电化学原理在工农业生产中应用广泛，回答下列问题。

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1. 电化学原理在工农业生产中应用广泛，回答下列问题。

(1) 正丁烷[C₄H₁₀(g)]燃料电池工作原理如图甲所示。

①写出B电极的电极反应式。

②标况下，当A极通入33.6L空气(O₂的体积分数约为20%)时，可吸收丁烷的体积最多为L(结果保留两位小数)。

(2) 电解法合成氨因其原料转化率大幅度提高，有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图乙和图丙所示：

①图乙a电极上的电极反应式为。

②若图乙和图丙装置的通电时间相同、电流强度相等，电解效率分别为80%和60%( $\text{[math]}$ )，则两种装置中产生氨气的物质的量之比为。

(3) 氯碱工业是高耗能产业，按下图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上，且相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。

①X的化学式为；Y在装置II中发生的电极反应为。

②图中氢氧化钠质量分数大小关系为a%b%。(选填“>”、“=”或“<”)

【考点】

电极反应和电池反应方程式; 电解池工作原理及应用;

【答案】

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综合题普通

1. 研究化学反应中的能量变化、化学反应的速率有重要意义。回答下列问题：

(1) 298K时，1mol下列物质气态时的相对能量如下表：

物质	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	O	H	HO
相对能量/ $\text{[math]}$	0	0	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	249	218	39

$\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应生成2 mol $\text{[math]}$ (g)(填“吸收”或“释放”)的能量为kJ。

(2) 某实验小组为探究影响 $\text{[math]}$ 分解的因素设计表中实验。

标号	溶液	温度/℃	时间(收集 $\text{[math]}$ )/s
A	10mL15% $\text{[math]}$ 溶液	25	160
B	10mL30% $\text{[math]}$ 溶液	25	120
C	10mL15% $\text{[math]}$ 溶液	50	50
D	10mL15% $\text{[math]}$ 溶液+1 mL 5% $\text{[math]}$ 溶液	50	20

①实验(填标号)，可探究温度对 $\text{[math]}$ 分解速率的影响。

②由上述实验得出的结论是。

③某实验小组利用数据采集系统探究 $\text{[math]}$ 溶液对 $\text{[math]}$ 分解速率的影响。实验测定数据如图所示，20~60s内用氧气压强变化表示的平均反应速率为 $\text{[math]}$ 。

(3) 燃料电池是一种高效化学电池， $\text{[math]}$ 燃料电池的工作原理如图所示：

①写出Pt电极a上的电极反应式：。

②电池工作过程中，Pt电极b附近溶液中 $\text{[math]}$ 会(填“升高”或“降低”)。

综合题普通

2. 原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献，回答下列问题：

(1) 向装有铁片的试管中加入稀 $\text{[math]}$ ，发生反应 $\text{[math]}$ 。观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁感觉发烫。

①该反应为（填“放热”或“吸热”）反应。

②该反应的反应物的总能量（填“＞”或“＜”）生成物的总能量。

(2) 以镁片、铝片为电极，NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池装置如图。

①镁片是原电池的极，发生（填“氧化”或“还原”）反应。

②写出铝片上发生的电极反应：。

③将上述装置中的NaOH溶液换成稀硫酸，镁片处可观察到的现象为。

(3) 某种甲烷－氧气燃料电池装置如图，其中质子交换膜只允许 $\text{[math]}$ 通过。

①电极c为电池的（填“正极”或“负极”）。

②气体a为（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）。

③若电路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的 $\text{[math]}$ 在标准状况下的体积为L。

综合题普通

3. 硫的化合物丰富多样，应用广泛，请回答以下问题：

(1) 单质硫存在多样的分子结构。

Ⅰ.一种硫单质 $\text{[math]}$ 的摩尔质量与其在空气中燃烧生成的产物的摩尔质量相同，则这种硫单质的电子式为。(满足8电子稳结构)

Ⅱ.硫单质最稳定的存在形式 $\text{[math]}$ 是环状结构分子。将 $\text{[math]}$ 硫溶于 $\text{[math]}$ 苯中，所得溶液的沸点升高了 $\text{[math]}$ 。已知：①对于稀溶液沸点升高的数值，可通过沸点升高公式 $\text{[math]}$ 求得。式中 $\text{[math]}$ 为稀溶液沸点升高常数，苯的沸点升高常数 $\text{[math]}$ ；②在沸点升高公式中， $\text{[math]}$ 为溶质的质量摩尔浓度，计算公式为： $\text{[math]}$ ，单位为： $\text{[math]}$ ；③苯中硫的存在形式即为最稳定的形式。