高中化学化学电源新型电池填空题

甲烷可制成合成气（CO、H₂），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油。
已知：①CH₄ (g) ＋ H₂O (g)= CO (g)＋3H₂ (g)      △H₁=+206.2kJ·mol^－1
② CH₄（g）＋O₂（g）=CO（g）＋2H₂（g） △H₂=－35.4 kJ·mol^－1
③CH₄ (g) ＋ 2H₂O (g) =CO₂ (g) ＋4H₂ (g)     △H₃="+165.0" kJ·mol^－1
（1）CH₄(g)与CO₂ (g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为           。
（2）从原料选择和能源利用角度，比较方法①和②，为合成甲醇，用甲烷制合成气的适宜方法为           （填序号），其原因是           。
（3）合成气中的H₂可用于生产NH₃，在进入合成塔前常用Cu(NH₃)₂Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：
Cu(NH₃)₂Ac + CO + NH₃ [Cu(NH₃)₃]Ac·CO △H＜0
Cu(NH₃)₂Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是          。
（4）将CH₄设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如右图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。

① 0<V≤44.8 L时，电池总反应方程式为            ；
② 44.8 L<V≤89.6 L时，负极电极反应为            ；
③ V="67.2" L时，溶液中离子浓度大小关系为            。

一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2Fe³⁺ ＋ Cu ==2Fe²⁺＋Cu²⁺，可拆写为氧化反应式：Cu－2e^－ ==Cu²⁺，还原反应式：2Fe³⁺ ＋ 2e^－ ="=" 2Fe²⁺。并由此实现了化学能与电能的相互转化。据此，回答下列问题：
（1）将反应Zn ＋ 2H⁺ = Zn²⁺ ＋ H₂↑拆写为两个“半反应式”：其中，氧化反应为：                          。
（2）由题（1）反应，设计成原电池如图所示：

若电极a为Zn ，电极b可选择材料：         （只填一种）；电解质溶液甲是        ；电极b处的电极反应式：                   。
（3）由反应2H₂ + O₂ 2H₂O ，设计出以稀硫酸为电解质溶液的燃料电池，其电极反应式为：负极                       ，正极                       。

已知在一定条件下，2mol H₂完全燃烧生成液态水时放出热量572kJ，请回答下列问题：

（1）反应物的总能量　 　　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物的总能量。
（2）在此条件下，若反应生成含1molO-H键的液态水，则放出热量为              kJ；若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量      （填“＞”、“＜”或“＝”）572 kJ。
（3）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如右图所示：a、b两个电极均由多孔的碳块组成，一极通入H₂ ，另一极通入O₂，则         （填物质化学式）失电子作负极；正极电极反应式为：                               ；电池总反应为：        。

甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池。
（1）工业上可用下列两种反应制备甲醇：
CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)  ΔH₁         
CO₂(g) ＋ 3H₂(g)  CH₃OH(g)  +  H₂O(g)  ΔH₂   
已知：2H₂(g)+ O₂(g) ＝ 2H₂O(g)   ΔH₃。则2CO(g)＋O₂(g) ＝ 2CO₂(g) 的反应热
ΔH＝_____________（用ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃表示）。
（2）生产甲醇的原料CO和H₂来源于：CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)  ΔH₄。
一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则ΔH₄______0，P_{1_________}P₂
（填“<”、“>”或“＝”）
（3）某实验小组设计如图b所示的甲醇燃料电池装置，工作一段时间后，溶液的PH           (填增大、减小、不变)。负极的电极反应式为_______             ______。

（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。粗铜电解得到精铜的的电解池中，阳极材料是             ；阴极材料是        ；
阳极泥为：                         

氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是由       转化为        ，在导线中电流方向为       →      （用a、b 表示）。
（2）正极反应式为                     ，负极发生         反应（填“氧化”或“还原”）。
（3）氢氧燃料电池的能量转化率              100％（填＜、＞、＝）。
（4）电极表面镀铂粉的原因为                                。

甲醇（）是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。
（1）利用工业废气中的可制取甲醇，其反应为：
常温常压下已知下列反应的能量变化如图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：                               
                                        。
（2）为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了的 晶体，在高温下它能传导离子。电池工作时正极反应为                                                               。
若以该电池为电源，用石墨做电极电解100mL含有如下离子的溶液。

电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象）阳极上收集到氧气的物质的量为       mol。
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后将氧化成，然后以做氧化剂把水中的甲醇氧化成而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式                    ；
②除去甲醇的离子反应为：，该过程中被氧化的元素是            ，当产生标准状况下2.24L时，共转移电子      mol。

燃料电池是利用燃料（如CO、H₂、CH₄等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。
（1）完成下列关于甲烷（CH₄）燃料电池的填空：
①甲烷与氧气反应的化学方程式为：                          
②已知燃料电池的总反应式为CH₄+2O₂+2KOH==K₂CO₃+3H₂O，电池中有一极的电极反应为CH₄+10OH^--8e^-="=" CO₃^2-+7H₂O，这个电极是燃料电池的     （填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：             
③随着电池不断放电，电解质溶液的碱性         （填“增大”、“减小”或“不变”）
④通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率        （填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。
（2）据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2－。
①该电池反应的总离子方程式为____________________________
②甲醇在____极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将____（填降低或上升、不变）。

可以将氧化还原反应2H₂＋O₂===2H₂O设计成原电池。
(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池，则负极通入的气体应是________，正极通入的气体就是________，电极反应式为：正极________________，负极________________。
(2)如把KOH改为稀硫酸做电解质，则电极反应式为：正极                                    ，负极__________________________。
(3)(1)和(2)的电解溶液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？                                                                                    。
(4)如把H₂改为甲烷，KOH溶液做电解质溶液，则电极反应式为：正极____________________________，负极________________________________。

以甲醇、空气和氢氧化钾溶液为原料，金属铂为电极可构成普通的燃料电池。该电池的负极上的电极反应式为____________

铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-2PbSO₄+2H₂O
放电时正极的电极反应式是________________；电解液中H₂SO₄的浓度将变________；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加______g，消耗H₂SO₄物质的量________ mol。

电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
①电解池中X极上的电极反应式为                            ，
在X极附近观察到的现象是                                                。　
②Y电极上的电极反应式为                      ，
检验该电极反应产物的方法是                                              。
③总反应的化学方程式                                                      。
（2）X、Y都是惰性电极，电解CuSO₄溶液，当电路中通过0.4mol 电子时，析出铜的同时在另一个电极可得              L O₂ (标准状况下)

天然气(主要成分是甲烷)是一种清洁、高效的能源，现在许多城市家庭用于厨房使用的燃料已经由煤气(主要成分是H₂和CO按体积比1︰1混合的气体混合物)换成了天然气；此外天然气也是很好的燃料电池的燃料，甲烷在燃料电池中的能量转换率可达到85%—90%。请回答下列问题：
（1）以甲烷、空气为反应物，KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池，则负极反应式为：            。随着反应的不断进行溶液的pH       (填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）如果以该燃料电池为电源、石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极反应式为：             ；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12，则理论上消耗甲烷在标准状况下的体积为：     mL。
（3）将（2）中电解结束后的溶液取出，向其中加入含有Mg²⁺和Fe²⁺的溶液甲，Mg(OH)₂和Fe(OH)₂同时生成，已知Mg(OH)₂和Fe(OH)₂在该温度下的溶度积常数分别是2×10^—11和8×10^—16，则甲溶液中Mg²⁺和Fe²⁺的浓度之比为：          。

下图是用铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。

已知：铅蓄电池在放电时发生下列电极反应
负极　Pb＋－2e^－===PbSO₄
正极　PbO₂＋4H^＋＋＋2e^－===PbSO₄＋2H₂O
(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式                    。
(2)若在电解池中C极一侧滴2滴酚酞试液，电解一段时间后未呈红色，说明蓄电池的A极为________极。
(3)用铅蓄电池电解1 L饱和食盐水(食盐水足量、密度为1.15 g·cm^－3)时，
①若收集到11.2 L(标准状况下)氯气，则至少转移电子________mol。
②若蓄电池消耗H₂SO₄ 2 mol，则可收集到H₂的体积(标准状况下)为________L。

据新华社2009年5月9日电， 国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，会上通过了我国2009年将投入大量资金发展新能源汽车，支持节能、环保、安全等关键技术开发，为我国社会经济可持续发展打下良好基础，为今后改善环境、提升民众的生活质量具有极为重要的意义。请回答下列问题：
（1）氢能是理想的清洁能源，也是氢氧燃料电池的必不可少的物质。请回答下列问题。
①下列说法不正确的是      。
A．太阳光催化分解水制氢比电解水制氢更为科学
B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C．以稀H₂SO₄、KOH为介质的氢氧燃料电池负极电极反应相同
D．氢氧燃料电池正极获得8mol电子，负极需要8g气体
②利用MnFe₂O₄为催化剂，通过两步反应使水分解制氢气，第一步反反应为：
MnFe₂O₄MnFe₂O_4－X＋(X/2)O₂
则第二步反应的化学方程式为      (条件不写)。
③一种新能源汽车，使用了以碳纳米管为储氢介质的燃料电池，电池原理如右图，该电池的电解质为6mol/LKOH溶液，下列说法不正确的是    。
 
A．放电过程中整个体系内KOH浓度不变
B．放电时负极附近pH减小
C．放电时电池正极的电极反应为：NiO(OH)+H₂O+e^—＝Ni(OH)₂+OH^—
D．放电时，电池反应为2H₂+O₂→2H₂O
（2）热值指在一定条件下每克物质完全燃烧所放出的热量（燃烧产物在该条件下是一种较为稳定的状态），下表是几种物质在常温常压下的热值数据。已知：管道煤气（47g/m³H₂、625g/m³CO）价格为1.00元/m³，天然气（714g/m³CH₄）的价格为2.50元/m³。

物质	H2	CO	CH4
热值/kJ·g^–1	143	10	56

①根据以上热值数据，               是最理想的燃料。
②家庭使用管道煤气和天然气，            更经济合算。
③表示CO燃烧热的热化学方程式为                   。

(10分)如图所示的实验装置中，E为一张用淀粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸，C、D为夹在滤纸两端的铂夹；x、y分别为直流电源的两极。在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入一多孔的惰性电极。切断电源开关S_１，闭合开关S_２，通直流电一段时间后，生成气体如图所示。

请回答下列问题：
(1)标出电源的正、负极：x为　　    。
(2)在滤纸的C端附近，观察到的现象是　        　                          　 。
(3)写出电极反应式：B电极　　　  　　　　　　　　　 　　　 。
(4)若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断开关S_２闭合开关S_１，则电流计的指针是否发生偏转　　　　　 (填“偏转”或“不偏转”)。
(5)若电流计指针偏转，写出有关的电极反应(若指针“不偏转”，此题不必回答。)；
　　　      　　　　　 　                         　　       　　　　 。
若电流计指针不偏转，请说明理由(若指针“偏转”，此题不必回答)　　　       。