高中化学化学电源新型电池试题

（本小题满分15分）
参考下列图表和有关要求回答问题：

（1）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH₃OH(g)和H₂O(g)反应生成CO₂和H₂。右图是该过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，正反应活化能 a的变化是_____________（填“增大”、“减小”、“不变”），反应热△H的变化是_____________（填“增大”、“减小”、“不变”）。请写反应进程出CH3OH(g)和H2O(g)反应的热化学方程式_____________。

（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的另一种反应原理是：CH₃OH(g)+1/2O₂(g)  CO₂(g)+2H₂(g) △H="c" kJ/mol又知H₂O(g)  H₂O(l) △H="d" kJ/mol。则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为_____________。
（3）以CH₃OH燃料电池为电源电解法制取ClO₂。二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
①CH₃OH燃料电池放电过程中，通入 O₂的电极附近溶液的pH_____________，负极反应式为_____________。
②图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO₂。阳极产生 ClO₂的反应式为_____________。
③电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时（标准状况，忽略生成的气体溶解），停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子为_____________mol。

Ⅰ．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；甲池中发生的反应为：
CH₄ +2O₂ + 2KOH ＝ K₂CO₃+ 3H₂O 。回答下列问题：

（1） M 电极材料是               ，N电极的电极反应式为                   ，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，甲池中理论上消耗标准状况下的氧气体积为        L；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池溶液中的H⁺的物质的量浓度为                  。

一种碳纳米管能够吸附氢气，用这种材料吸氢后制备的二次电池(充放电电池)工作原理如下图所示，该电池的电解质为6 mol·L^－1KOH溶液，下列说法中正确的是

A．放电时K^＋移向碳电极

B．放电时电池负极的电极反应为H2－2e^－= 2H^＋

C．充电时镍电极的电极反应为Ni(OH)2 + OH^――e^－= NiO(OH) + H2O

D．该电池充电时将碳电极与电源的正极相连，发生氧化反应

镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按右式进行：Cd+2NiOOH+2H₂OCd(OH)₂+2Ni(OH)₂由此可知，该电池充电时在阴极上发生反应的是

A．Ni(OH)2

B．Cd(OH)2

C．Cd

D．NiOOH

请按要求写出下列反应方程式：
（1）请写出下列溶液水解(或双水解)的离子反应方程式：
①次氯酸钠溶液：             
②泡沫灭火器工作原理：             
③氯化铁溶液与偏铝酸钾溶液混合：             
（2）请写出酸性条件下氢氧燃料电池的电极反应方程式：
负极：                           
正极：                           

热激活电池可用作火箭、导弹的工作电。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池的总反应方程式为：PbSO₄＋2LiCl＋Ca＝CaCl₂＋Li₂SO₄＋Pb。下列有关说法正确的是

A．正极反应式：Ca ＋2Cl^－－2e^－＝CaCl2

B．放电过程中，Li^＋向负极移动

C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPb

D．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转

据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是

A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e^－===4OH^－

B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变

C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2=2H2O

D．该电池工作时每消耗1 mol O2，有2 mol电子转移

“海底黑烟囱”是海底热泉将地壳深处金属、非金属化合物带出时逐渐沉积形成的烟囱状通道，含有铜、锌、锰、钻、镍等金属的硫化物及金、银、铂等贵金属。“海底黑烟囱”的研究对海底矿产资源的勘探及金属硫化物成矿过程的认识均有极大的推动作用。
（1）“烟囱”周围的水样中发现了中子数是1，质子数是2的核素，该核素符号是                。
（2）“烟囱”内壁含有的结晶黄铁矿（主要成分是FeS₂）在一定条件下发生如下反应：14CuSO₄＋5FeS₂＋12H₂O﹦7X＋5FeSO₄＋12H₂SO₄，X的化学式是              ，氧化剂是             。
（3）“烟囱”外壁含有石膏（CaSO₄﹒2H₂O），在1400 ⁰C时能分解生成CaO，水蒸气和另外两种气体，其中一种气体可使品红溶液褪色。写出1400℃时石膏分解的化学方程式                。
（4）“烟囱”底部存在的难溶物ZnS遇CuSO₄溶液会慢慢转化为铜蓝(CuS）。根据沉淀溶解平衡理论写出由ZnS转化为CuS的离子方程式               ；
（5）“烟囱”中含有钻元素，LiCoO₂可用作一种锂离子电池的正极材料。该锂离子电池充电过程中，负极发生的反应为6C＋xLi^＋＋xe-﹦Li_xC₆，正极发生LiCoO₂与Li_1-xCoO₂之间的转化，写出放电时电池总反应方程式              。

熔融碳酸盐燃料电池，是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。其电解质是熔融态碳酸盐。下图是用熔融碳酸盐作电解质，氢气和氧气形成的燃料电池；下列说法不正确的是：

A．该电池放电时，负极的反应式为：H2 - 2e^-+ CO3^2- =H2O+ CO2

B．该电池中CO3^2-的为由左边移向右边移动

C．该电池放电时，正极的反应式为：O2 +2CO2+ 4e^- =2CO3^2-

D．该电池放电时，当转移4mol e^-时正极消耗1mol O2和2mol CO2

装置(Ⅰ)为铁镍（Fe-Ni）可充电电池：Fe+NiO₂+2H₂O  Fe(OH)₂+Ni(OH)₂；装置(Ⅱ)为电解示意图。当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。下列说法正确的是

A．闭合K时，X的电极反应式为：2H^++2e^-= H2↑

B．闭合K时，A电极反应式为：NiO2+2e^-+2H^+= Ni(OH)2

C．给装置(Ⅰ)充电时，B极参与反应的物质被氧化

D．给装置(Ⅰ)充电时，OH^- 通过阴离子交换膜，移向A电极

下列说法正确的是

A．氯碱工业是电解熔融的NaCl，阳极产生Cl2

B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化

D．工业上电解熔融的AlCl3来制取铝

2004年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200^oC左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。电池总反应为：C₂H₅OH +3O₂ ==2CO₂ +3H₂O，电池示意如图,下列说法不正确的是

A．a极为电池的负极

B．电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极

C．电池工作时,1mol乙醇被还原时就有6mol电子转移

D．电池正极的电极反应为：4H^+ + O2 + 4e^— →2H2O

下列说法正确的是

A．电池充电时其正极应与外电源的负极相连而成为阴极

B．氢氧燃料电池（碱性介质）的正极反应式：O2 +4e- →2O^2-

C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜

D．铁件上镀铜时，将铁件与电源的负极相连

下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是

A．电流由O2所在的铂电极流出

B．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH+3H2O -12e^-＝2CO2↑+12H^+

C．O2所在的铂电极处发生还原反应

D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

正、负极都是碳材料的双碳性电池，电池充、放电过程为2nC+LiA C_nA+LiC_n，充电时Li⁺、A^－分别吸附在两极上形成LiC_n和C_nA（如图所示），下列说法正确的是

A．a是电池的负极

B．放电时，A^－离子向b极移动

C．放电时，负极的电极反应式是nC－e^－＋A^－= CnA

D．充电时，电解质中的离子浓度保持不变