高中化学化学电源新型电池试题

液态肼(N₂H₄)-空气燃料电池的装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是

A．b极发生氧化反应

B．OH^－问b极移动

C．放电时，电流从a极经过负载流向b极

D．a极的电极反应式：N2H4+4OH^—-4e^－=N2↑+4H2O

将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。已知，通入 CH₄的一极，其电极反应式是CH₄＋10OH^－－8e^－===CO₃^2-＋7H₂O；通入O₂的另一极，其电极反应式是2O₂＋4H₂O＋8e^－===8OH^－。下列叙述不正确的是

A．正极发生还原反应

B．通入CH4的电极为负极

C．该电池使用一段时间后应补充KOH

D．燃料电池工作时，溶液中的OH^－向正极移动

第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。其电路工作原理如图所示。下列说法中正确的的是

A．电池充电时，OH^－由甲侧向乙侧移动

B．甲放电时为正极，充电时为阳极

C．放电时负极的电极反应式为MHn-ne^－= M+nH^+

D．汽车下坡时发生图中实线所示的过程

某种聚合物锂离子电池放电时的反应为：Li_1－xCoO₂＋Li_xC₆===6C＋LiCoO₂，其电池如图所示。

下列说法不正确的是

A．放电时，LixC6发生氧化反应

B．充电时，Li^＋通过阳离子交换膜从左向右移动

C．充电时将电池的负极与外接电源的负极相连

D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi^＋＋xe^－===LiCoO2

实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb＋SO₄^2-＝ PbSO₄＋2e^- 
正极：PbO₂＋4H⁺＋SO₄^2-＋2e^-＝ PbSO₄＋2H₂O
今若制得Cl₂ 0.10 mol，这时电池内消耗的H₂SO₄的物质的量至少是

A．0.025 mol

B．0.050 mol

C．0.10 mol

D．0.20 mol

(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     。

下图是一种新型的镁电池，因其成本低，电流强度大备受关注。该电池的总反应是：Mg＋FeSO₄MgFeSO₄在放电过程中a极质量会增加，下列说法正确的是

A．放电时，电子从b极通过电解质流向a极

B．放电时，没转移0．2mol电子，消耗2．4g的Mg

C．电解质是含镁离子的水溶液

D．充电时，b极上的电极反应式为：Mg^2^＋＋FeSO4＋2E=MgFeSO4

下表是元素周期表的一部分，所列字母分别代表一种元素。

A

B

C

D

E

F

G

H

M

N

P

（1）M元素基态原子外围电子排布式为                 ；
（2）下列有关说法正确的是     （填序号）；
①B、C、D元素的电负性逐渐增大
②F、G、H元素的第一电离能逐渐增大
③B、G、P三种元素分别位于元素周期表的p、s、d 区
④F、G分别与E组成的物质的晶格能，前者比后者低
⑤A、B和D以原子个数比2：1：1构成的最简单化合物分子中σ键和π键的个数比为3：1
（3）与C的最简单氢化物互为等电子体的离子是   （填化学式）,写出该离子与其等电子的阴离子反应的离子方程式             ；
（4）煤矿瓦斯气体（主要成分为BA₄）探测仪是以燃料电池为工作原理，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O^2-可以在固体介质NASICON中自由移动；

①负极的电极反应式为：                                ；
②正极的电极反应为：                                ；
③传感器中通过的电流越大，表明BA₄的浓度越                。
（5）已知G和稀硝酸反应，还原产物为C₂D气体，若硝酸浓度再稀，则还原产物为CA₃，并与过量的硝酸反应生成CA₄CD₃。现将9.6g G与1L1.10mol/L的稀硝酸(过量)充分反应，收集到aL气体（标准状况），同时测得溶液中c(CA₄⁺)=0.08mol/L(假设反应前后溶液体积不变)。
①a＝         L。②反应后溶液pH=       。

(12分)研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
（1）I₂O₅可使H₂S、CO、HC1等氧化，常用于定量测定CO的含量。已知：
2I₂(s) + 5O₂(g)= 2I₂O₅(s)    △H=－75.56 kJ·mol^－1
2CO(g) + O₂(g)= 2CO₂(g)    △H=－566.0 kJ·mol^－1
写出CO(g)与I₂O₅(s)反应生成I₂(s)和CO₂(g)的热化学方程式：                              。
（2）一定条件下，NO₂与SO₂反应生成SO₃和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO₂、SO₂气体置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是        。
a．体系压强保持不变            
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变   
d．每消耗1 mol SO₂的同时生成1 molNO
（3）新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO₂，再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO₂外，还能得到一种复合肥料，该复合肥料可能的化学式为                        。（写出一种即可）。
（4）下图是一种碳酸盐燃料电池（MCFC），以水煤气（CO、H₂）为燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质。写出B极电极反应式          。

（5）工业上常用Na₂CO₃溶液吸收法处理氮的氧化物（以NO和NO₂的   混合物为例）。
已知：NO + NO₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₂ + CO₂
2NO₂ + Na₂CO₃ = NaNO₂ + NaNO₃ + CO₂   
NO不能与Na₂CO₃溶液反应。
①用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO和NO₂的混合物，每产生22.4L（标准状况）CO₂（全部逸出）时，吸收液质量就增加44g，则混合气体中NO和NO₂的体积比为           。
②你认为Na₂CO₃吸收法处理氮氧化物存在的缺点是                               。

“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。下图为镍氢电池构造示意图（氢化物电极为储氢金属，可看做H₂直接参加反应）。下列说法正确的是

A．充电时阴极区电解质溶液pH降低

B．在使用过程中此电池要不断补充水

C．放电时NiOOH在电极上发生氧化反应

D．充电时阳极反应为Ni（OH）2－e^-+OH^- = NiOOH+H2O

新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位。可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂（LiFePO₄）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：
方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁［(CH₃COO)₂Fe］、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。
方法二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质，该有机聚合物的单体之一（用M表示）的结构简式如下：

请回答下列问题：
（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。其原因是            。
（2）在方法一所发生的反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有     、       、      （填化学式）生成。
（3）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为          。
（4）写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：                。
（5）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为                         。

我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法．
I．已知反应Fe₂O₃（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO₂（g）△H=﹣23.5kJ•mol^﹣1，该反应在1000℃的平衡常数等于64。在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反应经过l0min后达到平衡．
（1）CO的平衡转化率=    
（2）欲提高CO的平衡转化率，促进Fe₂O₃的转化，可采取的措施是    
a．提高反应温度                    
b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂                
d．及时吸收或移出部分CO₂
e．粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触
Ⅱ．高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收，使其在一定条件下和H₂反应制备甲醇：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），请根据图示回答下列问题：

（1）从反应开始到平衡，用H₂浓度变化表示平均反应速率v（H₂）=         。
（2）若在温度和容器相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：

容器	反应物投入的量	反应物的转化率	CH3OH的浓度	能量变化 （Q1、Q2、Q3均大于0）
甲	1mol CO和2mol H2	α1	c1	放出Q1kJ热量
乙	1mol CH3OH	α2	c2	吸收Q2kJ热量
丙	2mol CO和4mol H2	α3	c3	放出Q3kJ热量

则下列关系正确的是（      ）
A．c₁=c₂      B．2Q₁=Q₃       C．2α₁=α₃      D．α₁+α₂=1
Ⅲ．以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，图三是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图．回答下列问题：
（1）B极上的电极反应式为              
（2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为          （标况下）。

液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小,无需气体存储装置等优点.一种以肼(N₂H₄)为燃料的电池装置如图所示.该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH作为电解质.下列关于该燃料电池的叙述不正确的是

A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B．负极发生的电极反应式为N2H4+4OH^--4e^-=N2+4H2O

C．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料,以提高电极反应物质在电极 表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触

D．该燃料电池持续放电时,K^+从负极向正极迁移,因而离子交换膜需选用阳离子交换膜

RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池，RFC工作原理见图。下列有关说法正确的是

A．转移0．1mol电子时，a电极产生标准状况下O2 1．12L

B．b电极上发生的电极反应是：2H2O+2e^－＝H2↑+2OH^－

C．c电极上进行还原反应，B池中的H^+可以通过隔膜进入A池

D．d电极上发生的电极反应是：O2+4H^＋+4e^－＝2H2O

下列有关说法正确的是

A．铅蓄电池放电时，正极和负极的电极质量均增大

B．反应Cl2(g)+H2O（1）=HCl(aq)+HClO(aq)在常温下能自发进行，则该反应的△H>0

C．加热Fe2(SO4)3溶液，Fe^3+的水解程度和溶液的pH均增大

D．C2H5Br水解生成乙醇(△H>0)，加入少量NaOH浓溶液并加热，该化学反应速率增大其平衡常数不变