氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。

1. 氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。

(1) I.空间站以水为介质将不同形式的能量相互转化，原理如图所示，装置x为电解水，装置y为燃料电池

太阳能电池的能量转化形式为___________

A. 化学能转化为电能 B. 电能转化为化学能 C. 光能转化为电能

(2) x工作时，产生O₂的电极为极；

(3) y工作时，若电解质溶液为稀硫酸，则正极反应式为。

II.氢能的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：

(4) 氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：。

(5) 化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na₂FeO₄ ，同时获得氢气： $\text{[math]}$ ，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的 $\text{[math]}$ ，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na₂FeO₄只在强碱性条件下稳定，易被H₂还原。

①电解一段时间后， $\text{[math]}$ 降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是。

③ $\text{[math]}$ 随初始 $\text{[math]}$ 的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析 $\text{[math]}$ 低于最高值的原因：。

【考点】

化学反应中能量的转化; 电极反应和电池反应方程式; 化学电源新型电池; 原电池工作原理及应用; 电解池工作原理及应用;

【答案】

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综合题困难

1. 近年我国汽车拥有量呈较快增长趋势，汽车尾气已成为重要的空气污染物。选择性催化还原 $\text{[math]}$ 脱硝技术可用于减少汽车尾气中氮氧化物 $\text{[math]}$ 的排放量， $\text{[math]}$ 常用作脱硝催化剂，采用共沉淀法等比掺入金属M后，催化剂 $\text{[math]}$ 的脱硝性能及抗硫中毒性能会发生改变。

(1) 下列措施能提高尾气中NO和 $\text{[math]}$ 去除率的有(填字母)。

A．加快通入尾气的速率

B．采用气、液逆流的方式吸收尾气

C．吸收尾气过程中定期补加适量石灰乳

(2) 含NO的尾气按一定流速通到不同催化剂表面，不同温度下在气体出口处测得NO的转化率、 $\text{[math]}$ 的选择性、 $\text{[math]}$ 的生成量随温度变化关系如下图：

综合分析，该脱硝过程最佳温度，应选择的最佳催化剂为，选用合适的催化剂还能抑制催化剂表面出现铵盐结晶现象，结晶会导致。

(3) 除以上技术外，还可用电解纸化吸收法将工业尾气中的 $\text{[math]}$ 转变为 $\text{[math]}$ 。向 $\text{[math]}$ 溶液(起始pH调至9)中通入NO，测得电流强度与NO的去除率的关系如图甲所示，溶液中相关成分的浓度变化与电流强度的关系如图乙所示：

去除NO主要发生的离子方程式为，随着电流强度的增大，电解NaCl溶液时NO去除率下降的原因是。

(4) 氮氧化物( $\text{[math]}$ )能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题．某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物(NO)，其原理如图所示。

电极B是原电池的(填“正极”或“负极”)，电极B上发生的电极反应式为。

综合题困难

2. 我国科学家最近发明了一种 $\text{[math]}$ 电池，电解质为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 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，结构示意图如下：

回答下列问题：

(1) 电池中，Zn为极，B区域的电解质为(填“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”或“KOH”)。

(2) 电池反应的化学方程式为。

(3) 阳离子交换膜为图中的膜(填“a”或“b”)。

(4) 此电池中，消耗6.5g Zn，理论上可产生的电量为C。(1mol电子的电量为1F， $\text{[math]}$ ，保留3位有效数字)

(5) 铅酸蓄电池已有160多年历史，至今仍在多领域发挥着重要作用。过充时，铅酸蓄电池正极对应的电极反应式为。频繁过度充电，电池内硫酸的浓度将(填“变大”“变小”或“不变”)。

(6) 已知E为电池电动势(电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差， $\text{[math]}$ )，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”或“<”)。

综合题普通

CO₂的转化和利用是实现碳中和的有效途径。回答下列问题。

I．利用CO₂合成淀粉涉及的关键反应如下：

① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

（1）反应③中ΔH₃=，该反应的自发条件是(填“高温自发”、“低温自发”或“任何温度下都自发”)。

（2）在催化剂作用下，按 $\text{[math]}$ 的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气只发生①②两个反应。维持压强为 $\text{[math]}$ ，测得不同温度下，反应经过相同时间时，CO₂的转化率、甲醇的选择性如图1所示：

已知：甲醇的选择性= $\text{[math]}$ 。

①从图中曲线的变化趋势也可以判断出反应①是放热的，判断的依据是。

②在实际工业生产中压强不能过高也不能过低的原因是。

③T₁K时，若反应从开始到达到a点所用时间为 $\text{[math]}$ ，则H₂的分压=MPa，反应②的

K_p=(K_p指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数，A的平衡分压=A的物质的量分数 $\text{[math]}$ ，最终结果用分数表示)。

Ⅱ．Al-CO₂电池电容量大，能有效捕获利用CO₂ ，其工作原理如图2所示。其中，离子液体是具有导电性的优良溶剂，O₂是电极反应的催化剂，电池反应产物Al₂(C₂O₄)₃是重要的化工原料。

（3）该电池的正极反应式为。

综合题普通