高中化学化学电源新型电池填空题

如下图所示，用铅蓄电池电解100 g 10.0%的硫酸钠溶液，经过一段时间后，测得溶液质量变为95.5 g。下列说法正确的是（  ）

A．电路中转移0.25 mol电子

B．铅蓄电池中消耗0.5 mol H2SO4

C．铅蓄电池的负极反应式为：PbSO4＋2H2O－2e^－=PbO2＋4H^＋＋SO

D．Fe电极发生的电极反应为Fe－2e^－=Fe^2^＋

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（滴有几滴酚酞）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a电极上得到的是________；电解过程中________极（填“a”或“b”）附近会出现红色。电解氯化钠溶液的总化学方程式为________________________。将a、b两极的产物相互反应可得到“84”消毒液的有效成分NaClO，特殊情况下可用“84”消毒液吸收SO₂，反应的离子方程式为________________________。
（3）若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），且反应完全，则理论上最多能产生的氯气体积为________L（标准状况）。

（l）铝与某些金属氧化物在高温下的反应称为铝热反应，可用于冶炼高熔点金属。
已知：4Al（s）＋3O₂（g）=2Al₂O₃（s） ＝-2830kJ·mol^-1
 =+230kJ·mol^-1
 =-390kJ·mol^-1
铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式是                  。
（2）如下图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是           ；
②装置中Cu电极上的电极反应式为                                          。

（3）钒（V）及其化合物广泛应用于新能源领域。全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示。

①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为                                       。
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由      色变为     色。

甲烷可制成合成气（CO、H₂），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油。
已知：①CH₄ (g) ＋ H₂O (g)= CO (g)＋3H₂ (g)      △H₁=+206.2kJ·mol^－1
② CH₄（g）＋O₂（g）=CO（g）＋2H₂（g） △H₂=－35.4 kJ·mol^－1
③CH₄ (g) ＋ 2H₂O (g) =CO₂ (g) ＋4H₂ (g)     △H₃="+165.0" kJ·mol^－1
（1）CH₄(g)与CO₂ (g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为           。
（2）从原料选择和能源利用角度，比较方法①和②，为合成甲醇，用甲烷制合成气的适宜方法为           （填序号），其原因是           。
（3）合成气中的H₂可用于生产NH₃，在进入合成塔前常用Cu(NH₃)₂Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：
Cu(NH₃)₂Ac + CO + NH₃ [Cu(NH₃)₃]Ac·CO △H＜0
Cu(NH₃)₂Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是          。
（4）将CH₄设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如右图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。

① 0<V≤44.8 L时，电池总反应方程式为            ；
② 44.8 L<V≤89.6 L时，负极电极反应为            ；
③ V="67.2" L时，溶液中离子浓度大小关系为            。

新型锂离子电池材料Li₂ MSiO₄（M为Fe，Co，Mn，Cu等）是一种发展潜力很大的电池电极材料。工业制备Li₂ MSiO₄有两种方法：
方法一：固相法，2Li₂SiO₃+ FeSO₄ Li₂FeSiO₄ +Li₂SO₄ +SiO₂
方法二：溶胶—凝胶法， Li₂FeSiO₄
（1）固相法中制备Li₂ FeSiO₄过程采用惰性气体气氛，其原因是                        ;
（2）溶胶—凝胶法中，检查溶液中有胶体生成的方法是                              ；生产中生成Imol Li₂FeSiO₄整个过程转移电子物质的量为           mol;
（3）以Li₂ FeSiO₄和嵌有Li的石墨为电极材料，含锂的导电固体作电解质，构成电池的总反应式为：Li+ LiFeSiO₄ Li₂FeSiO₄则该电池的负极是____         ；充电时，阳极反应的电极反应式为                                                        ;
（4）使用（3）组装的电池必须先____                         。

一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2Fe³⁺ ＋ Cu ==2Fe²⁺＋Cu²⁺，可拆写为氧化反应式：Cu－2e^－ ==Cu²⁺，还原反应式：2Fe³⁺ ＋ 2e^－ ="=" 2Fe²⁺。并由此实现了化学能与电能的相互转化。据此，回答下列问题：
（1）将反应Zn ＋ 2H⁺ = Zn²⁺ ＋ H₂↑拆写为两个“半反应式”：其中，氧化反应为：                          。
（2）由题（1）反应，设计成原电池如图所示：

若电极a为Zn ，电极b可选择材料：         （只填一种）；电解质溶液甲是        ；电极b处的电极反应式：                   。
（3）由反应2H₂ + O₂ 2H₂O ，设计出以稀硫酸为电解质溶液的燃料电池，其电极反应式为：负极                       ，正极                       。

已知在一定条件下，2mol H₂完全燃烧生成液态水时放出热量572kJ，请回答下列问题：

（1）反应物的总能量　 　　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物的总能量。
（2）在此条件下，若反应生成含1molO-H键的液态水，则放出热量为              kJ；若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量      （填“＞”、“＜”或“＝”）572 kJ。
（3）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如右图所示：a、b两个电极均由多孔的碳块组成，一极通入H₂ ，另一极通入O₂，则         （填物质化学式）失电子作负极；正极电极反应式为：                               ；电池总反应为：        。

甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池。
（1）工业上可用下列两种反应制备甲醇：
CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)  ΔH₁         
CO₂(g) ＋ 3H₂(g)  CH₃OH(g)  +  H₂O(g)  ΔH₂   
已知：2H₂(g)+ O₂(g) ＝ 2H₂O(g)   ΔH₃。则2CO(g)＋O₂(g) ＝ 2CO₂(g) 的反应热
ΔH＝_____________（用ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃表示）。
（2）生产甲醇的原料CO和H₂来源于：CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)  ΔH₄。
一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则ΔH₄______0，P_{1_________}P₂
（填“<”、“>”或“＝”）
（3）某实验小组设计如图b所示的甲醇燃料电池装置，工作一段时间后，溶液的PH           (填增大、减小、不变)。负极的电极反应式为_______             ______。

（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。粗铜电解得到精铜的的电解池中，阳极材料是             ；阴极材料是        ；
阳极泥为：                         

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由       转化为        ，在导线中电流方向为       →      （用a、b 表示）。
（2）正极反应式为                     ，负极发生         反应（填“氧化”或“还原”）。
（3）氢氧燃料电池的能量转化率              100％（填＜、＞、＝）。
（4）电极表面镀铂粉的原因为                                。

甲醇（）是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。
（1）利用工业废气中的可制取甲醇，其反应为：
常温常压下已知下列反应的能量变化如图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：                               
                                        。
（2）为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了的 晶体，在高温下它能传导离子。电池工作时正极反应为                                                               。
若以该电池为电源，用石墨做电极电解100mL含有如下离子的溶液。

电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象）阳极上收集到氧气的物质的量为       mol。
（3）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：通电后将氧化成，然后以做氧化剂把水中的甲醇氧化成而净化。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除去甲醇的离子反应为：，该过程中被氧化的元素是            ，当产生标准状况下2.24L时，共转移电子      mol。

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）。

可以将氧化还原反应2H₂＋O₂===2H₂O设计成原电池。
(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池，则负极通入的气体应是________，正极通入的气体就是________，电极反应式为：正极________________，负极________________。
(2)如把KOH改为稀硫酸做电解质，则电极反应式为：正极                                    ，负极__________________________。
(3)(1)和(2)的电解溶液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？                                                                                    。
(4)如把H₂改为甲烷，KOH溶液做电解质溶液，则电极反应式为：正极____________________________，负极________________________________。

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____________

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
放电时正极的电极反应式是________________；电解液中H₂SO₄的浓度将变________；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加______g，消耗H₂SO₄物质的量________ mol。

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)