高中化学化学电源新型电池填空题

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。

下图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：

(1)M电极的材料是      ，N的电极电极反应式为：                         ；乙池的总反应式是                    ，通入甲烷的铂电极上发生的电极反应式为    __________________________   。
(2)在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为       L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的H⁺的浓度为        。

(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)。

氢氧碱性燃料电池是一种高效、环境友好的新型电池，在航空航天、潜艇和汽车等领域得到了广泛的应用。
⑴写出该电池两极的电极反应式。
负极：                                                  ，
正极：                                                  。
⑵ 用该燃料电池做电源，以石墨为电极电解足量的饱和食盐水，请回答下列问题：
①写出电解饱和食盐水发生反应的化学方程式：                           。
②每生成 0.1 mol 阳极产物，燃料电池中消耗氢气的物质的量为            。

右图是一个化学过程的示意图。

已知甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH   2K₂CO₃+6H₂O
（1）请回答下列电极的名称：　B（石墨）电极的名称是 　   。
（2）写出电极反应式：
通入O₂的电极的电极反应式是                      。
A（Fe）电极的电极反应式为                                                 ，
（3）乙池中反应的化学方程式为                                                 。
（4）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O₂       mL（标准状况下）

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由       转化为        ，在导线中电流方向为       →      （用a、b 表示）。
（2）正极反应式为                     ，负极发生         反应（填“氧化”或“还原”）。
（3）氢氧燃料电池的能量转化率              100％（填＜、＞、＝）。
（4）电极表面镀铂粉的原因为                                。

化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)下列相关说法正确的是________(填序号)。
A．通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣
B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用
C．除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料
D．近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收
(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应式可表示为2Ni(OH)₂＋Cd(OH)₂Cd＋2NiO(OH)＋2H₂O
已知Ni(OH)₂和Cd(OH)₂均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是________(填序号)。
A．以上反应是可逆反应
B．反应环境为碱性
C．电池放电时Cd作负极
D．该电池是一种二次电池
(3)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。

①a电极是电源的________极；
②若该电池为飞行员提供了360 kg的水，则电路中通过了________mol电子。

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：                          。

铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeCl_x的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeCl_x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH^－的阴离子交换柱，使Cl^－和OH^－发生交换。交换完成后，流出溶液的OH^－用0.40 mol·L^－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中x值：________(列出计算过程)；
(2)现有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)：n(Cl)＝1：2.1，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为________。在实验室中，FeCl₂可用铁粉和________反应制备，FeCl₃可用铁粉和________反应制备；
(3)FeCl₃与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为______；
(4)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与KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为________；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，其电极反应式为________，该电池总反应的离子方程式为________。

氨气是一种重要工业原料，在工农业生产中具有重要的应用。
（1）已知：N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)  △ H＝+180.5kJ·mol^－1
4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g) △H=－905 kJ·mol^－1
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   △H=－483.6kJ·mol^－1
则N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)的△H=_________________________。
（2）工业合成氨气的反应为N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)。在一定温度下，将一定量的N₂和H₂通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后．改变下列条件，能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是__________________。
①增大压强   ②增大反应物的浓度   ③使用催化剂  ④降低温度
（3）①实验室常用加热氯化铵固体和氢氧化钙固体的混合物来制取氨气，画出反应及收集的简易装置实验室还可在           （填一种试剂）中滴加浓氨水的方法快速制取少量氨气。
② 常温下氨气极易溶于水，溶液可以导电。氨水中水电离出的c(OH^－)          10^－7 mol·L^-1（填写“＞”、“＜”或“＝”）；
③ 将相同体积、PH之和为14的氨水和盐酸混合后，溶液中离子浓度由大到小的顺序
为                  。
（4）合成氨的原料氢气是一种新型的绿色能源，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行图所示实验：(其中a、b均为碳棒)。如图所示:

右边Cu电极反应式是                           
a电极的电极反应式                             

北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C₃H₈)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C₃H₆)。
（1）丙烷脱氢可得丙烯。
已知：C₃H₈(g)═CH₄(g)+HC≡CH(g)+H₂(g)△H₁=+156.6kJ/mol
CH₃CH=CH₂(g)═CH₄(g)+HC≡CH(g)△H₂=+32.4kJ/mol
则相同条件下，反应C₃H₈(g)═CH₃CH=CH₂(g)+H₂(g)的△H=       kJ·mol^－1。
（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为                               ；放电时CO₃^2－移向电池的        (填“正”或“负”)极。
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO₂和H₂O。常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH =5.60，c(H₂CO₃)=1.5×10^-5 mol·L^-1。若忽略水的电离及H₂CO₃的第二步电离，则H₂CO₃HCO₃^－＋H^＋的平衡常数K₁=               mo1/L。(已知10^-5.60=2.5×10^-6)
（4）常温下，0.1 mo1/L NaHCO₃溶液的pH大于8，则溶液中c(H₂CO₃)   c(CO₃^2－)(填“＞”、“＝”或“＜”)，原因是                           (用简要的文字明)。

(15分)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成CO，充分燃烧时生成CO₂，反应放出的能量如图1所示

（1）在通常状况下，          更稳定(填“金刚石”或“石墨”)，金刚石转化为石墨的热化学方程式为           。
（2）CO、O₂和熔融Na₂CO₃可制作燃料电池，其原理见图2。石墨Ⅰ上电极反应式为          。
（3）用CO₂生产甲醇燃料的方法为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H＝－49．0kJ/mol，将6molCO₂和8molH₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图3所示(实线)。图中数据a(1，6)表示：在1min时H₂的物质的量是6 mol。
①下列时间段平均反应速率最大的是        。

A．0～1min

B．1～3min

C．3～8min

D．8～11min

②仅改变某一个实验条件再进行两次实验测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线Ⅰ对应的实验条件改变是         ，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是            ，体积不变，再充入3molCO₂和4molH₂，H₂O(g)的体积分数        (填“增大”“减小”或“不变”)。

（1）0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B₂H₆）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学反应方程式为                       ；
又知H₂O（l）=H₂O（g）；△H＝+44kJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是           kJ
（2）发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和NO₂作氧化剂,这两者反应生成N2和水蒸气.又已知:  ①N₂(气)+2O₂(气)＝2NO₂(气) △H＝+67.7kJ/mol ②N₂H₄(气)+O₂(气)＝N₂(气)+2H₂O(气)  △H＝－534kJ/mol 试写出肼与NO₂反应的热化学方程式：                
（3）甲烷燃料电池：碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）
正极：___________         _____
负极：__________              
总反应方程式： CH₄+ 2O₂ + 2OH^- = CO₃^2- + 3H₂O

氢气是一种清洁能源，氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点；氢气也是重要的化工原料。
（1）纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu₂O并通入0.10mol水蒸气发生反应：
2H₂O（g）2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ•mol^﹣1，不同时段产生O₂的量见下表：

时间/min	20	40	60	80
n（O2）/mol	0.0010	0.0016	0.0020	0.0020

上述反应过程中能量转化形式为光能转化为          能，达平衡过程中至少需要吸收光能为         kJ（保留三位小数）。
（2）氢气是合成氨工业的原料，合成塔中每产生2mol NH₃，放出92.2kJ热量．已知：

则1mol N﹣H键断裂吸收的能量约等于           。
（3）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=﹣483.6kJ/mol
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
则H₂还原NO₂生成水蒸气和氮气反应的热化学方程式是                      。
（4）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是 H₂+2NiO(OH)  2Ni(OH)₂。请由总反应式回答：
1.电解质溶液应该是               （选填酸溶液、碱溶液），
②.电池放电时，负极反应式为                      ，
3.外电路中每通过0.2N_A个电子时，H₂的质量理论上减小             g，
4.电池工作时，电子由     极通过外电路流向       极（选填正、负）。

单质硅是很重要的工业产品。
（1）硅用于冶炼镁，也称硅热法炼镁。根据下列条件：
Mg（s）＋ 1/2O₂（g）＝ MgO（s）  △H₁＝－601．8 kJ/mol
Mg（s）＝ Mg（g）                △H₂＝+75 kJ/mol
Si（s） ＋ O₂（g） ＝ SiO₂（s）   △H₃＝ －859．4 kJ/mol
则2MgO（s）＋ Si（s）＝ SiO₂（s）＋ 2Mg（g）  △H ＝        
Mg-NiOOH水激活电池是鱼雷的常用电池，电池总反应是：Mg+2NiOOH+2H₂O=Mg(OH)₂+ 2Ni(OH)₂，写出电池正极的电极反应式                       。
（2）制备多晶硅（硅单质的一种）的副产物主要是SiCl₄，SiCl₄对环境污染很大，遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl₄和钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有Fe³⁺、Mg²⁺等离子）制备BaCl₂·2H₂O和SiO₂等物质。工艺流程如下：

已知： 25℃ K_sp[Fe(OH)₃]＝4．0×10^-38， K_sp[Mg(OH)₂]＝1．8×10^-11；通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^-5mol/L时，沉淀就达完全。回答下列问题：
①SiCl₄发生水解反应的化学方程式为_______________________________________。
②若加钡矿粉调节pH=3时，溶液中c(Fe³⁺)=             。
③若用10吨含78% BaCO₃的钡矿粉，最终得到8．4吨BaCl₂·2H₂O (M=244g/mol)，则产率为      。
④滤渣C能分别溶于浓度均为3mol/L的溶液和溶液（中性）。请结合平衡原理和必要的文字解释滤渣C能溶于3mol/L的溶液的原因______。