高中化学验证原电池的效果试题

一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入甲烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2-.下列对该燃料电池说法正确的是（   ）

A．在熔融电解质中，O^2-由负极移向正极

B．在外电路，电流从甲烷所通电极流向空气所通电极

C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2-4e^-=2O^2-

D．通入甲烷的一极是负极，电极反应为： CH4-8e^-+4O^2-=CO2+2H2O

下图是元素周期表的框架

（1）请在上面元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
（2）依据元素周期表回答下列问题：

A．周期表中的元素⑤和元素⑥的最高价氧化物的水化物碱性强弱顺序是（用化学式表示）。

B．周期表中的元素④和元素⑦的氢化物的熔、沸点高低顺序是（用化学式表示）。

C．①～⑦元素的单质，在常温下化学性质稳定，通常可用作保护气的是（填写结构式）。

D．在上面元素周期表中全部是金属元素的主族是；全部是非金属元素的主族是(填写字母a、b、c、d)。

　　a.ⅠA族    b. ⅡA族    c. ⅥA 族    d.ⅦA族
（3）已知甲元素位于第三周期，且其原子半径为同周期金属元素中原子半径最小的，请写出甲的氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式                         　　　　　　　　　　    ；
（4）请写出仅用①②④三种元素形成离子化合物的电子式_________。若用球棍模型表示①和③形成的化合物的分子结构，应该是          。

⑸ 在120℃下1g①的单质在足量③的单质中完全燃烧，放出的热量为a kJ；请写出此条件下①的单质燃烧的热化学方程式                　　　　                　　      ；
①、③两种元素的单质已被应用于字宙飞船的燃料电池中，如图所示，两个电极均由多孔性碳构成，通入的两种单质由孔隙逸出并在电极表面放电。
请回答：b是电池的         极；a电极上的电极反应式是　　　　　　　　　　　　。

某心脏起搏器的动力来源于Li-SOCl₂电池。该电池的总反应可表示为：
4Li+2SOCl₂ =" 4LiCl" +S +SO₂。下列关于该电池的说法正确的是（   ）

A．放电过程中Li^+向负极移动

B．该电池的电解质溶液为NaCl水溶液

C．正极电极反应式为： 2SOCl2+4e^-= 4Cl^— +S +SO2

D．当0.4mol Li完全溶解时，流经电解质溶液的电子个数为2.408×10^23

有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl₄)溶解在亚硫酰氯中形成的，电池总反应方程式为：8Li+3SOCl₂====6LiCl+Li₂SO₃+2S，下列叙述中正确的是（   ）

A．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1

B．电解质溶液中混入碱溶液，对电池反应无影响

C．电池的正极为：Li-e^-====Li^+

D．电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)仅被还原为Li2SO3

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂。电解法制备高铁酸钾操作简便，成功率高，易于实验室制备。其原理如下图所示。

I. 实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO₄^2－）在溶液中呈紫红色。
（1）电解过程中，X极是   极，电极反应是                  。
（2）电解过程中，Y极放电的有                              。
（3）生成高铁酸根（FeO₄^2－）的电极反应是                     。
II. 若用不同种电池作为上述实验的电源，请分析电池反应。
（1）铅蓄电池总的化学方程式为：
2H₂O＋2PbSO₄ Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄，则它在充电时的阳极反应为
                                                           。
（2）镍镉碱性充电电池在放电时，其两极的电极反应如下：
正极：2NiOOH＋2H₂O＋2e^－＝2Ni（OH）₂＋2OH^－
负极：Cd＋2OH^－－2e^－＝Cd（OH）₂
则它在放电时的总反应的化学方程式为                  。
（3）肼（N₂H₄）是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。已知在25℃、101kPa时，32.0g N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水，放出624kJ的热量，则N₂H₄完全燃烧的热化学方程式是                                     ；
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，放电时负极的电极反应是                              。
（4）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C₃H₈＋5O₂＝3CO₂＋4H₂O。
写出该电池正极的电极反应：                              。
（5）当制备相同物质的量的高铁酸钾时，理论上，上述四种电池中分别消耗的Pb、Cd、肼、丙烷的物质的量之比是                       。

人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学
技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船、电脑、收音机、照相机、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：
(1)电子表和电子计算器中所用的是纽扣式微型银锌电池，其电极分别为Ag₂O和Zn，工作时电池总反应为Ag₂O＋Zn＋H₂O===2Ag＋Zn(OH)₂。
①工作时电子从________极流向________极(填“Ag₂O”或“Zn”)。其用到的电解质溶液是      （填“KOH ”或"H₂SO₄"）
②电极反应式：正极____________________________________________，
③工作时电池电解质溶液pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2） 2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇（CH₃OH一种可燃物）燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如右图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为____________, c口通入的物质为__________。
②该电池正极的电极反应式___________                             
③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO₂时，有___________N_A个电子转移。

某课外活动小组同学用右图装置进行实验，试回答下列问题。

（1）若开始时开关K与a连接，则A极的电极反应式
为                           。
（2）若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为                。
有关上述实验，下列说法正确的是（填序号）           。
①溶液中Na⁺向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后（设NaCl足量）加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则有0.2 mol电子转移
（3）该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如右图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为       。此时通过阴离子交换膜的离子数
     （填“大于”或“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口（填写“A”、 “D”）       导出。
③若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为                      。

铅蓄电池是广泛应用于汽车、柴油机车等的启动电源。产生电能时的电极反应分别为：
Pb+SO₄^2―–2e^―＝PbSO₄                       ①
PbO₂+4H⁺+SO₄^2―+2e^―＝PbSO₄+2H₂O         ②
下列有关铅蓄电池的说法不正确的是：

A．①式表示负极反应，②式表示正极反应

B．铅蓄电池的电解质溶液是硫酸溶液，在放电过程中，它的浓度逐渐降低

C．铅蓄电池在放电时，电子从Pb通过导线流向PbO2

D．铅蓄电池在充电时，原来负极发生的反应是：Pb+SO4^2―–2e^―＝PbSO4

科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol^-1、-283.0kJ·mol^-1和-726.5kJ·mol^-1。请回答下列问题：
（1）写出CO燃烧的热化学方程式_____     ________；
（2）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为_____________；
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；

①温度升高该反应的平衡常数        （增大、减小、不变）
②B过程用H₂表示该反应的化学反应速率是           mol·L^-1·min^-1
（4）在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为碱性，总反应为：CH₃OH+3/2O₂+2OH^-==CO₃^2-+3H₂O，负极的反应式为                       。

LiFePO₄新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为：正极 FePO₄+Li⁺+e^－=LiFePO₄    负极 Li－e^－= Li⁺ 下列说法中正确的是

A．充电时电池反应为FePO4+Li = LiFePO4

B．充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连

C．放电时电池内部Li^+向负极移动

D．放电时，在正极上是Li^＋得电子发生氧化反应

（１）钮扣电池的电极材料为Zn和Ag₂O，电解质溶液为KOH，其电极反应为：Zn + 2OH^-－2e^- =" ZnO" + H₂O 　   Ag₂O + H₂O + 2e^- =" 2Ag" + 2OH^-    
电池的负极是　　　　 （填电极材料），正极发生的是　　　　　　反应(填反应类型)，
总反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连续不断地从两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．这被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点。试回答下列问题：
①图中通过负载的电子流动方向______ (填“向左”或“向右”).
②写出氢氧燃料电池工作时正极反应方程式　：　　　　　　
③放电过程中,负极附近溶液的pH                (填“增大”，“减小”，“保持不变”)

下图甲池和乙池中的四个电极都是惰性材料，乙池溶液分层，上层溶液为盐溶液，呈中性，请根据图示回答下列问题：

(1)通入乙醇（C₂H₅OH）的惰性电极的电极反应式为                                 。
若甲池可以充电，充电时A接电源的负极，此时B极发生的电极反应式为               。
(2)在乙池反应过程中，可以观察到            电极周围的溶液呈现棕褐色，反应完毕后，用玻璃棒搅拌溶液，则下层溶液呈现紫红色，上层接近无色，C极发生的电极反应式                                       。
(3)若在常温常压下，1gC₂H₅OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71kJ热量，表示该反应的热化学方程式为                                               。

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：，下列叙述错误的是：

A．放电时正极附近溶液的碱性增强	B．放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被还原
C．充电时锌极与外电源负极相连	D．充电时阳极反应为：Fe(OH)3— 3e^－+ H2OFeO4^2-+5H^+

钒(V)及其化合物在工业催化、新材料和新能源等领域中有广泛的应用，其中接触法制硫酸工业中就要用到V₂O₅作催化剂：
2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)　ΔH＜0。
某温度下，将2 mol SO₂和1 mol O₂置于10 L密闭容器中，在V₂O₅作催化剂下经5min反应达平衡，SO₂的平衡转化率(α)为80%。
（1）5min内 v(SO₃ )＝　　　　　　mol·L^－1·min^－1　
（2）该温度下平衡常数K＝　　　　　　　　　　
（3）若缩小容器体积，至达到新的平衡，在图中画出反应速率变化图象。

（4）硫酸工业尾气SO₂用浓氨水吸收，反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　，吸收后的产物最终可制成肥料硫铵［即(NH₄)₂SO₄］。
（5）某含钒化合物及硫酸的电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。

①用该电池电解(NH₄)₂SO₄溶液生产(NH₄)₂S₂O₈(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极电极反应式可表示为　　　　　　　　　　　　　　　　；若电解得1mol(NH₄)₂S₂O₈，则电池左槽中H^＋将　　　(填“增大”或“减少”)　　　　mol。
②电池使用一段时间后对其进行充电，充电过程中，阳电极反应式为：　　　　　　　　　　。

某原电池的电池反应为：Fe+2Fe³⁺= 3Fe²⁺，与此电池反应不符的原电池是（     ）

A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池	B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池	D．银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池