高中化学化学电源新型电池填空题

（1）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^－1
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）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。实验室用右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                            。
（3）写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的电极反应式
负极                                                   。

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：___________。

二甲醚（CH₃OCH₃）和甲醇（CH₃OH）都是高效清洁能源。工业上利用煤的气化产物（水煤气）合成甲醇和二甲醚。回答下列问题：
（1）制备二甲醚最后一步反应由Al₂O₃催化甲醇脱水合成，反应方程式为                      。
（2）已知：CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH (g)  △H= —90.1kJ·mol^-1 CO(g)的燃烧热是282.8 kJ·mol^-1；H₂的燃烧热是285.8 kJ·mol^-1写出表示CH₃OH (g) 燃烧热的热化学反应方程式                                。
（3）二甲醚直接燃料电池比甲醇直接燃料电池更高效，等质量的二甲醚和甲醇完全放电转移电子的物质的量之比是          。用二甲醚直接燃料电池电解足量饱和食盐水，当消耗9.2g二甲醚时理论上阴极产生的气体的体积为        L。（标况下）
（4）在合成中伴有水煤气交换反应：CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂(g)，等物质的量的CO(g)和H₂O(g)加入密闭容器中反应，平衡时测得结果如下表。

温度	260℃	280℃	295℃	310℃
CO转化率	89%	80%	75%	60%

①请解释CO转化率随温度变化的关系                                        。
②列式计算280℃时平衡常数                          。
③若平衡体系中，测得H₂的压强占总压的30%，要使体系中CO转化率达到70%，应该使温度             （填“升高”、“降低”、“不变”）

氮的氢化物NH₃、N₂H₄等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
（1）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应：
①4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(l)   ΔH₁
②4NH₃(g)＋6NO(g)＝5N₂(g)＋6H₂O(l)   ΔH₂
则反应 4NH₃(g)＋3O₂(g)＝2N₂(g)＋6H₂O(l)  ΔH＝                 。(请用含有ΔH₁、ΔH₂的式子表示)
（2）合成氨实验中，在体积为3 L的恒容密闭容器中，投入4 mol N₂和9 mol H₂在一定条件下合成氨，平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示：

温度/K	平衡时NH3的物质的量/mol
T1	2.4
T2	2.0

已知：破坏1 mol N₂(g)和3 mol H₂(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH₃(g)中的化学键消耗的能量。
①则T₁       T₂(填“＞”、“＜”或“＝”)
②在T₂ K下，经过10min达到化学平衡状态，则0~10min内H₂的平均速率v(H₂)=          ，平衡时N₂的转化率α(N₂)=           。
③下列图像分别代表焓变(ΔH)、混合气体平均相对分子质量()、N₂体积分数φ(N₂)和气体密度(ρ)与反应时间的关系，其中正确且能表明一段时间后该可逆反应达到了平衡状态的是           。

（3）某N₂H₄(肼或联氨)燃料电池(产生稳定、无污染的物质)原理如图1所示。

①M区发生的电极反应式为                                           。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和氯化钾溶液(电极均为惰性电极)，设饱和氯化钾溶液体积为500mL，当溶液的pH值变为13时(在常温下测定)，若该燃料电池的能量利用率为80%，则需消耗N₂H₄的质量为          g(假设溶液电解前后体积不变)。

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

已知：①  2KOH + Cl₂ =" KCl" + KClO + H₂O（条件：温度较低）
②  6KOH + 3Cl₂ =" 5KCl" + KClO₃ + 3H₂O（条件：温度较高）
③  2Fe(NO₃)₃ + 2KClO + 10KOH = 2K₂FeO₄ + 6KNO₃ + 3KCl + 5H₂O
回答下列问题：
（1）该生产工艺应在             （填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式                                   ；
（3）K₂FeO₄可作为新型多功能水处理剂的原因                            ；
（4）与MnO_{2 —} Zn电池类似，K₂FeO_{4 —} 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_____。
（5）在“反应液I ”中加KOH固体的目的是①            ，②               ；
（6）从“反应液II ”中分离出K₂FeO₄后，副产品是              （写化学式）。

空气质量与我们的健康息息相关，目前我国通过监测6项污染物的质量浓度来计算空气质量指数(AQI)，SO₂、NO₂和CO是其中3项中的污染物。
（1）一定温度下，向固定体积为2 L的密闭容器中充入SO₂和NO₂各1 mol，发生反应SO₂(g)＋NO₂(g)  SO₃(g)＋NO(g)，测得上述反应5 min末到达平衡，此时容器中NO与NO₂的体积比为3︰1，则这段时间内SO₂的反应速率υ(SO₂)＝            ，此反应在该温度下的平衡常数K＝             。

（2）甲醇日趋成为重要的有机燃料，通常利用CO和H₂合成甲醇，其反应的化学方程式为CO(g)＋2H₂(g)  CH₃OH(g)。今在一容积可变的密闭容器中，充有10 mol CO和20 mol H₂用于合成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示：
①上述合成甲醇的反应为            反应(填“放热”或“吸热”)。
②A、B、C三点的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为                         。A、B两点对应的压强大小关系是P_A            P_B(填“大于”、 “小于”或“等于”)。
③若将达到平衡状态A时生成的甲醇用于构成甲醇一氧气燃料电池，电解质溶液为KOH浓溶液，则该电池工作时正极的电极反应式为            ，理论上通过外电路的电子最多为          mol。

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                        。

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）。

2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g) △H=-198kJ/mol，反应过程的能量变化如图所示。

请回答下列问题：
（1）图中A表示__________，该反应加入V₂O₅作催化剂后E如何变化_______（填“升高”、“降低”或“不变”）。
（2）如果反应速率v(SO₂)为0.05mol/(L·min)，则v(O₂)="_________" mol/(L·min)、v(SO₃)=_____mol/(L·min)
（3）已知单质硫燃烧热的数值为296kJ/mol，则1molS(s)完全反应生成SO₃(g)时放出的热量为________kJ。
（4）某人设想以如图所示装置用电化学原理生产硫酸，通入O₂的一极为_______________（填写“正”或“负”）极；写出通入SO₂一极的电极反应____________________。

（1）P₂O₅是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P₂O₅干燥的是______
a．NH₃          b．HI        c．SO₂       d．CO₂
（2）KClO₃可用于实验室制O₂，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式：__________
（3）工业生产甲醇的常用方法是：CO(g)+2H₂(g） CH₃OH(g） △H = —90．8kJ/mol。
已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l）      △H = -571．6kJ/mol；
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g）   △H = -566．0kJ/mol
计算2CH₃OH（g）+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(l）  △H =          。
（4）某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时，负极是        极（填“a”或 “b”）；
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池负极反应的离子方程式为                  。
（5）电解法促进橄榄石（主要成分是Mg₂SiO₄）固定CO₂的部分工艺流程如下：
已知：Mg₂SiO₄(s）+4HCl(aq)2MgCl₂(aq）+SiO₂ (s）+ 2H₂O(l） △H =－49．04 kJ·mol^-1

①某橄榄石的组成是Mg₉FeSi₅O₂₀，用氧化物的形式可表示为              。
②在上图虚框内补充一步工业生产流程               。
③经分析，所得碱式碳酸镁产品中含有少量NaCl和Fe₂O₃。为提纯，可采取的措施依次为：对溶解后所得溶液进行除铁处理、对产品进行洗涤处理。判断产品洗净的操作是           。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH
（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	3.041	1.000	0.120

由表中数据判断ΔH________0 (填“＞”、“＝”或“＜”)，化学平衡常数表达式K=            ；
（2）300 ℃时，在体积为2.0 L的密闭容器中通入2 mol CO和4 mol H₂ ，经过20 s 达到平衡状态，
①计算20 s内CO的反应速率为            ，此时容器中甲醇的体积分数为              ；
②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO，2mol H₂ 和1mol CH₃OH气体，平衡移动情况是__________(填“向右”、“向左”或“不移动”)，原因是                ；
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)＋3O₂(g) = 2CO₂(g)＋4H₂O(g)  ΔH₁＝－1277.0 kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g) = 2CO₂(g) ΔH₂＝－566.0kJ/mol
③H₂O(g) = H₂O(l) ΔH₃＝－44 kJ/mol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：                          ；
（4）甲醇，氧气可制作燃料电池，写出以氢氧化钾为电解质甲醇燃料电池负极反应式             ；如图，电解KI溶液制碘，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨电极和一根铁电极，使用该燃料电池做电源，铁电极与             极（填正或负）相连接，通电一段时间后，断开电源，振荡试管，上层溶液为              色，当有1.27g 碘单质生成时,需要             g CH₃OH。

铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物。
（1）取5.6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集了的气体体积均小于2.24 L（标准状况），最主要的原因是__________，所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色，试用离子方程式解释这一变化的原因____________。
（2）ZnFe₂Ox是一种新型纳米材料，可将工业废气中的某些元素转化为游离态，制取纳米ZnFe₂Ox 和用于除去废气的转化关系如图。若上述转化反应中消耗的，x的值为_________________。请写出 ZnFe₂Ox与NO₂反应的化学方程式______________(x用前一问求出的具体值）。
（3）LiFePO₄(难溶干水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。
①以 FePO₄（难溶于水）、Li₂CO₃、单质碳为原料在高温下制备LiFePO₄ ,，该反应还生成一种可燃性气体，则反应方程式为____________.
②磷酸铁锂动力电池有几种类型，其中一种（中间是锂离子聚合物的隔膜，它把正极与负桩隔开）工作原理为。则放电时正极上的电极反应式为___________.
（4）已知25℃时，，此温度下若在实验室中配制5 mol/L 100 mL  FeCl₃溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加人2 mol/L的盐酸__________ml（忽略加入盐酸体积）。

燃煤能排放大量的CO、CO₂、SO₂，PM_2．5（可入肺颗粒物）污染也跟冬季燃煤密切相关。SO₂、CO、CO₂也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。
（1）光气 （COCl₂）是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl₂（g）＋CO（g）COCl₂（g）制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中固定体积容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题：

① 0~6 min内，反应的平均速率v（Cl₂）＝               ；
②下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是              。（填字母）

A．体系中Cl2的转化率不变

B．体系中气体的平均摩尔质量不再改变

C．每消耗1mol CO的同时生成1mol COCl2

D．混合气体密度不变

③随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是            ；（填“增大”、“减小”或“不变”）
④比较第8 min反应温度T（8）与第15 min反应温度T（15）的高低：T（8）       T(15)
（填“<”、“>”或“＝”）。
⑤若保持温度不变，在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol，则平衡
移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；
（2）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：CO₂＋3H₂CH₃OH＋H₂O
已知：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）△H＝－a kJ·mol^－1；
2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（g）△H＝－b kJ·mol^－1；
H₂O（g）＝H₂O（l）△H＝－c kJ·mol^－1；
CH₃OH（g）＝CH₃OH（l）△H＝－d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：____________________________；
（3）如图所示，利用电化学原理将SO₂转化为重要化工原料C

若A为SO₂，B为O₂，则负极的电极反应式为：________________________；