高中化学化学电源新型电池填空题

（每空2分，共8分）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2－和HCO₃^－）为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：
2C₄H₁₀＋26CO₃^2－－52e^－＝34CO₂＋10H₂O
试回答下列问题：
（1）该燃料电池的化学反应方程式为    ；
（2）正极电极反应式为    。
（3）为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是    ，它来自    。

(共8分)燃料电池是利用燃料（如CO、H₂、CH₄等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷（CH₄）燃料电池的填空：
（1）已知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 + 10 OH^- - 8e^- ==  CO^2-₃ + 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）随着电池不断放电，电解质溶液的碱性          （填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率          （填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。

(12分)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_________________;若在常温下转移2mol电子，可产生水质量为_________g。
(3)还有一个很大的优点是                                   。

铅蓄电池是可充电型电池，它的正负极极板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb+PbO₂+4H⁺+2SO2PbSO₄+2H₂O

请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
(1) 该蓄电池放电工作时的负极材料是        ，用其电解氯化钠溶液，当阳极上收集到11.2L氯气时（标况下），理论上负极板的质量增加       g。
充电时，上图中A极应接直流电源的              (填“正极”或“负极”)。充电时A极的电极反应式是                            ;
(2) MnO₂的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO₄溶液。阴极的电极反应式　　     　 　。现以铅蓄电池为电源电解，当蓄电池中有0.4mol H⁺被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为    ，MnO₂的理论产量为　 　g。

氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是：2H₂(g)+O₂(g) ===2H₂O(l)；ΔH=－572kJ/mol 请回答下列问题：
（1）生成物能量总和　　　　（填“大于”、“小于”或“等于”）反应物能量总和。
（2）若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量      572 kJ （填“＞”、“＜”或“＝”）。
（3）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如图所示，a、b两个电极均由多孔的碳块组成。它是将　　　  　　能转化为　　　　能的装置。

常见的纽扣式电池为银锌电池。它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极壳一端填充由Ag₂O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜。锌银电池的负极是Zn，正极是Ag₂O，电解质是KOH，其总的反应式为：
Zn＋Ag₂O＝2Ag＋ZnO。
（1）写出正、负极的电极反应式：负极：                                         。
正极：                                         。
（2）电池工作过程中，电池负极溶液的PH          （填“增大”、“减小”或“不变”）

请按要求回答下列问题：
（1）新出土的青铜器若保存不善，在潮湿的环境中容易生成铜绿，该腐蚀过程中的负极反应式为：_________________________。
（2）惰性电极电解饱和Na₂S溶液时，在阳极附近没有看到预期的浑浊现象，探究发现，其生成了Na₂S_x，则阳极反应式为：_____________________。当阳极产生1mol S_x^2-时，阴极产生的气体在标准状况下的体积为_________L。（用含x的代数式表示）
（3）合成氨工业中，天然气能代替煤用于生产原料气——H₂，且反应类似。请写出天然气转化为H₂的两步反应方程式：______________________________________，
___________________________________________。
（4）已知：

酸	电离常数(Ka)	酸	电离常数(Ka)
CH3COOH	1.8×10^-5	HCN	5×10^-10
H2CO3	Ka1 = 4.2×10^-7	HClO	3×10^-8
Ka2 = 5.6×10^-11

①上述四种酸中，酸性最强的是          ；
②25℃时，0.01 mol/L NaCN溶液的pH________7；
③在浓度均为0.01 mol/L的CH₃COONa、NaClO、Na₂CO₃的混合溶液中，逐滴加入0.01 mol/L HCl，则体系中酸根离子反应的先后顺序为                       ；
④25℃时，向20mL 0.1 mol/L CH₃COOH溶液中逐滴滴加0.1mol/L NaOH溶液，体系中各种量随着NaOH溶液的加入而变化的图像正确的是_____________。

A                                    B

C                                     D

化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍镉(NiCd)电池,其电池总反应可以表示为:
Cd+2NiO(OH)+2H₂O2Ni(OH)₂+Cd(OH)₂
已知Ni(OH)₂和Cd(OH)₂均难溶于水但能溶于酸,以下说法中正确的是(　　)
①以上反应是可逆反应　
②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能　
④放电时化学能转变为电能

A．①③

B．②④

C．①④

D．②③

(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

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_________________。

Li—SOCl₂电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl₄—SOCl₂。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl₂ ="4LiCl+S" +SO₂。 请回答下列问题：

（1）电池的负极材料为           ，发生的电极反应为               ；
（2）电池正极发生的电极反应为                   ；
（3）SOCl₂易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl₂中，实验现象是           ，反应的化学方程式为            ；
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是                   。

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_______。

（共8分）新型高能钠硫电池以熔融的钠、硫为电极，以导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池，充电时为电解池，反应原理为：2Na＋xSNa₂S_x。
(1)放电时Na发生________反应(填：氧化或还原)，S作________极
(2)充电时Na所在电极与直流电源的________极相连。
(3)放电时负极反应为_______________________；
(4)用此电池作电源电解饱和NaCl溶液，当阳极产生33.6 L(标准状况)气体时，消耗金属Na的质量为______。

燃料电池是利用燃料（如CO、H₂、CH₄等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。
（1）完成下列关于甲烷（CH₄）燃料电池的填空：
①甲烷与氧气反应的化学方程式为：                          
②已知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：             
③随着电池不断放电，电解质溶液的碱性         （填“增大”、“减小”或“不变”）
④通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率        （填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。
（2）据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2－。
①该电池反应的总离子方程式为____________________________
②甲醇在____极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将____（填降低或上升、不变）。

碳和碳的化合物广泛的存在于我们的生活中。
（1）根据下列反应的能量变化示意图，2C(s) +O₂(g) =2CO(g) △H=           。

（2）在体积为2L的密闭容器中，充人1 mol CO₂和3mol H，一定条件下发生反应： CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H<O测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的物质的量随时间变化的曲线如图所示：

①从反应开始到平衡，H₂O的平均反应速率v(H₂O)=             。
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是        （填编号）。
A．升高温度  B．将CH₃OH（g）及时液化移出
C．选择高效催化剂  D．再充入l mol CO₂和4 mol H₂
（3）CO₂溶于水生成碳酸。已知下列数据：

弱电解质	H2CO3	NH3．H2O
电离平衡常数（ 25℃）	Ka1 = 4．30 × 10^一7  Ka2= 5．61× 10^一11	Kb = 1．77× 10^一5

 
现有常温下1 mol·L^－1的( NH₄)₂CO₃溶液，已知：水解的平衡常数K_h=K_w/K_b，
第一步水解的平衡常数K_h=K_w/Ka₂。
①判断该溶液呈     （填“酸”、“中”、 “碱”）性，写出该溶液中发生第一步水解的离子方程式               。
②下列粒子之间的关系式，其中正确的是                              。
A．
B．
C．
D．
（4）据报道，科学家在实验室已研制出在燃料电池的反应容器中，利用特殊电极材料以CO和O₂为原料做成电池。原理如图所示：通入CO的管口是    （填“c”或“d”），写出该电极的电极反应式：                          。

已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当 铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答 下列问题。

(1)A是铅蓄电池的       极，铅蓄电池正极反应式为               ，放电过程中电解液的密度       (填“减小”、“增大”或“不变”)。
(2)Ag电极的电极反应式是       ，该电极的电极产物共       g。
(3)Cu电极的电极反应式是       ，CuSO₄溶液的浓度       (填“减小”、“增大”或“不变”)
(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示       。

a．各U形管中产生的气体的体积
b．各U形管中阳极质量的减少量
c．各U形管中阴极质量的增加量