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7.以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图.回答下列问题:
(1)B极上的电极反应式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O
(2)若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的甲烷的体积为1.12L(标况下).

分析 (1)由阴离子移动方向可知B为负极,负极发生氧化反应,甲烷被氧化生成二氧化碳和水;
(2)开始阶段发生反应:2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+4H+,铜离子完全放电后,发生反应2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑,当两极收集到的气体体积相等时,即氢气与氧气的体积相等,令是氢气为xmol,根据电子转移守恒列方程计算,再根据电子转移守恒计算消耗的甲烷;根据电池中的能量转化率分析.

解答 解:(1)由阴离子移动方向可知B为负极,负极发生氧化反应,甲烷被氧化生成二氧化碳和水,电极方程式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O,
故答案为:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O;
(2)硫酸铜的物质的量=0.1L×2mol/L=0.2mol,开始阶段发生反应:2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+4H+,铜离子完全放电后,发生反应2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑,当两极收集到的气体体积相等时,即氢气与氧气的体积相等,令是氢气为xmol,根据电子转移守恒,则:0.1mol×2+2x=4x,解得x=0.1,
根据电子转移守恒,可知消耗的甲烷物质的量=$\frac{0.1mol×4}{8}$=0.05mol,故消耗甲烷的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L,
故答案为:1.12 L.

点评 本题综合考查电化学知识,为高频考点,侧重于学生的分析、计算能力的考查,解答本题要注意把握原电池的工作原理,把握电极方程式的书写,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

3.用石墨电极电解足量的CuSO4溶液,欲恢复到电解前CuSO4溶液的浓度,可向电解后的溶液加入一定量的(  )
A.H2OB.CuOC.Cu(OH)2D.CuCO3

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.下列推断可能合理的是(  )
A.Cl-、ClO-、Cl2三种微粒只具有氧化性,没有还原性
B.Cl2具有强氧化性,可以把水中的氧置换出来
C.因为SO2具有还原性,所以与氯水可以反应生成H2SO4和HCl
D.Cl2转变为HClO时一定需要加入氧化剂才能实现

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.如图各相应一起中加入的试剂,可用于制取、净化、收集的气体是(  )
选项气体abc
AH2稀硫酸锌粒浓硫酸
BCl2浓盐酸高锰酸钾浓硫酸
CC2H2饱和食盐水电石硫酸铜溶液
DO2过氧化氢溶液二氧化锰碱石灰
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.化学与生产、生活息息相关,下列说法错误的是(  )
A.大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素
B.纤维素在人体内可以水解为葡萄糖,故可作人类的营养物质
C.用Na2S做沉淀剂,除去废水中的Cu2+和Hg2+
D.“地沟油”禁止食用,但可以用来做肥皂

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.下表为元素周期表的一部分,请参照元素①~⑧在表中的位置,回答下列问题:
(1)在以上元素的原子中,形成化合物种类最多的是C(填元素符号)
(2)地壳中含量居于第二位的元素在周期表中的位置是第三周期IVA族.
(3)①、④、⑤中的某些元素可形成即含离子键又含共价键的离子化合物,写出两种化合物的电子式
(4)W是第五周期与④同主族的元素.据此推测W不可能具有的性质是BD.
A.最高正化合价为+6价  B.气态氢化物比H2S稳定 C.最高价氧化物的水化物的酸性比硫酸弱 D.单质在常温下可与氢气化合
(5)由元素⑥、⑧形成的物质X与由元素①、③形成的化合价Y可发生以下反应:
X溶液与Y溶液反应的离子方程式Al3++3NH3+3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
M中阳离子的鉴定方法取少量M样品放入试管,加入氢氧化钠溶液,加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,证明有铵根离子.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.铝和镁的碱式碳酸盐在生产生活中有多种用途.
(1)铝和镁的碱式碳酸盐在工业上能做阻燃剂,主要原因是反应分解吸收热量,有水生成吸收热量,有二氧化碳生成隔绝空气,生成高熔点的MgO、Al2O3
(2)“达喜”是中和胃酸的常用药物,其有效成分是铝和镁的碱式碳酸盐.现进行如下实验确定化学式:
实验一:取该碱式盐3.01g充分灼烧至恒重,测得固体质量减少了1.30g;
实验二:再取该碱式盐3.01g使其溶于足量的盐酸中,产生CO2的体积为112mL(标准状况);
实验三:向实验二的溶液中加入足量的NaOH溶液得到1.74g白色沉淀.
①若实验一中灼烧不充分,达喜中Mg2+与Al3+的物质的量之比会偏小. (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
②计算“达喜”的化学式并写出计算过程.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.(1)将0.0lmol下列物质①Na2O2  ②Na2O  ③Na2CO3  ④NaCl分别加入100mL蒸馏水中,恢复至室温,所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是①=②>③>④(溶液体积变化忽略不计);
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组温度℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
3900abcdt
①实验1条件下平衡常数K=2.67(取小数二位,下同).
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值0<$\frac{a}{b}$<1(填具体值或取值范围).
③实验4,若900℃时,在此容器中加入10molCO,5molH2O,2molCO2,5molH2,则此时V<V(填“<”,“>”,“=”).
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ∕mol
(4)现有一Na2CO3和NaHCO3的混合物样品,取ag该混合物充分加热,减重bg则该混合物样品中Na2CO3的质量分数是$\frac{31a-84b}{31a}$.
(5)钠一钾合金可在核反应堆中用作热交换液.5.05g钠一钾合金溶于200mL水生成0.075mol氢气,则该溶液中氢氧根离子的物质的量浓度是0.75mol/L(忽略溶液体积变化).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.鉴定硫酸亚铁铵晶体[(NH42SO4•FeSO4•6H2O]所得晶体中含有Fe2+、NH4+、SO42-离子的实验方法不正确的是(  )
A.取少量样品于试管,加水溶解,通入适量Cl2,再加KSCN溶液,观察现象
B.取少量样品于试管,加水溶解,加入NaOH溶液,露置于空气中,观察现象
C.取少量样品于试管,加水溶解,加入浓NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,观察试纸颜色的变化
D.取少量样品于试管,加水溶解,加入盐酸后再加入BaCl2溶液观察现象

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