4.隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們研制了多種甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池,以滿(mǎn)足不同的需求.
(1)如圖是某筆記本電腦用甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖.
甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子和電子,電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng),電池總反應(yīng)為:2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O.則c電極是負(fù)極(填“正極”或“負(fù)極”),c電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是2CH3OH+2H2O-12e-═2CO2+12H+
(2)將上述甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池連接惰性電極電解足量的硫酸銅溶液,電解的總反應(yīng)方程式為2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4
(3)通電一段時(shí)間后,某電極質(zhì)量增加1.92g,則燃料電池中消耗的甲醇質(zhì)量為0.32g,
(4)若要將硫酸銅溶液恢復(fù)到電解前的濃度,可加入什么物質(zhì)?CuO或CuCO3

分析 (1)所有燃料電池中,通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極,負(fù)極上失電子、正極上得電子,放電時(shí)電子從負(fù)極沿導(dǎo)線(xiàn)流向正極,根據(jù)圖知,c是負(fù)極、d是正極,電解質(zhì)溶液呈酸性,所以負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子;
(2)用惰性電極電解硫酸銅溶液,陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣、陰極上銅離子放電生成Cu,同時(shí)電解質(zhì)溶液中還生成硫酸;
(3)通電一段時(shí)間后,某電極質(zhì)量增加1.92g,該電極是陰極,析出的是Cu單質(zhì),n(Cu)=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算消耗甲醇質(zhì)量;
(4)要使電解后的溶液恢復(fù)原狀,采用“析出什么加入什么”原則確定加入物質(zhì).

解答 解:(1)所有燃料電池中,通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極,負(fù)極上失電子、正極上得電子,放電時(shí)電子從負(fù)極沿導(dǎo)線(xiàn)流向正極,根據(jù)圖知,c是負(fù)極、d是正極,電解質(zhì)溶液呈酸性,所以負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子,電極反應(yīng)式為2CH3OH+2H2O-12e-═2CO2+12 H+
故答案為:負(fù)極;2CH3OH+2H2O-12e-═2CO2+12H+;
(2)用惰性電極電解硫酸銅溶液,陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣、陰極上銅離子放電生成Cu,同時(shí)電解質(zhì)溶液中還生成硫酸,電池反應(yīng)式為2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4,故答案為:2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4;
(3)通電一段時(shí)間后,某電極質(zhì)量增加1.92g,該電極是陰極,析出的是Cu單質(zhì),n(Cu)=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算消耗甲醇質(zhì)量=$\frac{0.03mol×2}{6}×32g/mol$=0.32g,故答案為:0.32g;
(4)要使電解后的溶液恢復(fù)原狀,采用“析出什么加入什么”原則確定加入物質(zhì),電解硫酸銅溶液時(shí),陽(yáng)極上析出氧氣、陰極上析出Cu,所以相當(dāng)于析出CuO,還可以加入碳酸銅,因?yàn)樘妓徙~和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化碳、水,所以還相當(dāng)于加入CuO,要使溶液恢復(fù)原狀可以加入CuO或CuCO3,故答案為:CuO或CuCO3

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)電源新型電池、電解原理等知識(shí)點(diǎn),為高頻考點(diǎn),側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力,明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵,難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě),要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書(shū)寫(xiě),注意(4)中加入物質(zhì)確定方法,為易錯(cuò)點(diǎn).

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

14.圖為元素周期表的一部分,請(qǐng)參照元素①~⑧在表中的位置,用化學(xué)用語(yǔ)回答下列問(wèn)題:

(1)②是C.
(2)9種元素中非金屬性最強(qiáng)的是F.
(3)④⑥⑦的原子半徑由小到大的順序?yàn)镺<Al<Na.
(4)②③⑧的最高價(jià)含氧酸的酸性由弱到強(qiáng)的順序是H2SiO3<H2CO3<HNO3
(5)由以上某些元素組成的有機(jī)化合物,其分子式是C9H10O3,含氧官能團(tuán)的名稱(chēng)是:羧基、醇羥基.
(6)某化學(xué)興趣小組為探究⑨單質(zhì)、Br2、Fe3+的氧化性強(qiáng)弱,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):
①整套實(shí)驗(yàn)裝置存在一處明顯的不足,請(qǐng)指出缺少尾氣處理裝置.
②用改正后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:
實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論
打開(kāi)活塞a,向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸;然后關(guān)閉活塞a,點(diǎn)燃酒精燈.D裝置中:溶液變紅
E裝置中:水層溶液變黃,振蕩后,CCl4層無(wú)明顯變化,持續(xù)通入一段時(shí)間后,CCl4層變?yōu)樽厣?/TD>
⑨單質(zhì)、Br2、Fe3+的氧化性由強(qiáng)到弱的順序是:
⑨單質(zhì)(或Cl2)>Br2>Fe3+

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

15.營(yíng)養(yǎng)平衡、科學(xué)使用食品添加劑有助于健康和提高免疫力.
(1)常用作食品防腐劑的是a;(填序號(hào),下同)
    a、苯甲酸鈉    b、味精c、檸檬黃
(2)維生素C能使碘水褪色,說(shuō)明維生素C具有c;
     a、易溶于水b、酸性      c、還原性
(3)“中國(guó)居民平衡膳食寶塔”(如圖),位于第“5”層且每天不超過(guò)25g的能量物質(zhì)是b.
a、糖類(lèi) b、油脂c、無(wú)機(jī)鹽.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

12.(1)下列物質(zhì)能導(dǎo)電的是①⑤⑩,屬于電解質(zhì)的是②④⑨,屬于非電解質(zhì)的是⑥⑦.
①水銀 ②燒堿 ③大理石 ④氯化鈉晶體 ⑤鹽酸 ⑥氨氣 ⑦蔗糖 ⑧氯氣 ⑨液態(tài)氯化氫 ⑩硫酸溶液
(2)寫(xiě)出下列反應(yīng)的離子方程式:
①碳酸鈉溶液與鹽酸反CO32-+2H+═H2O+CO2↑.
③實(shí)驗(yàn)室制取H2的反應(yīng)Zn+2H+═H2↑+Zn2+
(3)2mol O3和3mol O2的質(zhì)量相等(填相等、不相等或無(wú)法判斷);分子數(shù)之比為2:3;含有氧原子的數(shù)目之比為1:1;在相同條件下氣體的體積比為2:3.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

19.已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素,它們的核電荷數(shù)A<B<C<D<E<F.其中A原子核外有三個(gè)未成對(duì)電子;化合物B2E的晶體為離子晶體,E原子核外的M層中只有兩對(duì)成對(duì)電子;C元素是地殼中含量最高的金屬元素;D單質(zhì)的晶體類(lèi)型在同周期的單質(zhì)中沒(méi)有相同的;F原子核外最外層電子數(shù)與B相同,其余各層電子均充滿(mǎn).請(qǐng)根據(jù)以上信息,回答下列問(wèn)題:(答題時(shí),A、B、C、D、E、F用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示)
(1)A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序?yàn)镹a<Al<Si<N.(用元素符號(hào)表示)
(2)B的氯化物的熔點(diǎn)比D的氯化物的熔點(diǎn)高(填高或低),理由是NaCl為離子晶體,而SiCl4為分子晶體.
(3)A的最高價(jià)酸根離子A0${\;}_{3}^{-}$的中心原子采取sp2雜化,E的最高價(jià)氧化物分子的空間構(gòu)型是平面三角形.
(4)F的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1),F(xiàn)的高價(jià)離子與A的簡(jiǎn)單氫化物形成的配離子的化學(xué)式為[Cu(NH34]2+
(5)A、C形成的化合物具有高沸點(diǎn)和高硬度,是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料,則其化學(xué)式為AlN,其晶體中所含的化學(xué)鍵類(lèi)型為共價(jià)鍵.A、F形成某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)圖1所示(其中A顯-3價(jià)),則其化學(xué)式為Cu3N;(每個(gè)球均表示1個(gè)原子)
(6)F+與氫負(fù)離子形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示,該晶體中F+的配位數(shù)為4.該晶體具有許多特殊性質(zhì),如易分解、能與水反應(yīng)、在氯氣中燃燒等.寫(xiě)出該晶體在氯氣中燃燒的化學(xué)方程式2CuH+3Cl2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CuCl2+2HCl.
(7)若已知FH的摩爾質(zhì)量為 Mg/mol,晶胞的邊長(zhǎng)為acm,設(shè)阿伏加德常數(shù)為NA,則FH晶體的密度為:$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm3

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

9.下列四幅圖中,小白球代表的是氫原子,大灰球代表的是氦原子.最適合表示同溫同壓下,等質(zhì)量的氫氣與氦氣的混合氣體的圖示是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

16.某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖,它有幾種官能團(tuán)( 。
A.1B.2C.3D.4

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

13.某地新建一化工廠(chǎng)有一種產(chǎn)品屬于“復(fù)鹽”,含一定量結(jié)晶水.該產(chǎn)品可用作鐵樹(shù)、棕櫚等花木的肥料.某化學(xué)課外興趣小組探究該產(chǎn)品的組成,進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn):

(1)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制取C的化學(xué)方程式:2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
(2)寫(xiě)出下列變化的化學(xué)方程式:
②4Fe(OH)2+2H2O+O2═4Fe(OH)3;
③Ba(NO32+FeSO4=BaSO4↓+Fe(NO32
(3)若用1.96g A得到E的質(zhì)量為2.33g,C在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.224L,則A的化學(xué)式為(NH42Fe(SO42•6H2O.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

14.硝化甘油(C3H5N3O9)分解時(shí)產(chǎn)物為N2、CO2、O2和H2O,它的分解反應(yīng)方程式為4C3H5N3O9=6N2+12CO2+O2+10H2O,已知20℃時(shí),2.27硝化甘油分解放出15.4kJ的熱量,寫(xiě)出其對(duì)應(yīng)的熱化學(xué)方程式4C3H5N3O9 (l)=6N2(g)+12CO2(g)+O2(g)+10H2O(l)△H=-6160KJ/mol.

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同步練習(xí)冊(cè)答案