高中化学化学电源新型电池填空题

回答下列问题：
          
图1                图2                     图3
（1）如图1所示为氯碱工业的模拟装置。反应的离子方程式是                         。
A、B、C、D所对应物质化学式分别为        、         、         、         ，
每通过0.1mol电子，就有0.1mol          （填离子符号）通过离子交换膜。
（2）在如图2所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为________________；总反应的化学方程式是                         。
如果起始时盛有1000 mL pH＝5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO₄足量），一段时间后溶液的pH变为1。若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入___________（填物质名称），其质量约为___________g。
（3）熔融碳酸盐CO燃料电池工作原理如图3所示，A、B极的电极反应分别是          、        。

最近我国自主研制了一种新型燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气（以C₄H₁₀代表汽油），电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-。回答如下问题：
（1）C₄H₁₀有正丁烷、异丁烷两种结构，写出异丁烷的一氯取代物的结构简式             
（2）这个燃料电池放电时发生反应的化学方程式是                  
（3）这个电池的正极发生的反应是O₂+4e^-＝2O^2-，负极发生的电极反应方程式是             
（4）固体电解质里O^2-向           极移动，向外电路释放电子的是____________极。

I、在理论上不能用于设计原电池的化学反应是

A．CH4（g）＋2 O2（g）=" C" O2（g）＋2 H2O（1） △H <0

B．Ba（OH）2·8H2O（s）+2NH4Cl（s）= BaCl2（aq）+2NH3·H2O（aq）+8H2O（1） △H >0

C．4Al（s）+ 6H2O（1）+ 3O2（g）==4Al（OH）3（s） △H <0

D．Zn（s）+2MnO2（s）+2H2O（1）= 2MnOOH（s）+Zn（OH）2（s） △H <0

若你认为A可以设计成原电池，创造碱性环境，请写出负极的电极反应式为                    （若你认为不能此空不填）。
II、北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C₃H₈），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C₃H₆）
（1）丙烷脱氢可得丙烯。
已知：C₃H₈（g）  =   CH₄（g）＋HCCH（g）＋H₂（g）  △H₁=156．6 kJ·mol^－1
CH₃CHCH₂（g） =   CH₄（g）＋HCCH（g ）        △H₂=32．4 kJ·mol^－1
则相同条件下，反应C₃H₈（g）=  CH₃CHCH₂（g）＋H₂（g）的△H=               kJ·mol^－1。
（2）以丙烷为燃料制作燃料电池，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。电池反应方程式为              ；放电时CO₃^2－移向电池的               （填“正”或“负”）极。负极的电极反应式为                         

纳米级Cu₂O是优良的催化剂和半导体材料，工业上常用下列方法制备Cu₂O。
（1）热还原法：加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂．该制法的化学方程式为________________________________。
（2）电解法:以氢氧燃料电池为电源，用电解法制备Cu₂O装置如图所示。

①A的化学式为___________________________。
②燃料电池中，OH^-的移动方向为______________（填“由左向右”或“由右向左”）；电解池中，阳极的电极反应式为____________________________。
③电解一段时间后，欲使阴极室溶液恢复原来组成，应向其中补充一定量的_____________（填化学式）。
④制备过程中，可循环利用的物质为________________（填化学式）。
（3）干法还原法
利用反应Cu+CuOCu₂O也可制备Cu₂O。将反应后的均匀固体混合物（含有三种成分）等分为两份，一份与足量H₂充分反应后，固体质量减少6．4g；另一份恰好溶于500mL稀硝酸，生成标准状况下4．48LNO，该稀硝酸的物质的量浓度为_________________。

甲醇又称“木醇”，是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
（1）工业上可利用CO₂和H₂生产甲醇，方程式如下：
CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（l）＋H₂O （g）  △H＝Q₁kJ·mol^－1
又查资料得知：①CH₃OH（l）＋1/2 O₂（g）CO₂（g）＋2H₂（g） △H＝Q₂kJ·mol^－1
②H₂O（g）=H₂O（l）  △H= Q₃kJ·mol^－1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为                  。
某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如图：

（2）为除去饱和食盐水中的铵根离子，可在碱性条件下通入氯气，反应生成氮气。该反应的离子方程式为___________________________________。
（3）过量氯气用Na₂S₂O₃除去，反应中S₂O₃^2-被氧化为SO₄^2-。若过量的氯气为1×10^-3mol，则理论上生成的SO₄^2-为_____________mol。
（4）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式______________________。
（5）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式____________，原混合溶液中 NaCl的物质的量浓度为___________mol/L。（设溶液体积不变）
（6）当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时，理论上在铁电极上可析出铜的质量为_____________g。
（7）若使上述电解装置的电流强度达到5．0A，理论上每分钟应向负极通入气体的质量为_____________克。（已知1个电子所带电量为1．6×10^-19C，计算结果保留两位有效数字）

（1）P₂O₅是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P₂O₅干燥的是______
a．NH₃          b．HI        c．SO₂       d．CO₂
（2）KClO₃可用于实验室制O₂，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式：__________
（3）工业生产甲醇的常用方法是：CO(g)+2H₂(g） CH₃OH(g） △H = —90．8kJ/mol。
已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l）      △H = -571．6kJ/mol；
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g）   △H = -566．0kJ/mol
计算2CH₃OH（g）+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(l）  △H =          。
（4）某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时，负极是        极（填“a”或 “b”）；
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池负极反应的离子方程式为                  。
（5）电解法促进橄榄石（主要成分是Mg₂SiO₄）固定CO₂的部分工艺流程如下：
已知：Mg₂SiO₄(s）+4HCl(aq)2MgCl₂(aq）+SiO₂ (s）+ 2H₂O(l） △H =－49．04 kJ·mol^-1

①某橄榄石的组成是Mg₉FeSi₅O₂₀，用氧化物的形式可表示为              。
②在上图虚框内补充一步工业生产流程               。
③经分析，所得碱式碳酸镁产品中含有少量NaCl和Fe₂O₃。为提纯，可采取的措施依次为：对溶解后所得溶液进行除铁处理、对产品进行洗涤处理。判断产品洗净的操作是           。

铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物。
（1）取5.6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集了的气体体积均小于2.24 L（标准状况），最主要的原因是__________，所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色，试用离子方程式解释这一变化的原因____________。
（2）ZnFe₂Ox是一种新型纳米材料，可将工业废气中的某些元素转化为游离态，制取纳米ZnFe₂Ox 和用于除去废气的转化关系如图。若上述转化反应中消耗的，x的值为_________________。请写出 ZnFe₂Ox与NO₂反应的化学方程式______________(x用前一问求出的具体值）。
（3）LiFePO₄(难溶干水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。
①以 FePO₄（难溶于水）、Li₂CO₃、单质碳为原料在高温下制备LiFePO₄ ,，该反应还生成一种可燃性气体，则反应方程式为____________.
②磷酸铁锂动力电池有几种类型，其中一种（中间是锂离子聚合物的隔膜，它把正极与负桩隔开）工作原理为。则放电时正极上的电极反应式为___________.
（4）已知25℃时，，此温度下若在实验室中配制5 mol/L 100 mL  FeCl₃溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加人2 mol/L的盐酸__________ml（忽略加入盐酸体积）。

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

回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）
（1）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1mol电子时，理论上负极板的质量增加           g。
（2）在完全放电耗尽PbO₂和Pb时，若按下图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成__________，B电极上生成________，此时铅蓄电池的正负极的极性将____________。

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有关数据下图所示：
溶解度/（g/100g水）

化合物	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的负极为         ，正极反应式为                ，
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，理论消耗Zn        g（已知F=96500C/mol）。
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过         分离回收，滤渣的主要成分是二氧化锰、       和       ，欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是            ，其原理是            。
（4）用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌，需去除少量杂质铁，其方法是：加入稀硫酸和双氧水，溶解，铁变为          加碱调节PH为            ，铁刚好完全沉淀（离子浓度≤1×10-5mo1·L^－1时即可认为离子沉淀完全）继续加碱调节PH为       锌开始沉淀（假定此时溶液中Zn²⁺的浓度为0.1 mo1·L^－1）。若上述过程不加双氧水的后果           ，原因是             。

（1）肼(N₂H₄)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．已知在100 kPa时，32.0 g N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624 kJ(25℃)，N₂H₄完全燃烧的热化学方程式是______________．
（2）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．肼—空气燃料电池放电时，正极的电极反应式是________________．负极的电极反应式是________________．
（3）下图是一个电化学过程示意图．

①锌片上发生的电极反应式是_______________．
②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128 g，则肼—空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气________ L(假设空气中氧气体积含量为20%)．
（4）传统制备肼的方法，是用NaClO氧化NH₃制得肼的稀溶液．该反应的离子方程式是_____________.

按照要求填空
（1）下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在空格上。
同位素          ，同素异形体          ，同分异构体          ，同系物         。
①金刚石与“足球烯”C₆₀；            ②D与T；
③¹⁶O、¹⁷O和¹⁸O；                   ④氧气（O₂）与臭氧（O₃）；
⑤       ⑥乙醇（CH₃CH₂OH）和甲醚（CH₃OCH₃）；
⑦和；       ⑧和  ；
（2）完成离子方程式：（ ）MnO₄^－＋（ ）C₂O₄^2－+      ＝（ ）Mn²⁺＋（ ）CO₂↑＋
（3）命名有机物：
（4）写出乙酸与甲醇（CH₃OH）酯化的化学方程式           。
（5）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：
通甲烷的铂丝为原电池的     极，发生的电极反应为                             。
（6）PET是涤纶的主要成分，可用作饮料瓶、磁带和胶片的片基等，其结构简式如图：
。该高分子材料是由两种单体通过缩聚反应制备而成，其单体的结构简式为           和             ．

根据化学反应与能量转化的相关知识，试回答下列问题：
（1）已知：白磷黑磷，黑磷比白磷稳定，结构与石墨相似，下图能正确表示该反应中能量变化的是________（填序号）。

（2）已知：在25 ℃、101 kPa时，8 g CH₄完全燃烧生成液态水时放出的热量是445.15 kJ，则CH₄燃烧的热化学方程式是                。
（3）已知：氢氧燃料电池的总反应方程式为2H₂+O₂==2H₂O。其中，氢气在       （填“正”或“负”）极反应，在碱性条件下，电极反应式为                     。电路中每转移0.2mol电子，标准状况下消耗H₂的体积是________L。

(14分)工业制硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是一个关键的步骤。
（1）一定条件下，SO₂可发生反应：SO₂(g)+O₂(g)SO₃(g)  △H=﹣98kJ·mol^﹣1。
①某温度下，在100 L的恒容密闭容器中开始加入4.0 mol SO₂(g)和10.0 mol O₂(g)，当反应达到平衡时共放出热量196 kJ，该温度下平衡常数K=_______(用分数表示)。
②上述反应按照相同的物质的量投料，测得SO₂在不同温度下的平衡转化率a％与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是_______(填序号)。

A．温度：T3>T2>T1

B．正反应速率：v(c)>v(a)，v(b)>v(d)

C．平衡常数：K(a)>k(c)，K(b)=K(d)

D．平均摩尔质量：M(a)>M(c)，M(b)>M(d)

③上述反应达平衡后，保持温度和容器的压强不变，若再通入一定量SO₃(g)，则SO₂的体积分数_______(填“增大”、“减小”、“不变”)。
（2）某人设想以下图所示装置用电化学原理模拟生产硫酸：

①通入O₂的电极是________极。
②写出通入SO₂的电极的电极反应式：_______________
③若此过程中转移了0.2mol电子，则质子膜两侧电解液的质量变化差(△m左﹣△m右)为________g(忽略气体的溶解)。

可以将氧化还原反应2H₂＋O₂＝2H₂O设计成原电池。（每空2分）
（1）利用H₂、O₂、HCl溶液构成燃料电池，则正极的电极反应式为_______________；负极的电极反 应式为________________。
（2）把H₂改成CH₄，KOH溶液作电解质，则负极的电极反应式为_______________，当导线中通过4 mol电子时，需消耗______mol的KOH；将4 mol CH₄完全与Cl₂发生取代反应，并生成等物质的量的四种氯代物，则理论上需要消耗Cl₂的物质的量为_______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）；