高中化学化学电源新型电池填空题

（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______________

能源问题是当前世界各国所面临的严重问题，同时全球气候变暖，生态环境问题日益突出，开发氢能、研制燃料电池、发展低碳经济是化学工作者的研究方向。
I．氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂(g)
△H<0。在850℃时，平衡常数K=1。
（1）若降低温度到750℃时，达到平衡时K    1（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3molH₂O、1.0molCO₂
和x molH₂，则：
①当x=5.0时，上述反应向       （填“正反应”或“逆反应”）方向进行。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是          。
③在850℃时，若设x=5.0和x=6.0，其它物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，
测得H₂的体积分数分别为a%、b%，则a      b（填“大于”、“小于”或“等于”）
II．已知4.6g液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量136kJ·mol液态水转
化为气体水吸收44kJ的热量。
（3）请写出乙醇燃烧生成气态水的热化学方程式
                               。
（4）将0.1mol乙醇在足量氧气中燃烧，得到的气体全部通入到100mL3mol/LNaOH溶液中，忽略HCO^-₃的电离，则所得溶液中c(CO^2-₃)      c(HCO^-₃)（填“大于”、“小于”或“等于”，）原因是                                                 （用文字叙述）。

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__________________。

（1）水下发射导弹时常采用一种火箭燃料肼（N₂H₄）。已知在101kPa时，32.0g液态的N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N₂H₄完全燃烧的热化学方程式为_______________________。
（2）我国科学家在1973年就已经将上述反应设计成燃料电池，该燃料电池的电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时：
①正极的电极反应式为_______________________。
②负极的电极反应式为_______________________。
（3）用N₂H₄做火箭燃料常采用N₂O₄做氧化剂，反应得到的产物对环境无害，则反应的化学方程式为：______________________。

如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视，所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
（1）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中。
进行反应得到如下两组数据：

①实验1从开始到达到化学平衡时，以v（CO₂）表示的反应速率为        。（精确到0.01，下同）
②该反应为    （填“吸”或“放”）热反应，实验2条件下平衡常数K=       。
（2）以二甲醚（CH₃OCH₃）、空气、氢氧化钾为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式：         。
（3）已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热分别为- 285.8 kJ·mol^-1、- 283.0 kJ·mol ^-1和- 726.5 kJ·mol^-1。请写出甲醇（CH₃OH）不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                                                   。

二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。
1.在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO₂和3mol H₂，发生的反应为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，△H＝－akJ·mol^－1（a＞0）， 测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________。
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O
D．反应中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变
②下列措施中能使增大的是________（选填编号）。
A．升高温度         
B．恒温恒容下充入He(g)
C．将H₂O(g)从体系中分离   
D．恒温恒容再充入2 mol CO₂和3 mol H₂
③计算该温度下此反应的平衡常数K＝_________。若改变条件        （填选项），可使K＝1。
A．增大压强   B．增大反应物浓度   C．降低温度   D．升高温度   E．加入催化剂
（2）某甲醇燃料电池原理如图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为______________________                _________。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解反应的总反应的离子方程式为：                                           。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。
（3）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)   △H＝－a kJ·mol^－1；
CH₃OH(g)＝CH₃OH(l)          △H＝－b kJ·mol^－1；
2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)        △H＝－c kJ·mol^－1；
H₂O(g)＝H₂O(l)                △H＝－d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：________________________    _________。

肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性液体，用作火箭燃料。

(1)32.0g该液态化合物在氧气中完全燃烧生成氮气放出热量624kJ（25°C，101kPa），则肼完全燃烧的热化学方程式                              。
(2)肼——空气燃料电池是一种无污染的清洁的碱性燃料电池，电解质溶液是20%—30%的KOH溶液。该电池放电时，作负极的燃料是       (填化学式)；正极的电极反应式是               。
（3）右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假设使用肼一空气燃烧电池作为本过程中的电源，锌片的质量
变化是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%）

甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄(g) + H₂O (g) ＝CO(g) + 3H₂(g)    △H ＝+206.0 kJ/mol
II：CO (g) + 2H₂ (g) ＝ CH₃OH (g)  △H ＝—129.0 kJ/mol
（1）CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为_______________。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如图

假设100 ℃时达到平衡所需的时间为15min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为_______________。
（3）写出甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池负极的电极反应式：______________。
（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：

① 写出阳极电极反应式_______________。
② 写出除去甲醇的离子方程式_________________。

（1）在常温下，0.5mol甲醇在氧气中完全燃烧生成CO₂和液态水，放出热量363.3kJ.写出该反应的热化学方程式： _________________________
（2）请设计一个燃料电池：电解质为强碱溶液，Pt作电极，在电极上分别通入甲醇和氧气。通入甲醇的电极应为                 极（填“正”或“负”），该电极上发生的电极反应式为            。
（3）用Pt电极电解盛有1L pH=6的硝酸银溶液，如图甲所示，则右边电极上发生的电极反应式为                                       .
   
（4）某化学学习兴趣小组为了研究金属的腐蚀现象，将一枚铁钉放在“84”消毒液（NaClO）中，某同学设计了如图乙所示实验装置，写出石墨极上发生的电极反应式：                               

(8分)银锌电池广泛用于各种电子仪器的电源,它的充放电过程可表示为:
2Ag+Zn(OH)₂Ag₂O+Zn+H₂O，回答下列有关问题。
（1）电池的放电过程是   (填“①”或“②”)。
（2）该电池属于       性电池(填“酸”、“碱”或“中”)。
（3）写出充电时阳极的电极反应式：                            
（4）充电时,电池的正极应接电源的   极。

美国化学家设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统电池。燃料电池使用气体燃料和氧气直接反应产生电能，其效率高、污染低，是一种很有前途的能源利用方式。

（1）用KOH溶液做电解质，甲烷燃料电池的总反应方程式为______________；
（2）a是电池的____极，电极反应式为____________；
（3）标准状况时，通入甲烷1.12L，理论上通过导线的电子的数目为_______。

以煤为主要原料可以制备乙二醇，相关工艺流程下：

（1）写出方法l在催化剂的条件下直接制取乙二醇的化学方程式____________________
（2）合成气在不同催化剂作用下，可以合成不同的物质。下列物质仅用合成气为原料就能得到且原子利用率为100%的是    ____（填字母）。
A．草酸( HOOC-COOH)    B．甲醇(CH3OH)    C．尿素[CO(NH2)2]
（3）工业上还可以利用天然气（主要成分为CH₄。）与C0₂反应制备合成气。已知：

则CH₄与CO₂生成合成气的热化学方程式为
（4）方法2：在恒容密闭容器中投入草酸二甲酯和H₂发生如下反应:

为提高乙二醇的产量和速率，宜采用的措施是___________(填字母)。
A．升高温度    B．增大压强    C．增大氢气浓度
（5）草酸二甲酯水解生成草酸：

①草酸是二元弱酸，可以制备（草酸氢钾），溶液呈酸性，用化学平衡原理解释：                              。
②在一定的溶液中滴加NaOH溶液至中性。下列关系一定不正确的是       （填字母）。
A．
B．
C．
（6）乙二醇、空气在KOH溶液中构成燃料电池，加入乙二醇的电极为电源的   （填“正”或“负”）级，负极反应式为                               。

请按要求写出下列反应方程式：
（1）请写出下列溶液水解(或双水解)的离子反应方程式：
①次氯酸钠溶液：             
②泡沫灭火器工作原理：             
③氯化铁溶液与偏铝酸钾溶液混合：             
（2）请写出酸性条件下氢氧燃料电池的电极反应方程式：
负极：                           
正极：                           

氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：
(1)氮元素原子的L层电子数为________；
(2)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气。
已知：①N₂(g)＋2O₂(g)=N₂O₄(l)　 ΔH₁＝－19.5 kJ·mol^－1
②N₂H₄(l)＋O₂(g)=N₂(g)＋2H₂O(g)　 ΔH₂＝－534.2 kJ·mol^－1
写出肼和N₂O₄反应的热化学方程式________________________；
(3)已知H₂O(l)=H₂O(g)　ΔH₃＝＋44 kJ·mol^－1，则表示肼燃烧热的热化学方程式为________________________。
(4)肼—空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为________________________。