第二节化学电源知识点题库

I甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，则甲烷燃烧的热化学方程式为

Ⅱ科研人员新近开发出一种由甲醇（CH₃OH）和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，可供手机连续使用一个月才充一次电，据此请回答以下问题：

（1）甲醇是极，电极反应为（2）电池反应的离子方程式：

碘硫化学循环原理如图1所示．

（1）写出反应③的化学方程式，一定温度下，向2L密闭容器中加入2mol HI（g），测得n （H₂）随时间的变化如图2所示，则该温度下该反应的平衡常数K=．
（2）写出反应①的化学方程式，其中SO₂体现的是性．
（3）综合①②③三个反应，可看出该化学循环是为了制备某种能源气体，该气体的化学式是．
（4）氧缺位铁酸铜（CuFe₂O₄_﹣_δ）是反应②的良好的催化剂．实验室用如下方法制得：
Ⅰ．在Fe（NO₃）₃和Cu（NO₃）₂混合溶液中加入一定量KOH溶液，加热
Ⅱ．调节pH并连续搅拌24小时
Ⅲ．过滤、干燥获得铁酸铜（CuFe₂O₄）
Ⅳ．在氮气保护下、1223K时煅烧CuFe₂O₄ ，得到CuFe₂O_3.86
①写出制备得到CuFe₂O₄的化学方程式
②研究发现：
温度
元素存在形式
1200﹣1350K
Fe³⁺部分转变为Fe²⁺
计算CuFe₂O_3.86中Fe³⁺与Fe²⁺的质量百分含量之比为．
（5）由于该循环中H₂SO₄与HI发生副反应造成反应器堵塞，因此有科学家用如图3所示原理进行反应．写出阳极的电极反应式．请用文字说明在N极能够获得所需物质的原因是．

纽扣电池可用于计算器、电子表等的电源．有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag₂O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn+Ag₂O═2Ag+ZnO．关于该电池的叙述不正确的是（）

A . 作用时电子由Zn极经外电路流向Ag₂O极，Zn是负极 B . 使用时电子由Ag₂O极经外电路流向Zn极，Ag₂O是负极 C . 正极的电极反应为Ag₂O+2e^﹣+H₂O═2Ag+2OH^﹣ D . Zn极发生氧化反应，Ag₂O极发生还原反应

燃料电池是燃料（如CO、H₂、CH₄等）跟氧气（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是（）

A . 负极反应式：O₂+2H₂O+4e^﹣═4OH^﹣ B . 负极反应式：CH₄+8OH^﹣﹣8e^﹣═CO₂+6H₂O C . 随着放电的进行，溶液中的氢氧根离子浓度不变 D . 放电时溶液中的阴离子向负极移动

日常所用干电池的电极分别为石墨棒（上面有铜帽）和锌皮，以糊状NH₄Cl和ZnCl₂作电解质（其中加入MnO₂吸收H₂），电极反应式可简化为：Zn﹣2e^﹣=Zn²⁺ ， 2NH₄⁺+2e^﹣=2NH₃↑+H₂↑（NH₃与Zn²⁺能生成一种稳定的物质）．根据上述判断，下列结论正确的是（）

①锌为正极，石墨为负极②锌为负极，石墨为正极③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器．

A . ①③ B . ②③ C . ③④ D . ②④

空气质量与我们的健康息息相关，目我国通过检测6项污染物的质量浓度来计算空气质量指数（AQI），SO₂、NO₂、和CO是其中3项中的污染物．

（1）上述3种气体直接排入空气后会引起酸雨的气体有（填化学式）．
（2）处理酸雨市场采用NaClO₂溶液作为吸收剂，可同时对烟气进行脱硫、脱硝，其中脱硫反应ClO₂^﹣+2SO₃²^﹣⇌2SO₄²^﹣+Cl^﹣ ，该反应的平衡常数K的表达式为；
（3）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，写出电极A的电极方程式，当标况下有4.48L被处理时，通过电极B的电子数为．

由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎，下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置．下列有关叙述正确的是（　　）

A . 电池负极电极反应式为H₂﹣2e^﹣+2OH^﹣=2H₂O B . a处通入氧气，b处通入氢气 C . 该装置中能量转化只涉及两种形式的能量 D . P一型半导体连接的是电池负极

钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。

（1）抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为：。
（2）利用上图装置，可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于处。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为。
（3）上图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，X电极溶解的铜的质量3.2 g(填“＜”“>”或“＝”)。
（4）上图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl₃溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反应是，若将开关K置于N处，发生的总反应是。

最近我国科学家设计了一种，CO₂+H₂S协同转化装置，实现对天然气中CO₂和H₂S的高效去除。示意图如右所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA-Fe²⁺-e^-=EDTA-Fe³⁺

②2EDTA-Fe³⁺+H₂S=2H⁺+S+2EDTA+Fe²⁺

该装置工作时，下列叙述错误的是（）

A . 阴极的电极反应：CO₂+2H⁺+2e^-=CO+H₂O B . 协同转化总反应：CO₂+H₂S=CO+H₂O+S C . 石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D . 若采用Fe²⁺/Fe³⁺取代EDTA-Fe²⁺/EDTA-Fe³⁺ ，溶液需为酸性

电化学原理在能量转换、金属冶炼等方面应用广泛。

图① 图②

图③

（1）图①是碱性锌锰电池，在负极发生反应的物质是（填“Zn”或“MnO₂”），正极发生反应（填“氧化”或“还原”）。
（2）图②是碱性电解质的氢氧燃料电池，B极通入的气体为，A极发生的电极反应式。
（3）电解法可以提纯粗镓，具体原理如图③所示：
①粗镓与电源极相连（填“正”或“负”）。

②镓在阳极溶解生成的Ga³⁺与NaOH溶液反应生成GaO₂^－， GaO₂^－在阴极放电的电极反应式。
（4）由下列物质冶炼相应金属，须采用电解法的是(选填字母序号)。
a．NaCl

b.Fe₂O₃

c.Cu₂S

d.Al₂O₃

某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl₂=2AgCl。下列说法正确的是（）

A . 负极反应为Ag－e^-+Cl^-=AgCl B . 放电时，交换膜右侧溶液中pH升高 C . 当电路中转移0.1 mol e^- ，通过交换膜的阳离子为0.2 mol D . 用KCl溶液代替盐酸，则电池总反应改变

某高能电池以稀硫酸作为电解质溶液,其总反应式为CH₂=CH₂+O₂=CH₃COOH。下列说法正确的是（）

A . 在电池工作过程中,溶液中的SO₄^2-向正极移动 B . 随着反应的进行,正极区域附近溶液的pH变小 C . 当转移4mol电子时,溶液中的CH₃COOH分子数为N_A(N_A为阿伏加德罗常数的值) D . 负极的电极反应式为CH₂=CH₂-4e^-+2H₂O=CH₃COOH+4H⁺

在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案(原理如图)，下列说法错误的是（）

A . 电源a端为负极 B . Fe²⁺的电子排布式为[Ar]3d⁶ C . 阳极发生的电极反应式为2HCl－2e^－=2H^＋＋Cl₂ D . 电路中转移1mol电子，需要消耗11.2LO₂(标准状况)

甲烷作为一种清洁能源在化学领域有着广泛的应用，请回答下列问题：

（1）高炉冶铁是利用甲烷在催化反应室中产生的水煤气(CO和H₂)来还原氧化铁，甲烷催化过程中发生的反应为CH₄(g)+CO₂(g)=2CO(g)+2H₂(g) △H=+260 kJ/mol
已知：2CO(g) +O₂(g)=2CO₂(g) △H =-566 kJ/mol．

则CH₄与O₂反应生成CO和H₂的热化学方程式为。
（2）一定温度下，向2 L的恒容密闭容器中通入等量的CH₄和H₂O(g)，发生反应：CH₄ (g)+H₂O(g)⇌CO(g)+3H₂(g) △H>0，CH₄的物质的量浓度与时间的关系如图所示。

①0~10 min内，CO的平均反应速率v(CO)=。

②该温度下反应的平衡常数K的数值为。
（3）甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的装置如图所示：

通CH₄的电极为极；正极反应式为。

一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如图所示的转化。下列说法正确的是（）

图片_x0020_100001

A . 贮能时，电能转变为化学能和光能 B . 贮能和放电时，电子在导线中流向相同 C . 贮能时，氢离子由a极区迁移至b极区 D . 放电时，b极发生：VO $\text{[math]}$ ＋2H^＋＋e^-=VO²^＋＋H₂O

如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是（）

图片_x0020_100004

A . 铁环作为柠檬电池的正极 B . 电子由铁环经导线、发光二极管流向铜线 C . 负极的电极反应为： $\text{[math]}$ D . 可将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置

高铁酸钾是绿色、环保型水处理剂，也是高能电池的电极材料。工业上，利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄(FeOOH)制备高铁酸钾，可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如图：

回答下列问题：

（1）有同学认为上述流程可以与氯碱工业联合。写出电解饱和食盐水制取次氯酸钠的化学方程式。
（2）实验测得反应溶液的pH、温度对铁黄产率的影响如图所示。反应温度宜选择；pH大于4.5时铁黄产率降低的主要原因可能是。
（3）用高铁酸钾处理水时，不仅能消毒杀菌，还能将水体中的NH₃、CN^-转化成CO₂、N₂等无毒的物质，生成的氢氧化铁胶体粒子还能吸附水中悬浮杂质。试写出高铁酸钾处理含CN^-废水时除去CN^-的离子方程式。
（4）已知：常温下，K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38。高铁酸钾的净水能力与废水的pH有关，当溶液pH=2时，废水中c(Fe³⁺)=mol·L^-1。
（5） K₂FeO₄可作锌铁碱性高能电池的正极材料，电池反应原理：2K₂FeO₄+3Zn+8H₂O $\text{[math]}$ 2Fe(OH)₃+3Zn(OH)₂+4KOH。充电时阴极的电极反应为。

控制CO₂的排放是防止温室效应等不良气候现象产生的有效途径。

（1）高炉炼铁会排放大量的CO₂和烟尘，必须进行严格的控制。
已知：①3CO(g)+Fe₂O₃(s) $\text{[math]}$ 2Fe(s)+3CO₂(g) △H=+a kJ/mol

②3C(石墨，s)+Fe₂O₃(s)=2Fe(s)+3CO(g) △H=+489.0 kJ/mol

③C(石墨，s)+CO₂(g)=2CO(g) △H=+172.5 kJ/mol

则a=。若在恒温恒容密闭容器中发生反应①，当达到平衡后，充入CO₂ ，则达到新平衡后CO的体积分数(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，其转化率。
（2）炼铁时需要用石灰石除去铁矿石中的脉石，该过程中涉及反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。若在恒温恒容的密闭容器中进行上述反应达到平衡状态，在t₁时刻向平衡体系中充入1 mol CO₂ ， t₂时刻反应重新达到平衡，画出t₁时刻后的正逆反应速率随时间变化的图像。
（3） CH₄与CO₂反应得到合成气的原理为 $\text{[math]}$ 。某小组向体积是1 L的一密闭容器中充入物质的量均是1 mol的CH₄与CO₂ ，反应过程中CO₂的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①压强：p₁p₂(填“>”或“<”)。

②1100℃、p₁条件下，20 min时反应达到平衡状态，则0~20 min内CH₄的反应速率v(CH₄)=mol/(L∙min)，反应的平衡常数K_p=(用含p₁的代数式表示，K_p为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
（4）通过电化学方法可有效实现以CO₂和水为原料合成甲酸，其原理示意图如下：

则A极的电极反应式为；若生成1 mol甲酸，则反应中转移电子的物质的量为mol。