福州備戰(zhàn)高考化學(xué)備考之化學(xué)反應(yīng)與能量變化壓軸突破訓(xùn)練∶培優(yōu)-易錯(cuò)-難題篇-資料下載頁(yè)
2025-04-05 02:04本頁(yè)面
【正文】 0升高為+2。14．能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國(guó)目前使用的能源主要是化石燃料。（1）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎萌廴诘奶妓猁}作為電解質(zhì)，向負(fù)極充入燃料氣CH4，用空氣與CO2的混合氣作為正極的助燃?xì)?，以石墨為電極材料，制得燃料電池。工作過程中，CO32－移向__(填“正”或“負(fù)”)極，已知CH4發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為CH4＋4CO32－8e－=5CO2＋2H2O，則另一極的電極反應(yīng)式為___。（2）利用上述燃料電池，按如圖1所示裝置進(jìn)行電解，A、B、C、D均為鉑電極，回答下列問題。Ⅰ.甲槽電解的是200mL一定濃度的NaCl與CuSO4的混合溶液，理論上兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))。①原混合溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度為___，CuSO4的物質(zhì)的量濃度為__。②t2時(shí)所得溶液的pH＝__。Ⅱ.乙槽為200mLCuSO4溶液，乙槽內(nèi)電解的總離子方程式：___；①，乙槽溶液中生成的H2SO4為__mol。電解后，若使乙槽內(nèi)的溶液完全復(fù)原，可向乙槽中加入__(填字母)。A．Cu(OH)2 B．CuOC．CuCO3 D．Cu2(OH)2CO3②若通電一段時(shí)間后，(OH)2才能恰好恢復(fù)到電解前的濃度，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為__?！敬鸢浮控?fù) O2＋2CO2＋4e－=2CO32或2O2＋4CO2＋8e－=4CO32 ?L1 ?L1 1 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ BC 【解析】【分析】（1）根據(jù)燃料電池的電極反應(yīng)式進(jìn)行分析；（2）Ⅰ.電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，陽(yáng)極發(fā)生2Cl2e=Cl2↑、4OH4e=O2↑+2H2O，陰極發(fā)生Cu2++2e=Cu、2H++2e=H2↑，結(jié)合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時(shí)間的關(guān)系，Ⅱ?yàn)殛?yáng)極氣體體積與時(shí)間的關(guān)系。Ⅱ.乙燒杯電解硫酸銅溶液，石墨為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為4OH4e═O2↑+H2O，Cu為陰極，電極反應(yīng)為Cu2++2e═Cu，電解的總反應(yīng)為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，結(jié)合反應(yīng)進(jìn)行分析。【詳解】（1）甲烷燃料電池中，負(fù)極上甲烷被氧化，電極方程式為CH4+4CO328e=5CO2+2H2O，正極發(fā)生的反應(yīng)是氧氣得電子的過程，電極反應(yīng)為：O2+2CO2+4e=2CO32，生成的CO32向負(fù)極移動(dòng)；答案為負(fù)；O2＋2CO2＋4e－=2CO32或2O2＋4CO2＋8e－=4CO32；（2）Ⅰ.電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，陽(yáng)極發(fā)生2Cl2e=Cl2↑、4OH4e=O2↑+2H2O，陰極發(fā)生Cu2++2e=Cu、2H++2e=H2↑，結(jié)合圖可知，Ⅰ為陰極氣體體積與時(shí)間的關(guān)系，Ⅱ?yàn)殛?yáng)極氣體體積與時(shí)間的關(guān)系。①由圖可知，產(chǎn)生氯氣為224mL，則由2Cl2e=Cl2↑可知，n(NaCl)=2=，所以c(NaCl)==，由t2時(shí)生成氧氣為112mL，n(O2)==，+4=，根據(jù)電子守恒及Cu2++2e=Cu可知，n(CuSO4)==，所以c(CuSO4)==；②由t2時(shí)4OH4e=O2↑+2H2O～4H+，n(H+)=4=，則溶液的c(H+)==，因此pH=lg c(H+)==1；Ⅱ.乙燒杯電解硫酸銅溶液，石墨為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為4OH4e═O2↑+H2O，Cu為陰極，電極反應(yīng)為Cu2++2e═Cu，電解的總反應(yīng)為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，故答案為：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；①取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、則生成Cu的物質(zhì)的量為=，2=，，根據(jù)電極方程式，電解過程中損失的元素有銅和氧，A、多加了H元素，錯(cuò)誤；B、能夠補(bǔ)充銅和氧元素，正確；C、CuCO3與硫酸反應(yīng)放出二氧化碳，相當(dāng)于加入了氧化銅，正確；D．Cu2(OH)2CO3多加了H元素，錯(cuò)誤；故選BC；② mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度，Cu(OH)2從組成上可看成CuO?H2O，根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知，析出的物質(zhì)是氧化銅和水，則陰極上析出氫氣和銅，=2 =，根據(jù)原子守恒知，=2 =，，故答案為：?！军c(diǎn)睛】本題考查電解原理及其計(jì)算，明確發(fā)生的電極反應(yīng)及圖圖象的對(duì)應(yīng)關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵。做題時(shí)注意電極的判斷和電極反應(yīng)的書寫，注意串聯(lián)電路中各電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，利用反應(yīng)的方程式計(jì)算。15．某公司開發(fā)了一種以甲醇為原料，以KOH為電解質(zhì)的用于手機(jī)的可充電的高效燃料電池，充一次電可連續(xù)使用一個(gè)月。其中B電極的電極材料為碳，如圖是一個(gè)電化學(xué)過程的示意圖。請(qǐng)?zhí)羁眨海?）充電時(shí)，原電池的負(fù)極與電源___極相連。乙池中陽(yáng)極的電極反應(yīng)為___。（2）放電時(shí)：負(fù)極的電極反應(yīng)式為___。（3）在此過程中若完全反應(yīng)，乙池中A極的質(zhì)量增加648 g，則甲池中理論上消耗O2___L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。（4）若在常溫常壓下，表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為___?！敬鸢浮控?fù) 4OH+4e=2H2O+O2↑ CH3OH6e+8OH=CO32+6H2O CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） △H=【解析】【分析】（1）放電時(shí)，負(fù)極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；（2）充電時(shí)，原電池負(fù)極與電源負(fù)極相連，陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；（3）乙池中B極上銀離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算氧氣的體積；（4）n（CH3OH）=mol，結(jié)合燃燒熱的概念書寫熱化學(xué)方程式?！驹斀狻浚?）充電時(shí)，原電池負(fù)極與電源負(fù)極相連，陽(yáng)極上氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：4OH4e═2H2O+O2↑；（2）放電時(shí)，甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，所以電極反應(yīng)式為：CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O；（3）乙池中B極上銀離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，當(dāng)乙池中B極的質(zhì)量升高648g，則甲池中理論上消耗O2體積=；（4）n（CH3OH）=mol，則1molCH3OH燃燒放出的熱量為132=，表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） △H=。
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