高中化学化学电源新型电池试题

铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为
Fe³⁺+Cr²⁺Fe²⁺+Cr³⁺．下列说法一定正确的是（ ）

A．氧化性：Cr^3+＞Fe^3+

B．电池放电时，负极的电极反应式为Fe^2+﹣e﹣═Fe^3+

C．充电时，阴极的电极反应式为Cr^3++e﹣═Cr^2+

D．电池放电时，Cl^﹣从负极室穿过选择性透过膜移向正极室

用图所示装置除去含CN^-、Cl^-废水中的CN^-时，控制溶液pH为9~10，阳极产生的ClO^-将CN^-氧化为两种无污染的气体，下列说法正确的是（      ）

A．可以用石墨作阳极，铁作阴极

B．阳极的电极反应式为：2CN^-+12OH^-—10e^-=N2↑+2CO3^2-+6H2O

C．阴极的电极反应式为： Cl^-+2OH^- +2e^-=ClO^-+H2O

D．除去CN^-的反应：2CN^-+5ClO^-+2H^+=N2↑+2CO2↑+5Cl^-+H2O

汽车尾气作为空气污染的主要来源之一，其中含有大量的有害物质，包括CO、NO_x、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等。对汽车尾气的治理使环境工作者面临了巨大的挑战。试回答下列问题：
（1）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
则由CH₄将NO₂完成还原成N₂，生成CO₂和水蒸气的热化学方程式是____________________；
（2）NO_x也可被NaOH溶液吸收而生成NaNO₃、NaNO₂，已知某温度下，HNO₂的电离常数K_a=9.7×10^-4mol•L^-1，NO₂^-的水解常数为K_h=8.0×10^-10mol•L^-1，则该温度下水的离子积常数=______（用含Ka、Kh的代数式表示），此时溶液的温度______25℃（“＞”、“＜”、“=”）。
（3）化工上利用CO合成甲醇，反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H=-90.8KJ•mol^-1。不同温度下，CO的平衡转化率如右图所示：图中T₁、T₂、T₃的高低顺序是________，理由是______。

（4）化工上还可以利用CH₃OH生成CH₃OCH₃。在体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)。

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH	CH3OCH3	H2O
Ⅰ	387	0.20	0.080	0．080
Ⅱ	207	0.20	0.090	0.090

该反应的正反应为________反应（填“吸热”、“放热”），若起始是向容器Ⅰ中充入CH₃OH0.15mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O0.10mol，则反应将向_____方向进行（填“正”、“逆”）。
（5）CH₃OH燃料电池在便携式通讯设备、汽车等领域有着广泛的应用。已知电池工作时的总反应方程式为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，电池工作时的示意图如右图所示：

质子穿过交换膜移向_____电极区（填“M”、“N”），负极的电极反应式为________。

某种可充电聚合物锂离子电池放电时的反应为Li_1﹣xCoO₂ + Li_xC₆ =" 6C" + LiCoO₂，其工作原理示意图如图。下列说法不正确的是

A．放电时LixC6发生氧化反应

B．充电时将电池的负极与外接电源的负极相连

C．充电时，Li^+通过阳离子交换膜从左向右移动

D．放电时，电池的正极反应为：Li1﹣xCoO2+xLi^++xe^﹣═LiCoO2

一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体，电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2－。下列对该燃料的说法正确的是 (    )

A．在熔融电解质中，OH^－由正极移向负极

B．电池的总反应是：2C4H10＋13O2→8CO2＋10H2O

C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋2H2O +4e^－＝4OH^－

D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26 e^－＋13O^2^－＝4 CO2↑＋5 H2O

Li­Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：
2Li^＋＋FeS＋2e^－→Li₂S＋Fe ，有关该电池的下列说法中，正确的是(    )

A．负极的电极反应式为Al－3e^－―→Al^3^＋

B．该电池的总反应式为2Li＋FeS===Li2S＋Fe

C．Li­Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1

D．充电时，阴极发生的电极反应式为Li2S＋Fe－2e^－===2Li^＋＋FeS

据国外媒体报道，iPhone5在电池方面有所改进，它将配备NEC自主研发的ORB超薄有机游离基电池，单次充电仅需30秒．该电池的一极为一种有机高分子的游离基（用R表示）和石墨粉及粘结剂的复合物，另一极是锂，分隔材料为某种聚烯烃，电解质为LiPF₆溶解于某种有机碳酸酯溶剂中，高分子游离基在空气中十分稳定，在电池充电时被氧化成阳离子，而电池放电时又被还原成游离基．下列有关说法不正确的是（   ）

A．放电时，该电池是将化学能转化为电能	B．放电时，负极发生的反应是Li-e^-═Li^+
C．充电时，R^x+由阴极向阳极移动	D．充电时，阳极发生的反应是R-xe^-═R^x+

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2N0+2C0→ 2C0₂+N₂。在密闭容器中发生该反应时，c(C0₂)随温度（T)和时间（t）的变化曲线如图所示。
①T₁       (填“>”“＜”或“=”)T₂
②在T₂温度下，0〜2 S内的平均反应速率（N2)=。
③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        。

（2）NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用广泛的烟气氮氧化物脱除技术。用Fe作催化剂时，在氨气足量的情况下，不同 对应的脱氮率如图所示。

脱氮效果最佳的=             。此时对应的脱氮反应的化学方程式为           。
（3）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可形成燃料电池，其原理如图所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成N₂O₅,其电极反应式为        。

短周期主族元素A，B，C，D，E，F的原子序数依次增大，它们的原子核外电子层数之和为13。B的化合物种类繁多，数目庞大；C，D是空气中含量最多的两种元素，D，E两种元素的单质反应可以生成两种不同的离子化合物；F为同周期半径最小的元素。试回答以下问题：
（一）（1）D在周期表中的位置是        ，写出实验室制备单质F的离子方程式           。
（2）化学组成为BDF₂的电子式为：       ，A、C、F三种元素形成的化合物CA₄F为         化合物(填 “离子”或“共价”)。
（3）化合物甲、乙由A，B，D，E中的三种或四种组成，且甲、乙的水溶液均呈碱性。则甲、乙反应的离子方程式为：                               。
（4）由C，D，E，F形成的简单离子的离子半径由大到小的顺序是           (用元素离子符号表示)。
（5）元素B和F的非金属性强弱，B的非金属性         于F(填“强”或“弱”)，并用化学方程式证明上述结论                                                    。
（二）以CA₃代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。
（1）CA₃燃料电池使用的电解质溶液是2mol•L^﹣1的KOH溶液，电池反应为：4 CA₃+3O₂=2C₂+6H₂O．该电池负极的电极反应式为         ；每消耗3.4g CA₃转移的电子数目为       。
（2）用CA₃燃料电池电解CuSO₄溶液，如图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为       ；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为         L。

（3）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO₃中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。

图1                     图2
0～t₁时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是     ，溶液中的H^＋向      极移动（填“正”或“负”），t₁时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是            。

Ⅰ.羰基硫（COS）可作为一种熏蒸剂，能防止某些昆虫的危害，其分子结构和CO₂相似。
（1）羰基硫（COS）的电子式为：______________。
（2）羰基硫（COS）用氢氧化钠溶液处理及利用的过程如下：

已知A是一种正盐，则A的化学式为______________；若气体a为单质，
反应II的离子方程式为________________________________________________。
Ⅱ.海水中含有丰富的镁资源。锂（Li）与镁元素性质相似。
（1）物质的量为0.10 mol的锂在只含有N₂和O₂混合气体的容器中燃烧，反应后容器内固体物质的质量m克，m的取值范围是                 ；
（2）锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池。某离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO₂），充电时LiCoO₂中Li被氧化，Li^＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C₆）中，以LiC₆表示。电池反应为LiCoO₂＋C₆CoO₂＋LiC₆，则放电时电池的正极反应为                                。
（3）为了回收废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO₂及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

①在上述溶解过程中，S₂O₃^2－被氧化成SO₄^2－，LiCoO₂在溶解过程中的化学反应方程式为           。
②调整pH=5-6的目的是                                                       。

化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是（   ）

A．碱性锌锰干电池比普通锌锰干电池性能好，比能量和可储存时间均有提高

B．汽车加大油门、把食物放在冰箱里，食品包装袋内放置小包除氧剂，都是为了改变反应物转化率而采取的措施

C．1kg人体脂肪可存储约32200kJ能量，一般人每行走1km大约要消耗170kg能量，如果每天步行5kg，一年（按365天计）中消耗的脂肪大约是9.6kg

D．炒菜用铁锅未及时洗净（残余中含NaCl），可能发生电化学腐蚀生成红褪色锈斑

在固态金属氧化物电解池中，高温电解H₂O﹣CO₂混合气体制备H₂和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示．下列说法不正确的是（ ）

A．X是电源的负极

B．阴极的反应式是：H2O+2e^﹣═H2+O^2^﹣，CO2+2e^﹣═CO+O^2^﹣

C．总反应可表示为：H2O+CO2H2+CO+O2

D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1：1

一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（     ）

A．反应CH4＋H2O 3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子

B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH^－－2e^－=2H2O

C．电池工作时，CO3^2^－向电极B移动

D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e^－=2CO3^2^－

Ⅰ、高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的
放电电压。高铁电池的总反应为
3Zn＋2K₂FeO₄＋8H₂O 3Zn(OH)₂＋2Fe(OH)₃＋4KOH
（1） 放电时正极附近溶液的碱性        （填增强、减小或不变）；放电时每转移3 mol 电子，有      molK₂FeO₄被     （填氧化或还原）
（2）电池充电时阳极反应为                        
Ⅱ、下列框图中，A由两种黑色金属氧化物等物质的量混合而成，B中含有四种阳离子．据此回答下列问题：

（1）A的组成是(填化学式)          
（2）相同条件下，溶液B中所有阳离子的氧化性由强到弱的顺序依次是                 
（3）A中某组分可由单质与水反应制得，化学方程式为：                   
（4）电解所用装置如右图所示
电解开始阶段，阳极上的电极反应是                 
电解至阴极刚开始有固体R析出时，该溶液中金属离子浓度由大到小的顺序是            

废电池造成污染的问题日益受到关注。下列有关电池的说法正确的是(  )

A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

B．弱电解质在水中的电离程度很小，不能用作电池的电解质溶液

C．原电池是将化学能完全转变为电能的装置

D．回收废旧电池，可防止汞、镉和铅等重金属对土壤和水源的污染