高中化学化学电源新型电池试题

(14分)分析下图，回答以下问题：

（1）水电解生成H₂，首先要解决的问题是________________________________。
（2）氢气作为理想的“绿色能源”除了来源丰富，还有哪些优点：
①________________________________，②_____________________________。
（3）氢氧燃料电池是氢能源利用的一个重要方向，氢气在________极上发生________反应。若电解质溶液为KOH溶液，写出正负极上的电极反应：
正极________________________________，负极________________________________。

人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn＋2OH^－－2e^－=ZnO＋H₂O，Ag₂O＋H₂O＋2e^－=2Ag＋2OH^－。据此判断氧化银是

A．负极，并被氧化

B．正极，并被还原

C．负极，并被还原

D．正极，并被氧化

（I）下列装置能组成原电池的是          （填序号）

（II）将CH₄设计成燃料电池，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）

①     （填A或B）处电极入口通甲烷，其电极反应式为               ；
②当消耗甲烷的体积为11.2 L（标准状况下）时，则导线中转移电子数为        ，消耗KOH的物质的量为                 。

镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
Cd(OH)₂＋2Ni(OH)₂  Cd＋2NiO(OH)＋2H₂O由此可知，该电池放电时的负极材料是

A．Cd(OH)2

B．Ni(OH)2

C．Cd

D．NiO(OH)

研究和开发CO₂和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。
（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH₂，在催化剂作用下合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）(Ⅰ)，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示：

①该反应正向属于________反应；（填“吸热”或放热”）。
②在0.1Mpa 、100℃的条件下，该反应达到平衡时CH₃OH体积分数为            。
③在温度和容积不变的情况下，向平衡体系中再充入4molCO，8molH₂，达到平衡时CO转化率_______（填“增大”，“不变”或“减小”）， 平衡常数K_______（填“增大”，“不变”或“减小”）。
（2）在反应(Ⅰ)中需要用到H₂做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：
CH₄（g）+ H₂O（g）= CO（g）+3H₂（g）     △H="+206.2" kJ·mol^-1
CH₄（g）+ CO₂（g）= 2CO（g）+2H₂（g）     △H="+247.4" kJ·mol^-1
则CO和H₂O（g）反应生成CO₂和H₂的热化学方程式为：                         。
（3）CO还可以与氧气组成碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时，负极的电极反应式为_______________________________。

化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd＋2NiO(OH)＋2H₂O2Ni(OH)₂＋Cd(OH)₂
已知Ni(OH)₂和Cd(OH)₂均难溶于水但能溶于酸，负极材料是       ，以下说法中正确的是     （填字母代号）

A．①③

B．②④

C．①④

D．②③

①以上反应是可逆反应                   ②充电时镍元素被氧化
③电子由正极经电解质溶液流向负极       ④放电时电能转变为化学能
（2）写出放电时正极电极反应：      

氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：
（1）氮元素原子的L层电子数为       ；肼的结构式：           
（2）NH₃与NaClO反应可得到肼(N₂H₄)，该反应的化学方程式为               ；
（3）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄(l)反应生成N₂和水蒸气。
已知：①N₂(g)+2O₂(g)= N₂O₄（1）            △H₁= -195kJ·mol^-1
②N₂H₄（1） + O₂(g)= N₂(g) + 2H₂O(g)     △H₂= -534.2kJ·mol^-1
写出N₂H₄（1）和N₂O₄（1） 反应生成N₂和水蒸气的热化学方程式            ；
（4）肼一空气燃料电池是一种具有高效，环境友好的碱性电池，，该电池放电时，负极的反应式为                                  。

利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，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．该电池工作时，有关说法正确的是

A．铝罐将逐渐被腐蚀

B．炭粒和炭棒上发生的反应为：O2＋4e－===2O^2^－

C．炭棒应与玩具电机的负极相连

D．该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻

二甲醚是一种绿色、可再生的新能源。下图是绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图（a、b均为多孔性Pt电极）。该电池工作时，下列说法不正确的是
 

A．a电极为该电池负极

B．电池工作时，燃料电池内部H^+从a电极移向b电极

C．电池工作时，a电极反应式：CH3OCH3—12e^－+3H2O═ 2CO2↑+12H^+

D．O2在b电极上得电子，电极反应式：O2+4e^－+2H2O═ 4OH^－

氢氧燃料电池已用于航天飞机，以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H₂ + 4OH^— - 4e^— ="=" 4H₂O    O₂ + 2H₂O + 4e^— ="=" 4OH^—
据此作出判断，下列说法中错误的是

A．H2在负极发生氧化反应

B．供电时总反应为：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可达100%

下列关于充电电池的叙述，不正确的是

A．充电电池的化学反应原理是氧化还原反应

B．充电电池可以无限制地反复放电、充电

C．充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行

D．较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放。

高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4KOH。下列叙述不正确的是

A．放电时负极反应为：3Zn-6e^-+6OH^-====3Zn(OH)2

B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3-3e^-+5OH^- FeO4^2- +4H2O

C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原

D．充电时阴极溶液的碱性减弱

绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如下图，所示下列说法正确的是

A．氧气应从c处通入，电极Y上发生的反应为：O2＋4e^－＋2H2O = 4OH^－

B．电池在放电过程中，电极X周围溶液的pH增大

C．二甲醚应从b处加入，电极X上发生的反应为：(CH3)2O -12e^－＋3H2O=2CO2＋12H^＋

D．当该电池向外电路提供2 mol电子时消耗O2约为22．4 L

下列说法正确的是

A．铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加

B．原子核内有10个中子的氧原子

C．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

D．新制饱和氯水在光照下有气泡产生，其主要成分是氯气

铅蓄电池的反应原理为：2PbSO₄+2H₂OPb+PbO₂+2H₂SO₄，下列叙述中，正确的是

A．PbSO4的氧化性比PbO2的强、还原性比Pb的强

B．放电时，PbO2为氧化剂、做负极，Pb为还原剂、做正极

C．放电时，当有2 mol H2SO4反应时，会有1．204×10^24个电子从铅电极流出

D．充电时，PbSO4既被氧化又被还原，Pb是阳极产物之一