高中化学化学电源新型电池试题

用CO₂生产绿色燃料甲醇时发生反应A：CO₂(g)＋ 3H₂(g)CH₃OH(g)  +  H₂O(g)
（1）2CH₃OH(g) + 3O₂ (g) ="==" 2CO₂(g) +  4H₂O(g)  △H= -1365.0KJ/mol
H₂(g)  +1/2 O₂ (g) ="==" H₂O(g)  △H=" -241.8" KJ/mol
CO₂(g)＋ 3H₂(g)CH₃OH(g)  +  H₂O(g)的反应热△H=       。
（2）在体积为1 L的恒容密闭容器中发生反应A，下图是在三种投料[n（CO₂）和n（H₂）分别为1mol，3mol；1mol，4mol和1mol，6mol]下，反应温度对CO₂平衡转化率影响的曲线。

①曲线c对应的投料是      。
②T₁℃时，曲线a对应的化学平衡常数是          。
③500℃时 ，反应A的平衡常数K=2.5，T₁℃              500℃（填“高于” 、“低于” 或“等于” ）。
（3）甲醇/过氧化氢燃料电池的工作原理示意图如下：

①d电极上发生的是      （填“氧化”或“还原”）反应。
②物质b是      （填化学式）。
③写出c电极的电极反应式          。

NO₂、O₂和熔融KNO₃可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，Y可循环使用。下列说法正确的是

A．O2在石墨Ⅱ附近发生氧化反应

B．该电池放电时NO3^－向石墨Ⅱ电极迁移

C．石墨Ⅰ附近发生的反应：3NO2 +2e^－ NO+ 2NO3^－

D．相同条件下，放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4∶1

汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：PbO₂ +Pb+2H₂SO₄= 2PbSO₄+2H₂O，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+SO4^2--2e^– = PbSO4

C．PbO2得电子，被氧化

D．电池放电时，溶液酸性增强

铜在工农业生产中有着广泛的用途。
（1）配制CuSO₄溶液时需加入少量稀H₂SO₄，其原因是          (只写离子方程式)。
（2）某同学利用制得的CuSO₄溶液，进行以下实验探究。
①图甲是根据反应Fe＋CuSO₄=Cu＋FeSO₄设计的原电池，请在图甲中的横线上完成标注。

②图乙中，I是甲烷燃料电池的示意图，该同学想在II中实现铁上镀铜，则应在a处通入    (填“CH₄”或“O₂”)，b处电极上发生的电极反应式为         ；
若把II中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.1 mol NaCl溶液400 mL，当阳极产生的气体为448 mL(标准状况下)时，溶液的pH= (假设溶液体积变化忽略不计)。
（3）电池生产工业废水中常含有毒的Cu^2＋等重金属离子，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去[室温下K_sp(FeS)＝6.3×10^－18mol²·L^－2，Ksp(CuS)＝1.3×10^－36mol²·L^－2]。请结合离子方程式说明上述除杂的原理：当把FeS加入工业废水中后，              直至FeS全部转化为CuS沉淀，从而除去溶液中Cu^2＋。

(14分)“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为化学家研究的主要课题。
（1）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验2条件下平衡常数K=           。
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③实验4，若900 ℃时，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均为1 mol，则此时V_正    V_逆(填“＜”，“＞”，“=”)。
（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)＋3O₂(g) ＝ 2CO₂(g)＋4H₂O(g)     ΔH＝－1275.6 kJ·mol^－1
②2CO (g)＋ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)    ΔH＝－566.0 kJ·mol^－1
③H₂O(g) ＝ H₂O(l)    ΔH＝－44.0 kJ·mol^－1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________
（3）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠(NaHC₂O₄)溶液显酸性。常温下，向10 mL 0.01 mol·L^－1 H₂C₂O₄溶液中滴加10 mL 0.01 mol·L^－1 NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系              ；
（4）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其K_sp=2.8×10^－9。CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^－4 mol·L^－1，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为       ______________mol·L^－1。
（5）以二甲醚(CH₃OCH₃)、空气、H₂SO₄为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式：         。

氢氧燃料电池以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30％的氢氧化钾溶液。下列说法正确的是：

A．负极反应为：2H2＋4OH^-- 4e^-= 4H2O

B．负极反应为：O2＋2H2O＋4e^-= 4OH^-

C．电池工作时溶液中的阴离子移向正极移动

D．电池工作时正极区pH升高，负极区pH下降

【改编】某原电池装置如图所示，电池总反应为：2Ag＋Cl₂＝2AgCl，下列说法正确的是

A．负极反应为2Ag－2e^－＋2Cl^－="2AgCl"

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当消耗0.1 mol Ag时，交换膜左右两侧溶液中离子物质的量变化差值为0.2mol

如图是一种可充电的锂离子电池充、放电的工作示意图。该电池的反应式为：
LiMnO₂ ＋ C₆Li_1－x MnO₂ ＋Li_xC₆（Li_xC₆表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）下列有关说法正确的是

A．K与N相接时，A极为负极，该电极反应式为：LixC6 － xeˉ＝ C6 ＋ xLi^+

B．在整个充电或放电过程中都只存在一种形式的能量转化

C．K与N相接时，Li^＋由A极区迁移到B极区

D．K与M相接时，A极发生氧化反应，LiMnO2 －xeˉ ＝ Li1－xMnO2 ＋ xLi^+

(14分)氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
（1）某课外学习小组欲制备少量NO气体，写出铁粉与足量稀硝酸反应制备NO的离子方程式：      。
（2）LiFePO₄是一种新型动力锂电池的电极材料。
①下图为某LiFePO₄电池充、放电时正极局部放大示意图，写出该电池放电时正极反应方程式：      。

②将LiOH、FePO₄·2H₂O（米白色固体）与还原剂葡萄糖按一定计量数混合，在N₂中高温焙烧可制得锂电池正极材料LiFePO₄。焙烧过程中N₂的作用是      ；实验室中以Fe³⁺为原料制得的FePO₄·2H₂O有时显红褐色，FePO₄·2H₂O中混有的杂质可能为      。
（3）磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。

①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是      。
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为      。
③步骤Ⅲ中，反应物的比例不同可获得不同的产物，除Ca₃(PO₄)₂外可能的产物还有      。

【改编】二甲醚（CH₃OCH₃）是一种绿色、可再生的新能源。下图是绿色电源“燃料电池”的工作原理示意图（a、b均为多孔性Pt电极）。该电池工作时，下列说法正确的是

A．a电极为该电池正极

B．O2在b电极上得电子，被氧化

C．电池工作时，a电极反应式：CH3OCH3—12e-+3H2O = 2CO2↑+12H^+

D．电池工作时，燃料电池内部H^+从b电极移向a电极

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

【改编】下列离子方程式正确的是

A．将铁和铜用导线连接后同时插入硝酸银溶液中，铜上的电极反应为：Cu-2e^-=Cu^2+

B．FeBr2溶液中通入少量的Cl2：Cl2＋2Fe^2+＝ 2Fe^3+＋2Cl^-

C．将金属钠放入硫酸铜溶液中：2Na+Cu^2+-=2Na^++Cu

D．酸性氢氧燃料电池的正极反应：H2－2e^-＝ 2H^+

铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO₂，电解液为稀硫酸。放电时，该电池总反应式为：Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O。请根据上述情况判断：
（1）该蓄电池的负极材料是_________，放电时发生_________（填“氧化”或“还原”）反应。
（2）该蓄电池放电时，电解质溶液的酸性_________（填“增大”、“减小”或“不变”），电解质溶液中阴离子移向_________（填“正”或“负”）极。
（3）已知硫酸铅为不溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上。试写出该电池放电时，正极的电极反应_______________________________________（用离子方程式表示）。
（4）氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。若电解质为KOH溶液，则氢氧燃料电池的负极反应式为___________________。该电池工作时，外电路每流过1×10³ mol e^－，消耗标况下氧气_________m³。

I.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，同温度下涉及如下反应：
a、2NO（g）+Cl₂（g）2ClNO（g）   ∆H₁<0    其平衡常数为K₁
b、2NO₂（g）+NaCl（s）NaNO₃（s）+ClNO（g）  ∆H₂<0    其平衡常数为K₂
（1）4NO₂（g）+2NaCl（s）2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）   ∆H₃的平衡常数K=       （用K₁、K₂表示）。∆H₃=               （用∆H₁、∆H₂表示）。
（2）为研究不同条件对反应a的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min时反应a达到平衡。测得10min内υ（ClNO）=7.5×10^－3mol•L^-1•min^－1，则平衡后n（Cl₂）=         mol，NO的转化率α₁=              。其它条件保持不变，反应（1）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率为α₂，α₁       α₂（填“>”“<”或“=”），平衡常数K₁     （填“增大”“减小”或“不变”）。若要使K₁减小，可采用的措施是                          。
II.第三代混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属（以M表示）为负极，碱液（主要为KOH）为电解质溶液．镍氢电池充放电原理示意如图：

其总反应式为H₂+2NiOOH2Ni(OH)₂ 。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，甲电极周围溶液的pH                （填“增大”“减小”或“不变”）， 乙电极的电极反应式            。

以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如图。下列说法正确的是

A．以此电池为电源电解精炼铜，当有0.1 mol e^－转移时，有3.2 g铜溶解

B．若以甲烷为燃料气时负极反应式：CH4+5O^2^－－8e^－=CO3^2-+2H2O

C．该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3

D．空气极发生的电极反应式为O2＋4e^－＋2CO2===2CO3^2-