高中化学化学电源新型电池试题

可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是

A．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变

B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为：Al＋3OH^－－3e^－===Al(OH)3↓

C．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e^－===4OH^－

D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd +2iOOH + 2H₂OCd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂。有关该电池的说法正确的是

A．充电时阳极反应：Ni(OH)2 - e^- + OH^- =" NiOOH" + H2O

B．充电过程是电能转化为化学能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH^-向正极移动

有一种新型燃料电池，工作时在一极通入空气，另一极通入丁烷气体；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－。现用该燃料电池和惰性电极电解Na₂SO₄溶液一段时间，假设电解时温度不变，下列说法不正确的是

A．在熔融电解质中，O^2^－由正极移向负极

B．电解一共生成0．9 mol气体时，理论上消耗0．1 mol丁烷

C．电解池的阳极反应式为4OH^－－4e^－===2H2O＋O2↑

D．通入空气的一极是正极，电极反应式为O2＋4e^－===2O^2^－

可以将反应Zn+Br₂ = ZnBr₂设计成蓄电池，下列4个电极反应
①Br₂ + 2e^－= 2Br^-  ②2Br^- - 2e^－= Br₂  ③Zn – 2e^－= Zn²⁺  ④Zn²⁺ + 2e^－= Zn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是

A．②和③

B．②和①

C．③和①

D．④和①

Mg-H₂O₂电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海 水为电解质溶液，示意图如下。

该电池工作时，下列说法不正确的是

A．Mg电极是该电池的负极

B．H2O2在石墨电极上发生还原反应

C．石墨电极附近溶液的pH增大

D．溶液中Cl^－向正极移动

镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H₂OCd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂。有关该电池的说法正确的是:

A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e^- + OH^- ="NiOOH" + H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH ^-向正极移动

用Pt电极放置于KOH溶液中，然后分别向两极通入CO和O₂，即可产生电流，下列叙述中正确的是(    )
①通入CO的电极为阴极 
②通入CO的电极反应式为:2CO+O₂+4e^-====2CO₂ 
③正极电极反应式为:O₂+2H₂O+4e^-====4OH^- 
④负极电极反应式为:CO+4OH^--2e^-====+2H₂O⑤电池工作时溶液中的阳离子向原电池的负极移动 ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动

A．①④⑥

B．③④⑥

C．④⑤⑥

D．①②③

镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行:
Cd+2NiOOH+2H₂OCd(OH)₂+2Ni(OH)₂
有关该电池的说法正确的是（   ）

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

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH^-向正极移动

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^－===2CO，则下列推断正确的是      (  )。

A．负极反应为H2＋2OH^－－2e^－===2H2O

B．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

C．该电池供应2 mol水蒸气，同时转移2 mol电子

D．放电时负极有CO2生成

镁/H₂O₂酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列说法正确的是  (  )。

A．电池总反应为Mg＋H2O2===Mg(OH)2

B．正极发生的电极反应为H2O2＋2H^＋＋2e^－===2H2O

C．工作时，正极周围海水的pH减小

D．电池工作时，溶液中的H^＋向负极移动

二甲醚（CH₃OCH₃）是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的可燃物，被称为21世纪的新型能。工业制备二甲醚的生产流程如下：
催化反应室中（压力2.0~10.0MPa，温度300℃）进行下列反应：
①CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H ₁=" -" 90.7 kJ·mol^－1
②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H₂ =" -" 23.5 kJ·mol^－1
③CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)   △H₃ =" -" 41.2 kJ·mol^－1
（1）催化反应室中的总反应：3CO(g)+3H₂(g) CH₃OCH₃(g)+CO₂(g)。
该反应的反应热△H =_________。催化反应室中采用300℃的反应温度，理由是   。
（2）已知：反应①在300℃时的化学平衡常数为0.27。该温度下将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为2 L的密闭容器中，此时反应将（填“正向进行”、“逆向进行”或“处于平衡状态”）。
（3）上述流程中二甲醚精制的实验操作名称为      。
（4）图为绿色电“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。

该电池工作时，H⁺向 极移动（填“正”或“负”）；a电极的电极反应式为    。

聚合氯化铝是一种新型净水剂，其中铝的总浓度（用Al_T表示）包括三类‘“主要为Al³⁺的单体形态铝总浓度（用Al_a表示）；主要为[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺的中等聚合形态铝总浓度（用Al_b表示）和Al(OH)₃胶体形态铝总浓度（用A1_c表示）。
（1）一定条件下，向1.0 mol/LAlCl₃溶液中加入0.6 mol/L的NaOH溶液，可制得Al_b含量约为86％的聚合氯化铝溶液。写出生成[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺的离子方程式：_____________________。
（2）用膜蒸馏（简称MD）浓缩技术将聚合氯化铝溶液进行浓缩，实验过程中不同浓度聚合氯化铝中铝形态分布（百分数）如下表：

AlT/（mol·L^－1）	Ala/%	Alb/%	A1c/%
0.208	1.4	86.6	12.0
0.489	2.3	86.2	11.5
0.884	2.3	88.1	9.6
1.613	3.1	87.0	9.9
2.520	4.5	88.2	7.3

①在一定温度下，Al_T越大，pH    （填“越大”、“越小”或“不变”）。
②如将Al_T =" 2.520" mol·L^－1的聚合氯化铝溶液加水稀释，则稀释过程中主要发生反应的离子方程式：         。
③膜蒸馏料液温度对铝聚合形态百分数及铝的总浓度的影响如图1。当T>80℃时，Al_T显著下降的原因是        。

（3）真空碳热还原一氧化法可实现由铝土矿制备金属铝，相关反应的热化学方程式如下：
①Al₂O₃(s)+AlCl₃(g)+3C(s) = 3AlCl(g)+3CO(g) △H₁ =" a" kJ·mol^－1
②3AlCl(g) =" 2Al(l)+" AlCl₃(g)    △H₂ =" b" kJ·mol^－1
则反应Al₂O₃(s)+ 3C(s) =" 2Al(l)+" +3CO(g)  △H =    kJ·mol^－1（用含a、b的代数式表示）。反应①常压下在1900℃的高温下才能进行，说明△H 0（填“>”“=”或“<”）。
（4）一种铝空气电池结构如图2所示，写出该电池正极的电极反应式   。

(16分)中国环境监测总站数据显示，颗粒物(PM2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
（1） 将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH	SO	NO	Cl^－
浓度/mol•L^－1	4×10^－6	6×10^－6	2×10^－5	4×10^－5	3×10^－5	2×10^－5

根据表中数据计算PM2.5待测试样的pH ＝       。
（2）NO_x是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：
①N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H＝   。
②当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式                       。
（3） 碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应              。
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是_____________________。
③用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH）表示），NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：Ni(OH)₂＋MNiO(OH)＋MH，电池放电时，负极电极反应式为            ； 充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极电极反应式为        。

（1）在常温下，0.5mol甲醇在氧气中完全燃烧生成CO₂和液态水，放出热量363.3kJ.写出该反应的热化学方程式： _________________________
（2）请设计一个燃料电池：电解质为强碱溶液，Pt作电极，在电极上分别通入甲醇和氧气。通入甲醇的电极应为                 极（填“正”或“负”），该电极上发生的电极反应式为            。
（3）用Pt电极电解盛有1L pH=6的硝酸银溶液，如图甲所示，则右边电极上发生的电极反应式为                                       .
   
（4）某化学学习兴趣小组为了研究金属的腐蚀现象，将一枚铁钉放在“84”消毒液（NaClO）中，某同学设计了如图乙所示实验装置，写出石墨极上发生的电极反应式：                               

用于心脏起搏器的电池寿命长，可靠性高，容量大，电压稳定。该电池属于锂-碘电池，电解质是碘化锂固体材料。下列有关该电池的说法正确的是（  ）

A．该电池工作时负极反应：2I^－－2e^－=I2

B．放电时固体电解质中的I^－向碘极移动

C．若将该电池充电，则该电池的负极应与外电源的负极相连作阴极，该电池的正极应与外电源的正极相连作阳极

D．固体电解质材料也可选用饱和碘化铵溶液代替