高中化学化学电源新型电池填空题

运用化学反应原理研究碳、氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义；
（1）甲醇是重要的可再生燃料。已知在常温常压下：

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）利用催化氧化反应将转化为是工业上生产硫酸的关键步骤．
①一定条件下，将SO₂与O₂以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生上述反应，能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．体系的密度不发生变化
b．体系中硫元素的质量百分含量不再变化
c．SO₂与SO₃的体积比保持不变
d．容器内的气体分子总数不再变化
e．单位时问内转移4 mol电子，同时消耗2molSO₃
②T℃时，在1L密闭容器中充入0.6 molSO₃，下图表示SO₃物质的量随时间的变化曲线。达到平衡时，用SO₂表示的化学反应速率为________；SO₃的转化率为________（保留小数点后-位）：T℃时，反应的平衡常数为_______;T℃其他条件不变，在8min时压缩容器体积至0.5 L，则n(SO₃)的变化曲线为________（填字母）。

（3）有人设想以N₂和H₂为反应物，以溶有A物质的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。

电池正极的电极反应式是_____电解质溶液的pH______（填写增大、减小、不变），A.物质是______（写化学式）。

氨气常用作致冷剂及制取铵盐和氮肥，是一种用途广泛的化工原料。
（1）下表是当反应器中按n(N₂):n(H₂)=1:3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是       。
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是      （填字母）。
A．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率
B．加催化剂能加快反应速率且提高H₂的平衡转化率
C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=" K(Q)" >K(N)
③M点对应的H₂转化率是              。
（2）工业制硫酸的尾气中含较多的SO₂，为防止污染空气，回收利用SO₂，工业上常用氨水吸收法处理尾气。
①当氨水中所含氨的物质的量为3 mol ，吸收标准状况下44.8 L SO₂时，溶液中的溶质为            。
②NH₄HSO₃溶液显酸性。用氨水吸收SO₂，当吸收液显中性时，溶液中离子浓度关系正确的是       （填字母）。
a．c(NH₄^＋) = 2c(SO₃^2－) ＋ c(HSO₃^－)
b．c(NH₄^＋)>  c(SO₃^2-)> c(H⁺)= c(OH^-)
c．c(NH₄^＋)+ c(H⁺)= c(SO₃^2-)+c(HSO₃^-)+c(OH^-)
（3）氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：

①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择      （填“酸性”、“碱性”或“中性”）溶液。
②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是                。
③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池正极的电极反应方是                          。

过氧化氢是用途很广的绿色氧化剂，它的水溶液俗称双氧水，常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题：
（1）写出在酸性条件下H₂O₂氧化氯化亚铁的离子反应方程式：____________。
（2）Na₂O₂,K₂O₂以及BaO₂都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢可通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤即可制得。则上述最适合的过氧化物是________。
（3）甲酸钙[ (HCOO)₂ Ca]广泛用于食品工业生产上，实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中，则该反应的化学方程式为________。过氧化氢比理论用量稍多，其目的是________。反应温度最好控制在30 -70℃，温度不易过高，其主要原因是________。
（4）下图是硼氢化钠一过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近溶液的pH_____（填“增大”、
“减小”或“不变”）。

（5）研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO₂、6 mol CH₄，发生如下反应：CO₂ (g)＋CH₄(g)  2CO(g)＋2H₂(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

物 质	CH4	CO2	CO	H2
体积分数	0.1	0.1	0.4	0.4

①此温度下该反应的平衡常数K=__________
②已知：CH₄(g)＋2O₂(g) ===CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=－890.3 kJ·mol^－1
CO(g)＋H₂O (g) ===CO₂(g)＋H₂ (g) △H="+2.8" kJ·mol^－1
2CO(g)＋O₂(g) ===2CO₂(g) △H=－566.0 kJ·mol^－1
反应CO₂(g)＋CH₄(g)2CO(g)＋2H₂(g) 的△H=________________

Ⅰ.工业上可用煤制天然气，生产过程中有多种途径生成CH₄。写出CO₂与H₂反应生成 CH₄和H₂O的热化学方程式                     。
已知：① CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)      ΔH＝－41kJ·mol^－1
② C(s)+2H₂(g)CH₄(g)            ΔH＝－73kJ·mol^－1
③ 2CO(g)C(s)+CO₂(g)          ΔH＝－171kJ·mol^－1
Ⅱ.电子产品产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

按要求回答下列问题：
（1）滤渣1中存在的金属有____________。
（2）已知沉淀物的pH如下表：

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe^2+	7.0	9.0
Fe^3+	1.9	3.7
Cu^2+	4.9	6.7
Al^3+	3.0	4.4

①则操作②中X物质最好选用的是___________（填编号）
a．酸性高锰酸钾溶液          b．漂白粉          c．氯气         d．双氧水
②理论上应控制溶液pH的范围是________________________。
（3）用一个离子方程式表示在酸浸液中加入适量铝粉的反应：________________         
（4）由CuSO₄·5H₂O制备CuSO₄时，应把CuSO₄·5H₂O放在       （填仪器名称）中加热脱水。
（5）现在某些电器中使用的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 + 8H₂O3Zn（OH）₂ + 2Fe（OH）₃ + 4KOH，
该电池放电时负极反应式为                           ，每有1mol K₂FeO₄被还原，转移电子的物质的量为        ，充电时阳极反应式为                                。

对氮及其化合物的研究具有重要意义。
（1）在1 L密闭容器中，4 mol氨气在一定条件下分解生成氮气和氢气。2 min时反应吸收热量为46.1 kJ，此时氨气的转化率为25％。该反应的热化学方程式为_____________，这段时间内v(H₂)=_________。
（2）298K时．在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂(g)N₂O₄(g)  =-akJ·mol^-1(a>0)，N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图所示。达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍。

①298K时，该反应的化学平衡常数为_________(精确到0.01)；
②下列情况不是处于平衡状态的是__________(填字母序号)；
a．混合气体的密度保持不变  
b．混合气体的颜色不再变化  
c．气压恒定时
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)=0．6 mol，n(N₂O₄)=1．2 mol，则此时v_正____v_逆(填“>”、“<”或“=”)。
（3）用氨气可设计成如图所示燃料电池，产生的X气体可直接排放到大气中。则a电极电极反应式为________________。

（4）t℃下，某研究人员测定NH₃·H₂O的电离常数为1．8×10^-5。NH₄⁺的水解常数为1．5×10^-8，则该温度下水的离子积常数为___________，请判断t_____25℃(填“>”、“<”或“=”)。

“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为化学家研究的主要课题。
Ⅰ．用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：
C+      KMnO₄+       H₂SO₄→    _CO₂↑+      MnSO₄ +      K₂SO₄+      H₂O
Ⅱ．工业上利用天然气（主要成分为CH₄）与CO₂进行高温重整制备CO（同时产生H₂），CO和水蒸气在一定条件下发生反应也能制取氢气：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)     △H＝－41 kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下：

容器编号	起始时各物质物质的量/mol				达到平衡的时间	达平衡时体系能量的变化/kJ
	CO	H2O	CO2	H2
①	1	4	0	0	t1 min	放出热量：32.8 kJ
②	2	8	0	0	t2 min	放出热量：Q

（1）容器①中反应达平衡时，CO的转化率为                  。
（2）计算容器②中反应的平衡常数K=                    。
（3）下列叙述正确的是               （填字母序号）。
a．平衡时，两容器中H₂的体积分数相等
b．容器②中反应达平衡状态时，Q =" 65.6" kJ
c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等
d．容器①中，反应的化学反应速率为：
e．平衡时，容器中的转化率：① < ②
Ⅲ．工业上利用用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g),某些化学键的键能数据如下表：

则该热化学反应方程式为                                             。
Ⅳ．将CH₃OH设计成燃料电池，其利用率更高，下图是利用甲醇燃料电池进行某种电化学反应的示意图。

①写出该燃料电池的负极电极方程式                            。
②若A、B是石墨电极，X为NaCl溶液，当A极产生22.4L气体(标况下)，则理论上消耗CH₃OH     克。
③若乙池要实现铁上镀铜，则A电极选择                   。

目前机动车使用的电池品种不少，其中铅蓄电池的使用量最大。

I．铅蓄电池的电极材料分别是Pb和PbO₂，电解质溶液为稀硫酸。铅蓄电池充放电的总反应方程式为：
PbO₂+Pb+2H₂SO₄ 2PbSO₄+2H₂O，
请根据上述情况判断：
（1）电池的负极材料是         。
（2）充电时，铅蓄电池阳极的电极反应式为                                。
Ⅱ．铅蓄电池使用量的急速增加引起铅污染日益严重，工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的一种工艺流程如下：

请回答下列问题：
（3）为提高步骤①的化学反应速率，你认为可采取的措施是           （写一条即可）。
（4）写出步骤①中PbSO₄转化为PbCO₃反应的平衡常数表达式：K =             。
（5）步骤①中发生氧化还原反应的化学方程式为                              。
（6）步骤③从母液可获得的副产品为                              （写化学式）。
（7）已知：PbCO₃在一定条件下可制得PbO，PbO通过进一步反应可制得Pb，写出一个由PbO生成Pb的化学方程式：                                      。

(12分)电化学技术在日常生活、化工生产、环境保护等方面都有重要研究和应用。

（1）有学者想以上左图所示装置将CO₂转化为重要的化工原料甲醇，电解质为稀硫酸，特殊电极材料不参与反应。A为CO₂，B为H₂，电池总反应式为CO₂＋3H₂＝CH₃OH＋H₂O，
①正极反应式为                                              ；
②反应时溶液中H⁺通过质子膜向      (填“左”或“右”)槽移动；
（2）高铁酸酸钠(Na₂FeO₄)是一种新型净水剂，用电解法可以直接制取高铁酸钠，电解装置上右图所示。
①a为电池      极(填“正”或“负”)；
②阳极的电极反应式为                                                       ；
③当制得99.6g高铁酸钠时，阳极区OH^-的变化量为           mol；
④你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由可能是          。
A．高铁酸钠具有强氧化性，能消毒杀菌
B．高铁酸钠溶于水形成一种胶体，具有较强的吸附性
C．高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成Fe³⁺，水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质

(18分)研究SO₂、NO_x、CO等气体的性质对工业生产和环境保护具有重要意义。
（1）相同物质的量的SO₂与NH₃溶于水发生反应的离子方程式为________________，所得溶液中_________ (填字母编号)。

（2）通过NO_x传感器可监测大气中NO_x的含量，其工作原理如图所示，甲、乙两电极均Pt电极，电解质为熔融氧化物。

①乙电极上发生的是_________反应(填“氧化”或“还原”)；
②甲电极上的电极反应式为___________________。
（3）将不同物质的量的H₂O(g)和 CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，发生反应：H₂O(g)+CO（g）CO₂(g)+H₂(g)  △H，得到如下数据：

①由表中数据可知该反应的△H________ 0(填“>”或“<”)。
②650℃时，若在此容器中开始充入2mol H₂O(g)、lmol CO、1 mol CO₂和2 molH₂，则反应在开始时_________进行(填“正向”或“逆向”)。
③实验III中a=______，达平衡时实验II和实验III中H₂O(g)的转化率的大小关系为：(填“>”、“<”或“=”)。

【化学——选修2：化学与技术】
某矿石中除含SiO₂外，还有9.24% CoO、2.78% Fe₂O₃、0.96% MgO、0.084 % CaO，从该矿石中提取钴的主要工艺流程如下：

（1）在一定浓度的H₂SO₄溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如图所示。考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间为        小时，最佳的浸出温度为         ℃。

（2）请配平下列除铁的化学方程式：
Fe₂(SO₄)₃+ H₂O+ Na₂CO₃= Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+  Na₂SO₄+  CO₂↑
（3）“除钙、镁”的原理反应如下：MgSO₄+2NaF=MgF₂↓+Na₂SO₄；
CaSO₄+2NaF=CaF₂↓+Na₂SO₄。已知K_SP(CaF₂)=1.11×10^-10、K_SP(MgF₂)=7.40×10^-11，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中的c(Ca²⁺)/c(Mg²⁺)=           。
（4）“沉淀”中含杂质离子主要有                    ；“操作X”名称为             。
（5）某锂离子电池正极是LiCoO₂，含Li⁺导电固体为电解质。充电时，Li⁺还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C₆)中，电池反应为LiCoO₂+ C₆CoO₂+ LiC₆。LiC₆中Li的化合价为     价。若放电时有1mole^－转移，正极质量增加   g。

以煤为主要原料可以制备乙二醇，相关工艺流程如下：

（1）写出方法l在催化剂的条件下直接制取乙二醇的化学方程式       
（2）合成气在不同催化剂作用下，可以合成不同的物质。下列物质仅用合成气为原料就能得到且原子利用率为100%的是    （填字母）。
A．草酸( HOOC-COOH)     B．甲醇(CH₃OH)      C．尿素[CO(NH₂)₂]
（3）工业上还可以利用天然气（主要成份为CH₄）与C0₂反应制备合成气。已知：
CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)  △H=-890.3kJ/mol
2H₂(g)+ O₂(g)= 2H₂O(l)    △H=-571.6kJ/mol
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)   △H=-566.0kJ/mol
则CH₄与CO₂生成合成气的热化学方程式为                    。
（4）方法2：在恒容密闭容器中投入草酸二甲酯和H₂发生如下反应：
CH₃OOC—COOCH₃(g)+ 4H₂(g)HOCH₂CH₂OH(g)+2CH₃OH(g)△H=-34kJ/mol
为提高乙二醇的产量和速率，宜采用的措施是___________(填字母)。
A．升高温度            B．增大压强            C．增大氢气浓度
（5）草酸二甲酯水解生成草酸：CH₃OOC—COOCH₃+ 2H₂OHOOC—COOH+2CH₃OH
①草酸是二元弱酸，可以制备 （草酸氢钾），溶液呈酸性，用化学平衡原理解释：                  。
②在一定的溶液中滴加NaOH溶液至中性。下列关系一定不正确的是       （填字母）。
A．
B．
C．
（6）乙二醇、空气在KOH溶液中构成燃料电池，加入乙二醇的电极为电源的    （填“正”或“负”）级，负极反应式为               。

(12分)生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为CO、CO₂、H₂等)与H₂混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
（1）上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式______________。
（2）根据等电子原理，写出CO分子的结构式________。
（3）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10^—9 。CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^—4mo1/L，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为______mo1/ L。
（4）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu(OH)₂的碱性溶液反应生成Cu₂O沉淀。
①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是________；甲醛分子的空间构型是_____，中心碳原子的轨道杂化类型为_____。1 mol甲醛分子中σ键的数目为________。
②甲醇可制作燃料电池，以KOH溶液作电解质，向两极分别充入甲醇和空气，工作过程中，负极反应方程式为：___________________。
③已知在常温常压下：
CH₃OH(l)+O₂(g)= CO(g)+2H₂O(g)   △H=" -359.8" kJ·mol^－1
2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)       △H=" -556.0" kJ·mol^－1
H₂O(g)=H₂O(l)                △H=" -44.0" kJ·mol^－1
写出体现甲醇燃烧热的热化学方程式                          。

(9分)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）N的电极反应式为 ：
乙池的总化学方程式是                                              ，
加入甲烷的铂电极的电极反应式为                                    。
（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200mL，则乙池中溶液的H⁺的浓度为         。

请回答氯碱的如下问题：
（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品。理论上k＝     （要求计算表达式和结果）；
（2）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中X．Y分别是             、            （填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小                    ；
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应
正极：                                             ；
负极：                                              ；

能源短缺是人类社会面临的重大问题，利用化学反应可实现多种形式的能量相互转化。请回答以下问题：
（1）由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是旧键断裂和新键的形成过程。已知反应N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＝－93 kJ·mol^－1。试根据表中所列键能数据，计算a 的数值为             kJ／mol。

化学键	H－H	N－H	N≡N
键能/kJ·mol^－1	436	a	945

（2）甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。已知在常压下有如下变化：
①2CH₃OH(l)＋3O₂(g)＝2CO₂(g)＋4H₂O(g)   ΔH ＝a kJ／mol
②H₂O(g)＝H₂O(l)  ΔH ＝b kJ／mol
写出液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式：                         。
（3）可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如下图1，用Pt作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气。

①写出燃料电池正极的电极反应式                               。
②若利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是    极（填“A”或”B”）；当铁件的质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为    L。
（4）如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾（电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）。
①该电解槽的阳极反应式为                                                ，单位时间内通过阴离子交换膜的离子数与通过阳离子交换膜的离子数的比值为        。
②从出口D导出的溶液是                     （填化学式）。