化学电源新型电池知识点题库

硼氢化物NaBH₄（B元素的化合价为+3价）燃料电池（DBFC），由于具有比能量高、产物清洁无污染和燃料易于储存和运输等优点，被认为是一种很有发展潜力的燃料电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是（）

A . 放电时，每转移2mol电子，理论上需要消耗9.5gNaBH₄ B . 电极a采用MnO₂ ， MnO₂既作电极材料又有催化作用 C . 电池放电时Na⁺从b极区移向a极区 D . 电池的负极反应为BH₄^﹣+2H₂O﹣8e^﹣═BO₂^﹣+8H⁺

日本产业技术综合研究所最近研发了一种新型的锂空气电池，它既可用作充电电池又可作锂燃料电池．用作燃料电池时，可更换正极的水性电解液和卡盒以及负极的金属锂就可以连续使用，分离出的氢氧化锂可回收锂而循环使用．下列叙述不正确的是（）

A . 放电时负极的电极反应式为：Li﹣e^﹣=Li⁺ B . 充电时，阳极的电极反应式为：2H₂O+O₂+4e^﹣=4OH^﹣ C . 充电时，锂极与外电源的负极相连 D . 熔融的氢氧化锂用惰性电极电解再生时，在阴极可得到金属锂

臭氧可用于净化空气、饮用水的消毒、处理工业废物和作氧化剂．

（1）臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应．如：
6Ag（s）+O₃（g）═3Ag₂O（s）△H=﹣235.8kJ/mol．
已知2Ag₂O（s）═4Ag（s）+O₂（g）△H=+62.2kJ/mol，
则常温下反应：2O₃（g）═3O₂（g）的△H=．
（2）科学家首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧．臭氧在阳极周围的水中产生，电极反应式为3H₂O﹣6e^﹣=O₃↑+6H⁺ ，阴极附近溶解在水中的氧气生成过氧化氢，其电极反应式为．
（3） O₃在碱性条件下可将Na₂SO₄氧化成Na₂S₂O₈并生成氧气．写出该反应的化学方程式：
（4）所得的Na₂S₂O₈溶液可降解有机污染物4﹣CP．原因是Na₂S₂O₈溶液在一定条件下可产生强氧化性自由基（SO₄^﹣•）．通过测定4﹣CP降解率可判断Na₂S₂O₈溶液产生SO₄^﹣•的量．某研究小组设计实验探究了溶液酸碱性、Fe²⁺的浓度对产生SO₄^﹣•的影响．
①溶液酸碱性的影响：其他条件相同，将4﹣CP加入到不同pH的Na₂S₂O₈溶液中，结果如图a所示．由此可知：溶液酸性增强，（填“有利于”或“不利于”）Na₂S₂O₈产生SO₄^﹣ ．
②Fe²⁺浓度的影响：相同条件下，将不同浓度的FeSO₄溶液分别加入c（4﹣CP）=1.56×10^﹣⁴mol•L^﹣¹、c（Na₂S₂O₈）=3.12×10^﹣³ mol•L^﹣¹的混合溶液中．反应240min后测得实验结果如图b所示．已知 S₂O₈²^﹣+Fe²⁺═SO₄^﹣•+SO₄²^﹣+Fe³⁺ ．则由图示可知下列说法正确的是：（填序号）
A．反应开始一段时间内4﹣CP降解率随Fe²⁺浓度的增大而增大，原因是Fe²⁺能使Na₂S₂O₈产生更多的SO₄ˉ•．
B．Fe²⁺是4﹣CP降解反应的催化剂
C．当c（Fe²⁺）过大时，4﹣CP降解率反而下降，原因可能是Fe²⁺会与SO₄^﹣•发生反应，消耗部分SO₄^﹣•．
D.4﹣CP降解率反而下降，原因可能是生成的Fe³⁺水解使溶液的酸性增强，不利于4﹣CP的降解．
③当c（Fe²⁺）=3.2×10ˉ³mol•L^﹣¹时，4﹣CP降解的平均反应速率的计算表达式为．

某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO₄•7H₂O．已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

沉淀物	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Al（OH）₃	3.8	5.2
Fe（OH）₃	2.7	3.2
Fe（OH）₂	7.6	9.7
Ni（OH）₂	7.1	9.2

（1） “碱浸”过程中发生反应的离子方程式是
（2） “酸浸”时所加入的酸是（填化学式）．
（3）加入H₂O₂时发生反应的离子方程式为
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是
（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO₄•7H₂O），其原因可能是（写出一点即可）．
（6） NiSO₄•7H₂O可用于制备镍氢电池（NiMH），镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型．NiMH中的M表示储氢金属或合金．该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni（OH）₂+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为．

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．

（1） NO₂可用水吸收，相应的化学方程式为．利用反应6NO₂+8NH₃ $\text{[math]}$ 7N₂+12H₂O也可以处理NO₂ ．当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是 L．
（2）已知：
2SO₂（g）+O₂（g）⇌2SO₃（g）△H=﹣196.6kJ•mol^﹣¹
2NO （g）+O₂（g）⇌2NO₂（g）△H=﹣113.0kJ•mol^﹣¹
则反应NO₂（g）+SO₂（g）⇌SO₃（g）+NO （g）的△H=kJ•mol^﹣¹ ，一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是．
a．体系压强保持不变 b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃与NO的体积比保持不变 d．每消耗1mol SO₃的同时生成1mol NO₂
测得上述反应平衡时的NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=．
（3） CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO （g）+2H₂（g）⇌CH₃OH （g）．
①CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示．该反应△H0（填“＞”或“＜”）．实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是．
②甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC工作原理如图2所示：通入a气体的电极是原电池的极（填“正”或“负”），其电极反应式为．

用疏松多孔的活性炭插入KOH溶液作电极，在两极上分别通入甲烷和氧气，形成燃料电池，有关该电池的描述错误的是（）

A . 电池总反应：CH₄+2O₂+2OH^﹣═CO₃²^﹣+3H₂O B . 负极反应式：CH₄﹣8e^﹣+10OH^﹣═CO₃²^﹣+7H₂O C . 正极反应式：O₂+4H⁺+4e^﹣═2H₂O D . CH₄燃料电池比CH₄直接燃烧能量利用率高

有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（）


Ⅰ．碱性锌锰电池	Ⅱ．铅-硫酸蓄电池	Ⅲ．铜锌原电池	Ⅳ．银锌纽扣电池

A . Ⅰ所示电池工作中，MnO₂的作用是催化剂 B . II所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大 C . III所示电池工作过程中，盐桥中K⁺移向硫酸锌溶液 D . IV所示电池放电过程中，Ag₂O是氧化剂，电池工作过程中还原为Ag

氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下图。下列有关氢氧燃料电池的说法错误的是( )

A . 该电池中电极b是正极 B . 外电路中电子由电极b通过导线流向电极a C . 该电池的正极反应为O₂＋4H^＋＋4e^－=2H₂O D . 该电池的总反应：2H₂＋O₂=2H₂O

一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O₂与Li⁺在多孔碳材料电极处生成Li₂O_2-x（x=0或1）。下列说法正确的是

A . 放电时，多孔碳材料电极为负极 B . 放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C . 充电时，电解质溶液中Li⁺向多孔碳材料区迁移 D . 充电时，电池总反应为Li₂O_2-x=2Li+（1- $\text{[math]}$ ）O₂

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

A . 放电时K^＋移向碳电极 B . 放电时电池碳电极的电极反应为：H₂－2e^－=2H^＋ C . 放电时电池正极的电极反应为NiO(OH)＋H₂O＋e^－=Ni(OH)₂＋OH^－ D . 该电池充电时将碳电极与电源的正极相连

下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是（）

A . 碱性锌锰电池 B . 手机用锂电池 C . 汽车用铅蓄电池 D . 玩具用镍氢电池

镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H₂O $\text{[math]}$ Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂ ，有关该电池的说法正确的是（）

A . 放电时电解质溶液中的OH^-向正极移动 B . 充电过程是化学能转化为电能的过程 C . 放电时负极附近溶液的碱性增强 D . 充电时阳极反应：Ni(OH)₂－e^- + OH^- = NiOOH + H₂O

能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。

（1）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作为电解质，向负极充入燃料气CH₄ ，用空气与CO₂的混合气作为正极的助燃气，以石墨为电极材料，制得燃料电池。工作过程中，CO₃²^－移向(填“正”或“负”)极，已知CH₄发生反应的电极反应式为CH₄＋4CO₃^2-－8e^－=5CO₂＋2H₂O，则另一极的电极反应式为。
（2）利用上述燃料电池，按如图1所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，回答下列问题。

Ⅰ.甲槽电解的是200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄的混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)。

①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为，CuSO₄的物质的量浓度为。

②t₂时所得溶液的pH＝。

Ⅱ.乙槽为200mLCuSO₄溶液，乙槽内电解的总离子方程式：；

①当C极析出0.64g物质时，乙槽溶液中生成的H₂SO₄为 mol。电解后，若使乙槽内的溶液完全复原，可向乙槽中加入 (填字母)。

A．Cu(OH)₂ B．CuO

C．CuCO₃ D．Cu₂(OH)₂CO₃

②若通电一段时间后，向所得的乙槽溶液中加入0.2mol的Cu(OH)₂才能恰好恢复到电解前的浓度，则电解过程中转移的电子数为。

微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，下图为其工作原理及废水中 $\text{[math]}$ 离子浓度与去除率的关系。下列说法正确的是( )

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A . 正极反应式是 $\text{[math]}$ +7H₂O+6e^-=2Cr(OH₎₃+8OH^- B . 电池工作时，N极附近溶液pH减小 C . 处理1 mol $\text{[math]}$ 时有6 mol H⁺从交换膜右侧向左侧迁移 D . $\text{[math]}$ 离子浓度较大时，可能会造成还原菌失活

锂电池是新一代高能电池，目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li + MnO₂=LiMnO₂ ，下列说法中正确的是( )

A . Li是正极，MnO₂ 是负极 B . 放电时负极的应应：Li - e^-=Li⁺ C . 放电时正极发生氧化反应 D . 电池放电时，产生高锰酸根离子

医用酒精在抗击“新冠病毒”的战役中发挥了重要作用。回答下列问题：已知：

化学键	C=C	C—C	C—O	C—H	O—H
键能/kJ·mol^-1	a	b	c	d	e

（1）工业上采用乙烯水化法制乙醇：CH₂=CH₂（g）+H₂O（g）=CH₃CH₂OH（g） ΔH，根据表中键能数据计算ΔH=kJ·mo1^-1。
（2）工业上也可采用二氧化碳加氢合成乙醇：2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）。恒容密闭容器中投入一定量CO₂和H₂发生上述反应，CO₂的平衡转化率与温度、投料比m[m= $\text{[math]}$ ］的关系如图所示：

①投料比由大到小的顺序为（用m₁ ， m₂ ， m₃表示）。

②某温度下，若投料比m=3，下列可判断反应达到平衡状态的是。

a.容器内气体压强不再变化

b.容器内气体平均相对分子质量不再变化

c.消耗3N_A个氢气分子同时生成l.5N_A个水分子

d.容器内 $\text{[math]}$ 不再变化

③若开始时投入6molH₂和2molCO₂ ，容器体积为3L。计算A点温度下该反应的平衡常数K=L⁴•mol^-4；若换为恒压密闭容器，其它条件不变，则A点温度下平衡时CO₂的转化率50%（填“>”、“=”或“<”）。
（3）乙醇燃料电池是一种无污染电池，装置如图所示，写出该电池负极的电极反应式。

科学家设计出质子膜H₂S燃料电池，实现了利用H₂S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H₂S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法正确的是（）

A . 电极a为电池的正极 B . 电极b上发生的电极反应为：O₂＋4H^＋＋4e^－=2H₂O C . 电路中每通过2 mol电子，在正极消耗22.4L H₂S D . 每17g H₂S参与反应，有2 mol H^＋经质子膜进入正极区

甲烷燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（）

A . 电极 $\text{[math]}$ 为负极 B . $\text{[math]}$ 由电极 $\text{[math]}$ 区移向电极 $\text{[math]}$ 区 C . 电池总反应的化学方程式为 $\text{[math]}$ D . 若电极区溶液体积不变，一段时间后电极 $\text{[math]}$ 区溶液 $\text{[math]}$ 变大

液体锌电池具有成本低、安全性强等特点，其工作原理如图所示(KOH凝胶中允许离子存在、生成或迁移)。下列说法正确的是（）

A . 电流由MnO₂极经用电器流向Zn极 B . 负极反应式为 $\text{[math]}$ C . 工作一段时间后，锌极区pH升高 D . 13.0 gZn参与反应，理论上电路中转移0.2 mol电子

化学在污水处理领域有重要作用。

（1）硫酸铁可用于原水净化，污水处理，是一种高效絮凝剂，写出生成絮凝胶体 $\text{[math]}$ 的离子方程式。
（2）处理含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 离子的废水，可以作为沉淀剂。
（3）微生物电池处理镜铭废水的工作原理如图所示。虚线代表离子交换膜(填“阳”或“阴”)。处理过程，a极区附近溶液的pH(填“变大”“变小”或“不变”)，每处理1mol $\text{[math]}$ 转移电子mol。
（4）处理含硝基苯污水，可先在酸性条件下用铁炭混合物处理(物质转化如图所示)，再用双氧水将溶液中的苯胺氧化成 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。如图中硝基苯被(填“氧化”或“还原”)，是(填“催化剂”或“中间产物”)，氧化苯胺时 $\text{[math]}$ 的实际用量比理论用量多，原因是。

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