题目内容

【题目】化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题：

（1）电动汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状态铜的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。放电时总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。

①写出放电时负极的电极反应式：__。

②铅蓄电池放电时，溶液的pH将_（填增大、减小或不变）；当外电路上有0.5mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为__。

（2）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，铂吸附气体的能力强，性质稳定。其正极反应方程式为___；若将负极材料改为CH4，写出其负极反应方程式__。

（3）法国格勒诺布尔(Grenoble)约瑟夫﹒傅立叶大学的研究小组发明了第一块可植入人体为人造器官提供电能的葡萄糖生物燃料电池，其基本原理是葡萄糖和氧气在人体中酶(蛋白质)的作用下发生反应：C6H12O6+6O26CO2+6H2O(酸性环境)。下列有关该电池的说法正确的是__。

A．该生物燃料电池不能在高温下工作

B．该电池负极的电极反应式为：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H＋

C．消耗1mol氧气时转移4mol电子，H+向负极移动

D．提高葡萄糖生物燃料电池的效率，可使其在将来为更多可植入医疗设备提供电能

（4）1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10年之久。这种能源起搏器中安装寿命最长、可靠性最高的锂—碳电池，这种电池容量大，电压稳定，能在-56.7～71.1℃温度范围内正常工作。现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用。它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液。电池总反应为：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，此电池中___作正极，负极的电极反应为__。

【答案】Pb-2e-+SO42－=PbSO4 增大 0.5mol O2+4e-+2H2O=4OH- CH4-8e-+10OH-=CO32－+7H2O ABD 石墨 Li-e-=Li+

【解析】

(1) ①铅蓄电池中，负极是铅，失电子发生氧化反应，电极反应式：Pb+SO42－-2e- =PbSO4；

②总反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，放电时，消耗硫酸，溶液pH增大；反应转移2mol电子，消耗硫酸2mol，当外电路上有0.5mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为0.5mol；

(2) 氢氧燃料电池，正极反应为O2在碱性介质中的反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；CH4做负极反应时，在碱性介质中生成CO32－，电极反应式为：CH4-8e-+10OH－= CO32－+7H2O；

(3)A．酶是一种蛋白质，在高温下会变性，失去生理活性，所以该生物燃料电池不可以在高温下工作，A正确；
B．葡萄糖生物燃料电池中葡萄糖在负极反应失电子生成二氧化碳，其电极反应式为：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+，B正确；
C．氧气在正极得电子，其电极方程式为：O2+4e-+4H+=2H2O，消耗1mol氧气则转移4mol e-，在溶液中阳离子向正极移动，所以H+会向正极移动，C错误；
D．提高葡萄糖生物燃料电池的效率，能提高葡萄糖的能量利用率，向外提高较多的电量，D正确。
正确的有ABD；

(4) 由电池总反应为：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，SOCl2得到电子，化合价降低，正极材料为石墨；Li失去电子，化合价升高，做负极，负极的电极反应式为：Li-e-=Li+。

练习册系列答案
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(1)反应达到平衡时，A、B两反应物的转化率之比为α(A)：α(B)＝___________。

(2)若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氦气(氦气和A、B、C都不反应)后，下列说法中正确的是__ (填写字母序号)。

A．化学平衡向正反应方向移动 B．化学平衡向逆反应方向移动

C．化学平衡不会发生移动 D．正、逆反应的化学反应速率保持不变

(3)在T℃时，若向原平衡混合物的容器中再充入amolC，欲使达到新的平衡时，各物质的物质的量分数与原平衡相同，则至少应再充入__________(填A或B)________mol(用a表示)。

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B.a、b、c三点对应的溶液中，水的电离程度最小的为b点

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①W的原子结构示意图__，R离子的电子式__。

②X与Y元素可形成一种常用的消毒剂，其结构式为_。

③Y、Z、W、R形成的简单离子半径由大到小顺序为__(用化学符号表示)。

（2）最近，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷是37号元素，相对原子质量是85。根据材料回答下列问题：

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②关于铷的下列说法中正确的是__(填序号)。

a.与水反应比钠更剧烈

b.在空气中易吸收水和二氧化碳

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①写出合成XN的化学方程式：_________。（各物质用化学式表示）

②XN的晶体的晶胞如图所示：

其中实心球为N，在一个晶胞中N原子空间堆积方式为______，N原子的配位数为______；该结构中有一个配位键，提供空轨道的原子是________（写元素符号）。

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④趁热迅速加入过量氨水，充分搅拌，使沉淀完全；

⑤过滤，洗涤沉淀；

⑥将沉淀转移到坩埚内，加热、搅拌，直到固体全部由红褐色变为红棕色后，在干燥器中冷却至室温后，称量；

⑦重复以上操作，至最后两次称得的质量不超过0.1g为止。

请根据上面叙述，回答：

(1)下图所示仪器中，本实验步骤①②③中必须用到的仪器是E、F和__________（填字母）。

(2)步骤②加入盐酸的作用是________________________________________。

(3)写出步骤④中发生反应的化学方程式为______________________________。

(4)步骤⑤的洗涤是洗去附着在沉淀上的________（写离子符号），洗涤沉淀的操作_________。

(5)若坩埚质量是W1，坩埚与加热后固体总质量是W2，则样品中铁元素的质量分数为__________。

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(5)写出D元素原子构成单质的电子式__________，该分子中有____个σ键，____个π键。

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