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考点:化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,电解原理
专题:化学平衡专题,电化学专题
分析:I.要提高CO的转化率,改变条件使反应向正反应方向移动,可以通过改变温度、压强、浓度使平衡向正反应方向移动;
II.(1)根据氢离子移动方向知,左边电极是负极,通入燃料二甲醚,右边电极是正极,通入氧化剂氧气,该燃料电池中,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水;
电池在放电过程中,b对应的电极上二甲醚失电子生成氢离子,导致氢离子浓度增大;
(2)①X、Y为石墨,放电时,阳极上氢氧根离子放电、阴极上氢离子放电;
②X、Y分别为铜、银,Y是阳极,阳极上银失电子发生氧化反应;
(3)室温时,按上述(2)①电解一段时间后,取25mL上述电解后溶液,滴加0.4mol/L醋酸得到图三,
①根据图知,KOH溶液的pH=13,常温下,KOH的浓度是0.1mol/L,则n(KOH)=0.1mol/L×2L=0.2mol,根据KOH和转移电子正极的关系式计算转移电子,再根据转移电子守恒计算二甲醚的质量;
②滴定终点二者恰好反应生成CH3COOK;
③C点溶液中的溶质是CH3COOK和CH3COOH,溶液呈酸性,说明醋酸电离程度大于醋酸根离子水解程度.
解答: 解:I.要提高CO的转化率,改变条件使反应向正反应方向移动,可以通过改变温度、压强、浓度使平衡向正反应方向移动,
A、低温高压平衡向正反应方向移动,所以能提高CO的转化率,故正确;
B、加催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡移动方向,故错误;
C、体积不变充入N2,反应物和生成物浓度不变,则化学反应不移动,所以不能提高CO的转化率,故错误;
D.增加CO浓度平衡向正反应方向移动,但CO的转化率减小,故错误;
E、分离出二甲醚,二甲醚浓度减小,平衡向正反应方向移动,则能提高CO的转化率,故正确;
故选AE;
II.(1)根据氢离子移动方向知,左边电极是负极,通入燃料二甲醚,右边电极是正极,通入氧化剂氧气,该燃料电池中,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O;
电池在放电过程中,b对应的电极上二甲醚失电子生成氢离子,导致氢离子浓度增大,则溶液的pH减小;
故答案为:O2+4e-+4H+=2H2O;减小;
(2)①X、Y为石墨,放电时,阳极上氢氧根离子放电、阴极上氢离子放电,所以电池反应式为:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,故答案为:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;
②X、Y分别为铜、银,Y是阳极,阳极上银失电子发生氧化反应,电极反应式为Ag-e-=Ag+,
故答案为:Ag-e-=Ag+;
(3)室温时,按上述(2)①电解一段时间后,取25mL上述电解后溶液,滴加0.4mol/L醋酸得到图三,
①根据图知,KOH溶液的pH=13,常温下,KOH的浓度是0.1mol/L,则n(KOH)=0.1mol/L×2L=0.2mol,根据2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑知,生成0.2mol氢氧根离子转移电子的物质的量=×2=0.2mol,二甲醚燃料电池的总反应方程式是CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O,二甲醚转化为CO2,消耗1mol二甲醚转移电子数=2×[4-(-2)]=12mol,因此当转移0.2mol电子时消耗二甲醚的质量=×46g/mol=0.77g,
故答案为:0.77g;
②滴定终点二者恰好反应生成CH3COOK,KOH的浓度是醋酸的一半,则恰好中和时需要酸的体积等于KOH体积的一半,醋酸钾为强碱弱酸盐,其溶液呈碱性,当溶液的pH=7时,醋酸稍微过量,所以醋酸体积大于KOH体积的一半,所以滴定终点为AB段,故答案为:AB;
③C点溶液呈酸性则c(H+)>c(OH-),结合电荷守恒c(K+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),得到c(CH3COO-)>c(K+),所以溶液中离子浓度大小顺序是:c(CH3COO-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-),故答案为:c(CH3COO-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-).
点评:本题考查了原电池和电解池原理、酸碱中和滴定等知识点,这些知识点都是考试热点,知道原电池和电解池中各个电极上发生的电极反应式,近几年中化学电源新型电池及燃料电池考查较多,离子浓度大小比较常常与盐类水解和弱电解质电离联合考查,为学习难点,要熟练掌握基本知识,灵活运用基础知识解答问题,题目难度中等.
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