电极反应和电池反应方程式的书写
书写电极反应式的注意事项
原电池的正负极一旦确定,则原电池的电极反应式也随之确定。但书写电极反应式时还需注意以下几点:
1.正负电极反应式中的电子得失数目保持相等。例如Al-Cu-CuSO4构成的原电池的正极反应可表示为:3Cu2++6e-=3Cu,负极反应式为:2Al-6e-=2Al3+。
2.看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存,若不能共存,则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。如Zn-Ag-KOH溶液构成的原电池中,因Zn失去电子生成的Zn2+能与OH-反应,故负极上发生的反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。
3.要注意电解质溶液的性质。当正极上的反应物质为O2时,若溶液为碱性或中性时,电极反应式中不能出现H+,电极反应式只能为O2+2H2O+4e-=4OH-;若溶液为酸性时,电极反应式中不能出现OH-。
电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O
原电池电极反应式的书写步骤
掌握原电池电极反应式的书写方法是关键,现以CH4-O2-KOH燃料电池为例来谈谈原电池电极反应式的书写步骤:
1.写出原电池反应的总化学方程式,如果是离子反应要改写成离子方程式。本题的原电池的总反应为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,离子方程式为:CH4+2O2+
2OH-=CO32-+3H2O
2.根据总化学方程式并按照电子得失情况,分成氧化反应和还原反应:
氧化反应:CH4-8e-→CO32-
还原反应:2O2+8e-→4OH-
3.氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,同时要注意介质的参与。该原电池的电极反应为:
正极反应:2O2+8e-+4H2O→8OH-
负极反应:CH4-8e-+10OH-→CO32-+7H2O
4.总的化学方程式是正负极电极反应式相加的结果,反过来也可以用总方程式减去已知的任何一电极的电极反应式就得到另一电极的电极反应式。
在25℃时,用石墨电极电解1.0L 2.5mol/LCuSO4溶液。5min后,在一个石墨电极上有3.2gCu生成。
试回答下列问题:
(1)________极发生氧化反应,电极反应式为___________________
(2)有________mol电子发生转移,得到O2的体积(标准状况)是________mL,溶液的pH是________
(3)如用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解相同时间后两铜片的质量相差________g,电解液的
pH________(填“变小”.“变大”或“不变”)在25℃时,用石墨电极电解1.0L 2.5mol/LCuSO4溶液。5min后,在一个石墨电极上有3.2g Cu生成。试回答下列问题:
(1)________极发生氧化反应,电极反应式为__________________。
(2)有________mol电子发生转移,得到O2的体积(标准状况)是________mL ,溶液的pH是________。
(3)如用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解相同时间后两铜片的质量相差________g,电解液的
pH________(填“变小”、“变大”或“不变”)随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视。
(1)目前,用超临界CO2(其状态介于气态和液态之间)代替氟利昂作冷剂已成为一种趋势,这一做法对环境的积极意义在于__________________________。
(2)将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多,如以上反应中,最节能的是_______________,原子利用率最高的是__________________。
(3)为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:
在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol 测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_________mol/(L·min)
②该反应的平衡常数表达式为_________,升高温度,平衡常数的数值将_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_____________.
A.升高温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离
D.再充入1molCO2和3molH2
(4)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化学方程式如下: N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
△H=-93.4kJ/mol
①当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如下图所示。图t1时引起平衡移动的条件可能是_____________。其中表示平衡混合物中NH3含量最高的一段时间是
_______________。
(5)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2.某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料.已知该反应的阳极反应为:4OH-―4e-=O2↑+2H2O,则阴极反应式为__________________________.有人提出,可以设计反应2CO=2C+O2(△H>0、△S<0)来消除CO的污染.请你判断是否可行并说出理由_________________________________________.通常情况下空气中CO2的体积分数为0.030%,当空气中CO2的体积分数超过0.050%时,会引起明显的温室效应。为减小和消除CO2对环境的影响,一方面世界各国都在限制其排放量,另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
(1)目前,用超临界CO2(其状态介于气态和液态之间)代替氟利昂作致冷剂已成为一种趋势,这一做法对环境的积极意义在于__________________________。
(2)利用二氧化碳制造全降解塑料,可以缓解温室效应。已知过氧键()不稳定,请写出环氧乙烷( )与CO2通过加聚制造全降解塑料的化学方程式:_________________________。
(3)CCTV《科技博览》报道:2004年3月中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳(CO2)n。下列相关说法合理的是______________。
A.聚二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的
B.聚二氧化碳塑料与干冰互为同分异构体
C.聚二氧化碳塑料与干冰都是纯净物
D.聚二氧化碳塑料的使用会产生白色污染
(4)最近有科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下①分解池中反应的化学方程式为__________________________________ 。
②在合成塔中,若有4.4 kg CO2与足量H2恰好完全反应,可放出4947 kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式____________________________;下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是
___________.
A.升高温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离
D.再充入1mol CO2和3mol H2
(5)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料。 已知该反应的阳极反应为:4OH--4e-=O2↑+2H2O 则阴极反应为:____________________________-将两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解,当电解液的pH由6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略)。
(1)写出电极反应式阳极:______________, 阴极:______________。
(2)电极上应析出银的质量是_______________。
(3)欲使该溶液复原应加入_______________________。(1)埋在地下的输油铁管道,在下列情况下,①在含铁元素较多的酸性土壤中、②在潮湿疏松透气的土壤中、③在干燥致密不透气的土壤中、④在含碳颗粒较多,潮湿透气的中性土壤中。被腐蚀速率最慢的是___________________
(2)以石墨棒为两极,氯化铜溶液为电解液组成的电解池的阴极电极反应式是____________________在化学反应中发生的能量转变形式是__________________(1)用惰性电极电解下列水溶液,请写出电极反应式及总反应离子方程式:
AgNO3:阴极:_________________阳极:_________________总反应离子方程式:_________________。
NaCl:阴极:_________________阳极:_________________总反应离子方程式:_________________。
(2)用Cu电极电解下列水溶液,请写出电极反应式及总反应化学方程式:
Na2SO4:阴极:_________________阳极:_________________总反应化学方程式:_________________。
(3)用Cu电极做阴极,石墨电极做阳极电解CuSO4水溶液,请写出电极反应式及总反应离子方程式:
阴极:_________________阳极:_________________总反应离子方程式:_________________。氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知:
CH4(g)+ H2O(g)==== CO(g)+3H2(g) △H =206.2kJ·mol-1
CH4(g)+ CO2(g)==== 2CO(g)+2H2(g)△H =247.4kJ·mol-1
2H2S(g)====2H2(g)+S2(g) △H =169.8kJ·mol-1
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_____________________。
(2)H2S热分解制氢时,常向反应器中通入一定比例空气,使部分H2S燃烧,其目的是__________________________;燃烧生成的SO2与H2S进一步反应,生成物在常温下均非气体,写出该反应的化学方程式:
_____________________。
(3)H2O的热分解也可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是______________。(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见下图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为__________________。 (5)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时,Mg2Cu与H2反应,生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为______________________。 (1)用甲烷制氢是一种廉价的制氢方法。有关的热化学方程式如下
CH4(g)+1/2O2(g)CO(g)+2H2(g);△H= -36kJ/mol ①
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g);△H= +216kJ/mol ②
①下列说法正确的是_________。
A.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H=+504kJ/mol
B.当反应①中υ(CH4)正=υ(CO)正时,表明该反应达平衡状态
C.其它条件不变时,增大体系压强,反应①②中甲烷的转化率均增大
D.为维持恒定温度(不考虑热量损失),某反应器中同时发生反应①与②时,消耗甲烷的物质的量之比为6∶1
②某温度下,在100L反应器中充入甲烷和水蒸汽的物质的量分别为100mol和300mol 时,假定只发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。当甲烷的转化率为0.5时,此时平衡常数为__________。
(2)发蓝液是由NaNO3、NaNO2及NaOH配成的,在加热条件下,通过三步反应使铁表面生成一层致密的
Fe3O4:
3Fe+NaNO2+5NaOH3Na2FeO2+H2O+NH3↑ ①;
8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O4Na2Fe2O4+3NH3↑ ②;
以及第三步生成四氧化三铁。请补充第三步反应的方程式并配平:______________________。
(3)为了使铝表面形成较厚的氧化膜,工业上常用电解硫酸溶液的方法,在阳极上生成氧化铝,写出此时阳极的电极反应:_________________。
(4)将固体草酸锰MnC2O4·2H2O放在一个可以称出质量的容器里加热。固体质量随温度的变化关系如下图所示(质量单位为g):则214℃时,剩余固体的成分为____________。(填化学式);在280℃时,剩余固体的成分为____________。(填化学式)脱除天然气中的硫化氢既能减少环境污染,又可回收硫资源。
(1)硫化氢与FeCl3溶液反应生成单质硫,其离子方程式为_______________________________________。 (2)用过量NaOH溶液吸收硫化氢后,以石墨作电极电解该溶液可回收硫,其电解总反应方程式(忽略氧的氧化还原)为 ___________________________________;该方法的优点是____________________________________。
(3)一定温度下,1 mol NH4HS固体在定容真空容器中可部分分解为硫化氢和氨气。
①当反应达平衡时p(NH3)×p(H2S) = a(Pa2),则容器中的总压为_____________Pa;②如图是上述反应过程中生成物浓度随时间变化的示意图。若t2时增大氨气的浓度且在t3时反应再次达到平衡,请在图上画出t2时刻后氨气、硫化氢的浓度随时间的变化曲线。 根据图甲、乙,可判断出下列离子方程式书写正确的是 [ ] ①图甲:Cu2+(aq)+2Ag(s)=2Ag+(aq) +Cu(s)
②图甲:2Ag+(aq) +Cu(s)=Cu2+(aq) +2Ag(s)
③图乙中K1闭合,K2断开:Cu2+(aq)+2Ag(s)=2Ag+(aq) +Cu(s)
④图乙中K1断开,K2闭合:2Ag+( aq) +Cu(s)=Cu2+(aq) +2Ag(s)
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④(1)①下图1是N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化示意图,则该反应的热化学方程式为__________________。
②根据下图2分析,若0.5 mol CO被氧化,则该过程放出_________kJ的热量。(2)TiO2可由钛铁矿经过下列流程处理得到,溶液2中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子。 ①溶液2加水稀释,可使TiO2+水解生成白色沉淀TiO(OH)2,原因是_______________。
②工业上在800℃~1 000℃下,电解TiO2可制得海绵钛,其装置示意图如上图3。写出其阴极的电极反应式:_____________________。某市生产的新型净水剂高铁酸钠价格低,质量高,备受用户好评。高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水,在中性或酸性溶液中逐渐分解,在碱性溶液中稳定。工业上制备Na2FeO4的常用方法主要有氧化法和电解法。
方法一:氧化法。(1)配平下列化学方程式:
①____FeCl3+___NaOH+___NaClO→ ___Na2FeO4+____+____,
②其中氧化剂是___________(填化学式)。
(2)上述工艺得到的高铁酸钠常含有杂质,可用重结晶法提纯,操作是:将粗产品用稀NaOH溶液溶解,然 后__________________。
方法二:电解法。以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极液中加入NaOH。
(3)电解时阳极发生反应生成FeO42-,该电极反应方程式为_______________。下图是串联的电解槽(都是惰性电极),通电电解不久,b电极附近溶液呈浅红色,请写出各电极的反应式。 a:________; b:________; c:________; d:________; e:________; f:________。 下图A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色,请填空: (1)电源A的a为____极。电极f的名称是____。
(2)滤纸B上c点的电极反应式为___,滤纸B上发生的总反应方程式为____。
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通K点,使c、d两点短路,则电极e上的电极反应式为____,电解槽中盛放的电镀液可以是____或____(只要求填两种电解质溶液)。常温下电解200mL 一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液,理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图 I、Ⅱ所示(气体体积已换算成标准状况下的体积),根据图中信息进行下列填空和计算:
(1)写出 0~t2时段的电极反应式: 阴极:____;阳极:____,
(2)计算原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度分别是多少。
(3)计算电解至t3时,消耗水的质量为多少克。在如下图所示装置中,X和Y均为石墨电极。
I.
(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水,电解反应的离子方程式为 ____,____极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色。
Ⅱ.若电解液为500mL,含溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成;溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X电极,洗涤、干燥、称量,电极增重1. 6g。
(2)电解后溶液的pH为____(假设电解前后溶液的体积不变),要使电解后溶液恢复到电解前的状态,需加入一定量的____(填加入物质的化学式)。
(3)请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是____。设计实验验证你的推测,写出实验的操作步骤、现象和结论_____________________________________。钛是一种重要的金属,工业上用钛铁矿(FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制钛白粉(
TiO2),TiO2常通过两种方法还原制得Ti。已知:2H2SO4+FeTiO3==TiOSO4+FeSO4 +2H2O. 回答下列问题:
(1)净化钛矿石时,需用浓氢氧化钠溶液来处理,该过程中发生反应的化学方程式有:
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O和___。
(2)滤液①中的溶质主要是FeSO4,检验其中Fe2+的方法是___。
(3) TiOSO4是一种强酸弱碱盐。从TiOSO4→H2TiO3需要加热,则加热的目的是____。
(4)电解TiO2来获得Ti是以TiO2作阴极,石墨作阳极,熔融CaO为电解液,用碳块作电解槽。其阴极反应的电极反应式为___。
(5)因为反应TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g) △H=+151 kJ.mol-1难于发生,所以工业上不能直接由TiO2和
Cl2反应来制取TiCl4。当反应体系中加入炭粉后,反应分如下两步进行:
2C(s) +O2 ( g)=2CO( g) △H1= -221 kJ . mol-1
TiO2(s) +2C(s) +2Cl2(g)TiCl4 (l) +2CO( g) △H2 则△H2=____。化学用语是学习化学重要工具,下列化学用语中,书写不正确的是 [ ] A.CH3COOH在水中的电离:CH3COOHCH3COO- + H+
B.碳酸氢钠的水解:HCO3- + H2OCO32- + H3O+
C.电解硝酸银溶液:4Ag+ + 2H2O 4Ag + 4H+ + O2↑
D.向含有硫酸钙的水垢中加入碳酸钠溶液,沉淀的转化可表示为加碘食盐中加入的碘酸钾是一种白色结晶粉末,其溶解度受温度影响很大,且随温度的升高而逐渐增大,常温下很稳定,在酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂,可与碘化物等还原性物质发生反应。
(1)为检验某食盐中是否含有KIO3,某同学取食盐样品完全溶解于水中,然后加入用盐酸酸化的淀粉KI溶液,结果溶液呈蓝色,则反应的离子方程式为________________;
(2)KIO3也可用电解的方法制得,其原理是以石墨为阳极,以不锈钢为阴极,在一定温度和电流下电解KI溶液。总反应方程式为KI+3H2O=KIO3+3H2↑,则两极的电极反应式分别为:阴极___________,阳极
____________。用石墨做电极,电解氯化铜和氯化钠的混合溶液,在任何情况下,阴、阳两极不可能同时发生的反应是 [ ] A.阴极:2H++2e- = H2↑ 阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
B.阴极:2H++2e- = H2↑ 阳极:2Cl- - 2e- = Cl2↑
C.阴极:Cu2++2e- = Cu 阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
D.阴极:Cu2++2e- = Cu 阳极:2Cl- - 2e- = Cl2↑碘缺乏症遍及全球,多发生于山区,南美的安第斯山区、欧洲的阿尔卑斯山区和亚洲的喜马拉雅山区是高发病地区。我国云南、河南等10余省的山区发病率也较高,据估计我国患者大约有1 000万人。为控制该病的发生,较为有效的方法是食用含碘食盐。我国政府以国家标准的方式规定在食盐 中添加碘酸钾(KIO3),据此回答下列问题。
(1)碘是合成下列哪种激素的主要原料之一( )
A.胰岛素 B.甲状腺激素 C.生长激素 D.雄性激素
(2)长期生活在缺碘山区,又得不到碘盐的供应,易患( )
A.甲状腺亢进 B.佝偻病 C.地方性甲状腺肿 D.糖尿病
(3)可用盐酸酸化的碘化钾和淀粉检验食盐中的碘酸钾。反应的化学方程式为___,氧化产物 与还原产物的物质的量之比为____,能观察到的明显现象是____。
(4)已知KIO3可用电解方法制得。原理是:以石墨为阳极,以不锈钢为阴极,在一定电流强度和温 度下电解KI溶液。总反应化学方程式为KI+ 3H2OKIO3+3H2↑,则两极反应式分别为阳极___,阴极____。
(5)在某温度下,若以12 A的电流强度电解KI溶液10 min,理论上可得标准状况下氢气___L。开发具有广谱、高效、低毒的***菌、消毒剂是今后发展的趋势。
(1)Cl2、H2O2、ClO2(还原产物为Cl-)、O3(1 molO3转化为1 molO2和1mol H2O)等物质常被用作消毒剂。等物质的量的上述物质消毒效率最高的是 ____。(填序号)
A.Cl2
B.H2O2
C.ClO2
D.O3
(2)氯氨(NH2Cl)可作为***菌剂,请用化学方程式表示氯氨在水中的***菌机理:___
(3)氯溴海因(C5H6 BrClN2O2)是一种比较安全的氯气和氯制剂的替代产品,其结构式如下图所示: 氯溴海因在水中的水解过程比较复杂,主要是水解生成次卤酸和海因,请画出海因的结构式:___。(4)以铂(Pt)和铁为电极,以KOH溶液为电解液,用电解法可制备高铁酸钾 (K2FeO4)。写出阳极的电极反应式:____。 肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性液体,与氧气或氮的氧化物反应均可生成氮气和水,可用作火箭燃料。
(1)写出肼与一氧化氮反应的化学方程式: __________________________。
(2)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。该电池放电时,负极的电极反应式是__________________________。
(3)如图所示是一个电化学装置示意图。用肼--空气燃料电池作此装置的电源。①如果A为含有铁、银、金、碳等杂质的粗铜,B为纯铜,C为CuSO4。通电一段时间后,溶液中Cu2+的浓度将________________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②如果A是铂电极,B是石墨电极,C是硫酸,阴极的电极反应式是_______________________________________。利用该装置可制得少量过氧化氢:在阳极上SO42-被氧化成S2O82-(过二硫酸根离子),S2O82-与H2O反应生成H2O2:S2O82-+2H2O===2SO42-+H2O2+2H+。若要制取1 mol H2O2,该燃料电池理论上需消耗_____________ mol N2H4。纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,常用的制备方法有电化学法、湿化学法等。电化学法可用铜棒和石墨作电极,电解Cu(NO3)2稀溶液制备。湿化学法的制备过程为:在KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液,再加入一定量的还原剂--肼(N2H4),加热并保持温度在90℃。检验反应完全后,分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为:
4CuSO4 + N2H4 + 8KOH = 2Cu2O + N2↑+ 4K2SO4 + 6H2O
⑴电化学法制备Cu2O时,铜棒做________极,阴极生成Cu2O的电极反应式为______________________。
⑵湿化学法中,检验纳米Cu2O已经生成的实验方法是_____________________。
⑶湿化学法得到的产品中常含有Cu。称取某产品1.76 g(设仅含Cu2O和Cu),加入足量的稀硝酸,充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL,计算产品中Cu2O的质量分数。(写出计算过程)下图是一个电化学过程的示意图。请回答下列问题: (1)图中甲池的名称 ______ (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式:__________。
(3)乙池中反应的化学方程式为__________,当乙池中B极的质量增加5.4g时,甲池中理论上消耗O2的体积为 ____L(标准状况下),此时丙池中_____电极(填“C”或“D”)析出1.6g某金属,则丙池的某盐溶液可能是 ____ (填序号) A.MgSO4溶液 B.CuSO4溶液 C.NaCl溶液 D.AgNO3溶液下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是 [ ] A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2Cl- -2e-==Cl2 ↑
B.氢氧燃料电池的负极反应式:O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为:Cu-2e- == Cu2+
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:Fe-2e - == Fe2+目前高铁酸钠(Na2FeO4)被广泛应用于水处理,具有高效、无毒的优点。
(1) 将Fe(OH)3与NaClO溶液混合,可制得Na2FeO4,完成并配平下列离子方程式(2) 用Fe做阳极,Cu做阴极,NaOH溶液做电解液,用电解的方法也可制得Na2FeO4,则电解过程中阳极的反应式为______________________
(3) 某地海水样品经Na2FeO4处理后,所含离子及其浓度如下表所示(H+和OH-未列出):常温下,取一定量经Na2FeO4处理过的海水为原料制备精制食盐水和MgCl2·7H2O,过程如下 注:离子的浓度小于 ,可认为该离子不存在;;操作过程中溶液体积的变化忽略不计。
①表格中的a_______0.16 (填“”或“=”)。
②沉淀A的组成为_______ (填化学式);在调节溶液PH时,理论上应调节的pH的范围是_____________________
③加入的过量试剂X为_______ (填化学式)。
④加入过量HCl的作用为______________钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料,主要用于航天工业和航海工业,下列是有关钛的冶炼及应用的问题。
(1)金属钛冶炼过程中其中一步反应是将原料金红石转化:
TiO2(金红石)+2C+2Cl2TiCl4+2CO
已知:C(S)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJ·mol-1
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) H=+141 kJ·mol-1
则TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的 H=______________,
(2)钠热还原法是冶炼金属钛的方法之一,主要反应原理为:4Na+TiCl44NaCl+Ti,该反应不能在水溶液中进行,一是因为TiCl4会强烈水解生成TiO2,另一原因_______________(用适当化学方程式辅以必要的文字说明)。
(3)镁还原法也是冶炼金属钛的常用方法,其主要反应原理如下:
MgCl2Mg+Cl2 TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti
从海水中提取MgCl2时,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)2,写出Mg(OH)2溶度积表达式:_______________可加入适当过量的熟石灰,从Mg(OH)2溶解平衡角度解释其原因_________________
(4)TiCl4与LiOH在水溶液中一定条件下可反应生成Li4Ti5O12(钛酸锂),Li4Ti5O12可与LiMn2O4(锰酸锂)等正极材料组成理离子二次电池,工作时Li+ 在电池内定向移动,其电池反应为:使用时先充电,写出其充电式的阳极反应_______________,放电时Li+的移动方向 _______________。下列各项正确的是 [ ] 电极反应式 出现环境 A. O2+2H2O+4e-=4OH- 碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应 B. 4OH--4e-=O2↑+2H2O 弱酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀的电极反应 C. 2H++2e-=H2↑ 用Cu作电极电解NaOH溶液的阴极反应 D. H2-2e-=2H+ 用惰性电极电解H2SO4的阳极反应 磷酸亚铁锃(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料,其制备方法之一是:将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出磷酸亚铁锂沉淀。则阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 [ ] A.Li++Fe2++=LiFePO4
B.Li+Fe2++-e-=LiFePO4
C.Li++Fe+-2e-=LiFePO4
D.Li++Fe+-2e-=LiFePO4+2H+如图是某具有高效能的高铁电池的实验装置,已知放电后,两极得到铁的相同价态的化合物。 请问答下列问题:
(1)该电池放电时正极发生的电极反应是_________;若该电池属于二次电池,则充电时阴极的电极反应式为_________________
(2)此盐桥中阴离子定向移动的方向是__________;若用某种高分子材料制成隔膜代替盐桥,该隔膜允许通过的离子是____。
(3)高铁酸钾具有极姒的氧化性,是一种优良的水处理剂。请完成FeO42- 与水反应的化学方程式:4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+_______;K2FeO4在处理水的过程中所起的作用是作净水剂和____。
(4)用适量的K2FeO4配制 =1.0 mol·L-1的试液,将试液分别置于20℃、40℃、60℃的恒温水浴中,测出 的变化如图I所示,则(3)中反应的△H_______0(填“>”、“<”或“=”),温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是_______________。(5) 在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示。下列说法中正确的是___________。
a.无论溶液的酸碱性如何变化,铁元素都有4种存在形态
b.向pH=2的这种溶液中加KOH溶液至pH=10,HFeO4- 的分布分数先增大后减小
c.向pH=8的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为:
H2FeO4+OH-=HFeO4-+H2O)(1)氮的氢化物肼(N2H4)是航天火箭发射常用的燃料
①发射火箭时肼(N2H4)为燃料,二氧化氮作氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。已知4gN2H4(g)在上述反应中放出71kJ的热量,写出该反应的热化学方程式_________。
②工业上可采用电化学的方法获得N2H2,装置如图,则通入氨气一极的电极反应式为_______________。③将标准状况下112 mL CO2通入100 mL 0.1 mol/L的氨水中,所得溶液pH=10,则溶液中离子浓度以大到小的顺序___________。该溶液中:c(HCO3-)+c(CO32- )+c(H2CO3)=___________(忽略溶液体积的变化)。
(2)T℃下,某2L容器内A、M、N三种物质参与的某一化学反应:
①其物质的量随反应时间的变化的曲线如图,此反应0~5min反应物A的反应速率为__________;若达到平衡后移走1mol A,再次达平衡后M小于0.75 mol,则该反应在T℃的化学平衡常数为___________。②若为了寻找该反应的最佳条件,在反应过程中持续不断地升高温度,所得的M的体积分数如下图,则温度T1和T2下化学平衡常数 K1___________K2(填“>”、“<”“=”) 下列说法不正确的是 [ ] A.通电一段时间后,搅拌均匀,溶液的pH增大
B.甲电极上的电极反应为:2Cl- -2e- = Cl2↑
C.Pt电极上的电极反应为:O2+2H2O+4e-==4OH-
D.总反应的离子方程式为: 2Fe3+ +Cu=Cu2+ + 2Fe2+有关下列化学用语正确的是 [ ] A.盐酸和氢氧化钠溶液中和反应的热化学反应方程式:HCl (aq)+NaOH(aq)=NaCl (aq)+ H2O(aq) △H=-57.3kJ/mol
B.500℃、30MPa下,将0.2mol N2和0.6molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热7.72kJ,其热化学方程式为: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H=-38.6kJ·mol-1
C.用硫酸酸化的橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液与乙醇作用生成乙酸和绿色的Cr3+,该原理可用于检测是否酒后驾驶:2Cr2O72- +3C2H5OH+16H+= 4Cr3+ +3CH3COOH+11H2O
D.用两个铜电极电解稀盐酸:2H++2Cl- H2 ↑+ Cl2↑防止和治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一。
(1)氮肥厂的氨氮废水经过初步处理后可得到低浓度氨氮废水,后续处理流程如下:过程I:在硝化细菌作用下,O2将NH4+氧化为NO3-;
过程II:加入甲醇,NO3-和甲醇反应转化CO2和N2。
请写出过程I步的离子方程式:_________________ 。
(2)Hg是水体污染的重金属元素之一。水溶液中二价汞的主要存在形态与Cl-、OH-的浓度关系如图所示[图中的物质或粒子只有Hg(OH)2为难溶物; pCl=-1gc(Cl-)]①下列说法中正确的是_____________。
A.为了防止Hg2+水解,配制Hg(NO3)2溶液时应将Hg(NO3)2固体溶于浓硝酸后再稀释。 B.当c(Cl-) =10-1 mol·L-1时,汞元素一定全部以HgCl42-形式存在
C.HgCl2是一种弱电解质,其电离方程式是:HgCl2=HgCl+ + Cl-
D.当溶液pH保持在4,pCl由2改变至6时,可使HgCl2转化为Hg(OH)2
②HgCl2又称“升汞”,熔点549K,加热能升华,其晶体是_________(填晶体类型)。
(3)汽车尾气是城市空气污染的一个重要因素,常用以下反应净化汽车尾气:
2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) 在某温度T1℃下,2L密闭容器中充入NO 、CO各0.4mol,测得不同时间的NO和CO物质的量如下表:①根据上表的数据,在下图中画出CO2的物质的量与时间的关系曲线。 ②上述反应达到平衡后,继续加入NO 、CO、CO2 各0.2mol和N2 __________ mol时,平衡不移动。
③在上述条件下该反应能够自发进行,如果把温度从T1℃升高到T2℃,平衡常数K将__________(填写“变大”、“变小”、“不变”)。
④一种CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准,该分析仪的工作原理类似燃料电池,其中的固体电解质是Y2O3-Na2O,O2ˉ可以在其中自由移动,负极的反应式为____________。最新试题- 1实验室制取气体所需装置如下图所示。请回答以下问题:(1)装置中标“a”的仪器名称是_____。(2)用高锰酸钾制取氧气时
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