第四章 化学反应与电能 单元测试
一、单选题
1．全钒液流电池是目前最成熟的电池技术，该电池是将具有不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，储存在各自的酸性电解液储罐中。其结构原理如图所示：
下列有关电池叙述错误的是（ ）
A．放电时，电子由a经负载流向b
B．放电时，电池总反应为：
C．充电时，阴极电极反应式为：
D．充电时， 由右侧电极室经交换膜移向左侧
2．如图连接下列装置，发现导线中产生电流，则有关叙述不正确的是（ ）
A．装置为原电池，电子由铁电极经导线流向石墨电极
B．若自来水中加入少量NaCl，能加快Fe的腐蚀
C．若自来水中通入HCl，石墨表面产生气体：
D．若自来水中通入空气，铁电极反应为：
3．某学习小组的同学查阅相关资料知，氧化性：Cr2O72－＞Fe3＋，设计了如图所示的盐桥原电池。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是（ ）
A．甲烧杯的溶液中发生还原反应
B．外电路的电流方向是从b到a
C．电池工作时，盐桥中的SO42—移向乙烧杯
D．乙烧杯中发生的电极反应为：2Cr3＋＋7H2O－6e－=Cr2O72－＋14H＋
4．微生物电池具有高效、清洁、环保等优点。某微生物电池工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．a极为该电池的负极
B．b极的电极反应式为
C．放电过程中a极附近pH降低
D．当外电路通过时，理论上溶液中会有通过质子交换膜移向b极
5．图甲是一种利用微生物将废水中的尿素CO(NH2)2]转化为环境友好物质的原电也装置示意图，利用该电池在图乙装置中的铁上镀铜。下列说法正确的是（ ）
A．图乙中Fe电极应与图甲中Y相连接
B．图甲中H+透过质子交护膜由右向左移动
C．图甲中M 电极反应式：CO(NH2)2+5H2O-14e=CO2+2NO2+14H+
D．当图甲中M 电极消耗0.5mol尿素时，图乙中铁电极增重96g
6．“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。镍氢电池放电时的总反应原理为：MH + NiO(OH) → M + Ni(OH)2 （M为氢化物电极的储氢金属，也可看做H2直接参加反应)。下列说法正确的是（ ）
A．充电时阴极区电解质溶液pH降低
B．在使用过程中此电池要不断补充水
C．放电时NiO(OH)在电极上发生氧化反应
D．充电时阳极反应为：Ni(OH)2－e－+OH－＝NiO(OH)+H2O
7．由U形管、铁棒、碳棒和溶液组成的原电池装置如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，碳棒上始终无气泡产生
B．电池工作时，溶液中的往铁棒移动
C．电池工作一段时间后，溶液中的溶质质量逐渐减轻
D．电池工作时，外电路中的电流方向为碳棒→灯泡→铁棒
8．用铂作电极电解1L含有0.4molCuSO4和0.2molNaCl的水溶液，一段时间后在一个电极上得到了0.3molCu，在另一极上析出的气体在标况下的体积是（ ）
A．4.48L B．5.6L C．6.72L D．13.44L
9．下列装置中，能构成原电池的是（ ）
A． B．
C． D．
10．控制适合的条件，将反应 设计成如右图所示的原电池。下列判断错误的是（ ）
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上 被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入 固体，乙中的石墨电极为负极
11．将a、b、c、d 4种金属两两连接浸入电解质溶液中，组成4个原电池（如图）：
①中a极发生氧化反应 ②中电流由b到c ③中c极质量增加 ④中a极有大量气泡，则4种金属的活泼性由强到弱的顺序为（ ）
A．d＞a＞c＞b B．b＞d＞c＞a C．d＞c＞a＞b D．a＞d＞b＞c
12．化学能与热能、电能等可以相互转化，关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是（ ）
A．图1所示的装置能将化学能转变为电能
B．图2所示的反应为吸热反应
C．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
D．中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低
13．铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。下列判断错误的是（ ）
A．K闭合时，d极的电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SO42-
B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2mol
C．K闭合时，Ⅱ中SO42-向c极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d极为正极
14．液流电池可以实现光伏发电和风力发电电能的储存和释放。一种非金属有机物液流电池的工作原理如图。
下列说法错误的是（ ）
A．放电时，正极反应式为Br2+2e-=2Br-
B．放电时，物质a为AQDSH2
C．充电时，AQDS/AQDSH2储液罐中的pH减小，H+通过质子交换膜到达溴极室
D．增大储液罐体积，可提高液流电池的储能容量
15．工业上运用电化学方法降解含NO3-废水的原理如图所示，下列有关说法错误的是（ ）
A．相同条件下，Pt电极上产生O2和Pt-A电极上产生N2的体积比为5:2
B．通电时电子的流向：b电极→导线→Pt-Ag电极→溶液→Pt电极→导线→a极
C．Pt-Ag电极上的电极反应式：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O
D．通电时，Pt电极附近溶液的pH减小
16．科学家设计了一种高效、低能耗制备H2O2的装置，装置如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A．阴极区产生2molOH－时，参加反应的O2在标准状况下的体积为11.2L
B．a为电源的正极
C．阳极区反应为 2e－+3OH－=2H2O+
D．该装置中，离子交换膜为阴离子交换膜
二、综合题
17．草酸(H2C2O4)广泛存在于食品中，人们对其及相关产品进行了深入研究。
（1）H2C2O4(s) H2O(g)+CO(g)+CO2(g) △H=+340 kJ·mol－1，写出此反应的平衡常数表达式K= ；
密闭容器中，保持温度不变，下列有关选项正确的是
A．恒容时，容器的压强不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态
B．气体摩尔体积不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态
C．恒压时，容器的体积不再变化，说明该反应已达到化学平衡状
D．气体平均摩尔质量不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态
（2）草酸分解所需燃料可以是CO，通过甲烷制备CO：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)△H>0。常温下，在2L的密闭容器中通入4 mol CH4气体和6 mol CO2气体发生反应，5min后达到平衡，测得CO气体的浓度为0.1mol·L－1。
①平衡时，该反应的平均反应速率v(CO2)= 。
②在不改变反应混合物用量的前提下，为了提高CH4气体的转化率，可采取的措施是 。
（3）电解饱和草酸溶液可以制得高档香料乙醛酸(H2C2O3)，装置如下图1所示，写出复合膜电极的电极反应式 。
（4）在K3Fe(C2O4)3溶液中存在：[Fe(C2O4)3]3－ Fe3++3C2O42－，常温下，该溶液中[Fe(C2O4)3]3－的浓度与温度的关系如上图2所示，则A点的c(Fe3+) B点的c(Fe3+)(填“>” “<”或“=”)；草酸是一种温和的还原剂，其他条件不变，向K3Fe(C2O4)3溶液中加入少量KMnO4固体，Fe3+的浓度 (填“增大”减小”或“不变”)
18．请将氧化还原反应2Fe3++2I﹣ 2Fe2++I2设计成带盐桥（无需指明盐桥构成）的原电池．试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其它用品任选．请回答下列问题．
（1）请画出设计的原电池装置图，正负电极材料均用石墨，标出电极名称及电解质溶液．
（2）发生还原反应的电极为电池的 极，其电极反应式为 ．
（3）反应达到平衡时，外电路导线中 （填“有”或“无”）电流通过．
19．小茗同学想利用原电池反应检测金属的活动性强弱，他设计了甲、乙两组实验，均使用镁片与铝片作电极，甲实验将电极放入6mol·L-1的H2SO4溶液中，乙实验将电极放入6mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示：
（1）小茗同学认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则根据甲实验会判断出 活动性更强，而根据乙实验会判断出 活动性更强。(填写元素符号)
（2）写出乙池中正极的电极反应式： ；
（3）由这组对比实验，可得到如下哪些正确结论____。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件的影响较大，因此应具体问题具体分析
20．如图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极．通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL（标准状态）气体．请回答下列问题．
（1）直流电源中，N为 极．
（2）AgNO3溶液的浓度 （填增大、减小或不变．下同），H2SO4溶液的pH ，若要硫酸恢复成原溶液需加入
（3）Pt电极上生成的物质是 ，其质量为 g．
21．氮、硫、氯及其化合物是中学化学重要的组成部分。
（1）氨气燃料电池使用的电解质溶液是 溶液，电池反应为： 。该电池负极的电极反应式为 ；用该电池进行粗铜(含 、 、 、 、 等杂质)的电解精炼，以 溶液为电解质溶液，下列说法正确的是 。
a.电能全部转化为化学能
b. 的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)
c.溶液中 向阳极移动
d.利用阳极泥可回收 、 、 等金属
e.若阳极质量减少 ，则转移电子
（2）利用如图所示电化学装置吸收工业尾气中的 消除污染，阴极上生成 。写出装置中阳极的电极反应式 。
（3）已知 ， 。某同学设想用下列流程得到 ， 。则①的离子方程式为 ，该反应的平衡常数 。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A．由以上分析可知，放电过程中a为负极，b为正极，电子由负极经负载流向正极，即从a经负载流向b，故A不符合题意；
B．放电时，电池总反应为： ，故B符合题意；
C．充电时，原电池的负极与电源负极相连作阴极，发生还原反应，电极反应为： ，故C不符合题意；
D．充电时a作阴极，b作阳极，阳离子由阳极向阴极移动，即从右侧向左侧移动，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由装置图可知放电时a电极发生的反应为 ，a作负极，b电极发生反应： ，b作正极，据此分析解答。
2．【答案】D
【解析】【解答】A．该装置具备原电池的过程条件，因此装置为原电池，其中Fe活动性大于石墨，因此铁电极为负极，石墨电极为正极，电子由负极铁电极经导线流向正极石墨电极，A不符合题意；
B．若自来水中加入少量NaCl，溶液中自由移动的离子浓度增大，溶液导电性增强，因此能加快Fe的腐蚀，B不符合题意；
C．若自来水中通入HCl，电解质溶液显酸性，Fe发生析氢腐蚀，在正极石墨表面上H+得到电子变为H2逸出，产生气体的电极反应式为：，C不符合题意；
D．若自来水中通入空气，电解质溶液显中性，Fe发生吸氧腐蚀，铁电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图可知该装置属于原电池，铁为负极，石墨为正极，电子由负极经导线移向正极。电解质溶液呈弱酸性或中性时，发生吸氧腐蚀；电解质溶液酸性较强时，发生吸氢腐蚀，这两种情况下负极都是铁失电子生成Fe2+。
3．【答案】B
【解析】【解答】A.由分析可知，甲烧杯的溶液中发生失电子的氧化反应，选项错误，A不符合题意；
B.由分析可知，甲烧杯中的石墨电极为负极，乙烧杯中的石墨电极为正极，电流由正极流向负极，故外电路的电流方向是从b到a，选项正确，B符合题意；
C.在原电池中，阴离子向负极移动，故盐桥中的SO42-移向甲烧杯，选项错误，C不符合题意；
D.由分析可知，乙烧杯石墨电极的电极反应式为：Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，选项错误，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】由氧化性：Cr2O72-＞Fe3+，可得该原电池装置发生的是“Cr2O72-将Fe2+氧化成Fe3+”的反应，故甲烧杯中发生反应的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+，故甲烧杯中的石墨电极为负极；乙烧杯发生反应的电极反应式为：Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，故乙烧杯中的石墨电极为正极；据此结合选项进行分析。
4．【答案】B
【解析】【解答】A．该电池中甲醇做还原剂，所以a极为该电池的负极，A项不符合题意；
B．b极的电极反应式为，B项符合题意；
C．放电过程中a极的电极反应式为，所以其附近pH降低，C项不符合题意；
D．通过质子交换膜移向b极，D项不符合题意。
故答案为：B
【分析】由图可知，电极a上甲醇发生氧化反应生成二氧化碳，则电极a为负极，电极反应式为，电极b为正极，电极反应式为。
5．【答案】D
【解析】【解答】根据图甲，N电极氧气发生还原反应生成水，所以N是正极、M是负极，图乙在铁上镀铜，铁作阴极，所以图乙中Fe电极应与图甲中X相连接，故A不符合题意；N是正极，图甲中H+透过质子交护膜由左向右移动，故B不符合题意；尿素CO(NH2)2]转化为环境友好物质，所以尿素在负极失电子生成CO2和N2，电极反应式是 ，故C不符合题意；根据C项可知，M 电极消耗0.5mol尿素时转移3mol电子，图乙中铁电极生成1.5mol铜，增重96g，故D符合题意。
【分析】原电池工作时，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应；阳离子移向正极，阴离子移向负极。
6．【答案】D
【解析】【解答】A、充电时，阴极得到电子，电极反应式为M＋H2O＋e－=MH＋OH－。所以溶液的pH增大，A不符合题意；
B、根据总反应式可知，水的量是不变的，所以B不符合题意。
C、放电时NiO(OH)得到电子，发生还原反应，C不符合题意；
D、充电时阳极失电子，发生氧化反应，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】放电时为原电池，其负极的电极反应式为：MH－e－＋OH－=M＋H2O，正极的电极反应式为：NiO(OH)＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－。充电时为电解池，其阴极的电极反应式为：M＋e－＋H2O=MH＋OH－，阳极的电极反应式为：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O。据此结合选项进行分析。
7．【答案】B
【解析】【解答】A．铁作负极失电子，碳棒作正极，正极上铜离子得电子生成单质铜，硫酸铜溶液足量，碳棒上始终无气泡产生，A不符合题意；
B．碳棒作正极，正极上铜离子得电子生成单质铜，溶液中的铜离子往碳棒移动，B符合题意；
C．电池总反应为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，当溶液中有1molCu2+变成单质铜，则会有1molFe2+进入溶液中，1molCu2+的质量为64g，1molFe2+的质量为56g，电池工作一段时间后，溶液中的溶质质量逐渐减轻，C不符合题意；
D．铁作负极，碳棒作正极，外电路中的电流方向为碳棒→灯泡→铁棒，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】该原电池中，Fe的活泼性大于C，则Fe为负极，碳棒为正极，负极发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，原电池中电流由正极经导线流向负极，据此解答。
8．【答案】A
【解析】【解答】解：电解硫酸铜和氯化钠溶液时，阳极上氯离子先放电，然后氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，后氢离子放电，当阴极上析出析出铜的物质的量为0.3mol，阴极上转移电子的物质的量=0.3mol×2=0.6mol，
根据原子守恒知，溶液中n（Cl﹣）=0.2mol，氯离子完全放电时转移电子的物质的量=0.2mol×1=0.2mol，生成氯气0.1mol；
所以阳极上有氧气生成，电极上电子转移为0.4mol，4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，电极反应计算生成氧气0.1mol，所以阳极生成气体物质的量为0.2mol，标准状况下气体的体积为4.48L，
故选A．
【分析】电解硫酸铜和氯化钠溶液时，阳极上氯离子先放电，然后氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，后氢离子放电，当阴极上析出析出铜的物质的量为0.3mol＜0.4mol，根据转移电子守恒计算阳极上生成气体体积．
9．【答案】D
【解析】【解答】解：A、酒精是非电解质，故A错误；
B、未形成闭合回路，故B错误；
C、两个电极相同，故C错误；
D、锌为负极，铜为正极，电解质为硫酸，可发生自发进行的氧化还原反应，符合原电池的构成条件，能形成原电池反应，故D正确；
故选D．
【分析】根据原电池的构成条件分析，原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应．
10．【答案】D
【解析】【解答】原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应。由方程式知Fe3+在甲中发生还原反应，I-在乙中发生氧化反应，达到平衡后，电流计读数为零。
故答案为：D。
【分析】对于原电池来说：相对活泼金属做负极，化合价升高，失电子，发生氧化反应，做还原剂；化合价降低，得电子，发生还原反应，做氧化剂；电子由负极流向正极。
11．【答案】A
【解析】【解答】解：①中a极发生氧化反应，则a失电子为负极，c为正极，所以金属活动性a＞c；②原电池中电流从正极流向负极，电流由b到c，则b为正极，c为负极，所以金属活动性c＞b；③中c极质量增加，则c上析出金属，c为正极，所以d为负极，所以金属活动性d＞c；④中a极有大量气泡，则a为正极，d为负极，所以金属活动性d＞a；所以它们的活动性由强到弱的顺序是d＞a＞c＞b，故选A．
【分析】原电池中作负极的金属是活动性强的金属，即金属的活动性：负极＞正极，根据题中电极上的现象判断正负极，再比较金属性强弱．
12．【答案】C
【解析】【解答】解：A．图I所示的装置没形成闭合回路，不能形成原电池，没有电流通过，所以不能把化学能转变为电能，故A错误；
B．图II所示的反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，故B错误；
C．化学反应时断键要吸收能量，成键要放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，故C正确；
D．中和反应为放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，故D错误；
故选C．
【分析】A．图I所示的装置没形成闭合回路，不能形成原电池；
B．反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应；
C．化学反应时断键要吸收能量，成键要放出能量；
D．中和反应，反应物的总能量大于生成物的总能量．
13．【答案】C
【解析】【解答】A、K闭合后相当于I为II充电.K闭合,I中a为正极,b为负极，II中c为阴极,d为阳极，K闭合时, d电极反应式:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++S ，A项不符合题意；
B、当电路中转移0.2 mol电子时,Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol ，B项不符合题意；
C、K闭合时, I中a为正极,b为负极，II中c为阴极,d为阳极，Ⅱ中 向d电极迁移，C项符合题意；
D、K闭合一段时间后断开,Ⅱ可单独作为原电池,d电极为正极，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】断开K，I两个电极之间有电势差，Ⅱ两个电极之间没有电势差，所以I是电源，Ⅱ是电解池，K闭合后相当于I为Ⅱ充电，K闭合，I中a为正极，b为负极，Ⅱ中c为阴极，d为阳极，据此分析即可。
14．【答案】C
【解析】【解答】A．放电时，溴元素价态降低得电子，故右侧电极为正极，电极反应式为Br2 + 2e- = 2Br-，A项不符合题意；
B，放电时，左侧电极为负极，电极反应式为AQDSH2-2e-= AQDS+ 2H+，物质a为AQDSH2，B项不符合题意；
C．充电时，左侧电极为阴极，电极反应式为AQDS+ 2e-+2H+ = AQDSH2，氢离子被消耗，pH增大，氢离子通过质子交换膜到达左侧，C项符合题意；
D．增大储液罐体积，储存的反应物增加，可提高液流电池的储能容量，D项不符合题意；
故答案为： C。
【分析】放电时，溴元素化合价降低，发生还原反应，故右侧电极为正极，电极反应式为Br2 + 2e- = 2Br-，左侧电极为负极，电极反应式为AQDSH2-2e-= AQDS+ 2H+，充电时，右侧电极为阳极，电极反应式为2Br--2e-=Br2，左侧电极为阴极，电极反应式为AQDS+2e-+2H+=AQDSH2。
15．【答案】B
【解析】【解答】解：A.由电极反应式阳极：2H2O-4e-= O2 +4H+阴极：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O可知，当通过1mole-电子时，阳极产生0.25molO2，阴极产生0.1molO2,因此产生O2和产生N2的体积比为5:2,A不符合题意；
B.通电时，电子不能在溶液中移动，B符合题意；
C. Pt-Ag电极为阴极，电极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O，C不符合题意；
D. 通电时，Pt电极为阳极，电极反应式为：2H2O-4e-= O2 +4H+，因此Pt电极附近溶液的pH减小，D不符合题意；
故答案为：B.
【分析】关于电解的相关题目，核心在于判断阴阳极，掌握正向负、负向正的电荷移动原理，结合核心产物、电荷守恒溶液环境书写电极反应式，综合判断得出答案。
16．【答案】A
【解析】【解答】A．阴极电极反应式O2＋2e－＋2H2O＝H2O2＋2OH－，则阴极区产生2molOH－时，参加反应的O2为1mol，在标准状况下的体积为22.4L，故A符合题意；
B．根据前面分析a为电源的正极，故B不符合题意；
C．根据前面得到左边是阳极， 被氧化，因此阳极区反应式为 2e－+3OH－=2H2O+，故C不符合题意；
D．该装置中，氢氧根在阳极消耗，因此阴极产生的氢氧根要转移到阳极区域，则离子交换膜为阴离子交换膜，故D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】左侧电极，醛被氧化为羧酸，则左侧为阳极，电极反应为 2e－+3OH－=2H2O+，右侧为阴极，电极反应为O2＋2e－＋2H2O＝H2O2＋2OH－，则a为电源正极，b为电源负极。
17．【答案】（1）K=c(H2O)·c(CO)·c(CO2)；AB
（2）0.01；升高温度或增大容器的体积（减小压强）
（3）H2C2O4+2H++2e－=H2C2O3+H2O
（4）<；增大
【解析】【解答】（1）反应H2C2O4（s） H2O（g）+CO（g）+CO2（g）△H=+340kJ mol-1的平衡常数表达式 K=c（H2O） c（CO） c（CO2）；密闭容器中，保持温度不变，A．反应H2C2O4（s） H2O（g）+CO（g）+CO2（g）是一个气体体积增大的反应，恒容时，容器的压强不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态，故A正确；B．反应H2C2O4（s） H2O（g）+CO（g）+CO2（g）是一个气体体积增大的反应，恒压时，容器的体积不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态，故B正确；C．气体摩尔体积只与气体状态有关，当气体摩尔体积不再发生变化，不能说明该反应已达到化学平衡状态，故C错误；D．生成物气体是按照固定比例生成的，气体平均摩尔质量不发生变化，所以气体平均摩尔质量不再发生变化，不能说明该反应已达到化学平衡状态，故D错误。
（2）
CH4（g）+ CO2（g） 2CO（g）+ 2H2（g） △H＞0
起始（mol） 4 6 0 0
转化（mol） 0.1×1 0.1×1 0.1×2 0.1×2
平衡（mol） 3.9 5.9 0.1×2 0.1×2
①平衡时，该反应的平均反应速率v（CO2）=0.1/2/5==0.01mol L-1min-1。②反应CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）△H＞O正反应为吸热反应，且是一个气体体积增大的反应，故升高温度或增大容器的体积（减小压强）平衡右移，CH4气体的转化率升高。
（3）用惰性电极电解饱和草酸溶液，草酸在阴极放电，C由+3价降到+1价，得到2个电子，电极反应式为H2C2O4+2H++2e-=H2C2O3+H2O。
（4）从图2所示知温度升高溶液中[Fe（C2O4）3]3-的浓度减小，[Fe（C2O4）3]3- Fe3++3C2O42-平衡右移，则A点的c（Fe3+）＜B点的c（Fe3+）。草酸是一种温和的还原剂，加入少量KMnO4固体，草酸被氧化，浓度减小，平衡右移，Fe3+的浓度增大。
【分析】（1）根据平衡常数的定义式书写平衡常数表达式；结合平衡状态的特点进行了分析是否达到平衡状态；
（2）①根据CO的浓度变化计算二氧化碳的浓度变化，然后计算二氧化碳的反应速率；
②提高甲烷的转化率需要平衡向正反应方向移动，据此判断需要改变的条件；
（3）根据草酸和乙醛酸中碳元素的化合价变化判断发生反应的类型，然后书写电极方程式；
（4）由图可知升高温度平衡向正反应方向移动；加入高锰酸钾溶液草酸根离子浓度减小，平衡向正反应方向移动。
18．【答案】（1）
（2）正；Fe3++e﹣=Fe2+
（3）无
【解析】【解答】解：（1）依据原电池反应原理分析，氧化还原反应中铁离子在正极得到电子发生还原反应，碘离子再负极失电子发生氧化反应，负极所在电解质溶液为KI溶液，正极所在电解质溶液为FeCl3溶液，原电池装置为： ；
故答案为： ；（2）原电池中发生还原反应的为正极，是铁离子得到电子生成亚铁离子，电极反应为：Fe3++e﹣=Fe2+；
故答案为：正；Fe3++e﹣=Fe2+；（3）反应达到平衡后，无电子转移，无电流形成，故答案为：无．
【分析】（1）依据原电池反应原理分析，氧化还原反应中铁离子在正极得到电子发生还原反应，碘离子再负极失电子发生氧化反应，负极所在电解质溶液为KI溶液，正极所在电解质溶液为FeCl3溶液，据分析填写图中内容；（2）原电池中发生还原反应的为正极，是铁离子得到电子生成亚铁离子；（3）反应达到平衡后，无电子转移，无电流形成．
19．【答案】（1）Mg；Al
（2）2H2O+2e-=2OH-+H2↑
（3）A；D
【解析】【解答】原电池中首先考虑自发进行的氧化还原反应，再分析两极反应：负极反应为失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应。
(1)甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，则甲会判断出Mg活动性更强，而乙会判断出Al活动性更强；
(2)乙池中，镁与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，乙池中正极上水电离产生的氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑；
(3)A．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，选项A正确；
B．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，选项B不正确；
C．该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有使用价值，选项C不正确；
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，因此应具体问题具体分析，选项D正确；
故答案为：AD。
【分析】原电池甲中，镁片比铝片活泼，镁片为负极，铝片为正极，原电池乙中，镁片不与NaOH反应，铝片与NaOH反应，则铝片为负极，镁片为正极，原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，据此解答。
20．【答案】（1）负
（2）不变；减小；H2O
（3）银；2.16
【解析】【解答】解：根据题意知，电解稀硫酸时，实际上电解的是水，在c、d两极上共收集到336mL并且c少d多，则c收集的为氧气，d收集的为氢气，所以c为阳极，d为阴极，所以M为正极，N为负极，活性电极Ag作阳极，Pt电极作阴极即a作阳极，b为阴极；（1）根据以上分析，N为负极；
故答案为：负；（2）在铂电极上镀银时，阳极上的电极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+，阴极上的电极反应式为Ag++e﹣=Ag，所以硝酸银溶液的浓度不变；电解稀硫酸溶液时，阴极发生2H++2e﹣═H2↑，阳极发生4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O，实际上电解的是水，溶液中的溶质不变，溶剂减少，导致稀硫酸的浓度增大，溶液的pH值减小；若要硫酸恢复成原溶液需加入H2O；
故答案为：不变；减小；H2O；（2）电解稀硫酸反应时，当通电一段时间后，c、d两极共收集到336mL气体（标准状况），则阴极发生2H++2e﹣═H2↑，阳极发生4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O，实际上电解的是水，电池反应式为：2H2O 2H2↑+O2↑，根据方程式知，生成氢气的体积占总体积的 ，所以混合气体中氢气的体积是224mL，根据2H++2e﹣═H2↑知，转移电子的物质的量是0.02mol，串联电解池中转移电子数相等，电镀池阴极上析出银的质量为
Ag++ e﹣= Ag
1mol 108g
0.02mol 2.16g
故答案为：银； 2.16．
【分析】根据题意知，电解稀硫酸时，实际上电解的是水，在c、d两极上共收集到336mL并且c少d多，则c收集的为氧气，d收集的为氢气，所以c为阳极，d为阴极，所以M为正极，N为负极，活性电极Ag作阳极，Pt电极作阴极即a作阳极，b为阴极；（1）根据以上分析确定N的电极；（2）在铂电极上镀银时，阳极上的电极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+，阴极上的电极反应式为Ag++e﹣=Ag，据此确定溶液中银离子是否变化；电解稀硫酸时，实际上电解的是水，根据硫酸的浓度确定溶液pH值的变化；（3）电解池阴极上析出银，根据转移电子数计算生成银的质量．
21．【答案】（1）2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；bd
（2）SO2-2e-+2H2O=4H++ SO
（3）BaSO4（s）+CO （aq）=BaCO3（s）+SO （aq）；0.04
【解析】【解答】(1)由氨气燃料电池的总反应可知，通入氨气的一极为电池的负极，碱性条件下，氨气在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；
a．电能转化为化学能时，也有少量电能转化为热能，故不正确；
b．SO 离子未参加电极反应，溶液体积不变，则SO 离子的物质的量浓度不变，故正确；
c．电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，则溶液中Cu2+离子向阴极移动，故不正确；
d．粗铜中的Ag、Pt、Au等活泼性弱于铜的金属不能失电子，以阳极泥的形式沉积在阳极附近，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故正确；
e．粗铜中比铜活泼的铝、锌也失电子发生氧化反应，若阳极质量减少64g，转移电子的物质的量不一定是0.2mol，故不正确；
故答案为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；bd；
(2)由图可知，该装置为电解池，酸性条件下，二氧化硫在阳极上失去电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应式为SO2-2e-+2H2O=4H++ SO ，故答案为：SO2-2e-+2H2O=4H++ SO ；
(3) ①发生的反应为硫酸钡与饱和碳酸钠溶液反应生成碳酸钡和硫酸钠，反应的离子方程式为BaSO4（s）+CO （aq）=BaCO3（s）+SO （aq），该反应的平衡常数为 =0.04，故答案为：BaSO4（s）+CO （aq）=BaCO3（s）+SO （aq）；0.04。
【分析】
(1)依据总反应，负极失去电子发生氧化反应；
a．放电时产生热能；
b．SO 离子未参加电极反应；
c．电解时，阳离子向阴极移动；
d．活泼性弱于铜的金属不能失电子；
e．阳极发生多个反应；
(2)阳极上失去电子发生氧化反应；
(3) ①硫酸钡与饱和碳酸钠溶液反应生成碳酸钡和硫酸钠，利用溶度积常数计算。
