高中化学化学电源新型电池试题

(10分)
（1）铅蓄电池中，作负极材料的金属在元素周期表中的位置是________________,写出其正极的电极反应式______________________________________________________；
（2）汽车尾气分析仪对 CO 的分析 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－ 可以在固体介质中自由移动。
下列说法错误的是___________________。

A．负极的电极反应式为：CO+O^２－―2e＝CO2

B．工作时电极b作正极，O^２－由电极a流向电极b

C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b

D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高

（3）某新型铝—空气燃料电池，以铝为负极，在正极通入空气，若以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，放电时正极反应都为O₂＋2H₂O＋4e^－＝4OH^－。那么若以NaOH溶液为电解质溶液，电池负极反应为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；若以NaCl溶液为电解质溶液，则总反应为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

氢氧燃料电池已用于航天飞机．以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应如下：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O       O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-下列说法错误的是

A．氢气在负极发生氧化反应	B．供电时的总反应为：2H2+O2═2H2O
C．产物为无污染的水，属于环境友好电池	D．燃料电池的能量转化率能达到100%

下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。当电池工作时，下列有关说法正确的是

A．电池的能量转化率可达100％

B．铝罐是电池的负极

C．炭棒应与玩具电机的负极相连

D．电池工作一段时间后炭棒和碳粒的质量会减轻

(15分)Ⅰ：工业上用CO₂和H₂在一定条件发生如下反应合成甲醇并放出大量的热：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₁   回答下列问题。
（1）已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   ΔH₂
则反应2CH₃OH(g)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)  ΔH=           （用含ΔH₁、ΔH₂表示）
（2）若反应温度升高，CO₂的转化率       (填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）写出在酸性环境中，甲醇燃料电池中的正极反应方程式                             
Ⅱ：生产甲醇的原料H₂可用如下方法制得：CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)，一定温度下，将2 mol CH₄和4 mol H₂O通入容积为10L的密闭反应室中，反应中CO的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：

（4）反应进行到4分钟到达平衡。请计算从反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v(H₂)为               ；并求此反应在此温度下的平衡常数（在答题卡对应的方框内写出计算过程）。
（5）在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后，若在第8分钟时达到新的平衡（此时CO的浓度约为0.25 mol·L^—1 ），请在图中画出第5分钟后H₂浓度的变化曲线。

已知某镍镉(Ni-Cd) 可充电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．放电时Cd电极发生氧化反应

B．放电时电解质溶液中的OH^-向负极移动

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．充电时阳极反应：Ni(OH)2+OH^—+e^—=NiOOH+H2O

甲醇应用于精细化工，塑料等领域，是基础的有机化工原料和优质燃料。工业上利用H₂、CO和CO₂等气体体系在催化剂条件下合成甲醇（CH₃OH）。主要反应：
①CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H=－91 kJ·mol^—1
②CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) △H=－49 kJ·mol^—1
副反应：③2CO(g)+4H₂(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H=－206 kJ·mol^—1
（1）写出反应②平衡常数的表达式                           。
（2）工业上可利用CH₃OH(g)制备CH₃OCH₃(g)，写出热化学方程式                     。
（3）生产中H₂和CO按物质的量比为10:1投料，假设在反应容器中投入1molCO和10molH₂在某温度下反应（只考虑反应①），达到平衡后，测得甲醇的物质的量分数为5%，计算CO转化率，写出计算过程。
（4）工业中常用甲醇为燃料制成燃料电池，请写出在KOH(aq)介质中该电池负极的电极反应式     。

LiFePO₄电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：
FePO₄+LiLiFePO₄，电池的正极材料是LiFePO₄，负极材料是石墨和锂，含Li⁺导电固体为电解质。下列有关LiFePO₄电池说法正确的是
A．可加入硫酸溶液以提高电解质的导电性   B放电时电池内部Li⁺向负极移动
C．充电过程中，电池正极材料的质量增加   D．放电时电池正极反应为：FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄

（本题16分）降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为研究的主要课题。
（1）已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)  ΔH ＝－1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH ＝－566.0 kJ/mol
③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝－44.0 kJ/mol
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：______________________。
（2）在容积为2L的密闭容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，在温度500℃时发生反应：
CO₂（g）+ 3H₂（g）CH₃OH（g）+ H₂O（g） △H<0。
CH₃OH的浓度随时间变化如图。回答有关问题：

①从反应开始到20分钟时，H₂的平均反应速率v(H₂)＝_________________
②从30分钟到35分钟达到新的平衡，改变的条件可能是__________________________
A．增大压强    B．加入催化剂   C．升高温度    D．增大反应物的浓度 
③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数(保留2位小数)
④如果在30分钟时,再向容器中充入2mol CO₂和6mol H₂，保持温度不变，达到新平衡时，CH₃OH的浓度____________1mol.L^-1(填“>”、“<”或“=”)。
（3）一种原电池的工作原理为：2Na₂S₂ + NaBr₃ Na₂S₄ + 3NaBr。用该电池为电源，以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，使CO₂在铜电极上可转化为甲烷。
①该电池负极的电极反应式为：______________________________________
②电解池中产生CH₄一极的电极反应式为：   ____________________________________。
（4）下图是NaOH吸收CO₂后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－三种成分平衡时的组成分数。

下列叙述正确的是  _____________
A．此图是1.0 mol·L^-1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L^-1 HCl溶液的滴定曲线
B．在pH分别为6.37及10.25时，溶液中c(H₂CO₃)=c(HCO₃^－)=c(CO₃^2－)
C．人体血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中多以HCO₃^－形式存在
D．若用CO₂和NaOH反应制取NaHCO₃，宜控制溶液的pH为7～9之间

镍氢电池()目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。中的表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：

已知：

下列说法正确的是

A．	电池放电过程中，正极的电极反应式为：
B．	充电过程中离子从阳极向阴极迁移
C．	充电过程中阴极的电极反应式,中的被还原
D．	电池中可以用溶液、氨水等作为电解质溶液

2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是

A．	为电池的正极
B．	电池充电反应为
C．	放电时， 极锂的化合价发生变化
D．	放电时，溶液中 从 向 迁移

污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某化学研究小组利用软锰矿（主要成分为，另含有少量头铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的，又制得电池材料（反应条件已略去）。

请回答下列问题：
（1）上述流程脱硫实现了（选填下列字母编号）。
A．废弃物的综合利用   B．白色污染的减少   C．酸雨的减少
（2）用能除去溶液中和，其原因是。
（3）已知：25℃、101时，  

  

  

与反应生成无水的热化学方程式是。
（4）可作超级电容器材料。用惰性电极电解溶液可制得，其阳极的电极反应式是。
（5）是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是。
（6）假设脱除的只与软锰矿浆中的反应。按照图示流程，将（标准状况）含的体积分数为%的尾气通入矿浆，若的脱除率为89.6%，最终得到的质量为，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于。

下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(电池)。下列有关说法不正确的是（）

A．	放电时正极反应为：
B．	电池的电解液可为 溶液
C．	充电时负极反应为：
D．	是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高

锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质。溶于混合有机溶剂中，通过电解质迁移入晶格中，生成。

回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由极流向极。（填字母）
（2）电池正极反应式为。
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？（填"是"或"否"），原因是。
（4）可与和，在高温下反应，生成，反应的化学方程式为。在酸性溶液中歧化，生成和的物质的量之比为。

据报道，以硼氢化合物NaBH₄（B元素的化合价为+3价）和H₂O₂作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO₂，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．电池放电时Na^+从b极区移向a极区

B．电极b采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用

C．该电池的负极反应为：BH4^－+ 8OH^－+8e^－→BO2^－+ 6H2O

D．每消耗3 mol H2O2，转移的电子为3 mol

锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置（如图所示），电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是

A．充电时电极a连接电源的负极

B．放电时负极的电极反应式为Zn—2e^－=Zn^2+

C．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大

D．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应