高中化学化学电源新型电池填空题

V、W、X、Y、Z是原子序数依次递减的五种常见元素。X元素是地壳中含量最多的元素，Y、Z组成气态化合物M的水溶液呈碱性，W的单质在X₂中燃烧的产物可使品红溶液褪色，V是一种历史悠久，应用广泛的金属元素。请回答：
（1）Y元素在周期表中的位置是               ；写出X、Z两种元素组成的一种化合物的一种用途                           。
（2）由以上五种元素两两组合所形成的化合物中，有一种物质能与水反应生成气体且属于氧化还原反应，请写出该反应的化学方程式                       。
（3）X、Y、Z三种元素可组成一种强酸U，M在适当条件下被U吸收生成一种盐。常温下该盐的水溶液的pH        7（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（4）W（s）+O₂（g）    WO₂（g）；H₁  W（g）+O₂（g）   WO₂（g）；H₂
则H_l            （填“＞”或“＜”或“=”）H₂。
（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以Y₂、Z₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极反应式                 ；放电时溶液中H⁺移向      （填“正”或“负”）极。
（6）若将V金属投入到硫酸溶液中，生成了浅绿色溶液N。写出N的溶液与K₂Cr₂O₇酸性溶液反应的离子方程式：                                        。

(16分)运用化学原理知识研究化学对于人类的生产生活、科研意义重大。
（1）工业上以黄铜矿(主要成分：CuFeS₂，其中S为-2价)为原料，采用火法熔炼工艺生产粗铜。CuFeS₂中Fe的化合价为_____，熔炼过程中所得炉渣的主要成分有FeO、Fe₂O₃、SiO₂，Al₂O₃等，若要利用炉渣制取铁红，下列实验操作不需要的是_____(填写字母代号)。

A．溶解

B．过滤

C．蒸发结晶

D．灼烧

（2）Mg(OH)₂是水垢的主要成分之一，用氯化铵溶液浸泡：可以溶解Mg(OH)₂，请结合平衡移动原理解释其原因_____。
（3）研究发现CuCl₂溶液中铜、氯元素的存在形式为Cu(H₂O)₄²⁺、CuCl₄^2-，电解CuCl₂溶液一段时间，阳极产生2.24L(标准状况)黄绿色气体，阴极析出红色物质，试计算该过程中共转移电子____mol，若要使电解质溶液恢复至原浓度，应向电解后的溶液中加入________。
（4）以硼氢化合物NaBH₄(B元素的化合价为+3价)和H₂O₂作原料的燃料电池，负极材料采用Pt／C，正极材料采用MnO₂。其工作原理如图所示。电池放电时Na⁺由____(填写“a”或“b”，下同)极区移向___________极区，该电池的负极反应式为__________________________________。

某课外活动小组设想：如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，利用下图实验装置(两电极均为石墨电极)电解溶液来制取、、和NaOH，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。

（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”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
（2）制得的溶液从出口       (填“A”、“B”、“C”或“D”)导出。
（3）利用制得的氢气为基本原料合成出甲醇，然后再用甲醇与氧气、氢氧化钠组成燃料电池，则该电池负极的电极反应式为                                            。

下面是某课外小组从初选后的方铅矿【主要成分PbS，含少量黄铜矿（CuFeS₂）中提取硫磺、铜、铅的工艺流程：

（1）黄铜矿（CuFeS₂ ）中Fe元素的化合价为     ，提高方铅矿酸浸效率的措施有        （写出两种方法即可）。
（2）过滤过程中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、    ；单质A是    ；在此工艺操作中可循环利用的物质有铅和
（3）在酸性的FeC1₂溶液中加入H₂0₂溶液，其反应的离子方程式为         。
（4）PbS0₄与PbS加热条件下反应的化学方程式为．                    ．将沉淀PbSO₄与足量的碳酸钠溶液混合，沉淀可转化为PbCO₃,写出该反应的平衡常数表达式：K＝      。（己知Ksp(PbSO₄）="1.6x" 10^－5，Ksp(PbC0₃）=3.3x10^-14）
（5）铅蓄电池的电极材料分别是Pb和PbO₂,电解质溶液为硫酸。铅蓄电池充放电的总反应方程式为：PbO₂+Pb+2H₂SO₄2PbS0₄+2H₂0,充电时，铅蓄电池阳极的电极反应式为         。

I.已知0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B₂H₆)在O₂中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，其热化学方程式为：             。
II.在某温度下，物质(t－BuNO)₂在正庚烷或CCl₄溶剂中均可以发生反应：
(t－BuNO)₂ 2(t－BuNO) 。该温度下该反应在CCl₄溶剂中的平衡常数为1.4。
（1）向1L正庚烷中加入0.50mol(t－BuNO)₂，10min时反应达平衡，此时(t－BuNO)₂的平衡转化率为60%（假设反应过程中溶液体积始终为1L）。反应在前10min内的平均速率为ν（t－BuNO)=       计算上述反应的平衡常数K =      。
（2）有关反应：(t－BuNO)₂2(t－BuNO) 的叙述正确的是（    ）
A．压强越大，反应物的转化率越大
B．温度升高，该平衡一定向右移动
C．溶剂不同，平衡常数K值不同
III．甲醇燃料电池的电解质溶液是KOH溶液。则负极的电极反应式为                。

(15分)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成CO，充分燃烧时生成CO₂，反应放出的能量如图1所示

（1）在通常状况下，          更稳定(填“金刚石”或“石墨”)，金刚石转化为石墨的热化学方程式为           。
（2）CO、O₂和熔融Na₂CO₃可制作燃料电池，其原理见图2。石墨Ⅰ上电极反应式为          。
（3）用CO₂生产甲醇燃料的方法为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H＝－49．0kJ/mol，将6molCO₂和8molH₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图3所示(实线)。图中数据a(1，6)表示：在1min时H₂的物质的量是6 mol。
①下列时间段平均反应速率最大的是        。

A．0～1min

B．1～3min

C．3～8min

D．8～11min

②仅改变某一个实验条件再进行两次实验测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线Ⅰ对应的实验条件改变是         ，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是            ，体积不变，再充入3molCO₂和4molH₂，H₂O(g)的体积分数        (填“增大”“减小”或“不变”)。

PM_2．5污染跟工业燃煤密切相关，燃煤还同时排放大量的SO₂和NO_X。
（1）在一定条件下，SO₂气体可被氧气氧化，每生成8 g SO₃气体，放出9．83 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式                。若起始时向密闭容器内充入0．4molSO₂和0．2mol O₂，达平衡后放出的热量为Q，则Q       39．32kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）一定条件下，在恒容密闭的容器中，当上述反应达到平衡时，下列说法正确的是__________（填序号）
a．2v_逆（SO₂）=v_正（O₂）              
b．ΔH保持不变
c．混合气体密度保持不变              
d．混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）500℃时，在催化剂存在条件下，分别将2 mol SO₂和1 mol O₂置于恒压容器I和恒容容器II中（两容器起始容积相同，），充分反应均达到平衡后,两容器中SO₂的转化率关系是I_________II（填“>”、“<”或“=”）。若测得容器II中的压强减小了30%，则该容器中SO₃体积分数为         （结果保留3位有效数字）。
（4）将生成的SO₃溶于水，再向溶液中通入NH₃得到1L cmol/L（NH₄）₂SO₄溶液的PH=5，计算该（NH₄）₂SO₄溶液的水解平衡常数K_h=              。
（5）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作原电池，其装置见下图。该电池中Na⁺向  _____电极移动（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），在电池使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为                  。

设计出燃料电池使天然气CH₄氧化直接产生电流是对世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入天然气，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－离子。回答如下问题：
（1）这个电池的正极发生的反应是：                                  ；
（2）固体电解质里的O^2－向        极（填“正”或“负”）；
（3）天然气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，产生         堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。
（4）若将此甲烷燃料电池设计成在25%的KOH溶液中的电极反应，该电池的负极区域的碱性会_______（填“增强”、“减弱”或“不变”）。

丙烷（C₃H₈）和丙烯（C₃H₆）都可作火炬燃料。
（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。电池负极反应式为           ；放电时CO₃^2－移向电池的          （填“正”或“负”）极。
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO₂和H₂O。常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol·L^－1。若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃HCO₃^－＋H^＋的平衡常数K₁=            。（已知10^-5.60=2.5×10^-6）
（4）常温下，0.1 mol·L^－1NaHCO₃溶液的pH大于8，则溶液中：
①c（OH^-）=                      。
②c（H₂CO₃）      c（CO₃^2－）（填“＞”、“=”或“＜”），原因是          （用离子方程式和必要的文字说明）。

（共10分）将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH₄的一极，其电极反应式是：CH₄－8e^-+10OH^-==CO₃^2-+7H₂O；通入O₂的另一极，其电极反应式是：2O₂+8e^-+4H₂O==8OH^-。请完成下列各空：
（1）通入CH₄的电极为      极，发生            反应。
（2）该燃料电池的总反应式为                                             。
（3）若将该电池中的燃料改为氢气，请写出此时正负极的反应式：
正极：                           ，负极                           。

按要求完成下列问题：
（1）N₂（g）和H₂（g）反应生成1molNH₃（g）放出46.1KJ热量                   。
（2）航天领域使用氢氧燃烧电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应可以表示为：2H₂ + O₂ =2H₂O，酸式氢氧燃烧电池的电解池是酸。其负极反应可以表示为2H₂－4e^－=4H⁺，则其正极反应可以表示为；                       ；碱式氢氧燃烧电池的电解质是碱，其正极反应可以表示为：O₂+2H₂O+4e^－=4OH^－，则其负极反应可以表示为：          。
（3）用石墨作电极电解NaCl水溶液，阴极的电极反应                         。
（4）在粗铜精炼的反应中，      当阳极，阳极的电极反应                       。

（本题有2小题，共16分，每空2分）
（1）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，电解质溶液的酸性________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③工作时，电解质溶液中阴离子移向________极。
④电流方向从________极流向________极。
（2）下图表示一定条件下，A、B、C三种气体物质的量浓度随时间变化的情形，回答下列问题：

①该反应的反应物是       。
②该反应的化学方程式为                。
③在0-2min，该反应用A表示的平均反应速率为      。

Ⅰ.（1）人们把拆开1 mol化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。
已知N₂、O₂分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol^－1、497 kJ·mol^－1。
查阅资料获知如下反应的热化学方程式。
N₂(g)＋O₂(g)==="2NO(g)"    ΔH＝＋180 kJ·mol^－1；
N₂(g)＋2O₂(g)===2NO₂(g)   ΔH＝＋68 kJ·mol^－1；
2C(s)＋O₂ (g)===2CO(g)   ΔH＝－221 kJ·mol^－1；
C(s)＋O₂(g)===CO₂(g)   ΔH＝－393.5 kJ·mol^－1。
①一定条件下，N₂与O₂反应生成NO能够自发进行，其原因是___，NO分子中化学键的键能为___kJ·mol^－1。
②CO与NO₂反应的热化学方程式为4CO(g)＋2NO₂(g)===4CO₂(g)＋N₂(g) ΔH＝________。
Ⅱ.熔融状态下，钠的单质和FeCl₂能组成可充电电池(装置示意图如下)，反应原理为：
2Na＋FeCl₂Fe＋2NaCl
放电时，电池的正极反应式为________________；充电时，________(写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为____     __

【原创】原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，四种元素的原子序数之和为32，在周期表中X是原子半径最小的元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族。另有元素R是用途最广泛的金属。
（1）W元素在周期表中的位置为           ；写出Y元素原子的价电子排布式：               。
（2）由X、Z两元素可以组成A、B两种化合物，A在一定条件下可以分解成B，A的电子式            。
（3）X、Y两元素按原子数目比3∶l和4∶2构成分子C和D，C的空间构型为          ，D—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，则D—空气燃料电池放电时，负极的电极反应式是：                           。
（4）一定条件下，Y的单质气体与X的单质气体充分反应生成6.8g YX₃气体，可放出18.44 kJ热量，则该反应的热化学方程式为                                。
（5）科学家通过X射线探明，RO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，若在RO晶体中阴阳离子间最近距离为a cm，晶体密度为dg/cm³。则阿伏伽德罗常数N_A表达式为      mol^-1。

科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol^-1、-283.0kJ·mol^-1和-726.5kJ·mol^-1。请回答下列问题：
（1）写出CO燃烧的热化学方程式_____     ________；
（2）写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________；
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；

①温度升高该反应的平衡常数         （增大、减小、不变）
②B过程用H₂表示该反应的化学反应速率是            mol·L^-1·min^-1
（4）在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为碱性，总反应为：CH₃OH+3/2O₂+2OH^-==CO₃^2-+3H₂O，负极的反应式为                        。