铁及其化合物在生产和生活中具有广泛的用途。请回答下列问题。

1. 铁及其化合物在生产和生活中具有广泛的用途。请回答下列问题。

(1) 铁制品暴露在潮湿空气中容易发生腐蚀，通过图甲所示装置可验证铁钉是否发生电化学腐蚀，正极反应式是。

(2) 利用图乙装置可模拟工业生产高铁酸盐，阳极反应为，阴极区的溶液 $\text{[math]}$ (填“增大”“减小”或“不变”)。利用高铁酸盐可制作新型可充电电池，该电池的总反应为 $\text{[math]}$ ，充电时阳极反应为，放电时每转移 $\text{[math]}$ 电子，正极有 $\text{[math]}$ 被还原。

【考点】

电极反应和电池反应方程式; 电解池工作原理及应用; 铁的吸氧腐蚀;

【答案】

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综合题普通

1. 电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(“HA”表示乳酸分子、“A”表示乳酸根离子)。

(1) 阳极的电极反应式为。

(2) 简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：。

综合题普通

在双碳目标驱动下，氢源的获取和利用成为科学研究的热点之一、回答下列问题：

Ⅰ．氢源的获取：电解液氨制氢、利用天然气制氢

（1）以液氨为原料，使用Pt电极及NaNH₂非水电解质电解制氢(已知电解液中含氮微粒只有NH₃、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ )。产生H₂的电极反应式为。

（2）已知反应1：CH₄(g)＋H₂O(g) $\text{[math]}$ 3H₂(g)＋CO(g)　ΔH₁=＋206 kJ·mol^－¹

反应2：CO(g)＋H₂O(g) $\text{[math]}$ H₂(g)＋CO₂(g)　ΔH₂=－41 kJ·mol^－¹

①反应CH₄(g)＋2H₂O(g) $\text{[math]}$ 4H₂(g) ＋CO₂(g)的活化能E_正－E_逆=。实际生产中常将温度控制在600～900 ℃，从反应的角度分析温度不能过高的主要原因可能是。

②一定温度下，向1 L的刚性容器中充入1 mol CH₄和w mol水蒸气发生上述反应1和反应2，达到平衡时，测得有x mol CO、y mol CO₂和相应的H₂生成，此时容器内的压强为p Pa(假设没有其他反应发生)。在该条件下，CH₄的平衡转化率为%，反应1的平衡常数K_p=(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

③据图甲所示，600 ℃时，随着水碳比的增大，平衡体系中H₂的体积分数增大的原因是。若600 ℃达到平衡时，其他条件不变，再增大压强，n(H₂)(填“变大”“变小”或“不变”)。

Ⅱ．氢源的利用：利用氢气制备甲醇和甲酸

（3）不同催化剂下，用CO₂和H₂制备甲醇，相同时间内CO₂的转化率与温度的变化如图乙所示，催化效果最好的是催化剂(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

（4）CO₂加氢可制备HCOOH：CO₂(g)＋H₂(g) $\text{[math]}$ HCOOH(g)　ΔH=－31.4 kJ·mol^－¹。实验测得：v_正=k_正c(CO₂)·c(H₂)，v_逆=k_逆c(HCOOH)，将一定量CO₂和H₂充入固定体积为1 L的密闭容器中发生反应。温度为T₁ ℃时，平衡常数K=0.8，则k_逆=k_正；温度为T₂ ℃时，k_正=1.2k_逆，则T₂ ℃时平衡压强(填“>”“<”或“=”)T₁ ℃时平衡压强。

综合题普通

3. 下图是实现对天然气中 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 高效去除的协同转化装置，电极材料是 $\text{[math]}$ 石墨烯(石墨烯包裹的 $\text{[math]}$ )和石墨烯。

(1) 该装置是装置(填“电解池”或“原电池”)，上述装置中光伏电池是。把太阳能转化成(填“直流电”或“交流电”)。硅基光伏电池工作时，硅原子处于(填“基态”或“激发态”)，光伏电池提供的能源是次能源。

(2) $\text{[math]}$ 石墨烯做极，电极反应式为

(3) $\text{[math]}$ 石墨烯的电势比石墨烯的电势(填“高”或“低”)。

(4) 协同转化的总反应方程式为，除硫反应的离子方程式为

综合题普通