高中化学化学电源新型电池试题

磷酸铁锂电池应用广泛。该锂电池将锂嵌入碳材料，含Li⁺导电固体为电解质；电解质中迁移介质是一种有机聚合物，其单体之一M结构简式如下图：

M的结构简式
电池反应为：LiC₆＋FePO₄LiFePO₄＋6C
下列说法正确的是

A．放电时，体系中的Li^+向负极移动

B．放电时，FePO4作正极发生氧化反应

C．充电时，与电源正极相连的电极反应为：LiFePO4－e^－==Li^+＋FePO4

D．1 mol有机物M与足量NaOH溶液反应，消耗2 mol NaOH

下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是

A．碱性锌锰电池	B．手机用锂电池
C．汽车用铅蓄电池	D．玩具用镍氢电池

CH₄既是一种重要的能源，也是一种重要的化工原料。
（1）已知8.0 g CH₄完全燃烧生成液体水放出444.8kJ热量。则
CH₄(g）+2O₂(g）＝CO₂(g）+2H₂O(l） ΔH＝     kJ·mol^－1。
（2）以CH₄为燃料可设计成结构简单、能量转化率高、对环境无污染的燃料电池，其工作原理如图所示，则通入a气体的电极名称为      ，通入b气体的电极反应式为         。（质子交换膜只允许H⁺通过）

（3）在一定温度和催化剂作用下，CH₄与CO₂可直接转化成乙酸，这是实现“减排”的一种研究方向。
①在不同温度下，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示，则该反应的最佳温度应控制在     左右。

②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜（CuAlO₂，难溶物）。将CuAlO₂溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体，其离子方程式为         。
（4）CH₄还原法是处理NO_x气体的一种方法。已知一定条件下CH₄与NO_x反应转化为N₂和CO₂，若标准状况下8.96 L CH₄可处理22.4 L NO_x，则x值为       。

金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系。请回答下列问题：
（1）一定条件下，用Fe₂O₃、NiO或Cr₂O₃作催化剂，利用如下反应回收燃煤烟气中的硫。反应为：2CO（g）+SO₂（g）2CO₂（g）+S（l）△H=-270kJ∙mol^-1
其他条件相同、催化剂不同时，SO₂的转化率随反应温度的变化如图1，不考虑催化剂的价格因素，选择   为该反应的催化剂较为合理。（选填序号）
a.Cr₂O₃         b.NiO         c.Fe₂O₃
选择该催化剂的理由是：        。
某科研小组用选择的催化剂，在380℃时，研究了n（CO） : n（SO₂）分别为1:1、3:1时，SO₂转化率的变化情况（图2）。则图2中表示n（CO） : n（SO₂）＝3:1的变化曲线为      。

（2）科研小组研究利用铁屑除去地下水中NO₃^-的反应原理。
①pH＝2.5时，用铁粉还原KNO₃溶液，相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图3（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t₁时刻前发生反应的离子方程式       ；t₁时刻后，反应仍在进行，溶液中NH₄⁺的浓度在增大，Fe^2＋的浓度却没有明显变化，可能的原因是     。
②若在①的反应中加入活性炭，可以提高除去NO₃^-的效果，其原因可能是       。正常地下水中含有CO₃^2－，会影响效果，其原因有：a．生成FeCO₃沉淀覆盖在反应物的表面，阻止了反应的进行；b．     。
（3）LiFePO₄电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO₄+LiLiFePO₄，电池的正极材料是LiFePO₄，负极材料是石墨，含Li⁺导电固体为电解质。放电时电池正极反应为     。

据报道，最近摩托罗拉公司研发了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，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH₃OH + 3O₂+ 4OH^－2CO₃^2- + 6H₂O，则下列说法错误的是

A．充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子

B．充电时电解质溶液的pH逐渐增大

C．放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e^－＋8OH^－ ＝ CO3^2^- + 6H2O

D．放电时CH3OH参与反应的电极为正极

据报道，最近摩托罗拉公司研发了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，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^— =2CO₃^2— + 6H₂O，则下列说法错误的是

A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极

B．充电时电解质溶液的pH逐渐增大

C．放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e^－＋8OH^－ ＝ CO3^2— + 6H2O

D．充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子

瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪（图甲）的传感器在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时可以显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，

其中的固体电解质是Y₂O₃—Na₂O，O^2－可以在其中自由移动。下列有关叙述不正确的是

A．电极b是正极，内电路中O^2^－由电极b流向电极a

B．电极a的反应式为：CH4 +4O^2^－－8e^－＝CO2 +2H2O

C．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a

D．当固体电解质中有1 mol O^2^－通过时，电子转移2 mol

为应对环境污染，使得对如何减少煤燃烧和汽车尾气中各种含碳、氮、硫等气体的排放，及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。
（1）为减少煤燃烧中废气的排放，常将煤转化为清洁气体燃料。请写出焦炭与水蒸气高温下反应的化学方程式：               。
（2）选择适当的催化剂在高温下可将汽车尾气中的 CO、NO转化为无毒气体。
已知：①2CO(g）+O₂(g）=2CO₂(g）             ∆H₁="-566" kJ∙mol^-1
②2NO(g）+2CO(g） ⇋ N₂(g）+ 2CO₂(g）         ∆H₂="-746" kJ∙mol^-1
则反应N₂(g）+ O₂(g）= 2NO(g）的∆H＝           kJ∙mol^-1。
（3）在一定温度下，向1L密闭容器中充入0．5 mol NO、2 mol CO，发生上述反应②，20s反应达平衡，此时CO的物质的量为1．6 mol。在该温度下反应的平衡常数K=       。
（4）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如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。催化剂b表面发生的电极反应式为_______________。

（5）氮氧化物进入水体可转化为NO₃^─，电化学降解法可用于治理水中NO₃^─的污染。原理如图所示。

电源正极为    (填“A”或“B”），若电解过程中转移了0．4mol电子，则处理掉的NO₃^─为      g。

全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，该电池性能优良，其电池总反应为：v³⁺+VO²⁺+H₂OVO₂⁺+2H⁺+V²⁺。下列叙述正确的是

A．充电时阳极附近溶液的酸性减弱

B．充电时阳极反应式为：VO2^++2H^++e^-=VO^2++H2O

C．放电过程中电解质溶液中阳离子移向负极

D．放电时每转移1mol电子，负极有1mol V^2+被氧化

如图为氢氧燃料电池原理示意图，下列叙述不正确的是

A．a电极是负极

B．b电极上发生氧化反应

C．该电池工作时化学能转化为电能

D．该电池的总反应为2H2 + O2 ＝2H2O

下图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是

A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能

B．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板

C．电池工作时，负极反应为：Pb－2e^－＝Pb^2^+

D．电池工作时，H^+移向PbO2板

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)＋HC≡H(g)＋H₂(g）  △H₁ =+156．6 kJ·mol^－1
CH₃CH＝H₂(g)→CH₄(g)＋HC≡CHg ）  △H₂ =+32．4 kJ·mol^－1
则相同条件下，反应C₃H₈(g)→CH₃CH＝CH₂(g)＋H₂(g）的△H＝        kJ·mol^－1。
（2）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。电池反应方程式为           ；放电时CO₃^2－移向电池的       （填“正”或“负”）极。
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO₂和H₂O。常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5．60，c(H₂CO₃)=1．5×10^-5 mol·L^-1。若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃HCO₃^－＋H^＋的平衡常数K₁=       。（已知10^-5．60=2．5×10^-6）

氢氧燃料电池是将H₂和O₂通入电池，穿过浸入20%—40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式分别为：2H₂+4OH^--4e^-= 4H₂O和O₂+2H₂O+4e^-= 4OH^-_，下列不正确的是

A．氢氧燃料电池属于环境友好电池

B．通O2的极是正极，通入H2的极是负极

C．工作一段时间后KOH溶液的溶质质量分数增大

D．工作时溶液中的OH^-向负极作定向移动

根据化学反应与能量转化的相关知识，试回答下列问题：
（1）已知：白磷黑磷，黑磷比白磷稳定，结构与石墨相似，下图能正确表示该反应中能量变化的是________（填序号）。

（2）已知：在25 ℃、101 kPa时，8 g CH₄完全燃烧生成液态水时放出的热量是445.15 kJ，则CH₄燃烧的热化学方程式是                。
（3）已知：氢氧燃料电池的总反应方程式为2H₂+O₂==2H₂O。其中，氢气在       （填“正”或“负”）极反应，在碱性条件下，电极反应式为                     。电路中每转移0.2mol电子，标准状况下消耗H₂的体积是________L。

下列关于化学电源的说法正确的是

A．干电池放电之后还能再充电

B．充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能

C．充电电池可以无限制地反复放电、充电

D．氢氧燃料电池是一种环境友好电池