高中化学化学电源新型电池填空题

甲烷可制成合成气（CO、H₂），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油。
已知：①CH₄ (g) ＋H₂O (g) ＝CO (g)＋3H₂ (g)      △H₁＝+206.2kJ·mol^－1
② CH₄（g）＋O₂（g）＝CO（g）＋2H₂（g）△H₂=－35.4 kJ·mol^-1
③CH₄ (g) ＋ 2H₂O (g) ＝CO₂ (g) ＋4H₂ (g)     △H₃＝+165.0 kJ·mol^－1
（1）CH₄(g)与CO₂ (g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为           。
（2）从原料选择和能源利用角度，比较方法①和②，为合成甲醇，用甲烷制合成气的适宜方法为           （填序号），其原因是           。
（3）合成气中的H₂可用于生产NH₃，在进入合成塔前常用Cu(NH₃)₂Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：
Cu(NH₃)₂Ac + CO + NH₃ [Cu(NH₃)₃]Ac·CO △H＜0
Cu(NH₃)₂Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是          。
（4）将CH₄设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如右图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。

① O<V≤44.8 L时，电池总反应方程式为            ；
② 44.8 L<V≤89.6 L时，负极电极反应为            ；
③ V="67.2" L时，溶液中离子浓度大小关系为            。

（1）已知甲烷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：
（2）已知吸热反应2HI(g) ===H₂(g) + I₂(g)吸收热量11kJ，1mol H₂(g)、1mol I₂(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_________kJ。

（1）已知甲烷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：
（2）已知吸热反应2HI(g) ===H₂(g) + I₂(g)吸收热量11kJ，1mol H₂(g)、1mol I₂(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_________kJ。

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，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___                      ______________。
（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。计算：
①电解池阳极生成氯气的物质的量是          mol。
②氢氧燃料电池中转移的电子数目是      个
消耗H₂的质量是       g。（写出计算过程）（保留2位小数）

(10分)铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
（1）黄铁矿(主要成分为FeS₂)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。高温下可发生反应：
3FeS₂＋8O₂6SO₂＋Fe₃O₄
该过程中若有1.5mol FeS₂参加反应，则反应过程中转移_____mol电子。
（2）氯化铁溶液显酸性，原因是___________________(用适当的文字和离子方程式解释)，用惰性电极电解氯化铁溶液之初，阳极电极反应式为：____________________________________。
（3）高铁电池是一种新型二次电池，电解液为碱溶液，其反应式为：

放电时电池的负极反应式为____________________；充电时电解液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”之一)。

(9分) 观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是

（1）在①图中，发生反应的化学方程式为：                                。
（2）在②图中，待镀铁制品应与电源    极相连，电极反应式为：                  。
（3）在③图中,外电路电子由    极流向    极，若电解液为KOH溶液，则b极的反应式为       。

（1）甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，则甲烷燃烧的热化学方程式为               。
（2）科研人员新近开发出一种由甲醇（CH₃OH）和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，可供手机连续使用一个月才充一次电，据此请回答以下问题：
A、甲醇在    （正或负）极上发生反应，电极反应式为               。
B、电池反应的离子方程式：               。

固定和利用CO₂，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。
（1）工业上正在研究利用CO₂来生产甲醇燃料的方法。
已知：H₂(g)＋1/2O₂(g)===H₂O(g)ΔH₁＝－242 kJ/mol
CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)===CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₂＝－676 kJ/mol
①写出CO₂和H₂反应生成气态甲醇等产物的热化学方程式：___________________。
②下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图，其中正确的是________(填字母序号)。

（2）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：

①该电池外电路电子的流动方向为________(填写“从A到B”或“从B到A”)。
②工作结束后，B电极室溶液的酸性与工作前相比将________(填写“增大”、“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计)。
③A电极附近甲醇发生的电极反应式为________。

过氧化氢是用途很广的绿色氧化剂，它的水溶液俗称双氧水，常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题：
（1）写出在酸性条件下H₂O₂氧化氯化亚铁的离子反应方程式：____________。
（2）Na₂O₂,K₂O₂以及BaO₂都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢可通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤即可制得。则上述最适合的过氧化物是________。
（3）甲酸钙[Ca(HCOO)₂]广泛用于食品工业生产上，实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中，则该反应的化学方程式为________，过氧化氢比理论用量稍多，其目的是________。反应温度最好控制在30 -70℃，温度不易过高，其主要原因是________。
（4）下图是硼氢化钠一过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近溶液的pH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（5）Na₂CO₃·xH₂O₂可消毒、漂白。现称取100 g的Na₂CO₃·xH₂O₂晶体加热，实验结果如图所示，则该晶体的组成为________。

根据题意完成下列方程式
（1）写出实验室制备氨气的化学方程式                              ；
（2）写出实验室制备Cl₂的离子方程式                      ；
（3）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为                    ；K₂FeO₄-Zn可组成碱电池，电池总反应式为：2Fe O₄^2-+8H₂O+3Zn=2Fe（OH）₃+3Zn（OH）₂+4OH^-。写出该电池的正极反应式                     ；

近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：
（1）Pt（a）电极对应发生的电极反应为                。Pt（b）电极反生             反应（填“氧化”或“还原”），电极反应为             。
（2）电池的总反应方程式为                        。
（3）如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH₃OH有           mol。

（1）可以将氧化还原反应2H₂＋O₂＝2H₂O设计成原电池，若KOH溶液作电解质溶液，则正极反应式为              。若把H₂改为甲烷，KOH溶液作电解质溶液，则负极反应式为             。
（2）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。该电池的正极反应式为              ，负极反应式为                    ，电池反应的离子方程式为：                 。

（共16分）
Ⅰ．(10分)已知2A(g)+B(g)   2C(g)；△H=－a kJ／mol(a>0)，在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2molA和1molB，在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为w mol／L,放出热量b kJ。
（1）比较a         b( 填 > 、 = 、 < )
（2）若在原来的容器中，只加入2mol C，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量ckJ，C物质的浓度    (填>、=、<)w mol/L，a、b、c之间满足的关系式为                      (用含a、b、c的代数式表示)。
（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是               。
a、V(C)=2V(B)；        b、容器内压强保持不变 
c、V逆(A)=2V正(B)     d、容器内的密度保持不变
（4）若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同)，起始时加入2molA和lmolB，500℃时充分反应达平衡后，放出热量d kJ，则d     b ( 填 > 、 = 、 < )，
Ⅱ.用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示），
NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：
NiO(OH)＋MHNi(OH)₂＋M
（1）电池放电时，负极的电极反应式为_______                                    
（2）充电完成时，Ni（OH）₂全部转化为NiO（OH）。若继续充电将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为________。

(10分)图示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除A、B外，其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池，其工作原理为：Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O，其两个电极的电极材料分别是PbO₂和Pb。

闭合S，发现G电极附近的溶液变红，20 min后，将S断开，此时C、D两极上产生的气体体积相同；据此回答：
（1）A电极的电极材料是______________(填“PbO₂”或“Pb”)。
（2）电解后，要使丙中溶液恢复到原来的浓度，需加入的物质是________(填化学式)。
（3）到20 min时，电路中通过电子的物质的量为________。
（4）0～20 min，H电极上发生反应的电极反应式为______________

PM2.5（可入肺颗粒物）污染跟冬季燃煤密切相关，燃煤还同时排放大量的CO₂、SO₂和NO_x最近有科学家提出构想：把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。
①已知在常温常压下：
2CH₃OH(l)+3O₂(g) = 2CO₂(g)+4H₂O(g) ∆H = －1275.6 kJ/mol
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ∆H = －566.0 kJ/mol    
H₂O(g)=H₂O（1） ∆H = －44.0 kJ/mol
则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_____________________。
②以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图所示，该电池工作过程中O₂应从______（填“c”或“b”）口通入，电池正极反应式为__________________。