高中化学化学电源新型电池试题

下图为铅蓄电池的示意图。下列说法正确的是

A．放电时，N为负极，其电极反应式为：PbO2+SO4^2^－+4H^++2e^－=PbSO4+2H2O

B．放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加

C．充电时，阳极反应式为：PbSO4+2e^－= Pb+SO4^2^－

D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2

镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为：xMg+Mo₃S₄Mg_xMo₃S₄，下列说法正确的是

A．电池放电时，Mg^2+向负极迁移

B．电池放电时，正极反应为Mo3S4+2xe^﹣+xMg^2+=MgxMo3S4

C．电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4

D．电池充电时，阳极反应为xMg﹣2xe^﹣=xMg^2+

(14分)工业制硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是一个关键的步骤。
（1）一定条件下，SO₂可发生反应：SO₂(g)+O₂(g)SO₃(g)  △H=﹣98kJ·mol^﹣1。
①某温度下，在100 L的恒容密闭容器中开始加入4.0 mol SO₂(g)和10.0 mol O₂(g)，当反应达到平衡时共放出热量196 kJ，该温度下平衡常数K=_______(用分数表示)。
②上述反应按照相同的物质的量投料，测得SO₂在不同温度下的平衡转化率a％与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是_______(填序号)。

A．温度：T3>T2>T1

B．正反应速率：v(c)>v(a)，v(b)>v(d)

C．平衡常数：K(a)>k(c)，K(b)=K(d)

D．平均摩尔质量：M(a)>M(c)，M(b)>M(d)

③上述反应达平衡后，保持温度和容器的压强不变，若再通入一定量SO₃(g)，则SO₂的体积分数_______(填“增大”、“减小”、“不变”)。
（2）某人设想以下图所示装置用电化学原理模拟生产硫酸：

①通入O₂的电极是________极。
②写出通入SO₂的电极的电极反应式：_______________
③若此过程中转移了0.2mol电子，则质子膜两侧电解液的质量变化差(△m左﹣△m右)为________g(忽略气体的溶解)。

乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总反应为：2CH₂＝CH₂ +O₂→2CH₃CHO。
下列有关说法正确的是

A．电子移动方向：电极a→磷酸溶液→电极b

B．正极反应式为：CH2＝CH2－2e^- + 2OH^- = CH3CHO + H2O

C．每有0．1mol O2反应，则迁移H^+0．4mol

D．该电池为可充电电池

A、B、X、Y和Z是原子序数依次递增的短周期元素，其中A与Y同主族，X与Z同主族，A与B和A与X均可形成10个电子化合物；B的最高价含氧酸可与其气态氢化物反应生成盐，常见化合物Y₂X₂与水反应生成X的单质，其溶液可使酚酞试液变红。用元素符号或化学式回答下列问题。
（1）X在周期表中的位置是          ；五种元素的原子半径从大到小的顺序是            ；化合物Y₂X₂的电子式为                。
（2）X、Z的简单氢化物中沸点较高的是       ；原因是                     。
（3）A与X和A与Z均能形成18个电子的化合物，这两种化合物发生反应可生成Z，其反应的化学方程式为：_________________________；
（4）A的单质与X的单质可制成新型的化学电源（KOH溶液作电解质溶液），两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电，则负极电极反应式为：_____________。
（5）写出化合物Y₂X₂与水反应的离子方程式：_________________________。

烃A在一定条件下可以按下图进行转化：

已知D为，F₁和F₂互为同分异构体，加成HBr时F₁有两种加成产物，F₂只有一种加成产物，G₁和G₂分别互为同分异构体。据此作答：
（1）框图中属于取代反应的是_______（填序号）；B完全燃烧后生成的CO₂和水的质量比为_________。
（2）A的结构简式是_________________；G₁的结构简式是____________________。
（3）写出E在一定条件下生成高聚物的化学方程式：____________________
（4）已知B可在碱性条件下和O₂构建成燃料电池，写出负极的电极反应式：___________________

汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池在放电时的反应如下：Pb (s)+ PbO₂(s) +2H₂SO₄(aq)
2PbSO₄(s) +2H₂O(l)，根据此反应判断下列叙述中正确的是

A．PbO2是电池的负极

B．负极的电极反应式为：Pb（s）+SO4^2^－（aq）–2e ^– = PbSO4（s）

C．铅蓄电池属于一次电池

D．电池放电时，溶液酸性增强

一种氢氧燃料电池用30％KOH溶液为电解质溶液，有关这种电池的说法中错误的是

A．H2在负极发生氧化反应	B．供电时的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O
C．产物为无污染的水，属于环境友好电池	D．负极反应为：H2 - 2e^- = 2H^+

可以将氧化还原反应2H₂＋O₂＝2H₂O设计成原电池。（每空2分）
（1）利用H₂、O₂、HCl溶液构成燃料电池，则正极的电极反应式为_______________；负极的电极反 应式为________________。
（2）把H₂改成CH₄，KOH溶液作电解质，则负极的电极反应式为_______________，当导线中通过4 mol电子时，需消耗______mol的KOH；将4 mol CH₄完全与Cl₂发生取代反应，并生成等物质的量的四种氯代物，则理论上需要消耗Cl₂的物质的量为_______mol。

某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H₂＋O₂==2H₂O，正极反应为O₂＋2CO₂＋4e^－==2CO₃^2—，则下列推断正确的是

A．负极反应为H2＋2OH^－－2e^－==2H2O

B．放电时负极有CO2生成

C．该电池供应2 mol水蒸气，同时转移2 mol电子

D．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性

硫化氢(H₂S)是一种有毒的可燃性气体，用H₂S、空气和KOH溶液可以组成燃料电池，其总反应式为2H₂S+3O₂+4KOH==2K₂SO₃+4H₂O。
（1）该电池工作时正极应通入           。
（2）该电池的负极电极反应式为：                   。
（3）该电池工作时负极区溶液的pH        （填“升高”“不变”“降低”）
（4）有人提出K₂SO₃可被氧化为K₂SO₄，因此上述电极反应式中的K₂SO₃应为K₂SO₄，某学习小组欲将电池工作一段时间后的电解质溶液取出检验，以确定电池工作时反应的产物。实验室有下列试剂供选用，请帮助该小组完成实验方案设计。
0．01mol·L^－1KMnO₄酸性溶液，1mol·L^－1HNO₃，1mol·L^－1H₂SO₄，1mol·L^－1HCl，0．1mol·L^－1Ba(OH)₂，0．1 mol·L^－1 BaCl₂。

实验步骤	实验现象及相关结论
①取少量电解质溶液于试管中，用pH试纸测其pH。	试纸呈深蓝色，经比对溶液的pH约为14，说明溶液中有残余的KOH。
②继续加入（  ）溶液，再加入（  ）溶液，振荡。	若有白色沉淀产生，则溶液中含有K2SO4。 若无白色沉淀产生，则溶液中没有K2SO4
③另取少量电解质溶液于试管中，先加1 mol·L^－1的H2SO4酸化，再滴入2~3滴0．01 mol·L－1KMnO4酸性溶液，振荡	(               )

（5）若电池开始工作时每100mL电解质溶液含KOH 56g，取电池工作一段时间后的电解质溶液20．00mL，加入BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤洗涤沉淀，将沉沉在空气中充分加热至恒重，测得固体质量为11．65g，计算电池工作一段时间后溶液中KOH的物质的量浓度(   )。
(结果保留四位有效数字，假设溶液体积保持不变，已知：M(KOH)=56，M(BaSO₄)=233，M(BaSO₃)=217)

近几年科学家发明的一种新型可控电池——锂水电池，工作原理如图所示。下列有关说法正确的是

A．碳极发生的反应是：2H2O+O2+4e^－=4OH^－

B．有机电解质通过固体电解质可进入水溶液中

C．理论上外电路中每转移1mol电子，负极消耗的质量为7g

D．该电池如可以充电，充电时碳极接外加电源的负极，锂极接外加电池的正极

铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极隔板是惰性材料，电池总反应式为：Pb＋PbO₂＋4H⁺＋2SO₄^2-2PbSO₄＋2H₂O（如图），则下列说法正确的是

A．放电时负极反应是：Pb-2e^-＝Pb^2+,充电是阴极反应是：PbSO4+2H2O-2e^-＝PbO2+4H^++SO4^2-

B．闭合K断开K1，电流的流动方向是从B到A

C．放电过程中，溶液的pH不断减小

D．放电时，线路上若有1mole^-通过，则消耗硫酸也是1mol

如图所示是一个燃料电池的示意图，当此燃料电池工作时，下列分析中正确的是

A．如果a极通入H2，b极通入O2，NaOH溶液作电解质溶液，则通H2的电极上发生的反应为：H2－2e^－＝2H^＋

B．如果a极通入H2，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则通 O2的电极上发生的反应为：O2＋4e^－＋2H2O＝4OH^－

C．如果a极通入CH4，b极通入O2，NaOH作电解质溶液，则通CH4的电极上发生的 反应为：CH4－8e^－＋10OH^－＝CO3^2-＋7H2O

D．如果a极通入H2，b极通入O2，NaOH溶液作电解质溶液，则溶液中的OH^－离子向b极附近移动

一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷；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－。下列对该燃料电池说法正确的是

A．在熔融电解质中，O^2-由负极移向正极

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

C．通入空气的一极是负极，电极反应为：O2+4e^-=2O^2-

D．电池的总反应是：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O