高中化学化学电源新型电池试题

二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排、高效利用能源能够减少二氧化碳的排放。
（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 mol CO₂和3mol H₂，发生的反应为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H＝－a kJ·mol^－1（a＞0），测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是______    __。
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变         
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化。
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O。
D．反应中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变。
②下列措施中能使增大的是________（选填编号）。
A．升高温度      
B．恒温恒容下充入He(g)
C．将H₂O(g)从体系中分离    
D．恒温恒容再充入2 mol CO₂和3 mol H₂
③计算该温度下此反应的平衡常数K＝__________。若改变条件（填选项），可使K＝1。
A．增大压强     
B．增大反应物浓度    
C．降低温度 
D．升高温度      
E．加入催化剂
（2）某甲醇燃料电池原理如下图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
②用上述电池做电源，用上图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解反应的总反应的离子方程式为________________________。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。

下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是

A．电流由O2所在的铂电极流出

B．O2所在的铂电极处发生还原反应

C．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH+3H2O -12e^-＝2CO2↑+12H^+

D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

氨在国防、工农业等领域发挥着重要作用。
（1）工业以甲烷为原料生产氨气的过程如下：
①过程Ⅰ中，有关化学反应的能量变化如下图所示

反应①为      反应（填“吸热”或“放热”），CH₄ (g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式是                   。
②CO可降低过程Ⅱ所用催化剂的催化效率，常用乙酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收，其反应原理为：
，所得溶液经处理的又可再生，恢复其吸收CO能力，再生的适宜条件是               。（选填字母）。
a．高温、高压      b．高温、低压 
c．低温、低压      d．低温、高压
③下表是过程Ⅱ中，反应物的量相同时，不同条件下平衡体系中氨的体积分数

Ⅰ.根据表中数据，得出的结论是                    。
Ⅱ.恒温时，将N₂和H₂的混合气体充入2L密闭容器中，10分钟后反应达到平衡时n(N₂)= 0.1mol，
n(H₂)= 0.3mol。下列图象能正确表示该过程中相关量的变化的是         。（选填字母）。

（2）直接供氨式固体氧化物燃料电池能量转化率达85％，其结构示意图如图所示：

①负极的电极反应式是______。
②用该电池电解300ml的饱和食盐水。一段时间后，溶液pH=13(忽略溶液体积的变化)，则消耗NH₃溶液的体积是_____L。(标准状况)

镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理如图，该电池反应为：Mg +ClO ^- +H₂O ="=" Mg(OH)₂+ Cl^-下列有关说法正确的是

A．电池工作时，C溶液中的溶质是MgCl2

B．电池工作时，正极a附近的pH将不断增大

C．负极反应式：ClO ^-—2e ^- +H2O ="=" Cl^-+ 2OH^-

D．a电极发生还原反应，每转移0．2mol电子，理论上生成0．1mol Cl^-

(14分)I．CH₄和CO₂可以制造价值更高的化学产品。已知：
CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g)    △H₁="a" kJ／mol
CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)       △H₂="b" kJ／mol
2CO(g)+O₂(g) =2CO₂(g)            △H₃="c" kJ／mol
（1）求反应CH₄(g)+CO₂(g) =2CO(g)+2H₂(g)  △H=      kJ／mol(用含a、b、c的代数式表示)。
（2）一定条件下，等物质的量的(1)中反应生成的气体可合成二甲醚(CH₃OCH₃)，同时还产生了一种可参与大气循环的无机化合物，该反应的化学方程式为         。
（3）用Cu₂Al₂O₄做催化剂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+CH₄(g) =CH₃COOH(g)，温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率的关系如图，回答下列问题：

①250～300℃时，乙酸的生成速率降低的原因是            。
②300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是           。
Ⅱ．钠硫电池以熔融金属Na、熔融S和多硫化钠(Na₂S_X)分别作为两个电极的反应物，多孔固体Al₂O₃陶瓷(可传导Na⁺)为电解质，其反应原理如下图所示：
Na₂S_X 2Na+xS (3<x<5)
   
（4）根据上表数据，判断该电池工作的适宜温度应为    (填字母序号)。
A．100℃以下      B．100℃～300℃
C．300℃～350℃   D．350℃～2050℃
（5）关于钠硫电池，下列说法正确的是    (填字母序号)。
A．放电时，电极A为负极          
B．放电时，Na⁺的移动方向为从B到A
C．充电时，电极A应连接电源的正极
D．充电时电极B的电极反应式为S_X^2--2e^-=xS
（6）25℃时，若用钠硫电池作为电源电解500mL 0．2mol／L NaCl溶液，当溶液的pH变为l3时，电路中通过的电子的物质的量为   mol，两极的反应物的质量差为     g。(假设电解前两极的反应物的质量相等)

高铁电池是一种新型可充电电池，电解液为KOH溶液，放电时的总反应式为：
3Zn+2K₂ FeO₄ +8H₂O=3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃ +4KOH
下列叙述正确的是

A．放电时，正极区溶液的pH减小

B．该电池也可用稀H2SO4代替KOH溶液

C．充电时，电解质溶液中的K^+等阳离子向Zn电极移动

D．充电时，每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe(OH)3被还原

微型纽扣电池在现代生活中是广泛应用的一种银锌电池，其电极分别是Ag₂O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式分别为：Zn＋2OH^－－2e^－===ZnO＋H₂O，Ag₂O＋H₂O＋2e^－===2Ag＋2OH^－，电池总反应式为Ag₂O＋Zn===2Ag＋ZnO。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是

A．在使用过程中，电池负极区溶液pH增大

B．在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

C．在使用过程中，Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

D．外电路中每通过0.2 mol电子，正极的质量理论上减小1.6 g

钮扣电池的电极材料为Zn和Ag₂O，电解质溶液为KOH，其电极反应为：
Zn + 2OH^-－2e^- =" ZnO" + H₂O     Ag₂O + H₂O + 2e^- =" 2Ag" + 2OH^-
电池的负极是     （填电极材料），正极发生的是     反应(填反应类型)，
总反应式为                      。

2010年4月中旬全球核安全峰会在华盛顿举行，发展核电、制裁核武器发展是会议主题，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是

A．手机上用的锂离子电池属于一次电池

B．锌锰干电池中，锌电极是负极

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原

D．太阳能电池的主要材料为二氧化硅

(14分)分析下图，回答以下问题：

（1）水电解生成H₂，首先要解决的问题是________________________________。
（2）氢气作为理想的“绿色能源”除了来源丰富，还有哪些优点：
①________________________________，②_____________________________。
（3）氢氧燃料电池是氢能源利用的一个重要方向，氢气在________极上发生________反应。若电解质溶液为KOH溶液，写出正负极上的电极反应：
正极________________________________，负极________________________________。

人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn＋2OH^－－2e^－=ZnO＋H₂O，Ag₂O＋H₂O＋2e^－=2Ag＋2OH^－。据此判断氧化银是

A．负极，并被氧化

B．正极，并被还原

C．负极，并被还原

D．正极，并被氧化

电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是

A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细

B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化

D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

（I）下列装置能组成原电池的是          （填序号）

（II）将CH₄设计成燃料电池，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）

①     （填A或B）处电极入口通甲烷，其电极反应式为               ；
②当消耗甲烷的体积为11.2 L（标准状况下）时，则导线中转移电子数为        ，消耗KOH的物质的量为                 。

镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
Cd(OH)₂＋2Ni(OH)₂  Cd＋2NiO(OH)＋2H₂O由此可知，该电池放电时的负极材料是

A．Cd(OH)2

B．Ni(OH)2

C．Cd

D．NiO(OH)

研究和开发CO₂和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。
（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH₂，在催化剂作用下合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）(Ⅰ)，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示：

①该反应正向属于________反应；（填“吸热”或放热”）。
②在0.1Mpa 、100℃的条件下，该反应达到平衡时CH₃OH体积分数为            。
③在温度和容积不变的情况下，向平衡体系中再充入4molCO，8molH₂，达到平衡时CO转化率_______（填“增大”，“不变”或“减小”）， 平衡常数K_______（填“增大”，“不变”或“减小”）。
（2）在反应(Ⅰ)中需要用到H₂做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：
CH₄（g）+ H₂O（g）= CO（g）+3H₂（g）     △H="+206.2" kJ·mol^-1
CH₄（g）+ CO₂（g）= 2CO（g）+2H₂（g）     △H="+247.4" kJ·mol^-1
则CO和H₂O（g）反应生成CO₂和H₂的热化学方程式为：                         。
（3）CO还可以与氧气组成碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时，负极的电极反应式为_______________________________。