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16.金属/空气燃料电池是一种正在逐步走向商品化的新型电池,非常适用于电动车等动力应用.
(1)和很多燃料电池一样,金属/空气燃料电池的还原剂为活泼金属,如锌、铝等;金属/空气燃料电池的氧化剂为空气中的氧气,不需要储存在电池内.
(2)铝/空气燃料电池常使用3~5mol/L的NaOH溶液做电解质.该电池正极的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-,负极的电极反应为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O.
(3)铝是地壳中含量最多的金属元素.不过,直到电解法的出现,人类才开始大量使用金属铝.试计算,电解法冶炼金属铝时若有6mol电子发生转移,则在阴极上得到金属铝的质量是54g.

分析 (1)金属/空气燃料电池中,氧化剂是空气中氧气;
(2)Al/空气燃烧碱性电池中,Al失电子作负极,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子;负极上Al失电子发生氧化反应,碱性条件下生成偏铝酸根离子;
(3)电解氧化铝冶炼Al时,阴极上电极反应式为Al3++3e-=Al,根据Al和转移电子之间的关系式计算.

解答 解:(1)金属/空气燃料电池中,空气中氧气具有强氧化性,常常作氧化剂,所以该燃料电池中,氧化剂是空气中氧气,故答案为:氧气;
(2)Al/空气燃烧碱性电池中,Al失电子作负极,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-;负极上Al失电子发生氧化反应,碱性条件下生成偏铝酸根离子,电极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O,
故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-;Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O;
(3)电解氧化铝冶炼Al时,阴极上电极反应式为Al3++3e-=Al,根据Al和转移电子之间的关系式知,生成1mol铝转移3mol电子,若有6mol电子发生转移,则在阴极上得到金属铝的物质的量是2mol,其质量=2mol×27g/mol=54g,
故答案为:54.

点评 本题考查原电池原理、物质的量的有关计算等知识点,明确各个电极上发生的反应是解本题关键,注意(2)中负极反应式的书写,为易错点,电极反应式的书写要结合电解质溶液酸碱性,题目难度不大.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

6.向a L密闭容器中加入1mol X气体和2mol Y气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)?2Z(g),不同温度下,测得平衡状态Z的物质的量变化曲线如图所示.
(1)曲线A和曲线B哪条代表的反应速率快?B
(2)在一定温度下,此反应达到平衡的标志是ABCD
A、单位时间消耗0.1mol X,同时生成0.2mol Y
B、容器内Y的浓度不随时间变化
C、容器内Z的体积分数不随时间变化
D、容器内气体的压强不随时间变化
(3)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}(Z)}{c(X).{c}^{2}(Y)}$,升高温度,K值减小(填“增大”、“减小”或“不变”).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.X、Y、Z三种短周期元素,其单质在常温下均为无色气体,它们的原子序数之和为16.在适当条件下三种单质两两化合,可发生如图1所示变化.己知l个B分子中含有Z元素的原子个数比C分子中含有Z元素的原子个数少1个.请回答下列问题:

(1)由 X、Y、Z三种元素共同组成的三种不同种类的常见化合物的化学式为NH4NO3、NH3•H2O、HNO3,相同浓度上述水溶液中由水电离出的c(H+)最小的是HNO3(填写化学式).
(2)Allis-Chalmers制造公司发现可以用C作为燃料电池的燃料,以氢氧化钾溶液为介质,反应生成对环境无污染的常见物质,试写出该电池负极的电极反应式4NH3+12OH--12e-=2N2+12H2O,溶液中OH-向负极移动(填“正”或“负”).
(3)Z分别与X、Y两元素可以构成18个电子分子甲和乙,其分子中只存在共价单键,常温下甲、乙均为无色液体,甲随着温度升高分解速率加快.
①乙能够将CuO还原为Cu2O,已知每lmol乙参加反应有4mole-转移,该反应的化学方程式为N2H4+4CuO=N2↑+2Cu2O+2H2O.
②将铜粉末用10%甲和3.0mol•L-1H2SO4混合溶液处埋,测得不同温度下铜的平均溶解速率如下表:
温度(℃)20304050607080
铜的平均溶解速率
(×10-3mol•L-1•min-1
7.348.019.257.987.246.735.76
由表中数据可知,当温度高于40℃时,铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降,其主要原因是温度升高H2O2的分解速率加快,导致H2O2的浓度降低从而使铜的溶解速率慢.
③实验室可用甲作试剂取X的单质,发生装置可选用图2中的C(填装置代号).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.下列说法正确的是(  )
A.pH均为9的①Na2CO3溶液、②CH3COONa溶液、③NaOH溶液,其物质的量浓度的大小顺序为①>②>③
B.等物质的量浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液等体积混合,所得溶液中:c(CO32-)+c(OH-)<c(H+)+c(HCO3-)+3c(H2CO3
C.0.1 mol•L-1KHC2O4溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(H2C2O4)-2c(C2O42-
D.pH=3的二元弱酸H2R溶液与pH=11的NaOH溶液混合后,混合液的pH等于7,则反应后的混合液:c(R2-)+c(HR-)=c(Na+

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.按官能团分类,下列物质与 不同类的是(  )
A.B.C.CH3CH2OHD.CH3OH

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.生活中广泛使用烃类物质(CmHn)燃料,火箭发射时的高能燃料常用氮氢化合物,比如肼N2H4.2014年10月31日在测试飞行时坠毁的维珍银河公司“太空船2号”商业载人飞船用N2H4燃料,但助燃剂选择不当据说是事故原因之一.经分析该助燃剂分子由氮、氧原子组成,分子中原子最外层电子总数和CO2分子中原子最外层电子总数相同.该助燃剂的化学式为N2O.上述燃烧反应产物绿色、环保,书写该燃烧反应的化学方程式为N2H4+2N2O$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$3N2+2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.如表是元素周期表的一部分.表中所列的字母分别代表一种化学元素.

请根据要求用元素符号或化学式回答下列问题:
(1)表中所列元素中,原子最外层有2个电子的元素为He、Mg、Ni.
(2)画出d元素原子的结构示意图,其气态氢化物溶于水显碱性.(填“酸”或“碱”)
(3)比较元素G和元素h形成的最高价氧化物的水化物的碱性强弱NaOH>Mg(OH)2
(填写化合物的化学式)
(4)表中j元素在元素周期表中的位置是第三周期ⅣA族,Q元素在元素周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族
(5)表中所列元素中,最高价氧化物对应水化物碱性最强的是KOH(填写化合物的化学式,下同),具有两性的是Al(OH)3.最高价氧化物对应水化物酸性最强的是HClO4

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.某化学兴趣小组对碳的氧化物做了深入的研究并取得了一些成果.
已知:C(s)+O2(g)?CO2(g)△H=-393kJ•mol-1
2CO (g)+O2(g)?2CO2(g)△H=-566kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)?2H2O(g)△H=-484kJ•mol-1
(1)将水蒸气喷到灼热的炭上实现炭的气化(制得CO、H2),该反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g)=CO (g)+H2(g)△H=+132 kJ•mol-1
(2)将一定量CO(g)和H2O(g)分别通入容积为1L的恒容密闭容器中,发生反应:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组序温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
H2OCOCO2
1500483.24
2750240.83
3750240.81
①该反应的正反应为放热(填“吸热”或“放热”)反应.
②实验1中,0~4min时段内,以v(H2)表示的反应速率为0.8mol/(L•min).
③实验2达到平衡时CO的转化率为20%.
④实验3与实验2相比,改变的条件是加催化剂;
请在如图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c(CO2)随时间变化的曲线,并作必要的标注.
(3)在载人航天器中应用电化学原理,以Pt为阳极,Pb(CO2的载体)为阴极,KHCO3溶液为电解质溶液,
还原消除航天器内CO2同时产生O2和新的能源CO,总反应的化学方程式为:2CO2 $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2CO+O2,若阳
极为溶液中的OH-放电,则阳极的电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O.
(4)将CO通入银氨溶液中可析出黑色的金属颗粒,其反应方程式为CO+2Ag(NH32OH=2Ag↓+(NH42CO3+2NH3

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

6.已知乙烯能发生以下转化:

(1)写出反应的化学方程式
①:CH2=CH2+H2O$\stackrel{催化剂}{→}$ CH3CH2OH   反应类型:加成反应
②:2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{Cu}$2CH3CHO+2H2O  反应类型:氧化反应
③:CH3COOH+CH3CH2OH$→_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH3+H2O反应类型:酯化反应(或取代反应)
(2)丙烯与乙烯的关系是互为同系物,丙烯发生加聚反应的方程式是nCH2=CHCH3$\stackrel{一定条件}{→}$

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