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5.被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点.
①已知甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH═K2CO3+3H2O,通入甲烷的这个电极是负极(填“正极”或“负极”),另一个电极上的电极反应式为:2H2O+O2+4e-=4OH-
②随着电池不断放电,电解质溶液的碱性减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
③通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率大于
(填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率.

分析 ①在燃料电池中,负极上是燃料发生失电子的氧化反应,正极上发生得电子的还原反应,结合电解质环境来书写电极反应式即可;
②根据电池反应判断溶液酸碱性的变化;
③根据燃料电池的特点结合能量转化来判断.

解答 解:①在甲烷燃料电池中,通入甲烷的电极是负极,通入氧气的电极是正极,碱性环境下工作时正极电极反应方程式:2H2O+O2+4e-=4OH-;故答案为:负极;2H2O+O2+4e-=4OH-
②甲烷和氧气燃料电池进行工作时,总反应式为CH4+2O2+2KOH═K2CO3+3H2O,随着电池不断放电,氢氧化钾被消耗,所以电解质溶液的碱性减小,故答案为:减小;
③通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率大于甲烷燃烧的能量利用率,故答案为:大于.

点评 本题考查甲烷燃料电池的电极反应式、总方程式及应用方面的知识,难度不大.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.某种物质溶于水后得到的溶液中,含有Fe2+、Fe3+、SO42-、NH4+、Ba2+、CO32-离子中的某几种.
(1)甲同学欲探究溶液的组成,进行了如下实验:①取少量溶液于试管中,逐滴加入浓氢氧化钠溶液,发现开始生成白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,同时伴有刺激性气体放出;②另取少量溶液于试管中,加入足量盐酸酸化后再滴加氯化钡溶液,有白色沉淀生成.该溶液中一定含有的离子是Fe2+、SO42-、NH4+;写出①中白色沉淀转化为红褐色沉淀的化学方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
(2)乙同学进行如下实验:取少量溶液于试管中,滴加几滴硫氰酸钾溶液,无明显现象;再滴加H2O2,发现溶液变红色;继续滴加H2O2,红色逐渐褪去且有气泡产生.为弄清其中缘由,乙同学查阅资料知:H2O2+SCN-→SO42-+CO2↑+N2↑+H2O+H+
①该反应中,被氧化的元素为N、S,每生成lmol CO2转移的电子数为11NA
②根据乙同学的实验现象,请判断还原性强弱为:Fe2+>SCN-(填<、=或>);
③根据资料,乙同学提出的猜想是:H2O2将SCN-氧化使红色逐渐褪去.请你设计一个实验,验证乙同学的猜想是否正确取少量褪色后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液恢复红色,证明乙同学推断正确.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.一定量液态饱和烃的一元衍生物A,在125℃,1.01×105Pa下完全汽化后,与其体积4.5倍的氧气混合点燃,恰好完全反应生成CO2、H2O(g),恢复到反应前的温度、压强,测得气体的密度比反应前减小了$\frac{3}{14}$.试通过计算推断A可能的化学式,并写出A可能的结构简式.

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

13.下列说法中正确的是(  )
A.放热反应不一定不需要加热,但吸热反应一定需要加热
B.中和反应都是放热反应
C.氢气燃烧放出大量的热,说明参加反应的氢气和氧气总能量比生成物水的总能量低
D.C与CO2反应是吸热反应

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

20.已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示,下列说法正确的是(  )
A.该反应只有在加热条件下才能进行
B.该反应中D的能量可能大于反应物A和B的能量之和
C.该反应为放热反应
D.反应物的总能量高于生成物的总能量

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂.工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:

已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列问题:
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH在4.4~7.5范围内.
(2)反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子,写出该反应的离子方程式为2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O.
(3)实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2体积为11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为2mol.
(4)碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子,该水解反应的离子方程式为2Fe(OH)2++2H2O?Fe2(OH)42++2H+
(5)为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量,实验操作如下:准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中,加入足量H2O2,调节pH<3,加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后,再用0.1000mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL.
已知:2Fe3++2I-═2Fe2++I2 I2+2S2O32-═2I-+S4O62-
若滴定前溶液中H2O2没有除尽,所测定的铁元素的含量将会偏高 (填“偏高”“偏低”“不变”)

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

17.过氧化钙是重要的无机过氧化物.近年来,这种产品的用途,伴随着应用技术的开发在迅速增多,现已广泛用于化学工业和农业等方面的生产.工业上生产过氧化钙的主要流程如图:

已知CaO2•8H2O呈白色,微溶于水,加热至350℃左右开始分解放出氧气.
(1)用上述方法制取CaO2•8H2O的化学方程式是CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4Cl;
(2)检验“水洗”是否合格的方法是取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀;
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0℃左右,其可能原因是(写出两种):①温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率;②该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2•8H2O产率.

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14.垃圾是放错地方的资源,工业废料也可以再利用.某化学兴趣小组在实验室中用废弃的含铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和铁红(Fe2O3).实验方案如下:

(1)滤渣B中发生反应的离子反应方程式为:2NO3-+3Cu+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O,NO3-+Fe+4H+=Fe3++NO↑+2H2O;
(2)已知Fe(OH)3沉淀的pH是3~4,溶液C通过调节pH可以使Fe3+沉淀完全.下列物质中可用作调整溶液C的pH的试剂是CD(填序号).
A、铜粉B、氨水C、氢氧化铜D、碱式碳酸铜
(3)常温,若溶液C中金属离子均为1mol•L-1,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20.控制pH=4,溶液中c(Fe3+)=4.0×10-8mol/L,此时Cu(OH)2无沉淀生成(填“有”或“无”).
(4)将20mL Al2(SO43溶液与等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液70mL混合,反应的离子方程为:2Al3++3SO42-+3Ba2++7OH-=3BaSO4↓+Al(OH)3↓+AlO2-+2H2O.
(5)在0.1L的混合酸溶液中,c(HNO3)=2mol•L-1,c(H2SO4)=3mol•L-1,将0.3mol的铜放入加热充分反应后,被还原的HNO3的物质的量为0.2mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

15.下列物质的类别与所含官能团的书写都正确的是(  )
A.酚类-OHB.   羧酸-CHO
C.CH3CH=CHCH=CH2   烯烃  C=CD.CH3-O-CH3    醚类

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