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12.如图所示,某同学设计一个甲醚燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜.

根据要求回答相关问题:
(1)写出负极的电极反应式CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O.
(2)铁电极为阴(填“阳极”或“阴极”),石墨电极(C)的电极反应式为2Cl--2e-═Cl2↑.
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,则丙装置中阴极析出铜的质量为12.8.
假设乙装置中氯化钠溶液足够多,若在标准状况下,有224mL氧气参加反应,则乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量将增大(填“增大”、“减小”或“不变”),且变化了0.88克.
(5)若将乙装置中铁电极与石墨电极位置互换,其他装置不变,此时乙装置中发生的总反应式为Fe+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ Fe(OH)2↓+H2↑.

分析 (1)原电池中,正极发生还原反应,负极发生氧化反应,投入氧气的一极为正极,负极甲醚失电子被氧化生成碳酸根离子;
(2)铁电极连接原电池的负极,为电解池的阴极,石墨为阳极,氯离子放电被氧化生成氯气;
(3)活泼性Zn>Cu>Ag,阳极上锌、铜被氧化;
(4)据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为:O2----2H2----2Cu计算;根据转移电子数相等计算乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量变化;
(5)若将乙装置中铁电极与石墨电极位置互换,Fe作阳极失电子生成亚铁离子,阴极上氢离子得电子生成氢气.

解答 解:(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为:CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O,
故答案为:CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O;
(2)乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-═Cl2↑,
故答案为:阴;2Cl--2e-═Cl2↑;
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质,阳极上不仅铜还有锌、银失电子进入溶液,阴极上析出铜离子,阳极电极方程式分别为Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+,根据转移电子数相等知,阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜,所以丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将减小,
故答案为:减小;
(4)根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为:O2----2H2----2Cu,设生成氢气的分子数是x,生成铜的质量是y.
O2------2H2 -------2Cu
22.4L                            128g
2.24L                             x
x=12.8g,
根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气的关系式为:O2----2H2,设生成氢气的物质的量是xmol,
O2 -------2H2
22.4L              2
0.224L            x
x=0.02,所以消耗0.02×2=0.04mol氢离子,则乙装置中阳离子交换膜右侧进入左侧的钠离子也为0.04mol,所以乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量将增大0.04×23-0.04×1=0.88g
故答案为:12.8 g;增大;0.88;
(5)若将乙装置中铁电极与石墨电极位置互换,Fe作阳极失电子生成亚铁离子,阴极上氢离子得电子生成氢气,则电解总方程式为Fe+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ Fe(OH)2↓+H2↑;
故答案为:Fe+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ Fe(OH)2↓+H2↑.

点评 本题考查原电池和电解池知识,为高考常见题型,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,注意把握电极方程式的书写,为解答该题的关键,结合串联电路的特点解答该题,难度中等.

练习册系列答案
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2.(1)已知25℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9将浓度均为0.1mol•L-1的BaCl2溶液与Na2SO4溶液等体积混合,充分搅拌后过滤,滤液中C(Ba2+)=1×10-5mol•L-1.取100mL滤液与100mL 2mol•L-1的Na2SO4溶液混合,混合液中C(Ba2+)=1×10-10mol•L-1
阳离子Na+,Ba2+,NH4+
阴离子CH3COO-,Cl-,OH-,SO42-
(2)25℃醋酸的电离常数Ka=1.7×10-5mol•L-1 计算此温度下CH3COO-的水解平衡常数Kh=5.9×10-10mol•L-1

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3.对于反应:2SO2+O2?2SO3,当其他条件不变时,只改变一个条件,将生成SO3的反应速率的变化填入下表格里(填“增大”、“减小”或“不变”).
编号改变的条件生成的SO3的速率
降低温度减小
升高温度增大
增大O2的浓度增大
恒容下充入Ne不变
压缩体积增大
使用催化剂增大

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20.图中,A为FeSO4•7H2O,B、D、E、F、G是氧化物,F、K是氢化物,C、H是日常生活中最常见的金属单质,J是黄绿色气态非金属单质.M与氨水反应生成的0是白色沉淀,且B、H、L、M、N、0中含有同种元素,I的产量是衡量一个国家化工生产水平的重要标志(图中部分反应物和生成物没有列出).

请按要求回答:
(1)写出G、L的化学式G:Al2O3,L:FeCl3
(2)反应②的化学方程式2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al2O3
(3)反应③的离子方程式SO2+Cl2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-
(4)反应①是分解反应,反应中生成的B、D、E、F的物质的量之比为1:1:1:14,则该反应的化学方程式为2FeSO4•7H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O.
(5)由L的饱和溶液可以制得胶体,胶体中粒子直径的大小范围是1-100nm.若要提纯该胶体,采用的方法叫渗析.

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7.下列个组物质中互为同系物的是(  )
A.CH2=CH2B.CH4、CH3CH2CH3
C.C2H2、C6H6D.CH3-O-CH3、CH3-OH

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17.(1)图a是根据反应Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4设计成的锌铜原电池.电解质溶液甲是ZnSO4(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液:Cu极的电极反应式是Cu2++2e-=Cu.

(2)图b中,Ⅰ是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图,该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜.
①a处电极上发生的电极反应是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O.
②若实验过程中Ⅱ中的铜片质量减少了6.4g,则Ⅰ中理论上消耗CH4的体积(标准状况)0.56L.
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写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+
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②腐蚀铜板后的混合溶液中含Cu2+、Fe3+、Fe2+的浓度均为0.10mol/L,请参照下表给出的数据和药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤:①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO调节溶液的pH至3.2-4.7;③过滤(除去Fe(OH)3).
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4.下列递变规律正确的是(  )
A.LiOH、KOH、CsOH的碱性依次增强B.H2O、NH3、PH3的热稳定性依次增强
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1.海水蕴藏着丰富的资源.下列有关海水综合利用的说法中,正确的是(  )
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17.研究NOX和CO等的处理方法对环境保护有重要意义.
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO (g)△H1=+180.5kJ•mol-1
2C(s)+O2(g)?2CO(g)△H2=-221.0kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)?2CO2(g)△H3=-393.5kJ•mol-1
科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为
2NO+2CO?2CO2+N2
①该反应的△H=-746.5kJ/mol;该反应在低温(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行.
②如图表示NO的平衡转化率(α)随温度、压强变化的示意图,X代表的物理量是温度,Y1<Y2(填“>”或“<”).
③一定温度下,在2L的恒容密闭容器中冲入5molCO(g)和4molNO(g)发生上述反应,平衡时NO的体积分数为25%,该温度下此反应的平衡常数K=0.22L/mol(保留2位有效数字).
(2)NH3催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染,如4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(l)△H<0;相同条件下在2L的恒容密闭容器中,选用不同催化剂,反应生成N2的量随时间变化如图所示.
①计算0~4分钟在A催化剂作用下,反应速率v(NH3)=0.25mol/(L•min).
②下列说法正确的是C、D.
A.该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)
B.使用催化剂A达到平衡时,N2最终产率更大
C.单位时间内H-O键与N-O键断裂的数目相等时,则反应达到平衡
D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K值不变时,则反应达到平衡
(3)用氨水可配制银氨溶液,银氨溶液存在平衡:Ag+(aq)+2NH3(aq)?Ag(NH32+(aq)K=1.00×10-7(25℃),AgCl难溶于水[25℃时,Ksp(AgCl)=2.5×10-10],但能溶于氨水,反应为AgCl (s)+2NH3(aq)?Ag(NH32+(aq)+Cl-(aq),则1L2mol•L-1氨水中最多可以溶解AgCl的物质的量为0.091mol(保留2位有效数字).

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