高考二轮复习知识点：原电池工作原理及应用3

更新时间：2023-07-30 浏览次数：10 类型：二轮复习

一、选择题

1. (2019·全国Ⅲ卷) 为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H₂O(l) $\text{[math]}$ ZnO(s)+2Ni(OH)₂(s)。下列说法错误的是（）

A . 三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B . 充电时阳极反应为Ni(OH)₂(s)+OH⁻(aq)−e⁻=NiOOH(s)+H₂O(l) C . 放电时负极反应为Zn(s)+2OH⁻(aq)−2e⁻=ZnO(s)+H₂O(l) D . 放电过程中OH⁻通过隔膜从负极区移向正极区

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2. (2022·辽宁) 某储能电池原理如图。下列说法正确的是（）

A . 放电时负极反应： $\text{[math]}$ B . 放电时 $\text{[math]}$ 透过多孔活性炭电极向 $\text{[math]}$ 中迁移 C . 放电时每转移 $\text{[math]}$ 电子，理论上 $\text{[math]}$ 吸收 $\text{[math]}$ D . 充电过程中， $\text{[math]}$ 溶液浓度增大

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3. (2022·辽宁) 如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取 $\text{[math]}$ 待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是（）

A . 左侧电极反应： $\text{[math]}$ B . 实验结束时，b中溶液红色恰好褪去 C . 若c中收集气体 $\text{[math]}$ ，则样品中乙酸浓度为 $\text{[math]}$ D . 把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果

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4. (2023·烟台模拟) 电解苯酚的乙腈(CH₃—CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛（），装置如图，其中电极材料均为石墨。下列说法错误的是

A . 电极a为负极 B . 装置工作时，乙室溶液pH减小 C . c的电极反应式为+CH₃-CN+H₂O-2e^- $\text{[math]}$ +2H⁺ D . 合成1mol扑热息痛，理论上甲室质量增重64g

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5. (2023·石景山模拟) 以氨为燃料的固体氧化物燃料电池(SOFC)具有广阔的应用前景，一种氧离子导电8OFC的工作原理如图所示(NH₃在催化剂作用下先分解为N₂和H₂)。下列说法错误的是

A . H₂在负极放电 B . 正极的电极反应： $\text{[math]}$ C . 外电路转移 $\text{[math]}$ ，理论上生成4molH₂O D . O^2-向负极移动

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6. (2023·梅州模拟) 一种新型 $\text{[math]}$ 可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是

A . 放电时，电极N是负极 B . 充电时， $\text{[math]}$ 通过钠离子交换膜向M极移动 C . 放电时，N极电极反应为 $\text{[math]}$ D . 充电时，每生成1mol Na，有机电解质的整体质量减小23g

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7. (2023·吴忠模拟) Mg-VOCl₂电池是一种基于阴离子传导的新型二次电池，其简化装置示意图如下。总反应为Mg+2VOCl₂ $\text{[math]}$ MgCl₂+2VOCl，下列说法错误的是

A . 采用Mg作电极材料比Li的安全性更高 B . 放电时正极反应为VOCl₂+e⁻=VOCl+Cl⁻ C . 放电过程中Cl⁻穿过复合离子液体向Mg移动 D . 为该电池充电时Mg电极应与电源的正极相连

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8. (2023·天津模拟) 锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于原电池和干电池的说法不正确的是（）

A . 两者正极材料不同 B . $\text{[math]}$ 的放电产物可能是 $\text{[math]}$ C . 两者负极反应式均为 $\text{[math]}$ 失电子 D . 原电池中 $\text{[math]}$ 与稀 $\text{[math]}$ 存在自放电现象

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9. (2023高三下·抚顺模拟) 液流电池因其具有可深度充放电、可模块化调控、不受地理环境限制等优点，已成为大规模储能领域中备受重视的储能器件。其中锌/溴液流电池作为新能源储能技术的代表，功率性能极佳且造价低廉。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：

下列说法正确的是（）

A . 放电时，N极为负极 B . 放电时，左侧贮液器中 $\text{[math]}$ 的浓度不断减小 C . 隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过 D . 充电时，M极的电极反应式为 $\text{[math]}$

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10. (2023·曲靖模拟) 研究微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，还能对工业污水等进行处理。利用微生物燃料电池处理含硫废水并电解制备KIO₃的原理如图所示，下列说法正确的是

A . 右侧电池中K⁺通过阳离子交换膜从P极移向Q极 B . 光照强度大小不影响KIO₃的制备速率 C . 电极Q处发生电极反应： I₂ +12OH^-- 10e^- =2 $\text{[math]}$ +6H₂O D . 不考虑损耗，电路中每消耗11.2LO₂ (标准状况下)，理论上Q极可制得342.4g KIO₃

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11. (2023·嘉定模拟) 如图装置可以模拟铁的电化学防护，下列说法错误的是

A . 若X为锌棒，开关K置于M处时，铁电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑ B . 若X为锌棒，开关K置于M或N处均可减缓铁的腐蚀 C . 若X为炭棒，开关K置于N处时，铁电极反应2H⁺+2e^-=H₂↑ D . 若X为炭棒，开关K置于N处可以减缓铁的腐蚀

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12. (2023·蚌埠模拟) 卡塔尔世界杯上，来自中国的888台纯电动客车组成的“绿色军团”助力全球“双碳”战略目标。现阶段的电动客车大多采用LiFePO₄电池，其工作原理如图1所示，聚合物隔膜只允许Li⁺通过。LiFePO₄的晶胞结构示意图如图2(a)所示。O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法中正确的是

A . 充电时，Li⁺通过隔膜向阳极迁移 B . 该电池工作时某一状态如图2(b)所示，可以推算x=0.3125 C . 充电时，每有0.5mol电子通过电路，阴极质量理论上增加3.5g D . 放电时，正极的电极反应方程式为：Li_1-xFePO₄+xLi⁺ -xe^- = LiFePO₄

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13. (2023·榆林模拟) 我国科学家成功研制出CO₂/Mg二次电池，在潮湿条件下的放电反应：3CO₂+2Mg+2H₂O=2MgCO₃·H₂O+C，模拟装置如图所示(已知放电时，Mg²⁺由负极向正极迁移)。下列说法正确的是

A . 充电时，Mg电极接外电源的正极 B . 放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极 C . 充电时，阳极的电极反应式为2MgCO₃·H₂O+C- 4e^-=3CO₂+2Mg²⁺+2H₂O D . 放电时，CO₂在正极被还原，每消耗6.72 L CO₂转移的电子的物质的量为0.2 mol

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二、多选题

14. (2018·海南) 一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是（）

A . 电池总反应式为：2Mg + O₂ +2H₂O ＝Mg(OH)₂ B . 正极反应式为：Mg －e^－＝Mg₂ + C . 活性炭可以加快O₂在负极上的反应速率 D . 电子的移动方向由a经外电路到b

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15. (2021·常德模拟) 氨硼烷（NH₃·BH₃）电池装置如图所示（起始未加入氨硼烷之前，两极室内液体质量相等），该电池工作时的总反应为NH₃·BH₃+3H₂O₂=NH₄BO₂+4H₂O。下列说法错误的是（）

A . b极为正极 B . 电池工作时，H⁺通过质子交换膜向右移动 C . a极反应式为NH₃·BH₃-6e^-+6OH^-=NH $\text{[math]}$ +BO $\text{[math]}$ +4H₂O D . 当加入6.2gNH₃·BH₃（假设全部消耗）时，左右两极室内液体质量差为5g

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16. (2021·邵阳模拟) 2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展作出突出贡献的三位科学家，他们创造了一个可充电的世界。Garmet型固态电解质被认为是锂电池最佳性能固态电解质。某Garmet型可充电锂电池放电时工作原理如图所示，下列说法正确的是（）
(电池总反应为： LixC₆+LisxLaZrTaO $\text{[math]}$ LiLaZrTaO+6C)

A . 放电时，b极为负极 B . 充电时，固态电解质中Li⁺移向a极 C . 放电时，a极反应LiLaZrTaO-xe^-=xLi⁺+LinxLaZrTaO D . 充电时，若转移0.01mol电子，b极质量减少0.07 g

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17. (2021·潍坊模拟) 一种可充放电的铝离子电池工作原理如图所示，电解质为 $\text{[math]}$ 离子液体， $\text{[math]}$ 在电池反应后转化为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（）

A . 若 $\text{[math]}$ 从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量减少 B . 该电池放电时，正极反应为 $\text{[math]}$ C . 为提高电池效率，可以向 $\text{[math]}$ 电极附近加入适量 $\text{[math]}$ 水溶液 D . 充电时电池负极的反应为 $\text{[math]}$

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18. (2021高二上·沧州期末) 某种氨氧燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（）

A . 该装置中NH₃被还原成N₂的同时电能转化为化学能 B . a电极上消耗1molNH₃时，b电极上消耗16.8LO₂ C . 电池工作时溶液的pH减小 D . a电极的反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O

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19. (2021高二上·怀柔期末) “盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为 $\text{[math]}$ 。下列关于该电池的说法不正确的是（）

A . 镁片作为负极 B . 食盐水作为电解质溶液 C . 活性炭作为正极反应物，发生还原反应 D . 负极的电极反应为 $\text{[math]}$

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20. (2021高二上·天津市期末) 某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和食盐水，如图所示。有关说法正确的是（）

A . 燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应式为CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺ B . 闭合开关K后，b电极上有Cl₂生成 C . 若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为8L(标准状况) D . 电解饱和食盐水总反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O $\text{[math]}$ 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑

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21. (2021高二上·唐山期末) 下列有关电池的说法中错误的是（）

A . 原电池放电过程中，负极发生氧化反应 B . 原电池工作时电子从负极出发，经外电路流向正极，再从正极经电解液回到负极构成闭合回路 C . 某燃料电池用熔融碳酸盐作电解质，两极分别通入CO和O₂ ，则通入CO的一极为负极，电极反应式为CO+2e^-+CO $\text{[math]}$ =2CO₂ D . 根据自发氧化还原反应2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑设计的原电池，可以是常温下用铁和铝作电极，用氢氧化钠溶液作电解质溶液

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22. (2021高一下·邯郸期末) 如图是将 $\text{[math]}$ 转化为重要化工原料 $\text{[math]}$ 的原理示意图，下列说法错误的是（）

A . 该装置能将化学能转化为电能 B . c口通入的是 $\text{[math]}$ ，发生氧化反应 C . 当正极消耗22.4L(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为N_A D . 催化剂a表面的电极反应式为： $\text{[math]}$

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23. (2021高二下·怀化期末) 一种新型 $\text{[math]}$ 水介质电池，为解决环境和能源问题提供了一种新途径，其工作示意图如图所示，下列说法正确的是（）

A . 放电时，金属锌为负极，电极反应为： $\text{[math]}$ B . 放电时， $\text{[math]}$ 被氧化为储氢物质HCOOH C . 充电时，电池总反应为： $\text{[math]}$ D . 充电时，双极隔膜产生的 $\text{[math]}$ 向右侧正极室移动

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24. (2021高一下·湘西期末) 新型微生物电池可应用于酸性有机废水(含 $\text{[math]}$ )的处理，其放电时的工作原理如图所示，其中交换膜为质子交换膜。下列说法正确的是（）

A . N极为电池负极 B . 工作时，氢离子从M极移向N极 C . N极的电极反应式 $\text{[math]}$ D . N极消耗 $\text{[math]}$ (标况)，M极产生 $\text{[math]}$ 的体积为 $\text{[math]}$ (标况)

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三、非选择题

25. (2022·河北) 氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
1. （1） $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 燃烧生成 $\text{[math]}$ )放热 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 蒸发吸热 $\text{[math]}$ ，表示 $\text{[math]}$ 燃烧热的热化学方程式为。
2. （2）工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
  Ⅰ. $\text{[math]}$
  Ⅱ. $\text{[math]}$
  ①下列操作中，能提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率的是 (填标号)。
  A．增加 $\text{[math]}$ 用量 B．恒温恒压下通入惰性气体
  C．移除 $\text{[math]}$ D．加入催化剂
  ②恒温恒压条件下，1molCH₄(g)和1molH₂O(g)反应达平衡时， $\text{[math]}$ 的转化率为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的物质的量为 $\text{[math]}$ ，则反应Ⅰ的平衡常数 $\text{[math]}$ (写出含有α、b的计算式；对于反应 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， x为物质的量分数)。其他条件不变， $\text{[math]}$ 起始量增加到 $\text{[math]}$ ，达平衡时， $\text{[math]}$ ，平衡体系中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数为(结果保留两位有效数字)。
3. （3）氢氧燃料电池中氢气在(填“正”或“负”)极发生反应。
4. （4）在允许 $\text{[math]}$ 自由迁移的固体电解质燃料电池中， $\text{[math]}$ 放电的电极反应式为。
5. （5）甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，四步可能脱氢产物及其相对能量如图，则最可行途径为a→(用 $\text{[math]}$ 等代号表示)。
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26. (2021·舟山模拟) Li-CuO二次电池的比能量高、工作温度宽，性能优异，广泛应用于军事和空间领域。
1. （1） Li-CuO电池中，金属锂做极。
2. （2）比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，用来衡量电池的优劣。比较Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小：。
3. （3）通过如下过程制备CuO
  Cu $\text{[math]}$ CuSO₄溶液 $\text{[math]}$ Cu₂(OH)₂CO₃沉淀 $\text{[math]}$ CuO
  
  ①过程I，H₂O₂的作用是。
  
  ②过程II产生Cu₂(OH)₂CO₃的离子方程式是。
  
  ③过程II，将CuSO₄溶液加到Na₂CO₃溶液中，研究二者不同物质的量之比与产品纯度的关系(用测定铜元素的百分含量来表征产品的纯度)，结果如下：
  
  已知：Cu₂(OH)₂CO₃中铜元素的百分含量为57.7%。二者比值为1：0.8时，产品中可能含有的杂质是，产生该杂质的原因是。
  
  ④过程III反应的化学方程式是。
4. （4） Li-CuO二次电池以含Li⁺的有机溶液为电解质溶液，其工作原理示意如图2。放电时，正极的电极反应式是。
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27. (2021·大庆模拟) 央广网消息：2020年大庆油田生产天然气46.6亿立方米，实现了“十连增”，在大战大考中交出了“当好标杆旗帜、建设百年油田”的新答卷。天然气的主要成分甲烷是一种重要的化工原料，广泛应用于民用和化工业生产中。回答下列问题：
1. （1）利用CH₄超干重整CO₂技术可得到富含CO的化工原料。
  已知：①CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂(g)。∆H₁=+196 kJ·mol^-1
  
  ②2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ∆H₂=-484 kJ·mol^-1
  
  ③2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ∆H₃=-566 kJ·mol^-1
  
  则CH₄(g)+CO₂(g)=2CO(g)+2H₂(g) ∆H=。
2. （2）在两个相同钢性密闭容器中充入CH₄和CO₂发生反应：CH₄(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)+2H₂(g)，CH₄和CO₂的分压均为20 kPa，加入催化剂Ni/α-Al₂O₃ ，分别在T₁℃和T₂℃下进行反应，测得CH₄转化率随时间变化如图1所示。
  
  ①A点处v_正B点处v_逆(填“<”、“>”或“=”)。
  
  ②用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率，即v= $\text{[math]}$ ，T₂℃下，上述反应0~2min内平均反应速率v(CH₄)=kPa·min^-1。(分压=总压×物质的量分数)
  
  ③上述反应达到平衡后，下列变化一定能使平衡向正向移动的是
  
  A．通入惰性气体使容器内压强增大 B．正反应速率加快
  
  C．平衡常数K变大 D．增大催化剂表面积
3. （3）其他条件相同，在甲、乙、丙三种不同催化剂作用下，相同时间内测得甲烷转化率随温度变化如图2所示。三种催化剂作用下，反应活化能最大的是(填“甲”、“乙”或“丙”)；CH₄的转化率b点高于c点的原因是。
4. （4）我国科学家设计的新型甲烷燃料电池能量密度高、成本低，其工作原理如图3所示。B极电极反应式为。
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28. (2021·潍坊模拟) 氯氧化铋(BiOCl)广泛用于彩釉调料、塑料助剂等。一种用火法炼铜过程产生的铜转炉烟尘(除含铋的化合物之外，还有CuSO₄、ZnSO₄、CuS、Fe₂O₃、PbSO₄及As₂O₃)制备高纯氯氧化铋的工艺流程如下：

已知：①BiOCl难溶于水；

②“浸铋”所得浸取液中含BiCl₃、AsCl₃等物质。

回答下列问题：
1. （1） “浸铜”时有单质硫生成，发生反应的离子方程式为。
2. （2） “沉铋”时需控制溶液的pH=3.0，此时BiCl₃发生反应的化学方程式为。“沉铋”所得滤液可导入到中使用(填流程中操作单元名称)。
3. （3）工业生产中还可采用铁盐氧化法除砷。向“浸铋”所得浸取液中加入 $\text{[math]}$ ，和H₂O₂ ，并调节pH，生成FeAsO₄沉淀，发生反应的离子方程式是。欲使溶液中 $\text{[math]}$ 且不产生 $\text{[math]}$ ，沉淀，应控制pH的范围为。(已知： $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的Ksp分别 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，计算结果保留2位小数)
4. （4）氯氧化铋(BiOCl)可用作钾离子电池(有机物作离子导体)的负极材料，充电时嵌入K⁺ ， BiOCl被还原为Bi，电极反应式是。研究发现，充电过程中，除上述反应外，还包括 $\text{[math]}$ ，该反应的发生使得电池的储能(填“增大”“减小”或“不变”)。
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29. (2021·章丘模拟) 随着低碳钢等洁净钢技术的发展， $\text{[math]}$ 耐火材料和钢水之间的相互作用已成为当前的一个研究重点。请回答下列问题：
1. （1）在埋炭实验条件下，不同碳素材料的 $\text{[math]}$ 耐火材料与铁液之间的可能反应如下：
  ① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  ② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  ③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  ④ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
2. （2）直接碳热还原氧化铝法除需要高温外，系统中生成的碳化铝、碳氧化铝等会与生成的铝混合在一起，难以分离。实际生产中，至今仍未用直接碳热还原氧化铝法来炼铝。氧化铝碳热还原氯化法炼铝是生产铝的一种可行性新方法，其反应过程如下：
  ⑤ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  ⑥ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  反应⑤、反应⑥中吉布斯自由能(ΔG)与温度(T)的变化关系如图1所示，由此判断反应⑤对应图中的曲线(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，试分析氧化铝碳热还原氯化法炼铝的可行性：。
3. （3）在埋炭情况下，碳过剩时，碳的氧化反应主要考虑： $\text{[math]}$ 。在实验室研究该反应，一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(总压强为 $\text{[math]}$ )中加入足量的碳和 $\text{[math]}$ ，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。
  ①650℃反应达到平衡时，容器体积为10L，则平衡时 $\text{[math]}$ 。
  
  ②T℃时，若向平衡体系中再充入一定量 $\text{[math]}$ 的混合气体，则平衡(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动。
  
  ③800℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 $\text{[math]}$ [用含 $\text{[math]}$ 的代数式表示，气体分压 $\text{[math]}$ ]。
4. （4） CO可作某熔融盐电池的燃料，电解质为Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物，空气与CO₂的混合气为助燃气，电池在650℃下工作时，负极的电极反应式为。
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30. (2021·太原模拟) 2020年6月23日，长征三号乙运载火箭成功将北斗“收官之星”送入太空，标志着北斗三号全球卫星导航系统部署全面完成。火箭使用液态偏二甲肼 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 作推进剂，反应为： $\text{[math]}$ 。请回答：

（1）一定条件下，已知：
① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

则： $\text{[math]}$ 。

（2） 100℃时，将 $\text{[math]}$ 气体充入 $\text{[math]}$ 的真空密闭容器中发生反应： $\text{[math]}$ ，每隔一段时间就对该容器内的物质进行测量，得到下表数据：

时间/s	0	20	40	60	80
$\text{[math]}$	0.40	a	0.26	b	c
$\text{[math]}$	0.00	0.05	d	0.08	0.08

①从反应开始至 $\text{[math]}$ 内，用 $\text{[math]}$ 表示的平均反应速率为。

②100℃时，该反应的化学平衡常数的数值为(保留两位有效数字)。

③达到平衡后，若降低温度，气体颜色变浅，则该反应的 $\text{[math]}$ 0(填“>”或<”)；若向该密闭容器中再充入 $\text{[math]}$ ，则该反应将(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。

（3）下图是科学家制造出的一种效率更高的燃料电池，可用于航空航天。以稀土金属材料作惰性电极，固体电解质能传导 $\text{[math]}$ ，两极分别通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ (空气)。则c电极上发生的电极反应式为。

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31. (2021·德阳模拟) H₂S广泛存在于废水及天然气等燃气中，除去H₂S和回收硫资源是利国利民之举。回答下列问题：

（1）已知：H₂(g)+Cl₂(g)=2HCl(g) ΔH₁
H₂(g)+S(s)=H₂S(g) ΔH₂

HCl(g)=HCl(aq) ΔH₃

H₂S(g)=H₂S(aq) ΔH₄

用氯气除去废水中H₂S的热化学方程式为(反应热用ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃和ΔH₄表示)。

（2） H₂S可用于高效制取氢气，发生反应为2H₂S(g)⇌2H₂(g)+S₂(g) ΔH

容器编号	起始物质的量/mol
容器编号	H₂S	H₂	S₂
I	0.1	0	0
II	0.1	0	0
III	0.06	0.06	0.04

在三个恒容密闭容器中充入H₂S(如上表)，容器I、II中H₂S的平衡转化率如图所示：

①该反应的∆H0(填“>”或“<”)。

②图中A、B两点中容器内密度较大的是(填“A”或“B”)。

③在T₁℃，容器II的体积为6L，该反应20s后达到平衡，则0~20s内容器II中生成S₂(g)的反应速率为mol·L^-1·min^-1；在T₁℃，容器III的体积为1L，该反应起始反应速率：v_正(H₂S)v_逆(H₂S)(填“>”“<”或“=”)。

（3）现改变条件进行(2)中反应：开始时，将1molH₂S与8molNe(g)混合于恒压(总压为pkPa)密闭容器中反应，测得平衡时各气体[Ne(g)除外]的体积分数随温度变化如图所示。

①当H₂S的平衡转化率为α，则S₂(g)的平衡分压为。

②在T₂℃，该反应的平衡常数K_pkPa(K_p为以分压表示的平衡常数，分压=总压×体积分数)。
（4） H₂S燃料电池应用前景非常广阔，该电池示意图如下。

①电极b是极(填“正”或“负”)。

②电极a的反应式为。

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32. (2021·石嘴山模拟)
1. （1） I. 甲烷和水蒸气催化制氢主要存在如下两个反应：
  ①CH₄(g)+ H₂O (g) $\text{[math]}$ CO(g)+3H₂(g) ∆H= +206kJ•mol^-1
  
  ②CO(g)+ H₂O (g) $\text{[math]}$ CO₂ (g)+H₂(g) ∆H= —41kJ•mol^-1
  
  恒定压强为P₀时，将n(CH₄)：n(H₂O)=1 ：3的混合气体投入反应器中，平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。
  
  回答下列问题：
  
  写出CH₄与CO₂生成H₂和CO的热化学方程式：。
2. （2）关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是___________ (填字母)。
  
  A . 恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，反应速率加快 B . 恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率加快 C . 升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快 D . 加入合适的催化剂，同时降低反应温度，相同时间内的转化率可能不变
3. （3）恒定压强为P₀ ，投料比n(CH₄)： n(H₂O)=1 ：3时，从提高氢气产率角度考虑反应温度应控制在℃左右。
4. （4） 600℃时，CH₄的平衡转化率为 (保留2位有效数字)，反应①的平衡常数的计算式为K_p= (K_p是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
5. （5） II.我国科学家最近发明了一种Zn-PbO₂电池，电解质为K₂SO₄、H₂SO₄和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，反应后B中溶液浓度变大，结构示意图如下：
  
  回答下列问题：
  
  电池中，Zn 极上发生的电极反应式为。
6. （6）电池放电过程中，每消耗6.5gZn，理论上PbO₂电极质量增重 g。
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33. (2021·高州模拟) 我国天然气储量丰富，天然气是重要的化工原料，先与氧气转化为合成气再进一步可催化转化为甲醇和二甲醚。回答下列问题：
1. （1）甲烷转化为合成气的反应中能量变化如图所示，某些化学键的键能数据如表：
  
  化学键
  
  O=O
  
  C—H
  
  H—H
  
  C≡O
  
  键能/kJ/mol
  
  498.8
  
  413
  
  436
  
  1072
  
  该反应的热化学方程式为，该反应在任意温度下均能自发进行，原因是。
2. （2） CO和H₂合成二甲醚的反应为2CO(g)+4H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，T₂℃时，向5L恒容密闭容器中充入1molCO(g)和2molH₂(g)，发生该反应，达到平衡时，测得容器内总压强为p，CO的体积分数为25%，则T₂℃时，反应的平衡常数K_p=(用含p的代数式表示K_p ，分压=总压×物质的量分数)。
3. （3） CO和H₂合成甲醇的反应为CO(g)+2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)△H<0。若在容积可变的密闭容器中充入mmolCO和nmolH₂ ， (2m≠n)发生反应并达到平衡，CO的平衡转化率随温度(T)、压强(p)的变化曲线如图所示。
  
  ①能判断该反应达到化学平衡状态的是(填标号)。
  
  a.密度不再变化
  
  b.H₂的转化率和CO的转化率相等
  
  c.混合气体的平均相对分子质量不再改变
  
  ②比较中p₁p₂(填“>”“<”或“=”)，理由。
4. （4） CH₄、CH₃OH、CH₃OCH₃都是较好的燃料，都可以作为燃料电池的燃料。
  ①作为电池燃料，CH₄、CH₃OH、CH₃OCH₃比能量最高的是(电池的比能量就是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小)。
  
  ②写出甲醇燃料电池在硫酸电解质中负极的电极反应式为。
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34. (2021·临汾模拟) 硫酸铅广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料以及精细化工产品3PbO·PbSO₄·H₂O(三盐)等。工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS，含有FeS₂等杂质)制备PbSO₄的工艺流程如下：

已知：①PbCl₂难溶于冷水，易溶于热水。

②PbCl₂(s)＋2Cl^-(aq) $\text{[math]}$ PbCl $\text{[math]}$ (aq) △H＞0

③K_sp(PbSO₄)=1.08×10^-8 ， K_sp(PbCl₂)=1.6×10^-5
1. （1） “浸取”时需要加热，此时盐酸与MnO₂、PbS以及NaCl发生反应生成Na₂PbCl₄、S等物质，反应的化学方程式为；该步骤中FeS₂和MnO₂颗粒可以组成两个原电池，如图所示：
  
  其中，MnO₂原电池反应迅速，而FeS₂原电池由于生成的硫覆盖在FeS₂颗粒表面，溶解速率变慢。
  
  ①MnO₂原电池中，每消耗3 mol MnO₂ ，生成mol Fe³^＋。
  
  ②FeS₂原电池负极上的电极反应式为。
2. （2） “滤渣2”的主要成分是。
3. （3） “沉降”操作时加入冰水的目的是。
4. （4）上述流程中可循环利用的物质是(填名称)。
5. （5） PbCl₂经“沉淀转化”后得到PbSO₄ ，若用1 L硫酸溶液转化10 mol的PbCl₂ ，则硫酸溶液的最初浓度不得低于。
6. （6）用硫酸铅与氢氧化钠溶液在50℃-60℃反应可以制备三盐，该反应的离子方程式为。
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35. (2021·唐山模拟) LiFePO₄是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO₃ ，还含有少量MgO、SiO₂等杂质)来制备，工艺流程如图：
1. （1）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可写成Na₂O·SiO₂ ，则FeTiO₃可写成，钛铁矿经盐酸浸取后过滤，滤渣的主要成分为。
2. （2） “酸浸”后，钛主要以 $\text{[math]}$ 形式存在，写出水解形成TiO₂·xH₂O相应反应的离子方程式。
3. （3）加入双氧水的目的是。
4. （4）若“滤液2”中c(Mg²⁺)=0.02mol·L^-1 ，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe³⁺恰好沉淀完全即溶液中c(Fe³⁺)=1×10^-5mol·L^-1 ，此时 (填“是”或“否”)有Mg₃(PO₄)₂沉淀生成。列式计算解释原因。［已知：K_sp(FePO₄)=1.3×10^-22、K_sp[Mg₃(PO₄)₂]=1.0×10^-24。
5. （5）写出“高温煅烧”中由FePO₄制备LiFePO₄的化学方程式。
6. （6）锂离子电池充电时，LiFePO₄接电源的极(填“正”或“负”)，脱出部分Li⁺ ，形成Li_1-xFePO₄ ，若x= $\text{[math]}$ ，则电极材料中n(Fe²⁺)：n(Fe³⁺)=。
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