返回

高中化学

首页
  • 问答题
    最近我国自主研制了一种新型燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸气 (以C4H10代表汽油),电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-.回答如下问题:
    (1)C4H10有正丁烷、异丁烷两种结构,写出异丁烷的一氯取代物的结构简式______、______、______.
    (2)这个燃料电池放电时发生反应的化学方程式是______.
    (3)这个电池的正极发生的反应是O2+4e-=2O2-,负极发生的电极反应方程式是______,
    (4)固体电解质里O2-向______极移动,向外电路释放电子的是______极.
    本题信息:化学问答题难度一般 来源:未知
  • 本题答案
    查看答案
本试题 “最近我国自主研制了一种新型燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸气 (以C4H10代表汽油),电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能...” 主要考查您对

一次电池

二次电池

燃料电池

同分异构体

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 一次电池
  • 二次电池
  • 燃料电池
  • 同分异构体

电源:

化学电源化学电源是能够实际应用的原电池,化学电池是将化学能转变成电能的装置,它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。

一次电池:

 (1)普通锌锰干电池构造简单,价格便宜,但放电时间短,放电后电压下降较快。
负极:
正极:
总反应式:
(2)碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越,比能量和可储存时间均有提高,适用于大电流和连续放电。负极是正极是电解质是
负极:
正极:
总反应式:
(3)锂电池
用金属锂作负极,石墨作止极,电解质溶液由四氯化铝锂溶解在亚硫酰氯组成。
负极:
正极:
总反应式:
(4)锌银电池
负极是Zn,正极是,电解质是KOH。
负极:
正极:
总反应式:
这种电池比能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电,常制成纽扣式微型电池,广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。


二次电池:

(1)蓄电池:蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、以便再重新放电的电池,也称二次电池。其广泛用于汽车、发电站、火箭等部门。由所用电解质的酸碱性质不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。
①酸性铅蓄电池铅蓄电池由一组充满海绵状金属铅的铅锑合金格板做负极,由另一组充满二氧化铝的铅锑合金格板做正极,两组格板相间浸泡在电解质稀硫酸中,放电时,电极反应为:
负极:Pb+SO42-=PbSO4+2e- 正极:PbO2+SO42-十4H+2e-=PbSO4+2H2O
总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4十2H2O
放电后,正负极板上都沉积有一层PbSO4,放电到一定程度之后又必须进行充电,充电时用一个电压略高于蓄电池电压的直流电源与蓄电池相接,将负极上的PbSO4还原成Pb,而将正极上的PbSO4氧化成PbO2
充电时发生放电时的逆反应:阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极:PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+4H+2e- 总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+H2SO4
②碱性蓄电池日常生活中用的充电电池就属于这类。它的体积、电压都和干电池差不多,携带方便,使用寿命比铅蓄电池长得多,使用信当可以反复充放电上千次,但价格比较贵。商品电池中有镍-镉(Ni-Cd)和镍一铁(Ni-Fe)两类,它们的电池反应是:
Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2
Fe+2NaO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Fe(OH)2
反应是在碱性条件下进行的,所以叫碱性蓄电池。
(2)银锌蓄电池 银锌电池是一种高能电池,它质量轻、体积小,是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。目前,有一种类似干电池的充电电池,它实际是一种银锌蓄电池,电解液为KOH溶液。 常见的钮扣电池也是银锌电池,它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液,溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜,将电极与电解质溶液隔开。
负极:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-?
银锌电池跟铅蓄电池一样,在使用一段时间后就要充电,充电过程表示如下:
阳极:2Ag+2OH--2e-=Ag2O+H2O
阴极:Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-?
总反应式:Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag
一粒钮扣电池的电压达1.59V,安装在电子表里可使用两年之久。

燃料电池:

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电池。
(1)氧氧燃料电池以氢气为燃料(作负极),以氧气为氧化剂(作正极),可用酸性电解质(如稀H2SO4),也可用碱性电解质(如KOH)。
①若电解质是酸性的,在电极反应式中不能出现OH-
负极:
正极:
总反应式:
②若电解质是碱性的,在电极反应式中不能出现H+
负极:
正极:
总反应式:
(2)甲烷一氧气燃料电池
若将金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气。
负极:
正极:
总反应式:


新型化学电源的考查及解题指导:

近几年高考试题中出现的新型电池,有“氢镍电池”“高铁电池”“锌一锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”“银锌电池~纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量 (单位质量释放的能量)高等特点。取材于这些知识点的试题,由于题材广、信息新、陌生度大,所以,大多数考生认为这类试题难度大,而难在何处又十分迷茫。实际上这些题目主要考查的是学生对信息的迁移应用能力。具体有以下几个考查角度:
1.新型电池“放电”时正、负极的判断
 
2.新型电池“放电”时,电极反应式的书写首先根据电池反应分析物质得失电子情况,然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液巾的离子发生反应;对于较复杂的电极反应,可以利用总反幢方程式减去较简单一极的电极反应式,从而得到较复杂一极的电极反应式。
3.新型电池“充电”时阴、阳极的判断首先明确原电池放电时的正、负极,再根据充电时,阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。
4.新型电池充、放电时,电解质溶液中离子移动方向的判断首先分清电池是放电还是充电;再判断正、负极或阴、阳极,进而可确定离子的移动方向。


同分异构现象和同分异构体:

1.概念:化合物具有相同的分子式.但结构小同,因而产生了性质上的差异,这种现象叫同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。
2.同分异构体的基本类型
(1)碳链异构:指的是分子中碳骨架不同而产生的同分异构现象。如所有的烷烃异构都属于碳链异构。
(2)位置异构:指的是分子中官能团位置不同而产生的同分异构现象。如l一丁烯与2一丁烯、l一丙醇与2一丙醇、邻二甲苯与间二甲苯及对二甲苯。
(3)官能团异构:指的是有机物分子式相同,但具有不同官能团的同分异构体的现象。常见的官能团异构关系如下表所示:


(4)顺反异构:由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的排列方式不同所产生的异构现象。两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧的称为顺式结构;两个相同的原子或原子团排列在双键的两侧的称为反式结构。如


同分异构体的写法:

1.烷烃的同分异构体的写法烷烃只存在碳链异构,其书写技巧一般采用“减碳法”,可概括为“两注意,四句话”。
(1)两注意:①选择最长的碳链为主链;②找出主链的中心对称线。
(2)四句话:主链由长到短、支链由整到散,位置由心到边,排布邻、间、对。
例如,C6H14的同分异构体可按此法完整写出(为了简便,在所写结构式中删去了氢原子):

2.烯烃的同分异构体的写法分子组成符合CnH2n的烃除烯烃外,还有环烷烃 (n≥3),并且烯烃中双键的位置不同则结构不同,有的烯烃还存在顺反异构,所以烯烃的同分异构体比烷烃复杂得多。以C5H10为例说明同分异构体的写法:

共有5种烯烃,其中(2)还存在顺反异构体,5种环烷烃,共计11种。
3.苯的同系物的同分异构体的写法由于苯环上的侧链位置不同,可以形成多种同分异构体。以C8H10为例写出其属于苯的同系物的同分异构体:

判断同分异构体数目的方法:

1.碳链异构和位置异构:先摘除官能团,书写最长碳链,移动官能团的位置;再逐渐减少碳数,移动官能团的位置。判断分子式为的醇的同分异构体数目:
先摘除官能团剩余可见有两种属于醇的同分异构体;
判断分子式为的属于醛的同分异构体数目:
先摘除官能团剩余可见有两种属于醛的同分异构体。
分子式符合的羧酸的同分异构体数目:
先摘除剩余可 见有4种属于酸的同分异构体。
2.官能团衍变:先判断官能团的类别异构,再分别判断同种官能团的异构数目。例如分子式符合的同分异构体:符合羧酸和酯的通式,属于酸的2种(即摘除后剩余),这样一个羧基又可以变为一个醛基和一个羟基,又可以衍变出含有两种不同含氧官能团(含有羟基和醛基)的异构体;属于酯的同分异构体:可以按羧酸和醇的碳数先分类,即酯由一个碳的酸(甲酸)和3个碳的醇(1一丙醇、2一丙醇)得到,酯由2个碳的酸(乙酸)和2个碳的醇(乙醇)得到,酯由3个碳数的酸(丙酸)和1个碳的醇(甲醇)得到,这样就会写出4种酯。
3.苯环上的位置变换:例如分子式符合的芳香酯的同分异构体:

4.判断取代产物种类(“一”取代产物:对称轴法; “多”取代产物:一定一动法;数学组合法)。
5.替代法:例如二氯苯有3种,则四氯苯也为3种(将H替代C1);又如CH4的一氯代物只有一种,新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有一种。
6.对称法(又称等效氢法):等效氢法的判断可按下列三点进行:
(1)同一碳原子上的氢原子是等效的;
(2)同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的;
(3)处于镜面对称位置上的氢原子是等效的(相当于平面成像时,物与像的关系)。
烃的一取代物的数目等于烃分子中等效氢的种数。


发现相似题
与“最近我国自主研制了一种新型燃料电池,一个电极通入空气,另...”考查相似的试题有: