第四章 化学反应与电能同步习题
一、单选题（共14题）
1．我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H＋和OH－，工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a膜是阴离子交换膜，b膜是阳离子交换膜
B．放电时负极的电极反应式为Zn+4OH－-2e－=
C．充电时多孔Pd纳米片附近pH升高
D．充电时Zn与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能
2．图1是电解饱和氯化钠溶液示意图。图2中，x轴表示实验时流入阴极的电子的物质的量，y轴表示
A．n(Na＋) B．n(Cl－)
C．c(OH－) D．c(H＋)
3．下列有关电极方程式或离子方程式错误的是
A．甲醛滴入到银氨溶液中水浴加热：
B．铅酸蓄电池充电时的阳极反应：
C．溶液滴入溶液中：
D．加入水中：
4．下列离子方程式书写不正确的是
A．澄清石灰水久置于空气中变浑浊：
B．铅蓄电池工作时的正极反应：
C．向氨水中通入少量的：
D．实验室用铜与浓硝酸制二氧化氮：
5．我国科学家发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：，)。下列说法错误的是
A．催化剂可促进反应中电子的转移
B．每生成1 mol H2O2，X膜上转移的离子为2 mol
C．b极上的电极反应为
D．加大去离子水的流速和工作电流均可以增大H2O2的浓度
6．随着二氧化碳在空气中的积累，仅仅减少排放量是不够的，迫切需要积极去除一些已经排放的二氧化碳。研究团队用特殊催化剂光电还原二氧化碳转化成其他化工原料的方法，解决了这一环保难题。在催化剂存在的条件下光电还原二氧化碳的示意图如图所示，根据所学知识判断下列说法错误的是
A．二氧化碳被选择性生成HCOOH时的电极反应式为
B．若二氧化碳被选择性生成，反应过程中每转移3mol电子同时生成11.2L
C．该装置是把光能转化为化学能
D．a电极发生还原反应
7．下列实验装置能达到目的的是
A．直接蒸干溶液获取晶体
B．实验室简易制取少量
C．比较浓度对化学反应速率的影响
D．验证铁的吸氧腐蚀
8．可同时用作钠离子电池的正极材料和负极材料，并组装可充电电池，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电过程中，移向正极
B．放电过程中，负极的电极反应为
C．充电过程中，在阴阳两极参加反应，断键位置不同
D．充电过程中，当阴极中参与反应时，质量增加23g
9．用下列仪器或装置(图中夹持装置略)进行相应实验，不能达到实验目的的是
在铁制镀件上镀铜 制作简单燃料电池 配制一定物质的量浓度的NaCl溶液 测定锌与稀硫酸反应速率(计时器未画出)
A B C D
A．A B．B C．C D．D
10．下列有关物质的性质与用途正确且具有对应关系的是
A．铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B．氯化铝是一种电解质，现在大规模用于电解法制铝
C．明矾能水解生成胶体，可用作净水剂
D．铜的金属活泼性比铁的差，可在海轮外壳上装若干铜块减缓其腐蚀
11．我国科技成果令世界瞩目。下列说法不正确的是
A．“天眼”的结构中含有大量钢，钢的硬度低于纯铁
B．“神舟十四号”返回舱外壳用的烧蚀材料酚醛树脂属于有机高分子材料
C．“辽宁舰”的船体镶嵌锌块，利用的是牺牲阳极保护法
D．“祝融号”火星车的太阳能电池材料主要成分是硅
12．电子表和电子计算器的电源通常用微型银－锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电极总反应为：Ag2O + H2O + Zn ＝ Zn（OH）2 + 2Ag。下列叙述正确的是
A．Zn是正极， Ag2O是负极
B．Zn是负极，Ag2O是正极
C．该电池可将化学能100%转化为电能
D．工作时电子由Zn极经溶液移向Ag2O极
13．某研究小组用以酸性介质为电解质的甲醇-氧气燃料电池，电解HCl气体，制备高纯度氯气，其装置如图，其中a、b均为惰性电极。下列说法错误的是
A．I池为化学能转化为电能的装置，工作中H+向a极移动
B．I池中，b极的电极反应式：CH3OH+6e-+H2O=CO2↑+6H+
C．I池工作时，外电路中电流方向：a→II池→b
D．II池中左室实现Fe3+再生时发生的反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
14．下列实验装置不能达到实验目的的是
A．甲：打开止水夹，一段时间后，可观察到烧杯内溶液进入试管中
B．乙：探究浓度对反应速率的影响
C．丙：利用外加电流阴极保护法保护钢闸门不被腐蚀
D．丁：探究温度对化学平衡的影响
二、填空题（共10题）
15．如图所示，A、B、C、D为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金属中的一种，且E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间。
（1）甲池是 (填“原电池”或“电解池”,下同)装置；乙池是 装置。
（2）C极为 (填“阴极”或“阳极”)。
（3）烧杯中溶液会变蓝的是 (填“a”或“b”)。
（4）C极上的电极反应式为 。
（5）甲池中反应的化学方程式为 。
16．电化学原理广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面，以满足不同的需要。根据如图所示实验装置，分别回答下列问题：
(1)装置1中石墨棒电极的电极反应式为 。
(2)装置2中的是 (填“正”或“负”)极，该装置发生的总反应的离子方程式为 。
(3)装置3中甲烧杯盛放的溶液，乙烧杯盛放的溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞试液，观察到石墨电极附近首先变红。
①甲烧杯中铁电极的电极反应为 。
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 。
③停止电解，取出电极，洗涤、干燥、称量，电极增重，则甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为 。
(4)装置4为甲烷燃料电池的构造示意图。负极的电极反应式为 。
17．工业上合成氨在一定条件下进行如下反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92．44 kJ／mol。其部分工艺流程如下图所示：
（1）合成氨所需要的原料气中，氮气取自 ，氢气来源于 。
（2）对原料气进行净化处理的目的是 。
（3）设备A的名称是 ，设备B的名称是 。
（4）在20～50 Mpa时，工业合成氨选择在400—500℃的温度进行反应，主要原因是 。
（5）据《科学》杂志报道，希腊化学家在常压下将氢气和用氢气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池（如图）中，氢和氮在电极上合成了氨，且转化率达到了78％。则：阳极反应为 ，阴极反应为 。
18．按要求回答下列问题：
(1)已知：1gH2完全燃烧生成液态水的热量为142.9kJ，请写出氢气燃烧热的热化学方程式 。
(2)H2CO3的电离方程式是 。
(3)硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液与稀硫酸反应的化学方程式是 。
(4)FeCl3水解的离子方程式是 。
(5)写出NaHCO3溶液中的物料守恒式 。
(6)写出氢氧燃料电池(电解质为碱性溶液)的正极电极方程式是 。
19．乙烷(C2H6)作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：(如图所示，装置I为乙烷燃料电池(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“C2H6”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 (忽略水解)；在此过程中若完全反应，装置II中阴极质量变化12.8 g，则装置I中理论上消耗乙烷 L(标准状况下)。
20．中国科学院长春应用化学研究所在甲醇(CH3OH)燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电池。
Ⅰ．甲醇燃料电池的工作原理如下图所示。
(1)甲醇燃料电池的总反应方程式为 。
(2)左边电极为该电池的 (填“正极”或“负极”)，该极的电极反应为 。
(3)当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，消耗标准状况下的空气体积约为 L。
Ⅱ．某学习小组用石墨作电极电解饱和食盐水进行研究。
(4)电解一段时间后，U形管 (填“左”或“右”)边的溶液变红，该处的电极反应为 。
(5)若要使电解初期的溶液复原，可加入的物质是 (填名称)。
21．I. 认真观察下列装置，回答下列问题：
(1)装置B中上发生的电极反应为 。
(2)装置A中总反应的离子方程式为 。
(3)若装置E的目的是在铜上镀银，则X为 ，极板N的材料为 。
(4)当装置A中Cu电极质量改变时，装置D中产生的气体体积为 标准状况。
铝电池性能优越，电池可用作水下动力电源，其原理如图所示：请写出该电池正极反应式 ；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液过量，消耗27mgAl，则电解后溶液的 不考虑溶液体积的变化。
22．某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。
(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为 。
(2)若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为 ；关于此实验的说法正确的是 (填序号)。
A．溶液中向A极移动
B．从B极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C．反应一段时间后通入适量气体可恢复到电解前电解质的浓度
D．若标准状况下B极产生2.24L气体，则有0.2mol电子发生转移
(3)该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①B出口生成的气体是 。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因 ；通过阴离子交换膜的离子数 (填“＞”、“＜”或“=”)通过阳离子交换膜的离子数。
③若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为 。
23．已知：2H2+O22H2O。
(1)该反应1g氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，其中断裂1molH-H键吸收436kJ，断裂1molO=O键吸收496kJ，那么形成1molH-O键放出热量 。
(2)原电池是直接把化学能转化为电能的装置。如图为原电池装置示意图：
①若A、B均为铂片，电解质为氢氧化钠溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为燃料电池，写出通入氢气的一极的电极反应式为： 。
②如把H2改为甲烷，则负极反应式为： ，该甲烷燃料电池总反应的离子方程式为： 。
③已知N2H4(g)-空气燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为 ；若导线中转移电子2mol，则标况下，正极消耗的O2为 L
24．FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，反应过程的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，若要将此反应设计成原电池。
(1)请写出电极反应式：
①负极： 。
②正极： 。
(2)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
①不含盐桥 ②含盐桥
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【分析】
根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极上失去电子生成锌离子，结合复合膜间的水解离出的氢氧根离子生成，负极的电极反应式为：Zn+4OH--2e-=，多孔Pd纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应式为：CO2+2H++2e-=HCOOH。
【详解】
A．复合膜间的H2O解离成H+和OH-，根据图中复合膜中H+通过a膜、OH-通过b膜可知，a膜是阳离子膜，b膜是阴离子膜，故 A错误；
B．根据图示可知，放电时是原电池，负极为锌，锌在负极上失去电子生成锌离子，结合复合膜间的水解离出的氢氧根离子生成，负极的电极反应式为：Zn+4OH--2e-=，故B正确；
C．放电时多孔Pd纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，充电时是电解池，据图可知，充电时甲酸在多孔Pd纳米片表面发生失电子的氧化反应转化为CO2，电极反应式为：HCOOH+2OH--2e-= CO2+2H2O，消耗OH-，则pH降低，故C错误；
D．放电时，Zn作负极，则充电时Zn与外接电源的负极相连，将电能转化为化学能，故D错误；
答案选B。
2．C
【分析】该装置中，阳极氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极水电离的氢离子放电，电极反应式为2H++2e-=H2↑。
【详解】A．阴极氢离子放电，2H++2e-=H2↑，所以溶液中钠离子物质的量不变，故A不选；
B．阳极氯离子放电生成氯气，2Cl--2e-=Cl2↑，所以溶液中氯离子物质的量减小，故B不选；
C．阴极氢离子放电，2H++2e-=H2↑，所以溶液中氢氧根离子浓度增大，故C选；
D．阴极氢离子放电，2H++2e-=H2↑，所以溶液中氢离子浓度减小，故D不选；
故选C。
3．B
【详解】A. 甲醛滴入到银氨溶液中水浴加热发生银镜反应，生成Ag沉淀和NH3，甲醛被氧化为，反应的离子方程式为，故A正确；
B. 铅蓄电池充电时阳极PbSO4失去电子生成PbO2，PbSO4为难溶盐，不可拆成Pb2+，正确的电极方程式为，故B错误；
C. 溶液滴入溶液中生成蓝色沉淀，反应的离子方程式为，故C正确；
D. 加入水中发生水解反应，反应的离子方程式为，故D正确；
答案选B。
4．B
【详解】A．澄清石灰水久置于空气中变浑浊发生的反应为氢氧化钙溶液与空气中二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的离子方程式为，故A正确；
B．二氧化铅是铅蓄电池的正极，硫酸根离子作用下，二氧化铅酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为，故B错误；
C．氨水与少量二氧化硫反应生成硫酸铵和水，反应的离子方程式为，故C正确；
D．实验室用铜与浓硝酸制二氧化氮发生的反应为铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应的离子方程式为，故D正确；
故选B。
5．D
【详解】A．从题中信息可知催化剂可促进反应中电子的转移，故A正确；
B．X为质子交换膜，每生成1 mol H2O2，外电路有2 mol电子转移，所以X膜上转移的H+为2 mol，故B正确；
C．从题中信息可知b极上的电极反应为，故C正确；
D．加大去离子水的流速可将产生的H2O2稀释，所以浓度减小，故D错误；
答案选D。
6．B
【分析】结合图示，氢离子移向a电极，则a为正极，b为负极，a电极CO2得电子生成CH4、CH3OH、HCOOH，b电极水失去电子生成O2，据此解答。
【详解】A．二氧化碳得电子生成HCOOH，电极反应式为，A正确；
B．为液体，只告知体积，无法计算甲醇的物质的量，B错误；
C．根据反应过程，该装置是把光能转化为化学能，C正确；
D．a电极CO2得电子，化合价降低，发生还原反应，D正确；
故选B。
7．D
【详解】A．氯化镁是强酸弱碱盐，在溶液中发生水解反应生成氢氧化镁和氯化氢，若直接蒸干，氯化氢受热挥发，使水解平衡向正反应方向移动，氯化镁的水解反应趋于完全，得到氢氧化镁，无法得到无水氯化镁，故A错误；
B．收集氨气的试管没有排气口，无法收集得到氨气，故B错误；
C．过氧化氢溶液与亚硫酸氢钠溶液反应时无明显实验现象，无法比较浓度对化学反应速率的影响，故C错误；
D．铁钉在浸有饱和食盐水的棉花中发生吸氧腐蚀，使试管中气体的物质的量减小，压强减小，导致红墨水会进入导气管中形成水柱，则题给装置能验证铁的吸氧腐蚀，故D正确；
故选D。
8．D
【详解】A．放电过程中，电子从负极移向正极，Na+移向正极，A项正确；
B．放电过程中，负极上Na6C8H2O6失电子生成Na4C8H2O6，电极反应式正确，B项正确；
C．充电过程中， Na4C8H2O6 在阴阳两极参加反应，阳极上是Na4C8H2O6 失电子生成Na2C8H2O6，阴极上是Na4C8H2O6 得电子生成Na6C8H2O6，断键位置不同，C项正确；
D．充电过程中，阴极上Na4C8H2O6 得电子生成Na6C8H2O6，当阴极 Na4C8H2O6 中 2molC=O 参与反应时，质量增加2×23=46g，D项错误。
答案选D。
9．A
【详解】A．镀铜时Cu与电源正极相连作阳极，图中Cu未与电源正极相连，故A错误；
B．燃料可外部提供，可发生电池反应，图中装置合理，故B正确；
C．玻璃棒引流，转移到容量瓶中定容，图中转移操作合理，故C正确；
D．针筒可测定氢气的体积，计时器可测定时间，则图中装置可测定反应速率，故D正确；
故选：A。
10．C
【详解】A．铁粉与氧化铝不反应，而是铝粉和氧化铁发生的铝热反应可用于焊接铁轨，A不合题意；
B．氯化铝是共价化合物，熔融的氯化铝不能导电，故现在大规模用于电解法制铝是电解熔融的氧化铝而不是氯化铝，B不合题意；
C．明矾能水解生成Al(OH)3胶体，胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水中的悬浮杂质，故明矾可用作净水剂，C符合题意；
D．牺牲阳极的阴极保护法是用一个比保护的金属更活泼的金属作负极，失去电子，铜的金属活泼性比铁的差，不可在海轮外壳上装若干铜块减缓其腐蚀，而是要接一个锌块，D不合题意；
故答案为：C。
11．A
【详解】A．“天眼”的结构中含有大量钢，钢是铁和碳的合金，合金的机械强度(如硬度)比成分金属的更大，故钢的硬度高于纯铁的，A错误；
B．酚醛树脂苯酚和甲醛通过缩聚反应生成的高聚物，属于有机高分子材料，B正确；
C．“辽宁舰”的船体镶嵌锌块，则形成原电池反应，Zn作负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，从而保护了钢铁不被腐蚀，该法利用的是牺牲阳极的阴极保护法，C正确；
D．硅是一种良好的半导体，能用于太阳能电池板，可以将光能直接转化为电能，D正确；
故答案为：A。
12．B
【分析】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。
【详解】A．根据方程式可知锌是还原剂，则Zn是负极，氧化银得到电子，因此Ag2O是正极，A错误；
B．Zn是负极，Ag2O是正极，B正确；
C．该电池不可能将化学能100%转化为电能，C错误；
D．工作时电子由Zn极经导线传递Ag2O极，溶液不能传递电子，D错误；
答案选B。
13．B
【详解】A．由题意可知，II池为电解池，I池为原电池，即化学能转化为电能的装置，II池中生成氯气的极为阳极，所连的a极为正极，工作中阳离子H+向正极a极移动，故A正确；
B． I池中，b极为正极，酸性条件下，电极反应式为： O2+4e-+ 4H+=2H2O,故B错误；
C． I池是原电池，工作时，外电路中电流方向是负极→电解池→正极，即a→II池→b，故C正确；
D． II池是电解池，由图可知左室发生的反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，实现Fe3+再生，故D正确；
故答案为：B
14．B
【详解】A．用食盐水浸润的铁丝网中铁发生吸氧腐蚀消耗试管中的氧气，气体的压强减小，所以打开止水夹，一段时间后，可观察到烧杯内溶液进入试管中，故A正确；
B．利用锌和稀硫酸溶液的反应探究浓度对反应速率的影响时，锌的表面积应该相同，则用锌粉和芯片与不同浓度的稀硫酸反应不能探究浓度对反应速率的影响，故B错误；
C．由图可知，钢闸门与直流电源负极相连的保护方法为加电流阴极保护法，目的是保护钢闸门不被腐蚀，故C正确；
D．由图可知，热水中烧瓶中颜色较深、冷水中烧瓶的颜色较浅，说明二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，降低温度，平衡向正反应方向移动，故D正确；
故选B。
15． 电解池 原电池 阳极 a 2Cl-- 2e-==Cl2 ↑ 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
【详解】A、B、C、D为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金属中的一种，且E能与NaOH溶液反应，则E为铝，F为镁。根据图示，装置乙为原电池，在镁、铝(NaOH溶液)原电池中铝为负极，镁为正极，即E为负极，F为正极，因此，D、B为阴极，A、C为阳极。
(1)根据上述分析，甲池是电解池；乙池是原电池，故答案为电解池；原电池；
(2)C极与原电池的正极相连，为阳极，故答案为阳极；
(3)中间装置为电解氯化钾溶液，C极为阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，因此a烧杯中氯气与碘化钾反应置换出碘，淀粉溶液变蓝，故答案为a；
(4)根据(3)的分析，C极上的电极反应式为2Cl-- 2e-==Cl2 ↑，故答案为2Cl-- 2e-==Cl2 ↑；
(5)甲池为电解硫酸铜溶液，阴极上铜离子放电生成铜，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，故答案为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4。
【点睛】本题考查了原电池和电解池的原理，解答本题的关键是正确判断装置的属性。本题中判断装置的属性可以根据电极材料分析判断。本题的易错点为乙中正负极的判断；难点是(4)反应方程式的书写，要首先根据离子的放电顺序判断出电极反应，再根据电极反应书写总反应。
16．(1)
(2) 负
(3) 224
(4)
【详解】（1）装置1中发生铁的吸氧腐蚀，铁为负极，石墨为正极，正极发生还原反应，氧气得到电子被还原为OH-，电极反应式为，故答案为：；
（2）装置2形成原电池，Cu作负极，电极反应式为，石墨电极为正极，电极反应式为，将正负极反应相加即得总反应为，故答案为：负；；
（3）①反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明在石墨电极上生成OH-离子，则石墨电极的电极反应式为，发生还原反应，为电解池的阴极，连接电源的负极，则铁为阳极，阳极发生氧化反应，电极反应式为，故答案为：；
②乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，电极反应为，Cu为阴极，电极反应为，则电解的总反应为，故答案为：；
③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，则生成Cu的物质的量为，根据可知，转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，甲烧杯产生气体的反应为，转移0.02mol电子生成0.01mol氢气，在标况下的体积为0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，故答案为：224；
（4）燃料电池中，通入燃料的一极为负极，负极发生氧化反应，则甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，电极反应式为，故答案为：。
17． 空气 水和碳氢化合物 防止催化剂中毒 冷凝器 循环压缩机 此温度下催化剂的活性大 H2-2e-═2H+ N2+6e-+6H+═2NH3
【分析】(1)根据工业生产中，氮气和氢气的来源来回答；
(2)工业上在合成氨的过程中，为防止催化剂中毒，必须对原料进行净化；
(3)根据合成氨的设备来回答；
(4)合成氨的过程并必须选择适宜的温度，保障反应速率和限度较大；
(5)在电解池中，阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应。
【详解】(1)根据工业生产中，氮气来自空气，氢气来自水和碳氢化合物；
(2)工业上在合成氨的过程中，必须对原料进行净化，防止催化剂铁触媒中毒，而减小催化活性；
(3)合成氨的设备依次有：压缩机、合成塔、冷凝器、氨分离器、循环压缩机，其中设备A为冷凝器，设备B为循环压缩机；
(4)合成氨的过程中，为保障反应速率和限度较大、催化剂的活性大，要选择适宜的温度400-500℃；
(5)氢和氮在电极上合成了氨的电解池中，阳极是氢气发生失电子的氧化反应，即H2-2e-═H2↑，阴极是氮气发生得电子的还原反应，即N2+6e-+6H+═2NH3。
18．(1)H2(g)＋O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
(2)H2CO3 H++、 H++
(3)H2SO4＋Na2S2O3=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O
(4)Fe3++H2O Fe(OH)3+3H+
(5)c(Na+)=c(H2CO3)+c()+c()
(6)O2＋2H2O＋4e-=4OH-
【详解】（1）1gH2完全燃烧生成液态水的热量为142.9kJ，则2gH2完全燃烧生成液态水的热量为285.8kJ，氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1。
（2）H2CO3为二元弱酸，发生分步电离，电离方程式是H2CO3H++、H++。
（3）硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液与稀硫酸发生复分解反应，生成Na2SO4、S、SO2等，反应的化学方程式是H2SO4＋Na2S2O3=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。
（4）FeCl3水解生成Fe(OH)3和HCl，离子方程式是Fe3++H2OFe(OH)3+3H+。
（5）NaHCO3溶液中，含碳微粒有H2CO3、、，则物料守恒式为c(Na+)=c(H2CO3)+c()+c()。
（6）氢氧燃料电池(电解质为碱性溶液)中，正极O2得电子产生与电解质作用，生成OH-，电极方程式是O2＋2H2O＋4e-=4OH-。
19． C2H6 C2H6-14e-+18OH-=2+12H2O 变小 不变 0.64
【分析】I为乙烷燃料电池，装置II实现铁棒上镀铜，根据电镀原理，则Fe为阴极，Cu为阳极，Fe极与a极相连，Cu极与b极相连，a极为负极，b极为正极，故a极通C2H6，b极通氧气。
【详解】①乙烷燃料电池中，通入乙烷的一极为负极，通入O2的一极为正极，a处应通入C2H6，a极为负极，由于电解质溶液为KOH溶液，a处C2H6发生氧化反应生成，1molC2H6失去14mol电子，a处的电极反应式为C2H6-14e-+18OH-=2+12H2O。
②装置I中电池总反应为C2H6-14e-+18OH-=2+12H2O，OH-浓度减小，pH变小。装置II中Cu极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，Fe极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu，装置II中Cu2+的物质的量浓度不变。
③根据装置I中的电池总反应有生成，电镀结束后装置I溶液中的阴离子除了OH-外还含有，装置II中阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu，装置I中负极反应式为C2H6-14e-+18OH-=2+12H2O，根据电子守恒，，=mol，消耗乙烷在标准状况下的体积为mol22.4L/mol=0.64L。
20． 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 负极 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 33.6 右 2H2O+2e-=2OH-+H2↑ 氯化氢
【详解】(1)在甲醇燃料电池中，通入甲醇的电极为负极，负极上CH3OH失去电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；通入O2的电极为正极，在正极上O2得到电子被还原为O2-，O2-再结合溶液中的H+生成H2O，故正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，所以总反应方程式为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O；
(2)根据图示可知：左边电极产生H+，H+向负电荷较多的正极移动，所以左边电极为该电池的负极，该电极的电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；
(3)6.4 g CH3OH的物质的量为n(CH3OH)==0.2 mol，根据方程式2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O中物质反应转化关系可知0.2 mol CH3OH反应消耗0.3 mol O2，V(O2)=0.3 mol×22.4 L/mol=6.72 L，空气中O2大约占总体积的，所以需空气的体积V(空气)=5V(O2)=5×6.72 L=33.6 L；
(4)电解饱和食盐水，根据图示可知：左侧电极失去电子，为电解池的阳极，右侧电极为电解池的阴极。在左侧电极上Cl-失去电子变为Cl2逸出，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑；在右侧电极上，水电离产生的H+得到电子发生还原反应变为H2逸出，使水的电离平衡正向移动，最终达到平衡时，附近溶液中c(OH-)＞c(H+)，所以阴极附近的溶液显碱性，能够使酚酞试液变为红色；该电极的电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，总反应方程式为：2Cl-+2H2OCl2↑+2OH－+H2↑；
(5)阳极上逸出Cl2，阴极上逸出H2，要使电解的溶液复原，加入的物质是Cl2与H2反应产物HCl，则加入的物质名称是氯化氢。
21． 硝酸银溶液 银 2
【分析】I. 和C装置形成原电池，铅作负极，二氧化铅作正极，正极上二氧化铅得电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅；
连接电源，则A是电解池，左边Pt作阴极，右边Cu作阳极，阳极上Cu放电，阴极上氢离子放电；
电镀时，镀层作阳极，镀件作阴极；
根据各电极的电极反应式以及转移电子数相等计算；
写电极反应式，再根据转移电子数相等计算。
【详解】I. 和C装置形成原电池，铅作负极，二氧化铅作正极，原电池放电时，正极上二氧化铅得电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，发生还原反应，电极反应式为：，故答案为：；
连接电源，则A是电解池，左边Pt作阴极，右边Cu作阳极，阳极上Cu放电，阴极上氢离子放电，装置A中总反应的离子方程式为 ，
故答案为： ；
电镀时，镀层作阳极，镀件作阴极，电解质溶液中阳离子和镀层金属相同，若装置E的目的是在铜上镀银，则X为硝酸银溶液，N作阳极，应该是银，故答案为：硝酸银溶液；银；
当装置A中Cu电极质量改变时，，则转移电子，装置D中，阳极首先发生、其次发生，则阳极首先生成，其次生成，阴极只发生，生成，则总共生成气体，体积为，故答案为：；
正极上氧化银得电子和水反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为：；消耗，Al失去电子，电解硫酸铜溶液，阴极为水电离的氢氧根离子放电，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阳极为Cu2+放电，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，根据转移电子数相等可得，溶液中增加氢离子物质的量为，则溶液中氢离子的浓度，故答案为：；2。
【点睛】第问，易忽略装置D中NaCl的物质的量，因此当转移电子0.2mol时，阳极首先发生、其次发生，为易错点。
22． CD 在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使 ＜
【详解】(1)开关K与a相连，装置构成原电池，Fe失去电子为原电池负极，电极反应式为；
(2)开关K与b相连，装置构成电解NaCl溶液的电解池，A极为阳极，电极反应式为，B为阴极，水电离出的H+在B极放电生成H2，电极反应式为，故总反应的离子方程式为；
A． 电解池中，阳离子移动向阴极，则溶液中向B极移动，故错误；
B． 从A极处逸出的氯气能将I-氧化为I2，淀粉遇I2变蓝，故错误；
C． 生成的氢气和氯气从溶液中逸出，相当于HCl，则反应一段时间后通入适量气体可恢复到电解前电解质的浓度，故正确；
D． 若标准状况下B极产生2.24L气体，即0.1mol氢气，则有0.2mol电子发生转移，故正确；故选CD；
(3)①由图可知，左侧为阳极，水电离出的OH-在阳极失电子产生O2，电极反应式为，所以B出口生成的气体是O2；
②右侧为阴极，水电离出的在阴极附近放电生成氢气，引起水的电离平衡向右移动，使，则阴极附近溶液pH会增大，从C口放出H2；通过阴离子交换膜移动向阳极，K+通过阳离子交换膜移动向阴极，则从A口导出H2SO4，从D口导出KOH溶液，因所带电荷数大于K+所带电荷数，所以通过阳离子交换膜的离子数大于通过阴离子交换膜的离子数；
③O2、H2、KOH溶液构成燃料电池时，O2在电池正极放电：O2+4e-+2H2O=4OH-。
23．(1)463.6kJ
(2) 2H2+4OH--4e-=4H2O CH4-8e-+10OH-=+7H2O CH4+2O2+2OH-=+3H2O N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O 11.2
【解析】(1)
已知1g即0.5mol氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，则2mol氢气完全燃烧放出热量486.4kJ，化学反应放出的热量=新键形成释放的能量-旧键断裂吸收的能量，设形成1molH-O键放出热量xkJ，依据方程式：2H2+O22H2O，则有：486.4kJ=4x-(436kJ2+496kJ)，解得x=463.6kJ。
(2)
①燃料电池中，燃料为负极，负极失电子，因此负极为氢气失电子得到氢离子，但电解质溶液为氢氧化钠溶液，生成的氢离子又会与氢氧根离子结合生成水，因此通入氢气的一极的电极反应式为：H2+2OH--2e-=2H2O(或2H2+4OH--4e-=4H2O)。
②如把H2改为甲烷，甲烷失电子得到二氧化碳，二氧化碳结合氢氧根离子生成碳酸根离子，因此负极反应式为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O；正极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，依据得失电子守恒，该甲烷燃料电池总反应的离子方程式为：CH4+2O2+2OH-=+3H2O。
③N2H4(g)-空气燃料电池，N2H4作负极失电子生成氮气和氢离子，生成的氢离子结合氢氧根离子生成水，负极的电极反应式为：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，正极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，若导线中转移电子2mol，则消耗氧气0.5mol，标准状况下，0.5mol氧气的体积为0.5mol22.4L/mol=11.2L。
24． Cu-2e-=Cu2+ 2Fe3++2e-=2Fe2+
【详解】(1)在 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+反应中，铁元素的化合价降低被还原，铜元素的化合价升高被氧化，
①负极失去电子发生氧化反应，电极反应式是：Cu-2e-=Cu2+；
②正极得到电子发生还原反应，电极反应式是：2Fe3++2e-=2Fe2+；
(2)把2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+反应设计成原电池，铜棒做负极，碳棒做正极，电解质溶液是氯化铁溶液，
①不含盐桥时，装置图是；
②含盐桥，铜棒插入氯化铜溶液中，碳棒插入氯化铁溶液中，两个烧杯用盐桥连接，装置图是。
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