1.2.2化学电源
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．氨—空气燃料电池的结构如图所示。关于该电池的工作原理，下列说法正确的是
A．b极发生氧化反应
B．O2-由b极移向a极
C．a极的电极反应：2NH3+3O2-+6e-＝N2+3H2O
D．理论上消耗2molNH3，同时消耗33.6LO2
2．周期表中族元素及其化合物应用广泛。氨是重要的化工原料，工业合成氨反应中每生成氨气，释放热量。“长征二号”运载火箭采用作发动机推进剂，燃烧产物无污染。常作锂电池的正极材料，电池充电时，脱出部分，形成。砷化镓是制备第三代半导体材料的重要原料。下列化学反应表示正确的是
A．工业合成氨反应：
B．火箭发射时，和反应：
C．锂离子电池放电时的正极反应：
D．两性氧化物溶于溶液的反应：
3．一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为：2CO＋O2=2CO2。则下列说法中正确的是
A．通CO的一极是电池的正极
B．负极发生的电极反应是：O2＋2CO2＋4e－=2CO
C．负极发生的电极反应是：CO＋CO－2e－=2CO2
D．正极发生氧化反应
4．2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：，这是迄今最接近人造光合作用的方法。某光电催化反应器如图所示，A电极是，B电极是。通过光解水，可由制得异丙醇。下列说法不正确的是
A．A极是电池的正极
B．B极的电极反应为
C．A极选用高活性和高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应
D．每生成异丙醇，则移向A极的数目为
5．液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种中性/液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是
A．充电时A电极连电源负极
B．放电时正极电极反应为：
C．放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小
D．充电时阴极电极反应：
6．下列说法中不正确的是( )
A．锂可用于制造质量轻、电容量大的可充电电池
B．用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，说明该溶液一定不存在K＋
C．将Na投入到NH4Cl浓溶液中可生成两种气体
D．将金属钠投入冷水中，钠熔化成小球，说明钠与水的反应为放热反应且钠的熔点低
7．新型锂空气电池具有使用寿命长、可在自然空气环境下工作的优点。其原理如图所示(电解质为离子液体和二甲基亚砜)，电池总反应为，下列说法不正确的是
A．放电时电子由电极经外电路流入Li电极
B．放电时正极反应式为
C．充电时Li电极与电源的负极相连
D．碳酸锂涂层既能阻止锂电极的氧化又能让锂离子进入电解质
8．微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统，示意图如图所示，其中a、b表示两个电极，X、Y表示离子交换膜。下列说法正确的是
A．电极a为正极
B．Y为阴离子交换膜
C．负极反应为
D．微生物脱盐池可在高温下进行，以加快脱氮的速率
9．中国新能源汽车处于世界领先地位，某品牌电动汽车使用三元锂电池，总反应式为： 。下图是工作原理，隔膜只允许 X 离子通过，汽车加速时，电动机提供推动力，减速时，发电机将多余能量转化为电能储存。下列说法错误的是
A．减速时，电池充电；加速时，电池放电
B．加速时，电子的方向为：甲电极→电动机→乙电极
C．减速时，乙电极的反应为：
D．加速时，X 离子由甲经过隔膜向乙移动
10．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是
A B C D
煤气灶 铅蓄电池 太阳能热水器 风力发电
A．A B．B C．C D．D
二、填空题
11．I.摩托罗拉公司开发了一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可以连续使用一个月。已知该电池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O，请填空：
(1)放电时，负极的电极反应式为 。
(2)通入甲醇一端的电极是 极，电池在放电过程中溶液的pH将 (填“上升”“下降”或“不变”)。
(3)若在常温、常压下，1gCH3CH2OH燃烧生成CO2和液态水时放出29.7kJ的热量，表示该反应的热化学方程式为
II.(4)CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2—可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高，请回答：a极电极反应式为 。
III.(5)如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示) 设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g，导线中通过 mol电子。
12．铅蓄电池具有电压稳定，性能良好，安全可靠，循环使用等优点。其反应方程式如下式：Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)。
（1）放电时，负极发生 反应（填“氧化”或“还原”），其电极反应式为 ，
（2）充电时，阳极发生 反应（填“氧化”或“还原”），其电极反应式为 。
13．回答下列问题：
(1)如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。
负极： 。
正极： 。
(2)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。
负极： 。
正极： 。
14．如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，请回答下列问题。
(1)若a电极材料为碳、b溶液为FeCl3溶液，则正极的电极反应式为 ，当有3.2g的负极材料溶解时，导线中转移的电子的数目为 。
(2)氢氧燃料电池已用于航天飞机。这种电池以30%KOH溶液为电解质溶液，供电时总反应为2H2＋O2===2H2O，则正极的电极反应式为 ，该燃料电池的优点是 。
(3)已知H—H键、N—H键、N≡N键的键能分别为436kJ·mol－1、391kJ·mol－1、946kJ·mol－1，关于工业合成氨的反应，请根据键能的数据判断下列问题：
若有1molNH3生成，可 (填“吸收”或“放出”)热量 kJ；该反应的能量变化可用图 (填“甲“或“乙”)表示。
15．写出下列二次电池的电极反应式。
类型 放电时负极反应式 充电时阳极反应式
(1)铅蓄电池：
(2)镍镉电池：
(3)钴酸锂电池：
16．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题：
(1)根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是 (填字母，下同)。
A．KOH+HCl=KCl+H2O B．Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+
C．Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑ D．Na2O+H2O=2NaOH
(2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图两个实验(如图)。有关反应一段时间后的实验现象，下列说法正确的是 。
A．图I和图II的气泡均产生于锌棒表面
B．图I中温度计的示数高于图II的示数
C．图I和图II中温度计的示数相等，且均高于室温
D．图II中产生气体的速率比I慢
(3)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解质溶液。放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
①写出放电时正极的电极反应式： 。
②铅蓄电池放电时，负极质量将 (填“增大”“减小”或“不变”)。当外电路上有1mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为 。
(4)某种CH3OH燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH溶液(电解质溶液)构成。其中负极反应式为 。下列说法正确的是 (填序号)。
①电池放电时通入空气的电极为负极
②电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱
③电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子
17．能源是现代文明的原动力，通过化学方法开辟新能源和提高能量转化率。
请回答下列问题：
(1)已知一定条件下白磷转化为红磷释放出能量，故白磷比红磷稳定性 (填“强”、“弱”)
(2)化学反应的本质是旧的化学键断裂，新的化学键形成。已知断开1molH﹣H键、1molN≡N键、lmolN﹣H键分别需要吸收的能量为436kJ、946kJ、391kJ。那么生成1mol NH3需要 (填“放出”或“吸收”) kJ 的热量。
(3)化学电源在生产生活中有着广泛的应用。
①为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验(如下图)。
下列说法正确的是 (填序号)
A．图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面
B．图Ⅱ中产生气体的速率比Ⅰ快
C．图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数
D．图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温
②燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置。以氢气为燃料的电池中，电解质溶液为氢氧化钾溶液，负极的反应式为 ，当外电路转移1.2mol电子，消耗的氧气的体积为 L(标准状况下)
18．碱性硼化矾-空气电池如图所示，其中在电极发生反应，负载通过电子时，有 (标准状况)参与反应。正极区溶液的 (填“升高”或“降低”，下同)，负极区溶液的 。电池总反应为 。
19．如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：
（1）当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为： 。
（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该装置 （填“能”或“不能”）
形成原电池，若不能，请说明理由；若能，请指出正、负极材料： 。当反应中收集到标准状况下224mL气体时，消耗的电极质量为 g。
（3）燃料电池工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液；则甲烷应通入 极（填a或b，下同），电子从 极流出，电解质溶液中OH-向 极移动。
20．根据要求，回答下列问题
I.氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应均为2H2+O2 = 2H2O。
(1)工作时，电解质溶液中的阴离子移向 极(填“正”或“负”)。
(2)酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是稀硫酸，其正极的电极反应为 。
(3)碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，其负极的电极反应为 。
II.通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示，O2-可在固体电解质中自由移动。
(1)NiO电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)外电路中，电子是从 电极流出(填“NiO”或“Pt”)。
(3)Pt电极的电极反应为 。
三、实验探究题
21．回答下列问题
(1)某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下设计并进行了以下一系列实验，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 Al、Mg 稀盐酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al、Mg 氢氧化钠溶液 偏向Mg
4 Al、Zn 浓硝酸 偏向Al
试根据上表中的实验现象回答下列问题：
①实验3中，Mg作 极，电池总反应的离子方程式： 。
②实验4中正极的电极反应式： 。
③根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素决定于两个电极的活泼性和 。
(2)下图为CO燃料电池，氢氧化钠溶液为电解质溶液，电子由a移向b，则应通入 极(填“a”或“b”)，CO参与的电极反应式为 。
22．以下是关于原电池的装置图。请回答：
(1)图1中，若C为稀，电流表指针发生偏转，B电极材料为Zn且作负极，则A电极上发生的电极反应式为 ；反应进行一段时间后溶液酸性将 (填“增强”“减弱”或“基本不变”)。
(2)若需将反应：设计成如图1所示的原电池装置，则A(正极)极材料为 ，B(负极)极材料为 ，溶液C为 。
(3)可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图2，电池总反应为，则d电极是 (填“正极”或“负极”)，c电极的电极反应式为 。若线路中转移4mol电子，则上述燃料电池消耗的在标准状况下的体积为 L。
23．(I)用如图所示装置进行中和反应反应热的测定实验，请回答下列问题：
(1)取溶液与溶液在小烧杯中进行中和反应，三次实验后通过计算可得生成时放出的热量为54.8。其结果与理论数据有偏差，产生此偏差的原因可能是 (填字母序号)。
A．实验装置保温、隔热效果差
B．用温度计测定溶液起始温度后直接测定溶液的温度
C． 一次性把溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
(2)实验中若改用溶液与溶液进行反应，与上述实验相比，通过计算可得生成时所放出的热量 (填“相等”、“不相等”)。若用醋酸代替溶液进行上述实验，测得反应前后温度的变化值会 。(“偏大”、“偏小”、“不受影响)
(II)铅蓄电池是化学电源，它工作时的电池反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。试回答：
(3)铅蓄电池正极的电极材料是 。
(4)工作时该铅蓄电池负极的电极反应是 。
(5)铅蓄电池工作时，电解质溶液的浓度 (填“减小”“增大”或“不变”，下同)，pH 。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【分析】该燃料电池中，氨气是燃料，所以氨气失去电子发生氧化反应，氨气所在的电极为负极；通入氧气的电极为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应，据此分析。
【详解】A．b极通入氧气，为燃料电池的正极，发生还原反应，A项错误；
B．根据原电池原理，阴离子向原电池中的负极移动，即O2-由b极移向a极，B项正确；
C．根据原电池原理可知，a极为燃料电池的负极，NH3失去电子发生氧化反应，电极反应式为：2NH3+3O2--6e-＝N2+3H2O，C项错误；
D．根据原电池原理，该燃料电池的总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O，可知标准状况下该电池工作时，每消耗4molNH3，同时消耗3molO2。则在标准状况下，理论上消耗2molNH3，同时消耗1.5molO2，即消耗O2，D项中若非标准状况下，则消耗的O2的体积不是33.6L，D项错误；
答案选B。
2．D
【详解】A．由题意知，工业合成氨反应中每生成1mol氨气，释放92.3kJ热量，则工业合成氨反应：，故A错误；
B．长征二号”运载火箭采用C2H8N2/N2O4作发动机推进剂，燃烧产物无污染，则火箭发射时，C2H8N2和N2O4反应：C2H8N2+2N2O4═2CO2+3N2+4H2O，故B错误；
C．锂离子电池放电时的正极得到电子，发生还原反应，电极反应式为：Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePOO4，故C错误；
D．两性氧化物Ga2O3溶于NaOH溶液的反应类似氧化铝与氢氧化钠反应，离子方程式为：，故D正确；
故选：D。
3．C
【详解】A．由总方程式可知，CO失去电子发生氧化反应，所以通CO的一极是电池的负极，故A错误；
B．由总方程式可知，负极发生的电极反应是：CO＋CO－2e-=2CO2，故B错误；
C．负极发生的电极反应是：CO＋CO-2e-=2CO2，故C正确；
D．正极得到电子发生还原反应，故D错误；
故选C。
4．D
【详解】A．由图可知，H2O在B极发生氧化反应，因此B极为电池的负极，A为电池的正极，故A正确；
B．H2O在B极发生氧化反应，生成O2和H+，其电极反应式为，故B正确；
C．A电极上存在H+得到电子生成H2、CO2得到电子与H+反应生成异丙醇，为提高异丙醇的产量，需要抑制H+直接得到电子生成H2的析氢反应，故C正确；
D．由C项解析可知，A电极上存在多个电极反应，因此无法根据异丙醇的产量计算转移电子数目，故D错误；
综上所述，说法不正确的是D项，故答案为D。
5．C
【分析】由图可知，放电时，电极A为液流电池的负极，锌在溴离子作用下失去电子发生氧化反应生成四溴合锌离子，电极反应式为，电极B为正极，六氰合铁酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成六氰合亚铁酸根离子，电极反应式为；充电时，A电极连电源负极，做电解池的阴极，四溴合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和溴离子，电极反应式为，电极B与正极相连，做电解池阳极，六氰合亚铁酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成六氰合铁酸根离子，电极反应式为。
【详解】A．由分析可知，充电时，A电极连电源负极，做电解池的阴极，故A正确；
B．由分析可知，放电时，电极B为正极，六氰合铁酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成六氰合亚铁酸根离子，电极反应式为，故B正确；
C．由分析可知，放电时，电极A为液流电池的负极，锌在溴离子作用下失去电子发生氧化反应生成四溴合锌离子，电极反应式为，由电极反应式可知，放电时负极区离子浓度减小，故C错误；
D．由分析可知，充电时，A电极连电源负极，做电解池的阴极，四溴合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和溴离子，电极反应式为，故D正确；
故选C。
6．B
【详解】A． 锂可用于制造质量轻、电容量大的可充电电池，故A正确；
B． K元素的焰色反应需透过蓝色钴玻璃观察，因此不能确定溶液中是否含有K+，故B错误；
C． 钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，且为放热反应，氢氧化钠和氯化铵受热反应生成氨气，所以将Na投入NH4Cl溶液中可生成两种气体，氢气和氨气，故C正确；
D． 钠熔为小球，说明钠的熔点较低，且反应为放热反应，故D正确；
故选B。
7．A
【分析】根据总反应可知，放电时Li电极失去电子为负极，极得到电子为正极；充电时，Li电极得到电子，极失去电子。
【详解】A．放电时为原电池，电子由负极经外电路流入正极，则由Li电极经外电路流入电极，A错误；
B．放电时，空气中的氧气在正极上得电子，反应式为，B正确；
C．充电时，Li电极得到电子，应与电源的负极相连，C正确；
D．碳酸锂涂层既能阻止锂电极的氧化又能让锂离子进入电解质，D正确；
故选A。
8．C
【分析】燃料电池中，燃料一极为负极，通入氧气的一极为正极，所以a为负极，b为正极。
【详解】A．由图可知，在电极a上，CH3COO- 转化为CO2 ，失去电子，故其为负极，A错误；
B．原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；
C．由图可知，负极为CH3COO- 失电子转化为CO2 ，发生氧化反应，电极反应为：CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+ ，C正确；
D．高温下微生物发生变性，不利于脱盐，D错误；
故选C。
9．C
【分析】放电过程中得电子结合a个Li+生成，电极反应式为+aLi++ae-=，LiaC6失电子生成6C和aLi+，电极反应式为LiaC6-ae-=aLi++6C。充电时失去a个Li生成，电极反应式为-ae-=+aLi+，6C得到ae-生成LiaC6，电极反应式为6C+ae-+aLi+= LiaC6。
【详解】A．减速时发电机将多余的能量转化为电能储存，减速时电池充电，加速时电动机提供推动力，电池放电，A正确；
B．加速时LiaC6放电，电子从甲电极经过电动机到乙电极，B正确；
C．减速时，乙电极的反应为-ae-=+aLi+，C错误；
D．加速时，乙电极为正极，X离子为Li+，Li+由甲经过隔膜向乙移动，D正确；
故答案选C。
10．B
【详解】A．煤气灶是将化学能转化为热能和光能，A不符合题意；
B．铅蓄电池是将化学能转化为电能，B符合题意；
C．太阳能热水器是将太阳能转化为热能，C不符合题意；
D．风力发电是将风能转化为电能，D不符合题意；
故答案选B。
11． CH3OH—6e—+8OH-=+6H2O 负 下降 CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—1366.2kJ·mol-1 CO+O2——2e—=CO2 Fe+Cu2+=Fe2++Cu 0.2
【详解】(1)由电池的总反应式可知，放电时，通入燃料甲醇一端的电极是燃料电池的负极，碱性条件下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH—6e—+8OH-=+6H2O，故答案为：CH3OH—6e—+8OH-=+6H2O；
(2)由电池的总反应式可知，放电时，反应消耗氢氧化钾溶液，溶液的pH将下降，通入燃料甲醇一端的电极是燃料电池的负极，故答案为：负极；下降；
(3)乙醇燃烧的方程式为CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)，由常温、常压下，1g乙醇燃烧生成二氧化碳和液态水时放出29.7kJ的热量可知，1mol甲醇完全燃烧放出的热量为29.7kJ×=1366.2kJ，则反应的热化学方程式为CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—1366.2kJ·mol-1，故答案为：CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—1366.2kJ·mol-1；
(4)由图可知，一氧化碳分析仪为原电池，通入一氧化碳的a极为电池的负极，在氧离子作用下，一氧化碳在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CO+O2——2e-=CO2，故答案为：CO+O2——2e-=CO2；
(5)由图可知，原电池的总反应为铁与溶液中铁离子反应生成亚铁离子和铜，反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu；原电池工作时，铁为负极，失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，石墨电极为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，当导线中通过2mol电子时，两电极质量相差为(64+56)g=120g，则两电极质量相差12g时，导线中通过电子的物质的量为2mol×=0.2mol，故答案为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu；0.2。
12． 氧化 Pb –2e－+SO42－= PbSO4 氧化 PbSO4 +2H2O –2e－= PbO2+4H＋+SO42－
【详解】(1)原电池，负极发生氧化反应，电极反应式为：Pb –2e－+SO42－= PbSO4，答案为：氧化 Pb –2e－+SO42－= PbSO4；
(2)充电时是电解池，阳极发生氧化反应，电极反应式为：PbSO4 +2H2O –2e－= PbO2+4H＋+SO42－，答案为：氧化 PbSO4 +2H2O –2e－= PbO2+4H＋+SO42－
13．(1)
(2)
【详解】（1）在上述原电池中，电极a通入H2O，失去电子被氧化产生O2，因此电极a为负极，根据装置图可知使用了质子交换膜，因此电解质溶液为酸性，所以负极的电极反应式为：；通入CO2的电极得到电子被还原为HCOOH，所以电极b为正极，则正极的电极反应式为：；
（2）在液态肼燃料电池中，加入液态肼的电极a为负极，N2H4失去电子发生氧化反应产生N2、H2O，故负极的电极反应式为：；通入空气的电极b为正极，在正极上O2得到电子被还原，与溶液中的H2O产生OH-，故正极的电极反应式为：。
14． Fe3＋＋e－===Fe2＋ 0.05NA或者3.01×1022 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 能量转化率高，产物无污染，安全 放出 46 甲
【分析】原电池的负极通常为活泼性较强的金属，一般与电解质溶液之间发生自发的氧化还原反应；燃料电池的正极发生还原反应；合成氨为放热反应，反应热=反应物的键能和-生成物的键能和。
【详解】(1) C、Cu和FeCl3溶液构成原电池，Cu易失电子作负极、C作正极，正极上铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+；负极反应式为Cu-2e - =Cu2+，n(Cu)==0.025mol，溶解0.025molCu转移电子物质的量=0.025mol×2=0.05mol，则导线中转移的电子的数目为0.05NA或者3.01×1022；
(2) 正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，正极反应式为2H2O+O2+4e-═4OH-，该燃料电池的优点是能量转化率高，产物无污染，安全；
(3) 合成氨的反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，该反应的焓变△H=E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H)=-92 kJ/mol，该反应的正反应是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，生成2mol氨气放出92kJ热量，计算生成1mol氨气放出热量=×1=46kJ，该反应能量变化为甲。
【点睛】在燃料电池中，如果有O2参与，正极反应物为O2，不同的电解质溶液环境，电极反应方程式不同：①酸性电解质溶液：O2＋4e－＋4H＋=2H2O；②中性或者碱性电解质溶液：O2＋4e－＋2H2O=4OH－；③熔融的金属氧化物：O2＋4e－=2O2－；④熔融的碳酸盐：O2＋4e－＋2CO2=2CO32－。
15．
【详解】(1)铅蓄电池：中正反应为放电过程，Pb化合价由0价升高到+2价，失电子，发生氧化反应，作负极，故负极反应式为；逆反应为充电过程，阳极发生失电子的氧化反应，故为PbSO4生成PbO2的反应，阳极反应式为；
(2) 镍镉电池：中正反应为放电过程，Cd化合价由0价升高到+2价，失电子，发生氧化反应，作负极，故负极反应式为；逆反应为充电过程，阳极发生失电子的氧化反应，故为Ni(OH)2生成NiOOH的反应，阳极反应式为；
(3) 钴酸锂电池：中正反应为放电过程，LixC6化合价由0价升高到+1价，失电子，发生氧化反应，作负极，故负极反应式为；逆反应为充电过程，阳极发生失电子的氧化反应，故为LiCoO2生成的反应，阳极反应式为。
16．(1)B
(2)B
(3) PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O 增大 1mol
(4) CH3OH+8OH--6e-=+6H2O ②③
【详解】（1）A．KOH+HCl=KCl+H2O为非氧化还原反应，不能设计成原电池，A不符合题意；
B．Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+为氧化还原反应，且在常温下就能发生，可以设计成原电池，B符合题意；
C．Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑反应不能发生，不能设计成原电池，C不符合题意；
D．Na2O+H2O=2NaOH为非氧化还原反应，不能设计成原电池，D不符合题意；
故选B；
（2）A．图I中的气泡产生于锌棒表面，图II中形成原电池，H+在Cu表面得电子，气泡产生于Cu表面，A不正确；
B．图I中发生化学腐蚀，能量的利用率低，图II中发生电化学腐蚀，能量的利用率高，化学腐蚀中，有一部分化学能转化为热能，所以温度计的示数高于图II的示数，B正确；
C．图I和图II中温度计的示数均高于室温但不相等，图I中温度计的示数高，C不正确；
D．图II中形成原电池，反应速率加快，则产生气体的速率比I快，D不正确；
故选B；
（3）①放电时，正极PbO2得电子产物与电解质反应，生成PbSO4等，电极反应式：PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O。
②铅蓄电池放电时，负极由Pb转化为PbSO4，质量将增大。由电池反应可建立如下关系式：H2SO4——e-，则当外电路上有1mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为1mol。答案为：PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O；增大；1mol；
（4）某种CH3OH燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH溶液(电解质溶液)构成。其中负极CH3OH失电子产物与电解质反应，生成等，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=+6H2O。
①电池放电时，通入CH3OH的电极为负极，则通入空气的电极为正极，①不正确；
②电池放电时，发生反应2CH3OH+3O2+4NaOH=2Na2CO3+6H2O，NaOH被消耗，同时生成H2O，所以电解质溶液的碱性逐渐减弱，②正确；
③由电极反应式，可建立如下关系式：CH3OH——6e-，电池放电时每消耗6.4gCH3OH(0.2mol)转移=1.2mol电子，③正确；
故选②③；
答案为：CH3OH+8OH--6e-=+6H2O；②③。
【点睛】原电池反应的发生，提高了能量的利用率。
17． 弱 放出 46 BC H2-2e-+2OH-=2H2O 6.72
【分析】（1）物质能量越高越活泼；
（2）化学反应的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能；
（3）①图Ⅰ锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，离子方程式为Zn+2H+═Zn2++H2↑；；图Ⅱ该装置构成原电池，Zn易失电子作负极，Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，据此分析作答；
②原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，并考虑电解质溶液参与电极反应来分析；根据电子转移数与氧气的关系式求出氧气消耗量。
【详解】（1）已知一定条件下，白磷转化为红磷释放出能量，红磷能量低，故白磷比红磷稳定性弱，
故答案为弱；
（2）在反应N2+3H2 2NH3中，形成2molNH3，需放出的能量为6×391kJ=2346kJ，断裂3molH H键，1molN≡N键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254kJ，该反应为放热反应，放出的热量数值为2346kJ 2254kJ=92kJ，根据化学反应热与化学计量数成比例可知，当生成1molNH3时需要放出热量为46kJ，
故答案为放出；46；
（3）①A. 图Ⅰ中气泡产生在锌棒表面，Ⅱ中产生在铜棒表面，A项错误；
B. 构成原电池加快化学反应速率，则图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ快，B项正确；
C. 图Ⅱ的温度计指示的温度变化不明显，说明化学能没有全部转化为热能，大多数转化为电能，则图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数，C项正确；
D. 图Ⅰ稀硫酸和锌的反应是放热反应导致溶液温度逐渐升高，化学能转化为热能，温度高于室温，而图Ⅱ化学能没有全部转化为热能，大多数转化为电能，其温度计指示的温度变化不明显，两图示数不相同，D项错误；
故答案为BC；
②燃料电池中，负极氢气失电子发生氧化反应，在碱性条件下负极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O；正极电极反应为：O2+2H2O+4e =4OH ，根据关系式可知，当外电路转移1.2mol电子，消耗的氧气的体积为=6.72L，故答案为H2-2e-+2OH-=2H2O；6.72。
18． 0.224 升高 降低
【详解】该电解质溶液是KOH为碱性介质，通入空气的一极发生的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，负载通过电子时，有0.01mol氧气反应，标准状况下体积为V=n Vm=0.01mol×22.4L/mol=0.224L，通入空气的一极为正极，生成OH-，则正极区溶液的升高，由负极：，正极：11O2+22H2O+44e-=44OH-，正极和负极电极式相加即可得电池总反应为：。
19． 2H++2e﹣=H2↑ 能 Al为负极， Mg为正极 0.18 b b b
【详解】试题分析：（1）当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，由于活动性Al>Cu.所以Al为负极。Cu为正极。在正极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，由于Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应，所以该装置能够形成原电池。Al为负极；Mg为正极。反应的总方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。n(H2)=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，所以根据方程式中Al的质量为2/3×0.01mol×27g/mol="0.18g." （3）该电池为甲烷燃料电池，通入甲烷的电极为负极，通入氧气的电极为正极。由于电极a为正极，电极b为负极，所以b电极通入甲烷，电子从电源的负极流出，经用电器流回到正极。因此电子从负极b流出，在电解质溶液中，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，电解质溶液中OH－向正电荷较多的负极b移动。
考点：考查原电池的构成、电极反应、电子流动、离子移动的知识。
20． 负 O2 +4H+ +4e- = 2H2O H2+2OH--2e-=2H2O或2H2+4OH--4e-=4H2O 氧化 NiO O2 +4e-= 2O2-
【分析】I．氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，通入氧气的一极为正极，氢氧燃料电池有酸式和碱式两种：若电解质溶液是碱、盐溶液则负极反应式为：2H2+4OHˉ-4eˉ=4H2O，正极为：O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ；若电解质溶液是酸溶液则负极反应式为:2H2-4eˉ=4H+(阳离子)，正极为：O2+4eˉ+4H+=2H2O；它们放电时的电池总反应均为2H2+O2=2H2O，据此分析解答；
II．如图所示，该装置为电解池，NO在NiO电极上转化为NO2，N元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，NiO电极为阳极，与电源正极相连，电极反应为NO+O2--2e-=NO2，O2在Pt电极上得电子，发生还原反应转化为O2-，Pt电极为阴极，与电源负极相连，电极反应为O2+4e-=2O2-，据此分析解答。
【详解】I．(1)工作时为原电池，原电池电解质溶液中的阴离子向负极移动；
(2)根据分析，酸式氢氧燃料电池正极的电极反应为O2+4H++4e-=2H2O；
(3)根据分析，碱式氢氧燃料电池的负极的电极反应为H2+2OH--2e-=2H2O或2H2+4OH--4e-=4H2O；
II．(1)根据分析，NiO电极为阳极，发生的是氧化反应；
(2)根据分析，NiO电极为阳极，Pt电极为阴极，电解池外电路中，电子从阳极流向阴极，即从NiO电极流向Pt电极；
(3)根据分析，Pt电极的电极反应为O2 +4e-= 2O2-。
【点睛】本题的易错点为燃料电池在不同环境中的电极反应的书写，在碱溶液中，不可能有H+出现，在酸溶液中，不可能出现OHˉ，书写电极反应时需要注意电解质溶液的性质。
21．(1) 正 2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑ NO+e—+2H+=NO2↑+H2O 电解质溶液的性质
(2) b CO—2e—+4OH—=CO+2H2O
【详解】（1）①铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，镁与氢氧化钠溶液不反应，所以实验3中镁铝在氢氧化钠溶液中构成的原电池，镁做原电池的正极，铝做负极，原电池的总反应为铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑，故答案为：正；2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑；
②铝在浓硝酸中钝化，致密的氧化层薄膜阻碍反应的继续进行，锌能与浓硝酸反应生成硝酸锌、二氧化氮和水，所以实验4中铝锌在浓硝酸中构成原电池，铝做原电池的正极，锌做负极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成二氧化氮和水，电极反应式为NO+e—+2H+=NO2↑+H2O，故答案为：NO+e—+2H+=NO2↑+H2O；
③由实验结果可知，铝在原电池中可以作正极，也可以作负极，决定于作正极或负极的因素是两个电极的活泼性和电解质溶液的性质，故答案为：电解质溶液的性质；
（2）由电子由a移向b可知，通入氧气的b电极为原电池的正极，通入一氧化碳的a电极为负极，碱性条件下一氧化碳在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CO—2e—+4OH—=CO+2H2O，故答案为：b；CO—2e—+4OH—=CO+2H2O。
22． 减弱 石墨或铜或银或铂 铁或Fe 氯化铁或硫酸铁或硝酸铁溶液 正极 22.4
【详解】(1)锌作负极，则该原电池反应是锌与稀硫酸置换氢气的反应，所以A电极即正极反应是氢离子得电子生成氢气，电极反应式为；溶液中氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小，反应进行一段时间后溶液酸性将减弱；
(2)若需将反应：设计成如图1所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，铁发生氧化反应，作原电池的负极，B(负极)极材料为铁，则A(正极)极材料为比铁不活泼的导电物质如石墨、Cu等即可，铁离子得到电子，则溶液C为氯化铁或硫酸铁或硝酸铁溶液；
(3)原电池中氢离子向正极移动，则根据示意图可判断d电极是正极，c电极是负极，乙醇具有还原性，在负极上发生氧化反应生成CO2，电极反应式为，1mol氧气得到4mol电子，若线路中转移4mol电子，则上述燃料电池消耗的是1mol，在标准状况下的体积为22.4L。
23．(1)AB
(2) 相等 偏小
(3)PbO2
(4)Pb-2e-+=PbSO4
(5) 减小 增大
【详解】（1）该实验测得的数值结果小于57.3 mol-1，即偏小，
A．装置保温、隔热效果差，测得的热量偏小，中和热数值偏小，故A符合题意；
B．测量溶液的温度后，温度计没有用水冲洗干净，直接测定溶液的温度，会发生酸和碱的中和，温度偏高，则温度差减小，实验测得中和热数值偏小，故B符合题意；
C．尽量一次快速将溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，不允许分多次把溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，故C不符合题意；
答案选AB；
（2）反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，若用溶液与溶液进行反应，与上述实验相比，生成水的量增多，所放出的热量偏高，但中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成时所放出的热量不随反应物的量的多少变化，故相等；醋酸是弱电解质，醋酸的电离是吸热过程，所以导致反应前后温度的变化值会偏小，故答案为：相等；偏小；
（3）由电池总反应可知，PbO2发生还原反应，所以PbO2是正极，故答案为：PbO2；
（4）负极上的反应是Pb PbSO4，则必然有H2SO4参加反应，负极的电极反应是Pb-2e-+=PbSO4，故答案为：Pb-2e-+=PbSO4；
（5）在铅蓄电池工作过程中，H2SO4被消耗，所以电解质溶液的浓度减小，pH增大，故答案为：减小；增大。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
