高中化学化学电源新型电池试题

二甲醚(CH₃OCH₃)是一种重要的清洁燃料气，其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气，也可用作燃烧电池，具有很好的发展前景。
（1）已知H₂、CO和CH₃OCH₃的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol，则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为：____________。
（2）工业上采用电浮远凝聚法处理污水时，保持污水的pH在5.0，通过电解生成Fe(OH)₃胶体，吸附不溶性杂质，同时利用阴极产生的H₂，将悬浮物带到水面，利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示：

①乙装置以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式__________________；下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是______。
A．MgCO₃     B．Na₂CO₃      C．NaHCO₃         D．(NH₄)₂CO₃
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)₃沉淀的离子方程式____________________。
③已知常温下K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38，电解一段时间后，甲装置中c(Fe³⁺)= ___________。
④已知：H₂S的电离平衡常数：K₁=9.1×10^-8、K₂=1.1×10^-12；H₂CO₃的电离平衡常数：K₁=4.31×10^-7、K₂=5.61×10^-11。测得电极上转移电子为0.24mol时，将乙装置中生成的CO₂通入200mL 0.2mol/L的Na₂S溶液中,下列选项正确的是______
A．发生反应的离子方程式为：CO₂+S^2-+H₂O=CO₃^2-+H₂S
B．发生反应的离子方程式为：CO₂+S^2-+H₂O=HCO₃^-+HS^-
C．c(Na⁺)=2[c(H₂S)+c(HS^-)+c(S^2-)
D．c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(CO₃^2-)+2c(S^2-)+c(OH^-)
E．c(Na⁺)>c(HCO₃^-)>c(HS^-)>c(OH^-)

微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。最早用于有机废水处理，下图是利用微生物燃料电池处理含甲醛废水的装置，其中3是质子交换膜，下列有关说法不正确的是

A．负极发生的反应为：HCHO-4e^-+H₂O=CO₂+4H⁺
B．负极所在的左室中需保持厌氧环境
C．O2参与正极反应，发生还原反应
D．NH₄⁺通过循环操作最终被转化成N₂

随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（LiCoO₂）电池，其工作原理如图，A 极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li⁺的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式Li_xC₆+Li_1﹣xCoOC₆+LiCoO₂。下列说法不正确的是

A．据题意分析可知该隔膜只允许Li^+通过，放电时 Li^+从左边流向右边

B．充电时，A为阴极，发生还原反应

C．放电时，B为正极，电极反应式为：Li1﹣xCoO2+xLi^++xe^﹣=LiCoO2

D．废旧钴酸锂（LiCoO2）电池进行“放电处理”让Li^+进入石墨中而有利于回收

利用如图所示原电池可测量空气中Cl₂含量，其中电解质是Ag⁺可以自由移动的固体物质。下列分析不正确的是

A．电子经外电路流向Pt电极

B．电池工作时，电解质中Ag^+数目减少

C．正极反应：Cl2+2e^—+2Ag^+ = 2AgCl

D．空气中c(Cl2)越大，Ag极消耗速率越快

根据题意完成下列方程式
（1）写出实验室制备氨气的化学方程式                              ；
（2）写出实验室制备Cl₂的离子方程式                      ；
（3）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为                    ；K₂FeO₄-Zn可组成碱电池，电池总反应式为：2Fe O₄^2-+8H₂O+3Zn=2Fe（OH）₃+3Zn（OH）₂+4OH^-。写出该电池的正极反应式                     ；

Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为：2Al＋3AgO＋2NaOH=2NaAlO₂＋3Ag＋H₂O，则下列说法正确的是

A．当电极上析出0.54 g Ag时，电路中转移的电子为0.01 mol

B．该隔膜是阳离子交换膜

C．Al电极的反应式为：Al－3e^－＋3OH^－＝Al(OH)3

D．正极的电极反应式为：AgO＋2e^－＋2H^+＝Ag＋H2O

（1）可以将氧化还原反应2H₂＋O₂＝2H₂O设计成原电池，若KOH溶液作电解质溶液，则正极反应式为              。若把H₂改为甲烷，KOH溶液作电解质溶液，则负极反应式为             。
（2）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH。该电池的正极反应式为              ，负极反应式为                    ，电池反应的离子方程式为：                 。

锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列叙述正确的是

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO4^2^－)减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

为充分利用海洋资源，研究人员发明海水电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO₂+2Ag+2NaCl=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，下列说法错误的是

A．负极反应式： Ag+Cl－e^－＝AgCl

B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子

C．Na2Mn5O10是还原产物

D．Cl^－不断向电池的正极移动

大功率Al    H₂O₂动力电池原理如图所示，下列说法不正确的是

A．电池组成中Al电极是负极

B．OH^－从碳纤维电极透过离子交换膜移向Al电极

C．碳纤维电极的电极反应是H2O2＋2e^－＋2H^＋＝2H2O

D．该电池反应的离子方程式是2Al＋3H2O2＋2OH^－＝2Al(OH)4^－

铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni₂O₃＋3H₂O=Fe(OH)₂＋2Ni(OH)₂。下列有关该电池的说法不正确的是

A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe

B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH^－－2e^－＝Fe(OH)2

C．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH^－－2e^－＝Ni2O3＋3H2O

D．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低

电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是

A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细

B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C．在现实生活中，电化学腐蚀要比化学腐蚀严重的多，危害更大

D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

金属-硫电池价格低廉，使用寿命较长，能量密度高，因而在电池研究领域得到广泛关注。最近，我国科研工作者研究了一种能在室温下工作的新型Na-S电池。该电池放电过程的总反应方程式如下：nS + 2Na = Na₂S_n
注：能量密度指单位质量的电极材料可输出的电能，以W·h·kg^-1为计量单位。
则下列说法不正确的是(         )

A．该电池中用固态金属Na为负极，S单质作为正极，但S单质须负载在导电材料上

B．该电池的电解质必须具备室温下传导Na^+的能力，但不宜用NaOH溶液作为电解液

C．n值越大则该电池的能量密度越高

D．该电池充电过程中阳极的电极反应式：Na2Sn－2e^－＝2Na^＋+ nS，故充电时Na^＋从阳极向阴极迁移

用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是

A．当a、b都是铜做电极时，电解的总反应方程式为： 2CuSO4+2H2O 2H2SO4+2Cu+O2↑

B．燃料电池工作时，正极反应为：O2+2H2O+4e^-＝4OH^—

C．当燃料电池消耗2.24L 甲醛气体时，电路中理论上转移2mole^-

D．燃料电池工作时，负极反应为:HCHO+ H2O—2e^-＝HCOOH + 2H^+

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
请回答下列有关含氮物质的问题：
（1）右图是1molNO2和1molCO反应生成CO2 和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式_____________________________________；

恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是___(填序号)。

A．容器内混合气体颜色不再变化

B．容器内的压强保持不变

C．v逆(NO2)＝v正(NO)

D．容器内混合气体密度保持不变

（2）汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：
N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH>0，已知该反应在2404℃时，平衡常数K＝64×10－4。
该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1 mol/L、4.0×10－2 mol/L和3.0×10－3 mol/L，此时反应_______(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)。
（3）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。总电池反应为N2H4+O2 = N2+2H2O。该电池放电时，负极的电极反应式是_________。
（4）盐酸肼（N2H6Cl2）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH4Cl类似。写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式_____________________________________。