高中化学化学电源新型电池填空题

据报道，氢燃料电池公交汽车已经驶上北京街头。下列说法正确的是

A．电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法

B．发展氢燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术

C．氢燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能

D．氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染

熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H₂的体积比为1：1）直接作燃料，其工作原理如图所示。

请回答下列问题：
（1）B极发生____（填“氧化”或“还原”）反应
（2）电池总反应为___________________________________________。
（3）以此电源电解足量的CuSO₄溶液，阳极产生气体0.56 L（已换算为标况），则阴极产物的质量为       g。电解后溶液体积为1 L，溶液的pH约为       。
（4）电池中的电解质碳酸钠形成的水溶液体系不能用带玻璃塞的试剂瓶保存，其原因是
                                        （用化学方程式表示）

科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。
（1）实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是。
（2）右图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320左右，电池反应为,正极的电极反应式为。（由和制得）的两个作用是。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的倍。

（3）溶液中离子浓度由大到小的顺序为，向该溶液中加入少量固体，溶液（填"增大""减小"或"不变"），溶液长期放置有硫析出，原因为（用离子方程式表示）。

I。锂——空气电池能够提供相当于普通锂离子电池10倍的能量，因此它是很有前途的电池技术。下图是锂——空气电池放电时的工作示意图。

（1）图1中电极a是              极。
（2）电池中间的固体电解质（含阳离子交换膜）还能阻止H₂O、N₂、O₂等物质的通过防止Li和这些物质反应。Li和水在常温下发生反应的化学方程式为                     。
II．某些锂电池广泛应用于手机、数码相机及便携式电脑中。此种锂电池的负极通常由金属锂构成，正极由二氯亚砜（SOCl₂）和碳材料构成。总反应为：4Li+2SOCl₂=4LiCl+S+SO₂↑，此种锂电池是一次电池，在放电时有气体产生。以下说法中正确的是                。

A．放电时电池内部Li^+向负极移动[

B．放电过程中，电池负极发生氧化反应

C．放电时每移动2mol电子，有1molS被还原

D．放电时电池正极反应为：3SOCl2+4e^-=SO2+S+4Cl^-

III．锂电池回收具有重要意义，重点回收的正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO₂）、铝箔等。
某回收工艺流程如下：

（1）废旧电池残留有单质锂，拆解时需隔绝空气，是因为锂易与空气中的         反应。
（2）酸浸时钴酸锂发生反应的化学方程式为                   。若用盐酸代替H₂SO₄、H₂O₂混合液也能达到酸浸目的，但不利之处是            。
（3）Li₂CO₃在水中的溶解度随温度升高而减小，操作2的步骤是：加热浓缩析出晶体、   、洗涤、干燥。

熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2-和HCO₃^-）为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2C₄H₁₀+26CO₃^2-－52e^- →34CO₂+10H₂O。试回答下列问题：
（1）该燃料电池的化学反应方程式为                          ；
（2）正极电极反应式为                                      。

第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合作为动力。汽车在刹车或下坡时，
电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属（以M表示）为负极，碱液（主要为KOH）为电解质溶液。下图是镍氢电池充放电原理的示意，其总反应式为：，下列说法中正确的是

A．混合动力车上坡或加速时，溶液中的OH^-向乙电极移动

B．混合动力车刹车或下坡时，乙电极周围溶液的pH增大

C．混合动力车上坡或加速时，乙电极电极反应式为NiOOH+H2O+e^-=Ni(OH)2+OH^-

D．混合动力车刹车或下坡时，甲电极电极反应式为H2+2OH^-+2e^-=2H2O

下图是氨氧燃料电池示意图，按照此图的提示，回答下列问题：

（1）a电极作______极（填“正”、“负”或“阴”、“阳”），其电极反应式为_________________；
（2）反应一段时间后，电解质溶液的PH将        （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）已知N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) ΔH=" —92.4" kJ·mol^-1；2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ΔH=" —483.6" kJ·mol^-1，试写出氨气完全燃烧生成气态水的热化学方程式：__________________________；
（4）若用该燃料电池产生的电能在铁皮上镀锌（制白铁皮），某铁皮上现需要镀上97.5g锌，理论上至少需要消耗氨气_________L（标准状况）。

锂——空气电池能够提供相当于普通锂离子电池l0倍的能量，因此它是最有前途的电池技术。下图是锂——空气电池放电和充电时的工作示意图。   

（1）图I中电极a是                  极。
（2）电池中间的固体电解质（含阳离子交换膜）还能阻止H₂O、N₂、O₂等物质的通过防止Li和这些物质反应。Li和水在常温下发生反应的化学方程式为           。
（3）当给图Ⅱ中的锂空气电池充电时，d极应接电源的          极，该电极的电极反应式为      。
（4）可用石墨为电极，用该电池电解提纯氢氧化钾电解液。电解池内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，其工作原理如图Ⅲ所示。

①该电解池的阴极反应式为              ；
②除去杂质后的氢氧化钾溶液从出口     （填“A”或“B”）导出；

铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb和PbO₂，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为：PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ ="=" 2PbSO₄+ 2H₂O，据此判断：
（1）铅蓄电池的负极材料是________。
（2）工作时正极反应为________________________________。
（3）工作时，电解质溶液的PH________（填“增大”、“减小”或“不变”）
（4）工作时，电解质溶液中阴离子移向________极；电流方向从________极流向________极。（填正，负）

随着铅蓄电池的广泛应用，使回收利用铅资源成为重要课题。某研究性学习小组利用废旧铅蓄电池阴、阳极填充物（铅膏）制备塑料加工热稳定剂三盐基硫酸铅，实验流程如下：

（1）物质X是一种可循环利用的物质，该物质是       。
（2）生成三盐基硫酸铅的反应的离子方程式为                   。
（3）将滤液I和滤液Ⅱ合并后可用来提取一种钠盐副产品（相对分子质量为322），已知副产品带10个结晶水的结晶水合物，则其化学式       ，由滤液提取该副产品的主要实验步骤依次为        、      、过滤、洗涤、干燥。
（4）过滤时洗涤沉淀（或固体）的操作方法是             。
（5）向铅膏浆液中加入Na₂SO₃溶液的目的是将PbO₂还原为PbO，若实验中所取铅膏浆液质量为47．8g，其中PbO₂的质量分数为15．0％，要将PbO₂还原，至少需要加入        
mL1．0mol·L^-1Na₂SO₃溶液。

氨有着广泛的用途，如可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产。氨的水溶液中存在电离平衡，常用电离常数K_b和电离度α来定量表示其电离程度。K_b和α常用的测定方法：在一定温度时用酸度计测定一系列已知浓度氨水的pH，可得各浓度氨水对应的c(OH^-)，然后通过换算求得各对应的α值和K_b值。下面是某中学化学兴趣小组在25℃时测定一系列浓度氨水的pH所对应的c(OH^-)：
【仪器与试剂】酸度计、50 mL碱式滴定管、100mL烧杯、 0.10 mol·L^-1氨水
【实验数据】(不必填表格)

烧杯号	V氨水 (mL)	V水(mL)	c (NH3·H2O)（mol·L^-1）	c(OH^-)	Kb	α
1	50.00	0.00		1.34×10^-3
2	25.00	25.00		9.48×10^-4
3	5.00	45.00		4.24×10^-4

请根据以上信息回答下述问题：                     
（1）25℃时，氨水的电离常数：K_b   ▲   ，通过计算所得的数据和简洁的文字说明电离常数、电离度与弱电解质的初始浓度的关系   ▲   。
（2）用0.10mol·L^—1盐酸分别滴定20.00mL0.10mol·L^—1的NaOH溶液和20.00mL0.10mol·L^—1
氨水所得的滴定曲线如下：

请指出盐酸滴定氨水的曲线为    ▲   （填A或B），请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序   ▲   。
（3）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧试验机中相关的反应有：
4NH₃（g）+3O₂（g）= 2N₂（g）+6H₂O（l）   △H₁                              ①
4NH₃（g）+5O₂（g）= 4NO（g）+6H₂O（l）  △H₂               ②
4NH₃（g）+6NO（g）= 5N₂（g）+6H₂O（l）  △H₃                               ③
请写出上述三个反应中△H₁、△H₂、△H₃三者之间关系的表达式，△H₁=   ▲   。
（4）Allis-Chalmers制造公司发现可以用氨作为燃料电池的燃料。其总反应式为4NH₃+3O₂= 2N₂+6H₂O，正极上的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^—=4OH^—，则负极上的电极反应式为    ▲   。

能源问题是当前世界各国所面临的严重问题，同时全球气候变暖，生态环境问题日益突出，开发氢能、研制燃料电池、发展低碳经济是化学工作者的研究方向。
I．氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂(g)
△H<0。在850℃时，平衡常数K=1。
（1）若降低温度到750℃时，达到平衡时K    1（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3molH₂O、1.0molCO₂
和x molH₂，则：
①当x=5.0时，上述反应向       （填“正反应”或“逆反应”）方向进行。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是          。
③在850℃时，若设x=5.0和x=6.0，其它物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，
测得H₂的体积分数分别为a%、b%，则a      b（填“大于”、“小于”或“等于”）
II．已知4.6g液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量136kJ·mol液态水转
化为气体水吸收44kJ的热量。
（3）请写出乙醇燃烧生成气态水的热化学方程式
                               。
（4）将0.1mol乙醇在足量氧气中燃烧，得到的气体全部通入到100mL3mol/LNaOH溶液中，忽略HCO^-₃的电离，则所得溶液中c(CO^2-₃)      c(HCO^-₃)（填“大于”、“小于”或“等于”，）原因是                                                 （用文字叙述）。

（每空2分共计8分）铅蓄电池的电极分别是PbO₂和Pb,电解质溶液为稀H₂SO₄溶液，工作时原电池的总反应式为PbO₂+Pb+2H₂SO₄===2PbSO₄+2H₂O据上述变化判断：
①原电池的负极是        （填电极材料）。电极反应式               
②工作时正极反应式为        
③工作时电解质溶液的c(H⁺)_________(填“增大”、“不变”或“减小”)

（1）有人将铂丝插入KOH溶液中做电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧气，形成一种燃料电池，在该电池反应中，甲烷发生类似于燃烧的反应，根据以上判断：
①通甲烷的铂丝为原电池的______极，发生的电极反应为____________________。
②该电池工作时(放电)反应的总化学方程式为_______________________________。
（2）X、Y、Z为三种不同短周期非金属元素的单质。在一定条件下发生如下反应： 若常温下Y为固体，X、Z为气体，A在空气中充分燃烧可生成B，则：

①B的化学式为          ；
②向苛性钠溶液中通入过量的A所发生反应的离子方程式为                
③将B与氯气的水溶液充分反应可生成两种强酸，该反应的化学方程式为          

I．我国即将建成自己的载人空间站。载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。
⑴某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料。已知该反应的某极反应为：4OH^-－4e^-=O₂↑+2H₂O，则另一极反应为：           。
⑵有人提出，可以设计某温度下的反应：2CO=2C+O₂（△H>O、△S<O）来消除CO的污染。请你判断该温度下上述反应是否能发生并说明理由是                。
Ⅱ.大气固氮属于自然固氮，合成氨是目前人工固氮的主要方法。科学家一直致力“人工固氮”新方法的研究。
⑴有关大气固氮(以N₂+O₂   2NO为例)、人工固氮(以N₂+3H₂ 2NH₃为例)反应的平衡常数的值如下表。

反应	N2+02 2NO	N2+3H22NH3
温度/℃	27	2000	100	400
K	3.84×10^-31	0.1	3.4×10^9	2.0x10^4

下列说法正确的是           。(填字母)
a．大气固氮与人工固氮都是放热反应
b．人类模拟大气固氮无现实意义
c．寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向
d．在常温下，人工固氮非常容易进行
⑵已知：N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)    =-92.4kJ·mol^-1
2H₂(g)+0₂(g)="2H20(1)        " ="-571.6" kJ·mol^-1
据报道，在常温、常压、光照、催化剂的条件下，N₂可以与水反应，则反应 N₂(g)+3H₂0(1)=2NH₃(g)+3／2O₂(g)的=          KJ·mol^-1。
⑶某研究小组在673 K、30 MPa下，在体积为的密闭容器中进行反应：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)，其(H₂)和(NH₃)随时间变化的关系如图所示。

①下列叙述正确的是           。(填字母)
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到化学平衡状态
C．若t₃时由673 K升至773 K，则(H₂)将增大
②从开始到平衡时反应的平均速率(以H₂的浓度变化表示)(H₂)=              。
③若开始时(N₂)=(H₂)，则反应的平衡常数=            (用代数式表示)。