高中化学化学电源新型电池填空题

(14分)人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。
（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄＝2PbSO₄+2H₂O。正极电极反应式为                                    。
（2）FeCl₃溶液常用于腐蚀印刷电路铜板,发生2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_________,当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为       g
（3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为___________。
A．铝片、铜片      B．铜片、铝片      C．铝片、铝片   
（4）已知甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

该电池工作时，b口通入的物质为___________，该电池正极的电极反应式为：___________，工作一段时间后，当6.4 g甲醇（CH₃OH）完全反应生成CO₂时，有___________mol电子发生转移。

开发新能源，使用清洁燃料，可以达到提高能效、减少污染的目的。
Ⅰ．由C、H、O三种元素中的两种和三种分别组成的燃料物质甲和乙，其分子中均有氧，且1个乙分子中含有18个电子，则甲和乙分别是________。乙是一种清洁燃料，工业上可用甲和氢气反应制得。
（1）T₁温度时，在体积为2 L的密闭容器中充入2 mol甲和6 mol H₂，反应达到平衡后，测得c(甲)＝0.2 mol/L，则乙在平衡混合物中的物质的量分数是       。
（2）升高温度到T₂时，反应的平衡常数为1，下列措施可以提高甲的转化率的是________（填字母）。
A．加入2 mol甲      B．充入氮气    
C．分离出乙          D．升高温度
Ⅱ．（1）甲烷也是一种清洁燃料，但不完全燃烧时热效率降低并会产生有毒气体造成污染。
已知：①CH₄(g) + 2O₂(g) ＝ CO₂(g) + 2H₂O(l)   ΔH₁＝―890.3 kJ/mol
②2CO (g) + O₂(g) ＝ 2CO₂(g)   ΔH₂＝―566.0 kJ/mol
则甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热效率只是完全燃烧时的________倍（计算结果保留1位小数）。
（2）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的氯化铜溶液的装置示意图：

请回答：
①若使用酸性水溶液做电解质，甲烷燃料电池的负极反应式是________。
若使用熔融Na₂CO₃做电解质，该电池负极的反应式是        。
若使用燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，可以传导O^2—。则在电池内部O^2—由____极移向____极（填“正”或“负”）；电池的负极电极反应式为                 。
②若B中为氯化铜溶液，当线路中有0.1 mol电子通过时，________（填“a”或“b”）极增重________g。
若B中为足量Mg(NO₃) ₂和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____     。

Ag₂O₂是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH加入适量AgNO₃溶液，生成Ag₂O沉淀，保持反应温度为80，边搅拌边将一定量K₂S₂O₈溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得到固体样品．反应方程式为
2AgNO₃+4KOH+K₂S₂O₈Ag₂O₂↓+2KNO₃+2K₂SO₄+2H₂O
回答下列问题：
（1）上述制备过程中，检验洗剂是否完全的方法是                              
                                                                                    
（2）银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag₂O₂转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn（OH）₄，写出该电池反应方程式：                          ．
（3）准确称取上述制备的样品（设仅含Ag₂O₂和Ag₂O） 2.558g，在一定的条件下完全分解为Ag 和O₂，得到224.0mLO₂（标准状况下）．计算样品中Ag₂O₂的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）．

（14分，每空2分）四种短周期元素A、B、C、D的性质或结构信息如下。
①原子半径大小：A>B>C>D
②四种元素之间形成的某三种分子的比例模型及部分性质如下：

请根据上述信息回答下列问题。
（1）C元素在周期表中的位置         ， 请写出D₂C₂分子的结构式________，A元素的单质与物质甲发生反应的离子方程式_______。
（2）丁物质与乙互为同系物，在相同条件下其蒸气的密度是氢气密度的36倍，且核磁共振氢谱只有
1组峰，写出丁物质的结构简式                 。
（3）A与同周期的E元素组成的化合物EA₅在热水中完全水解生成一种中强酸和一种强酸，该反应的化学方程式是             。
（4）以Pt为电极，KOH为电解质溶液,两极分别通入乙和C的单质可组成燃料电池，该同学想在装置Ⅱ中实现铁上镀铜，则a处电极上发生的电极反应式       ，一段时间后，测得铁增重128g，此时b极通入气体的体积是      L（标准状况下）。

氢氧燃料电池是将H₂通入负极，O₂通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高．
（1）若电解质溶液为KOH溶液，其正极反应为        ，负极反应为 ^﹣     ；
（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为      ，负极反应为         ；若反应过程中转移了2mol电子，可产生水的质量为      g．
（3）若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO₄组成的混合溶液，其中c（Na⁺）=3c（Cu²⁺）=0.3mol•L^﹣1，取该混合液100mL用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到0.112L（标准状况）气体．此时氢氧燃料电池外电路中转移电子数为    ，消耗H₂的质量为        g．

为了减少煤燃烧对大气造成的污染，煤的气化和液化是高效、清洁利用煤炭的重要途径，而减少CO₂气体的排放也是人类面临的重大课题．煤综合利用的一种途径如下所示：

（1）已知：C(s)+H₂O(g)====CO(g)+H₂(g)   △H₁=+131.3kJ•mol^-1
C(s)+2H₂O(g)====CO₂(g)+2H₂(g)   △H₂=+90kJ•mol^-1
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是              。
（2）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)；ΔH
①该反应平衡常数表达式为K＝             。
②已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图所示。

该反应的ΔH________(填“>”、“<”或“＝”)0。若温度不变，减小反应投料比[n(H₂) /n(CO₂)]，则K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）一种新型氢氧燃料电池工作原理如下图所示。

①写出电极A的电极反应式                      放电过程中，溶液中的CO₃^2-将移向电极    （填A或B）
②以上述电池电解饱和食盐水，若生成0.2mol Cl₂，则至少需通入O₂的体积为        L（标准状况）

(11分)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO₄，溶于混合有机溶剂中，Li^＋通过电解质迁移入MnO₂晶格中，生成LiMnO₂。 回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由________极流向________极。(填字母)
（2）电池正极反应式为__________________________。
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是     ________________________________________________。
（4）MnO₂可与KOH和KClO₃在高温下反应，生成K₂MnO₄，反应的化学方程式为____________________________________。K₂MnO₄在酸性溶液中歧化，生成KMnO₄和MnO₂的物质的量之比为____。

汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO+2CO2CO₂+N₂．在密闭容器中发生该反应时c(CO₂)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示。

① T₁＿(填“>”“<”或“=”)T₂。
② 在T₂温度下，0～2s内的平均反应速率v(N₂)=________。
（2）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可形成燃料电池，其原理如图所示。通入O₂的一极为_______(填“正极”或“负极”)，该电池在使用过程中石墨I电极上生成N₂O₅，其电极反应式为_________。

新型锂离子电池材料Li₂ MSiO₄（M为Fe，Co，Mn，Cu等）是一种发展潜力很大的电池电极材料。工业制备Li₂ MSiO₄有两种方法：
方法一：固相法，2Li₂SiO₃+ FeSO₄ Li₂FeSiO₄ +Li₂SO₄ +SiO₂
方法二：溶胶—凝胶法， Li₂FeSiO₄
（1）固相法中制备Li₂ FeSiO₄过程采用惰性气体气氛，其原因是                        ;
（2）溶胶—凝胶法中，检查溶液中有胶体生成的方法是                              ；生产中生成Imol Li₂FeSiO₄整个过程转移电子物质的量为           mol;
（3）以Li₂ FeSiO₄和嵌有Li的石墨为电极材料，含锂的导电固体作电解质，构成电池的总反应式为：Li+ LiFeSiO₄ Li₂FeSiO₄则该电池的负极是____         ；充电时，阳极反应的电极反应式为                                                        ;
（4）使用（3）组装的电池必须先____                         。

(10分)
（1）铅蓄电池中，作负极材料的金属在元素周期表中的位置是________________,写出其正极的电极反应式______________________________________________________；
（2）汽车尾气分析仪对 CO 的分析 以燃料电池为工作原理，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O^２－ 可以在固体介质中自由移动。
下列说法错误的是___________________。

A．负极的电极反应式为：CO+O^２－―2e＝CO2

B．工作时电极b作正极，O^２－由电极a流向电极b

C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b

D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高

（3）某新型铝—空气燃料电池，以铝为负极，在正极通入空气，若以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，放电时正极反应都为O₂＋2H₂O＋4e^－＝4OH^－。那么若以NaOH溶液为电解质溶液，电池负极反应为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；若以NaCl溶液为电解质溶液，则总反应为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

肼（N₂H₄）又称联氨，广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池，NO₂的二聚体N₂O₄则是火箭中常用氧化剂。试回答下列问题
（1）肼的结构式为                   。
（2）肼燃料电池原理如图所示，左边电极上发生的电极反应式为_________________。

（3）火箭常用N₂O₄作氧化剂，肼作燃料，已知：
N₂(g)＋2O₂(g)＝2NO₂(g)         △H＝－67.7kJ·mol^-1     ①
N₂H₄(g)＋O₂(g)＝N₂(g)＋2H₂O(g)  △H＝－534.0kJ·mol^-1   ②
2NO₂(g)N₂O₄(g)            △H＝－52.7kJ·mol^-1     ③
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：___       _
（4）联氨的工业生产常用氨和次氯酸钠为原料获得，也可在催化剂作用下，用尿素
[CO(NH₂)₂]和次氯酸钠与氢氧化钠的混合溶液反应获得，尿素法反应的离子方程式为
____________________________________________________                 。
（5）如图所示，A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊。关闭K₂，将各1 mol NO₂通过K₁、K₃分别充入A、B中，反应起始时A、B的体积相同且均为a L。

①B中可通过观察________________判断可逆反应2NO₂N₂O₄已经达到平衡。
②若平衡后在A容器中再充入0.5mol N₂O₄，则重新到达平衡后，平衡混合气中NO₂的体积分数_______________（填 “变大”“变小”或“不变”）。
③若容器A中到达平衡所需时间为t s，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，则平均化学反应速率v(NO₂)等于____________________。
④若打开K₂，平衡后B容器的体积缩至0.4a L，则打开K₂之前，气球B体积为_____L。

铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛，铝土矿是生产铝及其化合物的重要原料。
（1）铝元素在元素周期表中的位置是____        。
（2）铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。

①该电池的总反应化学方程式为____    ；
②电池中NaCI的作用是                。
③以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO₃（石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应式为                            。
④某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500mL的饱和NaCI溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0．3 mol·L^－1，则该过程中消耗铝的质量为                 。（3）氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂，聚氯化铝也被用于城市污水处理。
①氯化铝在加热条件下易升华，气态氯化铝的化学式为Al₂Cl₆，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为               。
②将铝土矿粉与碳粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式              。

CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
（1）已知：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) △H="-890.3" kJ·mol^－1
CO(g)＋H₂O (g)＝CO₂(g)＋H₂ (g) △H="2.8" kJ·mol^－1
2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g) △H="-566.0" kJ·mol^－1
反应CO₂(g)＋CH₄(g)2CO(g)＋2H₂(g) 的△H=            。
（2）为探究用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验： 在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）  CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=" -" 49.0kJ/mol。测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率
v（H₂）=            mol/（L·min）
②该反应的平衡常数表达式为               ，升高温度，平衡常数的数值将       （填“增大”、“减小”或“不变”）。
③下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是         。

A．升高温度

B．充入He（g），使体系压强增大

C．将H2O（g）从体系中分离

D．再充入1molCO2和3molH2

④在25℃、101kPa下，1g液态甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为________________________。
⑤我们常用的一种甲醇燃料电池，是以甲醇与氧气的反应为原理设计的，其电解质溶液是KOH溶液。写出该电池负极的电极反应式__________________________。

（1）已知N≡N、N﹣H、H﹣H的键能分别为946kJ•mol^﹣1、390kJ•mol^﹣1、436kJ•mol^﹣1．试根据盖斯定律，写出合成氨反应的热化学方程式__________________________________________。
（2）在通常状况下，足量氢氧化钠的稀溶液与含溶质为1mol的稀硫酸完全反应时放出akJ的热量，写出该反应中和热的热化学方程式______________________________________________________。
（3）以镁和铝为电极，以NaOH作电解质溶液，构成原电池时，铝做负极，其电极反应式为__________；
与MnO₂﹣Zn电池类似，K₂FeO₄﹣Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，在反应中还原产物为Fe(OH)₃ ,则正极电极反应式为__________________________________________。

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                。