高中化学化学电源新型电池填空题

（1）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^－1
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）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。实验室用右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                            。
（3）写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的电极反应式
负极                                                   。

氢氧燃料电池是最常见的燃料电池，该电池在正极通入氧气，在负极通入氢气，而电解质溶液通常是KOH溶液。
(1)请写出氢氧燃料电池的正极反应方程式。
(2)氢氧燃料电池有何优点？

(共8分)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。完成下列关于甲烷（CH₄）燃料电池的填空：
（1）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 + 10 OH^- - 8e^- ==  CO^2-₃ + 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：                                    
（2）随着电池不断放电，电解质溶液的碱性          （填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）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。

(12分)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，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_________________;若在常温下转移2mol电子，可产生水质量为_________g。
(3)还有一个很大的优点是                                   。

下图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：

(1)M电极的材料是      ，N的电极电极反应式为：                         ；乙池的总反应式是                    ，通入甲烷的铂电极上发生的电极反应式为    __________________________   。
(2)在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为       L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的H⁺的浓度为        。

每空2分，共12分）化学反应可为人类提供能量
（Ⅰ）家用液化气的主要成分之一是丁烷（C₄H₁₀），常温常压下，当5.8 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时，放出热量为2.9×10⁵kJ，试写出丁烷燃烧的热化学方程式：____________________________________________，已知1mol液态水气化时需要吸收44 kJ的热量，则反应：
 的ΔH为____________________。
（Ⅱ）铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO₂，电解质溶液为稀硫酸。工作时，该电池的总反应为PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，根据上述情况判断：
（1）蓄电池的负极是______，其电极反应式为______________________________。
（2）蓄电池的正极电极反应式为_________________________________。
（3）蓄电池工作时，其中电解质溶液的pH______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-2PbSO₄+2H₂O。请回答下列问题：

（1）、放电时：正极的电极反应式是________________；正极区PH值将________（填“变大”“变小”“不变”）；电解液中H₂SO₄的浓度将变________；当外电路通过1mol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________，此时铅蓄电池的正负极的极性将________。
(3)、某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：
Cu+H₂SO₄(稀)＝CuSO₄+H₂↑。
请在方框中画出能够实现这一反应的装置图。

燃料电池是一种新型的无污染、无噪音、高效率的发电设备，是一种很有发展潜力的新能源，它主要由燃料、氧化剂、电极和电解质组成，燃料电池的结构和传统电池一样具有正负电极，正负电极被电解质分隔，它以还原剂（用氢作燃料）为负极反应物，以氧化剂（如空气中的氧气等）为正极交换物，在燃料电池中，氢气等燃料在通常条件下就能在电极上进行电极反应（一般用多孔镍、铂等作电极材料）．电池中的电解质为有机高分子高聚物，它可以交换质子．
（1）燃料电池的电极在常温条件下就能持续发生电极反应，写出氢氧燃料电池中的电极反应式：负极______________；正极______________．
（2）氢氧燃料电池可作为载人航天器的首选电池，一个重要原因是它在产生持续电流的过程中生成的产物是水，这正好解决航天员的饮水问题，航天员饮用这些合成水通过消化系统，大部分在被___________吸收．

化学电池分为          ，        ，       ，其中碱性锌锰电池属于      ，铅蓄电池属于                 。

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　        　　　　　，在导线中电子流动方向为　　　　　　　　　　　　　　　（用a、b 表示）。
（2）负极反应式为　　　　                     　　　　。

铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极板是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-2PbSO₄+2H₂O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1mol电子时，电解液中消耗H₂SO₄                      mol。
（2）充电时，Pb 和电源的     极相连，此时发生的电极反应式为                。

（每空2分，共8分）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2－和HCO₃^－）为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：
2C₄H₁₀＋26CO₃^2－－52e^－＝34CO₂＋10H₂O
试回答下列问题：
（1）该燃料电池的化学反应方程式为    ；
（2）正极电极反应式为    。
（3）为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是    ，它来自    。

科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H₂(g)、CO(g)和CH₃OH(l)的燃烧热△H分别为－285.8 kJ·mol^－1、－283.0 kJ·mol^－1和－726.5 kJ·mol^－1。请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ；
（2）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________________________；
（3）在容积为2 L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇(CO₂+3H₂ CH₃OH + H₂O)
在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；下列说法正确的是______（填序号）

①温度为T₁时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH₃OH) ＝n_A/t_A mol·L^-1·min^-1
②该反应在T₁时的平衡常数比T₂时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T₁变到T₂，达到平衡时n(H₂)/n(CH₃OH)增大
（4）在T₁温度时，将1mol CO₂和3mol H₂充入一密闭恒容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为_________________________。

(10分)设计出燃料电池使天然气CH₄氧化直接产生电流是对世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入天然气，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2－离子。回答如下问题：
（1）这个电池的正极发生的反应是：                                ；(2分)
（2）负极发生的反应是：                                             ；(2分)
（3）固体电解质里的O^2－的移动方向是：                               ；(2分)
（4）天然气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，产生         堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。(2分)
（5）若将此甲烷燃料电池设计成在25%的KOH溶液中的电极反应，该电池的负极区域的碱性会__________(填“增强”、“减弱”或“不变”)。(2分)

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，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）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已知LiH固体密度为 0.82g/cm³。用锂吸收 224L（标准状况）H₂，生成的LiH体积与被吸收的H₂体积比为　　　　　　　　。
③由②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　　　　　。