高中化学化学电源新型电池填空题

【改编】对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
（1）N₂、O₂和H₂相互之间可以发生化合反应，已知反应的热化学方程式如下：
N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)     H=+180．5kJ·mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   H =-483．6 kJ·mol^-1；
N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   H =-92．4 kJ·mol^-1。
H₂O(g) ＝ H₂O(l)        ΔH ＝－44.0 kJ／mol
则氨的催化氧化反应生成液体水的热化学方程式为                                 。
（2）汽车尾气净化的一个反应原理为：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) H<0。
一定温度下，将2．8mol NO、2．4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①增大压强，NO的平衡转化率      （填“增大”、“减小”、“不变”），0~20min平均反应速率v(NO)为       。25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入NO、CO₂各1．2 mol，则化学平衡将        移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X，反应由原平衡I达到新平衡II，变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是       (填字母代号)。

（3）某化学小组拟设计以N₂和H₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl为电解质溶液制成燃料电池，则该电池的正极反应式为            。假设电解质溶液的体积不变，下列说法正确的是          (填字母代号)。
a．放电过程中，需要向燃料电池中补充H⁺
b．溶液中的NH₄Cl浓度增大，所以Cl^-离子浓度也增大
c．每转移6．0210²³个电子，则有标准状况下11．2L电极反应物被氧化
d．为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液

【改编】碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应： Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)₄(g)，H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99．9％的高纯镍。对该反应的说法正确的是       (填字母编号)。

A．升高温度，正反应速率和逆反应速率都增大，平衡向右移动

B．缩小容器容积，平衡右移，H不变

C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低，化学平衡常数增大

D．当气体平均摩尔质量或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态

（2）CO与镍反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO₂将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫。
已知：C(s)+O₂(g)=CO(g)    H=-Q₁ kJmol^-1
C(s)+ O₂(g)=CO₂(g)   H=-Q₂ kJmol^-1
S(s)+O₂(g)=SO₂(g)    H=-Q₃ kJmol^-1
则SO₂与CO反应生成S的热化学方程式为：                                  。
（3）金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图（3）是四种金属氧化物（Cr₂O₃、SnO₂、PbO₂、Cu₂O)被一氧化碳还原时与温度（t）的关系曲线图。
700^oC时，其中最难被还原的金属氧化物是          (填化学式)，用一氧化碳还原该金属氧化物时，若反应方程式系数为最简整数比，该反应的平衡常数(K)数值等于              。

（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如上图（4）所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，石墨II的电极反应式为               。
若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上转移电子        mol。

目前正在研究和已经使用的储氢合金有镁系合金、稀土系合金等。
（1）已知：Mg(s)+H₂(g)＝MgH₂(s)           △H₁＝－74.5 kJ·mol^－1
Mg₂Ni(s)+2H­₂(g)＝Mg₂NiH₄(s)            △H₂ ＝－64.4 kJ·mol^－1
Mg₂Ni(s)+2MgH₂(s)＝2Mg(s)+ Mg₂NiH₄(s)  △H₃，则△H₃ =     kJ·mol^－1。
（2）工业上用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁晶体脱水是关键工艺之一，一种氯化镁晶体脱水的方法是：先将MgCl₂·6H₂O转化为MgCl₂·NH₄C1·nNH₃（铵镁复盐），然后在700℃脱氨得到无水氯化镁，脱氨反应的化学方程式为          。
（3）储氢材料Mg(AlH₄)₂在110～200℃的反应为：Mg(AlH₄)₂＝MgH₂+2Al+3H₂↑。生成2.7gAl时，产生的H₂在标准状况下的体积为          L。
（4）采用球磨法制备Al与LiBH₄的复合材料，并对Al－LiBH₄体系与水反应产氢的特性进行下列研究：
①下图为25℃水浴时每克不同配比的Al－LiBH₄复合材料与水反应产生H₂体积随时间变化关系图。由下图可知，下列说法正确的是        （填字母）。

a．25℃时，纯铝与水不反应
b．25℃时，纯LiBH₄与水反应产生氢气
c．25℃时，Al－LiBH₄复合材料中LiBH₄含量越高，1000s内产生氢气的体积越大
②下图为25℃和75℃时，Al－LiBH₄复合材料[w (LiBH₄)=25%]与水反应一定时间后产物的X－射线衍射图谱（X－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

从图中可知，25℃时Al－LiBH₄复合材料中与水完全反应的物质是    （填化学式）。
（5）储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：

①某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，起始浓度为a mol·L^－1，平衡时苯的浓度为b mol·L^－1，该反应的平衡常数K＝      。
②一定条件下，下图装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。生成目标产物的电极反应式为      。

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                        。

（1）已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：

弱酸化学式	HSCN	CH3COOH	HCN	H2CO3
电离平衡常数	1.3×10^—1	1.8×10^—5	4.9×10^—10	K1=4.3×10^—7 K2=5.6×10^—11

①等物质的量浓度的a．CH₃COONa、b．NaCN、c．Na₂CO₃、d．NaHCO₃溶液的pH由大到小的顺序为      （填序号）。
②25℃时，将20 mL 0．1 mol·L^—1 CH₃COOH溶液和20 mL 0．1 mol·L^—1HSCN溶液分别与20 mL 0．1 mol·L^—1
NaHCO₃溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图所示：反应初始阶段两种溶液产生CO₂气体的速率存在明显差异的原因是      。反应结束后所得两溶液中，c（CH₃COO^—）     c（SCN^—）（填“＞”、“＜”或“＝”）

③若保持温度不变，在醋酸溶液中加入少量盐酸，下列量会变小的是______（填序号）。
a．c(CH₃COO^－)           b．c(H⁺)
c．K_w                  d．醋酸电离平衡常数
（2）下图为某温度下，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2—浓度、金属阳离子浓度变化情况。如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是            （填化学式）。向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Pb²⁺、Fe²⁺的溶液，振荡后，ZnS沉淀会转化为               （填化学式）沉淀。

（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L^—1的氯化铜溶液的装置示意图：

请回答：
①甲烷燃料电池的负极反应式是                                           。
②当线路中有0.1 mol电子通过时，        极增重________g

如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：

（1）甲烷燃料电池负极反应式是                              ；
（2）石墨(C)极的电极反应式为                                ；
（3）若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L ，丙装置中阴极析出铜的质量为________g ；
（4）某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)₂的实验装置(如图所示)。

若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用________；若用于制Fe(OH)₂，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用________作电极。

甲、乙、丙三种物质均由短周期元素组成，一定条件下，存在下列转化关系：
甲＋乙→丙+H₂0
（1）若丙为Na₂C0₃，反应的化学方程式为      （任写一个）。
溶液中，所含的离子按物质的量浓度由大到小的顺序排列为      。
（2）若甲是石油裂解气的主要成分之一，乙为O₂，且甲分子和乙分子具有相同的电子数。25℃、101 kPa时，1g甲完全燃烧生成CO₂气体与液态水，放出50．5 kJ的热量，该反应的热化学方程式为         ；利用该反应设计的燃料电池中，通入甲的电极为电池的     （填“正极”或“负极”）。
（3）若甲、乙是同主族元素的化合物，丙为单质。
①丙所含元素在元素周期表中的位置为
②甲与水相比，热稳定性较强的是     （填化学式）。

(16分)氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
（1）室温下，0.1mol/L的亚硝酸（HNO₂）、次氯酸的电离常数K_a分别为： 7.1×10^-4， 2.98×10^-8。将0.1mol/L的亚硝酸稀释100倍，c(H⁺)将      （填“不变”、“增大”、“减小”）；K_a值将（填“不变”、“增大”、“减小”）      。写出HNO₂、HClO、NaNO₂、NaClO四种物质之间发生的复分解反应的离子方程式                         。
（2）羟胺(NH₂OH) 可看成是氨分子内的l 个氢原子被羟基取代的产物，常用作还原剂，其水溶液显弱碱性。已知NH₂OH 在水溶液中呈弱碱性的原理与NH₃在水溶液中相似，请用电离方程式表示其原因        。
（3）亚硝酸钠与氯化钠都是白色粉末，且都有咸味，但亚硝酸盐都有毒性，通常它们可以通过加入热的白醋鉴别，亚硝酸钠遇到白醋会产生一种红棕色刺激性气味气体和一种无色刺激性气味气体，该反应的离子方程式为          。
（4）磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。

①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是          。
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为          。
（5）若处理后的废水中c(PO₄^3－)＝4×10^－7 mol·L^－1，溶液中c(Ca²⁺)＝       mol·L^－1。（已知K_sp[Ca₃(PO₄)₂]=2×10^－29）
（6）某液氨-液氧燃料电池示意图如下，该燃料电池的工作效率为50%，现用作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液中NaOH的浓度为0.3 mol·L^－1，则该过程中消耗氨气的质量为      。（假设溶液电解前后体积不变）

天然气含有硫化氢气体，回收并综合利用硫化氢有重要的经济价值和环境保护意义。如硫化氢可经过一系列反应制得硫酸：

（1）物质发生不完全燃烧时的反应热难以通过实验测得。已知硫化氢气体的燃烧热是586 kJ/mol，固体硫单质的燃烧热是297kJ·mol^-1。写出硫化氢气体不完全燃烧生成固体硫单质的热化学方程式                         。
（2）工业生产中硫化氢尾气可用NaOH溶液吸收。
①吸收尾气后得到的Na₂S溶液显       性（填“酸”、“碱”、“中”）；
②下列与H₂S、NaHS和Na₂S相关的离子方程式正确的是（填字母序号）_________。

A．H2S+OH^—＝HS^—+H2O	B．HS^—+H2O＝H2S+OH^—
C．HS^—+H2OS^2—+H3O^+	D．S^2—+H2OH2S+2OH^—

（3）在一定温度下，某容器中发生2H₂S(g)2H₂(g)+S₂(g)的反应，测得相应时间时部分物质的浓度（mol·L^-1）如下表，根据表中数据回答问题：

时间 物质	0 min	20 min	60 min	90 min	120 min
H2S			0.006	0.005
H2	0	0.002	0.004
S2	0		0.002		0.0025

①判断90 min时反应速率v_(正)______v_(逆)（填“>”、“=”或“<”）；
②求该温度下反应的化学平衡常数（不必写出计算过程）K=______   ___。
（4）以硫化氢为原料，使用质子固体电解质（能传导H⁺）构成燃料电池，硫化氢放电后生成硫蒸气（化学式S₂），该燃料电池的负极反应式为_________     ____。
（5）硫酸是强酸，在图中画出硫酸溶液和氢氧化钠溶液反应过程的能量变化示意图。

目前“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。请回答 下列问题
I．甲烷自热重整是一种先进的制氢方法其反应方程式为：CH₄(g) + H₂O(g) ="CO(g)" + 3H₂(g) 
（1）阅读下图计算该反应的反应热ΔH = __________kJ/mol。

II．用CH₄或其他有机物、O₂为原料可设计成燃料电池。
（2）以C_nH_2nO_n、O₂为原料，H₂SO₄溶液为电解质设计成燃料电池则负极的电极反应式为___________。
（3）以CH₄、O₂为原料，100 mL 0.15 mol/L NaOH溶液为电解质设计成燃料电池，若放电时参与反应的氧气体积为448 mL（标准状况），产生的气体全部被溶液吸收，则所得溶液中溶质的成分及物质的量之比为_____，各离子浓度由大到小的顺序为_______________。
III．利用I₂O₅消除CO污染的反应为：5CO(g) + I₂O₅(s) =5CO₂(g) + I₂(s)，不同温度下，向装有足量I₂O₅固体的2L恒容密闭容器中通入4 mol CO，测得CO₂的体积分数随时间t变化曲线如图。

请回答：
（4）T₂时，0 ~ 0.5 min内的反应速率v(CO) = ____________________。
（5）T₁时化学平衡常数K = ____________________。
（6）下列说法不正确的是____________________填字母序号）。

A．容器内气体密度不变表明反应达到平衡状态

B．两种温度下，c点时体系中混合气体的压强相等

C．d点时，增大体系压强，CO的转化率不变

D．b点和d点时化学平衡常数的大小关系：Kb < Kd

(15分）2013年以来，我国多地频现种种极端天气。二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫是导致极端天气的重要因素。
（1）用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解，发生反应：=2CO(g)+  △H>0，该反应的S      0（填“>”“<”或“=”），在低温下，该反应        （填“能”或“不能”）自发进行。
（2）活性炭可用于处理大气污染物NO。在1 L恒容密闭容器中加入0．100 mol NO和2．030 mol固体活性炭（无杂质），生成气体E和气体F。当温度分别在和时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：

①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：                    。
②上述反应在℃时的平衡常数为，在℃时的平衡常数为。
计算=        。根据上述信息判断，和的关系是             。
a．         b．       c．无法比较
③在℃下反应达到平衡后，下列措施不能改变NO的转化率的是____。
a．增大c(NO)     b．增大压强      c．升高温度       d．移去部分F
（3）碘循环工艺不仅能吸收降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应               。
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出的目的是：              。
（4）开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。直接甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示：

通过a气体的电极是原电池的       极（填“正”或“负”），其电极反应式为        。

(14分，每空2分))镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)₂､碳粉､氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺。
②已知实验温度时的溶解度：NiC₂O₄> NiC₂O₄·H₂O > NiC₂O₄·2H₂O
③K_sp[Ni(OH)₂]=5．0×10^-16， K_sp（NiC₂O₄）=5．0×10^-10；
回答下列问题：
（1）酸溶后所留残渣的主要成分为      (填物质名称)。
（2）用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为      (填化学式)。
（3）写出加入Na₂C₂O₄溶液后反应的化学方程式：       。
（4）写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式：      。
（5）电解过程中阴极反应式    ，沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化，写出氧化反应的离子方程式    。
（6）铁镍蓄电池，放电时总反应为：
Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe(OH)₂+2Ni(OH)₂，下列有关该电池的说法不正确的是

A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3､负极为Fe

B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH^--2e^-=Fe(OH)2

C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低

D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH^--2e-=Ni2O3+3H2O

(14分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
（1）某硝酸厂处理尾气中NO的方法是：催化剂存在时用H₂将NO还原为N₂。已知：

则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是                                。
（2）在压强为0.1 Mpa条件，将a mol CO和3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应如下：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH<0。
①该反应的平衡常数表达式为________________。
②若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________。
A．升高温度
B．将CH₃OH从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
（3）某研究小组在实验室研究某催化剂效果时，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图。

①若不使用CO，温度超过775 ℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为________；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在________左右。
②用C_xH_y(烃)催化还原NO_x也可消除氮氧化物的污染。

写出C₂H₆与NO₂发生反应的化学方程式________________。
（4）以NO₂、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如右图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为________________________。

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）已知：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)  ΔH=-196.6kJ·mol^-1
2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g) ΔH= -113.0kJ·mol^-1
则反应NO₂(g)+SO₂(g)SO₃(g)+NO(g)的ΔH=         kJ·mol^-1。
一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比2∶1置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是            。

A．体系压强保持不变

B．混合气体颜色保持不变

C．SO3和NO的体积比保持不变

D．每消耗1molSO3的同时生成1mol NO

测得上述反应达平衡时NO₂与SO₂的体积比为5∶1，则平衡常数K=        。
（2）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图（1）所示。该反应ΔH________0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250℃、
1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是：                                         。

（3）依据燃烧的反应原理，合成的甲醇可以设计如图（2）所示的原电池装置。
①该电池工作时，OH^-向         极移动（填“正”或“负”）。
②该电池正极的电极反应式为                              。

（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101kPa时，32.0gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624kJ（25℃时），N₂H₄完全燃烧反应的热化学方程式是                                  。

（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：
负极的电极反应式是                                  ；
正极的电极反应式是                                  。
（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128g，则肼一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，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是            。