体

答案:Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3

3)①根据反应“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4可知,反应中Cu被氧化,应为原电池负极,失电子而被氧化,正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料,Fe3+在正极得到电子而被还原,电解质溶液为Fe2(SO4)3,以此画出实验装置图;

答案:

2)正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料;根据Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4可知:电极反应式负极:Cu-2e-=Cu2+,正极2Fe3++2e-=2Fe2+

答案:CAg等) Fe3++e-=Fe2+

练习册系列答案
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【题目】为探究NH3的溶解性,某兴趣小组按如图所示装置进行实验(f为止水夹),请回答下列问题:

1)写出实验室用固体加热型装置制取氨气的化学方程式 __________

2)要得到干燥的氨气可选用____作干燥剂。

A.碱石灰(CaONaOH的混合物)

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【题目】1)某温度时,在2 L容器中,XYZ三种物质的物质的量随时间变化曲线如图所示。由图中数据分析,该反应的化学方程式为:______________

2)反应开始至2 minZ的平均反应速率为__________

3)达到平衡时X的转化率为__________

4)不同时间测得以下反应速率:

v(X)=0.075 mol· L-1·min-1 v(Y)=0.001 mol· L-1·s-1 v(Z)=0.06 mol·L-1·min-1

速率由大到小关系正确为______

A.①>③>② B.③>①>② C.②>>

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B. 可用从a处加水的方法检验装置②的气密性

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A. O→AH++SO42+Ba2++OHBaSO4↓+H2O

B. A→B2Al3++3SO42+3Ba2+ +6OH3BaSO4↓+2Al(OH)3

C. B→CNH4++SO42+Ba2+ +OHBaSO4↓+NH3·H2O

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向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。

(1)检验产物:

①取少量黑色固体,洗涤后,____________________________________(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液,滴加__________溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有_____________

(2)针对溶液呈黄色,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是________________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:

①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,白色沉淀:___________(化学式),且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:

序号

取样时间/min

现象

i

3

产生大量白色沉淀;溶液呈红色

ii

30

产生白色沉淀较3min时量少;溶液红色较3min时加深

iii

120

产生白色沉淀较30min时量少;溶液红色较30min时变浅

Fe3+产生的原因作出如下假设:

假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;

假设b:空气中存在O2,由于________________________(用离子方程式表示),可产生Fe3+; 假设c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可产生Fe3+_________________(用离子方程式表示)

假设d:根据加入KSCN溶液后产生白色现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。请写出产生Fe3+的离子方程式:______________________________

下列实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验:向硝酸酸化的__________溶液溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。

(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:______________________________________________________________________________

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