高中化学化学电源新型电池试题

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^－

锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn(s)＋2MnO₂(s)＋H₂O(l)＝Zn(OH)₂(s)＋Mn₂O₃(s) 下列说法错误的是

A．电池工作时，锌失去电子，电解液内部OH^-向负极移动

B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O（1）＋2e^－＝Mn2O3(s)＋2OH^－(aq)

C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g

（1）写出下列化合物的结构简式
2,2,3,3,-四甲基戊烷：__________________________。
（2）①写出Na2CO3溶液与AlCl3溶液反应的离子方程__________________________。
②写出由甲苯制备TNT的化学方程式：__________________________。
③Na2CO3溶液显碱性，用离子方程式表示原因___________，其溶液中离子浓度大小顺序为___________。
（3）除去括号中的杂质，填上适宜的试剂和提纯方法
乙醇（水）：__________、_________。
（4）甲烷燃料电池（在KOH环境中）的负极的电极反应式：___________________。
（5）将煤转化为煤气的主要化学反应为：C(s)＋H₂O(g)===CO(g)＋H₂(g)
C(s)、CO(g)和H₂(g)完全燃烧的热化学方程式为：
C(s)＋O₂(g)===CO₂(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol
H₂(g)＋O₂(g)===H₂O(g) ΔH＝－242.0 kJ/mol
CO(g)＋O₂(g)===CO₂(g) ΔH＝－283.0 kJ/mol
根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程______________________。

近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：   

（1）Deacon发明的直接氧化法为： $4HCl\left(g\right)+O_2\left(g\right)=2C{l}_2\left(g\right)+2H_{2}O\left(g\right)$ 。下图为刚性容器中，进料浓度比 c(HCl) ∶ $c\left(O_2\right)$ 分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数 K（300℃）________ K（400℃）（填"大于"或"小于"）。设HCl初始浓度为 $c_0$ ， 根据进料浓度比 c(HCl)∶ c(O ₂)=1∶1的数据计算 K（400℃）=________（列出计算式）。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶ $c\left(O_2\right)$ 过低、过高的不利影响分别是________。

（2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

$CuC{l}_2\left(s\right)=CuCl\left(s\right)+\frac{1}{2} C{l}_2\left(g\right)$  Δ $H_1=83kJ·mol{ }^{-1}$

$CuCl\left(s\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)=CuO\left(s\right)+\frac{1}{2}C{l}_2\left(g\right)$  Δ $H_2=-20kJ·mol{ }^{-1}$

$CuO\left(s\right)+2HCl\left(g\right)=CuC{l}_2\left(s\right)+H_{2}O\left(g\right)$     Δ $H_3=-121kJ·mol{ }^{-1}$

则 $4HCl\left(g\right)+O_2\left(g\right)=2C{l}_2\left(g\right)+2H_{2}O\left(g\right)$ 的   Δ H=________ $kJ·mol{ }^{-1}$ 。

（3）在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________。（写出2种）   

（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

负极区发生的反应有________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气________L（标准状况）

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图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是

A．该电池工作时电能转化为化学能

B．该电池中电极a是正极

C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a

D．该电池的总反应：2H2+O2 = 2H2O

铅蓄电池是典型的可充电电池，在现代生活中有着广泛的应用，其充电、放电按下式进行： Pb+PbO₂+2H₂SO₄  2PbSO₄+2H₂O, 有关该电池的说法正确的

A．放电时，电解质溶液的pH不断降低且正负极均有PbSO4生成

B．放电时，每通过1mol电子，蓄电池就要消耗2mol H2SO4

C．充电时，阳极反应：PbSO4 +2e^- ＝ Pb + SO4^2-

D．充电时，铅蓄电池的负极与外接电源的负极相连

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：Zn－2e-＋2OH-＝Zn(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被氧化

D．放电时正极附近溶液的碱性增强

锌﹣空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为 $2Zn+O_2+4O{H}^{﹣}+2H_{2}O═2Zn（OH{{）}_4}^{2﹣}$ 。下列说法正确的是（ ）

A．	充电时，电解质溶液中K ^+向阳极移动
B．	充电时，电解质溶液中 $c（O{H}^{﹣}）$ 逐渐减小
C．	放电时，负极反应为： $Zn+4O{H}^{﹣}﹣2e^{﹣}═Zn（OH{{）}_4}^{2﹣}$
D．	放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

2004年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200^oC左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。电池总反应为：C₂H₅OH +3O₂＝2CO₂ +3H₂O，电池示意如图,下列说法不正确的是

A．电池工作时,1mol乙醇被氧化时就有6mol电子转移

B．a极为电池的负极

C．电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极

D．电池正极的电极反应为：4H^++ O2 + 4e^—＝2H2O

下列叙述错误的是（   ）

A．氢氧燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置

B．铁船舶的外壳上镶嵌锌块，可避免船体遭受腐蚀

C．钢铁腐蚀时负极的电极反应式：Fe-3e^-=Fe^3+

D．工业上电解饱和食盐水时阴极的电极反应式：2H^++2e^-=H2↑

全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的 $S_8$ 材料，电池反应为： $16\text{Li}+x{S}_8=8\text{L}{\text{i}}_2{S}_x(2\le x\le 8)$ 。下列说法错误的是（    ）

A．	电池工作时，正极可发生反应： $\text{2L}{\text{i}}_2{S}_6\text{+2L}{\text{i}}^{+}\text{+2}{\text{e}}^{-}\text{=3L}{\text{i}}_2{S}_4$
B．	电池工作时，外电路中流过 $0.02\text{mol}$ 电子，负极材料减重 $0.14g$
C．	石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．	电池充电时间越长，电池中 $\text{L}{\text{i}}_2{S}_2$ 的量越多

为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn-NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为  $Zn\left(s\right)+2NiOOH\left(s\right)+H_{2}O\left(l\right)\stackrel{\mathit{放电}}{\underset{\mathit{充电}}{\rightleftharpoons }}ZnO\left(s\right)+2Ni\left(OH{)}_2\right(s)$ 。下列说法错误的是（ ）

A．	三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．	充电时阳极反应为 $Ni\left(OH{)}_2\right(s)+OH{ }^{-}(aq)-e{ }^{-}=NiOOH(s)+H_{2}O(l)$
C．	放电时负极反应为 $Zn\left(s\right)+2OH{ }^{-}\left(aq\right)-2e{ }^{-}=ZnO\left(s\right)+H_{2}O\left(l\right)$
D．	放电过程中 $O{H}^{-}$ 通过隔膜从负极区移向正极区

利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时 ${\mathrm{MV}}^{2+}/{\mathrm{MV}}^{+}$ 在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（  ）

A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应 $H_2+{2\mathit{MV}}^{2+}{2H}^{+}+{2\mathit{MV}}^{+}$

C．正极区，固氮酶为催化剂， $N_2$ 发生还原反应生成 ${\mathit{NH}}_3$

D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

如图为某种甲醇燃料电池示意图，工作时电子移动方向如图所示，下列判断正确的是（ ）

A．X为氧气

B．电极A反应式：CH3OH-6e^-+H2O=CO2+6H^+

C．B电极附近溶液pH增大

D．电极材料活泼性：A＞B

化学电池可以直接将化学能转化为电能，化学电池的本质是（   ）

A．化合价的升降

B．电子的转移

C．氧化还原反应

D．电能的储存