高中化学化学电源新型电池填空题

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）。

（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—空气原电池的电极负极反应式，负极:           。

I．“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中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：
CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g），得到如下二组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3

 
①实验1中以v （CO₂）表示的反应速率为                 （保留两位小数，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)已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l）＋ 3O₂(g）＝ 2CO₂(g）＋ 4H₂O(g） ΔH ＝ －1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O₂(g）＝ 2CO₂(g）                  ΔH ＝ －566.0 kJ／mol
③ H₂O(g）＝ H₂O(l）                          ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                      。
II．(1)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO₄电池某电极的工作原理如下图所示：

该电池的电解质为能传导Li⁺的固体材料。放电时该电极是电池的     极（填“正”或“负”），该电极反应式为          。
(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO₄和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如电路中转移了0.02 mole^－，且电解池的电极均为惰性电极，阳极产生的气体在标准状况下的体积是        L，将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的pH＝            。

铅蓄电池是典型的可充型电池,电池总反应为:Pb+PbO₂+4H⁺+2S2PbSO₄+2H₂O。
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
放电时,正极的电极反应是　　　　　　　　　;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。 

（6分)ZnMnO₂干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl₂NH₄Cl混合溶液。
（1）该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或 负 )。
（2）若ZnCl₂NH₄Cl混合溶液中含有杂质Cu^2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是____________。
欲除去Cu^2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。

A．NaOH

B．Zn

C．Fe

D．NH3·H2O

（3）MnO₂的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO₄溶液。阴极的电极反应式是________________。若电解电路中通过2 mol电子，MnO₂的理论产量为________g。

（1）已知甲烷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：
（2）已知吸热反应2HI(g) ===H₂(g) + I₂(g)吸收热量11kJ，1mol H₂(g)、1mol I₂(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_________kJ。

化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍镉(NiCd)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(　　)
①以上反应是可逆反应　
②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能　
④放电时化学能转变为电能

A．①③

B．②④

C．①④

D．②③

(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

据报道，苹果公司开发了一种以液态甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可连续使用一个月．下图是一个电化学过程的示意图．

已知甲池的总反应式为：2CH₃OH＋3O₂＋4KOHK₂CO₃＋6H₂O 请填空：
（1）充电时：①原电池的负极与电源______极相连,②阳极的电极反应为________．
（2）在此过程中若完全反应，乙池中B极的质量增加648g，则甲池中理论上消耗O₂____L（标准状况下）．
（3）电解制备Al(OH)₃时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为           。

(8分)（1）肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa时，32．0gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N₂H₄的燃烧热化学方程式是                             。
（2）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。
肼—空气燃料电池放电时：负极的电极反应式是                                  。
（3）电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-2PbSO₄+2H₂O，充电时：阳极反应式：                      用此装置电解水和重水（D₂O）组成的混合液（两电极均是Pt），通电一段时间后，在两极共收集到33．6 L（标准状况）气体，总质量为18.5 g，则混合气体中H原子和D原子个数之比：           

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：________________________    _________。

有X、Y、Z、W四种短周期元素，原子序数依次增大。X的阳离子就是一个质子。Z、W在周期表中处于相邻位置，它们的单质在通常状况下均为无色气体。Y原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍。请回答：
（1）Y的原子结构示意图为              ，YW₂的结构式为                  。
（2）将X₂、W₂按下图所示通人某燃料电池中，其中，b电极的电极反应式为                    。

若有16gW₂参加反应，转移的电子是          N_A。
（3）由X、Y、Z、W四种元素组成的无机酸酸式盐，与足量的NaOH溶液在加热条件下反应的离子方程式为           。

(10分)图示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除A、B外，其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池，其工作原理为：Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O，其两个电极的电极材料分别是PbO₂和Pb。

闭合S，发现G电极附近的溶液变红，20 min后，将S断开，此时C、D两极上产生的气体体积相同；据此回答：
（1）A电极的电极材料是______________(填“PbO₂”或“Pb”)。
（2）电解后，要使丙中溶液恢复到原来的浓度，需加入的物质是________(填化学式)。
（3）到20 min时，电路中通过电子的物质的量为________。
（4）0～20 min，H电极上发生反应的电极反应式为______________

（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：                               

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__________________。