高中化学化学电源新型电池填空题

（1）对工业合成氨条件的探索一直是化学工业的重要课题，在恒温恒容的甲容器、恒温恒压的乙容器中分别进行合成氨反应，如下图（图中所示数据均为初始物理量）。t分钟后反应均达到平衡，生成NH₃均为0.4mol（忽略水对压强的影响及氨气的溶解）。

①判断甲容器中的反应达平衡的依据是           .（填写相应编号）

A．压强不随时间改变

B．气体的密度不随时间改变

C．c(N2)不随时间改变

D．单位时间内生成2molNH3的同时消耗1molN2

E．单位时间内断裂3 mol H-H键，同时断裂6 mol N-H键
②该条件下甲容器中反应的平衡常数K=
③该条件下，若向乙中继续加入0.2mol N₂，达到新平衡时N₂转化率=             。
（2）某甲醇（CH₃OH）燃料电池原理如图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为_______________________________.
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解池的总反应离子方程式为：                                      . 假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）.

氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是______________________，在导线中电子流动方向为_______（用a、b 表示）。
（2）负极反应式为 ___________________。
（3）电极表面镀铂粉的原因为___________________。
（4）该电池工作时，H₂和O₂连续由外部供给，电池可连续不断提供电能．因此，大量安全储氢是关键技术之一．金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：Ⅰ.2Li+H₂2LiH
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反应Ⅰ中的还原剂是______________，反应Ⅱ中的氧化剂是_____________。
②用锂吸收224L（标准状况）H₂，再由生成的LiH与H₂O作用放出的H₂用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为__________mol。

质子交换膜燃料电池广受关注．
（1）质子交换膜燃料电池中作为燃料的H₂通常来自水煤气．
已知：C（s）+1/2O₂（g）═CO（g）  △H₁=﹣110.35kJ·mol^﹣1
2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）  △H₂=+571.6kJ·mol^﹣1
H₂O（l）═H₂O（g）  △H₃=+44.0kJ·mol^﹣1
则C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）  △H₄=                    ．
（2）燃料气（流速为1800mL·h^﹣1；体积分数为50% H₂，0.98% CO，1.64% O₂，47.38% N₂）中的CO会使电极催化剂中毒，使用CuO/CeO₂催化剂可使CO优先氧化而脱除．
①160℃、CuO/CeO₂作催化剂时，CO优先氧化反应的化学方程式为                    ．
②灼烧草酸铈[Ce₂（C₂O₄）₃]制得CeO₂的化学方程式为                               ．
③在CuO/CeO₂催化剂中加入不同的酸（HIO₃或H₃PO₄），测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图1所示．加入          （填酸的化学式）的CuO/CeO₂催化剂催化性能最好．催化剂为 - HIO₃，120℃时，反应1h后CO的体积为            mL．

（3）图2为甲酸质子交换膜燃料电池的结构示意图．该装置中        （填“a”或“b”）为电池的负极，负极的电极反应式为             

依据原电池原理，回答下列问题：

图（1）                          图（2）
（1）图（1）是依据氧化还原反应：Cu(s)＋2Fe^3＋(aq)＝Cu^2＋(aq)＋2Fe^2＋(aq)设计的原电池装置。
①电极X的材料为是             ；电极Y的材料为是           。
②Y电极发生的电极反应式为：                                。
（2）图（2）是使用固体电解质的燃料电池，装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH₄和空气，其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂固体，它在高温下能传导阳极生成的O^2－离子(O₂＋4e^―→2O^2－)。
① c电极的名称为                    ②d电极上的电极反应式为                                   。

中国环境监测总站数据显示，颗粒物（PM2.5等）为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此对PM2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
Ⅰ．将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2-	NO3^-	Cl^-
浓度 /mol．L^-1	4×10^-5	6×10^-5	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

根据表中数据判断PM2.5的酸碱性，试样的pH=_________。
Ⅱ．NO_x是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

①N₂（g）+O₂（g）2NO（g）△H＝________。
②当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出．写出NO被CO还原的化学方程式___。
2CO（g）═2C（s）+O₂（g），已知该反应的△H＞0，该设想不能实现，他的依据是_______。
Ⅲ．碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应___________________________。
②用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池．电池充放电时的总反应为：Ni（OH）₂+M  NiO（OH）+MH，电池放电时，负极电极反应式为：________________________。

短周期元素A、B、C、D、E，A为原子半径最小的元素，A、D同主族，D、E同周期，CE同主族且E的原子序数为C的原子序数的2倍，B为组成物质种类最多的元素。
（1）E离子的原子结构示意图__________________；
（2）分别由A、C、D、E四种元素组成的两种盐可相互反应得到气体，写出这个反应的离子方程式__________________；
（3）由A、B、C三种元素组成的物质X，式量为46，在一定条件下与C、D两种元素的单质均可反应．写出X与C单质在红热的铜丝存在时反应的化学方程式__________________；
（4）A、C、D三种元素组成的化合物Y中含有的化学键为_______________，B的最高价氧化物与等物质的量的Y溶液反应后，溶液显________（“酸”、“碱”或“中”）性，原因是________________；
（5）A的气体单质和C的气体单质可发生反应，在“神舟六号”飞船上使用了根据这反应设计的燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，电池负极反应为__________，使用这种电池的优点为_____________；

Ⅰ、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＋8H₂O 3Zn(OH)₂＋2Fe(OH)₃＋4KOH
（1） 放电时正极附近溶液的碱性        （填增强、减小或不变）；放电时每转移3 mol 电子，有      molK₂FeO₄被     （填氧化或还原）
（2）电池充电时阳极反应为                        
Ⅱ、下列框图中，A由两种黑色金属氧化物等物质的量混合而成，B中含有四种阳离子．据此回答下列问题：

（1）A的组成是(填化学式)          
（2）相同条件下，溶液B中所有阳离子的氧化性由强到弱的顺序依次是                 
（3）A中某组分可由单质与水反应制得，化学方程式为：                   
（4）电解所用装置如右图所示
电解开始阶段，阳极上的电极反应是                 
电解至阴极刚开始有固体R析出时，该溶液中金属离子浓度由大到小的顺序是            

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
请回答下列有关含氮物质的问题：
（1）右图是1molNO2和1molCO反应生成CO2 和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式_____________________________________；

恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是___(填序号)。

A．容器内混合气体颜色不再变化

B．容器内的压强保持不变

C．v逆(NO2)＝v正(NO)

D．容器内混合气体密度保持不变

（2）汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：
N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH>0，已知该反应在2404℃时，平衡常数K＝64×10－4。
该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1 mol/L、4.0×10－2 mol/L和3.0×10－3 mol/L，此时反应_______(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)。
（3）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。总电池反应为N2H4+O2 = N2+2H2O。该电池放电时，负极的电极反应式是_________。
（4）盐酸肼（N2H6Cl2）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH4Cl类似。写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式_____________________________________。

汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO+2CO2CO₂+N₂．在密闭容器中发生该反应时c(CO₂)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示。

① T₁＿(填“>”“<”或“=”)T₂。
② 在T₂温度下，0～2s内的平均反应速率v(N₂)=________。
（2）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可形成燃料电池，其原理如图所示。通入O₂的一极为_______(填“正极”或“负极”)，该电池在使用过程中石墨I电极上生成N₂O₅，其电极反应式为_________。

氨气是一种重要工业原料，在工农业生产中具有重要的应用。
（1）已知：N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)  △ H＝+180.5kJ·mol^－1
4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g) △H=－905 kJ·mol^－1
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   △H=－483.6kJ·mol^－1
则N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)的△H=_________________________。
（2）工业合成氨气的反应为N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)。在一定温度下，将一定量的N₂和H₂通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后．改变下列条件，能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是__________________。
①增大压强   ②增大反应物的浓度   ③使用催化剂  ④降低温度
（3）①实验室常用加热氯化铵固体和氢氧化钙固体的混合物来制取氨气，画出反应及收集的简易装置实验室还可在           （填一种试剂）中滴加浓氨水的方法快速制取少量氨气。
② 常温下氨气极易溶于水，溶液可以导电。氨水中水电离出的c(OH^－)          10^－7 mol·L^-1（填写“＞”、“＜”或“＝”）；
③ 将相同体积、PH之和为14的氨水和盐酸混合后，溶液中离子浓度由大到小的顺序
为                  。
（4）合成氨的原料氢气是一种新型的绿色能源，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行图所示实验：(其中a、b均为碳棒)。如图所示:

右边Cu电极反应式是                           
a电极的电极反应式                             

（1）0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B₂H₆）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学反应方程式为                       ；
又知H₂O（l）=H₂O（g）；△H＝+44kJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是           kJ
（2）发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和NO₂作氧化剂,这两者反应生成N2和水蒸气.又已知:  ①N₂(气)+2O₂(气)＝2NO₂(气) △H＝+67.7kJ/mol ②N₂H₄(气)+O₂(气)＝N₂(气)+2H₂O(气)  △H＝－534kJ/mol 试写出肼与NO₂反应的热化学方程式：                
（3）甲烷燃料电池：碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）
正极：___________         _____
负极：__________              
总反应方程式： CH₄+ 2O₂ + 2OH^- = CO₃^2- + 3H₂O

分Ⅰ.甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。
（1）工业生产甲醇的常用方法是CO(g)＋2H₂(g)===CH₃OH(g) ΔH＝－90.8 kJ·mol^－1。
已知：2H₂(g)＋O₂(g)===2H₂O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol^－1
H₂(g)＋1/2O₂(g)===H₂O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol^－1
①H₂的燃烧热ΔH＝___________kJ·mol^－1。
②CH₃OH(g)＋O₂(g)===CO(g)＋2H₂O(g)的反应热ΔH＝________________。
（2）工业上利用甲醇制备氢气常用方法之一是甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH₃OH(g)===CO(g)＋2H₂(g)，此反应能自发进行的原因是____________________________。
Ⅱ.铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-2PbSO₄+2H₂O
请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
（1）放电时：正极的电极反应式是________________；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加________g。
（2）在完全放电耗尽PbO₂和Pb时，若按图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成________、B电极上生成________。

开发新能源，使用清洁燃料，可以达到减少污染的目的。
（1）由C、H、O三种元素中的两种和三种分别组成的燃料物质甲和乙，其分子中均有氧，且1个乙分子中含有18个电子，则甲和乙分别是                  。乙是一种清洁燃料，工业上可用甲和氢气反应制得。
① T₁温度时，在体积为2 L的密闭容器中充入2 mol甲和6 mol H₂，反应达到平衡后，测得c(甲)＝0.2 mol/L，则乙在平衡混合物中的物质的量分数是              。（保留两位有效数字）
② 升高温度到T₂时，反应的平衡常数为1，下列措施可以提高甲的转化率的是________（填字母）。
A．加入2 mol甲     B．充入氮气     C．分离出乙     D．升高温度
（2）甲烷也是一种清洁燃料，但不完全燃烧时热效率降低并会产生有毒气体造成污染。已知：
CH₄(g) + 2O₂(g) ＝ CO₂(g) + 2H₂O(l)    ΔH₁＝―890.3 kJ/mol
2CO (g) + O₂(g) ＝ 2CO₂(g)    ΔH₂＝―566.0 kJ/mol
则甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热效率是完全燃烧时的________倍（计算结果保留1位小数）。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。右图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol/L的氯化铜溶液的装置示意图（O^2-可以在固态电解质中自由移动）。请回答：

① 甲烷燃料电池的负极反应式是           。
② 当线路中有0.1 mol电子通过时，______________（填“a”或“b”）极增重____________g。

(10分)化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：

（1）对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是________。

A．a电极是负极，OH^－移向负极

B．b电极的电极反应为：O2＋2H2O＋4e^－===4OH^－

C．电池总反应式为：2H2＋O22H2O

D．电解质溶液的pH保持不变

E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
（2）上图右边装置中盛有AgNO₃溶液，当氢氧燃料电池工作一段时间后，AgNO₃溶液的pH_____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）已知甲醇的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ/mol，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_______________，正极的反应式为______________。
理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为__________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。

（本小题满分15分）
参考下列图表和有关要求回答问题：

（1）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH₃OH(g)和H₂O(g)反应生成CO₂和H₂。右图是该过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，正反应活化能 a的变化是_____________（填“增大”、“减小”、“不变”），反应热△H的变化是_____________（填“增大”、“减小”、“不变”）。请写反应进程出CH3OH(g)和H2O(g)反应的热化学方程式_____________。

（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的另一种反应原理是：CH₃OH(g)+1/2O₂(g)  CO₂(g)+2H₂(g) △H="c" kJ/mol又知H₂O(g)  H₂O(l) △H="d" kJ/mol。则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为_____________。
（3）以CH₃OH燃料电池为电源电解法制取ClO₂。二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
①CH₃OH燃料电池放电过程中，通入 O₂的电极附近溶液的pH_____________，负极反应式为_____________。
②图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO₂。阳极产生 ClO₂的反应式为_____________。
③电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时（标准状况，忽略生成的气体溶解），停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子为_____________mol。