高中化学化学电源新型电池实验题

I、二氧化硫是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。

（1）工业上用黄铁矿（FeS₂，其中S元素为－l价）在高温下和氧气反应制备SO₂：
，该反应中被氧化的元素是________（填元素符号）。
（2）一化学研究性学习小组设计用如下装置验证二氧化硫的化学性质．
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为________________________________。
②为验证二氧化硫的还原性，充分反应后，取试管b中的溶液分成三份，分别进行如下实验：
方案Ⅰ：向第一份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品红溶液，红色褪去
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaC!：溶液，产生白色沉淀上述方案合理的是方案______（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）；试管b中发生反应的离子反应方程式为____________________。
③当通入二氧化硫至试管c中溶液显中性时，溶液中c（Na⁺）＝________________（用含硫元素微粒浓度的代数式表示）。
Ⅱ、另一化学研究性学习小组在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。
步骤一：电解精制：
电解时，粗铜应与电源的______极相连。阴极上的电极反应式为____________。
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请写出该反应的离子方程式：
____________________________________________________________。

将纯锌片和纯铜片按图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：

（1）下列说法正确的是____________。

A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置

B．乙中铜片上没有明显变化

C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少

D．两烧杯中溶液的c(H^+)均增小

（2）在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲____乙（填“＞”、“＜“或“＝”）。
（3）当甲中产生1.12L（标准状况）气体时，通过导线的电子数目为_______________。
（4）当乙中产生1.12L（标准状况）气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H^＋)＝0.1 mol·L^－1（设反应前后溶液体积不变）。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为_________________ mol·L^－1。
(5) 甲中锌片上发生的电极反应： _________________________；
(6) 若甲中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则：氢气的体积(标准状况)为________L。

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂。电解法制备高铁酸钾操作简便，成功率高，易于实验室制备。其原理如下图所示。

I. 实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO₄^2－）在溶液中呈紫红色。
（1）电解过程中，X极是   极，电极反应是                  。
（2）电解过程中，Y极放电的有                              。
（3）生成高铁酸根（FeO₄^2－）的电极反应是                     。
II. 若用不同种电池作为上述实验的电源，请分析电池反应。
（1）铅蓄电池总的化学方程式为：
2H₂O＋2PbSO₄ Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄，则它在充电时的阳极反应为
                                                           。
（2）镍镉碱性充电电池在放电时，其两极的电极反应如下：
正极：2NiOOH＋2H₂O＋2e^－＝2Ni（OH）₂＋2OH^－
负极：Cd＋2OH^－－2e^－＝Cd（OH）₂
则它在放电时的总反应的化学方程式为                  。
（3）肼（N₂H₄）是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。已知在25℃、101kPa时，32.0g N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水，放出624kJ的热量，则N₂H₄完全燃烧的热化学方程式是                                     ；
肼—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，放电时负极的电极反应是                              。
（4）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，电池总反应方程式为：C₃H₈＋5O₂＝3CO₂＋4H₂O。
写出该电池正极的电极反应：                              。
（5）当制备相同物质的量的高铁酸钾时，理论上，上述四种电池中分别消耗的Pb、Cd、肼、丙烷的物质的量之比是                       。

某课外活动小组同学用右图装置进行实验，试回答下列问题。

（1）若开始时开关K与a连接，则A极的电极反应式
为                           。
（2）若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为                。
有关上述实验，下列说法正确的是（填序号）           。
①溶液中Na⁺向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后（设NaCl足量）加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则有0.2 mol电子转移
（3）该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如右图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为       。此时通过阴离子交换膜的离子数
     （填“大于”或“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口（填写“A”、 “D”）       导出。
③若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为                      。

某经济开发区将钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成了一个产业链（如图所示），大大地提高了资源利用率，减少了环境污染。

请填写下列空白：
（1）写出钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式：            ▲          。
（2）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)。
①已知该反应在300℃时的化学平衡常数为0.27，该温度下将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为2 L的密闭容器中，此时反应将  ▲  （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。
②若不考虑生产过程中物质的任何损失，该产业链中每合成19.2 t甲醇，至少需额外补充H₂       ▲       t。
（3）用甲醇—空气碱性（KOH）燃料电池作电源电解精炼粗铜（右图），

在接通电路一段时间后纯Cu质量增加3.2 g。
①请写出燃料电池中的负极反应式：        ▲       。
②燃料电池正极消耗空气的体积是     ▲   （标准状况，
空气中O₂体积分数以20%计算）。

(16分)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　              　，在导线中电子流动方向为　　      　（用a、b 表示）。
（2）负极反应式为　　　　　         　　　。
（3）电极表面镀铂粉的原因为　　　        　　
（4）该电池工作时，H₂和O₂连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li+H₂="2LiH         " Ⅱ.LiH+H₂O==LiOH+H₂↑
①反应Ⅰ中的还原剂是　　　　　，反应Ⅱ中的氧化剂是　　　　　。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm³。用锂吸收224L（标准状况）H₂，生成的LiH体积与被吸收的H₂体积比为　　　　　　　　。
③由②生成的LiH与H₂O作用放出的H₂用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为　　   　　　mol。