高中化学化学电源新型电池试题

据报道，以硼氢化合物NaBH₄（B元素的化合价为+3价）和H₂O₂作原料的燃料电池可用作空军通信卫星电源，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO₂，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．每消耗1mol H2O2，转移的电子为1mol

D．该电池的正极反应为：BH4^－＋8OH^－－8e^－＝BO2^－＋6H2O

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有关数据下图所示：
溶解度/（g/100g水）

化合物	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的负极为         ，正极反应式为                ，
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，理论消耗Zn        g（已知F=96500C/mol）。
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过         分离回收，滤渣的主要成分是二氧化锰、       和       ，欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是            ，其原理是            。
（4）用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌，需去除少量杂质铁，其方法是：加入稀硫酸和双氧水，溶解，铁变为          加碱调节PH为            ，铁刚好完全沉淀（离子浓度≤1×10-5mo1·L^－1时即可认为离子沉淀完全）继续加碱调节PH为       锌开始沉淀（假定此时溶液中Zn²⁺的浓度为0.1 mo1·L^－1）。若上述过程不加双氧水的后果           ，原因是             。

一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通乙烷和氧气，其电极反应式为：C₂H₆+18OH^--14e^-=2CO₃^2-+12H₂O，2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，有关此电池的推断正确的是（   ）

A．电池工作过程中，溶液的pH值逐渐减小

B．正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为2：7

C．通乙烷的电极为正极

D．正极发生氧化反应

天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO₂)，充电时LiCoO₂中Li被氧化，Li^＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C₆)中，以LiC₆表示。电池反应为CoO₂＋LiC₆LiCoO₂＋C₆，下列说法正确的是

A．充电时，电池的阴极反应为LiC6－e^－===Li^＋＋C6

B．放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li^＋＋e^－===LiCoO2

C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质

D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低

乙烯催化氧化成乙醛可设计成如下图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总反应为：2CH₂＝CH₂ + O₂→ 2CH₃CHO。 下列有关说法正确的是

A．该电池可以实现化学能和电能的互相转化

B．每有1mol 乙烯反应，则迁移2 mol H^+

C．正极反应式为：O2 + 4e^－+ 2H2O =4OH^－

D．电子移动方向：电极a→磷酸溶液→电极b

硼氢化物作为一种液体燃料，具有便于储存、运输等特点，且其活性要远高于醇类物质。一种以NaBH₄为燃料的电池在一些特殊领域如水下和航天方面的便携式电源获得应用，该电池用双氧水作为氧化剂，NaOH溶液作为电解质溶液。该电池的装置图如图所示，下列关于该电池的叙述不正确的是

A．a电极发生氧化反应

B．b极电极反应式：H2O2＋2e^－＝2OH^－

C．放电时，每转移2mol电子，理论上需要消耗9.5gNaBH4

D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜

目前机动车使用的电池品种不少，其中铅蓄电池的使用量最大。

I．铅蓄电池的电极材料分别是Pb和PbO₂，电解质溶液为稀硫酸。铅蓄电池充放电的总反应方程式为：
PbO₂+Pb+2H₂SO₄ 2PbSO₄+2H₂O，
请根据上述情况判断：
（1）电池的负极材料是         。
（2）充电时，铅蓄电池阳极的电极反应式为                                。
Ⅱ．铅蓄电池使用量的急速增加引起铅污染日益严重，工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的一种工艺流程如下：

请回答下列问题：
（3）为提高步骤①的化学反应速率，你认为可采取的措施是           （写一条即可）。
（4）写出步骤①中PbSO₄转化为PbCO₃反应的平衡常数表达式：K =             。
（5）步骤①中发生氧化还原反应的化学方程式为                              。
（6）步骤③从母液可获得的副产品为                              （写化学式）。
（7）已知：PbCO₃在一定条件下可制得PbO，PbO通过进一步反应可制得Pb，写出一个由PbO生成Pb的化学方程式：                                      。

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．正极反应为Cl2＋2e^－＝2Cl^－

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．当电路中转移0.01 mol e^－时，交换膜左侧溶液中约减少0.01 mol离子

(12分)电化学技术在日常生活、化工生产、环境保护等方面都有重要研究和应用。

（1）有学者想以上左图所示装置将CO₂转化为重要的化工原料甲醇，电解质为稀硫酸，特殊电极材料不参与反应。A为CO₂，B为H₂，电池总反应式为CO₂＋3H₂＝CH₃OH＋H₂O，
①正极反应式为                                              ；
②反应时溶液中H⁺通过质子膜向      (填“左”或“右”)槽移动；
（2）高铁酸酸钠(Na₂FeO₄)是一种新型净水剂，用电解法可以直接制取高铁酸钠，电解装置上右图所示。
①a为电池      极(填“正”或“负”)；
②阳极的电极反应式为                                                       ；
③当制得99.6g高铁酸钠时，阳极区OH^-的变化量为           mol；
④你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由可能是          。
A．高铁酸钠具有强氧化性，能消毒杀菌
B．高铁酸钠溶于水形成一种胶体，具有较强的吸附性
C．高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成Fe³⁺，水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质

A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素，原子序数依次递增。A元素原子核内无中子，B元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，D是地壳中含量最多的元素，E是短周期中金属性最强的元素，F与G位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的元素。
请用化学用语回答：
（1）推断B元素在元素周期表中的位置       ，写出C的单质的电子式            。
（2）A与D形成的18电子的化合物与FD₂化合生成一种强酸，其化学方程式为         。
（3）E、F、G三种元素所形成的简单离子，其离子半径由大到小的顺序是              。（用离子符号表示）
（4）用电子式表示化合物E₂F的形成过程                     。
（5）下图为某新型发电装置示意图，其负极电极反应为         。

有人设计出利用CH₄和O₂的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH₄在O₂中燃烧，则下列说法正确的是（    ）
①在标准状况下，每消耗5.6L CH₄可以向外电路提供2mole^－
②通过甲烷电极的电极反应式为：CH₄+10OH^－－8e^－=CO₃^2－+7H₂O
③通过甲烷的电极为电池的正极，通过氧气的电极为负极
④电池放电后，溶液pH不断升高

A．①②

B．①③

C．①④

D．③④

设计燃料电池使汽油氧化直接产生电流，是重要的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气（以辛烷为汽油的代表物），电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-。下列说法正确的是    (  )                                         

A．固体电解质里O^2-的移动方向是由负极到正极

B．电池工作时电流由通汽油蒸汽的电极经外电路到通空气的电极

C．负极的电极反应式为C8H18 + 25O^2- -50e^-==8CO2 + 9H2O

D．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e^-=4OH^-

如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K^＋通过，该电池放电时的化学方程式为：2K₂S₂ +KI₃＝K₂S₄ +3KI。装置(Ⅱ)为电解含有0.5mol NaCl的溶液示意图，当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法正确的是

A．K^＋从右到左通过离子交换膜

B．电极A上发生的反应为：3I^－﹣2e^-＝I3^－

C．电极X上发生的反应为：2Cl^－﹣2e^-＝Cl2↑

D．当有0.1 mol K^＋通过离子交换膜，X电极上产生1.12 L(标准状况)气体

新能源汽车（如比亚迪秦、唐等）相对传统汽车，有一系列的优点。如：环保、加速快（比亚迪唐0-100km/h加速时间仅需4.9秒）。而新能源汽车一个核心部件为锂离子电池，下图是我国科学家报道的某种水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是

A．a为电池的正极

B．电池充电反应为LiMn2O4＝Li1－xMn2O4＋xLi

C．放电时，a极锂的化合价发生变化

D．放电时，溶液中Li^+从b向a迁移

（1）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl₃可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式                  ；
若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极。
（2）铅蓄电池是常见的化学电源之一，其充电、放电的总反应是：
2PbSO₄  + 2H₂OPb + PbO₂ + 2H₂SO₄
铅蓄电池放电时，         （填物质名称）在负极发生反应。放电过程中硫酸浓度由5mol/L下降到 4mol/L，电解液体积为2000mL（反应过程溶液体积变化忽略不计）；求放电过程中外电路中转移电子的物质的量为       mol。
（3）有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气而构成燃料电池。则此燃料电池工作时，其电极反应式为：
负极：                                     
正极：