高中化学化学电源新型电池试题

化学与生活密切相关，下列说法正确的是（   ）

A．回收废旧电池的目的是为了回收废旧电池中的碳棒

B．油脂、纤维素、蛋白质都属于高分子化合物，且都能水解

C．加高火电厂的烟囱，有利于减少酸雨的形成

D．酒精消毒的原理是酒精使蛋白质变性

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，正极发生氧化反应，PH减小

以(B元素的化合价为+3)和为原料的电池，可以作为通讯卫星的高能电池。其电极负极材料为Pt／C，正极材料为，工作原理如图所示。下列说法不正确的是

A．该电池工作时Na^+由a极区移向b极区

B．电极b是原电池的正极

C．该电池的负极反应为： =

D．电路中通过6.02×10^22个电子时，理论上消耗mol

根据下图，下列判断中正确的是

A．向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成

B．烧杯b中发生反应为2Zn-4eˉ ＝2Zn^2+

C．电子从Zn极流出，流入Fe极，经盐桥回到Zn极

D．烧杯a中发生反应O2 + 4H^++ 4eˉ ＝ 2H2O，溶液pH降低

“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl₂和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是（ ）

A．电池反应中有NaCl生成

B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C．正极反应为：NiCl2+2e^-=Ni+2Cl^-

D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

氨在国民经济中占有重要地位。
（1）合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol NH₃，放出92.2 kJ热量。
① 工业合成氨的热化学方程式是                       。
② 若起始时向容器内放入2 mol N₂和6 mol H₂，达平衡后放出的热量为Q，则
Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4 kJ。
③ 已知：

1 mol N-H键断裂吸收的能量约等于_______kJ。
（2）工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反应的化学方程式为：2NH₃ (g)+ CO₂ (g) CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

 
①焓变ΔH（填“>”、“<”或“=”）       0
②在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质  的量之比（氨碳比），下图是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系。α随着x增大而增大的原因是                        。

③ 上图中的B点处，NH₃的平衡转化率为_______。
（3）氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而氮的化合物用途广泛。
下面是利用氮气制备含氮化合物的一种途径：
     
①过程Ⅱ的化学方程式是                                
②运输时，严禁NH₃与卤素（如Cl₂）混装运输。若二者接触时剧烈反应产生白烟，并且0.4 mol NH₃参加反应时有0.3 mol 电子转移。写出反应的化学方程式         
③氨是一种潜在的清洁能源，可用作碱性燃料电池的燃料。
已知：4NH₃(g) + 3O₂(g) = 2N₂(g) + 6H₂O(g)   ΔH =" ―1316" kJ/mol，则该燃料电池的负极反应式是                。

I．“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科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2L的恒容密闭容器中,进行反应：
CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g），得到如下二组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3

 
①实验1中以v （CO₂）表示的反应速率为                 （保留两位小数，下同）。
②该反应为       （填“吸”或“放”）热反应，实验2条件下平衡常数K=          。
(2)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：                      。
II．(1)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO₄电池某电极的工作原理如下图所示：

该电池的电解质为能传导Li⁺的固体材料。放电时该电极是电池的     极（填“正”或“负”），该电极反应式为          。
(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO₄和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如电路中转移了0.02 mole^－，且电解池的电极均为惰性电极，阳极产生的气体在标准状况下的体积是        L，将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的pH＝            。

为了防止或减少机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气的污染，人们采取了很多措施。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g) △H＜0，
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是         （填代号）。
（下图中υ_正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）

（2）机动车尾气和煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。已知：
CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g) △H＝－867 kJ/mol     ①
2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝－56.9 kJ/mol      ②
H₂O(g) ＝ H₂O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol       ③
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：                  。
（3）用NH₃催化还原NO_X也可以消除氮氧化物的污染。如图，采用NH₃作还原剂，烟气以一定的流速通过催化剂，通过测量逸出气体中氮氧化物含量，从而可确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g) +NO₂(g)+2NH₃(g)2N₂(g) + 3H₂O(g)。

①该反应的△H      0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。
②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(p_B)代替物质的量浓度(c_B)也可以表示平衡常数（记作K_P），
则上述反应的K_P＝                        。
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见图，石墨I为电池的        极。  该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为             。

（5）硝酸工业尾气中氮氧化物（NO和NO₂）可用尿素〔CO(NH₂)₂〕溶液除去。反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO₂体积比为1︰1）的质量为           g。

I．“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科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2L的恒容密闭容器中,进行反应：
CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g），得到如下二组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3

 
①实验1中以v （CO₂）表示的反应速率为                 （保留两位小数，下同）。
②该反应为       （填“吸”或“放”）热反应，实验2条件下平衡常数K=          。
(2)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：                      。
II．(1)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO₄电池某电极的工作原理如下图所示：

该电池的电解质为能传导Li⁺的固体材料。放电时该电极是电池的     极（填“正”或“负”），该电极反应式为          。
(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO₄和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如电路中转移了0.02 mole^－，且电解池的电极均为惰性电极，阳极产生的气体在标准状况下的体积是        L，将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的pH＝            。

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。
已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l） △H=" —1214" kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  △H=" —566" kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式                                           。
（2） 将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。其负极电极反应式是：                              。
（3）某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是       （填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H⁺ + 2e^－= H₂↑
（4）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入体积
为2L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	达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1．6	5
2	900	1	2	0．4	3
3	900	1	2	0．4	1

 
①实验1中，以v (H₂)表示的平均反应速率为               。
②实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                  （答一种情况即可）

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)。t℃时，往10L密闭容器中充入2mol CO和3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^-1。则该温度下此反应的平衡常数K=     （填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T₁    300℃（填“>”、“<”或“=”）。

T/℃	T1	300	T2
K	1.00×10^7	2.45×10^5	1.88×10^3

 
（3）氨气在纯氧中燃烧生成一种单质和水，科学家利用此原理，设计成“氨气-氧气”燃料电池，则通入氨气的电极是          （填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为                       。
（4）用氨气氧化可以生产硝酸，但尾气中的NO_x会污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水，反应机理为：
CH₄(g)+4NO₂(g)＝4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)   △H= －574kJ·mol^－1
CH₄(g)+4NO(g)＝2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    △H= －1160kJ·mol^－1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为                                        。
（5）某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂，测得将NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图。据图分析，若不使用CO，温度超过775K，发现NO的转化率降低，其可能的原因为                                    ；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在       左右。

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义。
（1）如图是在101 kPa，298K条件下1mol NO₂和1mol CO反应生成1mol CO₂和1mol NO过程中的能量变化示意图。

已知：

请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式：                              。
（2）将0.20 mol N0₂和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①下列说法正确的是           （填序号）。
a．容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b．当向容器中再充人0． 20 mol NO时，平衡向正反应方向移动，K增大
c．升高温度后，K减小，N0₂的转化率减小
d．向该容器内充人He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应速率增大
②计算产物NO在0～2 min内平均反应速率v（NO）=          mol·L^-1·min^-1
③第4 min时改变的反应条件为       （填“升温’’、“降温’’）。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=       。若保持温度不变，此时再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡将            移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料。其负极反应式为        ，当有0.25 mol SO₂被吸收，则通过质子（H⁺）交换膜的H+的物质的量为      mol。

（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄ ( g ) + H₂O ( g )＝CO ( g ) + 3H₂ ( g )  △H ＝+206．0 kJ·mol^－1
II：CO ( g ) + 2H₂ ( g )＝CH₃OH ( g )      △H＝—129．0 kJ·mol^－1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为                。
（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式                           。
②写出除去甲醇的离子方程式                        。
（3）写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的电极负极反应式，负极:           。

某固体酸燃料电池以CaHSO₄固体为电解质传递H^＋，其基本结构见右图，电池总反应可表示为：2H₂＋O₂＝2H₂O。下列有关说法正确的是

A．电子通过外电路从b极流向a极

B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e^－＝4OH^－

C．每转移0．1 mol电子，消耗1．12 L的H2

D．H^＋由a极通过固体酸电解质传递到b极

氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如右下图。下列有关该氢氧燃料电池的说法错误的是

A．该电池工作时将化学能转化为电能

B．电流从电极b经外电路流向电极a

C．该电池中的电极b是正极

D．在电极a上发生还原反应