高中化学化学电源新型电池填空题

聚合氯化铝是一种新型净水剂，其中铝的总浓度（用Al_T表示）包括三类‘“主要为Al³⁺的单体形态铝总浓度（用Al_a表示）；主要为[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺的中等聚合形态铝总浓度（用Al_b表示）和Al(OH)₃胶体形态铝总浓度（用A1_c表示）。
（1）一定条件下，向1.0 mol/LAlCl₃溶液中加入0.6 mol/L的NaOH溶液，可制得Al_b含量约为86％的聚合氯化铝溶液。写出生成[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺的离子方程式：_____________________。
（2）用膜蒸馏（简称MD）浓缩技术将聚合氯化铝溶液进行浓缩，实验过程中不同浓度聚合氯化铝中铝形态分布（百分数）如下表：

AlT/（mol·L^－1）	Ala/%	Alb/%	A1c/%
0.208	1.4	86.6	12.0
0.489	2.3	86.2	11.5
0.884	2.3	88.1	9.6
1.613	3.1	87.0	9.9
2.520	4.5	88.2	7.3

①在一定温度下，Al_T越大，pH    （填“越大”、“越小”或“不变”）。
②如将Al_T =" 2.520" mol·L^－1的聚合氯化铝溶液加水稀释，则稀释过程中主要发生反应的离子方程式：         。
③膜蒸馏料液温度对铝聚合形态百分数及铝的总浓度的影响如图1。当T>80℃时，Al_T显著下降的原因是        。

（3）真空碳热还原一氧化法可实现由铝土矿制备金属铝，相关反应的热化学方程式如下：
①Al₂O₃(s)+AlCl₃(g)+3C(s) = 3AlCl(g)+3CO(g) △H₁ =" a" kJ·mol^－1
②3AlCl(g) =" 2Al(l)+" AlCl₃(g)    △H₂ =" b" kJ·mol^－1
则反应Al₂O₃(s)+ 3C(s) =" 2Al(l)+" +3CO(g)  △H =    kJ·mol^－1（用含a、b的代数式表示）。反应①常压下在1900℃的高温下才能进行，说明△H 0（填“>”“=”或“<”）。
（4）一种铝空气电池结构如图2所示，写出该电池正极的电极反应式   。

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__________________________。

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_________。

近来，制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果。
（1）德国克莱斯公司成功研制了甲醇(CH₃OH)制氢车载燃料电池工艺，其原理如下流程图所示：

①流程图中，甲醇与水在选择氧化器中反应生成二氧化碳和氢气，写出该反应的化学方程式            
②该车载燃料电池的介质为碱性环境，请写出该燃料电池的正极反应式为                            
（2）美国Bay等工厂成功研制了以甲烷来制取氢气，其生产流程如下图：

①此流程的第Ⅱ步反应为：CO(g)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO₂(g)，该反应的化学平衡常数表达式K＝     
②此流程的第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的变化如下表，在830 ℃、以表中的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应，其中反应开始时，向正反应方向进行的有________(填实验编号)。

温度/℃	400	500	830	1 000
平衡常数K	10	9	1	0.6
实验编号	n(CO)	n(H2O)	n(H2)	n(CO2)
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	3	3	0	0
D	0.5	2	1	1

③若400 ℃时，第Ⅱ步反应生成1 mol氢气的热效应值为33.2kJ，第Ⅰ步反应的热化学方程式为：CH₄(g) ＋ H₂O(g) === 3H₂(g) ＋ CO(g) ΔH＝－103.3 kJ·mol^－1则400 ℃时，甲烷和水蒸反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为：                          
（3）我国科学家研究了常温下利用Pt等催化剂在可见光作用下使水分解制氢气的方法，下图是三种催化剂在光照分解水实验中的效果比较图。

要得出如图所示的实验结果，需要测定的实验数据是             ，本实验的目的是                 。

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）．

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．

、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是　          　，在导线中电子流动方向为            （用a、b 表示）。
（2）负极反应式为　　　　　　                　　。
（3）电极表面镀铂粉的原因为　　　　　        　　　　　　               。
（4）该电池工作时，H₂和O₂连续由外部供给，电池可连续
不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：Ⅰ. 2Li + H₂  2LiH Ⅱ. LiH + H₂O ="=" LiOH + H₂↑
①反应Ⅰ中的还原剂是　　　　　，反应Ⅱ中的氧化剂是　　　　　。
②已知LiH固体密度约为0.8g/cm³。用锂吸收224L（标准状况）H₂，生成的LiH体积与被吸收的H₂体积比为　　　 　　　　　。
③由②生成的LiH与H₂O作用，放出的H₂用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为　　　　      　mol。

（1）处理含CO、SO₂烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S。
（已知：①CO（g）+ 1/2O₂(g)＝CO₂（g）  △H=－283.0KJ·mol^-1  
②S（s）+ O₂(g)＝SO₂（g）    △H=－296.0KJ·mol^-1 ）
此反应的热化学方程式是                                          。
（2）硫—碘循环分解水制氢，主要涉及下列反应：
I  SO₂+2H₂O+I₂===H₂SO₄+2HI          II  2HIH₂+I₂
III 2H₂SO₄====2SO₂+O₂+2H₂O
分析上述反应，下列判断正确的是           。、
a．反应III易在常温下进行      b．反应I中SO₂氧化性比HI强
c．循环过程中需补充H₂O     d．循环过程中产生1molO₂的同时产生1 molH₂
（3）实验室用Zn和稀硫酸制取H₂，若加入少量下列试剂中的         ，产生H₂的速率将增大。
a．NaNO₃      b．CuSO₄      c．Na₂SO₄     d．NaHSO₃
（4）以丙烷(C₃H₈）为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通人O₂和CO₂，负极通人丙烷．电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为                        。
（5）冶炼铜的反应为8CuFeS₂＋21O₂=8Cu＋4FeO＋2Fe₂O₃＋16SO₂
上述冶炼过程产生大量SO₂。下列处理SO₂的方案中合理的是           （填代号）。
a．高空排放    b．用于制备硫酸  c．用纯碱溶液吸收制Na₂SO₃    d．用浓硫酸吸收

已知；①Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH＝a kJ·mol^－1，平衡常数为K；
②Fe₂O₃(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO₂(g)　ΔH＝b kJ·mol^－1。
测得在不同温度下，K值如下：

温度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2．40

（1）反应①为__________(选填“吸热”或“放热”)反应。
（2）若500 ℃时进行反应①，CO₂的起始浓度为2 mol·L^－1，CO的平衡浓度为      。
（3）下列关于反应①的说法正确的是           。
A．达到平衡后保持其他条件不变，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B． 在500 ℃下反应，当c(CO₂)=c(CO)时，反应达到平衡状态
C．恒温恒容下，当容器内气体密度不再变化时，反应达到平衡状态
D．加压、升温和使用催化剂均可增大反应物的转化率
（4）由已知反应，写出Fe₂O₃(s)被CO(g)还原成FeO(s)的热化学方程式              。
（5）室温时在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH为2．7时，Fe^3＋开始沉淀；当溶液pH为4时，c(Fe^3＋)＝__________mol·L^－1(已知：K_sp[Fe(OH)₃]＝4．0×10^－36)。
（6）新型锌空电池与锂电池相比，具有能量密度高、安全性好且成本低。该电池的总反应为2Zn+O₂===2ZnO，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为_______。
若以该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，为保证阴极有6．4g铜析出，理论上至少需要标准状况下　　　   L空气(空气中含氧气按20%计算)进入该电池。

汽车尾气是城市空气的主要污染物之一，其主要有害成分是CO、氮氧化物（NOx）等。
（1）NOx产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N₂和O₂反应，其能量变化值如右图所示，

则：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H=　　  。
（2）汽车尾气中CO、NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N₂的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图一。

① NO与CO混存时，相互反应的化学方程式为                              。
② 1000K，n(NO)/n(CO)=5:4时，NO的转化率为75%，则CO的转化率约为       。
③ 由于n(NO)/n(CO)在实际过程中是不断变化的，保证NO转化率较高的措施是将温度大约控制在              K之间。
（3）汽车尾气中NO_x有望通过燃料电池实现转化。已经有人以 NO₂、O₂和熔融NaNO₃制成了燃料电池，其原理如图二。
① 图中石墨Ⅱ为电池的             极。
② 在该电池使用过程中，石墨I电极上的产物是氧化物Y，其电极反应式为      。
（4）甲醇也可用于燃料电池。工业上采用反应CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH<0合成甲醇。
① 在恒容密闭反应器中，H₂的平衡转化率与温度、压强的关
系如图三所示，则A、B、C三点处对应平衡常数(K_A、K_B、K_C)的
大小关系为        。

② 某高温下，将6molCO₂和8molH₂充入2L密闭容器中发生
反应，达到平衡后测得c(CO₂)=2.0mol·L^-1，则该温度下反应的平
衡常数值为      。

(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：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

Ⅰ.重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，重铬酸钾的溶解度随温度影响较大。工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO·Cr₂O₃，杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料生产它，实验室模拟工业法用铬铁矿制K₂Cr₂O₇的主要工艺如下图。涉及的主要反应是:
6FeO·Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃=12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O

（1）碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是              。
（2）步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是            。
（3）操作④中，酸化时，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，写出平衡转化的离子方程式           。
（4）用简要的文字说明操作⑤加入KC1的原因            。
（5）称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液，取出25mL于锥形瓶中，加入10mL 2mol/ LH₂SO₄和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min。然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200 mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^一十S₄O₅^2-）
判断达到滴定终点的依据是            。
Ⅱ.氨作为一种富氢化合物，具有各种优点，特别是氨有着良好的产业基础，价格低廉，氨作为燃料电池燃料具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池示意图，回答下列问题

（1） a电极的电极反应式为_________________________；
（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：①N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) △H="-92.4" kJ/mol，
②2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) △H=-483.6kJ/mol，
试写出氨气完全燃烧生成气态水的热化学方程式：________________________；

(9分)（1）一种新型锂电池是将化学式为Li₄Ti₅O₁₂的物质作为电池的正极材料，在放电的过程中变为化学式为Li₇Ti₅O₁₂的物质。
①Li₄Ti₅O₁₂中Ti元素的化合价为        ，锂电池的突出优点是        。
②该锂电池是一种二次电池，放电时的负极反应式为            ，充电时的阳极反应式为        。
（2）用氧化还原滴定法测定制备得到的TiO₂试样中的TiO₂的质量分数：在一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作为指示剂，用NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。
①TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O的化学方程式为           。
②滴定终点的现象是           。
③滴定分析时，称取TiO₂试样0.2g，消耗0.1mol·L^-1 NH₄Fe（SO₄）₂栎准溶液20ml．则TiO₂的质量分数为____           。
④若在滴定终点，读取滴定管刻度时，俯视标准溶液的液面，使其测定结果        （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
（3）已知：

则TiCl₄（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s）的△H=       KJ·mol^-1。

肼(N₂H₄)是火箭发射常用的燃料。一种以肼(N₂H₄)为燃料的电池装置如图所示。该燃料电池的电极材料采用多孔导电材料，以提高电极反应物在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，以空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质。

（1）负极上发生的电极反应为_________________；
（2）电池工作时产生的电流从_______电极经过负载后流向________电极（填“左侧”或“右侧”）。
（3）放电一段时间后，右侧溶液的pH       （填“变大”或“变小”）

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。