高中化学化学电源新型电池试题

碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：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

B．电池正极的电极反应式为2MnO2（s）+H2O（l）+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，锌的质量理论上减少6.5g

（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100 kPa时，32.0 g N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624 kJ(25℃)，N₂H₄完全燃烧的热化学方程式是______________．
（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，正极的电极反应式是________________．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式是_______________．
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128 g，则肼—空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气________ L(假设空气中氧气体积含量为20%)．
（4）传统制备肼的方法，是用NaClO氧化NH₃制得肼的稀溶液．该反应的离子方程式是_____________.

按照要求填空
（1）下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在空格上。
同位素          ，同素异形体          ，同分异构体          ，同系物         。
①金刚石与“足球烯”C₆₀；            ②D与T；
③¹⁶O、¹⁷O和¹⁸O；                   ④氧气（O₂）与臭氧（O₃）；
⑤       ⑥乙醇（CH₃CH₂OH）和甲醚（CH₃OCH₃）；
⑦和；       ⑧和  ；
（2）完成离子方程式：（ ）MnO₄^－＋（ ）C₂O₄^2－+      ＝（ ）Mn²⁺＋（ ）CO₂↑＋
（3）命名有机物：
（4）写出乙酸与甲醇（CH₃OH）酯化的化学方程式           。
（5）将铂丝插入KOH溶液中做电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧气，形成一种燃料电池：
通甲烷的铂丝为原电池的     极，发生的电极反应为                             。
（6）PET是涤纶的主要成分，可用作饮料瓶、磁带和胶片的片基等，其结构简式如图：
。该高分子材料是由两种单体通过缩聚反应制备而成，其单体的结构简式为           和             ．

用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下图所示。下列说法中，正确的是

A．燃料电池工作时，正极反应为：O2 + 2H2O + 4e^－＝ 4OH^－

B．a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出

C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出

D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等

甲醇燃料电池(DMFC)可用于汽车、遥感通讯设备等，它的一极通入甲醇，一极通入氧气；电解质溶液是稀硫酸。电池工作时，甲醇被氧化为二氧化碳和水。下列叙述中不正确的是
A．负极的反应式为CH₃OH＋H₂O－6e^－===CO₂↑＋6H^＋
B．氧气在电极上的反应是O₂＋4H^＋＋4e^－===2H₂O
C．电池工作时，H^＋由正极移向负极
D．电池工作时，电子从通入甲醇的一极流出，经外电路流入通入氧气的一极

据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是

A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e^－===4OH^－

B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变

C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2=2H2O

D．该电池工作时每消耗1 mol O2，有2 mol电子转移

甲醇、空气和强碱溶液做电解质的手机燃料电池中所发生的反应为：
2CH₃OH+3O₂+4OH^- 2CO₃^2-+6H₂O，下列有关说法正确的是

A．放电时，CH3OH参与反应的电极为正极

B．放电时，负极反应为：CH3OH-6e^-+8OH^-=CO3^2-+6H2O

C．充电时，电解质溶液的pH逐渐增大

D．放电时，每通入标况下11.2L O2完全反应转移电子数为1mol

市场上常用的一种锂离子电池的电池反应式为：LiC₆+2Li_0.35NiO₂2Li_0.85NiO₂+C₆，下列说法中不正确的是

A．该电池不能用水溶液作为电解质

B．放电时，Li^+向负极移动

C．充电时，电极Li0.85NiO2质量会减小

D．放电时，负极的反应为：LiC6-e-=Li^++C6

磷酸铁锂电池应用广泛。该锂电池将锂嵌入碳材料，含Li⁺导电固体为电解质；电解质中迁移介质是一种有机聚合物，其单体之一M结构简式如下图：

M的结构简式
电池反应为：LiC₆＋FePO₄LiFePO₄＋6C
下列说法正确的是

A．放电时，体系中的Li^+向负极移动

B．放电时，FePO4作正极发生氧化反应

C．充电时，与电源正极相连的电极反应为：LiFePO4－e^－==Li^+＋FePO4

D．1 mol有机物M与足量NaOH溶液反应，消耗2 mol NaOH

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，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^— =2CO₃^2— + 6H₂O，则下列说法错误的是

A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极

B．充电时电解质溶液的pH逐渐增大

C．放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e^－＋8OH^－ ＝ CO3^2— + 6H2O

D．充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子

瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪（图甲）的传感器在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时可以显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，

其中的固体电解质是Y₂O₃—Na₂O，O^2－可以在其中自由移动。下列有关叙述不正确的是

A．电极b是正极，内电路中O^2^－由电极b流向电极a

B．电极a的反应式为：CH4 +4O^2^－－8e^－＝CO2 +2H2O

C．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a

D．当固体电解质中有1 mol O^2^－通过时，电子转移2 mol

根据化学反应与能量转化的相关知识，试回答下列问题：
（1）已知：白磷黑磷，黑磷比白磷稳定，结构与石墨相似，下图能正确表示该反应中能量变化的是________（填序号）。

（2）已知：在25 ℃、101 kPa时，8 g CH₄完全燃烧生成液态水时放出的热量是445.15 kJ，则CH₄燃烧的热化学方程式是                。
（3）已知：氢氧燃料电池的总反应方程式为2H₂+O₂==2H₂O。其中，氢气在       （填“正”或“负”）极反应，在碱性条件下，电极反应式为                     。电路中每转移0.2mol电子，标准状况下消耗H₂的体积是________L。

(14分)工业制硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是一个关键的步骤。
（1）一定条件下，SO₂可发生反应：SO₂(g)+O₂(g)SO₃(g)  △H=﹣98kJ·mol^﹣1。
①某温度下，在100 L的恒容密闭容器中开始加入4.0 mol SO₂(g)和10.0 mol O₂(g)，当反应达到平衡时共放出热量196 kJ，该温度下平衡常数K=_______(用分数表示)。
②上述反应按照相同的物质的量投料，测得SO₂在不同温度下的平衡转化率a％与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是_______(填序号)。

A．温度：T3>T2>T1

B．正反应速率：v(c)>v(a)，v(b)>v(d)

C．平衡常数：K(a)>k(c)，K(b)=K(d)

D．平均摩尔质量：M(a)>M(c)，M(b)>M(d)

③上述反应达平衡后，保持温度和容器的压强不变，若再通入一定量SO₃(g)，则SO₂的体积分数_______(填“增大”、“减小”、“不变”)。
（2）某人设想以下图所示装置用电化学原理模拟生产硫酸：

①通入O₂的电极是________极。
②写出通入SO₂的电极的电极反应式：_______________
③若此过程中转移了0.2mol电子，则质子膜两侧电解液的质量变化差(△m左﹣△m右)为________g(忽略气体的溶解)。

乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的燃料电池，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．电子移动方向：电极a→磷酸溶液→电极b

B．正极反应式为：CH2＝CH2－2e^- + 2OH^- = CH3CHO + H2O

C．每有0．1mol O2反应，则迁移H^+0．4mol

D．该电池为可充电电池

烃A在一定条件下可以按下图进行转化：

已知D为，F₁和F₂互为同分异构体，加成HBr时F₁有两种加成产物，F₂只有一种加成产物，G₁和G₂分别互为同分异构体。据此作答：
（1）框图中属于取代反应的是_______（填序号）；B完全燃烧后生成的CO₂和水的质量比为_________。
（2）A的结构简式是_________________；G₁的结构简式是____________________。
（3）写出E在一定条件下生成高聚物的化学方程式：____________________
（4）已知B可在碱性条件下和O₂构建成燃料电池，写出负极的电极反应式：___________________