Question

【题目】某研究性学习小组设计了一组实验来探究元素周期律。甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系，设计了如图1装置来一次性完成碳族元素中C与Si的非金属性强弱比较的实验研究；乙同学设计了如图2装置来验证卤族元素性质的递变规律。A、B、C三处分别是沾有NaBr溶液的棉花、湿润的淀粉KI试纸、湿润红纸。已知常温下浓盐酸与高锰酸钾能反应生成氯气。

（1）写出对应装置中选用的物质：A______________________，B________________，C________________；

（2）其中装置B中所盛试剂的作用为___________________；C中反应的离子方程式为_______________________________。

（3）乙同学的实验原理是________________________________________________；写出B处的离子方程式：________________________________。

【答案】 石灰石(CaCO3) 饱和NaHCO3溶液 Na2SiO3溶液 除去CO2中的HCl气体 SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO-(CO2过量) 强氧化剂生成弱氧化剂或活泼的非金属单质置换较不活泼的非金属单质 2I－＋Cl2===2Cl－＋I2、Br2＋2I－===I2＋2Br－

【解析】试题分析：通过比较酸性强弱来判断非金属性强弱，完成C与Si的非金属性强弱比较的实验，A装置制取二氧化碳，B装置除去二氧化碳中的氯化氢，C装置硅酸钠与二氧化碳反应证明碳酸的酸性大于硅酸；乙通过比较单质的氧化性来判断非金属性。

解析：根据以上分析，(1). 完成C与Si的非金属性强弱比较的实验，A装置制取二氧化碳，B装置除去二氧化碳中的氯化氢，C装置硅酸钠与二氧化碳反应证明碳酸的酸性大于硅酸；装置中选用的物质：A中放石灰石，B中盛放饱和NaHCO3溶液，C中盛放Na2SiO3溶液；（2）装置B中盛饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl气体；C中硅酸钠与过量二氧化碳反应生成硅酸沉淀和碳酸氢钠，离子方程式为SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO-；（3）乙同学通过比较单质的氧化性来判断非金属性，实验原理是强氧化剂生成弱氧化剂或活泼的非金属单质置换较不活泼的非金属单质，B处参与反应的气体有氯气和A处生成的溴蒸气，氯气与碘化钾反应生成氯化钾和碘单质的离子方程式是2I－＋Cl2===2Cl－＋I2，溴与碘化钾反应生成溴化钾和碘单质的离子方程式是Br2＋2I－===I2＋2Br－

【题型】实验题
【结束】
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【题目】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型电池。电池装置如图所示，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

请回答下列问题：

（1）在导线中电子流动方向为______________(用a、b表示)。

（2）负极反应式为__________________。

（3）电极表面镀铂粉的原因是__________________________________。

（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。因此大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ.2Li＋H2＝2LiH

Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是__________，反应Ⅱ中的氧化剂是__________。

②已知LiH固体密度为0.82 g/cm3。用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积之比为________。

③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为__________mol。

Answer 1

【答案】 由a到b 2H2＋4OH－－4e－===4H2O（或H2＋2OH－－2e－===2H2O） 增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率 Li H2O 8.7×10－4 32

【解析】试题分析：（1）氢氧燃料电池中，氢气发生氧化反应，所以通入氢气的一极是负极；氧气发生还原反应，通入氧气的一极是正极；电子由负极经导线流入正极；（2）氢气在负极失电子发生氧化反应；（3）铂吸附气体的能力强，性质稳定；（4）①所含元素化合价升高的反应物是还原剂，所含元素化合价降低的反应物是氧化剂；②根据2Li＋H2＝2LiH计算生成的LiH体积与被吸收的H2体积之比为；②根据反应Ⅰ、Ⅱ的关系式计算导线中通过电子的物质的量；

解析：（1）氢氧燃料电池中，氢气发生氧化反应，所以通入氢气的一极是负极；氧气发生还原反应，通入氧气的一极是正极，电子由负极经导线流入正极，在导线中电子流动方向为由a到b；（2）氢气在负极失电子发生氧化反应，电极反应式是H2＋2OH－－2e－===2H2O；（3）铂吸附气体的能力强，电极表面镀铂粉增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率；（4）①所含元素化合价升高的反应物是还原剂，所含元素化合价降低的反应物是氧化剂，反应Ⅰ中锂元素化合价升高，所以还原剂是Li，反应Ⅱ，水中氢元素化合价降低，氧化剂是H2O；②设生成的LiH体积是v ，

； v=195.12，生成的LiH体积与被吸收的H2体积之比为195.12 :224=8.7×10－4；

②根据反应Ⅰ、Ⅱ的关系式，10mol氢气被吸附，生成氢气20mol，根据H2＋2OH－－2e－===2H2O，导线中通过电子的物质的量为mol；