1.2 化学能转化为电能——电池 同步测试题
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．锌锰电池是二次电池
B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C．化学电池的反应原理是氧化还原反应
D．铅蓄电池放电时正极是Pb
2．下列各装置能构成原电池的是（ ）
A． B．
C． D．
3．原电池原理的发现和各种电池装置的发明，改变了人们的生活方式。下列关于图1所示装置的叙述，错误的是（ ）
A．能将化学能转化为电能
B．锌片逐渐溶解
C．铜片做正极，正极上发生还原反应
D．溶液中的移向锌片
4．某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是（ ）
A．将电能转化为化学能 B．电子由锌片经导线流向铜片
C．铜片作负极 D．锌片发生还原反应
5．下列化学反应的原理不能设计成原电池的是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．科学家设计出质子膜H2S燃料电池 ，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．电极a为电池的负极
B．电极b上发生的电极反应为：O2+4H++4e-═2H2O
C．电路中每流过2mol电子，在正极消耗22.4L H2S
D．每34g H2S参与反应，有2mol H+经质子膜进入正极区
7．图为某原电池装置，下列有关说法正确的是（ ）
A．锌片的质量不变 B．锌片是原电池的负极
C．锌片发生了还原反应 D．负极发生反应
8．氢氧燃料电池结构如图所示，其电池总反应是2H2 + O2＝2H2O。下列有关该电池的叙述正确的是（ ）
A．该电池将电能转化为化学能
B．电极a的电极反应式为H2-2e－+2OH－＝2H2O
C．电极b是电源的负极
D．工作时，OH－向电极b方向移动
9．某原电池总反应的离子方程式为Cu2++Fe=Fe2++Cu能实现该反应的原电池组成是（ ）
A．正极为铁，负极为铁，电解质溶液为CuCl2溶液
B．正极为银，负极为铁，电解质液为Fe（NO3）3溶液
C．正极为碳，负极为锌，电解质溶液为Fe2（SO4）3溶液
D．正极为碳，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液
10．对固体电解质体系的研究是电化学研究的重要领域之一、用离子交换膜H+/ 型 Nafion膜作电解质，在一定条件下实现了常温常压下电化学合成氨，原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．电极M接电源的正极
B．离子交换膜中H+、 浓度均保持不变
C．H+/ 型离子交换膜具有较高的传导质子能力
D．阴极的电极反应式：N2+6e-+6H+=2NH3，2H++2e-=H2↑
11．某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述错误的是（ ）
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－
B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2=2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移
12．已知空气﹣锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH﹣﹣2e﹣=ZnO+H2O；碳棒： O2+H2O+2e﹣=2OH﹣，据此判断，锌片是（ ）
A．正极并被还原 B．正极并被氧化
C．负极并被还原 D．负极并被氧化
13．一种三室微生物燃料电池（MFC）污水净化系统原理如图所示，图中废水有机物可用C6H10O5表示．有关说法不正确的是（ ）
A．电子从a极经负载到b极
B．c为氯离子交换膜，d为钠离子交换膜，中间室可用作海水淡化
C．负极反应式：C6H10O5﹣24e﹣+7H2O═6CO2↑+24H+
D．反应后将左右两室溶液混合较反应前两室溶液混合的酸性强
14．汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池在放电时的总反应方程式为，根据此反应判断，下列叙述正确的是
A．是电池的负极
B．正极的电极反应式为
C．铅蓄电池放电时，每转移2mol电子消耗1mol
D．电池放电时，两电极质量均增加，且每转移2mol电子时正极质量增加64g
15．近日，湘潭大学和安徽工程大学团队合作研发出以催化剂为电极组建的整体尿素电解体系，实现了高效节能制氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．N为电源的负极，向b电极迁移
B．b电极反应式为
C．当外电路通过时，a电极析出(标准状况)气体
D．电极更易吸附尿素分子并促进化学键断裂
16．环氧乙烷又名氧化乙烯，可杀灭各种微生物，包括细菌芽孢，属灭菌剂。利用电化学反应制备环氧乙烷的具体过程如图所示(电解质溶液为氯化钾溶液)。在电解结束后，打开阀门，将阴、阳极电解液导入混合器，便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是（ ）
已知：
A．电极与电源负极相连
B．当电路中转移2mol电子时，阴极区质量减少73g
C．该过程的总反应为：CH2=CH2+H2O+H2O
D．混合器中不会产生乙二醇
二、综合题
17．“神七”飞船的发射成功，激起了新一轮的航天热．燃料电池的发展和航天的需求密不可分．燃料电池不仅能量转换率高，而且是以氢气和氧气为燃料的电池，电池反应生成的水还可供宇航员饮用．
（1）使用酸性电解质的氢氧燃料电池，负极的电极反应为 ，正极的电极反应为 ．
（2）美国的阿波罗登月飞船使用的是碱性氢氧燃料电池，正极的电极反应为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，负极的电极反应为 ．
18．开发新能源是解决环境污染的重要举措，其中甲醇、乙醇、甲烷都是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。
（1）已知：①C2H5OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH1＝－1366.8kJ/mol
②2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) ΔH2＝－566.0kJ/mol
③H2O(g)＝H2O(l) ΔH3＝－44 kJ/mol。
乙醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为： 。
（2）可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如下图1，用Pt作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气。
①写出燃料电池负极的电极反应式 。
②若利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是 极(填“A”或“B”)；当铁件的质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为 L。
（3）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后如上图2作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量表达式为 (法拉第常数F＝9.65×104C/ mol)，最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2+在阳极氧化成Co3+，生成的Co3+将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯除去Co2+)，现用如图3所示装置模拟上述过程，则Co2+在阳极的电极反应式为 除去甲醇的离子方程式为 。
19．燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径．近几年开发的丁烷燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过．其工作原理的示意图如下：
请回答下列问题：
（1）Pt（b）电极是电池的 极，电极反应式为 ；
Pt（a）电极发生 反应（填“氧化”或“还原”），电极反应式为 ．
（2）若电解质溶液改为KOH溶液，Pt（b）电极的电极反应式为 ；Pt（a）电极的电极反应式为 ．
（3）如果该电池工作时电路中通过1.2mol电子，则消耗掉O2在标准状况下的体积为 L．
20．用零价铁（Fe）进行水体脱氮、（去除水体中的NO3-），已成为环境修复研究的热点之一。
（1）Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。其中作负极的物质是 ，正极的电极反应式是 。
（2）研究表明，零价铁脱氮后最终会在表面生成不导电的FeO（OH）外皮，从而使得脱氮过程停止。补充一定量的Fe2+可以明显提高NO3-的去除率。对Fe2+的作用提出两种假设：
Ⅰ.Fe2+直接还原NO3-；Ⅱ. Fe2+破坏FeO（OH)氧化层。
针对假设I：做对比实验，结果如图所示，可得到的结论是 。
②针对假设II：以同位素示踪法，证实Fe2+能与FeO（OH)反应生成Fe3O4。该反应的离子方程式为 ，加入Fe2+提高NO3-去除率的原因： 。
（3）将足量铁粉投入水体中，测定不同初始pH对脱氧的影响见下边左图，初始pH为2.5时氮浓度与pH变化见下边图。结合两图分析，不同初始pH对脱氮产生影响的原因为 。
21．近年来甲醇用途日益广泛，越来越引起商家的关注，工业上甲醇的合成途径多种多样。现在实验室中模拟甲醇合成反应，在2 L密闭容器内，400℃时发生反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，体系中甲醇的物质的量n(CH3OH)随时间的变化如表：
时间(s) 0 1 2 3 5
n(CH3OH)(mol) 0 0.009 0.012 0.013 0.013
（1）图中表示CH3OH的浓度变化的曲线是 (填字母)。
（2）用H2表示从0~2s内该反应的平均速率v(H2)= 。随着反应的进行，该反应的速率逐渐减慢的原因是 。
（3）该反应是一个放热反应，说明该反应中破坏1 mol CO和2
mol H2的化学键吸收的能量 形成1mol
CH3OH释放的能量(填“<”、“=”或“>”)。
（4）已知在400℃时，反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)生成1 mol CH3OH(g)，放出的热量为116 kJ。计算上述反应达到平衡时放出的热量Q= kJ。
（5）甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。电池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4OH-=2 +6H2O
则电池放电时通入空气的电极为 (“正”或“负”)极；从电极反应来看，每消耗1 mol CH3OH转移 mol电子。
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】A.锌锰电池是一次电池，放电后不能再充电进行使用，A错误；
B.燃料电池产物多为二氧化碳和水，不会污染环境，B错误；
C.化学电池的原理是氧化还原反应，C正确；
D. 铅蓄电池放电的时候，Pb被氧化，为原电池的负极，D错误；
故答案为：C。
【分析】本题主要考查原电池和新型电池的原理和应用。
A.一次电池是放电后不能再充电使用的电池，二次电池是可以放电后充电再使用的电池；
B.燃料电池产物不会污染环境；
C.化学电池的原理是氧化还原反应；
D.铅蓄电池放电的时候，Pb被氧化，为原电池的负极，PbO2被还原，为原电池的正极。
2．【答案】B
【解析】【解答】A. 两个电极活动性相同，不能构成原电池，A不符合题意；
B. 有活动性不同的电极、电解质溶液，形成了闭合回路，能够自发进行氧化还原反应，具备原电池构成条件，B符合题意；
C. 无电解质溶液，不能构成原电池，C不符合题意；
D. 没有形成闭合回路，不能构成原电池，D不符合题意；
故合理选项是B。
【分析】原电池的构成条件为：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原电池反应是能自发的进行氧化还原反应，据此解答。
3．【答案】D
【解析】【解答】A、原电池将化学能转化为电能，A错误；
B、锌为负极，负极逐渐溶解，形成锌离子，B错误；
C、铜为正极，溶液中的氢离子在正极得到电子，发生还原反应，C错误；
D、氢离子为阳离子，向正极移动，即向锌移动，D正确；
故答案为：D
【分析】原电池的角度进行分析，活泼金属作为负极，负极质量减少，正极质量增加或者生产气体，电子由负极经过导线流向正极，电流由正极经过导线流向负极，阳离子移向正极，阳离子得到电子形成单质，阴离子移向负极，负极失去电子形成阳离子。
4．【答案】B
【解析】【解答】A. 原电池可以将化学能转化为电能，故A不符合题意；
B. 该水果电池中，锌是负极、铜是正极，电子由锌片经导线流向铜片，故B符合题意；
C. 锌的活泼性大于铜，锌是负极、铜是正极，故C不符合题意；
D. 锌片失电子发生氧化反应，故D不符合题意。
【分析】Zn为负极，负极上Zn失去电子，Cu为正极，氢离子在正极上得到电子，电子由负极流向正极，原电池中化学能转化为电能。
5．【答案】C
【解析】【解答】A．H2与Cl2反应产生HCl的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于氧化还原反应，该反应可以设计为原电池，A不符合题意；
B．C完全燃烧的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于氧化还原反应，故该反应可以设计为原电池，B不符合题意；
C．酸、碱中和反应是放热反应，但反应过程中元素化合价不变，因此该反应不能设计为原电池，C符合题意；
D．FeCl3与Cu反应产生FeCl2和CuCl2，该反应是氧化还原反应，反应发生放出热量，因此可以设计为原电池，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】原电池必须是能自发进行的氧化还原反应。
6．【答案】C
【解析】【解答】A．a极上硫化氢失电子生成S2和氢离子，发生氧化反应，则a为负极，故A不符合题意；
B．b极上O2得电子发生还原反应，酸性条件下，氧气得电子生成水，则电极b上发生的电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，故B不符合题意；
C．气体存在的温度和压强未知，不能确定气体的体积大小，故C符合题意；
D.2H2S(g)+O2(g)═S2(s)+2H2O，每34gH2S即1molH2S参与反应，则消耗0.5mol氧气，则根据O2+4H++4e-=2H2O，所以有2mol H+经质子膜进入正极区，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据图示符合题意判断正负极是解题的关键。本题的易错点为B，书写电极反应式或总反应方程式时，要注意电解质溶液的酸碱性。
7．【答案】B
【解析】【解答】A．锌比铜活泼，为原电池的负极，锌片消耗，质量减少，故A不符合题意；
B．锌比铜活泼，锌片是原电池的负极，故B符合题意；
C．锌片是原电池的负极，锌片发生了氧化反应，故C不符合题意；
D．锌片发生了氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＝Zn2＋，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】该原电池中，锌为负极，负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＝Zn2＋，铜为正极，正极发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑。
8．【答案】B
【解析】【解答】A.该电池是将化学能转化为电能的装置，故A不符合题意；
B.电池工作时，通入氢气的a极为电池的负极，碱性条件下，氢气a极上失电子发生氧化反应生成水，电极反应式为H2-2e－+2OH－＝2H2O，故B符合题意；
C.通入氧气的b极为电池的正极，氧气在b极上得电子发生还原反应，故C不符合题意；
D.电池工作时，阴离子向负极移动，则OH－向电极a方向移动，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A.燃料电池是将化学能转化为电能；
B.碱性环境中负极发生氧化反应生成水；
C.通入氧气的一极发生还原反应是正极；
D.原电池中阴离子向负极方向移动。
9．【答案】D
【解析】【解答】解：由电池反应式Fe+Cu2+═Fe2++Cu知，Fe失电子发生氧化反应，作负极；不如Fe活泼的金属或导电的非金属作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，则电解质溶液中应含有铜离子，所以应为可溶性的铜盐，
A．两极都是Fe，电极材料相同，无法构成原电池，故A错误；
B．该装置中，Fe易失电子作负极，电解质溶液应为可溶性的铜盐，不能是Fe（NO3）3溶液，故B错误；
C．负极必须为Fe，电解质溶液必须是可溶性铜盐，故C错误；
D．Fe易失电子作负极，铜作正极，CuSO4溶液为可溶性的铜盐，符合条件，故D正确；
故选D．
【分析】由电池反应式Fe+Cu2+═Fe2++Cu知，Fe失电子发生氧化反应，作负极；不如Fe活泼的金属或导电的非金属作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，则电解质溶液中应含有铜离子，所以应为可溶性的铜盐，据此进行回答．
10．【答案】B
【解析】【解答】A．由分析可知M作阳极，连接电源的正极，故A不符合题意；
B．由图示信息可知， 铵根离子在电解过程中转变成氨气和氢离子，浓度下降，故B符合题意；
C．由图可知H+/ 型离子交换膜允许氢离子自由通过，具有较高的传导氢离子的能力，故C不符合题意；
D．由图可知阴极电极上氮气和氢离子均得电子分别转变成氨气和氢气，电极反应分别为：N2+6e-+6H+=2NH3，2H++2e-=H2↑，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由装置可知H2通入M极，在M极上失电子转变成氢离子，则M作电解池的阳极，接电源的正极，N2通入N极，在N极上得电子并结合电解质中的氢离子生成NH3，同时部分氢离子也在阴极得电子转变氢气，则电极N作电解池的阴极，连接电源的负极，据此分析。
11．【答案】D
【解析】【解答】把释放能量的氧化还原反应：2H2＋O2=2H2O通过电池反应进行就制得氢氧燃料电池。H2失去电子，在负极上被氧化，产生H＋，由于电解液中有大量的OH－，所以电极反应式为：2H2－4e－＋4OH－=4H2O。工作一段时间后，KOH溶液被稀释，但KOH的物质的量不变。D项，n(Cl2)＝0.1 mol，转移电子0.2 mol。
【分析】氢氧燃料电池，通入氧气的一端为正极，根据电解质溶液可以确定其正极反应式；
A、碱性溶液，正极反应式为氧气和水反应，得电子，生成氢氧根；
B、反应的实质是氢气和氧气反应生成水，氢氧根的物质的量不变；
C、电解质溶液并无参加反应，所以总方程式为氢气和氧气反应生成水；
D、根据氯气的物质的量，可以求出其电子转移，要注意1个氯分子中有两个氯原子，所以转移两个电子。
12．【答案】D
【解析】【解答】解：根据化合价可知，电极反应中锌的化合价升高，被氧化，原电池中较活泼的金属做负极，发生氧化反应，则锌为原电池的负极．
故选：D．
【分析】根据化合价变化判断氧化还原反应，原电池中较活泼的金属做负极，发生氧化反应．
13．【答案】D
【解析】【解答】解：该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3﹣+10e﹣+12H+=N2↑+6H2O，左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5﹣24e﹣+7H2O═6CO2↑+24H+，
A．该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，所以电子从a极经负载到b极，故A正确；
B．放电时，电解质溶液中阳离子Na+移向正极右室，阴离子Cl﹣移向负极室左室，所以c为氯离子交换膜，d为钠离子交换膜，中间室可用作海水淡化，故B正确；
C．左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5﹣24e﹣+7H2O═6CO2↑+24H+，故C正确；
D．右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3﹣+10e﹣+12H+=N2↑+6H2O，氢离子参加反应导致溶液酸性减小，溶液的pH增大，故D错误；
故选D．
【分析】该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3﹣+10e﹣+12H+=N2↑+6H2O，左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5﹣24e﹣+7H2O═6CO2↑+24H+，据此分析解答．
14．【答案】D
【解析】【解答】A．PbO2是电池的正极，A不符合题意；
B．正极为氧化铅得电子生成硫酸铅，B不符合题意；
C．铅蓄电池放电时，每转移2mol电子消耗1molPb，从方程式可以看出消耗2mol H2SO4，C不符合题意；
D．电池放电时，负极铅失电子和硫酸根生成硫酸铅，正极氧化铅得电子与硫酸根生成硫酸铅，两电极质量均增加，每转移2mol电子时正极1molPbO2生成1molPbSO4，质量增加64g，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】该原电池中，Pb失电子生成PbSO4，则Pb作负极，电极反应式为：Pb-2e-+=PbSO4，PbO2是正极，电极反应式为：PbO2+4H+++2e-=PbSO4+2H2O。
15．【答案】A
【解析】【解答】A．由分析可知，N电极为直流电源的正极，b电极为电解池的阳极，则电解池工作时，钾离子向阴极a电极移动，故A符合题意；
B．由分析可知，b电极为电解池的阳极，碱性条件下，尿素在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氮气和水，电极反应式为，故B不符合题意；
C．由分析可知，a电极为阴极，外电路通过2mol电子时，阴极生成1mol氢气，则标准状况下外电路通过0.5mol电子，a电极析出氢气的体积为0.5mol××22.4L/mol=5.6L，故C不符合题意；
D．由题意可知，电极更易吸附尿素分子，能起催化剂的作用，降低反应的活化能，促进化学键断裂，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】尿素在b电极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氮气，则电极b为阳极，电极a为阴极，M为电源负极，N为电源正极。
16．【答案】C
【解析】【解答】A．图示可知，Pt电极周围乙烯和氯水中HClO发生加成反应，即Pt电极周围有Cl2生成，则说明Pt电极与电源正极相连为阳极，则电极与电源负极相连为阴极，选项A不符合题意；
B．原电池工作时右侧溶液中Cl-透过阴离子交换膜向Pt电极周围移动，则当电路中转移2mol电子时，阴极区除生成1molH2，还有2molCl-移向阳极，则质量减少73g，选项B不符合题意；
C．电解池电池反应式为①2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑、氯气和水反应方程式为②Cl2+H2O H++Cl-+HClO、HClO和乙烯反应方程式为③H2C=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl、两区混合反应方程式为④HOCH2CH2Cl+OH-→Cl-+H2O+，将四个方程式相加得到制备总反应方程式为：CH2=CH2+H2O→+H2，选项C符合题意；
D．电解过程中阳极区发生反应H2C=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl，混合器中少量HOCH2CH2Cl与KOH溶液发生水解反应能生成乙二醇，选项D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。
17．【答案】（1）H2﹣2e﹣=2H+；O2+4H++4e﹣=2H2O
（2）H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O
【解析】【解答】解：（1）据题给总反应式可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，因为是酸性电解质，生成H+，负极反应为：H2﹣2e﹣=2H+；正极上反应为：O2+4H++4e﹣=2H2O，
故答案为：H2﹣2e﹣=2H+；O2+4H++4e﹣=2H2O；（2）根据题给总反应式可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，因为是碱性溶液，生成水，负极反应为：H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O；故答案为：H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O．
【分析】（1）据题给总反应式可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，因为是酸性电解质，生成H+；（2）根据题给总反应式可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，因为是碱性溶液，生成水．
18．【答案】（1）C2H5OH(l)＋2O2(g)＝2CO(g)＋3H2O(l) ΔH1＝－932.8kJ/mol
（2）CH3OH－6e－+ 8OH－＝CO32－＋6H2O；B；1.12
（3） ×8×9.65×104C·mol－1；4
（4）Co2+－e－＝Co3+(或6Co2+－6e－＝6Co3+)；6Co3++CH3OH+H2O＝6Co2++CO2↑+6H+
【解析】【解答】（1）已知：①C2H5OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH1＝－1366.8kJ/mol，②2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) ΔH2＝－566.0kJ/mol，③H2O(g)＝H2O(l) ΔH3＝－44 kJ/mol。乙醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：由盖斯定律方程式①-②+③×3得到C2H5OH(l)＋2O2(g)＝2CO(g)＋3H2O(l) ΔH1＝（-1366.8kJ·mol－1）-（-566kJ·mol－1）+（-44kJ·mol－1）×3=－932.8kJ/mol。
（2）①CH3OH作还原剂，失电子，燃料电池负极的电极反应式：CH3OH－6e－+ 8OH－＝CO32－＋6H2O；②若利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，B与电池的负极相连，是阴极，A是阳极；在铁件表面镀铜，则铁件应是阴极，
故答案为：B。根据得失电子守恒：2Cu～O2，当铁件的质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气6.4g/(2×64g·mol－1)= 0.05mol，标准状况下体积为22.4L·mol－1×0.05mol=1.12L；
（3）根据得失电子守恒，可得：1 mol CH4～8 mol e－～4 mol Cl2，故若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），生成4L Cl2；电解池通过的电量为 ×8×9.65×104C·mol－1=3.45×104C（题中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算）。
（4）通电后，将Co2＋氧化成Co3＋，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2＋-e－=Co3＋；以Co3＋做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2＋，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H＋，配平书写离子方程式为：6Co3＋+CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2＋+6H＋。
【分析】（1）根据盖斯定律进行计算焓变；
（2）根据原电池原理和电解池原理进行分析即可；
（3）根据原子守恒和电荷守恒进行计算；
（4）根据原子守恒和电荷守恒书写离子方程式。
19．【答案】（1）正；O2+4e﹣+4H+═2H2O；氧化；CH4﹣8e﹣+2H2O═CO2+8H+
（2）O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣；C4H10+34OH﹣﹣26e﹣═4CO32﹣+22H2O
（3）6.72L
【解析】【解答】解：（1）该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极上甲烷失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH4﹣8e﹣+2H2O=8H++CO2，通入氧化剂的电极为正极，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水而发生还原反应，
电极反应式为2O2+8e﹣+8H+=4H2O，
故答案为：正，O2+4e﹣+4H+═2H2O；氧化，CH4﹣8e﹣+2H2O═CO2+8H+；
（2.）若电解质溶液改为KOH溶液，正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣；负极的电极反应式为：C4H10+34OH﹣﹣26e﹣═4CO32﹣+22H2O，故答案为：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣；C4H10+34OH﹣﹣26e﹣═4CO32﹣+22H2O；
（3.）
O2 ～ 4mole﹣
22.4L 4mol
V 1.2mol
所以V= =6.72L，故答案为：6.72L．
【分析】（1）该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，通入氧化剂的电极为正极，正极上得电子发生还原反应；（2）若电解质溶液改为KOH溶液，正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣；负极的电极反应式为：C4H10+34OH﹣﹣26e﹣═4CO32﹣+22H2O；（3）根据O2～～4mole﹣，进行计算．
20．【答案】（1）铁；NO3-+8e-+l0H+=NH4++3H2O
（2）本实验条件下，Fe2+不能直接还原NO3-；在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率；Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+；Fe2+将不导电的FeO (OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子的转移
（3）初始pH低时，产生的Fe2+充足；初始pH高时，产生的Fe2+不足
【解析】【解答】 (1). ①Fe还原水体中NO3-，则Fe作还原剂，失去电子，作负极；②NO3―在正极得电子，还原成NH4＋ ，根据图2信息可知，在酸性环境中，正极的电极反应式是 NO3-+8e-+l0H+=NH4++3H2O ，答案： (1). 铁 (2). NO3-+8e-+l0H+=NH4++3H2O
（2）①从图3的实验结果可以看出，单独加入Fe2＋ 时，NO3―的去除率为0，Fe2＋ 不能直接还原NO3―，而Fe和Fe2＋ 共同加入时NO3―的去除率比单独加Fe时高，因此可得出结论：本实验条件下，Fe2+不能直接还原NO3-；在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率 答案：(3). 本实验条件下，Fe2+不能直接还原NO3-；在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率 ②证实Fe2+能与FeO（OH)反应生成Fe3O4。该反应的离子方程式为Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+ ，加入Fe2+提高NO3-去除率的原因： Fe2＋将不导电的FeO (OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子的转移。答案：(4). Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+ (5). Fe2+将不导电的FeO (OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子的转移
（3）根据实验结果可知Fe2＋ 的作用时将不导电的FeOOH转化为可导电的Fe3O4，而NO3―的去除率由铁的最终物质形态确定，因此实验初始pH会影响Fe2＋ 的含量，故答案：初始pH低时，产生的Fe2+充足；初始pH高时，产生的Fe2+不足
【分析】（1）根据原电池原理分析点击和书写电极方程式；
（2）根据氧化还原反应jnx；分析；
（3）根据图像曲线的变化趋势结合物质的性质进行分析即可。
21．【答案】（1）b
（2）0.006mol L-1 s-1；随着反应的进行，反应物的浓度减小，该反应的速率在逐渐减慢
（3）<
（4）1.508
（5）正极；6
【解析】【解答】(1)CH3OH是产物，随反应进行物质的量增大，平衡时物质的量为CO物质的量的变化量△n（CO），图表中CO的物质的量0-3s变化=0.02mol-0.007mol=0.013mol，所以图象中只有b符合，故答案为：b；
(2)0～2s内CO物质的量变化=0.02mol-0.008mol=0.012mol，v（CO）= =0.003mol/（L s），v(H2)=2v(CO)=0.006mol L-1 s-1；随着反应的进行，反应物的浓度减小，该反应的速率在逐渐减慢；
(3)因为该反应是一个放热反应，所以 H<0，说明该反应中破坏1mol CO和2mol H2的化学键吸收的能量小于形成1mol CH3OH释放的能量；正确答案：<；
(4)根据图表可知CH3OH是产物，随反应进行物质的量增大，平衡时物质的量为0.013 mol，生成1mol CH3OH(g)，放出的热量为116 kJ，则生成0.013 mol CH3OH(g)，放出的热量为116×0.013= 1.508 kJ；正确答案：1.508；
(5)正极氧气上得电子发生还原反应，则氧气参与反应的电极为正极；
甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，则电极反应式为CH3OH+8OH--6e-= +6H2O，所以电池放电时每消耗1 mol CH3OH转移6 mol电子。
【分析】（1）根据数据以及化学计量系数即可判断
（2）根据甲醇的变化量即可计算出甲醇的速率，计算出氢气的速率，浓度逐渐减小，速率逐渐减慢
（3）根据反应热 H =反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量即可判断
（4）根据给出的数据即可计算出热量
（5）根据燃料电池即可判断空气是在正极反应，根据方程式即可计算出电子数
