高中化学化学电源新型电池填空题

燃料电池是利用燃料（如CO、H₂、CH₄等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。
（1）完成下列关于甲烷（CH₄）燃料电池的填空：
①甲烷与氧气反应的化学方程式为：                          
②已知燃料电池的总反应式为CH₄+2O₂+2KOH==K₂CO₃+3H₂O，电池中有一极的电极反应为CH₄+10OH^--8e^-="=" CO₃^2-+7H₂O，这个电极是燃料电池的     （填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：             
③随着电池不断放电，电解质溶液的碱性         （填“增大”、“减小”或“不变”）
④通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率        （填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。
（2）据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA）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，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2－。
①该电池反应的总离子方程式为____________________________
②甲醇在____极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将____（填降低或上升、不变）。

有X、Y、Z、W四种短周期元素，原子序数依次增大。X的阳离子就是一个质子。Z、W在周期表中处于相邻位置，它们的单质在通常状况下均为无色气体。Y原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍。请回答：
（1）Y的原子结构示意图为              ，YW₂的结构式为                  。
（2）将X₂、W₂按下图所示通人某燃料电池中，其中，b电极的电极反应式为                    。

若有16gW₂参加反应，转移的电子是          N_A。
（3）由X、Y、Z、W四种元素组成的无机酸酸式盐，与足量的NaOH溶液在加热条件下反应的离子方程式为           。

以甲醇、空气和氢氧化钾溶液为原料，金属铂为电极可构成普通的燃料电池。该电池的负极上的电极反应式为____________

如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视，所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
（1）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中。
进行反应得到如下两组数据：

①实验1从开始到达到化学平衡时，以v（CO₂）表示的反应速率为        。（精确到0.01，下同）
②该反应为    （填“吸”或“放”）热反应，实验2条件下平衡常数K=       。
（2）以二甲醚（CH₃OCH₃）、空气、氢氧化钾为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式：         。
（3）已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热分别为- 285.8 kJ·mol^-1、- 283.0 kJ·mol ^-1和- 726.5 kJ·mol^-1。请写出甲醇（CH₃OH）不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                                                   。

电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
①电解池中X极上的电极反应式为                            ，
在X极附近观察到的现象是                                                。　
②Y电极上的电极反应式为                      ，
检验该电极反应产物的方法是                                              。
③总反应的化学方程式                                                      。
（2）X、Y都是惰性电极，电解CuSO₄溶液，当电路中通过0.4mol 电子时，析出铜的同时在另一个电极可得              L O₂ (标准状况下)

（1）可以将氧化还原反应2H₂＋O₂＝2H₂O设计成原电池，若KOH溶液作电解质溶液，则正极反应式为              。若把H₂改为甲烷，KOH溶液作电解质溶液，则负极反应式为             。
（2）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH。该电池的正极反应式为              ，负极反应式为                    ，电池反应的离子方程式为：                 。

下图是用铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。

已知：铅蓄电池在放电时发生下列电极反应
负极　Pb＋－2e^－===PbSO₄
正极　PbO₂＋4H^＋＋＋2e^－===PbSO₄＋2H₂O
(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式                    。
(2)若在电解池中C极一侧滴2滴酚酞试液，电解一段时间后未呈红色，说明蓄电池的A极为________极。
(3)用铅蓄电池电解1 L饱和食盐水(食盐水足量、密度为1.15 g·cm^－3)时，
①若收集到11.2 L(标准状况下)氯气，则至少转移电子________mol。
②若蓄电池消耗H₂SO₄ 2 mol，则可收集到H₂的体积(标准状况下)为________L。

（1）在常温下，0.5mol甲醇在氧气中完全燃烧生成CO₂和液态水，放出热量363.3kJ.写出该反应的热化学方程式： _________________________
（2）请设计一个燃料电池：电解质为强碱溶液，Pt作电极，在电极上分别通入甲醇和氧气。通入甲醇的电极应为                 极（填“正”或“负”），该电极上发生的电极反应式为            。
（3）用Pt电极电解盛有1L pH=6的硝酸银溶液，如图甲所示，则右边电极上发生的电极反应式为                                       .
   
（4）某化学学习兴趣小组为了研究金属的腐蚀现象，将一枚铁钉放在“84”消毒液（NaClO）中，某同学设计了如图乙所示实验装置，写出石墨极上发生的电极反应式：                               

（1）今有2H₂+O₂ =2H₂O反应，构成碱性KOH燃料电池，则负极电极反应式为            ，正极电极反应式是              。
（2）若把KOH改为稀H₂SO₄作电解质，则负极电极反应式为                ；正极电极反应式为           。（1）和（2）的电解质不同，反应进行后，其溶液的pH个有什么变化？                。
（3）若把H₂改为CH₄，用KOH作电解质，则负极电极反应式为         ；正极电极反应式为         。

甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄(g) + H₂O (g) ＝CO(g) + 3H₂(g)    △H ＝+206.0 kJ/mol
II：CO (g) + 2H₂ (g) ＝ CH₃OH (g)  △H ＝—129.0 kJ/mol
（1）CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为_______________。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如图

假设100 ℃时达到平衡所需的时间为15min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为_______________。
（3）写出甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池负极的电极反应式：______________。
（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：

① 写出阳极电极反应式_______________。
② 写出除去甲醇的离子方程式_________________。

（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______________________。

写出下列电极方程式书写：
（1）酸性电解质的条件下氢氧燃料电池负极的电极方程式         ；正极的电极方程式     ；
（2）氢氧化钾做电解质条件下写出甲醇(CH₃OH)的燃料电池的负极的电极方程式                     ；正极的电极方程式             ；
（3）写出碱性锌锰原电池的负极的电极方程式              ；正极的电极方程式          ；
（4）写出铅蓄电池放电的负极的电极反应方程式                   ；

Ⅰ（1）CO可用于炼铁，已知Fe₂O₃（s）+ 3C（s）＝2Fe（s）+ 3CO（g） ΔH ₁＝+489.0 kJ·mol^－1，C（s） +CO₂（g）＝2CO（g）  ΔH ₂ ＝+172.5 kJ·mol^－1
则CO还原Fe₂O₃（s）的热化学方程式为                         。
Ⅱ（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101kPa时，32.0gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624kJ（25℃时），N₂H₄完全燃烧反应的热化学方程式是                  。
（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：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128g，则肼一空气燃料电池理论上消耗标标准状况下的空气                L（假设空气中氧气体积含量为20%）
（4）传统制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是           。

化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd＋2NiO(OH)＋2H₂O2Ni(OH)₂＋Cd(OH)₂
已知Ni(OH)₂和Cd(OH)₂均难溶于水但能溶于酸，负极材料是       ，以下说法中正确的是     （填字母代号）

A．①③

B．②④

C．①④

D．②③

①以上反应是可逆反应                   ②充电时镍元素被氧化
③电子由正极经电解质溶液流向负极       ④放电时电能转变为化学能
（2）写出放电时正极电极反应：      

化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍镉(NiCd)电池,其电池总反应可以表示为:
Cd+2NiO(OH)+2H₂O2Ni(OH)₂+Cd(OH)₂
已知Ni(OH)₂和Cd(OH)₂均难溶于水但能溶于酸,以下说法中正确的是(　　)
①以上反应是可逆反应　
②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能　
④放电时化学能转变为电能

A．①③

B．②④

C．①④

D．②③

(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为　　　　　　　　　　　　　　　　。