高中化学化学电源新型电池试题

某甲烷燃料电池构造示意图如下，关于该电池的说法不正确的是

A．a极是负极，发生氧化反应

B．正极的电极反应是：O2+2H2O+4e^-=4OH^-

C．该甲烷燃料电池的总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O

D．甲烷燃料电池是环保电池

I.已知0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B₂H₆)在O₂中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，其热化学方程式为：             。
II.在某温度下，物质(t－BuNO)₂在正庚烷或CCl₄溶剂中均可以发生反应：
(t－BuNO)₂ 2(t－BuNO) 。该温度下该反应在CCl₄溶剂中的平衡常数为1.4。
（1）向1L正庚烷中加入0.50mol(t－BuNO)₂，10min时反应达平衡，此时(t－BuNO)₂的平衡转化率为60%（假设反应过程中溶液体积始终为1L）。反应在前10min内的平均速率为ν（t－BuNO)=       计算上述反应的平衡常数K =      。
（2）有关反应：(t－BuNO)₂2(t－BuNO) 的叙述正确的是（    ）
A．压强越大，反应物的转化率越大
B．温度升高，该平衡一定向右移动
C．溶剂不同，平衡常数K值不同
III．甲醇燃料电池的电解质溶液是KOH溶液。则负极的电极反应式为                。

右图是一种正在投入生产的大型蓄电系统的原理图。电池的中间为只允许钠离子通过的离子选择性膜。电池充、放电的总反应方程式为：2Na₂S₂+NaBr₃Na₂S₄+3NaBr
下述关于此电池说法正确的是

A．充电的过程中当O.1 mol Na^+通过离子交换膜时，导线通过0．1 mol电子

B．电池放电时，负极反应为：3NaBr一2e^-＝NaBr3+2Na

C．充电过程中，电极a与电源的正极相连

D．放电过程中钠离子从右到左通过离子交换膜

(15分)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成CO，充分燃烧时生成CO₂，反应放出的能量如图1所示

（1）在通常状况下，          更稳定(填“金刚石”或“石墨”)，金刚石转化为石墨的热化学方程式为           。
（2）CO、O₂和熔融Na₂CO₃可制作燃料电池，其原理见图2。石墨Ⅰ上电极反应式为          。
（3）用CO₂生产甲醇燃料的方法为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H＝－49．0kJ/mol，将6molCO₂和8molH₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图3所示(实线)。图中数据a(1，6)表示：在1min时H₂的物质的量是6 mol。
①下列时间段平均反应速率最大的是        。

A．0～1min

B．1～3min

C．3～8min

D．8～11min

②仅改变某一个实验条件再进行两次实验测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线Ⅰ对应的实验条件改变是         ，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是            ，体积不变，再充入3molCO₂和4molH₂，H₂O(g)的体积分数        (填“增大”“减小”或“不变”)。

PM_2．5污染跟工业燃煤密切相关，燃煤还同时排放大量的SO₂和NO_X。
（1）在一定条件下，SO₂气体可被氧气氧化，每生成8 g SO₃气体，放出9．83 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式                。若起始时向密闭容器内充入0．4molSO₂和0．2mol O₂，达平衡后放出的热量为Q，则Q       39．32kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）一定条件下，在恒容密闭的容器中，当上述反应达到平衡时，下列说法正确的是__________（填序号）
a．2v_逆（SO₂）=v_正（O₂）              
b．ΔH保持不变
c．混合气体密度保持不变              
d．混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）500℃时，在催化剂存在条件下，分别将2 mol SO₂和1 mol O₂置于恒压容器I和恒容容器II中（两容器起始容积相同，），充分反应均达到平衡后,两容器中SO₂的转化率关系是I_________II（填“>”、“<”或“=”）。若测得容器II中的压强减小了30%，则该容器中SO₃体积分数为         （结果保留3位有效数字）。
（4）将生成的SO₃溶于水，再向溶液中通入NH₃得到1L cmol/L（NH₄）₂SO₄溶液的PH=5，计算该（NH₄）₂SO₄溶液的水解平衡常数K_h=              。
（5）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作原电池，其装置见下图。该电池中Na⁺向  _____电极移动（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），在电池使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为                  。

设计出燃料电池使天然气CH₄氧化直接产生电流是对世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入天然气，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－离子。回答如下问题：
（1）这个电池的正极发生的反应是：                                  ；
（2）固体电解质里的O^2－向        极（填“正”或“负”）；
（3）天然气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，产生         堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。
（4）若将此甲烷燃料电池设计成在25%的KOH溶液中的电极反应，该电池的负极区域的碱性会_______（填“增强”、“减弱”或“不变”）。

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。
关于该电池的说法正确的是

A．放电时，Zn作负极，发生还原反应

B．放电时，K2FeO4附近溶液pH减小

C．充电时，锌极附近溶液pH减小

D．充电时，阳极电极反应为：Fe(OH)3－3e^－＋5OH^－===FeO4^2-＋4H2O

查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中,理论上乙醇可以被完全氧化为CO₂，但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为：CH₃CH₂OH－2e^-→X+2H⁺。下列说法中正确的是

A．电池总反应为：2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O

B．另一极的电极反应式为：O2 + 4e^-+ 2H2O = 4OH^-

C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极

D．电池内部H^+由正极向负极移动

有人设计出利用CH₄和O₂的反应，用铂电极在KOH溶液中构成燃料电池。电池的总反应类似于CH₄在O₂中燃烧，则下列说法正确的是

A．每消耗1molCH4可以向外电路转移4mol电子

B．负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4+10OH^—=CO3^2—+7H2O+8e^—

C．负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e^—=4OH^—

D．电池放电后，溶液pH不断升高

一种使用阴离子交换膜（只也许阴离子通过）的铜锌电池结构如下图：

以下选项两栏内容正确且相关联的是

选项	操作与现象	解释与推论
A	电池放电时化学能转化为电能	Zn(s) + Cu^2+(aq) = Zn^2++ Cu(s)   △H＞0
B	该电池充电时铜棒变细	两电极区溶液颜色都变深
C	该电池放电时铜棒是电池正极	Cl^-通过交换膜从左（铜棒区）向右（锌棒区）移动
D	该电池充电时a接电源正极	电极反应Cu^2++2e^- = Cu

 

某种熔融碳酸盐燃料电池以Li₂CO₃、K₂CO₃为电解质、以CH₄为燃料时，该电池工作原理见下图。下列说法正确的是

A．此电池在常温时也能工作

B．正极电极反应式为：O2+2CO2+4e^﹣=2CO3^2^﹣

C．CO3^2^﹣向正极移动

D．a为CH4，b为CO2

丙烷（C₃H₈）和丙烯（C₃H₆）都可作火炬燃料。
（1）丙烷脱氢可得丙烯。
已知：C₃H₈（g）＝CH₄（g）＋HCCH（g）＋H₂（g）   △H₁=＋156.6 kJ·mol^－1
CH₃CHCH₂（g）＝CH₄（g）＋HCCH（g ）        △H₂=＋32.4 kJ·mol^－1
则相同条件下，反应C₃H₈（g）= CH₃CHCH₂（g）＋H₂（g）的△H=        kJ·mol^－1。
（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池负极反应式为           ；放电时CO₃^2－移向电池的          （填“正”或“负”）极。
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO₂和H₂O。常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol·L^－1。若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃HCO₃^－＋H^＋的平衡常数K₁=            。（已知10^-5.60=2.5×10^-6）
（4）常温下，0.1 mol·L^－1NaHCO₃溶液的pH大于8，则溶液中：
①c（OH^-）=                      。
②c（H₂CO₃）      c（CO₃^2－）（填“＞”、“=”或“＜”），原因是          （用离子方程式和必要的文字说明）。

一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，电池反应的化学方程式为：
CH₃CH₂OH+O₂=CH₃COOH+H₂O。下列有关说法不正确的是

A．检测时，电解质溶液中的H^+向正极移动

B．若有0．4mol电子转移，则消耗2．24L氧气

C．正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应

D．负极上的反应为：CH3CH2OH－4e^－+H2O=CH3COOH+4H^+

镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理如图，该电池反应为：Mg +ClO ^- +H₂O ="=" Mg(OH)₂+ Cl^-下列有关说法正确的是

A．电池工作时，C溶液中的溶质是MgCl2

B．电池工作时，正极a附近的pH将不断增大

C．负极反应式：ClO ^-—2e ^- +H2O ="=" Cl^-+ 2OH^-

D．a电极发生还原反应，每转移0．2mol电子，理论上生成0．1mol Cl^-

微型纽扣电池在现代生活中是广泛应用的一种银锌电池，其电极分别是Ag₂O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式分别为：Zn＋2OH^－－2e^－===ZnO＋H₂O，Ag₂O＋H₂O＋2e^－===2Ag＋2OH^－，电池总反应式为Ag₂O＋Zn===2Ag＋ZnO。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是

A．在使用过程中，电池负极区溶液pH增大

B．在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

C．在使用过程中，Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

D．外电路中每通过0.2 mol电子，正极的质量理论上减小1.6 g