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将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL.
(1)0<V≤22.4L时,电池总反应的化学方程式为
 

(2)22.4L<V≤44.8L时,负极电极反应为
 

(3)V=33.6L时,溶液中阴离子浓度大小关系为
 
考点:原电池和电解池的工作原理,离子浓度大小的比较
专题:
分析:(1)n(KOH)=2mol/L×1L=2mol,该装置是燃料电池,负极上甲烷失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,根据原子守恒得0<n(CO2)≤1mol,二氧化碳不足量,则二者反应生成碳酸钾;
(2)根据原子守恒得1<n(CO2)≤2mol,二者反应生成碳酸氢钾;
(3)当V=33.6L时,n(CO2)=1.5mol,设碳酸钾的物质的量为x、碳酸氢钾的物质的量为y,根据K原子、C原子守恒得
x+y=1.5
2x+y=2
,解得
x=0.5
y=1
,碳酸根离子水解程度大于碳酸氢根离子,据此计算离子浓度大小.
解答: 解:(1)n(KOH)=2mol/L×1L=2mol,该装置是燃料电池,负极上甲烷失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,根据原子守恒得0<n(CO2)≤1mol,二氧化碳不足量,则二者反应生成碳酸钾,电池反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,故答案为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O;
(2)根据原子守恒得1<n(CO2)≤2mol,二者反应生成碳酸氢钾,所以负极反应式为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-,故答案为:CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-
(3)当V=33.6L时,n(CO2)=1.5mol,设碳酸钾的物质的量为x、碳酸氢钾的物质的量为y,根据K原子、C原子守恒得
x+y=1.5
2x+y=2
,解得
x=0.5
y=1
,碳酸根离子水解程度大于碳酸氢根离子,但水解程度较小,所以溶液中离子浓度大小顺序为c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-),故答案为:c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-).
点评:本题以原电池原理为载体考查物质之间的反应,明确二氧化碳和KOH反应产物是解本题关键,难点是电极反应式的书写,要结合电解质溶液酸碱性书写,题目难度中等.
练习册系列答案
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L(标准状况下);
(3)现将1mol PbO2加热分解,收集产生的O2,加热分解后所得固体中,pb2+占Pb元素的物质的量分数为x;再向加热所得固体中加入足量的浓盐酸,收集产生的C12,收集到O2和C12的物质的量之和为y mol.试回答下列问题:
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②若两步反应中O2和Cl2的物质的量之比为3:5,则剩余固体中含有的物质为
 
,其物质的量之比为
 

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A、当电池负极消耗m g气体时,电解池阳极同时有m g气体生成
B、电解后c(Na2CO3)不变,且溶液中有晶体析出
C、电池的负极反应式为:O2+2H2O+4e-═4OH-
D、电池中c(KOH)不变

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A、实验室中用稀硫酸与锌粒反应制取H2
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C、实验室中用H2O2与MnO2作用产生O2
D、实验室中用稀盐酸与石灰石反应制取CO2

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二氯化二硫(S2Cl2)是广泛用于橡胶工业的硫化剂,其分子结构与双氧水分子相似.常温下,S2Cl2是一种橙黄色液体,遇水易水解,并产生能使品红褪色的气体.下列说法中错误的是(  )
A、S2Cl2的结构式为Cl-S-S-Cl
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C、S2Br2与S2Cl2结构相似,熔沸点S2Cl2>S2Br2
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下列说法在一定条件下可以实现的是(  )
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③没有水生成,也没有沉淀和气体生成的复分解反应;
④两种酸溶液充分反应后的溶液体系为中性;
⑤有两种氧化物反应的产物有气体.
A、①②③④⑤B、②④⑤
C、①②③⑤D、③④⑤

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