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化学必修 第二册第2节 化学反应与能量转化课后复习题
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这是一份化学必修 第二册第2节 化学反应与能量转化课后复习题，共9页。试卷主要包含了 下列有关装置的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
1. 钠离子电池具有成本低、能量转换效率高、寿命长等优点。一种钠离子电池用碳基材料(NamCn)作负极，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电，该钠离子电池的工作原理为Na1−mCO2+NamCnNaCO2+Cn。下列说法不正确的是 ( )
A. 放电时，Na+向正极移动
B. 放电时，负极的电极反应式为Na mC n−me−=mNa++C n
C. 充电时，阴极质量减小
D. 充电时，阳极的电极反应式为NaCO2−me−=Na1− mCO2+mNa+
2. 科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图所示，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是( )
A. 放电时，负极反应为Zn−2e−+4OH− Zn(OH)42−
B. 放电时，1 ml CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 ml
C. 充电时，电池总反应为2Zn(OH)42− 2Zn+O2↑+4OH−+2H2O
D. 充电时，阳极溶液中OH−浓度升高
3. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A. 图甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+的浓度增大
B. 图乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−
C. 图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D. 图丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
4. 下列有关装置的说法正确的是
A. 装置Ⅰ中Mg为原电池的负极B. 装置Ⅱ为一次电池
C. 装置Ⅲ可构成原电池D. 装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒
5. 现有如图所示的甲、乙两装置，下列说法中，正确的是( )
A. 甲装置中铜片是正极材料
B. 乙装置中锌片是负极反应物
C. 两装置中，铜片表面均无气泡产生
D. 甲装置中，铜片上发生的电极反应为Cu−2e−=Cu2+
6. 某种新型热激活电池的结构如图所示，电极a的材料是氧化石墨烯(CP)和铂纳米粒子，电极b的材料是聚苯胺(PANI)，电解质溶液中含有Fe3+和Fe2+，加热使电池工作时电极b发生的反应是PANI−2e−+H2O===PANIO(氧化态聚苯胺,绝缘体)+2H+，电池冷却时，Fe2+在电极b表面与PANIO反应可使电池再生。下列说法不正确的是( )
A. 电池工作时电极a为正极，且发生的反应是Fe3++e−===Fe2+
B. 电池工作时，若在电极b周围滴加几滴紫色石蕊溶液，电极b周围慢慢变红
C. 电池冷却时，若该装置正负极间接有电流计，指针会发生偏转
D. 电池冷却过程中发生的反应是2Fe2++PANIO+2H+===2Fe3++PANI+H2O
7. 某化学兴趣小组设计了如图所示的原电池，装置连接一段时间后，发现镁棒上有大量气泡产生，电流计指针偏向镁。下列说法正确的是
A. 镁比铝活泼，在该原电池中作负极，发生氧化反应
B. 电子从铝电极经KOH溶液流向镁电极
C. 镁电极的电极反应式：2H2O−4e−=O2↑+4H+
D. 若将KOH溶液换为稀硫酸，电流计指针将偏向铝电极
8. 关于下列各装置图的叙述中，不正确的是 ( )
A. 用装置①电解精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B. 装置②为原电池，总反应是Fe+2Fe3+=3Fe2+
C. 图③所示柱状图，纵坐标表示第二周期元素最高正价随原子序数的变化
D. 图④所示曲线，表示该反应是放热反应
9. 下列有关电化学知识的描述正确的是( )
A. 反应Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑可设计成原电池
B. 将反应Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2设计成如图所示原电池装置，盐桥内的K+向盛FeCl3溶液的烧杯中移动
C. 常温下，将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，负极反应式为Fe−2e−=Fe2+
D. 由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池中，负极反应式为Mg−2e−+2OH−=Mg(OH)2
10. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A. 如图所示，可用Pt电极代替Cu电极做正极
B. 如图所示，通入氧气的一极为正极
C. 如图所示，锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D. 如图所示，原电池Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O中，PbO2发生氧化反应做负极
11. 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：CO2+4H2=CH4+2H2O，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Pt/CNT，B电极是TiO2。通过光解水，可由CO2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2H2O−4e−=O2↑+4H+
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30g异丙醇转移的电子数目为9ml
12. 我国科学家研发出种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A. 放电时B电极反应式为I2+2e−=2I−
B. 放电时电解质储罐中离子总浓度增大
C. M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜
D. 充电时，A电极质量增加65 g时，C区增加离子数为4NA
13. 某干电池原理如图所示，电池总反应为Zn+2NH4+Zn2++2NH3↑+H2↑。下列有关该电池的说法中错误的是( )
A. 锌片上发生氧化反应
B. 碳棒上的反应为2NH4++2e−2NH3↑+H2↑
C. 图中该电池原理装置工作过程中溶液pH增大
D. 断开导线，图中该电池原理装置中不再发生任何反应
14. 微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图1为其工作原理，图2为废水中Cr2O72−浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是( )
图1 图2
A. M为电源负极，有机物被氧化
B. 处理1mlCr2O72−时有6ml H+从交换膜左侧向右侧迁移
C. 电池工作时，N极附近溶液pH增大
D. Cr2O72−浓度较大时，可能会造成还原菌失活
15. SO2可形成酸雨，是大气污染物，用如图所示装置既可以吸收工厂排放的废气中的SO2，又可以生成一定量的硫酸溶液，下列说法正确的是( )
A. a极为正极，b极为负极
B. 生产过程中氢离子由右向左移动
C. 从左下口流出的硫酸溶液的质量分数一定大于50%
D. 负极反应式为SO2+2H2O−2e−===SO42−+4H+
二、实验题
16. 原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应：A.NaOH+HCl=NaCl+H2O；B.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑上述反应中能设计成原电池的是______。
分别按图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计。请回答下列问题：
(2)以下叙述中，正确的是______。
A.甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B.两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C.两烧杯中溶液pH均增大 D.产生气泡的速度甲中比乙中慢
E.乙的外电流电路中电流方向Zn→Cu F.乙溶液中SO42−向铜片方向移动
(3)变化过程中能量转化的主要形式是：甲为______；乙为______。
(4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应方程式及总反应离子方程式：铜电极：______，总反应：______。
(5)当电路中转移0.5ml电子时，消耗负极材料的质量为______。
17. 文献表明：相同条件下，草酸根(C2O42−)的还原性强于Fe2+。为检验这一结论，某研究性小组进行以下实验。
资料：Ⅰ.K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，光照易分解；
FeC2O4·2H2O为黄色固体，溶于水，可溶于强酸。
Ⅱ.配合物的稳定性可以用稳定常数K来衡量，如Cu2++4NH3=Cu(NH3)42+，其稳定常数表达式K=cCuNH342+cCu2+⋅c4NH3，已知K[Fe(C2O4)3]3−=1020，K[Fe(SCN)3]=2×103。
【实验2】通过Fe3+和C2O42−在溶液中的反应比较Fe2+和C2O42−的还原性强弱。
(1)取实验2中少量晶体洗净，配成溶液，滴加KSCN溶液，不变红，继续加入硫酸，溶液变红，说明晶体含有+3价铁元素，其原因是 ________________________________________。
(2)经检验，亮绿色晶体为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。设计实验，确认实验2中没有发生氧化还原反应的操作和现象是________________________________________。
(3)取实验2中的亮绿色溶液光照一段时间，产生黄色浑浊且有气泡产生。补全反应的离子方程式：______Fe(C2O4)33−______FeC2O4↓+______↑+______。
【实验3】又设计以下装置直接比较Fe2+和C2O42−的还原性强弱，并达到了预期的目的。
(4)描述达到预期目的可能产生的现象：__________________________________________________________________________________。
三、简答题
18. (1)合成氨的反应中的能量变化如图所示，该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)，其原因是反应物化学键断裂吸收的总能量________(填“大于”或“小于”)生成物化学键形成放出的总能量。
(2)从断键和成键的角度分析化学反应中能量的变化。化学键的键能如表：
则生成1ml气态水可以放出热量________kJ。
(3)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH ⇌充电放电3Zn+2K2FeO4+8H2O。则高铁电池的负极材料是________，放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(4)原电池可将化学能转化为电能。若Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，负极是________(填“Cu”或“Fe”)；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，正极发生反应的电极反应式是________，电解质溶液中阳离子移向________极(填“正”或“负”)。质量相同的铜棒和锌棒用导线连接后插入CuSO4溶液中，一段时间后，取出洗净、干燥、称量，二者质量差为12.9g。则导线中通过的电子的物质的量是________ml。
19. 如图所示为原电池装置示意图。回答下列问题：
(1)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，作负极的分别是____________________(填字母)。
A.铝片、铜片 B.铜片、铝片
C.铝片、铝片 D.铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式：______________________。
(2)若A为Pb，B为PbO2，电解质为H2SO4溶液，工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。写出B电极反应式：__________________；该电池在工作时，A电极的质量将____________________(填“增加”“减小”或“不变”)。若该电池反应消耗了0.1 ml H2SO4，则转移电子的数目为__________。
(3)若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃料电池，写出A电极反应式：_____________________________；该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将__________(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(4)若A、B均为铂片，电解质为H2SO4溶液，分别从A、B两极通入CH4和O2，该电池即为甲烷燃料电池，写出A电极反应式：________________________________________；若该电池反应消耗了6.4 g CH4，则转移电子的数目为__________。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，A正确；
放电时，负极NamCn失去电子，故电极反应式为NamCn−me−=mNa++Cn，B正确；
充电时，阴极的电极反应式为mNa++Cn+me−=NamCn，电极质量增加，C错误；
充电时，阳极是NaCO2失去电子转化为Na1−mCO2，电极反应式为NaCO2−me−=Na1−mCO2+mNa+，D正确。
2.【答案】D
【解析】由题图知，放电时，Zn失去电子被氧化为Zn(OH)42−，负极反应为Zn−2e−+4OH− Zn(OH)42−，A正确；
放电时，CO2在正极得到电子被还原为HCOOH(C可看作+2价)，故1 ml CO2转化为HCOOH时转移电子的物质的量为2 ml，B正确；
充电时阴极反应为2Zn(OH)42−+4e− 2Zn+8OH−，阳极反应为2H2O−4e−=O2↑+4H+，则电池总反应为2Zn(OH)42− 2Zn+O2↑+4OH−+2H2O，C正确；
充电时，阳极产生H+，H+浓度升高，OH−浓度降低，D错误。
3.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查原电池的相关知识，注意结合常见的一次电池、二次电池进行分析，题目难度一般。
【解答】
A.Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变Zn2+，：Zn2+向Cu电极(正极)方向移动，正极上H+得电子变H2，因而Cu电极附近溶液中c(H+)减小，故A错误；
B. Ag2O作正极，得电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为：Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−，故B正确；
C.Zn做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，故C正确；
D.铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O，可知使用一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故D正确。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查原电池的组成和工作原理，题目难度不大，注意不同金属构成原电池的两极时，通常较为活泼的为负极，有时还要看电解质环境。
【解答】
A.镁与氢氧化钠溶液不反应，铝能够与氢氧化钠溶液反应，装置Ⅰ中铝为负极，镁为正极，故A错误；
B.铅蓄电池是二次电池，可以放电充电，故B错误；
C.装置Ⅲ中的两个材料相同、都是Zn，不能构成原电池，故C错误；
D.装置Ⅳ为干电池，锌为负极，碳棒为正极，工作时，原电池中电子由负极沿导线流向正极，因此电子由锌通过导线流向碳棒，故D正确。
5.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查原电池的工作原理，难度不大，掌握原电池的构造和工作原理即可解答。
【解答】
A. 甲装置中，锌的活泼性强于铜，则锌为负极被氧化，铜作正极，故A正确；
B. 乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，故B错误；
C. 甲装置中，铜为正极，生成氢气，乙装置中铜片表面无气泡生成，故C错误；
D. 甲装置中，铜片作正极，发生的电极反应为2H++2e−=H2↑，故D错误；
故选A。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查新型电池的工作原理，难度一般，掌握电极反应和电荷移动即可解答。
【解答】
根据b极电极反应判断电极a是正极，电极b是负极，电池工作时电极a发生的反应是Fe3++e−===Fe2+，A正确；
电池工作时电极b发生的反应是PANI−2e−+H2O===PANIO(氧化态聚苯胺,绝缘体)+2H+，溶液显酸性，若在电极b周围滴加几滴紫色石蕊溶液，电极b周围慢慢变红，B正确；
电池冷却时Fe2+是在电极b表面与PANIO反应使电池再生，因此冷却再生过程电极a上无电子得失，导线中没有电子通过，C不正确；
电池冷却时Fe2+是在电极b表面与PANIO反应使电池再生，反应式2Fe2++PANIO+2H+===2Fe3++PANI+H2O，D正确。
7.【答案】D
【解析】
【分析】
本题主要考查原电池的工作原理，注意结合原电池的工作原理进行分析解答，题目难度不大。
【解答】
A.由镁棒上有大量气泡产生可知，镁在该原电池中作正极，故A错误；
B.原电池中电子不能进入电解质溶液，故B错误；
C.镁是正极，电极反应式为：2H2O+2e−=H2↑+2OH−，故C错误；
D.若将KOH溶液换为稀硫酸，因为镁的金属性强于铝，则镁作负极，铝作正极，电流计指针将偏向铝电极，故D正确。
8.【答案】C
【解析】根据电流的方向可知a极为电解池的阳极，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液，A项正确；
铁比铜活泼，为原电池的负极，电池总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，B项正确；
第二周期中O无最高正价，F无正价，C项错误；
反应物能量比生成物高，该反应为放热反应，D项正确。
9.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了原电池的设计，要求学生理解掌握原电池的工作原理，构成原电池的条件，题目难度不大。
【解答】
A.该反应不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B.根据电池总反应式Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2可知Cu失电子作负极，正极是铁离子得电子生成亚铁离子，原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动，盐桥内K+向FeCl3溶液移动，故B正确；
C.铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，常温下铁遇到浓硝酸会钝化，金属铜是负极，负极反应式为Cu−2e−=Cu2+，故C错误；
D.由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，总反应是金属铝和氢氧化钠之间的反应，铝是负极，失电子生成偏铝酸根，故D错误。
10.【答案】D
【解析】解：A.图为铜锌原电池，锌为负极，铜为正极，H+会在铜上得电子发生还原反应，所以Cu电极换成铂电极，反应不变，故A正确；
B.图为氢氧燃料电池，燃料做负极发生氧化反应，氧气做正极发生还原反应，故B正确；
C.图为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确；
D.图为铅蓄电池，放电时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，PbO2中铅的化合价降低发生还原反应做正极，故D错误；
故选：D。
本题以各种电池的原理为载体考查了原电池原理，难度不大，会书写正负极反应是解本题的关键。
11.【答案】D
【解析】由图可知，A极发生还原反应，是电池的正极，A说法正确；B极水失电子生成氢离子和氧气，电极反应为2H2O−4e===O2↑+4H+，B说法正确；A极上H+得电子被还原成H2，CO2得电子被还原成异丙醇，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，C说法正确；二氧化碳中的C为+4价，而异丙醇中C为−2价，生成1ml异丙醇转移18ml电子，反应中除生成异丙醇外，还生成氢气，则每生成30g异丙醇转移的电子大于9ml，D说法错误。
12.【答案】C
【解析】结合题图可知，锌碘单液流电池放电时，Zn失去电子转化Zn2+，I2得到电子转化为I−，所以B电极为正极，电极反应式为，A项正确；
放电时，A电极为负极，电极反应式为，生成的Zn2+进入电解质储罐，电解质储罐中离子浓度增大，B项正确；
离子交换膜是防止I2、Zn接触发生反应，放电时，负极区生成Zn2+，正电荷增加，正极区生成I−，负电荷增加，所以Cl−通过M进入负极区，K+通过N进入正极区，则M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C项错误；
充电时，A电极反应式为，A电极质量增加65 g时转移2 ml电子，C区增加2 ml K+和2 ml Cl−，增加的离子总数为4NA，D项正确。
13.【答案】D
【解析】A对，放电时，Zn元素的化合价由0变为+2，化合价升高，失去电子，所以Zn是负极，发生氧化反应；
B对，Zn为负极，碳棒为正极，正极得电子，电极反应为2NH4++2e−2NH3↑+H2↑；
C对，该原电池的电解质溶液为氯化铵溶液，呈酸性，随着电池反应不断进行，铵根离子浓度减小，水解程度减小，酸性减弱，故pH增大；
D错，该原电池的电解质溶液为氯化铵溶液，呈酸性，导线断开时，Zn也可和电解质溶液发生反应。
14.【答案】B
【解析】A对，由题图1中H+的移动方向，以及外电路中的电子流向，可知M为电源负极，有机物被氧化；
B错，处理1mlCr2O72−时需要6ml电子，但是同时也会有一定量的氧气得到电子，从交换膜左侧向右迁移的H+的物质的量大于6ml；
C对，由图1可知，电池工作时，N极上氧气得到电子与氢离子结合生成水，所以氢离子浓度减小，N附近溶液pH增大；
D对，由图2可知，Cr2O72−浓度较大时，其去除率几乎为0，又因为其有强氧化性和毒性，所以可能会造成还原菌失活。
故选：B。
15.【答案】D
【解析】由题图可知，此装置为原电池，且a极发生氧化反应为负极，b极为正极，A项错误。
原电池中阳离子移向正极，故氢离子由左向右移动，B项错误。
从左上口进入的水的量不确定，所以无法判断从左下口流出的硫酸溶液的质量分数，C项错误。
负极反应式为SO2+2H2O−2e−===SO42−+4H+，D项正确。
故选：D。
16.【答案】(1)B
(2)CD
(3)化学能转化为热能 ；化学能转化为电能
(4)Cu2++2e−=Cu； Zn+Cu2+=Zn2++Cu
(5)16.25g
【解析】
【分析】
本题考查原电池的组成和工作原理，题目难度中等，注意把握电极方程的书写方法，(2)为该题的易错点，掌握相应的原理是解答关键。
【解答】
(1)反应A.NaOH+HCl=NaCl+H2O不是氧化还原反应，不能设计成原电池，反应B.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑是氧化还原反应，能设计成原电池，
故答案为：B；
(2)A.甲中没有形成闭合回路，不能形成原电池，乙中铜片是正极，故A错误；
B.铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，甲烧杯中铜片表面没有气泡产生，故B错误；
C.两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，溶液的pH均增大，故C正确；
D.乙能形成原电池反应，可以加快化学反应速率，故D正确；
E.乙形成闭合回路，形成原电池，电流方向为正极到负极，所以乙的外电路中电流方向Cu→Zn，故E错误；
F.乙溶液中SO42−向负极Zn片方向移动，故F错误；
故答案为：CD；
(3)甲中不能形成原电池，所以是将化学能转变为热能，乙池能构成原电池，所以是将化学能转化为电能，
故答案为：化学能转化为热能；化学能转化为电能；
(4)如果将稀硫酸换成硫酸铜溶液，则正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为：Cu2++2e−=Cu，总反应为锌置换出铜的反应即Zn+Cu2+=Cu+Zn2+，
故答案为：Cu2++2e−=Cu；Zn+Cu2+=Cu+Zn2+；
(5)负极锌失电子所以当电路中转移0.5ml电子时，消耗负极材料的质量为0.52×65=16.25g，
故答案为：16.25g。
17.【答案】(1)K[Fe(C2O4)3]3−>K[Fe(SCN)3]，说明[Fe(C2O4)3]3−比Fe(SCN)3更稳定，
[Fe(C2O4)3]3−中的Fe3+不能与SCN−反应转化为Fe(SCN)3，也就不能显示红色；加入硫酸后，H+与C2O42−结合可使Fe3++3C2O42−Fe(C2O4)33−平衡逆向移动，c(Fe3+)增大，溶液变红
(2)取少量实验2中的亮绿色溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不出现蓝色沉淀
(3)2 2 2CO2 3C2O42−
(4)电流计的指针发生偏转，一段时间后，左侧溶液变为浅绿色，右侧有气泡产生
【解析】(1)略。(2)若Fe3+和C2O42−发生氧化还原反应，则生成Fe2+， 常用 K3[Fe(CN)6]溶液检验 Fe2+，操作为取少量实验2中的亮绿色溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不出现蓝色沉淀，则未发生氧化还原反应。(3)已知K3[Fe(C2O4)3]·3H2O为亮绿色晶体，光照易分解，Fe元素的化合价降低，则部分C元素的化合价升高，离子方程式为2Fe(C2O4)33−2FeC2O4↓+2CO2 ↑+3C2O42−。(4)C2O42−失电子能力强于Fe2+，该装置为原电池，左侧为正极，Fe3+得电子生成Fe2+，溶液变为浅绿色，右侧为负极，C2O42−失电子生成二氧化碳，现象为电流计的指针发生偏转，一段时间后，左侧溶液变为浅绿色，右侧有气泡产生。
18.【答案】(1)放热；小于
(2)242
(3)Zn；还原
(4)Cu；2H++2e−=H2↑；正；0.2
【解析】
【分析】
本题考查化学反应能量变化和电化学相关的知识，是高考的高频考点，难度一般。
【解答】
(1)图中反应物的能量高于生成物的能量，所以该反应是放热反应；原因是反应物化学键断裂吸收的总能量小于生成物化学键形成放出的总能量，故答案为：放热；小于；
(2)从能量的变化角度研究反应：2H2(g) + O2(g) =2 H2O(g)，则生成1ml气态水可以放出热量是2ml×463kJ/ml−436kJ/ml−496kJ/ml×12ml=242kJ。
(3)电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。由高铁电池放电时总反应方程式可知，负极材料应为作还原剂的Zn，正极上得电子发生还原反应，故答案为：Zn；还原；
(4)若Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，由于在室温下Fe在浓硝酸中会发生钝化，所以活动性较弱的Cu作负极；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，则活动性强的Zn作负极，Ag作正极，在正极上H+得到电子变为氢气，电极方程式为：2H++2e−=H2↑；根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，电解质溶液中阳离子移向负电荷较多的正极；质量相同的铜棒和锌棒用导线连接后插入CuSO4溶液中Zn作负极，被氧化，若一段时间后，取出洗净、干燥、称量，二者质量差为12.9g。根据反应方程式Zn+Cu2+=Zn2++Cu，可知每消耗65g锌，在正极就产生64g的Cu，两个电极质量相差129g，转移电子2ml，现在二者质量差为12.9g，所以导线中通过的电子的物质的量是0.2ml，故答案为：Cu；2H++2e−=H2↑；正；0.2。
19.【答案】(1)B Al−3e−+4OH−=[Al(OH)4]−
(2)PbO2+SO42−+4H++2e−=PbSO4+2H2O 增加 0.1NA
(3)H2+2OH−−2e−=2H2O 减弱
(4)CH4−8e−+2H2O=CO2+8H+ 3.2NA
【解析】(1)常温下，铝遇浓硝酸发生钝化，Cu能与浓硝酸发生氧化还原反应，因此Cu作负极；Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应，Cu不与氢氧化钠溶液反应，因此Al为负极；故选项B正确。Al与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为Al−3e−+4OH−=[Al(OH)4]−。
(2)B电极为PbO2，根据总反应，PbO2中Pb的化合价降低，得到电子，根据原电池工作原理，B电极为正极，电极反应式为PbO2+2e−+SO42−+4H+=PbSO4+2H2O；A电极为负极，电极反应式为Pb−2e−+SO42−=PbSO4，PbSO4微溶于水，因此A电极的质量增加；根据总反应，消耗0.1 ml硫酸的同时，消耗PbO2的物质的量为0.1ml2=0.05ml，即转移电子物质的量为0.05 ml×2=0.1 ml，转移电子的数目是0.1NA。
(3)燃料电池中通燃料一极为负极，通氧气或空气一极为正极，A电极通入H2，即该电极为负极，电解质为KOH溶液，因此A电极反应式为H2+2OH−−2e−=2H2O；该氢氧燃料电池的总反应方程式为2H2+O2=2H2O，生成的H2O稀释KOH，溶液的碱性减弱。
(4)A电极通入CH4，该电极为负极，电解质为H2SO4溶液，其电极反应式为CH4+2H2O−8e−=CO2+8H+；根据A电极反应式，消耗6.4 g CH4，转移电子的数目为6.4g16g/ml×8×NA=3.2NA。
操作
现象
在避光处，向10 mL0.5ml·L−1FeCl3溶液中缓慢加入0.5 ml·L−1K2C2O4溶液至过量，搅拌，充分反应后，冰水浴冷却，过滤
得到亮绿色溶液
和亮绿色晶体
化学键
H—H
O=O
H—O
键能kJ/ml
436
496
463
1. 钠离子电池具有成本低、能量转换效率高、寿命长等优点。一种钠离子电池用碳基材料(NamCn)作负极，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电，该钠离子电池的工作原理为Na1−mCO2+NamCnNaCO2+Cn。下列说法不正确的是 ( )
A. 放电时，Na+向正极移动
B. 放电时，负极的电极反应式为Na mC n−me−=mNa++C n
C. 充电时，阴极质量减小
D. 充电时，阳极的电极反应式为NaCO2−me−=Na1− mCO2+mNa+
2. 科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图所示，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是( )
A. 放电时，负极反应为Zn−2e−+4OH− Zn(OH)42−
B. 放电时，1 ml CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 ml
C. 充电时，电池总反应为2Zn(OH)42− 2Zn+O2↑+4OH−+2H2O
D. 充电时，阳极溶液中OH−浓度升高
3. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A. 图甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+的浓度增大
B. 图乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−
C. 图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D. 图丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
4. 下列有关装置的说法正确的是
A. 装置Ⅰ中Mg为原电池的负极B. 装置Ⅱ为一次电池
C. 装置Ⅲ可构成原电池D. 装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒
5. 现有如图所示的甲、乙两装置，下列说法中，正确的是( )
A. 甲装置中铜片是正极材料
B. 乙装置中锌片是负极反应物
C. 两装置中，铜片表面均无气泡产生
D. 甲装置中，铜片上发生的电极反应为Cu−2e−=Cu2+
6. 某种新型热激活电池的结构如图所示，电极a的材料是氧化石墨烯(CP)和铂纳米粒子，电极b的材料是聚苯胺(PANI)，电解质溶液中含有Fe3+和Fe2+，加热使电池工作时电极b发生的反应是PANI−2e−+H2O===PANIO(氧化态聚苯胺,绝缘体)+2H+，电池冷却时，Fe2+在电极b表面与PANIO反应可使电池再生。下列说法不正确的是( )
A. 电池工作时电极a为正极，且发生的反应是Fe3++e−===Fe2+
B. 电池工作时，若在电极b周围滴加几滴紫色石蕊溶液，电极b周围慢慢变红
C. 电池冷却时，若该装置正负极间接有电流计，指针会发生偏转
D. 电池冷却过程中发生的反应是2Fe2++PANIO+2H+===2Fe3++PANI+H2O
7. 某化学兴趣小组设计了如图所示的原电池，装置连接一段时间后，发现镁棒上有大量气泡产生，电流计指针偏向镁。下列说法正确的是
A. 镁比铝活泼，在该原电池中作负极，发生氧化反应
B. 电子从铝电极经KOH溶液流向镁电极
C. 镁电极的电极反应式：2H2O−4e−=O2↑+4H+
D. 若将KOH溶液换为稀硫酸，电流计指针将偏向铝电极
8. 关于下列各装置图的叙述中，不正确的是 ( )
A. 用装置①电解精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B. 装置②为原电池，总反应是Fe+2Fe3+=3Fe2+
C. 图③所示柱状图，纵坐标表示第二周期元素最高正价随原子序数的变化
D. 图④所示曲线，表示该反应是放热反应
9. 下列有关电化学知识的描述正确的是( )
A. 反应Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑可设计成原电池
B. 将反应Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2设计成如图所示原电池装置，盐桥内的K+向盛FeCl3溶液的烧杯中移动
C. 常温下，将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，负极反应式为Fe−2e−=Fe2+
D. 由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池中，负极反应式为Mg−2e−+2OH−=Mg(OH)2
10. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A. 如图所示，可用Pt电极代替Cu电极做正极
B. 如图所示，通入氧气的一极为正极
C. 如图所示，锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D. 如图所示，原电池Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O中，PbO2发生氧化反应做负极
11. 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：CO2+4H2=CH4+2H2O，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Pt/CNT，B电极是TiO2。通过光解水，可由CO2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2H2O−4e−=O2↑+4H+
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30g异丙醇转移的电子数目为9ml
12. 我国科学家研发出种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A. 放电时B电极反应式为I2+2e−=2I−
B. 放电时电解质储罐中离子总浓度增大
C. M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜
D. 充电时，A电极质量增加65 g时，C区增加离子数为4NA
13. 某干电池原理如图所示，电池总反应为Zn+2NH4+Zn2++2NH3↑+H2↑。下列有关该电池的说法中错误的是( )
A. 锌片上发生氧化反应
B. 碳棒上的反应为2NH4++2e−2NH3↑+H2↑
C. 图中该电池原理装置工作过程中溶液pH增大
D. 断开导线，图中该电池原理装置中不再发生任何反应
14. 微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图1为其工作原理，图2为废水中Cr2O72−浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是( )
图1 图2
A. M为电源负极，有机物被氧化
B. 处理1mlCr2O72−时有6ml H+从交换膜左侧向右侧迁移
C. 电池工作时，N极附近溶液pH增大
D. Cr2O72−浓度较大时，可能会造成还原菌失活
15. SO2可形成酸雨，是大气污染物，用如图所示装置既可以吸收工厂排放的废气中的SO2，又可以生成一定量的硫酸溶液，下列说法正确的是( )
A. a极为正极，b极为负极
B. 生产过程中氢离子由右向左移动
C. 从左下口流出的硫酸溶液的质量分数一定大于50%
D. 负极反应式为SO2+2H2O−2e−===SO42−+4H+
二、实验题
16. 原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应：A.NaOH+HCl=NaCl+H2O；B.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑上述反应中能设计成原电池的是______。
分别按图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计。请回答下列问题：
(2)以下叙述中，正确的是______。
A.甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B.两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C.两烧杯中溶液pH均增大 D.产生气泡的速度甲中比乙中慢
E.乙的外电流电路中电流方向Zn→Cu F.乙溶液中SO42−向铜片方向移动
(3)变化过程中能量转化的主要形式是：甲为______；乙为______。
(4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应方程式及总反应离子方程式：铜电极：______，总反应：______。
(5)当电路中转移0.5ml电子时，消耗负极材料的质量为______。
17. 文献表明：相同条件下，草酸根(C2O42−)的还原性强于Fe2+。为检验这一结论，某研究性小组进行以下实验。
资料：Ⅰ.K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，光照易分解；
FeC2O4·2H2O为黄色固体，溶于水，可溶于强酸。
Ⅱ.配合物的稳定性可以用稳定常数K来衡量，如Cu2++4NH3=Cu(NH3)42+，其稳定常数表达式K=cCuNH342+cCu2+⋅c4NH3，已知K[Fe(C2O4)3]3−=1020，K[Fe(SCN)3]=2×103。
【实验2】通过Fe3+和C2O42−在溶液中的反应比较Fe2+和C2O42−的还原性强弱。
(1)取实验2中少量晶体洗净，配成溶液，滴加KSCN溶液，不变红，继续加入硫酸，溶液变红，说明晶体含有+3价铁元素，其原因是 ________________________________________。
(2)经检验，亮绿色晶体为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。设计实验，确认实验2中没有发生氧化还原反应的操作和现象是________________________________________。
(3)取实验2中的亮绿色溶液光照一段时间，产生黄色浑浊且有气泡产生。补全反应的离子方程式：______Fe(C2O4)33−______FeC2O4↓+______↑+______。
【实验3】又设计以下装置直接比较Fe2+和C2O42−的还原性强弱，并达到了预期的目的。
(4)描述达到预期目的可能产生的现象：__________________________________________________________________________________。
三、简答题
18. (1)合成氨的反应中的能量变化如图所示，该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)，其原因是反应物化学键断裂吸收的总能量________(填“大于”或“小于”)生成物化学键形成放出的总能量。
(2)从断键和成键的角度分析化学反应中能量的变化。化学键的键能如表：
则生成1ml气态水可以放出热量________kJ。
(3)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH ⇌充电放电3Zn+2K2FeO4+8H2O。则高铁电池的负极材料是________，放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(4)原电池可将化学能转化为电能。若Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，负极是________(填“Cu”或“Fe”)；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，正极发生反应的电极反应式是________，电解质溶液中阳离子移向________极(填“正”或“负”)。质量相同的铜棒和锌棒用导线连接后插入CuSO4溶液中，一段时间后，取出洗净、干燥、称量，二者质量差为12.9g。则导线中通过的电子的物质的量是________ml。
19. 如图所示为原电池装置示意图。回答下列问题：
(1)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，作负极的分别是____________________(填字母)。
A.铝片、铜片 B.铜片、铝片
C.铝片、铝片 D.铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式：______________________。
(2)若A为Pb，B为PbO2，电解质为H2SO4溶液，工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。写出B电极反应式：__________________；该电池在工作时，A电极的质量将____________________(填“增加”“减小”或“不变”)。若该电池反应消耗了0.1 ml H2SO4，则转移电子的数目为__________。
(3)若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃料电池，写出A电极反应式：_____________________________；该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将__________(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(4)若A、B均为铂片，电解质为H2SO4溶液，分别从A、B两极通入CH4和O2，该电池即为甲烷燃料电池，写出A电极反应式：________________________________________；若该电池反应消耗了6.4 g CH4，则转移电子的数目为__________。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，A正确；
放电时，负极NamCn失去电子，故电极反应式为NamCn−me−=mNa++Cn，B正确；
充电时，阴极的电极反应式为mNa++Cn+me−=NamCn，电极质量增加，C错误；
充电时，阳极是NaCO2失去电子转化为Na1−mCO2，电极反应式为NaCO2−me−=Na1−mCO2+mNa+，D正确。
2.【答案】D
【解析】由题图知，放电时，Zn失去电子被氧化为Zn(OH)42−，负极反应为Zn−2e−+4OH− Zn(OH)42−，A正确；
放电时，CO2在正极得到电子被还原为HCOOH(C可看作+2价)，故1 ml CO2转化为HCOOH时转移电子的物质的量为2 ml，B正确；
充电时阴极反应为2Zn(OH)42−+4e− 2Zn+8OH−，阳极反应为2H2O−4e−=O2↑+4H+，则电池总反应为2Zn(OH)42− 2Zn+O2↑+4OH−+2H2O，C正确；
充电时，阳极产生H+，H+浓度升高，OH−浓度降低，D错误。
3.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查原电池的相关知识，注意结合常见的一次电池、二次电池进行分析，题目难度一般。
【解答】
A.Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变Zn2+，：Zn2+向Cu电极(正极)方向移动，正极上H+得电子变H2，因而Cu电极附近溶液中c(H+)减小，故A错误；
B. Ag2O作正极，得电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为：Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−，故B正确；
C.Zn做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，故C正确；
D.铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O，可知使用一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故D正确。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查原电池的组成和工作原理，题目难度不大，注意不同金属构成原电池的两极时，通常较为活泼的为负极，有时还要看电解质环境。
【解答】
A.镁与氢氧化钠溶液不反应，铝能够与氢氧化钠溶液反应，装置Ⅰ中铝为负极，镁为正极，故A错误；
B.铅蓄电池是二次电池，可以放电充电，故B错误；
C.装置Ⅲ中的两个材料相同、都是Zn，不能构成原电池，故C错误；
D.装置Ⅳ为干电池，锌为负极，碳棒为正极，工作时，原电池中电子由负极沿导线流向正极，因此电子由锌通过导线流向碳棒，故D正确。
5.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查原电池的工作原理，难度不大，掌握原电池的构造和工作原理即可解答。
【解答】
A. 甲装置中，锌的活泼性强于铜，则锌为负极被氧化，铜作正极，故A正确；
B. 乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，故B错误；
C. 甲装置中，铜为正极，生成氢气，乙装置中铜片表面无气泡生成，故C错误；
D. 甲装置中，铜片作正极，发生的电极反应为2H++2e−=H2↑，故D错误；
故选A。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查新型电池的工作原理，难度一般，掌握电极反应和电荷移动即可解答。
【解答】
根据b极电极反应判断电极a是正极，电极b是负极，电池工作时电极a发生的反应是Fe3++e−===Fe2+，A正确；
电池工作时电极b发生的反应是PANI−2e−+H2O===PANIO(氧化态聚苯胺,绝缘体)+2H+，溶液显酸性，若在电极b周围滴加几滴紫色石蕊溶液，电极b周围慢慢变红，B正确；
电池冷却时Fe2+是在电极b表面与PANIO反应使电池再生，因此冷却再生过程电极a上无电子得失，导线中没有电子通过，C不正确；
电池冷却时Fe2+是在电极b表面与PANIO反应使电池再生，反应式2Fe2++PANIO+2H+===2Fe3++PANI+H2O，D正确。
7.【答案】D
【解析】
【分析】
本题主要考查原电池的工作原理，注意结合原电池的工作原理进行分析解答，题目难度不大。
【解答】
A.由镁棒上有大量气泡产生可知，镁在该原电池中作正极，故A错误；
B.原电池中电子不能进入电解质溶液，故B错误；
C.镁是正极，电极反应式为：2H2O+2e−=H2↑+2OH−，故C错误；
D.若将KOH溶液换为稀硫酸，因为镁的金属性强于铝，则镁作负极，铝作正极，电流计指针将偏向铝电极，故D正确。
8.【答案】C
【解析】根据电流的方向可知a极为电解池的阳极，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液，A项正确；
铁比铜活泼，为原电池的负极，电池总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，B项正确；
第二周期中O无最高正价，F无正价，C项错误；
反应物能量比生成物高，该反应为放热反应，D项正确。
9.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了原电池的设计，要求学生理解掌握原电池的工作原理，构成原电池的条件，题目难度不大。
【解答】
A.该反应不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B.根据电池总反应式Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2可知Cu失电子作负极，正极是铁离子得电子生成亚铁离子，原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动，盐桥内K+向FeCl3溶液移动，故B正确；
C.铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，常温下铁遇到浓硝酸会钝化，金属铜是负极，负极反应式为Cu−2e−=Cu2+，故C错误；
D.由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，总反应是金属铝和氢氧化钠之间的反应，铝是负极，失电子生成偏铝酸根，故D错误。
10.【答案】D
【解析】解：A.图为铜锌原电池，锌为负极，铜为正极，H+会在铜上得电子发生还原反应，所以Cu电极换成铂电极，反应不变，故A正确；
B.图为氢氧燃料电池，燃料做负极发生氧化反应，氧气做正极发生还原反应，故B正确；
C.图为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确；
D.图为铅蓄电池，放电时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，PbO2中铅的化合价降低发生还原反应做正极，故D错误；
故选：D。
本题以各种电池的原理为载体考查了原电池原理，难度不大，会书写正负极反应是解本题的关键。
11.【答案】D
【解析】由图可知，A极发生还原反应，是电池的正极，A说法正确；B极水失电子生成氢离子和氧气，电极反应为2H2O−4e===O2↑+4H+，B说法正确；A极上H+得电子被还原成H2，CO2得电子被还原成异丙醇，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，C说法正确；二氧化碳中的C为+4价，而异丙醇中C为−2价，生成1ml异丙醇转移18ml电子，反应中除生成异丙醇外，还生成氢气，则每生成30g异丙醇转移的电子大于9ml，D说法错误。
12.【答案】C
【解析】结合题图可知，锌碘单液流电池放电时，Zn失去电子转化Zn2+，I2得到电子转化为I−，所以B电极为正极，电极反应式为，A项正确；
放电时，A电极为负极，电极反应式为，生成的Zn2+进入电解质储罐，电解质储罐中离子浓度增大，B项正确；
离子交换膜是防止I2、Zn接触发生反应，放电时，负极区生成Zn2+，正电荷增加，正极区生成I−，负电荷增加，所以Cl−通过M进入负极区，K+通过N进入正极区，则M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C项错误；
充电时，A电极反应式为，A电极质量增加65 g时转移2 ml电子，C区增加2 ml K+和2 ml Cl−，增加的离子总数为4NA，D项正确。
13.【答案】D
【解析】A对，放电时，Zn元素的化合价由0变为+2，化合价升高，失去电子，所以Zn是负极，发生氧化反应；
B对，Zn为负极，碳棒为正极，正极得电子，电极反应为2NH4++2e−2NH3↑+H2↑；
C对，该原电池的电解质溶液为氯化铵溶液，呈酸性，随着电池反应不断进行，铵根离子浓度减小，水解程度减小，酸性减弱，故pH增大；
D错，该原电池的电解质溶液为氯化铵溶液，呈酸性，导线断开时，Zn也可和电解质溶液发生反应。
14.【答案】B
【解析】A对，由题图1中H+的移动方向，以及外电路中的电子流向，可知M为电源负极，有机物被氧化；
B错，处理1mlCr2O72−时需要6ml电子，但是同时也会有一定量的氧气得到电子，从交换膜左侧向右迁移的H+的物质的量大于6ml；
C对，由图1可知，电池工作时，N极上氧气得到电子与氢离子结合生成水，所以氢离子浓度减小，N附近溶液pH增大；
D对，由图2可知，Cr2O72−浓度较大时，其去除率几乎为0，又因为其有强氧化性和毒性，所以可能会造成还原菌失活。
故选：B。
15.【答案】D
【解析】由题图可知，此装置为原电池，且a极发生氧化反应为负极，b极为正极，A项错误。
原电池中阳离子移向正极，故氢离子由左向右移动，B项错误。
从左上口进入的水的量不确定，所以无法判断从左下口流出的硫酸溶液的质量分数，C项错误。
负极反应式为SO2+2H2O−2e−===SO42−+4H+，D项正确。
故选：D。
16.【答案】(1)B
(2)CD
(3)化学能转化为热能 ；化学能转化为电能
(4)Cu2++2e−=Cu； Zn+Cu2+=Zn2++Cu
(5)16.25g
【解析】
【分析】
本题考查原电池的组成和工作原理，题目难度中等，注意把握电极方程的书写方法，(2)为该题的易错点，掌握相应的原理是解答关键。
【解答】
(1)反应A.NaOH+HCl=NaCl+H2O不是氧化还原反应，不能设计成原电池，反应B.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑是氧化还原反应，能设计成原电池，
故答案为：B；
(2)A.甲中没有形成闭合回路，不能形成原电池，乙中铜片是正极，故A错误；
B.铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，甲烧杯中铜片表面没有气泡产生，故B错误；
C.两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，溶液的pH均增大，故C正确；
D.乙能形成原电池反应，可以加快化学反应速率，故D正确；
E.乙形成闭合回路，形成原电池，电流方向为正极到负极，所以乙的外电路中电流方向Cu→Zn，故E错误；
F.乙溶液中SO42−向负极Zn片方向移动，故F错误；
故答案为：CD；
(3)甲中不能形成原电池，所以是将化学能转变为热能，乙池能构成原电池，所以是将化学能转化为电能，
故答案为：化学能转化为热能；化学能转化为电能；
(4)如果将稀硫酸换成硫酸铜溶液，则正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为：Cu2++2e−=Cu，总反应为锌置换出铜的反应即Zn+Cu2+=Cu+Zn2+，
故答案为：Cu2++2e−=Cu；Zn+Cu2+=Cu+Zn2+；
(5)负极锌失电子所以当电路中转移0.5ml电子时，消耗负极材料的质量为0.52×65=16.25g，
故答案为：16.25g。
17.【答案】(1)K[Fe(C2O4)3]3−>K[Fe(SCN)3]，说明[Fe(C2O4)3]3−比Fe(SCN)3更稳定，
[Fe(C2O4)3]3−中的Fe3+不能与SCN−反应转化为Fe(SCN)3，也就不能显示红色；加入硫酸后，H+与C2O42−结合可使Fe3++3C2O42−Fe(C2O4)33−平衡逆向移动，c(Fe3+)增大，溶液变红
(2)取少量实验2中的亮绿色溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不出现蓝色沉淀
(3)2 2 2CO2 3C2O42−
(4)电流计的指针发生偏转，一段时间后，左侧溶液变为浅绿色，右侧有气泡产生
【解析】(1)略。(2)若Fe3+和C2O42−发生氧化还原反应，则生成Fe2+， 常用 K3[Fe(CN)6]溶液检验 Fe2+，操作为取少量实验2中的亮绿色溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不出现蓝色沉淀，则未发生氧化还原反应。(3)已知K3[Fe(C2O4)3]·3H2O为亮绿色晶体，光照易分解，Fe元素的化合价降低，则部分C元素的化合价升高，离子方程式为2Fe(C2O4)33−2FeC2O4↓+2CO2 ↑+3C2O42−。(4)C2O42−失电子能力强于Fe2+，该装置为原电池，左侧为正极，Fe3+得电子生成Fe2+，溶液变为浅绿色，右侧为负极，C2O42−失电子生成二氧化碳，现象为电流计的指针发生偏转，一段时间后，左侧溶液变为浅绿色，右侧有气泡产生。
18.【答案】(1)放热；小于
(2)242
(3)Zn；还原
(4)Cu；2H++2e−=H2↑；正；0.2
【解析】
【分析】
本题考查化学反应能量变化和电化学相关的知识，是高考的高频考点，难度一般。
【解答】
(1)图中反应物的能量高于生成物的能量，所以该反应是放热反应；原因是反应物化学键断裂吸收的总能量小于生成物化学键形成放出的总能量，故答案为：放热；小于；
(2)从能量的变化角度研究反应：2H2(g) + O2(g) =2 H2O(g)，则生成1ml气态水可以放出热量是2ml×463kJ/ml−436kJ/ml−496kJ/ml×12ml=242kJ。
(3)电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。由高铁电池放电时总反应方程式可知，负极材料应为作还原剂的Zn，正极上得电子发生还原反应，故答案为：Zn；还原；
(4)若Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，由于在室温下Fe在浓硝酸中会发生钝化，所以活动性较弱的Cu作负极；若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池，则活动性强的Zn作负极，Ag作正极，在正极上H+得到电子变为氢气，电极方程式为：2H++2e−=H2↑；根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，电解质溶液中阳离子移向负电荷较多的正极；质量相同的铜棒和锌棒用导线连接后插入CuSO4溶液中Zn作负极，被氧化，若一段时间后，取出洗净、干燥、称量，二者质量差为12.9g。根据反应方程式Zn+Cu2+=Zn2++Cu，可知每消耗65g锌，在正极就产生64g的Cu，两个电极质量相差129g，转移电子2ml，现在二者质量差为12.9g，所以导线中通过的电子的物质的量是0.2ml，故答案为：Cu；2H++2e−=H2↑；正；0.2。
19.【答案】(1)B Al−3e−+4OH−=[Al(OH)4]−
(2)PbO2+SO42−+4H++2e−=PbSO4+2H2O 增加 0.1NA
(3)H2+2OH−−2e−=2H2O 减弱
(4)CH4−8e−+2H2O=CO2+8H+ 3.2NA
【解析】(1)常温下，铝遇浓硝酸发生钝化，Cu能与浓硝酸发生氧化还原反应，因此Cu作负极；Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应，Cu不与氢氧化钠溶液反应，因此Al为负极；故选项B正确。Al与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为Al−3e−+4OH−=[Al(OH)4]−。
(2)B电极为PbO2，根据总反应，PbO2中Pb的化合价降低，得到电子，根据原电池工作原理，B电极为正极，电极反应式为PbO2+2e−+SO42−+4H+=PbSO4+2H2O；A电极为负极，电极反应式为Pb−2e−+SO42−=PbSO4，PbSO4微溶于水，因此A电极的质量增加；根据总反应，消耗0.1 ml硫酸的同时，消耗PbO2的物质的量为0.1ml2=0.05ml，即转移电子物质的量为0.05 ml×2=0.1 ml，转移电子的数目是0.1NA。
(3)燃料电池中通燃料一极为负极，通氧气或空气一极为正极，A电极通入H2，即该电极为负极，电解质为KOH溶液，因此A电极反应式为H2+2OH−−2e−=2H2O；该氢氧燃料电池的总反应方程式为2H2+O2=2H2O，生成的H2O稀释KOH，溶液的碱性减弱。
(4)A电极通入CH4，该电极为负极，电解质为H2SO4溶液，其电极反应式为CH4+2H2O−8e−=CO2+8H+；根据A电极反应式，消耗6.4 g CH4，转移电子的数目为6.4g16g/ml×8×NA=3.2NA。
操作
现象
在避光处，向10 mL0.5ml·L−1FeCl3溶液中缓慢加入0.5 ml·L−1K2C2O4溶液至过量，搅拌，充分反应后，冰水浴冷却，过滤
得到亮绿色溶液
和亮绿色晶体
化学键
H—H
O=O
H—O
键能kJ/ml
436
496
463
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