高中化学化学电源新型电池填空题

天然气(主要成分是甲烷)是一种清洁、高效的能源，现在许多城市家庭用于厨房使用的燃料已经由煤气(主要成分是H₂和CO按体积比1︰1混合的气体混合物)换成了天然气；此外天然气也是很好的燃料电池的燃料，甲烷在燃料电池中的能量转换率可达到85%—90%。请回答下列问题：
（1）以甲烷、空气为反应物，KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池，则负极反应式为：            。随着反应的不断进行溶液的pH       (填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）如果以该燃料电池为电源、石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极反应式为：             ；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12，则理论上消耗甲烷在标准状况下的体积为：     mL。
（3）将（2）中电解结束后的溶液取出，向其中加入含有Mg²⁺和Fe²⁺的溶液甲，Mg(OH)₂和Fe(OH)₂同时生成，已知Mg(OH)₂和Fe(OH)₂在该温度下的溶度积常数分别是2×10^—11和8×10^—16，则甲溶液中Mg²⁺和Fe²⁺的浓度之比为：          。

下图是用铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。

已知：铅蓄电池在放电时发生下列电极反应
负极　Pb＋－2e^－===PbSO₄
正极　PbO₂＋4H^＋＋＋2e^－===PbSO₄＋2H₂O
(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式                    。
(2)若在电解池中C极一侧滴2滴酚酞试液，电解一段时间后未呈红色，说明蓄电池的A极为________极。
(3)用铅蓄电池电解1 L饱和食盐水(食盐水足量、密度为1.15 g·cm^－3)时，
①若收集到11.2 L(标准状况下)氯气，则至少转移电子________mol。
②若蓄电池消耗H₂SO₄ 2 mol，则可收集到H₂的体积(标准状况下)为________L。

据新华社2009年5月9日电， 国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，会上通过了我国2009年将投入大量资金发展新能源汽车，支持节能、环保、安全等关键技术开发，为我国社会经济可持续发展打下良好基础，为今后改善环境、提升民众的生活质量具有极为重要的意义。请回答下列问题：
（1）氢能是理想的清洁能源，也是氢氧燃料电池的必不可少的物质。请回答下列问题。
①下列说法不正确的是      。
A．太阳光催化分解水制氢比电解水制氢更为科学
B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C．以稀H₂SO₄、KOH为介质的氢氧燃料电池负极电极反应相同
D．氢氧燃料电池正极获得8mol电子，负极需要8g气体
②利用MnFe₂O₄为催化剂，通过两步反应使水分解制氢气，第一步反反应为：
MnFe₂O₄MnFe₂O_4－X＋(X/2)O₂
则第二步反应的化学方程式为      (条件不写)。
③一种新能源汽车，使用了以碳纳米管为储氢介质的燃料电池，电池原理如右图，该电池的电解质为6mol/LKOH溶液，下列说法不正确的是    。
 
A．放电过程中整个体系内KOH浓度不变
B．放电时负极附近pH减小
C．放电时电池正极的电极反应为：NiO(OH)+H₂O+e^—＝Ni(OH)₂+OH^—
D．放电时，电池反应为2H₂+O₂→2H₂O
（2）热值指在一定条件下每克物质完全燃烧所放出的热量（燃烧产物在该条件下是一种较为稳定的状态），下表是几种物质在常温常压下的热值数据。已知：管道煤气（47g/m³H₂、625g/m³CO）价格为1.00元/m³，天然气（714g/m³CH₄）的价格为2.50元/m³。

物质	H2	CO	CH4
热值/kJ·g^–1	143	10	56

①根据以上热值数据，               是最理想的燃料。
②家庭使用管道煤气和天然气，            更经济合算。
③表示CO燃烧热的热化学方程式为                   。

(10分)如图所示的实验装置中，E为一张用淀粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸，C、D为夹在滤纸两端的铂夹；x、y分别为直流电源的两极。在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入一多孔的惰性电极。切断电源开关S_１，闭合开关S_２，通直流电一段时间后，生成气体如图所示。

请回答下列问题：
(1)标出电源的正、负极：x为　　    。
(2)在滤纸的C端附近，观察到的现象是　        　                          　 。
(3)写出电极反应式：B电极　　　  　　　　　　　　　 　　　 。
(4)若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断开关S_２闭合开关S_１，则电流计的指针是否发生偏转　　　　　 (填“偏转”或“不偏转”)。
(5)若电流计指针偏转，写出有关的电极反应(若指针“不偏转”，此题不必回答。)；
　　　      　　　　　 　                         　　       　　　　 。
若电流计指针不偏转，请说明理由(若指针“偏转”，此题不必回答)　　　       。

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

科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展。
（1）为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是         。（选填字母）

A．电解水	B．锌和稀硫酸反应
C．光解海水	D．分解天然气

（2）用水分解获得氢气的能量变化如右图所示，表示使用催化剂是曲线         。该反应为         (放热还是吸热)反应

（3）1g的氢气完全燃烧生成液态水释放出142.9kJ的热量写出其完全燃烧的热化学方程式：                               。
（4）利用氢气和CO合成二甲醚的三步反应如下：
① 2H₂(g) + CO(g)  CH₃OH(g)；ΔH ＝－90.8 kJ·mol^－1
② 2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)；ΔH＝－23.5 kJ·mol^－1
③ CO(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + H₂(g)；ΔH＝－41.3 kJ·mol^－1
总反应：3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂ (g)的ΔH＝         
（5）氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行下图所示实验：

①氢氧燃料电池中，正极的电极反应式为                 。
②上图装置中，某一铜电极的质量减轻3.2g，则 a 极上消耗的O₂在标准状况下的体积为
         L。
（6）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl－NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。则正极电极方程式         。

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）

化学电池分为 ① ，②，③，其中碱性锌锰电池属于④ ，铅蓄电池属于⑤ 。

下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）

2009年12月7日～18日在丹麦首都哥本哈根召开了世界气候大会，商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，即2012年至2020年的全球减排协议，大会倡导“节能减排” 和“低碳经济”，降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视。过渡排放CO₂会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO₂转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：
CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，下图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol^-1)的变化：

（1）关于该反应的下列说法中，正确的是____________(填字母)。
A．△H＞0，△S＞0          B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜0          D．△H＜0，△S＞0
（2）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为l L的密闭容器中，充入l mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，经测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v(CO₂)＝                        。
②该反应的平衡常数表达式K＝       。
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是          (填字母)。
A．升高温度
B．将CH₃OH(g)及时液化抽出
C．选择高效催化剂
D．再充入l molCO₂和3 molH₂
（3）25℃，1.01×10⁵Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出369.2kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：___________________________________________。
（4）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，此电池的负极应加入或通入的物质有__________           _____；其正极的电极反应式是：_____________________________________。

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，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）；
（3）最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃（Y：钇）的ZrO₂（Zr：锆）固体，它在高温下能传导O^2－离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C₄H₁₀）代表汽油。　
①放电时固体电解质里的O^2－离子的移动方向是向____________极移动（填正或负）。
②电池的正极反应式为____________________________________________  。

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。

(14分)金属氢化物－镍（MH—Ni）电池由于其高能、安全、无污染、无记忆效应、价格适宜，已成为目前最具发展前景的“绿色能源”电池之一，电池总反应为MH+NiOOH M+Ni(OH)₂，M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。电解质溶液为浓KOH溶液。
(1)写出放电时的负极反应_________________
(2)充电时，阳极的电极反应为__________________
镍氢电池正极材料由Ni(OH)₂、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺
②某温度下一些金属氢氧化物的K_sp及沉淀析出的理论pH如下表所示：

M(OH)x	Ksp	pH
开始沉淀	沉淀完全
Al(OH)3	1.9×10^-23	3.43	4.19
Fe(OH)3	3.8×10^-38	2.53	2.94
Ni(OH)2	1.6×10^-14	7.60	9.75

 
回答下列问题：
（3）根据上表数据判断步骤②先析出的沉淀Ⅱ为              ，后析出的沉淀为Ⅲ为__________________（填化学式），则pH₁       pH₂（填填“>”、“=”或“<”），
（4）已知溶解度：NiC₂O₄ > NiC₂O₄·H₂O > NiC₂O₄·2H₂O，则③的化学方程式是         。
（5）④中阳极的电极反应为              ，验证阳极产物的试剂为          。
（6）试写出⑥的离子方程式                                         。

21世纪最富有挑战性的课题之一是使汽油氧化直接产生电流，新研制的某汽油燃料电池的一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气，用NaOH溶液作电解质溶液。填写下列空格。 
（1）汽油_____________（选填“有”或“没有” ）固定的熔沸点。炼制汽油的原料是石油，工业上生产汽油的常用方法是         。（填序号）
①分馏   ②干馏   ③裂化   ④聚合
（2）汽油中有一种烃的成分为，它的分子式是        ，名称是                                  。
（3）汽油燃料电池的能量转换形式是将       能直接转化为      能。通入空气的那个电极是燃料电池    极（选填“正”或“负”）。若汽油的组成用上述烃的分子式表示，则负极的电极反应式为                                             。