题目
题型:不详难度:来源:
Ⅰ.每一次化学电池技术的突破,都带来了电子设备革命性的发展。最近,我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破,原理如下图1所示。
(1)请写出从C口通入O2发生的电极反应式 。
(2)以石墨做电极电解饱和食盐水,如下图2所示。电解开始后在 的周围(填“阴极”或“阳极”)先出现红色。假设电池的理论效率为80%(电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比),若消耗6.4g甲醇气体,外电路通过的电子个数为 (保留两位有效数字,NA取6.02×1023)。
Ⅱ.随着电池使用范围的日益扩大,废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。
(1)电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,直接排放会造成污染,目前在工业废水处理过程中,依据沉淀转化的原理,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2。请用离子方程式说明上述除杂的原理 。
(2)工业上为了处理含有Cr2O72-的酸性工业废水,用绿矾(FeSO4·7H2O)把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子,再加入过量的石灰水,使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。
①氧化还原过程的离子方程式为 。
②常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32 mol4·L-4,溶液的pH至少为 ,才能使Cr3+沉淀完全。
③现用上述方法处理100m3含铬(+6价)78mg•L-1的废水,需用绿矾的质量为 kg。(写出主要计算过程)
答案
Ⅱ.(1)FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s) +Fe2+(aq) (2分)
(2)①Cr2O72-+6 Fe2++14H+=2Cr3++6 Fe3++7 H2O (2分) ②5(2分) ③125.1Kg (2分)
解析
试题分析:Ⅰ.(1)氧气在反应中得到电子,所以在正极通入。又因为存在质子交换膜,所以通入氧气的电极反应式是O2+4e-+4H+=2H2O。
(2)惰性电极电解饱和食盐水,则阳极是氯离子失去电子,阴极是氢离子得到电子生成氢气。由于氢离子放电,破坏了阴极周围水的电离平衡,所以阴极周围溶液显碱性,则阴极周围出现红色。6.4g甲醇的物质的量是6.4g÷32g/mol=0.2mol,甲醇的氧化产物是CO2,反应中失去0.2mol×(4+2)=1.2mol。又因为电池的理论效率为80%,则外电路通过的电子个数为1.2mol×80%×6.02×1023/mol=5.8×1023。
Ⅱ.(1)根据溶度积常数可知,FeS的溶度积常数大于CuS的溶度积常数,所以FeS能转化为更难溶的CuS沉淀,反应的离子方程式为FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s) +Fe2+(aq)。
(2)①反应中亚铁离子的氧化产物是铁离子,Cr2O72-的还原产物是Cr3+,所以根据电子得失守恒可知,该反应的离子方程式为Cr2O72-+6 Fe2++14H+=2Cr3++6 Fe3++7H2O。
②由于溶液中Cr3+浓度小于10-5mol/L时,可以视为完全沉淀,所以根据Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32 mol4·L-4可知,要使Cr3+沉淀完全,则溶液中c(OH-)==10-9mol/L,所以pH=5。
③根据反应的方程式可知
2Cr3+ ~ 6FeSO4·7H2O
2mol 6mol
78mg•L-1×100m3/52g• mol—1 n(FeSO4·7H2O)
解得n(FeSO4·7H2O)=450 mol
所以m(FeSO4·7H2O)=450 mol×278g• mol—1=125.1Kg
核心考点
试题【(14分) 电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。Ⅰ.每一次化学电池技术的突破,都带来了电子设备革命性的发展。最近,我国在甲醇燃料电池的相关技术上】;主要考察你对难溶电解质的溶解平衡等知识点的理解。[详细]
举一反三
A.所得溶液中的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1 |
B.所加的烧碱溶液pH=12.0 |
C.所得溶液中由水电离产生的c(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1 |
D.所得溶液中的c(Mg2+)=5.6×10-8 mol·L-1 |
Cu2+、Fe2+、Fe3+生成沉淀的pH如下:
物质 | Cu(OH)2 | Fe (OH)2 | Fe (OH)3 |
开始沉淀pH | 4.2 | 5.8 | 1.2 |
完全沉淀pH | 6.7 | 8.3 | 3.2 |
(1)氯酸钠的作用是 ;滤渣的主要成分是 (写化学式)。
(2)调节反应A后溶液的pH范围应为 。可以选择的试剂是 (填序号)。
a.氨水 b.稀硫酸 c.氢氧化钠 d.碳酸铜
(3)反应B的温度如过高,则所得蓝绿色产品中可能会出现的杂质是 。(写化学式)
(4)过滤得到的产品洗涤时,如何判断产品已经洗净? 。
(5)将Na2CO3溶液滴入到一定量CuCl2溶液中得到沉淀。
① 若沉淀只有CuCO3,则相应的离子方程式为 。
② 若沉淀只有Cu(OH)2,用相应的离子方程式表示其过程 。
③ 若生成Cu(OH)2和CuCO3的混合物(即碱式盐)。则说明 。
(6)碱式碳酸铜组成可表示为:aCuCO3•bCu(OH)2•cH2O,现通过下列方案测定其组成。步骤如下:
① 称量样品;② 高温分解;③ 测出CO2的质量;④ 测出水蒸汽的质量;⑤ 称量CuO。
请对上述测定方案作出评价。 。
A.25℃时,0.lmol·L-1溶液中pH=l |
B.Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化 |
C.该体系中没有沉淀产生 |
D.该体系中HF与CaC12反应产生沉淀 |
冶炼中的主要反应:Cu2S + O2 =" 2Cu" + SO2
(1)烟气中的主要废气是________________,从提高资源利用率和减排考虑,其综合利用方式是制___________。
(2)电解法炼铜时,阳极是____________(填“纯铜板”或“粗铜板”);粗铜中含有的金、银以单质的形式在电解槽_______________(填“阳极”或“阴极”的槽底,阴极的电极反应式是_________________________________________。
(3)在精炼铜的过程中,电解质溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大而影响进一步电解。
几种物质的溶度积常数(KSP):
物质 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Zn(OH)2 | Cu(OH)2 |
KSP | 8.0×10-16 | 4.0×10-38 | 3.0×10-17 | 2.2×10-20 |
调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断,含有等物质的量浓度的Fe2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液,随pH升高最先沉淀下来的离子是______________。
一种方案是先加入过量的H2O2,再调节pH到4左右。加入H2O2后发生反应的离子方程式为___________________________________________________________________________。
A.25℃时,Fe(OH)3的溶解度大于Al(OH)3的溶解度 |
B.25℃时,Fe(OH)3的溶度积大于Al(OH)3的溶度积 |
C.当生成的Al(OH)3恰好完全溶解时,溶液中的溶质只有NaAlO2 |
D.图中2a=b=6(c-b) |
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