高中化学化学电源新型电池试题

最早使用的化学电源（chemical power source））是锌锰电池，即大家所熟悉的干电池（dry cell），其结构如下图所示：尽管这种电池的历史悠久，但对它的电化学过程尚未完全了解。一般认为，放电时，电池中的反应如下：
E极：2MnO₂＋2H₂O＋2e^－ _="==" 2MnO(OH)＋2OH^－
F极：Zn＋2NH₄Cl ₌₌₌ Zn(NH₃)₂Cl₂＋2H^＋＋2e^－
总反应式： 2MnO₂＋Zn＋2NH₄Cl _="==" 2MnO(OH)＋Zn(NH₃)₂Cl₂
下列说法正确的是

A．E极是电池的正极，发生的是氧化反应

B．F极是电池的负极，发生的是氧化反应

C．从结构上分析，锌锰电池应属于可充电电池

D．锌锰电池内部发生的氧化还原反应是可逆的

热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：PbSO₄+2LiCl+Ca ＝CaCl₂+Li₂SO₄+Pb下列有关说法正确的是：（Pb的相对原子质量：207）

A．正极反应式：Ca+2Cl^-- 2e^-＝CaCl2

B．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转。

C．放电过程中，Li^+向负极移动

D．每转移0．1mol电子，理论上生成20．7gPb

研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO₂＋2Ag＋2NaCl=Na₂Mn₅O₁₀＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是：

A．正极反应式：Ag＋Cl^－－e^－="AgCl"	B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C．Na^＋不断向“水”电池的负极移动	D．AgCl是还原产物

已知某碱性硼化钒(VB₃)一空气电池工作时发生反应为：11O₂＋4VB₂=2V₂O₅＋4B₂O₃。以该电池作为电源，使用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图所示。当外电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448L气体(标准状况)，则下列说法正确的是

A．VB2电极发生的电极反应为：2VB2＋11H2O－22e^－=V2O5＋2B2O3＋22H^＋

B．若B装置内的液体体积为400mL，则CuSO4溶液的物质的量浓度为0.025mol/L

C．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，然后有气泡产生

D．外电路中电子由a电极流向b电极

目前，人们正在研究开发一种高能电池---钠硫电池，它是以熔融的钠和硫为两极，以Na⁺导电的β′—Al₂O₃陶瓷作固体电解质，反应式如下：Na₂S_x2Na+xS，以下说法正确的是          （  ）                 

A．放电时，Na 作正极，S极发生还原反应

B．充电时钠极与外电源的正极相连

C．当用该电池电解AgNO3溶液时，阳极上产生标况下气体11.2L时，消耗钠2.3g

D．充电时，阳极发生的反应为：Sx^2^－-2e^－=xS

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，则下列说法正确的是

A．构成该电池的正极和负极必须是两种活性不同的金属

B．充电时有CH3OH生成的电极为阳极

C．放电时电解质溶液的pH逐渐增大

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

1913年，德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产，被称作解救世界粮食危机的化学天才。现将lmolN₂和3molH₂投入1L的密闭容器，在一定条件下，利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＜0
当改变某一外界条件（温度或压强）时，NH₃的体积分数ψ(NH₃)变化趋势如下图所示。

回答下列问题：
（1）已知：①NH₃(g) NH₃(g) △H₁
②N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(l) △H₂
则反应N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)的△H＝              （用含△H₁、△H₂的代数式表示）。
（2）合成氨的平衡常数表达式为____          ，平衡时，M点NH₃的体积分数为10%，则N₂的转化率为        （保留两位有效数字）。
（3）X轴上a点的数值比b点           （填“大”或“小”）。上图中，  Y轴表示     （填“温度”或“压强”），判断的理由是               。
（4）若将1mol N₂和3mol H₂分别投入起始容积为1L的密闭容器中，实验条件和平衡时的相关数据如下表所示：

下列判断正确的是____。

A．放出热量：Ql< Q2< △Hl	B．N2的转化率：I> III
C．平衡常数：II >I	D．达平衡时氨气的体积分数：I>II

（5）常温下，向VmL amoI.L^-l的稀硫酸溶液中滴加等体积bmol.L^-l的氨水，恰好使混合溶液呈中性，此时溶液中c(NH₄⁺)__c(SO₄^2-)（填“>”、“<”或“=”）。
（6）利用氨气设计一种环保燃料电池，一极通入氨气，另一极通入空气，电解质是掺杂氧化钇(Y₂0₃)的氧化锆(ZrO₂)晶体，它在熔融状态下能传导O^2-。写出负极的电极反应式             。

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                                    。