高中化学化学电源新型电池试题

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

LiFePO₄电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO₄＋LiLiFePO₄，电池的正极材料是LiFePO₄，负极材料是石墨，含Li^＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO₄电池说法正确的是

A．可加入硫酸以提高电解质的导电性

B．放电时电池内部Li^＋向负极移动

C．充电过程中，电池正极材料的质量不变

D．放电时电池正极反应为：FePO4＋Li^＋＋e^－＝LiFePO4

科学家预言，燃料电池将是2l世纪获得电力的重要途径。一种甲醇燃料电池是采用铂或炭化钨作电极，在硫酸电解液中直接加入净化后的甲醇。同时向一个电极通入空气。
回答如下问题：
(1)配平电池放电时发生的化学反应方程式：
□CH₃OH+□O₂→□CO₂+□H₂O
(2)在硫酸电解液中，CH₃OH(C为－2)失去电子。此电池的正极发生的反应是　　　　　　　　　　　　　，负极发生的反应是　　　　　　　　　　　　。
(3)电解液中的H⁺向       极移动；向外电路释放电子的电极是       。
(4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其主要有两点：首先燃料电池的能量转化效率高，其次是　　　　。
(5)甲醇燃料电池与氢氧燃料电池相比．其主要缺点是甲醇燃料电池的输出功率较低．但其主要优点是　　　　　。

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^+

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示：

回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为                、               ；
（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是            ，电解氯化钠溶液的化学方程式为                                              ；
（3）若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为
              (已知N_A＝6.02×10²³mol^－1，电子电荷为1.60×10^－19C，列式表示即可)，最多能产生的氯气体积为      L(标准状况）。

微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。最早用于有机废水处理，下图是利用微生物燃料电池处理含甲醛废水的装置，其中3是质子交换膜，下列有关说法不正确的是

A．负极发生的反应为：HCHO-4e^-+H₂O=CO₂+4H⁺
B．负极所在的左室中需保持厌氧环境
C．O2参与正极反应，发生还原反应
D．NH₄⁺通过循环操作最终被转化成N₂

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

被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效 率的特点．右图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH 溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连 续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．试回答下列问题：

（1）写出氢氧燃料电池工作时负极反应方程式：
负极：                                   。
（2）为了获得氢 气，除了充分利用太阳能外，工业上利用石油产品与水在高温、催化剂作用下制取氢气．写出丙烷和 H2O 反应生成 H2 和 CO 的化学方程式：                       
（3）若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极反应式为 ：                   电池总离子反应方程式为                   。
（4）若将此燃料电池改进为直接以有机物 A 和氧气为原料进行工作，有机物 A 只含有 C、H、 O 三种元素，常用作有机合成的中间体。16.8 g 该有机物经燃烧生成 44.0 g CO2 和 14.4 g H2O ；质谱图表明其相对分子质量为 84，红外光谱分析表明 A 分子中含有 O—H 键和位于分子端的-C≡C-键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积为 6:1:1。A 的分子式是                  A的结构简式是                   

甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成．电池的总反应式为2CH₃OH+3O₂+4OH^－═2CO+6H₂O．则下列说法正确的是

A．电池放电时通入空气的电极为负极

B．电池放电时负极的电极反应式为CH3OH－6e^－+H2O═CO2↑+6H^+

C．由于CO水解显碱性，电池放电时，电解质溶液的pH逐渐增大

D．电池放电时每消耗1molCH3OH转移6mol电子

工业废水随意排放会造成严重污染，根据成分不同可采用不同的处理方法。
（1）电池生产工业废水中常含有Cu²⁺等重金属离子，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)＝6.3×10^－18mol²·L^－2，Ksp(CuS)＝1.3×10^－36mol²·L^－2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理______________________。
②FeS高温煅烧产生的SO₂气体通入下列溶液中，能够产生沉淀的是_________（填序号）
A．Ba(NO₃)₂  B．BaCl₂
C．Ba(OH)₂ D．溶有NH₃的BaCl₂溶液
③已知元素在高价态时常表现氧化性，若在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀，则生成CuCl的离子方程式是___________。
（2）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr₂O₇^2-）时，在废水中加入适量NaCl，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在如下反应Cr₂O₇²+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，最后Cr³⁺ 以Cr(OH)₃形式除去，下列说法不正确的是______（填序号）
A．阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺
B．电解过程中溶液pH减小
C．过程中有Fe（OH）₃沉淀生成
D．电路中每转移12 mol电子，最多有2mol Cr₂O₇^2-被还原
（3）废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。右图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中，a电极作_________极（填“正”“负”“阴”或“阳”），其电极反应式为___________。

镁-空气电池的工作原理如右图所示。下列说法不正确的是（   ）

A．工作一段时间后，c（Na^+）变大	B．电池工作时，OH^-向a极移动
C．气体X 中N2的百分含量与空气相同	D．电池总反应为2Mg+O2+2H2O＝2Mg(OH)2

2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是（ ）

A．a为电池的正极

B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2Ox+xLi

C．放电时，a极锂的化合价发生变化

D．放电时，溶液中Li^+从b向a迁移

科学家们在研制一种吸气式的锂—空气电池，工作时吸收空气中的氧气在多孔金制成的正极表面上反应。总反应可表示为2Li＋O₂Li₂O₂下列有关说法正确的是

A．充电时，多孔金制成的电极外接电源负极

B．放电时，Li^＋从负极向正极移动

C．放电时，吸收空气中22.4 L的O2，就有2 mol e^－从电池负极流出

D．该电池可使用含Li^＋的水溶液作电解质溶液

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1molCH3OH转移6mol电子

甲醇来源丰富，价格低廉，是一种重要的化工原料，有着非常重要、广泛的用途。工业上通常用水煤气在恒容、催化剂和加热的条件下生产甲醇，其热化学方程式为：
2H₂(g)+CO(g)CH₃OH(g)   ΔH=-90.8kJ/mol。
（1）该反应的平衡常数表达式为：K=      ，如升高温度，K值将     （填：增大、减小或不变）。
（2）以下各项不能说明该反应达到平衡状态的是            .
A、混合气体的密度保持不变         B、甲醇的质量分数保持不变
C、CO的浓度保持不变              D、2v_逆(H₂)=v_正(CH₃OH)
（3）在210⁰C、240⁰C和270⁰C三种不同温度、2L恒容密闭容器中研究合成甲醇的规律。

上图是上述三种温度下不同的H₂和C0的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系，则曲线Z对应的温度是       。由起始达到a点所需时间为5min，则H₂的反应速率      mol/(L·min)。
（4）某兴趣小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时，正极是     极（填“a”或 “b”）；
②该电池负极反应的离子方程式为                                    。