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5.熔融碳酸盐燃料电池(MCFS),发明于1889年.现有一个碳酸盐燃料电池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,操作温度为650℃,在此温度下以镍为催化剂,以煤气(CO、H2的体积比为1:1)直接作燃料,其工作原理如图所示.请回答下列问题:
(1)A级为负级,发生的电极反应是H2+CO-4e-+2CO32-═H2O+3CO2.(2)电池总反应为CO+H2+O2=CO2+H2O
(3)以此电源接用电器工作,消耗水煤气0.56L(已换算为标况)时,通过导线的电子数目为0.05mol
(4)常温下将电池中的电解质碳酸钠配成0.4mol/L的水溶液,向该溶液中缓缓加入等体积0.2mol/L的盐酸后,溶液pH=10,则c(HC${O}_{3}^{-}$)+2c(H2CO3)=0.1+10-4-10-10mol/L(用精确的数字式表达).

分析 (1)该燃料电池中,负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水;
(2)电池总反应为一氧化碳、氢气与氧气反应生成二氧化碳和水;
(3)水煤气0.56L(已换算为标况)的物质的量为$\frac{0.56L}{22.4L/mol}$=0.025mol,结合电极方程式计算转移的电子;
(4)0.4mol/L的碳酸钠与等体积0.2mol/L的盐酸混合,混合后溶液中溶质为碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠,其浓度均为0.1mol/L,结合电荷守恒和物料守恒分析.

解答 解:(1)该燃料电池中,负极的气体按物质的量之比为1:1参与反应,A极通入燃料,则A极为负极;负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水,电极反应式为CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O,
故答案为:负;CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O;
(2)电池总反应为一氧化碳、氢气与氧气反应生成二氧化碳和水,则电池总反应方程式为:CO+H2+O2=CO2+H2O;
故答案为:CO+H2+O2=CO2+H2O;
(3)水煤气0.56L(已换算为标况)的物质的量为$\frac{0.56L}{22.4L/mol}$=0.025mol,已知电极反应式为CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O,则转移电子的物质的量为0.025mol×$\frac{1}{2}$×4=0.05mol;
故答案为:0.05mol;
(4)0.4mol/L的碳酸钠与等体积0.2mol/L的盐酸混合,混合后溶液中溶质为碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠,其浓度均为0.1mol/L,溶液中c(Na+)=0.4mol/L,c(H+)=10-10mol/L,c(OH-)=10-4mol/L,c(Cl-)=0.1mol/L,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-),物料守恒为c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=0.2mol/L,则c(HCO3-)+2c(H2CO3)=0.1+10-4-10-10mol/L;
故答案为:0.1+10-4-10-10mol/L.

点评 本题考查电化学电极反应式和的书写、原电池的计算、溶液中电荷守恒和物料守恒的应用等知识,明确发生的电极反应及反应中转移的电子数、溶液中电荷守恒和物料守恒原理即可解答,题目难度中等.

练习册系列答案
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15.用NA表示阿伏伽德罗常数的值,下列叙述正确的是(  )
A.常温常压下,46gNO2含有2NA个分子
B.标准状况下,1.12L1H2和0.2g2H2均含有0.1NA个质子
C.室温时,1LpH=2的NH4Cl溶液中水电离出H+的数目为10-12NA
D.过氧化氢分解制得标准状况下1.12LO2,转移的电子数目为0.2NA

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16.H1N1病毒是一种没有超常抵抗力的病毒.研究证明,许多常用消毒药物如漂粉精、漂白粉、高锰酸钾等,可以将H1N1病毒杀灭.
(1)工业上制取漂白粉的反应方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O.
(2)将漂白粉溶于适量水中,呈白色浊状物,静置沉降.取少许上层清液,滴加碳酸钠溶液出现白色沉淀,写出其中一个化学方程式CaCl2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaCl.
另取少许上层清液,滴加适量的AgNO3、HNO3(填化学式)即可检验Cl-的存在,发生反应的化学方程式为CaCl2+2AgNO3═2AgCl↓+Ca(NO32
(3)漂白粉在空气中长期放置,会失效,用化学方程式解释其原因Ca(ClO)2+H2O+CO2=CaCO3+2HClO、2HClO$\frac{\underline{\;光\;}}{\;}$2HCl+O2↑.

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13.A、CH4、H2组成的混合气体,当V(A):V(H2)=7:24时混合气体的摩尔质量为16g•mol-1则A为(  )
A.O2B.COC.CO2D.SO2

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20.已知:CH4+Br2→CH3Br+HBr

将甲苯和液溴混合在光照下进行反应,得到的产物是(  )

A.①②③B.C.④⑤⑥⑦D.全部

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10.下表是元素周期表的一部分,针对表中的①~⑧中元素,按要求用相应的化学用语填空回答.
ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
2
3
(1)①为铍(填元素名称),在这些元素中,非金属性最强的元素F(填元素符号),化学性质最不活泼的原子的原子结构示意图为
(2)③⑤⑦元素形成的简单离子,离子半径由小到大的顺序Al3+<F-<Cl-(填离子符号)
(3)④⑦元素形成的化合物的电子式为,②元素形成的单质其结构式为N≡N.
(4)用化学式,“<”或“>”比较,②③两元素气态氢化物的稳定性NH3<HF;⑥⑦两元素最高价氧化物对应水化物酸性H2SiO3<HClO4
(5)④⑤两元素最高价氧化物对应水化物发生反应的离子方程式是Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O.

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17.下列实验所用玻璃仪器名称最少的是(  )
A.用CCl4萃取碘水中的I2B.粗盐(混有泥沙、MgSO4•FeCl3)的提纯
C.用蒸馏方法分离CCl4和I2的混合物D.用浓HCl配制一定量浓度的稀HCl

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14.一块表面被氧化为Na2O的钠块10.8g,投入到100g水中完全反应,收集到H22.24L(标准状况),试求:
(1)钠块中未被氧化的钠的质量;
(2)所得溶液的溶质的质量分数;
(3)若将所得溶液稀释为1000mL,则稀释后溶液中溶质的物质的量浓度.

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15.下列A、B、C、D是中学常见的混合物分离或提纯的基本装置.
  
请根据混合物分离或提纯的原理,回答在下列实验中需要使用哪种装置.将A、B、C、D 填入适当的空格中.
(1)从碘水中提取碘C(或CA);
(2)分离酒精与水的混合物A;
(3)分离植物油和水C;
(4)除去粗盐中的泥沙制精盐BD.

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