高中化学化学电源新型电池试题

一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通乙烷和氧气，其电极反应式为：C₂H₆+18OH^--14e^-=2CO₃^2-+12H₂O，2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，有关此电池的推断正确的是（   ）

A．电池工作过程中，溶液的pH值逐渐减小

B．正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为2：7

C．通乙烷的电极为正极

D．正极发生氧化反应

A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素，原子序数依次递增。A元素原子核内无中子，B元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，D是地壳中含量最多的元素，E是短周期中金属性最强的元素，F与G位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的元素。
请用化学用语回答：
（1）推断B元素在元素周期表中的位置       ，写出C的单质的电子式            。
（2）A与D形成的18电子的化合物与FD₂化合生成一种强酸，其化学方程式为         。
（3）E、F、G三种元素所形成的简单离子，其离子半径由大到小的顺序是              。（用离子符号表示）
（4）用电子式表示化合物E₂F的形成过程                     。
（5）下图为某新型发电装置示意图，其负极电极反应为         。

有人设计出利用CH₄和O₂的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH₄在O₂中燃烧，则下列说法正确的是（    ）
①在标准状况下，每消耗5.6L CH₄可以向外电路提供2mole^－
②通过甲烷电极的电极反应式为：CH₄+10OH^－－8e^－=CO₃^2－+7H₂O
③通过甲烷的电极为电池的正极，通过氧气的电极为负极
④电池放电后，溶液pH不断升高

A．①②

B．①③

C．①④

D．③④

（1）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl₃可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式                  ；
若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极。
（2）铅蓄电池是常见的化学电源之一，其充电、放电的总反应是：
2PbSO₄  + 2H₂OPb + PbO₂ + 2H₂SO₄
铅蓄电池放电时，         （填物质名称）在负极发生反应。放电过程中硫酸浓度由5mol/L下降到 4mol/L，电解液体积为2000mL（反应过程溶液体积变化忽略不计）；求放电过程中外电路中转移电子的物质的量为       mol。
（3）有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气而构成燃料电池。则此燃料电池工作时，其电极反应式为：
负极：                                     
正极：                                     

一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入甲烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2-.下列对该燃料电池说法正确的是（   ）

A．在熔融电解质中，O^2-由负极移向正极

B．在外电路，电流从甲烷所通电极流向空气所通电极

C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2-4e^-=2O^2-

D．通入甲烷的一极是负极，电极反应为： CH4-8e^-+4O^2-=CO2+2H2O

（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：  CO(g) ＋ 2H₂(g)   CH₃OH(g)；  ΔH₁
反应II： CO₂(g) ＋ 3H₂(g)   CH₃OH(g) +H₂O(g)；ΔH₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是        （填“I”或“Ⅱ”）。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断ΔH₁         0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     
③某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则CO的转化率为        ，此时的温度为        （从上表中选择）。
（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

①该电池正极通入的物质为         。
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为         

可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是

A．NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e^－=4OH^－

B．NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH^－－3e^－=Al(OH)3↓

C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变

D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

某心脏起搏器的动力来源于Li-SOCl₂电池。该电池的总反应可表示为：
4Li+2SOCl₂ =" 4LiCl" +S +SO₂。下列关于该电池的说法正确的是（   ）

A．放电过程中Li^+向负极移动

B．该电池的电解质溶液为NaCl水溶液

C．正极电极反应式为： 2SOCl2+4e^-= 4Cl^— +S +SO2

D．当0.4mol Li完全溶解时，流经电解质溶液的电子个数为2.408×10^23

有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl₄)溶解在亚硫酰氯中形成的，电池总反应方程式为：8Li+3SOCl₂====6LiCl+Li₂SO₃+2S，下列叙述中正确的是（   ）

A．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1

B．电解质溶液中混入碱溶液，对电池反应无影响

C．电池的正极为：Li-e^-====Li^+

D．电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)仅被还原为Li2SO3

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂。电解法制备高铁酸钾操作简便，成功率高，易于实验室制备。其原理如下图所示。

I. 实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO₄^2－）在溶液中呈紫红色。
（1）电解过程中，X极是   极，电极反应是                  。
（2）电解过程中，Y极放电的有                              。
（3）生成高铁酸根（FeO₄^2－）的电极反应是                     。
II. 若用不同种电池作为上述实验的电源，请分析电池反应。
（1）铅蓄电池总的化学方程式为：
2H₂O＋2PbSO₄ Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄，则它在充电时的阳极反应为
                                                           。
（2）镍镉碱性充电电池在放电时，其两极的电极反应如下：
正极：2NiOOH＋2H₂O＋2e^－＝2Ni（OH）₂＋2OH^－
负极：Cd＋2OH^－－2e^－＝Cd（OH）₂
则它在放电时的总反应的化学方程式为                  。
（3）肼（N₂H₄）是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。已知在25℃、101kPa时，32.0g N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水，放出624kJ的热量，则N₂H₄完全燃烧的热化学方程式是                                     ；
肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液，放电时负极的电极反应是                              。
（4）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C₃H₈＋5O₂＝3CO₂＋4H₂O。
写出该电池正极的电极反应：                              。
（5）当制备相同物质的量的高铁酸钾时，理论上，上述四种电池中分别消耗的Pb、Cd、肼、丙烷的物质的量之比是                       。

人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学
技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船、电脑、收音机、照相机、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：
(1)电子表和电子计算器中所用的是纽扣式微型银锌电池，其电极分别为Ag₂O和Zn，工作时电池总反应为Ag₂O＋Zn＋H₂O===2Ag＋Zn(OH)₂。
①工作时电子从________极流向________极(填“Ag₂O”或“Zn”)。其用到的电解质溶液是      （填“KOH ”或"H₂SO₄"）
②电极反应式：正极____________________________________________，
③工作时电池电解质溶液pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2） 2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇（CH₃OH一种可燃物）燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如右图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为____________, c口通入的物质为__________。
②该电池正极的电极反应式___________                             
③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO₂时，有___________N_A个电子转移。

某课外活动小组同学用右图装置进行实验，试回答下列问题。

（1）若开始时开关K与a连接，则A极的电极反应式
为                           。
（2）若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为                。
有关上述实验，下列说法正确的是（填序号）           。
①溶液中Na⁺向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后（设NaCl足量）加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则有0.2 mol电子转移
（3）该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如右图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为       。此时通过阴离子交换膜的离子数
     （填“大于”或“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口（填写“A”、 “D”）       导出。
③若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为                      。

市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li⁺的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Li＋2Li_0.35NiO₂2Li_0.85NiO₂。下列说法不正确的是

A．放电时，负极的电极反应式：Li-e^-=Li^+

B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应

C．该电池的电解质为KOH溶液

D．放电过程中Li^+向正极移动

铅蓄电池是广泛应用于汽车、柴油机车等的启动电源。产生电能时的电极反应分别为：
Pb+SO₄^2―–2e^―＝PbSO₄                       ①
PbO₂+4H⁺+SO₄^2―+2e^―＝PbSO₄+2H₂O         ②
下列有关铅蓄电池的说法不正确的是：

A．①式表示负极反应，②式表示正极反应

B．铅蓄电池的电解质溶液是硫酸溶液，在放电过程中，它的浓度逐渐降低

C．铅蓄电池在放电时，电子从Pb通过导线流向PbO2

D．铅蓄电池在充电时，原来负极发生的反应是：Pb+SO4^2―–2e^―＝PbSO4

LiFePO₄新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为：正极 FePO₄+Li⁺+e^－=LiFePO₄    负极 Li－e^－= Li⁺ 下列说法中正确的是

A．充电时电池反应为FePO4+Li = LiFePO4

B．充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连

C．放电时电池内部Li^+向负极移动

D．放电时，在正极上是Li^＋得电子发生氧化反应