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高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化一课一练
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化一课一练，共23页。试卷主要包含了单选题，填空题，判断题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列说法正确的是
A．外电路的电流方向是由a极流向b极
B．正极的电极反应式是MnO2+e−+Li+=LiMnO2
C．锂锰电池可以用KOH溶液作为电解质溶液
D．放电过程中Li+离子从正极向负极迁移
2．我国科学家发明了一种“可固氮”的锂－氮二次电池，用可传递 Li+的醚类物质作电解质，电池的总反应为6Li +N2 2Li3N，下列说法正确的是
A．固氮时，电能转化为化学能
B．固氮时，电流由锂电极经用电器流向钌复合电极
C．脱氮时，钌复合电极的电极反应： 2Li3N - 6e- =6 Li++N2↑
D．脱氮时 ，Li+向钌复合电极迁移
3．如图所示的8个装置属于原电池的是
A．①②④⑤B．④⑤⑥C．④⑥⑦D．④⑤⑥⑦
4．下列说法错误的是
A．化学反应必伴随发生能量变化
B．能量变化必然伴随发生化学变化
C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关
D．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的
5．如图所示的原电池装置中，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电流流向已标出，下列说法正确的是
A．电子的流动方向为X电极→导线→Y电极→电解质溶液→X电极
B．若两电极分别为Zn和Cu，则X为Zn
C．X电极发生还原反应，Y电极发生氧化反应
D．流向Y电极，X电极可能产生H2
6．某研究所研制的氢氧燃料电池，可同时提供电和水。所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H2+O2=2H2O，则下列推断正确的是（ ）
A．正极反应为O2+4H++4e-=2H2O
B．该电池供应36g水，同时转移2ml电子
C．负极反应为2H2+2CO32--4e-=2H2O+2CO2
D．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性
7．下列物质间的反应，其能量变化与其它反应不同的是
A．铝热反应焊接铁轨B．铁粉与氯气反应生成氯化铁
C．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合D．甲烷在空气中燃烧
8．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是
A．该电池能够在高温下工作
B．放电过程中，质子(H+)从正极区向负极区迁移
C．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O-24e-=6CO2＋24H+
D．在电池反应中，每消耗1ml氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体11.2 L
9．下列反应中属于吸热反应的是
A．铁片与稀盐酸的反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C．生石灰与水反应D．碳的燃烧
10．下列关于铜电极的叙述中正确的是
A．铜锌原电池中铜是负极B．在铁上电镀铜时用铜作阴极
C．用电解法精炼粗铜时纯铜作阴极D．电解稀硫酸时用铜作阳极，阳极产生氢气
二、填空题
11．原电池是将化学能转化为电能的装置。
(1)a为铜片，b为铁片，烧杯中是稀硫酸溶液。
①当开关K断开时产生的现象为 。
A．a不断溶解
B．b不断溶解
C．a上产生气泡
D．b上产生气泡
E．溶液逐渐变蓝
②闭合开关K，反应一段时间后断开开关K，经过一段时间后，下列叙述不正确的是 。
A．溶液中H+浓度减小 B．正极附近浓度逐渐增大
C．溶液中含有FeSO4 D．溶液中浓度基本不变
(2)FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，若将此反应设计成原电池，请写出该原电池正极电极反应为 。
(3)下图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为NaOH溶液，电极材料为疏松多孔的石墨棒。请回答下列问题：
①a极通入的物质为 ，电解质溶液中的移向 极(选填“负”或“正”)。
②写出此氢氧燃料电池工作时，负极的电极反应式： 。
③当消耗氢气11.2L(标准状况下)时，假设电池的能量转化效率为80%，则导线中转移的电子的物质的量为 ml。
12．火力发电的原理：首先通过化石燃料 ，使 ，加热水使之 以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。
13．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1mlH-H键吸收436kJ，断裂1mlO=O键吸收496kJ，那么形成1mlH-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2ml，则标况下，正极消耗的O2为 L
14．某同学在做原电池原理的实验时，有如下实验步骤:
①用导线将灵敏电流计的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1);
②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
④用导线把锌片和铜片连接起来后，再平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。
回答下列问题:
(1)实验步骤①中应观察到的现象是 。
(2)实验步骤②中应观察到的现象是 。
(3)实验步骤③中应观察到的现象是 。
(4)实验步骤④中应观察到的现象是 。
(5)通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想(或假设)，该猜想是 。
(6)为了证实该猜想，该同学又设计了第⑤步实验，请简要画出第⑤步实验的装置示意图。
15．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。某同学利用“Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+”反应设制一个化学电池，如图所示，已知该电池在外电路中，电流从a极流向b极。请回答下列问题：
（1）b极是电池的 极，材料是 ，写出该电极的反应式 。
（2）a可以为 A、铜B、银C、铁D、石墨
（3）c溶液是 A、CuSO4溶液B、AgNO3溶液C、酒精溶液
（4）若该反应过程中有0.2ml电子发生转移，则生成Ag为 克。
16．利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：
半导体光催化剂浸入水或电介质溶液中，光照时可在其表面得到产物，下图为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为 。
17．书写不同的环境下甲烷燃料电池的电极反应式。
(1)酸性条件
正极反应式： ；
负极反应式： 。
(2)碱性条件
正极反应式： ；
负极反应式： 。
(3)固体电解质(高温下能传导O2-)
正极反应式： ；
负极反应式： 。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
正极反应式： ；
负极反应式： 。
18．某原电池装置如图所示。其中，Zn电极为原电池的 极（填“正”或“负”），电极反应式是 。Cu电极上发生的反应属于 （填“氧化”或“还原”） 反应。
19．科学家制造出一种使用固体电解质的燃科电池，其效率更高，可用于航天航空。如图是以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入氢气和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2-。
(1)c电极发生 反应(填“氧化”或“还原”)，d电极上的电极反应式为 。
(2)下图是用惰性电极电解200 mL 2 ml/L硫酸铜溶液，a电极上的电极反应式： ，若a电极产生112 mL(标准状况)气体， 此时溶液中H+浓度为 ( 不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入 ( 填字母)。
a、CuO b、CuCO3 c、Cu(OH)2 d、 Cu2(OH)2CO3
20．I．物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。
(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，反应的离子方程式是 。
(2)将锌片、铜片按照图所示装置连接，能证明化学能转化为电能的实验现象是：铜片上有气泡产生、 。
(3)稀硫酸在如图所示装置中的作用是：传导离子、 。
(4)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。
① CaO＋H2O = Ca(OH) 2
② 2H2＋O2 = 2H2O
③ Cu＋2Ag+ = Cu2+＋ 2Ag
Ⅱ．
(5)纽扣式微型银锌电池广泛的应用于电子表和电子计算器中，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。其正极的电极反应式： ，工作时电池电解质溶液的碱性 (填“增强”、“减弱”或“不变”)。
Ⅲ．固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。
(6)a电极为电池的 极，固体电解质中的阳离子向 极移动；
(7)b电极的电极反应式为： ；
(8)电池的总反应方程式为： 。当电路中有2ml电子转移时，理论上负极消耗的气体在标况下的体积是 L。
三、判断题
21．铅蓄电池是可充电电池。(_______)
22．图中，水在阳极失去电子生成氧气。
23．用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率。(_______)
24．在锌铜原电池中，溶液中的氢离子移动铜电极。(_____)
25．充电电池可以无限制地反复充电、放电。(__)
四、解答题
26．从物质分类的角度看，和都属于氧化物，但二者的性质存在很大差异。查阅资料得知，可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂，某实验小组欲通过实验探究的性质与用途。
【实验I】探究与水的反应
(1)如图，将1~2mL水滴入盛有1~2g过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的小木条伸入试管中，观察到带火星的小木条复燃，说明生成了 ，用手触摸试管外壁，感觉发烫，说明该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。用pH计测得溶液呈碱性，说明该反应还生成了 。
【实验II】探究与的反应
(2)装置A用于制备 气体，盛装稀盐酸的仪器名称是 。
(3)装置B的作用是 。
(4)写出D中发生反应的化学方程式： 。
(5)装置E的作用是除去过量的，则装置E中盛装的试剂是 。
(6)G中得到的物质是 ，证明可用作呼吸面具和潜水艇的供氧剂。
27．学习小组用如图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应，实验过程中A烧杯内的溶液温度升高，B烧杯的电流计指针发生偏转，请回答以下问题。
(1)从能量转化的角度来看，A、B中反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量，A中是将化学能转变为 ， B中主要是将化学能转变为 。
(2)该小组同学针对原电池原理提出以下说法，其中正确的是 (填字母序号)。
A．原电池反应的过程中一定有电子转移
B．原电池装置需要2个电极
C． 电极一定不能参加反应
D．氧化反应和还原反应分别在两极发生
(3) B中Zn板是 极， 发生的电极反应为 。Cu板上的现象是 ， Cu电极上发生的电极反应为 。
28．某化学研究性学习小组针对原电池形成条件，设计了实验方案，进行如下探究。
(1)请填写有关实验现象并得出相关结论。
①通过实验2和3，可得出原电池的形成条件是 。
②通过实验1和3，可得出原电池的形成条件是 。
③若将3装置中硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，从而可得出原电池形成条件是 。
(2)分别写出实验3中Zn棒和Cu棒上发生的电极反应式：
Zn棒： 。
Cu棒： 。
(3)实验3的电流是从 棒流出(填“Zn”或“Cu”)，反应过程中若有0.4ml电子发生了转移，则Zn电极质量减轻 g。
编号
电解质溶液
装置
①
稀硫酸
②
稀硫酸
③
稀盐酸
④
稀硫酸
⑤
酒精
⑥
CH3COOH溶液
⑦
两池都是CuCl2溶液
⑧
两池都是稀硫酸
编号
实验装置
实验现象
1
锌棒逐渐溶解，表面有气体生成；铜棒表面无现象
2
两锌棒逐渐溶解，表面均有气体生成；电流计指针不偏转
3
铜棒表面的现象是 ，电流计指针
参考答案：
1．B
【详解】A．Li为负极，MnO2为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，A错误；
B．MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，B正确；
C．因负极材料为Li，可与水反应，则不能用氢氧化钾溶液代替电池中的混合有机溶剂，C错误；
D．放电过程中Li+离子从负极向正极迁移，D错误。
答案选B。
2．C
【详解】A.固氮时为原电池原理，化学能转化为电能，A错误；
B.固氮时，Li电极为负极，钌复合电极为正极，电流由钌复合电极经用电器流向锂电极，B错误；
C.脱氮时为电解原理，钌复合电极为阳极，阳极上发生失电子的氧化反应，钌复合电极的电极反应为2Li3N - 6e- =6 Li++N2↑，C正确；
D.脱氮时，钌复合电极为阳极，锂电极为阴极，Li+（阳离子）向锂电极迁移，D错误；
答案选C。
3．C
【详解】①中只有Zn不能构成原电池，②中C和稀硫酸不反应，不构成原电池，③电极材料相同不能构成原电池，⑤中酒精为非电解质不能构成原电池，⑧不是闭合回路不能构成原电池，而④⑥⑦符合原电池的构成条件，故选：C；
4．B
【详解】A．化学反应过程中一定有化学键的断裂和形成，因此必伴随发生能量变化，A正确；
B．能量变化不一定必然伴随发生化学变化，例如物质的三态变化等，B错误；
C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关，例如碳燃烧时，消耗的碳越多，放出的热量越多，C正确；
D．由于断键吸热，形成化学键放热，则化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的，D正确；
答案选B。
5．B
【详解】A．电流流动方向是Y电极→导线→X电极，则电子的流动方向为X电极→导线→Y电极，电子不能再溶液中移动，故A错误；
B．根据A选项分析，X为负极，若两电极分别为Zn和Cu，Zn为活泼金属，则X为Zn，故B正确；
C．X电极为负极，发生氧化反应，Y电极为正极，发生还原反应，故C错误；
D．原电池“同性相吸”，则流向负极即X电极，Y电极可能产生H2，故D错误。
综上所述，答案为B。
6．C
【详解】A．放电时，正极上发生还原反应，电解质为熔融的碳酸钾，则电极反应为O2+2CO2+4e-═2CO32-，故A错误；
B．36g水的物质的量为2ml，由反应可知，生成2mlH2O转移4ml电子，则该燃料电池供应2ml水蒸气时转移电子的物质的量为4ml，故B错误；
C．放电时，负极发生氧化反应，电极反应为：2H2-4e-+2CO32-═2CO2+2H2O，故C正确；
D．该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，故D错误；
故答案为C。
【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－。
7．C
【详解】铝热反应是放热反应；铁粉与氯气反应生成氯化铁为放热反应；氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合反应是吸热反应；甲烷在空气中燃烧为放热反应；所以其能量变化与其它反应不同的是C，
故选：C。
8．C
【详解】A．高温条件下微生物会失活，A错误；
B．原电池内部阳离子应向正极移动，B错误；
C．负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，电极反应为C6H12O6＋6H2O-24e-=6CO2↑＋24H+，C正确；
D．正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，对比负极反应可知，消耗1ml氧气生成1ml二氧化碳，标准状况下体积是22.4L，D错误；
答案选C。
9．B
【详解】A．活泼金属与酸反应放出热量，则铁片与稀盐酸发生置换反应属于放热反应，A不符合题意；
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应，生成BaCl2、NH3和H2O，需要吸收热量，所以为吸热反应，B符合题意；
C．生石灰与水发生化合反应，生成氢氧化钙，同时放出热量，此反应为放热反应，C不符合题意；
D．碳在空气中发生燃烧，生成二氧化碳气体，同时放出大量的热，此反应属于放热反应，D不符合题意；
故选B。
10．C
【详解】A．铜锌原电池中活泼性更强的锌做负极，铜电极为正极，A项错误；
B．电镀池中，镀层金属做阳极，镀件做阴极；因此，铁上电镀铜时，铜电极应该做阳极，B项错误；
C．电解精炼铜时，粗铜做阳极，纯铜做阴极，C项正确；
D．电解池的阳极若为活性电极，则电极材料先发生氧化反应；因此，铜做阳极，阳极生成的是Cu2+，D项错误；
答案选C。
11． BD B H2 负 0.8
【分析】原电池中还原剂作负极，氧化剂作正极，电池内部阴离子移向负极，阳离子移向正极。
【详解】(1)①当开关K断开时，b为铁片，发生Fe+2H+=Fe2++H2↑ ,产生的现象为b不断溶解，b上产生气泡，故答案为：BD；
②闭合开关K，a为铜片，作用原电池的正极，b为铁片，作负极，发生Fe+2H+=Fe2++H2↑ ,反应一段时间后断开开关K，经过一段时间后，A．H+还原成氢气，溶液中H+浓度减小，故A正确；B．阴离子移向负极，负极附近浓度逐渐增大，故B错误；C．生成硫酸亚铁，溶液中含有FeSO4 ，故C正确；D．忽略溶液的体积变化，溶液中浓度基本不变，故D正确；故答案为：B；
(2)FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，若将此反应设计成原电池，铁离子得电子生成亚铁离子，原电池正极电极反应为。故答案为：；
(3)①图中电子从a极出发，a极上还原剂失电子，a极通入的物质为H2，电解质溶液中的移向负极(选填“负”或“正”)。故答案为：H2；负；
②此氢氧燃料电池工作时，氢气失电子后与氢氧根离子结合生成水，负极的电极反应式：。故答案为：；
③当消耗氢气11.2L(标准状况下)时，n(H2)=0.5ml，假设电池的能量转化效率为80%，则导线中转移的电子的物质的量为0.5ml×2×80%=0.8ml。故答案为：0.8。
12． 燃烧 化学能转变为热能 汽化为蒸汽
【解析】略
13．(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0.5ml氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，则2ml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1mlH-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2ml，则消耗氧气0.5ml，标准状况下，0.5ml氧气的体积为。
14． 电流计指针不偏转 锌片上有气泡产生 铜片上无气泡 铜片上有大量气泡，锌片上没有气泡或有少量气泡 有电子从锌经导线向铜片移动 有电子从导线上流过，导线上应形成电流，可以连接一个电流计来证明，实验装置图可设计如下，溶液为稀硫酸。
【详解】形成原电池必须满足下列条件:①两块活泼性不同的金属(或一块金属，一块可导电的非金属)作两极;②电解质溶液;③形成闭合电路;④有自发的氧化还原反应。
（1）没有构成原电池，指针不偏转；
（2）只有锌片，没有构成原电池，锌与稀硫酸直接反应，产生氢气；
（3）只有铜片，没有构成原电池，铜与硫酸不反应，无现象；
（4）构成原电池，锌为负极，逐渐溶解，铜为正极，产生氢气；
（5）构成原电池，外电路有电子（电流）流动；
（6）有电子从导线上流过，导线上应形成电流，可以连接一个电流计来证明，实验装置图可设计如下，溶液为稀硫酸。
15． 负 Cu Cu–2e-=Cu2+ BD B 21.6
【分析】有题干信息可知，原电池中，电流从a极流向b极，则a为正极，得到电子，发生还原反应，b为负极，失去电子，发生氧化反应，据此分析解答问题。
【详解】(1)根据上述分析知，b是电池的负极，失去电子，反应Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+中Cu失去电子，故Cu作负极，发生的电极反应为Cu–2e-=Cu2+，故答案为：负；Cu；Cu–2e-=Cu2+；
(2)a是电池的正极，电极材料可以是比铜更稳定的Ag，也可以是惰性的石墨，故答案为：BD；
(3)电解质溶液c是含有Ag+的溶液，故答案为：B；
(4)根据得失电子守恒可得，反应过程中转移1ml电子，生成2mlAg，质量为108×2=21.6g，故答案为：21.6。
16．光能转化为化学能
【详解】光解水过程中的能量转化形式为光能转化为化学能。
17．(1) 2O2＋8H＋＋8e-=4H2O CH4-8e-＋2H2O=CO2＋8H＋
(2) 2O2＋4H2O＋8e-=8OH- CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O
(3) 2O2＋8e-=4O2- CH4＋4O2--8e-=CO2＋2H2O
(4) 2O2＋4CO2＋8e-=4CO CH4＋4CO-8e-=5CO2＋2H2O
【详解】（1）酸性条件，负极上燃料甲烷失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则负极的电极反应式为：CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为2O2+8e-+8H+═4H2O。
（2）碱性条件下，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极电极反应式为：2O2+4H2O+8e-=8OH-；在负极上甲烷反应能生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，则负极电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO+7H2O。
（3）固体电解质中，正极上氧气得电子生成O2-，则正极电极反应式为：2O2+8e-=4O2-；负极上甲烷失电子生成二氧化碳和水，则负极电极反应式为：CH4+4O2--8e-═CO2+2H2O；
故答案为：2O2+8e-=4O2-；CH4+4O2--8e-═CO2+2H2O。
（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下，正极上氧气得电子生成碳酸根离子，正极反应式为2O2+4CO2+8e-═4CO，负极上甲烷失电子转化为二氧化碳，负极反应式为CH4+4CO-8e-=5CO2+2H2O。
18． 负 Zn-2e=Zn2+ 还原
【分析】在原电池反应中，活泼电极为负极，负极失去电子发生氧化反应；较不活泼电极为正极，正极上溶液中离子得到电子发生还原反应，据此分析解答。
【详解】有活动性不同的两个电极连接，形成闭合回路，有电解质溶液，因此构成了原电池。由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为原电池的负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e=Zn2+；Cu不活泼，为原电池的正极，在正极上溶液中的H+得到电子，发生还原反应，电极方程式为：2H++2e-=H2↑。
【点睛】本题考查了原电池的组成、反应原理。原电池构成必须具备四个条件：活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行氧化还原反应。一般情况下活泼的电极为负极，负极发生氧化反应；不活泼电极为正极，正极上发生还原反应；在电解质溶液中，阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动。
19． 还原 CH4+4O2-═CO2+2H2O+8e- 4OH-═2H2O+O2↑+4e- 0.1ml/L ac
【分析】依据装置图中电流流向分析，c为正极，氧气的电子发生还原反应，d为负极，甲烷失电子发生氧化反应；图乙是电解池，与电源正极连接的a电极为阳极，发生4OH--4e-═O2↑+2H2O，b为阴极，发生为Cu2++2e-═Cu，以此解答。
【详解】(1)图甲是原电池，依据电流流向是从正极流向负极，c电极为正极，氧气得到电子发生还原反应，d电极为电池负极，甲烷失电子发生还原反应，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导阳极生成的O2-离子，负极电极反应为：CH4+4O2-═CO2+2H2O+8e-；故答案为：还原； CH4+4O2-═CO2+2H2O+8e-；
(2)如图乙所示电解200 mL 2 ml/L硫酸铜溶液，发生的电解池反应为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，a电极与电源正极相连为阳极，溶液中氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应，电极反应为：4OH-═2H2O+O2↑+4e-；若a电极产生112 mL(标准状况)气体为氧气，物质的量为=0.005ml，消耗氢氧根离子物质的量为0.005ml4=0.02ml，溶液中生成氢离子物质的量为0.02ml，c(H+)==0.1ml/L；则所得溶液电解过程中CuSO4溶液每损失2个Cu原子，就损失2个 O原子，相当于损失一个CuO，为了使CuSO4溶液，恢复原浓度，应加入CuO，也可以加入CuCO3，符合恢复溶液浓度的定量关系，但不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3，因为CuCO3+H2SO4═CuSO4+CO2↑+H2O，相当于加CuO，而Cu(OH)2+H2SO4═CuSO4+2H2O、Cu2(OH)2CO3+2H2SO4═2CuSO4 +CO2↑+3H2O，除增加溶质外还增加了水，故选ac，故答案为：4OH-═2H2O+O2↑+4e-；0.1ml/L；ac。
20．(1)Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑
(2)电流表指针偏转
(3)参与电极反应
(4)②③
(5) Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 增强
(6) 正 a
(7)CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O
(8) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 5.6
【详解】（1）将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的离子方程式为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑，故答案为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑；
（2）将锌片、铜片按照图示装置连接，形成原电池，Zn易失电子作负极，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋+2e－=H2↑。能证明化学能转化为电能的实验现象是铜片上有气泡产生、电流表指针偏转，故答案为：电流表指针偏转；
（3）稀硫酸在图示装置中的作用是传导离子、作正极反应物参与电极反应，故答案为：参与电极反应；
（4）理论上，任何一个放热的氧化还原反应都能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能：
①CaO＋H2O = Ca(OH) 2，无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，不能实现化学能直接转化为电能，①不满足题意；
②2H2＋O2=2H2O，有单质参与的化合反应属于氧化还原反应，能设计成原电池(燃料电池)，实现化学能直接转化为电能，②满足题意；
③Cu＋2Fe3+=Cu2+＋2Fe2+，有元素化合价变化，属于氧化还原反应，能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能，③满足题意；
综上所述，②③满足题意，故答案为：②③。
（5）根据总反应中化合价的变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，电极反应为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，则正极为Ag2O，被还原，电极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，电解池中氢氧根量不变，水的量减少，导致氢氧根离子浓度增大，故碱性增强，故答案为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-；增强；
（6）固体氧化物甲烷燃料电池，根据化合价的变化可知，甲烷中碳的化合价从-4升高到+4，a电极为燃料电池的正极，b电极为燃料电池的负极，固体电解质中的阳离子向正极移动，即向a极移动，故答案为：正；a；
（7）b电极为燃料电池的负极，甲烷失电子结合氧离子生成二氧化碳和水，甲烷的化合价升高了8，失去8e-，故b电极的电极反应式为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O，故答案为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O；
（8）燃料电池是利用可燃物与氧气反应，生成二氧化碳和水，电池的总反应方程式为：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O；根据甲烷和电子的物质的量关系：CH4~8e-，b电极的电极反应式为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O，2ml电子转移时，消耗0.25ml甲烷，根据V=nVm=0.25ml×22.4L/ml=5.6L，故答案为：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O；5.6。
21．正确
【详解】铅蓄电池是可充电电池，正确。
22．正确
【详解】根据合成氨气的原理图可知，阳极水失电子，发生氧化反应，生成氧气，其电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故该说法正确。
23．正确
【详解】用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液后，Zn会把Cu置换出来，形成原电池回路，加快反应速率；该说法正确。
24．√
【详解】原电池中，阳离子向着正极移动，锌铜原电池中，铜电极为正极，所以溶液中的氢离子移动铜电极，答案：正确；
25．错误
【解析】略
26．(1) 放热
(2) 分液漏斗
(3)除去中混有的
(4)
(5)溶液
(6)
【分析】实验II利用碳酸钙和盐酸反应制备二氧化碳，其中混有杂质氯化氢和水蒸气，通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，干燥纯净的二氧化碳在装置D中与过氧化钠反应产生氧气和碳酸钠，通过E装置除去过量的二氧化碳，最后由F装置收集产生的氧气。
【详解】（1）将1~2mL水滴入盛有1~2g过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的小木条伸入试管中，观察到带火星的小木条复燃，说明生成了O2，用手触摸试管外壁，感觉发烫，说明该反应是放热反应。用pH计测得溶液呈碱性，说明该反应还生成了NaOH。
（2）装置A用于利用碳酸钙和盐酸制备二氧化碳气体，盛装稀盐酸的仪器名称是分液漏斗。
（3）制备的二氧化碳气体中混有氯化氢，通过装置B除去中混有的。
（4）D中发生反应是二氧化碳和过氧化钠的反应，产生氧气和碳酸钠，化学方程式：
。
（5）氢氧化钠溶液可以用于吸收二氧化碳，装置E中盛装的试剂是氢氧化钠溶液。
（6）二氧化碳和过氧化钠的反应，产生氧气和碳酸钠，G中得到的物质是氧气。
27． 大于 热能 电能 ABD 负 Zn-2e-=Zn2+ 有大量无色气泡产生 2H++2e-=H2↑
【详解】(1) A烧杯中温度升高，该反应是放热反应，所以反应物总能量大于生成物总能量；A中反应将化学能转化成热能，B中原电池是将化学能转化成电能。
(2) A．原电池要有自发进行的氧化还原反应发生，一定有电子的转移，A正确；
B．原电池的构成条件必须有两个电极，B正确；
C．活泼金属作负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，一般负极溶解正极质量增加或者有气体生成，C错误；
D．负极发生氧化反应，正极为还原反应，D正确；故答案为：ABD；
(3) 锌铜稀硫酸原电池中，活泼金属锌作负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，氢离子在正极铜上得电子产生氢气现象为：有大量无色气泡产生，电极反应为：2H++2e-=H2↑。
28． 有气体生成 发生偏转 活泼性不同的两个电极 形成闭合回路 有电解质溶液 Zn－2e－＝Zn2＋ 2H＋＋2e－＝H2↑ Cu 13
【分析】(1)根据实验现象、装置特点结合原电池的构成条件、原电池工作原理分析解答；
(2)实验3中锌是负极，铜是正极，据此解答。
(3)原电池中电流与电子的流向相反，根据负极反应式计算。
【详解】(1)实验3中构成原电池，锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子放电，则铜棒表面的现象是有气体生成，电流计指针发生偏转；
①实验2和3相比电极不一样，因此可得出原电池的形成条件是有活泼性不同的两个电极。
②实验1和3相比实验3中构成闭合回路，由此可得出原电池的形成条件是形成闭合回路。
③若将3装置中硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，由于乙醇是非电解质，硫酸是电解质，因此可得出原电池形成条件是有电解质溶液。
(2)锌是负极，发生失去电子的氧化反应，则Zn棒上发生的电极反应式为Zn－2e－＝Zn2＋；铜是正极，溶液中的氢离子放电，则Cu棒上发生的电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑；
(3)实验3中锌是负极，铜是正极，则电流是从Cu棒流出，反应过程中若有0.4ml电子发生了转移，根据Zn－2e－ ＝Zn2＋可知消耗0.2ml锌，则Zn电极质量减轻0.2ml×65g/ml＝13.0g。
【点睛】明确原电池的工作原理是解答的关键，注意原电池的构成条件，即：能自发地发生氧化还原反应；电解质溶液或熔融的电解质(构成电路或参加反应)；由还原剂和导体构成负极系统，由氧化剂和导体构成正极系统；形成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。
一、单选题
1．锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列说法正确的是
A．外电路的电流方向是由a极流向b极
B．正极的电极反应式是MnO2+e−+Li+=LiMnO2
C．锂锰电池可以用KOH溶液作为电解质溶液
D．放电过程中Li+离子从正极向负极迁移
2．我国科学家发明了一种“可固氮”的锂－氮二次电池，用可传递 Li+的醚类物质作电解质，电池的总反应为6Li +N2 2Li3N，下列说法正确的是
A．固氮时，电能转化为化学能
B．固氮时，电流由锂电极经用电器流向钌复合电极
C．脱氮时，钌复合电极的电极反应： 2Li3N - 6e- =6 Li++N2↑
D．脱氮时 ，Li+向钌复合电极迁移
3．如图所示的8个装置属于原电池的是
A．①②④⑤B．④⑤⑥C．④⑥⑦D．④⑤⑥⑦
4．下列说法错误的是
A．化学反应必伴随发生能量变化
B．能量变化必然伴随发生化学变化
C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关
D．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的
5．如图所示的原电池装置中，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电流流向已标出，下列说法正确的是
A．电子的流动方向为X电极→导线→Y电极→电解质溶液→X电极
B．若两电极分别为Zn和Cu，则X为Zn
C．X电极发生还原反应，Y电极发生氧化反应
D．流向Y电极，X电极可能产生H2
6．某研究所研制的氢氧燃料电池，可同时提供电和水。所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H2+O2=2H2O，则下列推断正确的是（ ）
A．正极反应为O2+4H++4e-=2H2O
B．该电池供应36g水，同时转移2ml电子
C．负极反应为2H2+2CO32--4e-=2H2O+2CO2
D．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性
7．下列物质间的反应，其能量变化与其它反应不同的是
A．铝热反应焊接铁轨B．铁粉与氯气反应生成氯化铁
C．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合D．甲烷在空气中燃烧
8．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是
A．该电池能够在高温下工作
B．放电过程中，质子(H+)从正极区向负极区迁移
C．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O-24e-=6CO2＋24H+
D．在电池反应中，每消耗1ml氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体11.2 L
9．下列反应中属于吸热反应的是
A．铁片与稀盐酸的反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C．生石灰与水反应D．碳的燃烧
10．下列关于铜电极的叙述中正确的是
A．铜锌原电池中铜是负极B．在铁上电镀铜时用铜作阴极
C．用电解法精炼粗铜时纯铜作阴极D．电解稀硫酸时用铜作阳极，阳极产生氢气
二、填空题
11．原电池是将化学能转化为电能的装置。
(1)a为铜片，b为铁片，烧杯中是稀硫酸溶液。
①当开关K断开时产生的现象为 。
A．a不断溶解
B．b不断溶解
C．a上产生气泡
D．b上产生气泡
E．溶液逐渐变蓝
②闭合开关K，反应一段时间后断开开关K，经过一段时间后，下列叙述不正确的是 。
A．溶液中H+浓度减小 B．正极附近浓度逐渐增大
C．溶液中含有FeSO4 D．溶液中浓度基本不变
(2)FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，若将此反应设计成原电池，请写出该原电池正极电极反应为 。
(3)下图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为NaOH溶液，电极材料为疏松多孔的石墨棒。请回答下列问题：
①a极通入的物质为 ，电解质溶液中的移向 极(选填“负”或“正”)。
②写出此氢氧燃料电池工作时，负极的电极反应式： 。
③当消耗氢气11.2L(标准状况下)时，假设电池的能量转化效率为80%，则导线中转移的电子的物质的量为 ml。
12．火力发电的原理：首先通过化石燃料 ，使 ，加热水使之 以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。
13．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1mlH-H键吸收436kJ，断裂1mlO=O键吸收496kJ，那么形成1mlH-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2ml，则标况下，正极消耗的O2为 L
14．某同学在做原电池原理的实验时，有如下实验步骤:
①用导线将灵敏电流计的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1);
②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
④用导线把锌片和铜片连接起来后，再平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。
回答下列问题:
(1)实验步骤①中应观察到的现象是 。
(2)实验步骤②中应观察到的现象是 。
(3)实验步骤③中应观察到的现象是 。
(4)实验步骤④中应观察到的现象是 。
(5)通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想(或假设)，该猜想是 。
(6)为了证实该猜想，该同学又设计了第⑤步实验，请简要画出第⑤步实验的装置示意图。
15．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。某同学利用“Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+”反应设制一个化学电池，如图所示，已知该电池在外电路中，电流从a极流向b极。请回答下列问题：
（1）b极是电池的 极，材料是 ，写出该电极的反应式 。
（2）a可以为 A、铜B、银C、铁D、石墨
（3）c溶液是 A、CuSO4溶液B、AgNO3溶液C、酒精溶液
（4）若该反应过程中有0.2ml电子发生转移，则生成Ag为 克。
16．利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：
半导体光催化剂浸入水或电介质溶液中，光照时可在其表面得到产物，下图为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为 。
17．书写不同的环境下甲烷燃料电池的电极反应式。
(1)酸性条件
正极反应式： ；
负极反应式： 。
(2)碱性条件
正极反应式： ；
负极反应式： 。
(3)固体电解质(高温下能传导O2-)
正极反应式： ；
负极反应式： 。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
正极反应式： ；
负极反应式： 。
18．某原电池装置如图所示。其中，Zn电极为原电池的 极（填“正”或“负”），电极反应式是 。Cu电极上发生的反应属于 （填“氧化”或“还原”） 反应。
19．科学家制造出一种使用固体电解质的燃科电池，其效率更高，可用于航天航空。如图是以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入氢气和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2-。
(1)c电极发生 反应(填“氧化”或“还原”)，d电极上的电极反应式为 。
(2)下图是用惰性电极电解200 mL 2 ml/L硫酸铜溶液，a电极上的电极反应式： ，若a电极产生112 mL(标准状况)气体， 此时溶液中H+浓度为 ( 不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入 ( 填字母)。
a、CuO b、CuCO3 c、Cu(OH)2 d、 Cu2(OH)2CO3
20．I．物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。
(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，反应的离子方程式是 。
(2)将锌片、铜片按照图所示装置连接，能证明化学能转化为电能的实验现象是：铜片上有气泡产生、 。
(3)稀硫酸在如图所示装置中的作用是：传导离子、 。
(4)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。
① CaO＋H2O = Ca(OH) 2
② 2H2＋O2 = 2H2O
③ Cu＋2Ag+ = Cu2+＋ 2Ag
Ⅱ．
(5)纽扣式微型银锌电池广泛的应用于电子表和电子计算器中，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。其正极的电极反应式： ，工作时电池电解质溶液的碱性 (填“增强”、“减弱”或“不变”)。
Ⅲ．固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。
(6)a电极为电池的 极，固体电解质中的阳离子向 极移动；
(7)b电极的电极反应式为： ；
(8)电池的总反应方程式为： 。当电路中有2ml电子转移时，理论上负极消耗的气体在标况下的体积是 L。
三、判断题
21．铅蓄电池是可充电电池。(_______)
22．图中，水在阳极失去电子生成氧气。
23．用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率。(_______)
24．在锌铜原电池中，溶液中的氢离子移动铜电极。(_____)
25．充电电池可以无限制地反复充电、放电。(__)
四、解答题
26．从物质分类的角度看，和都属于氧化物，但二者的性质存在很大差异。查阅资料得知，可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂，某实验小组欲通过实验探究的性质与用途。
【实验I】探究与水的反应
(1)如图，将1~2mL水滴入盛有1~2g过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的小木条伸入试管中，观察到带火星的小木条复燃，说明生成了 ，用手触摸试管外壁，感觉发烫，说明该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。用pH计测得溶液呈碱性，说明该反应还生成了 。
【实验II】探究与的反应
(2)装置A用于制备 气体，盛装稀盐酸的仪器名称是 。
(3)装置B的作用是 。
(4)写出D中发生反应的化学方程式： 。
(5)装置E的作用是除去过量的，则装置E中盛装的试剂是 。
(6)G中得到的物质是 ，证明可用作呼吸面具和潜水艇的供氧剂。
27．学习小组用如图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应，实验过程中A烧杯内的溶液温度升高，B烧杯的电流计指针发生偏转，请回答以下问题。
(1)从能量转化的角度来看，A、B中反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量，A中是将化学能转变为 ， B中主要是将化学能转变为 。
(2)该小组同学针对原电池原理提出以下说法，其中正确的是 (填字母序号)。
A．原电池反应的过程中一定有电子转移
B．原电池装置需要2个电极
C． 电极一定不能参加反应
D．氧化反应和还原反应分别在两极发生
(3) B中Zn板是 极， 发生的电极反应为 。Cu板上的现象是 ， Cu电极上发生的电极反应为 。
28．某化学研究性学习小组针对原电池形成条件，设计了实验方案，进行如下探究。
(1)请填写有关实验现象并得出相关结论。
①通过实验2和3，可得出原电池的形成条件是 。
②通过实验1和3，可得出原电池的形成条件是 。
③若将3装置中硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，从而可得出原电池形成条件是 。
(2)分别写出实验3中Zn棒和Cu棒上发生的电极反应式：
Zn棒： 。
Cu棒： 。
(3)实验3的电流是从 棒流出(填“Zn”或“Cu”)，反应过程中若有0.4ml电子发生了转移，则Zn电极质量减轻 g。
编号
电解质溶液
装置
①
稀硫酸
②
稀硫酸
③
稀盐酸
④
稀硫酸
⑤
酒精
⑥
CH3COOH溶液
⑦
两池都是CuCl2溶液
⑧
两池都是稀硫酸
编号
实验装置
实验现象
1
锌棒逐渐溶解，表面有气体生成；铜棒表面无现象
2
两锌棒逐渐溶解，表面均有气体生成；电流计指针不偏转
3
铜棒表面的现象是 ，电流计指针
参考答案：
1．B
【详解】A．Li为负极，MnO2为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，A错误；
B．MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，B正确；
C．因负极材料为Li，可与水反应，则不能用氢氧化钾溶液代替电池中的混合有机溶剂，C错误；
D．放电过程中Li+离子从负极向正极迁移，D错误。
答案选B。
2．C
【详解】A.固氮时为原电池原理，化学能转化为电能，A错误；
B.固氮时，Li电极为负极，钌复合电极为正极，电流由钌复合电极经用电器流向锂电极，B错误；
C.脱氮时为电解原理，钌复合电极为阳极，阳极上发生失电子的氧化反应，钌复合电极的电极反应为2Li3N - 6e- =6 Li++N2↑，C正确；
D.脱氮时，钌复合电极为阳极，锂电极为阴极，Li+（阳离子）向锂电极迁移，D错误；
答案选C。
3．C
【详解】①中只有Zn不能构成原电池，②中C和稀硫酸不反应，不构成原电池，③电极材料相同不能构成原电池，⑤中酒精为非电解质不能构成原电池，⑧不是闭合回路不能构成原电池，而④⑥⑦符合原电池的构成条件，故选：C；
4．B
【详解】A．化学反应过程中一定有化学键的断裂和形成，因此必伴随发生能量变化，A正确；
B．能量变化不一定必然伴随发生化学变化，例如物质的三态变化等，B错误；
C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关，例如碳燃烧时，消耗的碳越多，放出的热量越多，C正确；
D．由于断键吸热，形成化学键放热，则化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的，D正确；
答案选B。
5．B
【详解】A．电流流动方向是Y电极→导线→X电极，则电子的流动方向为X电极→导线→Y电极，电子不能再溶液中移动，故A错误；
B．根据A选项分析，X为负极，若两电极分别为Zn和Cu，Zn为活泼金属，则X为Zn，故B正确；
C．X电极为负极，发生氧化反应，Y电极为正极，发生还原反应，故C错误；
D．原电池“同性相吸”，则流向负极即X电极，Y电极可能产生H2，故D错误。
综上所述，答案为B。
6．C
【详解】A．放电时，正极上发生还原反应，电解质为熔融的碳酸钾，则电极反应为O2+2CO2+4e-═2CO32-，故A错误；
B．36g水的物质的量为2ml，由反应可知，生成2mlH2O转移4ml电子，则该燃料电池供应2ml水蒸气时转移电子的物质的量为4ml，故B错误；
C．放电时，负极发生氧化反应，电极反应为：2H2-4e-+2CO32-═2CO2+2H2O，故C正确；
D．该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，故D错误；
故答案为C。
【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－。
7．C
【详解】铝热反应是放热反应；铁粉与氯气反应生成氯化铁为放热反应；氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合反应是吸热反应；甲烷在空气中燃烧为放热反应；所以其能量变化与其它反应不同的是C，
故选：C。
8．C
【详解】A．高温条件下微生物会失活，A错误；
B．原电池内部阳离子应向正极移动，B错误；
C．负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，电极反应为C6H12O6＋6H2O-24e-=6CO2↑＋24H+，C正确；
D．正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，对比负极反应可知，消耗1ml氧气生成1ml二氧化碳，标准状况下体积是22.4L，D错误；
答案选C。
9．B
【详解】A．活泼金属与酸反应放出热量，则铁片与稀盐酸发生置换反应属于放热反应，A不符合题意；
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应，生成BaCl2、NH3和H2O，需要吸收热量，所以为吸热反应，B符合题意；
C．生石灰与水发生化合反应，生成氢氧化钙，同时放出热量，此反应为放热反应，C不符合题意；
D．碳在空气中发生燃烧，生成二氧化碳气体，同时放出大量的热，此反应属于放热反应，D不符合题意；
故选B。
10．C
【详解】A．铜锌原电池中活泼性更强的锌做负极，铜电极为正极，A项错误；
B．电镀池中，镀层金属做阳极，镀件做阴极；因此，铁上电镀铜时，铜电极应该做阳极，B项错误；
C．电解精炼铜时，粗铜做阳极，纯铜做阴极，C项正确；
D．电解池的阳极若为活性电极，则电极材料先发生氧化反应；因此，铜做阳极，阳极生成的是Cu2+，D项错误；
答案选C。
11． BD B H2 负 0.8
【分析】原电池中还原剂作负极，氧化剂作正极，电池内部阴离子移向负极，阳离子移向正极。
【详解】(1)①当开关K断开时，b为铁片，发生Fe+2H+=Fe2++H2↑ ,产生的现象为b不断溶解，b上产生气泡，故答案为：BD；
②闭合开关K，a为铜片，作用原电池的正极，b为铁片，作负极，发生Fe+2H+=Fe2++H2↑ ,反应一段时间后断开开关K，经过一段时间后，A．H+还原成氢气，溶液中H+浓度减小，故A正确；B．阴离子移向负极，负极附近浓度逐渐增大，故B错误；C．生成硫酸亚铁，溶液中含有FeSO4 ，故C正确；D．忽略溶液的体积变化，溶液中浓度基本不变，故D正确；故答案为：B；
(2)FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，若将此反应设计成原电池，铁离子得电子生成亚铁离子，原电池正极电极反应为。故答案为：；
(3)①图中电子从a极出发，a极上还原剂失电子，a极通入的物质为H2，电解质溶液中的移向负极(选填“负”或“正”)。故答案为：H2；负；
②此氢氧燃料电池工作时，氢气失电子后与氢氧根离子结合生成水，负极的电极反应式：。故答案为：；
③当消耗氢气11.2L(标准状况下)时，n(H2)=0.5ml，假设电池的能量转化效率为80%，则导线中转移的电子的物质的量为0.5ml×2×80%=0.8ml。故答案为：0.8。
12． 燃烧 化学能转变为热能 汽化为蒸汽
【解析】略
13．(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0.5ml氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，则2ml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1mlH-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2ml，则消耗氧气0.5ml，标准状况下，0.5ml氧气的体积为。
14． 电流计指针不偏转 锌片上有气泡产生 铜片上无气泡 铜片上有大量气泡，锌片上没有气泡或有少量气泡 有电子从锌经导线向铜片移动 有电子从导线上流过，导线上应形成电流，可以连接一个电流计来证明，实验装置图可设计如下，溶液为稀硫酸。
【详解】形成原电池必须满足下列条件:①两块活泼性不同的金属(或一块金属，一块可导电的非金属)作两极;②电解质溶液;③形成闭合电路;④有自发的氧化还原反应。
（1）没有构成原电池，指针不偏转；
（2）只有锌片，没有构成原电池，锌与稀硫酸直接反应，产生氢气；
（3）只有铜片，没有构成原电池，铜与硫酸不反应，无现象；
（4）构成原电池，锌为负极，逐渐溶解，铜为正极，产生氢气；
（5）构成原电池，外电路有电子（电流）流动；
（6）有电子从导线上流过，导线上应形成电流，可以连接一个电流计来证明，实验装置图可设计如下，溶液为稀硫酸。
15． 负 Cu Cu–2e-=Cu2+ BD B 21.6
【分析】有题干信息可知，原电池中，电流从a极流向b极，则a为正极，得到电子，发生还原反应，b为负极，失去电子，发生氧化反应，据此分析解答问题。
【详解】(1)根据上述分析知，b是电池的负极，失去电子，反应Cu＋2Ag+＝2Ag+Cu2+中Cu失去电子，故Cu作负极，发生的电极反应为Cu–2e-=Cu2+，故答案为：负；Cu；Cu–2e-=Cu2+；
(2)a是电池的正极，电极材料可以是比铜更稳定的Ag，也可以是惰性的石墨，故答案为：BD；
(3)电解质溶液c是含有Ag+的溶液，故答案为：B；
(4)根据得失电子守恒可得，反应过程中转移1ml电子，生成2mlAg，质量为108×2=21.6g，故答案为：21.6。
16．光能转化为化学能
【详解】光解水过程中的能量转化形式为光能转化为化学能。
17．(1) 2O2＋8H＋＋8e-=4H2O CH4-8e-＋2H2O=CO2＋8H＋
(2) 2O2＋4H2O＋8e-=8OH- CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O
(3) 2O2＋8e-=4O2- CH4＋4O2--8e-=CO2＋2H2O
(4) 2O2＋4CO2＋8e-=4CO CH4＋4CO-8e-=5CO2＋2H2O
【详解】（1）酸性条件，负极上燃料甲烷失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则负极的电极反应式为：CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为2O2+8e-+8H+═4H2O。
（2）碱性条件下，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极电极反应式为：2O2+4H2O+8e-=8OH-；在负极上甲烷反应能生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，则负极电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO+7H2O。
（3）固体电解质中，正极上氧气得电子生成O2-，则正极电极反应式为：2O2+8e-=4O2-；负极上甲烷失电子生成二氧化碳和水，则负极电极反应式为：CH4+4O2--8e-═CO2+2H2O；
故答案为：2O2+8e-=4O2-；CH4+4O2--8e-═CO2+2H2O。
（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下，正极上氧气得电子生成碳酸根离子，正极反应式为2O2+4CO2+8e-═4CO，负极上甲烷失电子转化为二氧化碳，负极反应式为CH4+4CO-8e-=5CO2+2H2O。
18． 负 Zn-2e=Zn2+ 还原
【分析】在原电池反应中，活泼电极为负极，负极失去电子发生氧化反应；较不活泼电极为正极，正极上溶液中离子得到电子发生还原反应，据此分析解答。
【详解】有活动性不同的两个电极连接，形成闭合回路，有电解质溶液，因此构成了原电池。由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为原电池的负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e=Zn2+；Cu不活泼，为原电池的正极，在正极上溶液中的H+得到电子，发生还原反应，电极方程式为：2H++2e-=H2↑。
【点睛】本题考查了原电池的组成、反应原理。原电池构成必须具备四个条件：活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行氧化还原反应。一般情况下活泼的电极为负极，负极发生氧化反应；不活泼电极为正极，正极上发生还原反应；在电解质溶液中，阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动。
19． 还原 CH4+4O2-═CO2+2H2O+8e- 4OH-═2H2O+O2↑+4e- 0.1ml/L ac
【分析】依据装置图中电流流向分析，c为正极，氧气的电子发生还原反应，d为负极，甲烷失电子发生氧化反应；图乙是电解池，与电源正极连接的a电极为阳极，发生4OH--4e-═O2↑+2H2O，b为阴极，发生为Cu2++2e-═Cu，以此解答。
【详解】(1)图甲是原电池，依据电流流向是从正极流向负极，c电极为正极，氧气得到电子发生还原反应，d电极为电池负极，甲烷失电子发生还原反应，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导阳极生成的O2-离子，负极电极反应为：CH4+4O2-═CO2+2H2O+8e-；故答案为：还原； CH4+4O2-═CO2+2H2O+8e-；
(2)如图乙所示电解200 mL 2 ml/L硫酸铜溶液，发生的电解池反应为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，a电极与电源正极相连为阳极，溶液中氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应，电极反应为：4OH-═2H2O+O2↑+4e-；若a电极产生112 mL(标准状况)气体为氧气，物质的量为=0.005ml，消耗氢氧根离子物质的量为0.005ml4=0.02ml，溶液中生成氢离子物质的量为0.02ml，c(H+)==0.1ml/L；则所得溶液电解过程中CuSO4溶液每损失2个Cu原子，就损失2个 O原子，相当于损失一个CuO，为了使CuSO4溶液，恢复原浓度，应加入CuO，也可以加入CuCO3，符合恢复溶液浓度的定量关系，但不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3，因为CuCO3+H2SO4═CuSO4+CO2↑+H2O，相当于加CuO，而Cu(OH)2+H2SO4═CuSO4+2H2O、Cu2(OH)2CO3+2H2SO4═2CuSO4 +CO2↑+3H2O，除增加溶质外还增加了水，故选ac，故答案为：4OH-═2H2O+O2↑+4e-；0.1ml/L；ac。
20．(1)Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑
(2)电流表指针偏转
(3)参与电极反应
(4)②③
(5) Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 增强
(6) 正 a
(7)CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O
(8) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 5.6
【详解】（1）将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的离子方程式为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑，故答案为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑；
（2）将锌片、铜片按照图示装置连接，形成原电池，Zn易失电子作负极，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋+2e－=H2↑。能证明化学能转化为电能的实验现象是铜片上有气泡产生、电流表指针偏转，故答案为：电流表指针偏转；
（3）稀硫酸在图示装置中的作用是传导离子、作正极反应物参与电极反应，故答案为：参与电极反应；
（4）理论上，任何一个放热的氧化还原反应都能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能：
①CaO＋H2O = Ca(OH) 2，无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，不能实现化学能直接转化为电能，①不满足题意；
②2H2＋O2=2H2O，有单质参与的化合反应属于氧化还原反应，能设计成原电池(燃料电池)，实现化学能直接转化为电能，②满足题意；
③Cu＋2Fe3+=Cu2+＋2Fe2+，有元素化合价变化，属于氧化还原反应，能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能，③满足题意；
综上所述，②③满足题意，故答案为：②③。
（5）根据总反应中化合价的变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，电极反应为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，则正极为Ag2O，被还原，电极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，电解池中氢氧根量不变，水的量减少，导致氢氧根离子浓度增大，故碱性增强，故答案为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-；增强；
（6）固体氧化物甲烷燃料电池，根据化合价的变化可知，甲烷中碳的化合价从-4升高到+4，a电极为燃料电池的正极，b电极为燃料电池的负极，固体电解质中的阳离子向正极移动，即向a极移动，故答案为：正；a；
（7）b电极为燃料电池的负极，甲烷失电子结合氧离子生成二氧化碳和水，甲烷的化合价升高了8，失去8e-，故b电极的电极反应式为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O，故答案为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O；
（8）燃料电池是利用可燃物与氧气反应，生成二氧化碳和水，电池的总反应方程式为：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O；根据甲烷和电子的物质的量关系：CH4~8e-，b电极的电极反应式为：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O，2ml电子转移时，消耗0.25ml甲烷，根据V=nVm=0.25ml×22.4L/ml=5.6L，故答案为：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O；5.6。
21．正确
【详解】铅蓄电池是可充电电池，正确。
22．正确
【详解】根据合成氨气的原理图可知，阳极水失电子，发生氧化反应，生成氧气，其电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故该说法正确。
23．正确
【详解】用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液后，Zn会把Cu置换出来，形成原电池回路，加快反应速率；该说法正确。
24．√
【详解】原电池中，阳离子向着正极移动，锌铜原电池中，铜电极为正极，所以溶液中的氢离子移动铜电极，答案：正确；
25．错误
【解析】略
26．(1) 放热
(2) 分液漏斗
(3)除去中混有的
(4)
(5)溶液
(6)
【分析】实验II利用碳酸钙和盐酸反应制备二氧化碳，其中混有杂质氯化氢和水蒸气，通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，干燥纯净的二氧化碳在装置D中与过氧化钠反应产生氧气和碳酸钠，通过E装置除去过量的二氧化碳，最后由F装置收集产生的氧气。
【详解】（1）将1~2mL水滴入盛有1~2g过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的小木条伸入试管中，观察到带火星的小木条复燃，说明生成了O2，用手触摸试管外壁，感觉发烫，说明该反应是放热反应。用pH计测得溶液呈碱性，说明该反应还生成了NaOH。
（2）装置A用于利用碳酸钙和盐酸制备二氧化碳气体，盛装稀盐酸的仪器名称是分液漏斗。
（3）制备的二氧化碳气体中混有氯化氢，通过装置B除去中混有的。
（4）D中发生反应是二氧化碳和过氧化钠的反应，产生氧气和碳酸钠，化学方程式：
。
（5）氢氧化钠溶液可以用于吸收二氧化碳，装置E中盛装的试剂是氢氧化钠溶液。
（6）二氧化碳和过氧化钠的反应，产生氧气和碳酸钠，G中得到的物质是氧气。
27． 大于 热能 电能 ABD 负 Zn-2e-=Zn2+ 有大量无色气泡产生 2H++2e-=H2↑
【详解】(1) A烧杯中温度升高，该反应是放热反应，所以反应物总能量大于生成物总能量；A中反应将化学能转化成热能，B中原电池是将化学能转化成电能。
(2) A．原电池要有自发进行的氧化还原反应发生，一定有电子的转移，A正确；
B．原电池的构成条件必须有两个电极，B正确；
C．活泼金属作负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，一般负极溶解正极质量增加或者有气体生成，C错误；
D．负极发生氧化反应，正极为还原反应，D正确；故答案为：ABD；
(3) 锌铜稀硫酸原电池中，活泼金属锌作负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，氢离子在正极铜上得电子产生氢气现象为：有大量无色气泡产生，电极反应为：2H++2e-=H2↑。
28． 有气体生成 发生偏转 活泼性不同的两个电极 形成闭合回路 有电解质溶液 Zn－2e－＝Zn2＋ 2H＋＋2e－＝H2↑ Cu 13
【分析】(1)根据实验现象、装置特点结合原电池的构成条件、原电池工作原理分析解答；
(2)实验3中锌是负极，铜是正极，据此解答。
(3)原电池中电流与电子的流向相反，根据负极反应式计算。
【详解】(1)实验3中构成原电池，锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子放电，则铜棒表面的现象是有气体生成，电流计指针发生偏转；
①实验2和3相比电极不一样，因此可得出原电池的形成条件是有活泼性不同的两个电极。
②实验1和3相比实验3中构成闭合回路，由此可得出原电池的形成条件是形成闭合回路。
③若将3装置中硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，由于乙醇是非电解质，硫酸是电解质，因此可得出原电池形成条件是有电解质溶液。
(2)锌是负极，发生失去电子的氧化反应，则Zn棒上发生的电极反应式为Zn－2e－＝Zn2＋；铜是正极，溶液中的氢离子放电，则Cu棒上发生的电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑；
(3)实验3中锌是负极，铜是正极，则电流是从Cu棒流出，反应过程中若有0.4ml电子发生了转移，根据Zn－2e－ ＝Zn2＋可知消耗0.2ml锌，则Zn电极质量减轻0.2ml×65g/ml＝13.0g。
【点睛】明确原电池的工作原理是解答的关键，注意原电池的构成条件，即：能自发地发生氧化还原反应；电解质溶液或熔融的电解质(构成电路或参加反应)；由还原剂和导体构成负极系统，由氧化剂和导体构成正极系统；形成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。
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