化学电源新型电池 知识点

化学电源新型电池:是指化学电源中燃料电池,它是将燃料和氧化剂在用电的时候充到正负极,然后发生自发的氧化还原反应而把化学能转化电能的装置。

化学电源新型电池 知识点题库

电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图.下列说法正确的是(  )

A . 为增强污水的导电能力,可向污水中加入适量工业用食盐 B . 通入甲烷气体的电极反应式为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O C . 若左池石墨电极产生22.4L气体,则消耗0.25mol甲烷 D . 铁电极的电极反应式为:Fe-3e-=Fe3+
有人设计出利用CH4和O2的反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池.电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧,则下列说法正确的是(  )

①每消耗1mol CH4可以向外电路提供8mole

②负极上CH4失去电子,电极反应式CH4+10OH﹣8e=CO32+7H2O

③负极上是O2获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH

④电池放电后,溶液pH不断升高.

A . ①② B . ①③ C . ①④ D . ③④
如图为一种微生物燃料电池结构示意图,关于该电池叙述正确的是(   )

A . 分子组成为Cm(H2O)n的物质一定是糖类 B . 微生物所在电极区放电时发生还原反应 C . 放电过程中,H+从正极区移向负极区 D . 正极反应式为:MnO2+4H++2e═Mn2++2H2O
氮及其化合物在工农业生产生活中应用广泛,请解决下列问题.
  1. (1) 硫酸铜溶液时白磷引起中毒的一种解毒剂:

    P4+CuSO4+H2O→Cu3P+H3PO4+H2SO4 , 若6molH3PO4生成,则被CuSO4氧化的P4的物质的量为

  2. (2) 氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点.以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:

    ①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=﹣159.47kJ•mol1

    ②NH2CO2NH4(s)=CO (NH22(s)+H2O(g);△H=a kJ•mol1

    ③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=﹣86.98kJ•mol1

    则a为

  3. (3) 如图表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl﹣NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池.请写出该电池的正极反应式.生产中可分离出的物质A的化学式为

  4. (4) 常温下,向0.1mol/L氨水中加入少许N2O5 , 使溶液中c(NH3•H2O):c(NH4+)=5:9,此时溶液的pH=.(25℃时,NH3•H2O的电离常数Kb=1.8×105
  5. (5) SiO2溶于氢氟酸后生成一种极强的二元酸和水,经分析该酸由3种元素组成,其中氟严肃的质量分数为79.17%.请写出SiO2溶于氢氟酸的离子方程式
已知铅蓄电池放电时发生如下反应:负极:Pb﹣2e+SO42=PbSO4 , 正极:PbO2+2e+4H++SO42=PbSO4+2H2O,当铅蓄电池放电转移的电子能氧化Cl制得Cl2 22.4L(标况)时,电池内消耗的硫酸的量至少是(   )
A . 0.5 mol B . 5 mol C . 196g D . 98g
二氧化碳和氨是重要的化工产品,是纯碱工业、制造硝酸、铵盐和氮肥等的原料.
  1. (1) CO2的电子式是
  2. (2) 以NH3与CO2为原料合成尿素[化学式为CO(NH22]的主要反应如下:

    ①2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2NH4(s)△H=﹣l59.5kJ•mol1

    ②NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ•mol1

    ③H2O(1)═H2O(g)△H=+44.0kJ•mol1

    写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式

  3. (3) NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)△H=﹣905kJ•mol1不同温度下NO产率如下图1所示,由此图可知温度对NO产率的影响规律为,请用化学反应速率和化学平衡理论解释其原因:

  4. (4) 以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图2所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,有关石墨I电极反应可表示为

  5. (5) 已知常温下NH3•H2O的电离平衡常数K=1.75×105 , H2CO3的电离平衡常数K1=4.4×107 , K2=4.7×1011 . 常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,NH4HCO3溶液显(填“酸性”、“中性”或“碱性”);计算反应NH4++HCO3+H2O⇌NH3•H2O+H2CO3的平衡常数K=(结果保留2位有效数字).
燃料电池是一种新型电池,它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能,当以30%KOH溶液为电解质溶液,电极反应如下:2H2+4OH﹣4e=4H2O,O2+2H2O+4e=4OH . 据此作出判断,下列说法中不正确的是(   )
A . 反应时负极附近pH增大 B . 电池总反应为2H2+O2=2H2O C . O2在正极发生还原反应 D . 工作时OH向负极移动
氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点.
  1. (1) 以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:

    ①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=﹣159.47kJ•mol1

    ②NH2CO2NH4(s)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=a kJ•mol1

    ③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=﹣86.98kJ•mol1

    则a为

  2. (2) 反应2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH22(l)+H2O(g) 在合成塔中进行.图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[ ]和水碳比[ ]投料时二氧化碳转化率的情况.

    ①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:A.0.6~0.7       B.1~1.1     C.1.5~1.61

    生产中应选用水碳比的数值为(选填序号).

    ②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是

  3. (3) 尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:

    NO+NO2+H2O=2HNO2      2HNO2+CO(NH22=2N2↑+CO2↑+3H2O.

    ①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳.若烟气中V(NO):V(NO2)=5:1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气):V(NO)=(空气中氧气的体积含量大约为20%).

    ②图2是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为 %.

  4. (4) 图3表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl﹣NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池.请写出该电池的正极反应式.生产中可分离出的物质A的化学式为
氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置.如图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,吸附气体的能力强,性质稳定.请回答:

  1. (1) 氢氧燃料电池的能量转化主要形式是,在导线中电子流动方向为(用a、b表示).
  2. (2) 负极反应式为
  3. (3) 电极表面镀铂粉的原因为
  4. (4) 该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能.因此,大量安全储氢是关键技术之一.金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:

    I.2Li+H2 2LiH

    Ⅱ.LiH+H2O═LiOH+H2

    ①反应I中的还原剂是.反应Ⅱ中的氧化剂是

    ②已知LiH固体密度为0.82g/cm3 . 用镁吸收224L(标准状况)H2 , 生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为

    ③由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为 mol.

甲醇是重要的化工原料,又可作为燃料。工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:

①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)             ΔH1

②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)    ΔH=-58 kJ/mol

③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)         ΔH=+41 kJ/mol

回答下列问题:

  1. (1)

    已知反应①中相关的化学键键能数据如下:

    化学键

    H-H

    C-O

    C O

    H-O

    C-H

    E/(kJ·mol-1

    436

    343

    1076

    465

    x

    则x=

  2. (2)

    若将1mol CO2和2mol H2充入容积为2L的恒容密闭容器中,在两种不同温度下发生反应②。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。

    ①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KIK(填“>”或“=”或“<”);

    ②一定温度下,能判断该反应达到化学平衡状态的是

    a.容器中压强不变           b.甲醇和水蒸气的体积比保持不变

    c.v(H2)=3v(CH3OH) d.2个C=O断裂的同时有6个H—H断裂

    ③若5min后反应达到平衡状态,H2的转化率为90%,则用CO2表示的平均反应速率为,该温度下的平衡常数为;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是

    a.缩小反应容器的容积                   b.使用合适的催化剂 

    c.充入He                               d.按原比例再充入CO2和H2

  3. (3)

    以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池。以此电池作电源,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程(装置如图所示)。其中物质b是,阳极电极反应为


根据所学知识完成下列题目:
  1. (1) 天然气的主要成分甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式如下,请回答下列问题:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣889.6kJ/mol.

    ①反应物能量总和(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物能量总和.

    ②若1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气,则放出的热量 889.6kJ.(填“>”、“<”或“=”)

    ③已知氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣572kJ/mol,则相同质量的甲烷和氢气,完全燃烧生成液态水,放热较多的是

    ④如图所示的甲池装置是由CH4、O2和KOH溶液组成的新型燃料电池,利用该装置可以将能转化为能.

  2. (2) 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,请回答下列问题:

    ①M电极的材料是,N的电极电极反应式为:;乙池的总反应式是,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,甲池中理论上消耗氧气为 L(标准状况下);若此时乙池溶液的体积为400mL,则乙池中溶液的H+的浓度为

在固态金属氧化物电解池中,高温电解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 . Y是电源的正极 B . 阴极的反应式是:H2O+2eˉ═H2+O2ˉ,CO2+2e═CO+O2 C . 总反应可表示为:H2+CO2═H2+CO D . 阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2:1
下列有关化学电池的说法中正确的是(  )
A . 化学电池只能将化学能转化为电能 B . 燃料电池能将全部化学能转化为电能 C . 锌银电池比能量大,电压稳定,储存时间长 D . 一次电池包括干电池和蓄电池
一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(   )

A . 电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e=2CO32 B . 电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH-2e=2H2O C . 电池工作时,CO32向电极B移动 D . 反应CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol
下列说法中正确的是(   )
A . 镍氢电池、锂离子电池和锌锰干电池都是二次电池 B . 燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C . 化学电池的反应基础是氧化还原反应 D . 铅蓄电池放电时正极是Pb负极是PbO2
一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;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O2。下列说法错误的是(   )
A . 通入丁烷的一极是负极,电极反应为:C4H10 +26e+13O2= 4CO2↑+5H2O B . 在熔融电解质中,O2向负极定向移动 C . 电池的总反应是:2C4H10+13O2=8CO2+10H2O D . 通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e=2O2
甲醇(CH3OH)是应用广泛的化工原料和前景乐观的燃料。
  1. (1) I.一定条件下,在5L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2 , 发生反应:xCO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。测得CO2(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图所示。

    x=;0~3min内H2的平均反应速率v(H2)=mol/(L·min)。

  2. (2) 下列措施能提高正反应速率的是 (填正确答案的字母)。

    A 降低温度   B 增加CO2的量    C 使用催化剂    D 及时分离出甲醇

    图片_x0020_100016 图片_x0020_100017

  3. (3) II.甲醇燃料电池可使甲醇作燃料时的能量转化更高效,某种甲醇然料电池的工作原理如图所示,其电极反应如下:2CH3OH+2H2O-12e- =12H+ 2CO2   3O2+12H++12e-=6H2O

    该装置的负极是电极 (填“A”或“B”);c处通入的物质是 (填“CH3OH”或“O2”)。

  4. (4) 甲醇燃料电池供电时的总反应方程式为
  5. (5) 当该装置消耗0.2 mol甲醇时,转移电子的数目为;若这部分电子全部用于电解水,理论上可产生氢气L(标准状况)
二甲醚主要用于替代汽车燃油、制氢及用于燃料电池原料。 回答下列问题
  1. (1) 二甲醚在加热条件下能发生分解:(CH32O(g)→CH4(g)+H2(g)+CO(g),在某温度压强下测定其动力学数据如下:

    t/s

    0

    200

    400

    600

    800

    c[(CH32O]/mol·L-1

    0.01000

    0.00916

    0.00839

    0.00768

    0.00702

    0~800s 的二甲醚平均反应速率为

  2. (2) 一种“直接二甲醚燃料电池”结构如下图所示,电解质为强酸溶液。电池工作时,能量转化方式为,负极的电极反应式为

  3. (3) 二甲醚与水蒸气重整制 H2 , 相同投料比及流速时,单位时间内 H2 产率与催化剂及温度下关系如下图 所示,适宜的催化剂是(选填 a、b、c)及适宜的温度是

  4. (4) 工业中用 CO 和 H2 为原料可制取二甲醚,在 250℃、5MPa 及催化剂作用下,在反应器中合成。

    a:3CO(g)+3H2(g) ⇌ CH3OCH3(g)+CO2(g)     K1

    b:2CO(g)+4H2(g)⇌ CH3OCH3(g)+H2O(g)     K2

    c:CO(g)+2H2(g)⇌ CH3OH(g)

    已知:投料比 n(H2)/n(CO2)与原料气转化率的关系如下图 所示。

    ①最佳 n(H2)/n(CO)比为 (填图中数字)。

    ②同一温度下,CO(g)+H2O(g)⇌ CO2(g)+H2(g)平衡常数为 K3 , 则 K3=用含 K1K2 代数式表示)。

  5. (5) 已知反应 CO2(g)+3H2(g)⇌ CH3OH(g)+H2O(g)。一定条件下,向体积为 1L 的密闭容器中充入 1molCO2和 3molH2 , 测得 3min 时υ(H2)=0.5mol/L·min,10min 时达到平衡,平衡时,CO2 转化率为 75%,在下图中 画出 CO2 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线

如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题,其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题:

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  1. (1) 石墨电极(C)作极,若丙池中W为Na2SO4溶液并滴有酚酞,实验开始后观察到的现象是甲中甲烷燃料电池的负极反应式为
  2. (2) 若消耗2.24 L(标况)氧气,则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为 L。
  3. (3) 若丙中以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是__________________。
    A . b电极为粗铜 B . 粗铜接电源正极,发生还原反应 C . CuSO4溶液的浓度保持不变 D . 利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
  4. (4) 假设乙装置中氯化钠溶液足够多,若在标准状况下,有224 mL氧气参加反应,则乙装置中阳离子交换膜,左侧溶液质量将,(填“增大”“减小”或“不变”),且变化了克。
电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(   )
A . 太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 B . 氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C . 铅蓄电池充电时也发生了氧化还原反应 D . 氢氧燃料电池工作时,H2在负极上得到电子