高中化学化学电源新型电池试题

固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O^2－)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。

下列判断正确的是

A．有O2参加反应的a极为电池的负极

B．电路中每转移2mole-，则消耗H2的体积为22.4L.

C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e^－=4OH^－

D．该电池的总反应式为2H2＋O22H2O

据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生二氧化碳被充分吸收生成CO₃^2-。
（1）该电池反应的离子方程式为__________________________。
（2）甲醇在__________极发生反应(填“正”或“负”)，电池中放电过程中溶液pH将_________(填“下降”、“上升”或“不变”)；若有16克甲醇蒸气被完全氧化产生电能，并利用该过程中释放的电能电解足量的硫酸铜溶液，假设能量利用率为80%，则将产生标准状况下氧气__________L。
（3）最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂固体，它在高温下能传导O^2－离子(其中氧化反应发生完全)。以丁烷代表汽油。该电池的正极反应式为_____________________。
（4）放电时固体电解质里的O^2－离子的移动方向是向________极移动(填“正”或“负”)。

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^－=2CO₃^2-，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

科研人员设想用右图所示装置生产硫酸，下列说法正确的是

A．a为正极，b为负极

B．负极反应式为2H2O＋SO2－2e^－=SO4^2^－＋4H^＋

C．电子从b极向a极移动

D．生产过程中H^＋向a电极区域运动

电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式是：Zn＋2OH^－－2e^－=ZnO＋H₂O；Ag₂O＋H₂O＋2e^－=2Ag＋2OH^－。总反应式为：Ag₂O＋Zn=2Ag＋ZnO，下列说法正确的是

A．Zn为正极，Ag2O为负极

B．Zn为负极，Ag2O为正极

C．原电池工作时，正极区溶液pH值减小

D．原电池工作时，负极区溶液pH值增大

“嫦娥一号”探测器所用的镍氢蓄电池，其负极板材料M为能吸收氢原子的合金。充电时电极反应分别为：M + H₂O + e^-=" MH" + OH^-，Ni（OH）₂ + OH^-- e^-=" NiOOH" + H₂O。
下列有关镍氢蓄电池的说法正确的是

A．放电时，正极附近的pH减小

B．放电时，总反应为MH + NiOOH =" M" + Ni（OH）2

C．充电时，电极M应与充电电源正极相连

D．充电后，负极板材料M变成了MH，MH中H元素显-1价

液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N₂H₄)为燃料的电池装置如图所示，该电池以空气中的氧气为氧化剂，以KOH溶液为电解质溶液。下列关于该电池的叙述错误的是

A．b极发生还原反应

B．a极的反应式为N2H4 - 4e^－===N2↑＋4H^+

C．放电时，电流从b极经过负载流向a极

D．其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜

一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是

A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子

B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH^－－2e^－=2H2O

C．电池工作时，CO3^2^－向电极B移动

D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e^－=2CO3^2^－

能源问题是当前人类社会面临的一项重大课题，H₂、CO、CH₃OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJ/mol、282.5 kJ/mol、726.7 kJ/mol。请回答：
（1）已知CO和H₂在一定条件下可以合成甲醇：CO+2H₂=CH₃OH。则H₂与CO反应生成CH₃OH的热化学方程式为：                            。
（2）如图为某种燃料电池的工作原理示意图，a、b均为惰性电极。 ①使用时，空气从              口通入（填“A”或“B”）；

②假设使用的“燃料”是甲醇，a极的电极反应式为：                          
③假设使用的“燃料”是水煤气（成分为CO、H₂）用这种电池电镀铜，待镀金属增重6.4 g，则至少消耗标准状况下水煤气的体积为          。

TESLA电动汽车的电池采用了松下提供的NCA系列（镍钴铝体系）的18650A型钴酸锂（LiCoO₂）锂离子电池。电池正极材料为钴酸锂（LiCoO₂），负极材料是石墨（C₆）。电池反应为：
LiCoO₂＋C₆C₆Li_x＋Li_1－xCoO₂。下列有关说法不正确的是

A．锂离子电池与传统铅蓄电池相比，具有高比能量（比能量指的是单位重量或单位体积的能量）的特点

B．废旧锂离子电池先进行“放电处理”让Li^+进入石墨（C6）中而利于回收

C．放电时，正极锂的化合价未发生改变

D．充电时电池标有（+）的极上发生的反应为：LiCoO2—x e^－=== Li1－x CoO2＋xLi^+

右图为一种微生物燃料电池结构示意图，关于该电池叙述正确的是

A．分子组成为Cm(H2O）n的物质一定是糖类

B．微生物所在电极区放电时发生还原反应

C．放电过程中，H^＋从正极区移向负极区

D．正极反应式为：MnO2＋4H^+＋2e^—＝Mn^2^＋＋2H2O

一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为 CH₃CH₂OH－4e^－+H₂O=CH₃COOH+4H^＋。下列有关说法正确的是

A．检测时，电解质溶液中的H^＋向负极移动

B．若有0.4mol电子转移，则消耗氧气的体积2.24L

C．电池反应的化学方程式为：CH3CHO+O2=CH3COOH+H2O

D．正极上发生的反应是：O+4e^-+2H2O=4OH^－

全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为：
V³⁺+ VO²⁺+H₂OVO₂⁺+2H⁺+V²⁺   下列说法正确的是

A．放电时每转移2mol电子时，消耗1mol氧化剂

B．放电时正极反应为：VO^+2+2H^++e^—=VO^2++H2O

C．放电过程中电子由负极经外电路移向正极，再由正极经电解质溶液移向负极

D．充电过程中，H^+由阴极区移向阳极区迁移

Ⅰ（1）CO可用于炼铁，已知Fe₂O₃（s）+ 3C（s）＝2Fe（s）+ 3CO（g） ΔH ₁＝+489.0 kJ·mol^－1，C（s） +CO₂（g）＝2CO（g）  ΔH ₂ ＝+172.5 kJ·mol^－1
则CO还原Fe₂O₃（s）的热化学方程式为                         。
Ⅱ（1）肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa时，32.0gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624kJ（25℃时），N₂H₄完全燃烧反应的热化学方程式是                  。
（2）肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时：负极的电极反应式是                  。
（3）下图是一个电化学过程示意图。

①锌片上发生的电极反应是                         。
②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128g，则肼一空气燃料电池理论上消耗标标准状况下的空气                L（假设空气中氧气体积含量为20%）
（4）传统制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是           。

Ⅰ．下图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少；甲池中发生的反应为：
CH₄ +2O₂ + 2KOH ＝ K₂CO₃+ 3H₂O 。回答下列问题：

（1） M 电极材料是               ，N电极的电极反应式为                   ，通入甲烷的铂电极上发生的电极反应式为     __________   _    。
（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g 时，甲池中理论上消耗标准状况下的氧气体积为        L；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池溶液中的H⁺的物质的量浓度为                  。