第四章 化学反应与电能 习题
一、单选题
1．锌—空气电池是一种适宜用作城市电动车的动力电源。锌—空气电池原理如图，放电时Zn转化为ZnO。下列说法正确的是
A．空气中的氧气在石墨电极上发生氧化反应
B．该电池的负极反应为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O
C．该电池放电时溶液中的OH-向石墨电极移动
D．该电池放电时电子由Zn电极经电解质溶液流向石墨电极
2．近年来，科学家研制了一种新型的乙醇电池，它用酸性电解质（H＋）作溶剂。电池总反应为：C2H5OH＋3O2＝2CO2＋3H2O，下列说法不正确的是
A．乙醇在电池的负极上参加反应
B．1mol CH3CH2OH被氧化转移6mol e-
C．随着反应的进行，正极附近的酸性减弱
D．电池正极的正极反应为4H＋＋O2＋4e－＝2H2O
3．下列化学用语或模型正确的是
A．在潮湿的中性环境中，钢铁吸氧腐蚀的负极反应为：
B．CH4分子的比例模型：
C．结构示意图为 的原子，可表示为或
D．H2O2的电子式：
4．最近科学家利用下图装置成功地实现了CO2和H2O合成CH4，下列叙述错误的是
A．电池工作时，实现了将太阳能转化为电能
B．铜电极为正极，电极反应式为CO2+8eˉ+8H+=CH4+2H2O
C．电池内H+透过质子交换膜从右向左移动
D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量稀硫酸
5．科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案消除甲醇对水质造成的污染，主要包括电化学过程和化学过程，原理如下图所示，下列说法准确的是
A．该装置将化学能转化为电能
B．N极发生还原反应，接电源的负极
C．电解过程中，需要不断的向溶液中补充Co2+
D．阳极区消除甲醇的反应为：CH3OH+Co3+=CO2+Co2+
6．下列反应的离子方程式书写正确的是。
A．向明矾溶液中逐滴加入溶液至恰好完全沉淀
B．碳酸氢铵溶液中加足量氢氧化钠并加热：
C．惰性电极电解氯化镁溶液：
D．用溶液吸收少量：
7．下列关于实验的描述不正确的是
A．使用容量瓶配制溶液时，俯视液面定容后所得溶液的浓度偏低
B．过滤时，玻璃棒靠在三层滤纸边沿稍下方
C．在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极
D．在用Fe(OH)3胶体溶液做电泳实验时，阴极区红色加深，可知Fe(OH)3胶体粒子带正电荷
8．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是
A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为2Cl 2e =Cl2↑
B．若电解质溶液为碱性溶液，则氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e =4OH
C．精炼粗铜时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应为Cu 2e =Cu2+
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应为Fe 2e =Fe2+
9．金属是现代工业非常重要的材料。下列说法错误的是
A．Al的表面易形成致密的氧化膜
B．生铁含碳量高，熔点比纯铁低
C．钢铁在潮湿的空气中生锈，主要发生化学腐蚀
D．铝热反应可以用来冶炼某些难熔的金属
10．钠离子电池因其原材料丰富、资源成本低廉及安全环保等突出优点，在电化学规模储能领域和低速电动车领域中具有广阔的应用前景。一种新型可充电钠离子电池的工作原理如图，电池总反应为。下列说法正确的是
A．放电时，A极为正极，发生氧化反应
B．充电时，阳极反应为
C．充电时，当电解质溶液中转移1mol电子，硬碳质量增加23g
D．放电时，从硬碳中脱嵌，经过电解质溶液嵌入纳米片中
11．某可充电电池的原理如图所示，已知 a、b为惰性电极，溶液呈酸性，充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色。下列叙述错误的是
A．充电时，电极a接直流电源的正极，电极b接直流电源的负极
B．放电过程中，左槽溶液颜色由蓝色变为黄色
C．充电过程中，a极的电极反应为
D．放电时，H+通过离子交换膜由右槽向左槽移动
12．我国科学学研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池，其原理如图所示。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C，下列说法正确的是
A．放电时，Na电极为负极，发生还原反应
B．充电时，Na+向阳极区移动
C．充电时，阳极电极反应为：C+O2--4e-=CO2
D．放电时，理论上当外电路通过0.1 mole-时，正极区消耗CO2体积1.68L(标准状况下)
二、填空题
13．在如图所示的实验装置中，E为一张用淀粉、碘化钾和酚酞的混合溶液润湿的滤纸，C、D为夹在滤纸两端的铂夹，X、Y分别为直流电源的两极。在A、B中装满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入铂电极。切断电源开关S1，闭合开关S2，通直流电一段时间后，A、B现象如图所示。请回答下列问题：
(1)电源负极为________（填“X”或“Y”）。
(2)在滤纸的D端附近，观察到的现象是___________________。
(3)写出电极反应式：B中______________，C中_________________。
(4)若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断开关S2，闭合开关S1。若电流计指针偏转，写出有关的电极反应式（若指针“不偏转”，此题不必回答）：
A极 _____________________，B极_______________________。
14．某兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下系列实验，实验结果记录如下：
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
5 Al、Cu 浓硝酸 偏向Al
注：①实验均为常温下完成；②电流计指针偏转方向为正极方向。试根据表中实验现象完成下列问题：
(1)实验1、2中Al所作的电极(指正极或负极)______(填“相同”或“不同”)。
(2)对实验3完成下列填空：
①Al为______极，电极反应式为______。
②石墨为______极，电极反应式为______。
③电池总反应式为______
(3)实验4中Al作______极，理由是______。
(4)解释实验5中电流计偏向Al的原因______。
(5)根据实验结果总结出影响铝在电池中作正极或负极的因素有______。
15．Ⅰ．原电池是一类重要的化学电源，请填写下列空白。
（1）将锌片和银片浸入稀H2SO4中组成原电池，两极间连接一个电流计，写出该电池的电极总化学反应方程式为__________。
（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称量，总质量为47g，则产生标况下的氢气_______升，导线上转移的电子为_____NA。
（3）若12.8g铜与一定量的浓HNO3混合反应，铜耗尽时共产生5.6L（标准状况）NO和NO2的混合气体，则所消耗的HNO3的物质的量为___，混合气体的平均相对分子质量为___。
Ⅱ．现有纯铁片、纯银片、纯铜片、稀硫酸、FeSO4溶液、Fe2(SO4)3溶液，大烧杯、导线若干，请运用原电池原理设计实验，验证Cu2+、Fe3+的氧化性强弱。
（1）写出电极反应式，负极：__________，正极__________。
（2）请在下面方框中画出原电池的装置图，要求：注明电解质溶液名称、正负极材料，并标出电子移动方向。
__________。
16．I．图为铜锌原电池的装置请回答：
(1)铜是_________极，铜片上现象是_____________________
(2)锌为________ 极，电极反应式为_____________________
(3)电池反应式(离子反应)为____________________________________
II．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，吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：
(4)在导线中电子流动方向为_________(用a、b表示)。
(5)负极反应式为___________。正极反应式为___________。
(6)电极表面镀铂粉的原因为_____________________________________。
17．如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
①a处应通入______(填“CH4”或“O2”)，a处电极上发生的电极反应式是______________；
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH _________ (填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2+的物质的量浓度____________________；
③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH-以外还含有________________ ；
④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化6.4 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷__________L(标准状况下)。
18．用如图所示的装置进行电解，A中盛有NaCl溶液，B中盛有饱和Na2SO4溶液，通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的D端变为蓝色。回答下列问题：
(1)电源的 F端为_______(填“正”或“负”)极。
(2)A中发生反应的总化学方程式为_______。
(3)B中石墨电极上的电极反应式为_______；Cu电极观察到的现象是_______；一段时间后，B中溶液pH_______(填“升高”、“降低”或“不变”)
(4)电池工作t min后，B装置中共收集到16.8 L(折算为标准状况下)气体，此时A中溶液的质量减轻了_______g。
(5)去掉该装置中的电源，改用导线连接，为使湿润的淀粉KI试纸的D端变为蓝色，可将_______(填“A”或“B”)中的溶液换成_______(填“稀硫酸”或“浓硝酸”)。
19．按要求填空：
（1）写出Na2S2O3溶液与稀硫酸反应的化学方程式___；
（2）写出甲烷燃料电池碱性环境中的负极反应方程式___；
（3）写出酸性高锰酸钾溶液与H2C2O4反应的离子方程式___；
（4）向K2Cr2O7溶液中滴加少量浓硫酸，溶液橙色加深，写出解释该现象的离子方程式___；
（5）写出碳酸的电离方程式___。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【分析】锌—空气电池中，放电时Zn转化为ZnO，Zn失电子作负极，电极反应式为Zn-2e－+2OH－＝ZnO+H2O，石墨电极为正极，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e－+2H2O＝4OH－，据此分析。
【详解】A．氧气得电子发生还原反应，即氧气在石墨电极上发生还原反应，故A错误；
B．Zn失电子作负极，电极反应式为Zn-2e－+2OH－＝ZnO+H2O，故B正确；
C．原电池工作时，阴离子向负极移动，故OH－向Zn电极移动，故C错误；
D．电子只能在电极和导线中移动，电子不能通过溶液，故D错误；
故选B。
2．B
【详解】A．由电池总反应可知：乙醇被氧化，为原电池的负极，故A正确；
B．1mol CH3CH2OH被氧化，消耗了3molO2，转移为（4×3）mol e-，故B错误；
C．正极反应方程式为：4H＋＋O2＋4e－＝2H2O，所以正极附近的酸性减弱，故C正确；
D．电池正极的正极反应为4H＋＋O2＋4e－＝2H2O，故D正确；
故选B。
3．C
【详解】A．钢铁吸氧腐蚀的负极反应为Fe-2e-=Fe2+，A错误；
B．图示为甲烷的球棍模型，比例模型应为，B错误；
C．图示原子核电荷数为17，即质子数为17，为Cl元素，可表示为或，C正确；
D．H2O2为共价化合物，电子式为，D错误；
综上所述答案为C。
4．C
【详解】A．由电池装置图可知电池工作时，实现了将太阳能转化为电能，故A正确；
B．电子流入的极是正极，所以Cu是正极，Cu上二氧化碳得电子生成甲烷，即CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，故B正确；
C．电池内 H+透过质子交换膜向正极移动，电子流入的极是正极，所以Cu是正极，即电池内 H+透过质子交换膜从左向右移动，故C错误；
D．向装置中加入少量强电解质溶液稀硫酸可以增强导电能力，提高该人工光合系统的工作效率，故D正确；
故选C。
5．B
【分析】装置图中，根据H+流向可以判断N电极为阴极，M为阳极，据此解题。
【详解】A．该装置为电解池，电能转化为化学能，故A错误；
B．根据分析，N电极为阴极，发生还原反应，接电源的负极，故B正确；
C．根据图示，Co2+重复使用，不需要向溶液中补充Co2+，故C错误；
D．阳极区消除甲醇的反应为：H2O+CH3OH+6Co3+=CO2↑+6Co2++6H+，故D错误；
故选B。
6．D
【详解】A．向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至恰好完全沉淀，假设KAl(SO4)2为1mol，即有1molAl3+、2mol，要使恰好完全沉淀，需要2mol Ba(OH)2，此时铝离子完全转化成偏铝酸根离子，其离子方程式为Al3++2+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓++2H2O，故A错误；
B．碳酸氢铵溶液中加足量氢氧化钠发生反应，生成碳酸钠、氨气和水，其离子方程式为++2OH-+NH3↑+2H2O，故B错误；
C．惰性电极电解氯化镁溶液有氢氧化镁沉淀生成，其离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑，故C错误；
D．用溶液吸收少量发生氧化还原反应，生成氯离子和硫酸根、多余的亚硫酸根转变为亚硫酸氢根，其离子方程式为，故D正确；
答案为D。
7．A
【详解】 使用容量瓶配制溶液，若定容时俯视液面，会导致溶液体积偏小，使配制的溶液浓度偏高，A错误，符合题意；
B. 过滤时玻璃棒要轻靠在三层滤纸的一边，防止滤纸被弄破导致过滤失败，B正确，不符合题意；
C. 在镀件上电镀铜时，镀件作阴极，铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，镀件上铜离子得到电子生成铜，C正确，不符合题意；
D. 胶体通直流电时，带正电荷的胶粒向阴极定向移动、带负电荷的微粒向阳极定向移动，Fe(OH)3胶体通直流电时，阴极附近红褐色加深，说明氢氧化铁胶体带正电荷，D正确，不符合题意；
故合理选项是A。
8．A
【详解】A．电解饱和食盐水时，阳极上Cl 放电，电极反应为2Cl 2e =Cl2↑，A正确；
B．电解质溶液为碱性溶液时，氢氧燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e =4OH ，B错误；
C．精炼粗铜时，与电源正极相连的应该是粗铜，C错误；
D．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应为Fe 2e =Fe2+，D错误。
答案为A。
9．C
【详解】A．铝表面易形成致密的氧化铝，可保护铝进一步被氧化，故A正确；
B．合金的熔点低于其组分金属，生铁属于铁碳合金，则生铁的熔点比纯铁低，故B正确；
C．钢铁在潮湿的空气中易形成原电池，因此钢铁在潮湿的空气中发生的主要是电化学腐蚀，故C错误；
D．铝热反应放出大量的热，常用来冶炼一些难熔金属，故D正确；
故答案选C。
10．D
【详解】A．根据电池总反应，放电时Mn元素化合价降低，所以放电时，B极为正极，发生还原反应，A是负极，发生氧化反应，故A错误；
B．充电时，阳极发生氧化反应，反应为，故B错误；
C．电子不能在电解质溶液中转移，故C错误；
D．放电时，A是负极、B是正极，阳离子移向正极，从硬碳中脱嵌，经过电解质溶液嵌入纳米片中，故D正确；
选D。
11．B
【分析】充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色，则由V3+转化为V2+，得电子发生还原反应，b电极为阴极，a电极为阳极；则放电时，a电极为正极，b电极为负极。
【详解】A．充电时，该装置为电解池，电极a为阳极，电极b为阴极，则电极a接直流电源的正极，电极b接直流电源的负极，A 正确；
B．放电时，该装置为原电池，电极a为正极，电极b为负极，电极a上，得到电子转变为 VO2+，发生还原反应，左槽溶液颜色由黄色变为蓝色，B错误；
C．充电过程中，电极a是阳极，阳极的电极反应式为，C正确；
D．放电时，阳离子向正极移动，所以氢离子通过离子交换膜由右槽向左槽移动，D 正确；
故选B。
12．D
【解析】A．放电时，Na失电子作负极，发生氧化反应；
B．充电时，Na+向阴极区移动；
C．充电时，阳极电极与放电时正极反应式相反；
D．根据转移电子数相等结合正极反应式3CO2+4e-=2CO32-+C计算。
【详解】A．放电时，Na作负极失电子，发生氧化反应，A错误；
B．充电时，Na+向阴极区移动，B错误；
C．放电时，正极反应式为3CO2+4e-=2CO32-+C，充电时，阳极电极与放电时正极反应式相反，所以阳极电极反应为：2CO32-+C-4e-=3CO2，C错误；
D．正极反应式为3CO2+4e-=2CO32-+C，所以理论上当外电路通过0.1 mol e-时，正极区消耗CO2体积×0.1 mol×22.4 L/mol=1.68 L(标准状况下)，D正确；
故合理选项是D。
【点睛】本题考查原电池原理，明确充电电池中正负极、阴阳极发生反应关系是解本题关键，难点是电极反应式的书写，侧重考查学生分析判断能力。
13． Y 溶液显红色 4OH--4e-=2H2O＋O2↑ 2I--2e-=I2↑ 2H2＋4OH--4e-=4H2O 2H2O＋O2＋4e-=4OH-
【分析】(1)根据A、B两电极得到的气体体积判断电极名称，从而确定电源X、Y电极名称；
(2)D电极是阴极，溶液中的H+放电，电极反应式是4H++4e-═2H2↑，促进水的电离生成OH-，据此解答；
(3)通直流电，电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2：1，所以A极上得氢气，B极上得到氧气；C，D为电解池，C与电源正极相连，为阳极，I-放电生成I2，据此解答；
(4)如果切断S2，闭合S1，则可由A中的H2，B中的O2与KOH溶液形成H2-O2燃料电池，氢气一极是负极，氧气一极是正极，结合守恒思想写出电极反应式；
【详解】(1)A、B中充满KOH溶液，切断电源开关S1，闭合开关S2，惰性电极电解KOH溶液，实质就是电解水，所得产物为H2和O2，因为A试管中气体体积是B试管中的2倍，所以A中氢离子得电子生成氢气，电极反应式为4H++4e=2H2↑，B中氢氧根离子失电子生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e=2H2O+O2↑，即A为阴极，B为阳极，所以X为正极，Y为负极；
故答案为：Y；
(2)C，D为夹在滤纸两端的铂夹，为电解池，C与电源正极相连，为阳极，D与电源负极相连，为阴极，电极反应为4H++4e-═2H2↑，促进水的电离生成OH-，碱遇酚酞变红；
故答案为：溶液显红色；
(3)惰性电极电解KOH溶液，实质就是电解水，A中为H2，B中为O2，即A为阴极，B为阳极、发生反应4OH--4e-═2H2O+O2↑，C，D为夹在滤纸两端的铂夹，与电源也构成了电解池，C与电源正极相连，为阳极发生反应2I--2e-═I2；
故答案为：4OH--4e-═2H2O+O2↑；2I--2e-═I2；
(4)如果切断S2，闭合S1，则可由A中的H2，B中的O2与KOH溶液形成H2-O2燃料电池，在原电池中氢气一极是负极，电极反应式分2H2＋4OH--4e-=4H2O，氧气一极是正极，电极反应式分2H2O＋O2＋4e-=4OH-；
故答案为：2H2＋4OH--4e-=4H2O；2H2O＋O2＋4e-=4OH-。
14． 不同 负 Al－3e－＝Al3+ 正 2H＋＋2e－＝H2↑ 2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑ 负 Mg和NaOH溶液不反应，Al和NaOH溶液反应，因此Al为负极 Al与浓硝酸发生钝化 金属活泼性和电解质溶液
【分析】根据金属活泼性与电解质溶液反应，若两种金属都反应，则活泼性强的为负极，若两种金属中只有一种金属与电解质溶液反应，则反应的金属为负极。
【详解】(1)实验1中Mg、Al都与稀盐酸反应，Mg活泼性强，因此Mg作负极，Al作正极，实验2中Al和盐酸反应，Al作负极，Cu作正极，因此实验1、2中Al所作的电极不同；故答案为：不同。
(2)①实验3中Al和稀盐酸反应，C和稀盐酸不反应，因此Al为负极，电极反应式为Al－3e－＝Al3+；故答案为：负；Al－3e－＝Al3+。
②石墨为正极，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑；故答案为：正；2H＋＋2e－＝H2↑。
③电池总反应式为2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑；故答案为：2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑。
(3)根据上面总结出电流计指针偏向的极为正极，因此实验4中Mg为正极，Al作负极，Mg和NaOH溶液不反应，Al和NaOH溶液反应，因此Al为负极；故答案为：负；Mg和NaOH溶液不反应，Al和NaOH溶液反应，因此Al为负极。
(4)实验5中电流计偏向Al，则Al为正极，Cu为负极，Cu与浓硝酸反应，而Al与浓硝酸发生钝化；故答案为：Al与浓硝酸发生钝化。
(5)根据实验结果总结出影响铝在电池中作正极或负极的因素，根据实验1、2、3得出主要因素是金属活泼性，实验4、5得出的因素是电解质溶液；故答案为：金属活泼性和电解质溶液。
【点睛】判断原电池正负极时要根据金属活泼性强弱和电解质溶液综合判断，不能只根据金属活泼性来判断原电池的正负极。
15． Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑ 4.48 0.4 0.65mol 41.2 Cu-2e-=Cu2+ 2Fe3++2e-=2Fe2+
【详解】Ⅰ．（1）将锌片和银片浸入稀H2SO4中组成原电池，金属性锌强于银，锌是负极，锌失去电子。银是正极，溶液中的氢离子在正极放电，所以该电池的电极总化学反应方程式为Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑。
（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称量，总质量为47g，这说明参加反应的锌的质量是60g－47g＝13g，物质的量是0.2mol，根据总反应式可知产生氢气0.2mol，在标况下的体积为4.48L，导线上转移的电子的物质的量是0.4mol，个数是0.4NA。
（3）12.8g铜的物质的量是12.8g÷64g/mol＝0.2mol，根据铜原子守恒可知生成硝酸铜是0.2mol，还原产物NO和NO2的物质的量之和是5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol，所以根据氮原子守恒可知所消耗的HNO3的物质的量为0.25mol+0.2mol×2＝0.65mol；设混合气体中NO和NO2的物质的量分别是xmol、ymol，则x+y＝0.25，根据电子得失守恒可知3x+y＝0.2×2＝0.4，解得x＝0.075，y＝0.175，所以混合气体的平均相对分子质量为；
Ⅱ．（1）Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu-2e－=Cu2+，正极Fe3+被还原，电极方程式为2Fe3++2e－=2Fe2+；
（2）Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu被氧化，为原电池的负极，正极Fe3+被还原，正极为银，电解质溶液是硫酸铁溶液，则原电池装置图可设计为。
【点睛】本题综合考查原电池的设计及原电池的工作原理，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目难度中等，注意从氧化还原反应的角度由电池反应判断电极反应并设计原电池。
16．(1) 正 Cu2+ + 2e=Cu
(2) 负 Zn - 2e=Zn2+
(3)Zn + Cu2+=Zn2++Cu
(4)由a到b
(5) 2H2+4OH－-4e-=4H2O O2+4e－+2H2O=4OH－
(6)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率
【分析】铜锌原电池，活泼的金属作负极，故锌作负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn - 2e=Zn2+；铜作正极，电极反应式为：Cu2+ + 2e=Cu；电池的总反应为：Zn + Cu2+=Zn2++Cu，据此分析。
氢氧燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，电子从负极沿导线流向正极，所以通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，电子流动方向为a到b，据此分析。
【详解】（1）铜作正极，电极反应式为：Cu2+ + 2e=Cu，故答案为：正；Cu2+ + 2e=Cu；
（2）锌作负极，发生氧化反应，答案为：负；Zn-2e=Zn2+；
（3）根据电极反应可知电池反应式为：Zn + Cu2+=Zn2++Cu；答案为：Zn + Cu2+=Zn2++Cu；
（4）由上述分析可知，通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，电子流动方向为a到b，故答案为：a到b；
（5）碱性氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为：2H2+4OH－-4e-=4H2O；通入氧气的电极是正极，氧气得到电子结合水，生成氢氧根，电极反应式为：O2+4e－+2H2O=4OH－，故答案为： 2H2+4OH－-4e-=4H2O；O2+4e－+2H2O=4OH－；
（6）反应物与电极接触越充分，反应速率越快，电极表面镀铂粉能增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，所以能增大反应速率，故答案为：增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率。
17． CH4 CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 变小 不变 CO32- 0.56
【分析】①II中首先镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，I中a处电极为负极、b处电极为正极，负极上通入燃料、正极上通入氧化剂；甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；
②根据I中氢氧根离子浓度变化确定溶液pH变化；II中发生电镀，阳极上溶解的铜质量等于阴极上析出铜的质量；
③I中还有碳酸根离子生成；
④根据转移电子相等计算消失甲烷的体积。
【详解】①装置II中实现铁上镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，I中a处电极为负极、b处电极为正极，负极上通入燃料、正极上通入氧化剂，所以a处通入的气体是甲烷；甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，b处通的是氧气，电极上发生的电极反应式是：O2+2H2O+4e-=4OH-；
②根据I中电池反应为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，KOH参加反应导致溶液中KOH浓度降低，所以溶液的pH减小；
II中发生电镀，阳极上溶解的铜质量等于阴极上析出铜的质量，因此溶液中铜离子浓度不变；
③I中负极反应为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，所以溶液中除了含有OH-外，还有CO32-；
④n(Cu)==0.1 mol，Cu是+2价的金属，所以反应过程中电子转移的物质的量为0.1 mol×2=0.2 mol，由于串联电路中转移电子相等，所以反应消耗甲烷的体积V(CH4)=×22.4 L/mol=0.56 L。
【点睛】本题考查了原电池和电解池原理，根据电解池中Cu、Fe电极上发生的反应确定燃料电池中正负极及电极上通入的气体，再结合转移电子相等计算，难点是电极反应式的书写。
18． 负 Fe+2H2OFe(OH)2+H2 2H2O-4e-=O2+4H+ 有气泡产生 不变 18 A 稀硫酸
【分析】通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的D端变为蓝色，说明D端碘离子被氧化生成碘单质，所以D为阳极，E为电源正极，F为电源负极，Pt电极、Cu电极均为电解池的阴极，Fe电极、石墨电极均为电解池的阳极。
【详解】(1)根据分析可知电源的F端为负极；
(2)A中Fe电极为阳极，则Fe失电子生成Fe2+，Pt电极上水放电产生氢气和氢氧根，生成的氢氧根与Fe2+结合生成Fe(OH)2沉淀，由于有植物油覆盖隔绝氧气，所以生成的Fe(OH)2沉淀不会被氧化，总反应为Fe+2H2OFe(OH)2+H2；
(3)B中石墨电极为阳极，水电离出的氢氧根放电生成氧气，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+；Cu电极为阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气，所以可以观察到的现象是有气泡产生；B中实际上就是在电解水，而硫酸钠溶液为中性溶液，水少了依然为中性，所以pH不变；
(4)B中实际上电解水，所以生成的O2和H2的物质的量之比为1：2，共收集到16.8 L(折算为标准状况下)气体，则收集到5.6L O2，转移的电子为=1mol，A中总反应为Fe+2H2OFe(OH)2+H2，溶液减轻的质量即水的质量，转移1mol电子消耗1molH2O，质量减轻18g；
(5)去掉该装置中的电源，改用导线连接，为使湿润的淀粉KI试纸的D端变为蓝色，则需要A或B成为原电池，且Pt电极或Cu电极为正极，发生还原反应，若将A中换成稀硫酸，则A中总反应为Fe与稀硫酸的反应，Fe被氧化为负极，Pt为正极，符合条件；常温下Fe在浓硝酸中钝化，若换成浓硝酸则无法形成原电池，不符合条件；若将B中溶液换成稀硫酸，Cu与稀硫酸不反应，无法形成原电池，不符合条件，若换成浓硝酸，Cu被氧化，作负极，也不符合条件，综上所述应将A中的溶液换成稀硫酸。
19． Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O CH4-8e-+10OH-=+7H2O 2+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O (橙色)+H2O2(黄色)+2H+ H2CO3+H+、
【详解】(1)Na2S2O3溶液与稀硫酸发生反应过程中，Na2S2O3发生歧化反应，该反应化学方程式为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O，故答案为：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O；
(2)甲烷燃料电池在碱性环境中负极是CH4发生氧化反应生成，其电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O，故答案为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O；
(3)酸性高锰酸钾具有强氧化性，H2C2O4具有还原性，二者反应氧化还原反应，被还原为Mn2+，H2C2O4被氧化为CO2，根据氧化还原反应得失电子守恒、电荷守恒以及质量守恒可知该反应离子方程式为2+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，故答案为：2+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；
(4)K2Cr2O7溶液中存在平衡：(橙色)+H2O2(黄色)+2H+，向K2Cr2O7溶液中滴加少量浓硫酸，平衡将逆向移动，浓度增加，溶液橙色加深，故答案为：(橙色)+H2O2(黄色)+2H+；
(5)H2CO3属于二元弱酸，其在水中分步电离，其电离方程式为H2CO3+H+、，故答案为：H2CO3+H+、。
答案第1页，共2页
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