(14 分)过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂,在工业生产中有着重要的用途。(1)据报道以硼氢化合物NaBH4(B的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,
题型:不详难度:来源:
(14 分)过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂,在工业生产中有着重要的用途。
(1)据报道以硼氢化合物NaBH4(B的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,可用作通信卫星电源。负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,其工作原理如右图所示。该电池放电时正极的电极反应式为: ; 以MnO2做正极材料,可能是因为 。 (2)火箭发射常以液态肼(N2H4)为燃料,液态过氧化氢 为助燃剂。已知: N2H4(g) + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g) △H =" –" 534 kJ·mol-1 H2O2(l) = H2O(l) + 1/2O2(g) △H =" –" 98.64 kJ·mol-1 H2O(l) = H2O(g) △H=" +" 44kJ·mol-1 则反应N2H4(g) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(g) 的△H= 。 (3)O3 可由臭氧发生器(原理如右图所示)电解稀硫酸制得。
② 图中阴极为 (填“A”或“B”)。 ②若C处通入O 2,则A极的电极反应式为: 。 ③若C处不通入O 2 ,D、E处分别收集到15.68L和有6.72L气体(标准状况下),则E处收集的气体中O2和O3的体积之比为 (忽略 O 3 的分解)。 (4)新型O3氧化技术对燃煤烟气中的NOx和SO2脱除效果显著,锅炉烟气中的NOx以上是以NO形式存在的,可发生反应NO(g)+ O3 (g) NO2(g)+ O2 (g)。在一定条件下,将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应 ,正反应速率随时间变化的示意图(如下图)所示。由图可得出的正确说法是
a.反应在c点达到平衡状态 b.反应物浓度:b点小于c点 c.该反应为放热反应 d.Δt1=Δt2时,NO的转化量:a~b段小于b~c段 |
答案
(14分) ⑴H2O2 + 2e—= 2OH—;除了作电极材料,MnO2还对电极反应具有催化作用 ⑵-643.28kJ·mol—1 ⑶① A ② O2+4H++4e-=2H2O ③2︰1 ⑷cd (每空2分,共14分) |
解析
试题分析:(1)原电池负极发生氧化反应,正极反应还原反应,由原电池工作原理图1可知,电极a为负极,电极b为正极,H2O2在正极放电生成OH-,电极反应式为H2O2+2e-=2OH-; MnO2对电极反应具有催化作用。 故答案为:H2O2+2e-=2OH-;MnO2对电极反应具有催化作用。 (2)已知:①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534kJ•mol-1 ②H2O2(l)=H2O(l)+1/2O2(g)△H=-98.64kJ•mol-1 ③H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1 由盖斯定律,①+②×2+③×3得N2H4(g)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-534kJ•mol-1+2×(-98.64kJ•mol-1)+2×44kJ•mol-1=-643.28kJ•mol-1 故答案为:-643.28kJ•mol-1。 (3)①由图可知,B极生成O2、O3,B极反应氧化反应,电解池阳极发生氧化反应,故A为阴极。 故答案为:A。 ②C处通入O2,O2发生还原反应,在酸性条件下生成水,电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O. 故答案为:O2+4H++4e-=2H2O。 ③若C处不通入O2,实质为电解水,D处为氢气,物质的量为11.2L/22.4(L/mol) =0.5mol,E处为氧气、臭氧,物质的量共为4.48L/22.4(L/mol)=0.2mol,令臭氧的物质的量为xmol,根据电子转移守恒有0.5mol×2=xmol×3×2+(0.2mol-xmol)×2×2,解得x=0.1,所以E处收集的气体中O3所占的体积分数为(0.1mol/0.2mol)×100%=50%。 故答案为:50%。 (4)该反应反应前后气体的物质的量不变,容器体积不变,故体系压强恒定.绝热恒容密闭容器,体系温度随反应进行变化,随反应进行反应物的浓度降低,由图可知,c点以前正反应速率增大,说明正反应为放热反应,c点以后反应正反应速率降低,应是浓度影响比温度影响更大.图为正反应速率随时间变化,说明反应未到达平衡。 a.反应在c点前,温度对速率影响大,c点以后浓度减小对速率影响大,C点未达到平衡状态,故a错误; b.反应为达平衡,b点在c点之前,浓度反应物浓度:b点大于c点,故b错误; c.该反应为放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,故c正确; d.a~b段反应速率小于b~c段反应速率,△t1=△t2时,b~c段反应的NO更多,故NO的转化率:a~b段小于b~c段,故d正确。 故选:cd。 点评:考查原电池与电解池反应原理、反应热的计算、氧化还原反应计算、化学平衡图象、阅读题目获取信息的能力等,难度中等,需要学生具备运用信息与基础知识分析问题、解决问题的能力。 |
举一反三
据报道,美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池,它具有容量大、污染小的特点,其电池反应为:2Zn+O2══2ZnO,其原料为锌、空气和电解质溶液,则下列叙述正确的是A.锌为正极,空气在负极反应 | B.负极的电极反应为:Zn—2e-十2OH-══ZnO+H2O | C.负极发生还原反应,正极发生氧化反应 | D.电池工作时溶液的pH降低 |
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试判断下列哪个装置中灯泡会亮 |
(1)图1装置发生反应的离子方程式为 。 (2)图2装置中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L-1的NaCl溶液,乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L-1L的CuSO4溶液。反应一段时间后,停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液,观察到石墨电极附近首先变红。
① 电源的M端为 极,甲烧杯中铁电极的电极反应为 。 ② 乙烧杯中电解反应的化学方程式为 。 ③ 停止电解,取出Cu电极,洗涤、干燥、称量、电极增重 0.64 g,甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为 mL 。 (3)图3是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)结构示意图,写出 b处的电极反应式 ,
甲醇燃料电池的总反应化学方程式 。 |
将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中,用导线、电流计连接成原电池,此电池工作时,下列叙述中正确的是 A.Mg比Al活泼,Mg 失去电子被氧化成Mg2+ | B.负极反应式为:Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O | C.该电池的内外电路中,电流均是由电子定向移动形成的 | D.Al是电池阴极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 |
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下图为番茄电池,下列说法正确的是( )
A.一段时间后,锌片质量会变小 | B.铜电极附近会出现蓝色 | C.番茄中的阴离子移向铜 | D.锌电极是该电池的正极 |
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