高中化学化学电源新型电池填空题

化学电源在通讯、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，以下说法中正确的是            （填序号）
①以上反应不是可逆反应
②电解质溶液为硫酸
③充电时化学能转变为电能
④放电时镉（Cd）为负极，发生还原反应
⑤放电时正极区pH升高
（2）氢氧燃料电池突出优点是把化学能直接转化为电能，而不经过热能中间形成，发生的反应为：
则负极反应式为___   _________。一段时间后，KOH溶液的浓度           (“变大”、“变小”或“不变”）
（3）在用惰性电极电解水制取H₂和O₂时，为了增强导电性，常常要加入一些电解质，下列物质中不能选用的是          （填序号）

A．NaOH

B．H2SO4

C．Na2SO4

D．CuSO4

PM2.5（可入肺颗粒物）污染跟冬季燃煤密切相关，燃煤还同时排放大量的CO₂、SO₂和NO_x最近有科学家提出构想：把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。
①已知在常温常压下：
2CH₃OH(l)+3O₂(g) = 2CO₂(g)+4H₂O(g) ∆H = －1275.6 kJ/mol
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ∆H = －566.0 kJ/mol    
H₂O(g)=H₂O（1） ∆H = －44.0 kJ/mol
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________________。
②以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图所示，该电池工作过程中O₂应从______（填“c”或“b”）口通入，电池正极反应式为__________________。

(14分)人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。
（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄＝2PbSO₄+2H₂O。正极电极反应式为                                    。
（2）FeCl₃溶液常用于腐蚀印刷电路铜板,发生2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_________,当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为       g
（3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为___________。
A．铝片、铜片      B．铜片、铝片      C．铝片、铝片   
（4）已知甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

该电池工作时，b口通入的物质为___________，该电池正极的电极反应式为：___________，工作一段时间后，当6.4 g甲醇（CH₃OH）完全反应生成CO₂时，有___________mol电子发生转移。

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：                                                   。

二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。
1.在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO₂和3mol H₂，发生的反应为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，△H＝－akJ·mol^－1（a＞0）， 测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________。
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O
D．反应中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变
②下列措施中能使增大的是________（选填编号）。
A．升高温度         
B．恒温恒容下充入He(g)
C．将H₂O(g)从体系中分离   
D．恒温恒容再充入2 mol CO₂和3 mol H₂
③计算该温度下此反应的平衡常数K＝_________。若改变条件        （填选项），可使K＝1。
A．增大压强   B．增大反应物浓度   C．降低温度   D．升高温度   E．加入催化剂
（2）某甲醇燃料电池原理如图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），则该电解反应的总反应的离子方程式为：                                           。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）。
（3）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)   △H＝－a kJ·mol^－1；
CH₃OH(g)＝CH₃OH(l)          △H＝－b kJ·mol^－1；
2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)        △H＝－c kJ·mol^－1；
H₂O(g)＝H₂O(l)                △H＝－d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：________________________    _________。

铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛，铝土矿是生产铝及其化合物的重要原料。
（1）铝元素在元素周期表中的位置是____        。
（2）铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。

①该电池的总反应化学方程式为____    ；
②电池中NaCI的作用是                。
③以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO₃（石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应式为                            。
④某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500mL的饱和NaCI溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0．3 mol·L^－1，则该过程中消耗铝的质量为                 。（3）氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂，聚氯化铝也被用于城市污水处理。
①氯化铝在加热条件下易升华，气态氯化铝的化学式为Al₂Cl₆，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为               。
②将铝土矿粉与碳粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式              。

二甲醚（CH₃OCH₃）是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的可燃物，被称为21世纪的新型能。工业制备二甲醚的生产流程如下：
催化反应室中（压力2.0~10.0MPa，温度300℃）进行下列反应：
①CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H ₁=" -" 90.7 kJ·mol^－1
②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H₂ =" -" 23.5 kJ·mol^－1
③CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)   △H₃ =" -" 41.2 kJ·mol^－1
（1）催化反应室中的总反应：3CO(g)+3H₂(g) CH₃OCH₃(g)+CO₂(g)。
该反应的反应热△H =_________。催化反应室中采用300℃的反应温度，理由是   。
（2）已知：反应①在300℃时的化学平衡常数为0.27。该温度下将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为2 L的密闭容器中，此时反应将（填“正向进行”、“逆向进行”或“处于平衡状态”）。
（3）上述流程中二甲醚精制的实验操作名称为      。
（4）图为绿色电“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。

该电池工作时，H⁺向 极移动（填“正”或“负”）；a电极的电极反应式为    。

聚合氯化铝是一种新型净水剂，其中铝的总浓度（用Al_T表示）包括三类‘“主要为Al³⁺的单体形态铝总浓度（用Al_a表示）；主要为[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺的中等聚合形态铝总浓度（用Al_b表示）和Al(OH)₃胶体形态铝总浓度（用A1_c表示）。
（1）一定条件下，向1.0 mol/LAlCl₃溶液中加入0.6 mol/L的NaOH溶液，可制得Al_b含量约为86％的聚合氯化铝溶液。写出生成[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺的离子方程式：_____________________。
（2）用膜蒸馏（简称MD）浓缩技术将聚合氯化铝溶液进行浓缩，实验过程中不同浓度聚合氯化铝中铝形态分布（百分数）如下表：

AlT/（mol·L^－1）	Ala/%	Alb/%	A1c/%
0.208	1.4	86.6	12.0
0.489	2.3	86.2	11.5
0.884	2.3	88.1	9.6
1.613	3.1	87.0	9.9
2.520	4.5	88.2	7.3

①在一定温度下，Al_T越大，pH    （填“越大”、“越小”或“不变”）。
②如将Al_T =" 2.520" mol·L^－1的聚合氯化铝溶液加水稀释，则稀释过程中主要发生反应的离子方程式：         。
③膜蒸馏料液温度对铝聚合形态百分数及铝的总浓度的影响如图1。当T>80℃时，Al_T显著下降的原因是        。

（3）真空碳热还原一氧化法可实现由铝土矿制备金属铝，相关反应的热化学方程式如下：
①Al₂O₃(s)+AlCl₃(g)+3C(s) = 3AlCl(g)+3CO(g) △H₁ =" a" kJ·mol^－1
②3AlCl(g) =" 2Al(l)+" AlCl₃(g)    △H₂ =" b" kJ·mol^－1
则反应Al₂O₃(s)+ 3C(s) =" 2Al(l)+" +3CO(g)  △H =    kJ·mol^－1（用含a、b的代数式表示）。反应①常压下在1900℃的高温下才能进行，说明△H 0（填“>”“=”或“<”）。
（4）一种铝空气电池结构如图2所示，写出该电池正极的电极反应式   。

(16分)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、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
（1） 将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若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下表：

离子	K^+	Na^+	NH	SO	NO	Cl^－
浓度/mol•L^－1	4×10^－6	6×10^－6	2×10^－5	4×10^－5	3×10^－5	2×10^－5

根据表中数据计算PM2.5待测试样的pH ＝       。
（2）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                       。
（3） 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用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是_____________________。
③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＋MNiO(OH)＋MH，电池放电时，负极电极反应式为            ； 充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极电极反应式为        。

（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：                               

(8分)银锌电池广泛用于各种电子仪器的电源,它的充放电过程可表示为:
2Ag+Zn(OH)₂Ag₂O+Zn+H₂O，回答下列有关问题。
（1）电池的放电过程是   (填“①”或“②”)。
（2）该电池属于       性电池(填“酸”、“碱”或“中”)。
（3）写出充电时阳极的电极反应式：                            
（4）充电时,电池的正极应接电源的   极。

Ag₂O₂是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH加入适量AgNO₃溶液，生成Ag₂O沉淀，保持反应温度为80，边搅拌边将一定量K₂S₂O₈溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得到固体样品．反应方程式为
2AgNO₃+4KOH+K₂S₂O₈Ag₂O₂↓+2KNO₃+2K₂SO₄+2H₂O
回答下列问题：
（1）上述制备过程中，检验洗剂是否完全的方法是                              
                                                                                    
（2）银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag₂O₂转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn（OH）₄，写出该电池反应方程式：                          ．
（3）准确称取上述制备的样品（设仅含Ag₂O₂和Ag₂O） 2.558g，在一定的条件下完全分解为Ag 和O₂，得到224.0mLO₂（标准状况下）．计算样品中Ag₂O₂的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）．

氢氧燃料电池是将H₂通入负极，O₂通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高．
（1）若电解质溶液为KOH溶液，其正极反应为        ，负极反应为 ^﹣     ；
（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为      ，负极反应为         ；若反应过程中转移了2mol电子，可产生水的质量为      g．
（3）若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO₄组成的混合溶液，其中c（Na⁺）=3c（Cu²⁺）=0.3mol•L^﹣1，取该混合液100mL用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到0.112L（标准状况）气体．此时氢氧燃料电池外电路中转移电子数为    ，消耗H₂的质量为        g．

肼(N₂H₄)是火箭发射常用的燃料。一种以肼(N₂H₄)为燃料的电池装置如图所示。该燃料电池的电极材料采用多孔导电材料，以提高电极反应物在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，以空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质。

（1）负极上发生的电极反应为_________________；
（2）电池工作时产生的电流从_______电极经过负载后流向________电极（填“左侧”或“右侧”）。
（3）放电一段时间后，右侧溶液的pH       （填“变大”或“变小”）

(11分)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO₄，溶于混合有机溶剂中，Li^＋通过电解质迁移入MnO₂晶格中，生成LiMnO₂。 回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由________极流向________极。(填字母)
（2）电池正极反应式为__________________________。
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是     ________________________________________________。
（4）MnO₂可与KOH和KClO₃在高温下反应，生成K₂MnO₄，反应的化学方程式为____________________________________。K₂MnO₄在酸性溶液中歧化，生成KMnO₄和MnO₂的物质的量之比为____。