高中化学化学电源新型电池试题

肼可作为火箭发动机的燃料，与N₂O₄反应生成N₂和水蒸气。已知：
①N₂(g)+2O₂(g) ＝N₂O₄(l) ΔH₁＝－19.5 kJ·mol^－1
②N₂H₄(l)+O₂(g) ＝ N₂(g)+2H₂O(g)ΔH₂＝－534.2 kJ·mol^－1
（1）写出肼和N₂O₄反应的热化学方程式_________________________________；
（2）上述反应中氧化剂是              。
（3）火箭残骸中常现红棕色气体，当温度升高时，气体颜色变深，原因是存在如下反应：N₂O₄(g)2NO₂(g)
① 上述反应的ΔH         0（选填“＞”或“＜”）。
② 保持温度和体积不变向上述平衡体系中再充入一定量的N₂O₄，再次达到平衡时，混合气体中NO₂的体积分数       （填“增大”、“ 减小”或“不变”），混合气体的颜色       （填“变深”或“变浅”）。
③一定温度下，将1 mol N₂O₄ 充入一恒压密闭容器中发生上述反应，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是           。

④若在相同温度下，上述反应改在体积为10L的恒容密闭容器中进行，反应3s后NO₂的物质的量为0.6mol，则0~3s内的平均反应速率v（N₂O₄）=_______mol·L^－1·s^－1。
（4）肼—空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为______。

燃料电池是一种利用能源物质的新的形式，比如我们可用熔融的K₂CO₃作电解质，惰性材料作电极，一极通CH₂＝CH₂，另一极通O₂、CO₂下列说法中不正确的是(  )

A．通入乙烯的一极为正极

B．正极发生的电极反应为：3O2＋6CO2＋12e^－＝6CO3^2^－

C．负极发生的电极反应为：CH2＝CH2＋6CO3^2^－-12e^－＝8CO2＋2H2O

D．电池的总反应式为：CH2＝CH2＋3O2＝2CO2＋2H2O

一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示。以下说法不正确的是（ ）

A．中间室Cl^—移向左室

B．X气体为CO2

C．处理后的含硝酸根废水pH降低

D．电路中每通过1 mol电子，产生标准状况下氮气的体积为2.24L

液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼（N₂H₄）为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，
KOH作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是

A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B．负极发生的电极反应式为：N2H4+4OH^--4e^-=N2+4H2O

C．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触

D．该燃料电池持续放电时，K^+从负极向正极迁移，因而离子交换膜需选用阳离子交换膜

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。下列叙述不正确的是

A．放电时负极反应为：3Zn-6e^-+6OH^-==3Zn(OH)2

B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3-3e^-+5OH^- FeO4^2- +4H2O

C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原

D．充电时阴极溶液的碱性减弱

（1）水下发射导弹时常采用一种火箭燃料肼（N₂H₄）。已知在101kPa时，32.0g液态的N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N₂H₄完全燃烧的热化学方程式为_______________________。
（2）我国科学家在1973年就已经将上述反应设计成燃料电池，该燃料电池的电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时：
①正极的电极反应式为_______________________。
②负极的电极反应式为_______________________。
（3）用N₂H₄做火箭燃料常采用N₂O₄做氧化剂，反应得到的产物对环境无害，则反应的化学方程式为：______________________。

利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下列说法不正确的是

A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B．A电极上发生氧化反应，B为正极

C．电极A极反应式为2NH3-6e-=N2+6H+

D．当有2.24LNO2（标准状况）被处理时，转移电子为0.4mol

研究氮的氧化物、硫的氧化物、碳的氧化物等大气污染物的处理具有重要意义。
（1）汽车排气管内安装的催化转化器，可使尾气中主要污染物转化为无毒物质。下列说法能说明恒温恒容条件下的反应;2NO（g）+2CO（g）＝N₂（g）+2CO₂（g）△H="-746.5" kJ·mol^-1已达到化学平衡的是                     。
A．单位时间内消耗了2moINO的同时消耗的2moICO
B．CO与CO₂的物质的量浓度相等的状态
C．气体密度保持不变的状态
D．气体平均摩尔质量保持不变的状态
（2）NO₂与SO₂混合可发生反应：NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）。
将一定量的NO₂与SO₂置于绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间变化的趋势如图所示。由图（纵轴代表正反应速率）可知下列说法正确的是             （填字母）。

A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．△t₁=△t₂时，SO₂的消耗量：a～b段大于b～c段
（3）CO在实际中有以下应用：用Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO₂的混合气作为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电极反应式。
负极反应式：2CO+2CO₃^2-一4e^-＝4CO₂    正极反应式：                                。
（4）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L^-1的氯化铜溶液的装置示意图：

请回答：①甲烷燃料电池的负极反应式是                                          。
②当A中消耗0.15 mol氧气时，B中     极（填”a”或”b”）增重__  __g。

一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：
CH₃CH₂OH－4e^－＋H₂O＝CH₃COOH＋4H^＋。下列有关说法不正确的是(  )

A．检测时，电解质溶液中的H^＋向正极移动

B．若溶液中有0.4 mol电子通过，则在标准状况下消耗4.48 L氧气

C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2＝=CH3COOH＋H2O

D．正极上发生的反应为：O2＋4e^－＋4H^+＝2H2O

1913年，德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产，被称作解救世界粮食危机的化学天才。现将lmolN₂和3molH₂投入1L的密闭容器，在一定条件下，利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＜0
当改变某一外界条件（温度或压强）时，NH₃的体积分数ψ(NH₃)变化趋势如下图所示。

回答下列问题：
（1）已知：①NH₃(g) NH₃(g) △H₁
②N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(l) △H₂
则反应N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)的△H＝              （用含△H₁、△H₂的代数式表示）。
（2）合成氨的平衡常数表达式为____          ，平衡时，M点NH₃的体积分数为10%，则N₂的转化率为        （保留两位有效数字）。
（3）X轴上a点的数值比b点           （填“大”或“小”）。上图中，  Y轴表示     （填“温度”或“压强”），判断的理由是               。
（4）若将1mol N₂和3mol H₂分别投入起始容积为1L的密闭容器中，实验条件和平衡时的相关数据如下表所示：

下列判断正确的是____。

A．放出热量：Ql< Q2< △Hl	B．N2的转化率：I> III
C．平衡常数：II >I	D．达平衡时氨气的体积分数：I>II

（5）常温下，向VmL amoI.L^-l的稀硫酸溶液中滴加等体积bmol.L^-l的氨水，恰好使混合溶液呈中性，此时溶液中c(NH₄⁺)__c(SO₄^2-)（填“>”、“<”或“=”）。
（6）利用氨气设计一种环保燃料电池，一极通入氨气，另一极通入空气，电解质是掺杂氧化钇(Y₂0₃)的氧化锆(ZrO₂)晶体，它在熔融状态下能传导O^2-。写出负极的电极反应式             。

在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H₂O-CO₂混合气体制备H₂和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是

A．X是电源的负极

B．阴极的电极反应式是H2O+2e^-==H2+O^2- CO2+2e^-==CO+O^2-

C．总反应可表示为H2O+CO2H2+CO+O2

D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1

一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。有关该电池的说法正确的是

A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子

B．电极A上H2参与的电极反应： H2＋2OH^－－2e^－＝2H2O

C．电池工作时，CO3^2^－向电极B移动

D．电极B上发生的电极反应：O2＋2CO2＋4e^－＝2CO3^2^－

下列电池工作时能量转化形式与其它三个不同的是

近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂一铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li+Cu₂0+H₂O= 2Cu十2Li⁺+20H^-，下列说法不正确的是

A．放电时，Li^+透过固体电解质向Cu极移动

B．放电时，负极的电极反应式为Cu20+H2O+2e^-=Cu+2OH^-

C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu20

D．整个反应过程中，铜相当于催化剂

锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置（如图所示），电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是

A．充电时，阳离子通过交换膜移向装置右侧

B．充电时，左侧与右侧的溴化锌溶液的浓度差将减小

C．放电时装置发生的总反应为：Zn+Br2===ZnBr2

D．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应