高中化学化学电源新型电池试题

过氧化氢的水溶液俗称双氧水，它的用途很广，常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题：
（1）过氧化氢属于        (极性/非极性)分子。
（2）Na₂O₂，K₂O₂以及BaO₂都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢溶液可取上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，然后经       操作即可制得，则上述最适合的过氧化物是________。
（3）几乎所有古代艺术家的油画都是以铅白2PbCO₃·Pb(OH)₂为底色，但若空气中含H₂S气体，铅白就会变黑，可以用H₂O₂将黑色物氧化成颜色相近的PbSO₄而修复，写出铅白在空气中变黑的化学方程式________。
（4）甲酸钙[Ca(HCOO)₂]广泛用于食品工业生产上，实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中，
①则该反应的化学方程式为___            _____，
②过氧化氢比理论用量稍多，其目的是_____。
③反应温度最好控制在30 -70℃，温度不易过高，其主要原因是___             _____。
（5）下图是硼氢化钠(NaBH₄)一过氧化氢燃料电池示意图，该电池负极的电极反应方程式为            。

（6）过氧化氢与碳酸钠的加合物 Na₂CO₃·xH₂O₂比较稳定，方便储存，可用于消毒、漂白，现称取100 g Na₂CO₃·xH₂O₂晶体加热，实验结果如图所示，则该晶体的组成为________。

随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO₂)电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li^＋的高分子材料，隔膜只允许 Li^＋通过，电池反应式。下列说法不正确的是

A．充电时Li^＋从右边流向左边

B．放电时，正极锂的化合价未发生改变

C．充电时B作阳极，该电极放电时的电极反应式为：Li1-x CoO2+ xLi^++ xe^－= LiCoO2

D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li^+进入石墨中而有利于回收

美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200℃时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。电池总反应为：C₂H₅OH +3O₂ =2CO₂ +3H₂O，电池示意如图，下列说法正确的是

A．a极为电池的负极，乙醇被还原

B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极

C．电池正极的电极反应为：2H^+ + O2 + 4e^－= H2O

D．电池工作时1mol乙醇被氧化时，就有12mol质子

(14 分)碳及其化合物应用广泛。
I．工业上利用CO和水在沸石分子筛表面反应制氢气，CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)
（1）向 1L恒容密闭容器中注入CO和H₂O（g），830^oC时，测得部分数据如下表。

t/min	0	1	2	3	4	5
n(CO)/mol	0.200	0.160	0.125	0.099	0.080	0.080
n(H2O)/mol	0.300	0.260	0.225	0.199	0.180	0.180

则该温度下反应的平衡常数K=    
（2）相同条件下，向 1L恒容密闭容器中，同时注入1molCO、1molH₂O(g)、2molCO₂和2molH₂，此时
v（正）      v（逆）（填“＞”“＝”或“＜”）
II．已知：CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g)        △H₁=－141kJ·mol^－1
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)               △H₂=－484kJ·mol^－1
CH₃OH（l）+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g)     △H₃=－726kJ·mol^－1
（3）利用CO、H₂化合制得液态甲醇的热化学方程式为                             
Ⅲ．一种新型氢氧燃料电池工作原理如下图所示。

（4）写出电极A的电极反应式      ，放电过程中，溶液中的CO₃^2-将移向电极       （填A或B）
（5）以上述电池电解饱和食盐水，若生成0.2mol Cl₂，则至少需通入O₂的体积为     L（标准状况）

某甲烷燃料电池构造示意图如下，关于该电池的说法不正确的是

A．a极是负极，发生氧化反应

B．正极的电极反应是：O2+2H2O+4e^-=4OH^-

C．该甲烷燃料电池的总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O

D．甲烷燃料电池是环保电池

I.已知0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B₂H₆)在O₂中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，其热化学方程式为：             。
II.在某温度下，物质(t－BuNO)₂在正庚烷或CCl₄溶剂中均可以发生反应：
(t－BuNO)₂ 2(t－BuNO) 。该温度下该反应在CCl₄溶剂中的平衡常数为1.4。
（1）向1L正庚烷中加入0.50mol(t－BuNO)₂，10min时反应达平衡，此时(t－BuNO)₂的平衡转化率为60%（假设反应过程中溶液体积始终为1L）。反应在前10min内的平均速率为ν（t－BuNO)=       计算上述反应的平衡常数K =      。
（2）有关反应：(t－BuNO)₂2(t－BuNO) 的叙述正确的是（    ）
A．压强越大，反应物的转化率越大
B．温度升高，该平衡一定向右移动
C．溶剂不同，平衡常数K值不同
III．甲醇燃料电池的电解质溶液是KOH溶液。则负极的电极反应式为                。

(12分)（1）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K₂FeO₄＋8H₂O3Zn(OH)₂＋2Fe(OH)₃＋4KOH。
高铁电池的负极材料是________，放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
（2）依据氧化还原反应：2Ag^＋(aq)＋Cu(s) = Cu^2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池，完成下图原电池的装置示意图，并作相应标注；

其正极反应为                                          。
（3）工业上可利用SO₂制取硫酸。已知25℃、101 kPa时：
2SO₂(g) +O₂(g)＝2SO₃(g)         △H₁= 一197 kJ/mol；
2H₂O (g)＝2H₂O（1）          △H₂＝一44 kJ/mol；
2SO₂(g)+O₂(g)+2H₂O(g)＝2H₂SO₄(l)   △H₃＝一545 kJ/mol。
则SO₃ (g)与H₂O(l)反应的热化学方程式是                                     。

一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C₆H₁₀O₅表示。下列有关说法正确的是：

A．b电极上发生氧化反应

B．b电极附近溶液的pH增大

C．a电极反应式：C6H10O5+24e^－＋7H2O===6CO2↑＋24H^＋

D．中间室：Na^＋移向左室，Cl^－移向右室

下列说法不正确的是：

A．生物质能的利用主要有以下几种方式：直接燃烧、生物化学转换和热化学转换

B．在人类研究物质微观结构的过程中，光学显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜三种不同层次的观测仪器先后得到了使用

C．能源可分为一次能源和二次能源，化学电源也可分为一次电池和二次电池

D．碰撞理论和过渡态理论是常用的反应速率理论，其中过渡态理论可解释温度、催化剂等对反应速率的影响

钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣）中提取钒的一种新工艺主要流程如下：

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：

物质	V2O5	NH4VO3	VOSO4	(VO2)2SO4
溶解性	难溶	难溶	可溶	易溶

请回答下列问题：
（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有            。
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是            （写化学式）。
（3）反应④的离子方程式为                    。
（4）25℃、101 kPa时，4Al(s)＋3O₂(g)==2Al₂O₃(s)  ΔH₁＝-a kJ/mol
4V(s)＋5O₂(g)==2V₂O₅(s)  ΔH₂＝-b kJ/mol
用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是              。
（5）钒液流电池（如下图所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为            ，电池充电时阳极的电极反应式是           。

（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2VO+2＋H₂C₂O₄＋2H⁺===2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O。取25.00 mL 0.1000 mol/LH₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24.0 mL，由此可知，该(VO₂)₂SO₄溶液中钒的含量为     g/L。

(15分)目前工业合成氨的原理是N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＝一93．0kJ·mol^-1
（1）已知一定条件下：2N₂(g)＋6H₂O(l)4NH₃(g)＋3O₂(g) △H＝十l 530.0kJ·mol^一1。则氢气燃烧热的热化学方程式为                                 。
（2）如图，在恒温恒容装置中进行合成氨反应。

①表示N₂浓度变化的曲线是          。
②前25 min内，用H₂浓度变化表示的化学反应速率是                    。
③在25 min末刚好平衡，则平衡常数K＝                         。
（3）在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应，下列说法正确的是                    。

A．气体体积不再变化，则已平衡

B．气体密度不再变化，尚未平衡

C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，平衡不移动

D．平衡后．压缩容器，生成更多NH3

（4）电厂烟气脱氮的主反应①：4NH₃(g)＋6NO(l)5N₂(g)＋6H₂O(g) △H＜0，副反应②：2NH₃(g)＋8NO(g)5N₂O(g)＋3H₂O(g) △H＞0。平衡混合气中N₂与N₂O含量与温度的关系如图。

请回答：在400～600 K时，平衡混合气中N₂含量随温度的变化规律是             ，导致这种规律的原因是                     (任答合理的一条原因)。
（5）直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质溶液，电池反应为4NH₃（g）+3O₂＝2N₂+6H₂O。则负极电极反应式为                       。
（6）取28．70 g ZnSO₄·7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如下图所示。680℃时所得固体的化学式为      (填字母序号)。

a．ZnO       b．Zn₃O(SO₄)₂        c．ZnSO₄       d．ZnSO₄·H₂O

右图是一种正在投入生产的大型蓄电系统的原理图。电池的中间为只允许钠离子通过的离子选择性膜。电池充、放电的总反应方程式为：2Na₂S₂+NaBr₃Na₂S₄+3NaBr
下述关于此电池说法正确的是

A．充电的过程中当O.1 mol Na^+通过离子交换膜时，导线通过0．1 mol电子

B．电池放电时，负极反应为：3NaBr一2e^-＝NaBr3+2Na

C．充电过程中，电极a与电源的正极相连

D．放电过程中钠离子从右到左通过离子交换膜

(15分)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成CO，充分燃烧时生成CO₂，反应放出的能量如图1所示

（1）在通常状况下，          更稳定(填“金刚石”或“石墨”)，金刚石转化为石墨的热化学方程式为           。
（2）CO、O₂和熔融Na₂CO₃可制作燃料电池，其原理见图2。石墨Ⅰ上电极反应式为          。
（3）用CO₂生产甲醇燃料的方法为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H＝－49．0kJ/mol，将6molCO₂和8molH₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图3所示(实线)。图中数据a(1，6)表示：在1min时H₂的物质的量是6 mol。
①下列时间段平均反应速率最大的是        。

A．0～1min

B．1～3min

C．3～8min

D．8～11min

②仅改变某一个实验条件再进行两次实验测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线Ⅰ对应的实验条件改变是         ，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是            ，体积不变，再充入3molCO₂和4molH₂，H₂O(g)的体积分数        (填“增大”“减小”或“不变”)。

(14分)CO₂和H₂可用于合成甲醇和甲醚。
（1）已知①CH₃OH(l)＋O₂(g) ="=" CO₂(g)＋2H₂O(l)   ΔH＝－725.5 kJ·mol^－1
②H₂(g)＋O₂(g) ="=" H₂O(g)  ΔH ＝－241.8 kJ·mol^－1
③H₂O(g) ="=" H₂O(l)   ΔH ＝－44 kJ·mol^－1
则工业上以CO₂(g)、H₂(g)为原料合成CH₃OH(l)，同时生成H₂O(l)的热化学方程式为_______。
（2）将CO₂转化为甲醚的反应原理为2CO₂(g)＋6H₂(g)CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(l)
已知在投料比n(CO₂):n(H₂)=1：3的条件下，不同温度、不同压强时，CO₂的转化率见下表：

①下列关于上述可逆反应的说法正确的是

A．在恒温、恒容的密闭容器中，当反应混合气体的密度保持不变时反应达平衡状态

B．当v正(CO2)=" 3" v逆(H2)，反应达平衡状态

C．当n(CO2):n(H2)=1：3时，反应达平衡状态

D．a > 60%

②上述反应的化学平衡常数的表达式为__________。
③该反应的ΔH       0，原因是                       。
④在压强为P、温度为500K、投料比n(CO₂):n(H₂)=1：3的条件下，反应达平衡状态时H₂的转化率为         ，混合气体中CO₂的体积分数为             。
（3）以甲醇、空气、KOH溶液为原料可设计成燃料电池：放电时，负极的电极反应式为            。

一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。
（l）在高温下CO可将SO₂还原为单质硫。
已知：①2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)ΔH=-566.0kJ/mol
②S(s)+ O₂(g)=SO₂(g)ΔH=-296.0kJ/mol
请写出CO还原SO₂的热化学方程式______        。
（2）工业土用一氧化碳制取氢气的反应为：CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g) +H₂(g)。已知420℃时，该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时，在2L的密闭容器中充入CO和H₂O的物质的量都是0.60mol，5min末达到平衡，则此时CO的转化率为_________，H₂的平均生成速率为         mol·L^-1min^-1，其他条件不变时，升温至520℃，CO的转化率增大，该反应为___________反应（填“吸热”或“放热”）；
（3）CO与H₂反应还可制备CH₃OH，CH₃OH可作为燃料使用，用CH₃OH和O₂组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图

电池总反应为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，则c电极是    （填“正极”或“负极”），c电极的反应方程式为      。若用该电池电解精炼铜（杂质含有Ag和Fe），粗铜应该接此电源的___________极（填“c”或“d”），反应过程中析出精铜64g，则上述CH₃OH燃料电池，消耗的O₂在标况下的体积为      L。