专题06 化学能与电能的转化
一、单选题
1．化学与日常生活密切相关，下列说法中错误的是
A．二氧化硅可用作光导纤维，是一种用光进行载体传输信息的介质
B．CaO＋H2O=Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
C．废旧电池中含有镍、镉等重金属，不可用填埋法处理
D．铅蓄电池放电时，两极质量均增大。
2．把a、b、c三块金属浸入硫酸铜溶液中，用导线两两相连组成原电池，若a、b相连时，b为正极；b、c相连时，电流由c到b；a、c相连时， c极质量增重；则三种金属的活动性顺序是
A．a>b>c B．a>c>b C．c>a>b D．b>c>a
3．依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是
A．CaO＋CO2=CaCO3 B．NaOH＋HCl=NaCl＋H2O
C．2H2O=2H2＋O2 D．CH4＋2O2=CO2＋2H2O
4．下列装置中能够组成原电池的有几个
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
5．下列有关说法正确的是
A．钢铁水闸可用牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的阴极保护法进行保护
B．铜锌原电池中，盐桥中的和分别移向负极和正极
C．铅蓄电池放电时负极质量减轻，充电时阳极质量增加
D．在铁片上镀锌时，将铁片与电源的正极相连
6．下列说法错误的是
A．原电池是把化学能转变为电能的装置
B．在周期表中金属与非金属的分界处可以找到催化剂
C．HCl溶解于水破坏的是共价键
D．考古时利用14C测定一些文物的年代
7．下列有关铅蓄电池的说法正确的是
A．铅蓄电池的缺点是比能量低，废弃后会污染环境
B．铅蓄电池是最常见的一次电池
C．放电时，负极板质量减轻，正极板质量增重
D．充电时，两个电极上均有生成
8．下列关于电解的说法错误的是
A．用惰性电极电解溶液后，溶液的浓度不变
B．用惰性电极电解饱和的食盐水时，阴极附近的pH增大
C．同温同压下，用惰性电极电解足量NaOH溶液，阴阳两极产生的气体体积比为2：1
D．可在电解池中实现这一反应，且Cu作阳极
9．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是
A．外电路中的电流方向：
B．硫酸锌溶液中浓度增大
C．盐桥的作用是让电子通过以构成闭合回路
D．将盐桥换成铜导线后，电极上发生的反应仍然相同
10．用如图装置电解硫酸钾溶液制取氢气，氧气，硫酸和氢氧化钾。从开始通电时，收集B和C逸出的气体。1min后测得B口的气体体积为C口处的一半，下列说法不正确的是
A．电源左侧溶液pH升高
B．电解槽左侧的电极反应方程式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋
C．D口导出的溶液为KOH溶液，且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大
D．在标况下，若1min后从C口处收集到的气体2.24L，则有0.1NA个通过阴离子膜
11．某蓄电池放电充电时的反应为：，下列推断正确的是
A．该蓄电池的电极可以浸在某种酸性电解质溶液中
B．充电时，阳极的电极反应式为：
C．放电时，正极区碱性减弱
D．放电时，每转移2mol电子，负极上有1molFe被还原
12．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，生成一种气体Y，其原理如图，下列判断正确的是
A．石墨II电极是该电池的负极，发生的电极反应为：O2+4e-=2O2-
B．电池中NO从石墨电极I向石墨电极Ⅱ作定向移动
C．每消耗1molNO2转移1mol电子
D．该电池可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液
13．下列实验装置能达到实验目的或对实验现象的描述正确的是
A．装置①验证Na与水的反应为放热反应
B．装置②测定CO2的生成速率
C．装置③电流计指针发生偏转
D．装置④提高制备H2的反应速率
14．如图是Zn和Cu形成的原电池，则下列结论中错误的是
①铜为负极，锌为正极；
②铜极上有气泡；
③SO向Zn极移动；
④锌发生还原反应；
⑤在外电路中，电子的流向是从锌到铜；
⑥正极反应式：2H++2e-=H2↑
A．①② B．①④ C．③⑤ D．②⑥
15．一种新型的锂—空气电池的工作原理如图所示。下列关于该电池的说法错误的是
A．多孔碳作正极，其中多孔的目的是增大与空气的接触面积
B．不能将有机电解液改为水溶液
C．电池总反应为：
D．当溶液中有4mol向多孔碳电极移动时，有32g空气被还原
16．研究人员研制出一种可快速充放电的超性能铝离子电池，为电极，有机阳离子与阴离子(、)组成的离子液体为电解质，该电池放电过程示意图如下。下列说法正确的是
A．充电时，电极接外接电源正极
B．充电时，每生成铝，同时消耗
C．放电时，电解质中的有机阳离子向铝电极方向移动
D．放电时，正极反应式为
17．以为原料，利用电解法制备，其装置原理如下图所示：
下列说法错误的是
A．石墨电极M接直流电源的正极
B．只有B膜是阴离子交换膜
C．阴极室可以得到副产物，阳极室可以得到副产物
D．外电路中转移电子，理论上阳极室减少离子
18．碱性锌铁液流电池采用资源丰富的铁和锌作为电池正、负极电解液活性物质，具有电压高、成本低的优点。该电池的总反应为Zn+2Fe(CN)+4OH-2Fe(CN)+ZN(OH).下列叙述正确的是
A．充电时，M极电极反应式为Fe(CN)+e-= Fe(CN)
B．放电时，N极电势高于M极
C．1mol Fe(CN)中含有σ键的数目为12 NA
D．放电时，电路中转移2 mol电子时，负极区电解质溶液增重65 g
19．有一化合物X,其水溶液为浅绿色，有如图所示的转化关系(部分反应物、生成物已略)。其中B、D、E、F均为无色气体，M、L为常见的金属单质，C为难溶于水的红褐色固体。在混合液中加入BaCl2溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀 ，H和M反应可放出大量的热。(电解装置中用石墨做电极)下列说法正确的是( )
A．生成G的反应中，生成1molG转移1mol电子
B．此转化关系中只有一个置换反应
C．“混合液”电解一段时间后PH不变
D．检验X中是否存在Cl-，所用试剂为HNO3酸化的AgNO3
20．某同学研究FeSO4溶液和AgNO3溶液的反应，设计如下对比实验。
实验 Ⅰ Ⅱ
现象 连通电路后，电流表指针向右偏转，分别取反应前和反应一段时间后甲烧杯中的溶液，滴加KSCN溶液，前者几乎无色,后者显红色 连通电路后，电流表指针向左发生微小的偏转，丙、丁烧杯中均无明显现象
下列说法正确的是
A．仅由Ⅰ中的现象可推知Ag+的氧化性强于Fe3+
B．Ⅱ中电流表指针向左偏转的原因是Fe2+氧化了银电极
C．Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，电流表指针可能不再向左偏转
D．对比Ⅰ、Ⅱ可知，Ⅰ中NO3－氧化了Fe2+
二、多选题
21．下列关于电解池的叙述中正确的是
A．与电源正极相连的是电解池的阴极
B．与电源负极相连的是电解池的阴极
C．在电解池的阳极发生氧化反应
D．电子从电源的负极沿导线流向正极
22．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极，两电极插入KOH溶液中，向两极分别通入乙烷和氧气，其电极反应式为C2H6＋18OH－－14e-=2CO＋12H2O，2H2O＋O2＋4e-=4OH-。有关此电池的推断正确的是
A．电池工作过程中，溶液的碱性逐渐减小
B．正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2
C．通入乙烷的电极为正极
D．电解质溶液中的OH-向正极移动
23．某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O还原，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．电池工作时b极是负极，发生氧化反应
B．电池工作时，电子由a极经导线流向b极，再由b极经过电解质溶液流向a极
C．a极反应式为CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋
D．左池每消耗3molCH3COOH，右池可处理含4molCr2O的废水
24．我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是
A．该装置的总反应为H2SH2+S
B．能量转化方式主要为“光能→电能→化学能”
C．a极上发生的电极反应为Fe3+-e-=Fe2+
D．a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液
25．将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是
A．阴极先析出Cl2，后析出O2，阳极先产生Cu，后析出H2
B．AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu
C．BC段表示在阴极上是H+放电产生了H2
D．CD段相当于电解水
三、填空题
26．现有如下两个反应：A、NaOH＋HCl=NaCl＋H2O B、Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋
(1)根据两反应本质，判断___________能设计成原电池。
(2)如果不能，说明其原因___________。
(3)如果可以，请选择正、负极材料(可供选择：铜片、锌片、石墨棒)、写出其电极反应式、反应类型(“氧化”或“还原”)：
负极：___________，___________，___________反应。
正极：___________，___________，___________反应。
电解质溶液为 ___________(填化学式)，若导线上转移电子0.1 mol，则正极质量增加___________g。
四、实验题
27．根据给出的信息提示，填写下列空白。
(1)元素①的氢化物可以用来雕刻玻璃。写出其在元素周期表中的位置_______。
(2)在第三周期的主族元素中，元素②的原子半径最大，写出元素②的单质在空气中燃烧后主要产物的电子式_______。
(3)元素③的氢化物的水溶液能够与元素③的最高价氧化物的水溶液发生反应，试写出该反应的离子反应方程式_______。
(4)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为金属锂和石墨，离子导体(电解质溶液)是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑。组装该电池必须在无水条件下进行，原因是_______(用化学方程式表示)。
(5)用方程式解释陶瓷坩埚不能用来灼烧氢氧化钠固体的原因_______。
(6)常温下，KMnO4固体和浓盐酸反应产生氯气。为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。
实验过程：
Ⅰ．打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
Ⅱ．当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ．当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。
Ⅳ．打开活塞b，使C中溶液滴入试管D中
V．关闭活塞b，取下试管D，振荡、静置
①验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_______。
②B中溶液发生反应的离子方程式是_______。
③该实验_______(填“能”或“不能”)证明溴的氧化性强于碘，原因是_______。
五、计算题
28．某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的开关时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
(1)甲池为__(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入O2电极的电极反应式为__。
(2)乙池中C(石墨)电极的名称为___(填“正极”“负极”或“阴极”“阳极”)，总反应的化学方程式为____。
(3)当乙池中D极质量增加5.4g时，甲池中理论上消耗O2的体积为___mL(标准状况)，转移的电子数为__。
(4)丙池中__(填“E”或“F”)极析出铜。
(5)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，开关闭合一段时间后，丙中溶液的pH将__(填“增大”“减小”或“不变”)。
六、元素或物质推断题
29．现有A、B、C、D、E、F、G七种短周期元素，原子序数依次增大。已知A与E、D与F分别同主族，E、F、G同周期；A、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等，A与D形成的化合物常温下为液态，A分别与F、G形成的气体分子电子总数相等、B有多种同素异形体，其中一种是原子晶体，是自然界中最硬的物质，可做首饰品或做切削工具。
请回答下列问题：
(1)元素C在周期表中的位置是_______元素E的原子结构示意图为_______
(2)A、D、E形成的化合物与过量的B的最高价氧化物发生反应，离子方程式为：_______
(3)在一定条件下，Fe、Cu单质和A、D、F形成的化合物的水溶液可构成电池，该电池负极的电极反应式为_______， 该电池在放电过程中，电解质溶液的pH将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)化合物C2A4(g)是一种高效清洁的火箭燃料，0.25 mol C2A4完全燃烧的生成物是一种气态单质和一种气态化合物，它们对环境无污染，同时放出热量133.5 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为(用具体物质化学式表示)_______。
七、原理综合题
30．CO2的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
(1)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应，在时，反应进行到不同时间测得各物质约浓度如下：
时间/min浓度/(mol/L) 0 10 20 30 40
2.0 1.2 0.40 0.40 0.6
0 0.40 0.80 0.80 1.2
0 0.40 0.80 0.80 1.2
①根据图表数据分析T1℃时，该反应在0~10min内的平均反应速率___；计算该反应的平衡常数K=____。
②若30min后只改变某一条件，据上表中的数据判断改变的条件可能是___(填字母)。
A．加入合适的催化剂B．适当缩小容器的体积
C．通入一定量的NOD．加入一定量的活性炭
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时。容器中NO、、的浓度之比为2∶3∶3，则达到新平衡时NO的转化率___(填“升高”或“降低”)， H____0(填“>”或“<”)。
(2)催化加形成的反应历程如图(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。这个历程存在主反应，还存在副反应的方程式为___。
(3)常温下，用NaOH溶液作捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品。
①若某次捕捉后得到的溶液，则溶液中___。[常温下的、]。
②欲用溶液将固体全都转化为，则所用的溶液的物质的量浓废至少为___。[已知：常温下，]。(忽略溶液体积的变化)
(
2
)
参考答案
1．B
【详解】
A．二氧化硅具有良好的导光性能，常用作光导纤维，传输光信号，故A正确；
B．该反应不是氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池，故B错误；
C．废旧电池中含有的镍、镉等重金属会污染土壤，不可填埋处理，故C正确；
D．铅蓄电池放电时，负极铅和正极二氧化铅均转变成硫酸铅，电极质量均增大，故D正确；
故选：B。
2．A
【详解】
把a、b、c三块金属浸入硫酸铜溶液中，用导线两两相连组成原电池，若a、b相连时，b为正极，则a为负极，负极金属更为活泼，所以金属活动性a>b，b、c相连时，电流由c到b，电流由正极流向负极，故c为正极，b为负极，所以金属活动性b>c，a、c相连时， c极质量增重，故c为正极，所以金属活动性a >c，综上三种金属的活动性顺序为a>b>c，故选A。
3．D
【分析】
所有自发的氧化还原反应理论上都可以设计成原电池。
【详解】
A．CaO＋CO2=CaCO3不是氧化还原反应，没有电子转移，不可以设计成原电池，A不符题意；
B．NaOH＋HCl=NaCl＋H2O不是氧化还原反应，没有电子转移，不可以设计成原电池，B不符题意；
C．2H2O=2H2＋O2一般不能自发进行，不可以设计成原电池，C不符题意；
D．CH4＋2O2=CO2＋2H2O可以设计成燃料电池，D符合题意；
答案选D。
4．B
【详解】
构成原电池装置条件为，两活泼性不同的电极，闭合回路，电解质溶液，自发的氧化还原反应，缺一不可：①缺一个电极，②中电极相同，④酒精为非电解质，⑥不能形成闭合回路。③⑤正确。
故选择B 。
5．A
【详解】
A．用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法，铁分别为正极和阴极，都发生还原反应，可防止被氧化，故A正确；
B．铜锌原电池中，盐桥中的和分别移向正极和负极，故B错误；
C．铅蓄电池放电时，负极反应为：Pb- 2e- +SO=PbSO4，充电时阳极反应为PbSO4 + 2H2O- 2e-=PbO2 + 4H++ SO，所以负极质量增大，阳极质量减小，故C错误；
D．电镀时，镀层金属为阳极，待镀金属作阴极，则在铁片上镀锌，铁片与电源的负极相连，故D错误；
故选A。
6．B
【详解】
A．原电池是将化学能转化为电能的装置，故A正确；
B．在周期表中金属与非金属的分界处元素可找到半导体材料，在过渡元素区可找到催化剂，故B错误；
C．氯化氢溶于水电离生成氢离子和氯离子，所以溶于水时破坏了共价键，故C正确；
D．可以用14C测定一些文物的年代，故D正确；
故选B。
7．A
【详解】
A．铅为重金属，摩尔质量大，导致其比能量低，且重金属Pd会污染土壤等，故A正确；
B．铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，故B错误；
C．铅蓄电池中负极反应为：Pd+-2e-=，正极反应为：PdO2++4H++2e-=+2H2O，反应后两极板质量均增加，故C错误；
D．充电时，两个电极的硫酸铅分别转化成Pd和PdO2，故D错误；
故选：A。
8．A
【详解】
A．用惰性电极电解溶液，阳极氯离子失电子转化为氯气，阴极铜离子得电子被还原为铜单质，溶液中溶质减少，其浓度降低，A错误；
B．用惰性电极电解饱和的食盐水，阴极区水得电子发生还原反应生成氢气，溶液中产生氢氧根离子，导致附近的pH增大附近的pH增大，B正确；
C．用惰性电极电解足量NaOH溶液，阳极溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气，其电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极水中氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为：2 H2O+4e-=2H2↑+4OH-（或4H++4e- =2H2↑），同温同压下，阴阳两极产生的气体体积比等于其物质的量之比，为2：1，C正确；
D．可设计电解池阳极材料为铜，阴极材料为石墨等，电解质为稀硫酸，阳极铜失去电子发生氧化反应，阴极氢离子得电子生成氢气，可实现这一反应，D正确；
故选D。
9．B
【分析】
锌与硫酸铜发生自发的氧化还原反应，构成原电池，锌发生失电子的氧化反应，作负极，铜离子在正极得电子，发生还原反应，根据原电池的工作原理分析解答。
【详解】
A．原电池中电流从正极流出，流向负极，所以该原电池中，外电路中的电流方向：，A错误；
B．左侧硫酸锌溶液中锌失电子生成，从而使浓度增大，B正确；
C．盐桥不能传递电子，其作用是传导离子、平衡电荷，构成闭合回路，C错误；
D．将盐桥换成铜导线后，左侧构成原电池，而右侧为电解池，电极上发生的反应不完全相同，D错误；
故选B。
10．A
【分析】
根据题意，电极应为惰性电极，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为：
阳极： 2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；阴极：4H＋＋4e－=2H2↑；以此解答。
【详解】
A．1min后测得B口的气体体积为C口处的一半，则B口得到的为氧气，A电极上氢氧根离子放电，A为阳极，所以电源左侧为正极，电极方程式为：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，溶液的pH降低，故A错误；
B．1min后测得B口的气体体积为C口处的一半，则B口得到的为氧气，A电极上氢氧根离子放电，A为阳极，所以电源左侧为正极，电极方程式为：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故B正确；
C．D为阴极，D电极氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧根离子，则D口导出的溶液为KOH溶液，且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大，故C正确；
D．在标准状况下，若1min后从C口处收集到的氢气为2.24L，则氢气的物质的量为0.1mol，转移的电子为0.2mol，所以有0.1NA个SO通过阴离子膜，故D正确；
故选A。
11．B
【详解】
A．由蓄电池的总反应方程式可知，该蓄电池为碱性电池，电极只能浸在碱性电解质溶液中，不能浸在酸性电解质溶液中，故A错误；
B．充电时，Ni(OH)2在阳极失去电子发生氧化反应生成Ni2O3，电极反应式为，故B正确；
C．放电时，Ni2O3在正极得到电子反应还原反应生成Ni(OH)2，电极反应式为，正极上有氢氧根离子生成，正极区溶液碱性增强，故C错误；
D．放电时，铁做蓄电池的负极，碱性条件下，铁失去电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁，则每转移2mol电子，负极上有1molFe被氧化，故D错误；
故选B。
12．C
【分析】
该装置为NO2、O2和熔融NaNO3组成的燃料电池，生成一种气体Y，气体Y为N2O5，通入O2的一极为正极，即石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO，则石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO=N2O5，据此分析解答。
【详解】
A．根据上述分析可知，石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO，A错误；
B．阴离子向负极移动，因此电池中NO从石墨电极Ⅱ向石墨电极Ⅰ移动，B错误；
C．石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO=N2O5，因此每消耗1molNO2转移1mol电子，C正确；
D．若NaNO3溶液为电解质溶液，生成的N2O5气体会直接溶解，故不可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液，D错误；
答案选C。
13．A
【详解】
A．金属Na与水反应放出大量的热，大试管中空气受热膨胀，U形管右侧红墨水液面上升，左侧液面下降，因此装置①可以验证Na与水的反应为放热反应，A符合题意；
B．制取CO2时，长颈漏斗下端应浸没形成液封，防止生成的CO2从长颈漏斗逸出，装置②不能达到实验目的，B不符合题意；
C．装置③中缺盐桥，没有构成闭合回路，不能形成原电池，因此电流计指针不会发生偏转，C不符合题意；
D．滴入ZnSO4溶液，会降低H+的浓度，从而降低了制备H2的反应速率，D不符合题意；
答案选A。
14．B
【分析】
该原电池中Zn易失电子作负极，Cu作正极，负极反应式为Zn-2e-═Zn2+，正极反应式为2H++2e-═H2↑，电子从负极沿导线流向正极，电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，据此分析判断。
【详解】
①该装置是原电池，Zn易失电子作负极，Cu作正极，故①错误；
②Cu为正极，正极反应式为2H++2e-═H2↑，所以铜极上有气泡，故②正确；
③原电池中阴离子向负极移动，因此SO向Zn极移动，故③正确；
④锌做负极，失电子发生氧化反应，故④错误；
⑤Zn易失电子作负极，电子的流向是Zn到Cu，故⑤正确；
⑥正极得电子，发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-═H2↑，故⑥正确；
错误的有①④，故选B。
15．D
【分析】
该新型的锂—空气电池的工作原理为金属锂为负极，电极反应式为，多孔碳为正极，电极反应式为，据此分析答题。
【详解】
A．多孔碳作正极，其中多孔的目的是增大与空气的接触面积，使其反应充分，提高效率，故A正确；
B．金属锂为活泼金属，与水可发生反应，电解质必须为非水体系，所以不能将有机电解液改为水溶液，故B正确；
C．金属锂为负极，电极反应式为，多孔碳为正极，电极反应式为，可得出电池总反应为：，故C正确；
D．根据对应关系式可知，4mol向多孔碳电极移动时，有32g氧气被还原，故D错误；
综上答案为D。
16．B
【分析】
结合图可知，放电时：Al失电子转化为，Al为原电池负极，电极反应式为Al+7-3e-=4，Cn为原电池正极，正极反应式为+e-=Cn+；充电时，Al电极与电源负极相连，为电解池阴极，电极反应式为4+3e-=Al+7，Cn电极与电源正极相连，为电解池阳极，电极反应式为，据此解答。
【详解】
A．由分析可知，Al是电池的负极，充电时，与电源负极相连，A错误；
B．由分析可知，充电时，Al电极反应式为4+3e-=Al+7，因此每生成铝，同时消耗，B正确；
C．放电时，该装置为原电池装置，阳离子移向正极，因此放电时，电解质中的有机阳离子向Cn电极方向移动，C错误；
D．由分析可知，放电时，正极反应式为+e-=Cn+，D错误；
答案选B。
17．D
【分析】
电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，阳极附近氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，则石墨M为阳极，电解池中阳离子移向阴极，则A膜应为阳离子交换膜，；阴极附近氢离子放电生成氢气，破坏水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大，结合钠离子生成氢氧化钠，则石墨N为阴极，C膜应为阳离子交换膜；磷酸二氢根离子由原料是通过B膜进入产品室，所以B膜为阴离子交换膜；
【详解】
A．分析知，M为阳极，接直流电源的正极，A正确；
B．磷酸二氢根离子由原料是通过B膜进入产品室，所以B膜为阴离子交换膜，B正确；
C．阴极附近氢离子放电生成H2，破坏水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大，结合钠离子生成NaOH，在阳极为氯离子放电，电极反应为：2Cl--2e-═Cl2↑，C正确；
D．阳极电极反应为：2Cl--2e-═Cl2↑，每转移1mol电子，有1molCl-被氧化，同时有0.5molCa2+通过A膜进入产品室，则减少1.5mol离子，D错误；
故选：D。
18．C
【分析】
根据图示和总反应知，放电时，N为负极，Zn失去电子，发生氧化反应，M为正极，Fe(CN)得电子，发生还原反应；充电时，N为阴极，Zn(OH)得电子，发生还原反应，M为阳极，Fe(CN)失去电子，发生氧化反应。
【详解】
A．根据分析，充电时，M为阳极，Fe(CN)失去电子，发生氧化反应，Fe(CN)- e-= Fe(CN)，故A错误；
B．放电时，N为负极，M为正极，则N极电势低于M极，故B错误；
C．在配合物Fe(CN)中，CN-与铁离子之间有6个配位键，在每个CN-内部有一个共价键，所以1mol该配合物中含有σ键的数目为12 NA，，故C正确；
D．放电时，Zn失电子后与氢氧根生成Zn(OH)，溶液增加的质量为1molZn和2mol氢氧根之和，大于65g，故D错误。
故选：C。
19．B
【分析】
化合物X，其水溶液为浅绿色，可以推测出其可能含有Fe2+。其又与过量的NaOH溶液反应，产生气体B，可以推测其含有，则B为NH3。C为难溶于水的红褐色固体，再结合化合物X可能含有Fe2+，两下印证，可以推测出C为Fe(OH)3，于是A 就为Fe(OH)2，H为Fe2O3，其与M反应可放出大量的热，M、L为常见的金属单质，可联想到铝热反应，所以L为Fe，这个反应是个置换反应。混合液中加入BaCl2溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀，推测出混合液中含有，所以混合液为NaOH与Na2SO4的混合液，电解时，根据电极离子放电顺序，可知被电解物质实际上是水，所以E和D为氢气和氧气，B与D两种气体催化反应，B为NH3，可联系到氨气的催化氧化，所以D是氧气，F是NO，G为硝酸。
【详解】
A．生成G的反应是4NO+3O2+2H2O=4HNO3，NO到HNO3化合价从+2价到+5价，升高了3价，所以每生成1mol HNO3转移的电子数为3mol电子，故A错误；
B．从上述分析过程中，只反生了一个置换反应，就是铝热反应，故B正确；
C．通过分析，混合液的成分为NaOH与Na2SO4，所以用石墨做电极电解时，根据电极离子放电顺序，可以判断被电解的物质是水，一段时间后，水变少，溶液浓度变大，PH值肯定发生变化，故C错误；
D．检验X中是否存在Cl-，由于X中含有亚铁离子，如果用HNO3酸化的AgNO3，那么HNO3就会和X中的Fe2+反应，消耗了HNO3，那么和AgNO3生成的AgSO4沉淀也就不会消失，这样会误判为X中含有Cl-，故D错误；
本题答案为B 。
20．C
【分析】
由实验Ⅰ可知甲烧杯溶液在反应后生成Fe3+，电子有石墨电极流向银电极，则石墨电极为负极，银电极为正极，负极发生反应为：Fe2+-e-= Fe3+；由实验Ⅱ可知：银电极为负极，石墨电极为正极，负极发反应：Ag-e-=Ag+，而Fe的氧化性强于Ag，故正极溶液中的Fe2+不参与反应，所以正极发生吸氧腐蚀。
【详解】
A.若Ag+的氧化性强于Fe3+，那么Ⅰ中原电池的总反应为Ag++Fe2+= Fe3++Ag，而实验Ⅱ随着反应进行丁烧杯中也能生成Ag+，也可以构成原电池，生成Fe3+，溶液颜色会改变，但是实验Ⅱ中无明显现象，故Ⅰ中的现象是空气中的氧气氧化Fe2+导致，A错误；
B.由分析可知，是空气中的氧气氧化银电极，故B错误；
C.Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，石墨为惰性电极，不能失去电子，不能形成原电池，电流表指针可能不再向左偏转，C正确；
D.若是NO3－氧化了Fe2+，那么Ⅱ中的Fe2+也会被NO3－氧化，故D错误；
故选C。
21．BC
【分析】
根据电解池的基本构成，电解池阴阳极的定义及反应进行判断。
【详解】
A．与电源正极相连的是电解池的阳极，故A不正确；
B．与电源负极相连的是电解池的阴极，故B正确；
C．阳极发生氧化反应，故C正确；
D．在电解池中，电子从电源的负极流出到阴极，故D不正确；
故选BC。
【点睛】
注意在电解池中电子的移动过程中，电子不能通过溶液，只能在导体中移动。
22．AB
【分析】
电极反应式为C2H6＋18OH－－14e-=2CO＋12H2O，2H2O＋O2＋4e-=4OH-，据以上两极反应式可知，该反应的总反应为：2C2H6＋7O2＋8OH-=4CO＋10H2O；乙烷在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，据以上分析解答。
【详解】
A．电池的总反应为：2C2H6＋7O2＋8OH-=4CO＋10H2O，据方程式可知，电池工作过程中，消耗了氢氧根离子，溶液的碱性逐渐减小，故A正确；
B．乙烷在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，根据电池的总反应：2C2H6＋7O2＋8OH-=4CO＋10H2O可知，正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2，故B正确；
C．原电池中，负极发生氧化反应，根据电极反应式可知，乙烷在负极失电子，发生氧化反应，故C错误；
D．原电池中，阴离子向负极移动，因此电解质溶液中的OH-向负极移动，故D错误；
故选AB。
23．CD
【分析】
根据化合价的变化，升高时失去电子做负极，化合价降低时得到电子做正极；根据离子的移动规律：阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此判断正负极，根据电子、电荷、原子守恒书写电极反应；
【详解】
A．根据氢离子的移动方向或者Cr的化合价由+6变为+3而得电子判断b为正极，发生还原反应，故A不正确；
B．根据a极中醋酸中碳元素平均化合价由0价升到二氧化碳中碳的+4价判断a极为负极，则b极为正极，电子由负极经导线流向正极，但不能经过电解质溶液，故B不正确；
C．根据化合价的变化判断失去电子数，根据电荷守恒和原子守恒进行书写电极反应，书写电极反应：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋，故C正确；
D．根据左边的电极反应CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋，当消耗3mol CH3COOH时，失去的电子数为24mol，则正极理论上得到的电子数为24mol，根据b电极的反应：，当得到电子数为24mol时，消耗4molCr2O，故D正确；
故选答案CD。
【点睛】
原电池实质是氧化还原反应，负极失去的电子数等于正极得到的电子数。
24．CD
【分析】
根据图示，b极上氢离子转化为氢气，得电子，发生还原反应，a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，氢离子通过质子交换膜向b电极移动，据此分析解答。
【详解】
A．该装置发生的有关反应为H2S+2Fe3+=2H++S+2Fe2+(a极区)、2Fe2+-2e-=2Fe3+(a极)、2H++2e-=H2(b极)，这三个反应相加，结合反应条件得到总反应H2SH2+S，故A正确；
B．该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，故B正确；
C．a电极上的发生的反应是由Fe2+转化为Fe3+，电极反应方程式为Fe2+-e-=Fe3+，故C错误；
D．a极区涉及两步反应，第一步利用氧化性强的Fe3+高效捕获H2S得到硫和还原性的Fe2+，第二步是还原性的Fe2+在a极表面失去电子生成氧化性强的Fe3+，这两步反应反复循环进行，所以a极区无需补充含Fe3+和Fe2+的溶液，故D错误；
故答案为CD。
25．BD
【分析】
由于两种溶液的体积相等，物质的量浓度也相等，即溶质的物质的量相等，设CuSO4和NaCl的物质的量各1 mol，电解分3个阶段：第一阶段：阳极：1 mol氯离子失1 mol电子，阴极：0.5 mol铜离子得1 mol电子，因为铜离子水解使溶液显酸性，随着电解的进行，铜离子的浓度降低，酸性减弱，pH将增大；第二阶段：阳极：1 mol氢氧根离子失1 mol电子(来源于水的电离)，阴极：0.5 mol铜离子再得1 mol电子，因为氢氧根离子消耗，使水溶液中氢离子浓度增大，pH迅速减小；第三阶段：阳极：氢氧根离子失电子，阴极：氢离子得电子，它们都来源于水的电离，实质是电解水，导致溶液的体积减小，使溶液中氢离子浓度增大，pH继续减小。
【详解】
A．阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，根据离子放电顺序知，阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后析出H2，A项错误；
B．阳极上氯离子先放电、阴极上铜离子先放电，当电解氯化铜时，溶液pH增大，所以AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu，B项正确；
C．BC段阴极上铜离子放电生成铜，C项错误；
D．CD段是第三阶段，阳极上氢氧根离子放电、阴极上氢离子放电，所以相当于电解水，D项正确；
答案选BD。
26．B A是非氧化还原反应，不能设计成原电池 铜 Cu-2e-=Cu2+ 氧化反应 碳 2Ag++2e-=2Ag 还原反应 AgNO3 10.8
【分析】
能设计成原电池的化学反应必须是自发进行的氧化还原反应，否则不能设计成原电池；根据Cu+2Ag+═2Ag+Cu2+可知Cu失电子被氧化，正极可为C、Ag等，正极上Ag+得电子生成Ag，电解质溶液含有Ag+，据此分析解答。
【详解】
(1) A、NaOH＋HCl=NaCl＋H2O 不是氧化还原反应，不能设计成原电池，B、Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋是自发进行的放热的氧化还原反应，能设计成原电池，故答案为：B；
(2) A、NaOH＋HCl=NaCl＋H2O反应中各元素的化合价不变，属于复分解反应，不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故答案为：A是非氧化还原反应，不能设计成原电池；
(3)Cu+2Ag+=Cu2++2Ag中铜被氧化，选铜片作负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，正极可以选择碳电极，正极发生还原反应，电极反应式为2Ag++2e-=2Ag，可以选择硝酸银溶液作电解质溶液；若导线上转移电子0.1mol，则正极增加0.1molAg，质量为10.8克，故答案为：铜；Cu-2e-=Cu2+；氧化反应；碳；2Ag++2e-=2Ag；还原反应；AgNO3；10.8。
27．第二周期VIIA族 NH3·H2O+H+=+H2O 2Li+2H2O=2LiOH+H2↑ SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O A中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 Cl2+2Br-=Br2+2Cl- 能 由步骤II、III可知，C中的Br-过量，溶液中除生成的Br2之外，不存在多余的Cl2
【详解】
(1)氢氟酸能够与SiO2发生反应产生SiF4和水，因此氢氟酸能够腐蚀玻璃，氢氟酸是HF的水溶液，故元素①是F元素，F元素原子序数是9，原子核外电子排布是2、7，因此在元素周期表中位于第二周期第VIIA；
(2)同一周期元素的原子半径随原子序数的增大而减小。元素②是第三周期主族元素，原子半径最大，则元素②是Na元素，金属Na与空气中的O2在点燃反应产生Na2O2，该物质是离子化合物，Na+与通过离子键结合，在中2个O原子通过共价键结合，故其电子式为：；
(3)元素③的氢化物的水溶液能够与元素③的最高价氧化物的水溶液发生反应，则该元素是N元素，其氢化物是NH3，NH3溶于水反应得到NH3·H2O，其最高价氧化物对应的水化物是HNO3，二者反应产生NH4NO3，该反应的离子反应方程式为：NH3·H2O+H+=+H2O；
(4)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为金属锂和石墨，离子导体(电解质溶液)是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑。由于Li是比较活泼的金属，能够与水发生化学反应，产生LiOH、H2，该反应方程式为：2Li+2H2O=2LiOH+H2↑，所以组装该电池必须在无水条件下进行；
(5)陶瓷中含有SiO2，SiO2是酸性氧化物，能够与碱NaOH发生反应：SiO2+2NaOH =Na2SiO3+H2O，所以陶瓷坩埚不能用来灼烧氢氧化钠固体；
(6)①若Cl2的氧化性比I2强，则在A试管的湿润的淀粉-KI中试纸上会发生反应：Cl2+2KI=2KCl+I2，I2遇淀粉溶液变为蓝色，故氯气的氧化性强于碘的实验现象是：A中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；
②在B试管中Cl2与NaBr发生置换反应产生Br2，使溶液变为橙色，反应的离子方程式为：Cl2+2Br-=Br2+2Cl-；
③Cl2、Br2都具有强氧化性，能够与KI发生置换反应产生I2，由步骤II、III可知，C中的Br-过量，溶液中除生成的Br2之外，不存在多余的Cl2，因此能够说明溴的氧化性强于碘。
28．原电池 O2+4H++4e-=2H2O 阳极 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 280 0.05NA F 增大
【分析】
A极加入CH3OH，B极通入O2，则该电池为燃料电池，其中A极为负极，B极为正极；
从而得出乙池、丙池为电解池，其中C极与电源的正极相连，做阳极，D极做阴极；E极与阴极相连，为阳极，F极为阴极。
【详解】
(1)由以上分析可知，甲池为原电池，通入O2电极为正极，O2得电子产物与H+反应生成H2O，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O。答案为：原电池；O2+4H++4e-=2H2O；
(2)乙池中C(石墨)电极与电源正极相连，为电解池的阳极，用惰性电极电解硝酸银溶液，生成银、氧气和硝酸，总反应的化学方程式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。答案为：阳极；4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3；
(3)乙池中，D极生成Ag，质量为5.4g，n(Ag)==0.05mol，依据得失电子守恒，可建立如下关系式：4Ag——O2——4e-，则甲池中理论上消耗O2的体积为=280mL(标准状况)，转移的电子数为0.05mol ×NAmol-1=0.05NA。答案为：280；0.05NA；
(4)丙池中，F极为阴极，Cu2+在该电极上得电子生成Cu，所以F极析出铜。答案为：F；
(5)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，开关闭合一段时间后，发生反应2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，所以丙中溶液的pH将增大。答案为：增大。
【点睛】
燃料电池属于原电池，在该电池中，通入燃料的电极为负极。
29．第二周期第VA族 OH-+CO2=HCO Fe-2e-=Fe2+ 增大 N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H=-534kJ/mol
【分析】
A、B、C、D、E、F、G七种短周期元素，它们的原子序数依次增大，B有多种同素异形体，其中一种是原子晶体，是自然界中最硬的物质，可做首饰品或做切削工具，则此物为金刚石，故B为C；A与D形成的化合物常温下为液态，化合物为水、过氧化氢，则A为H元素，D为O元素；A、E同主族，E原子序数大于氧元素，则E为Na元素；D与F同主族，则F为S元素；A、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等，C的最外层电子数为6-1=5，原子序数小于氧元素，则C为N元素；E、F、G同周期，A能分别与F、G形成电子总数相等的气体分子，核外电子总数为18，则F为S元素，G为Cl。
【详解】
(1)元素C为氮元素在周期表中的位置是第二周期第VA族，元素E为Na元素，原子结构示意图为，故答案为：第二周期第VA族；；
(2)A、D、E形成的化合物NaOH与过量的B的最高价氧化物CO2发生反应生成碳酸氢钠，离子方程式为：OH-+CO2=HCO，故答案为：OH-+CO2=HCO；
(3)在一定条件下，Fe、Cu单质和H2SO4溶液可构成电池，活泼金属Fe作负极，失电子生成亚铁离子，该电池负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极氢离子得电子生成氢气，该电池在放电过程中，氢离子浓度减小，电解质溶液的pH将增大(填“增大”、“减小”或“不变”)。故答案为：Fe-2e-=Fe2+；增大；
(4)化合物N2H4曾被用作火箭推进剂，燃烧反应的生成物是一种气态单质和一种化合物，它们对环境无污染，生成氮气与液态水，0.25mol N2H4与O2完全反应生成两种气体时放出热量133.5kJ，则1molN2H4反应放出的热量为133.5kJ×4=534kJ，则该反应的热化学方程式为：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H=-534kJ/mol，故答案为：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H=-534kJ/mol。
30．0.04 4 BC 降低 < 0.5 0.11
【详解】
（1）①在0~10min内的平均反应速率υ（N2）=（0.4mol/L-0mol/L）10min=0.04mol/（L·min）。20min~30min各物质的物质的量浓度不变，说明反应已经达到平衡，即平衡时NO、N2、CO2物质的量浓度依次为0.40mol/L、0.80mol/L、0.80mol/L，该反应的平衡常数K=[c（N2）·c（ CO2）]/c2（NO）==4。
②30min后改变一个条件，40min时NO、N2、CO2的浓度都变为30min时的1.5倍。A项，加入合适的催化剂，平衡不移动，各物质物质的量浓度不变，不可能；B项，适当缩小容器的体积，平衡不移动，但各物质物质的量浓度成比例增大，可能；C项，通入一定量的NO，由于C是固体，相当于增大压强，平衡不移动，但各物质物质的量浓度成比例增大，可能；D项，加入一定量的活性炭，由于C是固体，平衡不移动，各物质物质的量浓度不变，不可能；答案选BC。
③30min时NO、N2、CO2的浓度之比为0.40：0.80：0.80=1:2:2，升高温度NO、N2、CO2的浓度之比为2：3：3，即升高温度平衡向逆反应方向移动，则达到新平衡时NO的转化率降低，逆反应为吸热反应，ΔH0。
（2）催化加形成的反应历程如图(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。这个历程存在主反应，由反应机理可知：还存在副反应的方程式为。
（3）①H2CO3的电离方程式为H2CO3≒H++HCO、HCO≒H++CO，K2（H2CO3）=[c（H+）·c（CO）]/c（HCO），则c（CO）：c（HCO）= K2（H2CO3）/c（H+）=510-11（110-10）=1:2=0.5。
②n（BaSO4）==0.02mol，沉淀转化的离子方程式为BaSO4（s）+CO（aq）≒BaCO3（s）+SO（aq），该反应的平衡常数K=c（SO）/c（CO）=Ksp（BaSO4）/Ksp（BaCO3）=110-11（110-10）=0.1；根据离子方程式，当BaSO4固体全部转化时消耗CO32-物质的量为0.02mol，生成的SO42-物质的量为0.02mol，溶液中c（SO）=0.02mol2L=0.01mol/L，溶液中c（CO）= c（SO）/K=0.01mol/L0.1=0.1mol/L；所用Na2CO3物质的量浓度至少为0.02mol2L+0.1mol/L=0.11mol/L。
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