高中化学化学电源新型电池填空题

按要求完成下列问题：
（1）N₂（g）和H₂（g）反应生成1molNH₃（g）放出46.1KJ热量                   。
（2）航天领域使用氢氧燃烧电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应可以表示为：2H₂ + O₂ =2H₂O，酸式氢氧燃烧电池的电解池是酸。其负极反应可以表示为2H₂－4e^－=4H⁺，则其正极反应可以表示为；                       ；碱式氢氧燃烧电池的电解质是碱，其正极反应可以表示为：O₂+2H₂O+4e^－=4OH^－，则其负极反应可以表示为：          。
（3）用石墨作电极电解NaCl水溶液，阴极的电极反应                         。
（4）在粗铜精炼的反应中，      当阳极，阳极的电极反应                       。

甲醇是重要的化工原料，利用CO₂和H₂合成甲醇，发生的主反应如下：CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)△H

已知：在25℃、101kPa 下，1g 甲醇燃烧生成 CO₂和液态水时放热 22.70kJ．请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式                  ．
（1）在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO₂和3mol H₂进行上述反应．测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图1所示．回答：
0～10min 内，氢气的平均反应速率为           mol/(L•min)；第10min 后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入0.75mol CO₂(g)和1.5mol H₂O(g)，则平衡         (填“正向”、“逆向”或“不”)移动．恒温恒压密闭容器中该反应达平衡状态的依据是(填序号)           ．

A．v正(CH3OH)=3v逆(H2)	B．混合气体的密度不变
C．c(CH3OH)=c(H2O)	D．混合气体的总物质的量不变

（2）如图2，25℃时以甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)为电源来电解300mL某NaCl溶液，该装置中 a 极为            极，负极反应式为          ．在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为12(假设NaCl 溶液的体积不变)，则理论上消耗甲醇的物质的量为                mol．
（3）取五份等体积的CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1：3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图3所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H          0(填“＞”、“＜”或“=”)．

（本题有2小题，共16分，每空2分）
（1）铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb和PbO₂，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为PbO₂＋Pb＋2H₂SO₄===2PbSO₄＋2H₂O，据此判断：
①铅蓄电池的负极材料是________。
②工作时，电解质溶液的酸性________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③工作时，电解质溶液中阴离子移向________极。
④电流方向从________极流向________极。
（2）下图表示一定条件下，A、B、C三种气体物质的量浓度随时间变化的情形，回答下列问题：

①该反应的反应物是       。
②该反应的化学方程式为                。
③在0-2min，该反应用A表示的平均反应速率为      。

Ⅰ.（1）人们把拆开1 mol化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。
已知N₂、O₂分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol^－1、497 kJ·mol^－1。
查阅资料获知如下反应的热化学方程式。
N₂(g)＋O₂(g)==="2NO(g)"    ΔH＝＋180 kJ·mol^－1；
N₂(g)＋2O₂(g)===2NO₂(g)   ΔH＝＋68 kJ·mol^－1；
2C(s)＋O₂ (g)===2CO(g)   ΔH＝－221 kJ·mol^－1；
C(s)＋O₂(g)===CO₂(g)   ΔH＝－393.5 kJ·mol^－1。
①一定条件下，N₂与O₂反应生成NO能够自发进行，其原因是___，NO分子中化学键的键能为___kJ·mol^－1。
②CO与NO₂反应的热化学方程式为4CO(g)＋2NO₂(g)===4CO₂(g)＋N₂(g) ΔH＝________。
Ⅱ.熔融状态下，钠的单质和FeCl₂能组成可充电电池(装置示意图如下)，反应原理为：
2Na＋FeCl₂Fe＋2NaCl
放电时，电池的正极反应式为________________；充电时，________(写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为____     __

（1）已知：O₂ (g)= O₂^＋ (g)+e^－ △H₁=" +1175.7" kJ·mol^－1
PtF₆(g)+ e^－= PtF₆^－(g)    △H₂=" -" 771.1 kJ·mol^－1
O₂+PtF₆^－(s)=O₂⁺(g)+PtF₆^－ (g)  △H₃="+482.2" kJ·mol^－1
则反应：O₂（g）+ PtF₆ (g) = O₂+PtF₆(s)的△H="_____" kJ·mol^-1。
如图为合成氨反应在使用相同的催化剂，不同温度和压强条件下进行反 应，初始时N₂和H₂的体积比为1:3时的平衡混合物中氨的体积分数：

① 在一定的温度下，向体积不变的密闭容器中充入氮气和氢气发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是       。
a．体系的压强保持不变        b．混合气体的密度保持不变
c．N₂和H₂的体积比为1:3      d．混合气体的平均摩尔质量不变
②分别用v_A（NH₃）和v_B（NH₃）表示从反应开始到平衡状态A、B时的反应速率，则v_A（NH₃）    v_B（NH₃）（填“>”、“<”或“=”），该反应的的平衡常数k_A     k_B（填“>”、“<”或“=”），在250 ℃、1.0×10⁴kPa下达到平衡，H₂的转化率为     %（计算结果保留小数点后一位）；
（3）25℃时，将a mol NH₄NO₃溶于水，溶液呈酸性，原因                                   （用离子方程式表示）。向该溶液中加入bL氨水后溶液呈中性，则所加氨水的浓度为          mol/L（用含a、b的代数式表示，NH₃·H₂O的电离平衡常数为K_b=2×10^-5）
（4）如图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。电镀一段时间后，装置Ⅰ中溶液的pH      （填“变大”、“变小”或“不变”），a极电极反应方程式为                 ；若电镀结束后，发现装置Ⅱ中阴极质量变化了25.6g（溶液中硫酸铜有剩余），则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷     L（标准状况下）。

I、在理论上不能用于设计原电池的化学反应是

A．CH4（g）＋2 O2（g）=" C" O2（g）＋2 H2O（1） △H <0

B．Ba（OH）2·8H2O（s）+2NH4Cl（s）= BaCl2（aq）+2NH3·H2O（aq）+8H2O（1） △H >0

C．4Al（s）+ 6H2O（1）+ 3O2（g）==4Al（OH）3（s） △H <0

D．Zn（s）+2MnO2（s）+2H2O（1）= 2MnOOH（s）+Zn（OH）2（s） △H <0

若你认为A可以设计成原电池，创造碱性环境，请写出负极的电极反应式为                    （若你认为不能此空不填）。
II、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）＋HCCH（g）＋H₂（g）  △H₁=156．6 kJ·mol^－1
CH₃CHCH₂（g） =   CH₄（g）＋HCCH（g ）        △H₂=32．4 kJ·mol^－1
则相同条件下，反应C₃H₈（g）=  CH₃CHCH₂（g）＋H₂（g）的△H=               kJ·mol^－1。
（2）以丙烷为燃料制作燃料电池，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。负极的电极反应式为                         

纳米级Cu₂O是优良的催化剂和半导体材料，工业上常用下列方法制备Cu₂O。
（1）热还原法：加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂．该制法的化学方程式为________________________________。
（2）电解法:以氢氧燃料电池为电源，用电解法制备Cu₂O装置如图所示。

①A的化学式为___________________________。
②燃料电池中，OH^-的移动方向为______________（填“由左向右”或“由右向左”）；电解池中，阳极的电极反应式为____________________________。
③电解一段时间后，欲使阴极室溶液恢复原来组成，应向其中补充一定量的_____________（填化学式）。
④制备过程中，可循环利用的物质为________________（填化学式）。
（3）干法还原法
利用反应Cu+CuOCu₂O也可制备Cu₂O。将反应后的均匀固体混合物（含有三种成分）等分为两份，一份与足量H₂充分反应后，固体质量减少6．4g；另一份恰好溶于500mL稀硝酸，生成标准状况下4．48LNO，该稀硝酸的物质的量浓度为_________________。

甲醇又称“木醇”，是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
（1）工业上可利用CO₂和H₂生产甲醇，方程式如下：
CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（l）＋H₂O （g）  △H＝Q₁kJ·mol^－1
又查资料得知：①CH₃OH（l）＋1/2 O₂（g）CO₂（g）＋2H₂（g） △H＝Q₂kJ·mol^－1
②H₂O（g）=H₂O（l）  △H= Q₃kJ·mol^－1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为                  。
某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如图：

（2）为除去饱和食盐水中的铵根离子，可在碱性条件下通入氯气，反应生成氮气。该反应的离子方程式为___________________________________。
（3）过量氯气用Na₂S₂O₃除去，反应中S₂O₃^2-被氧化为SO₄^2-。若过量的氯气为1×10^-3mol，则理论上生成的SO₄^2-为_____________mol。
（4）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式______________________。
（5）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式____________，原混合溶液中 NaCl的物质的量浓度为___________mol/L。（设溶液体积不变）
（6）当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时，理论上在铁电极上可析出铜的质量为_____________g。
（7）若使上述电解装置的电流强度达到5．0A，理论上每分钟应向负极通入气体的质量为_____________克。（已知1个电子所带电量为1．6×10^-19C，计算结果保留两位有效数字）

【原创】原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，四种元素的原子序数之和为32，在周期表中X是原子半径最小的元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族。另有元素R是用途最广泛的金属。
（1）W元素在周期表中的位置为           ；写出Y元素原子的价电子排布式：               。
（2）由X、Z两元素可以组成A、B两种化合物，A在一定条件下可以分解成B，A的电子式            。
（3）X、Y两元素按原子数目比3∶l和4∶2构成分子C和D，C的空间构型为          ，D—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液，则D—空气燃料电池放电时，负极的电极反应式是：                           。
（4）一定条件下，Y的单质气体与X的单质气体充分反应生成6.8g YX₃气体，可放出18.44 kJ热量，则该反应的热化学方程式为                                。
（5）科学家通过X射线探明，RO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，若在RO晶体中阴阳离子间最近距离为a cm，晶体密度为dg/cm³。则阿伏伽德罗常数N_A表达式为      mol^-1。

雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，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(g)＋2CO(g)2CO₂(g)＋N₂(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如下图所示。

据此判断：
①该反应的ΔH__________0(填“＞”或“＜”)，ΔS__________0(填“＞”或“＜”)
②在T₁温度下，0～2 s内的平均反应速率v(N₂)＝____________________。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若增大催化剂的表面积，则CO转化率__________（填“增大”，“减少”或“不变”）
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是________________(填字母)。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。
例如：CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)ΔH＝－867.0 kJ·mol^－1
2NO₂(g)N₂O₄(g)ΔH＝－56.9 kJ·mol^－1
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(g)的热化学方程式_________________。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO₂和H₂O为原料制备HCOOH和O₂的原理示意图。电极a、b表面发生的电极反应式分别为

a：_________________________________________；
b：_________________________________________。

Ⅰ.（1）工业上合成氨的反应：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)   ΔH＝－92.60 kJ·mol^－1。
①恒温容积固定的密闭容器中发生反应：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)，下列说法能说明上述反应达到平衡状态的是____________。
a.单位时间内生成2n mol NH₃的同时生成3n mol H₂
b.单位时间内生成6n mol N—H键的同时生成2n mol H—H键
c.用N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶3∶2
d.混合气体的平均摩尔质量不变
e.容器内的气体密度不变
f.容器内气体的压强不变
（2）已知合成氨反应在某温度下2 L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间(h) 物质的量(mol)	0	1	2	3	4
N2	1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2	4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3	0	0.20	n2	1.00	1.00

 
根据表中数据计算：
①反应进行到2 h时放出的热量为________ kJ。
②0～1 h内N₂的平均反应速率为________ mol·L^－1·h^－1。
③此温度下该反应的化学平衡常数K＝________(保留两位小数)。
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂和NH₃各1.00 mol，化学平衡将向________方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。
Ⅱ.（1）二氧化碳是一种重要的温室气体，减少二氧化碳的排放是解决温室效应的有效途径。目前，由二氧化碳合成二甲醚的研究工作已取得了重大进展，其化学反应方程式为2CO₂(g)＋6H₂(g) CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(g) ΔH＞0。二甲醚气体的燃烧热为1 455 kJ·mol^－1，工业上用合成气(CO、H₂)直接或间接合成二甲醚。下列有关叙述正确的是________。
A．二甲醚分子中含极性共价键
B．二甲醚作为汽车燃料不会产生污染物
C．二甲醚是非极性分子   D．表示二甲醚燃烧热的热化学方程式为CH₃OCH₃(g)＋3O₂(g)===2CO₂(g)＋3H₂O(g) ΔH＝－1 455 kJ·mol^－1
（2）绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图如图所示：正极为________(填“A电极”或“B电极”)，H+移动方向为：由         到          (填A或B)，写出A电极的电极反应式：___________。

科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol^-1、-283.0kJ·mol^-1和-726.5kJ·mol^-1。请回答下列问题：
（1）写出CO燃烧的热化学方程式_____     ________；
（2）写出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_____________；
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；

①温度升高该反应的平衡常数         （增大、减小、不变）
②B过程用H₂表示该反应的化学反应速率是            mol·L^-1·min^-1
（4）在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为碱性，总反应为：CH₃OH+3/2O₂+2OH^-==CO₃^2-+3H₂O，负极的反应式为                        。

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______。

如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：

（1）甲烷燃料电池负极反应式是                              ；
（2）石墨(C)极的电极反应式为                                ；
（3）若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L ，丙装置中阴极析出铜的质量为________g ；
（4）某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)₂的实验装置(如图所示)。

若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用________；若用于制Fe(OH)₂，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用________作电极。

甲、乙、丙三种物质均由短周期元素组成，一定条件下，存在下列转化关系：
甲＋乙→丙+H₂0
（1）若丙为Na₂C0₃，反应的化学方程式为      （任写一个）。
溶液中，所含的离子按物质的量浓度由大到小的顺序排列为      。
（2）若甲是石油裂解气的主要成分之一，乙为O₂，且甲分子和乙分子具有相同的电子数。25℃、101 kPa时，1g甲完全燃烧生成CO₂气体与液态水，放出50．5 kJ的热量，该反应的热化学方程式为         ；利用该反应设计的燃料电池中，通入甲的电极为电池的     （填“正极”或“负极”）。
（3）若甲、乙是同主族元素的化合物，丙为单质。
①丙所含元素在元素周期表中的位置为
②甲与水相比，热稳定性较强的是     （填化学式）。