25-26学年高中化学人教版必修第二册教案：第六章 章末整合 重点突破

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章末整合　重点突破1.化学反应与能量变化(1)化学反应与热能(2)化学反应与电能——原电池原电池定义:把化学能转化为电能的装置形成条件两个活泼性不同的电极形成闭合回路电解质溶液(或熔融电解质)自发进行的氧化还原反应原理正、负极的判断:发生氧化反应,电子　流出的一极为负极电子的流向:负极→正极电流的流向:正极→负极离子的移动方向:阳离子→正极　　　　　　　阴离子→负极 分类一次电池二次电池燃料电池应用判断金属活动性强弱加快氧化还原反应速率设计原电池2.化学反应速率与限度突破一　化学反应中的能量变化计算公式(1)反应的能量变化=生成物能量之和-反应物能量之和。(2)反应的能量变化=反应物断键吸收的能量之和-生成物成键放出的能量之和。1.已知反应A+B===C+D的能量变化如图所示，下列叙述正确的是(　　)A.该反应为放热反应B.该反应吸收的能量为E1-E2C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.该反应只有在加热条件下才能进行答案　B解析　由图像可知反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，A、C项错误；该反应吸收的总能量=断键吸收的总能量-成键放出的总能量=E1-E2，B项正确；某些吸热反应不需要加热也可能发生，如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl发生的吸热反应，D项错误。2.氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨是人工固氮比较成熟的技术，其原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。已知破坏1 mol有关化学键需要的能量如表所示：则反应生成1 mol NH3(g)所释放出的热量为　　　　 kJ。 答案　45.5解析　根据表中数据可计算出破坏3 mol H—H吸收的能量为1 308 kJ，破坏1 mol N≡N吸收的能量为945.8 kJ，化学键被破坏吸收的总能量为2 253.8 kJ，形成6 mol N—H放出能量2 344.8 kJ，反应生成2 mol NH3(g)释放出的热量为2 344.8 kJ-2 253.8 kJ=91 kJ，则反应生成1 mol NH3(g)释放出的热量为45.5 kJ。突破二　电极反应式的书写及正误判断1.电极反应式的书写(1)书写电极反应式的原则电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒。(2)电极反应式的书写思路特别提醒　给出原电池总反应式书写电极反应式时，可以先写出比较简单的某一电极的电极反应式，复杂的电极反应式=总反应式-较简单的电极反应式，利用此式计算时，须保证总式与分式中得失电子数相等。2.电极反应式的正误判断在选择题选项中出现电极反应式时，一般从以下方面判断其正误。(1)注意电子转移的方向与数目是否正确。如O2-4e-+2H2O===4OH-(　×　)(2)注意电极反应式与正负极是否对应。如某电池正极反应式为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2(　×　)(3)注意电极反应式是否符合溶液的酸碱性。如碱性条件下：CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+(　×　)(4)注意电极产物与电解质溶液是否反应。如铅酸蓄电池负极：Pb-2e-===Pb2+(　×　)1.下列电极反应正确的是(　　)A.以惰性材料为电极，以KOH溶液为电解质溶液构成的氢氧燃料电池，负极反应为H2-2e-===2H+B.铜、锌在稀硫酸中构成原电池，正极反应为2H++2e-===H2↑C.以铜为电极，将2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+设计成原电池，正极反应为Cu-2e-===Cu2+D.以铝、铁为电极，在氢氧化钠溶液中构成原电池，负极反应为Al-3e-===Al3+答案　B2.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高等优点而受到了重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li+MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是(　　)A.Li是正极，电极反应为Li-e-===Li+B.Li是负极，电极反应为Li-e-===Li+C.MnO2是负极，电极反应为MnO2+e-===MnO2−D.Li是负极，电极反应为Li-2e-===Li2+答案　B解析　由总反应L0i+M+4nO2===Li+1M+3nO2可知，Li元素在反应后化合价升高(0→+1)，Mn元素在反应后化合价降低(+4→+3)。Li被氧化，在电池中作负极，电极反应为Li-e-===Li+，MnO2在正极上反应，电极反应为MnO2+e-===MnO2−。突破三　化学平衡状态的判断依据1.直接特征，直接判断(1)同一物质的正反应速率和逆反应速率相等，即v正=v逆。(2)由反应混合物中各组分的质量、物质的量、浓度、百分含量和体系的温度、颜色等特征不变可直接判断反应达到平衡状态。2.间接特征，变量不变若由m、n、p、ρ、Mr(或M)等物理量来判断可逆反应是否达到平衡，可以归纳为一句话：反应过程中始终保持不变的量，不能作为判断反应是否达到平衡的依据；当变化的量不再变化时，表明反应已达到平衡。可记忆为“变量不变，平衡建立”。1.在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入1 mol CO2、3 mol H2，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。能说明该反应已达到平衡状态的是(　　)A.混合气体的平均相对分子质量不变B.体系中n(CO2)n(H2)=13，且保持不变C.混合气体的密度不随时间变化D.单位时间内有n mol H—H断裂，同时有n mol O—H生成答案　A解析　因反应前后的气体体积不同，混合气体的平均相对分子质量不变，能说明反应已达到平衡，A正确；n(CO2)n(H2)、ρ是不变量，不能说明反应是否达到平衡，B、C错误；二者均表示v正，不能说明反应是否达到平衡，D错误。2.(2024·河北安平高一月考)在2 L的恒容密闭容器中同时进行下列两个可逆反应：①Cs+H2OgCOg+H2g；②COg+2H2OgCH3OHg+O2g。下列叙述不能说明容器内的反应达到平衡状态的是(　　)A.容器内压强不再发生变化B.容器内气体的密度不再发生变化C.CH3OH的体积分数不再发生变化D.单位时间内，消耗的CO与生成的O2的物质的量之比为1∶1答案　D解析　反应①是气体分子数增多的反应，反应②是气体分子数减少的反应，则压强是变量，容器内压强不再发生变化，能证明反应达到平衡状态，A不选；反应①有固体参与反应，故容器内气体的质量是变量，体积不变，则容器内气体密度是变量，不变时，能证明达到平衡状态，B不选；CH3OH的体积分数是变量，不变时，能证明达到平衡状态，C不选；单位时间内，消耗的CO与生成的O2的物质的量为同一方向，不能证明达到平衡状态，D选。突破四　化学反应速率及平衡的相关计算1.列出一个模型——“三段式”思维模型解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后消耗A的物质的量为mx mol。注意　(1)a、b也可指浓度或气体的体积、压强等。(2)明确三个量的关系①同一反应物：起始量-变化量=平衡量。②同一生成物：起始量+变化量=平衡量。③各变化量之比=各物质的化学计量数之比。2.掌握四个公式——“三段式”应用(1)反应物转化率：A的转化率=A的转化量A的起始量×100%。(2)生成物产率：C的产率=C的实际产量C的理论产量×100%。(3)平衡混合物某组分的百分含量=平衡量平衡时各物质的总量×100%。(4)平衡混合物某气体组分的体积分数=体系中A的物质的量体系中总的物质的量×100%。1.将2 mol X和2 mol Y充入2 L密闭容器中进行反应：X(g)+3Y(g)2Z(g)+aQ(g)，2 min末该反应达到平衡时生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为0.4 mol·L-1，下列叙述错误的是(　　)A.a的值为2B.平衡时X的浓度为0.8 mol·L-1C.平衡时Y的物质的量为0.8 molD.0~2 min内Y的反应速率为0.6 mol·L-1·min-1答案　D解析　由题意可建立如下三段式：由平衡时Q的浓度为0.4 mol·L-1可得：0.4amol2 L=0.4 mol·L-1，解得a=2；0~2 min内Y的反应速率为1.2mol2 L2min=0.3 mol·L-1·min-1；故选D。2.恒温恒容下，将2 mol A气体和4 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生反应：2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)，2 min达到平衡，测得平衡时A的物质的量为1.2 mol，C的浓度为0.8 mol·L-1。(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为　　　　　　　。 (2)x=　　　　。 (3)A的转化率与B的转化率之比为　　　。 (4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是　　　　(填字母)。 A.压强不再变化B.气体密度不再变化C.气体的平均相对分子质量不再变化D.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1答案　(1) 0.4 mol·L-1·min-1　(2)4　(3)4∶1(4)ABC解析　(1)根据2 min达平衡时C的浓度为0.8 mol·L-1，可知v(C)=0.8mol·L−12min=0.4 mol·L-1·min-1。(2)根据三段式：2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)起始/mol　　　　2　　　 4　　　0转化/mol　　　　0.8　　 0.4　　2×0.8平衡/mol　　　　1.2　　 3.6　　1.6即Δn(A)∶Δn(C)=0.8 mol∶1.6 mol=2∶x，解得x=4。(3)A的转化率与B的转化率之比为0.82∶0.44=4∶1。(4)反应前后气体总体积不同，当压强不再变化时，达到平衡状态，A正确；反应有固体生成，当气体密度不变时达到平衡状态，B正确；反应前后气体体积不同，当气体的平均相对分子质量不再变化时，达到平衡状态，C正确；A和B的消耗速率均表示正反应速率，不能由此判断反应达到平衡状态，D错误。1.(2023·广东，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl-实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)A.Ag作原电池正极B.电子由Ag经活性炭流向PtC.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e-===4OH-D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl-答案　B解析　由题图分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移2 mol电子，最多去除2 mol Cl-，D错误。2.(2022·湖南，8)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂⁃海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是(　　)A.海水起电解质溶液作用B.N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-===2OH-+H2↑C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D.该锂⁃海水电池属于一次电池答案　B解析　海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；N为正极，电极反应主要为O2+2H2O+4e-===4OH-，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。3.(2022·全国甲卷，10)一种水性电解液Zn⁃MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)42−存在]。电池放电时，下列叙述错误的是(　　)A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移B.Ⅰ区的SO42−通过隔膜向Ⅱ区迁移C.MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2OD.电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+===Zn(OH)42−+Mn2++2H2O答案　A解析　根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH)42−，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O。K+从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A错误；Ⅰ区的SO42−通过隔膜向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O，C正确；电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+===Zn(OH)42−+Mn2++2H2O，D正确。4.(2022·浙江1月选考，19)在恒温恒容条件下，发生反应A(s)+2B(g)3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(　　)A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率C.在不同时刻都存在关系：2v(B)=3v(X)D.维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示答案　C解析　图像中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到，从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，A正确；b点处切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间，为反应物B的瞬时速率，B正确；由化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比分析，3v(B)=2v(X)，C不正确；维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，反应速率增大，D正确。　　　　 章末专题突破练　[分值：100分](选择题1~8题，每小题6分，9~10题，每小题8分，共64分)题组一　化学反应中的能量变化计算1.(2024·四川内江高一期中)自然界中臭氧形成反应3O2(g)===2O3(g)的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)A.2O3(g)===3O2(g)为放热反应B.氧气比臭氧稳定C.反应物断键吸收的总能量高于生成物成键放出的总能量D.反应消耗3 mol O2时吸收的总能量为E3-E1答案　D解析　根据图示，生成物总能量大于反应物总能量，3O2(g)===2O3(g)为吸热反应，则2O3(g)===3O2(g)为放热反应，A正确；氧气的能量比臭氧低，所以氧气比臭氧稳定，B正确；反应物断键吸收的总能量(E3-E1)高于生成物成键放出的总能量(E3-E2)，C正确；反应消耗3 mol O2时吸收的总能量为E2-E1，D错误。2.(2024·山东潍坊高一段考)根据下面的信息，下列叙述正确的是(　　)A.2 mol H2(g)与1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)放出的能量为490 kJB.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关C.1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)释放的能量为245 kJD.2 mol H2O(g)的能量比2 mol H2(g)与1 mol O2(g)的能量之和高答案　A解析　2 mol H2(g)分解为4 mol H(g)时吸收436×2 kJ=872 kJ的能量，1 mol O2(g)分解为2 mol O(g)时吸收249×2 kJ=498 kJ的能量，4 mol H(g)和2 mol O(g)结合形成2 mol H2O(g)释放930×2 kJ=1 860 kJ的能量，所以整个过程共释放(1860-498-872) kJ=490 kJ能量，形成1 mol H2O(g)释放245 kJ的能量，H2O(g)转化为H2O(l)还需要释放一部分能量，所以1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)释放的能量大于245 kJ，A正确，C、D错误；化学反应中能量变化的大小与反应物的质量有关，B错误。题组二　电极反应式的书写3.(2023·湖北恩施巴东一中高一检测)原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法不正确的是(　　)A.Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，负极反应式为Al-3e-===Al3+B.Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-C.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，负极反应式为Al-3e-===Al3+D.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，负极反应式为Fe-2e-===Fe2+答案　C解析　由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，铝和稀硫酸反应，铜和稀硫酸不反应，所以铝作负极，铜作正极，其负极反应式为Al-3e-===Al3+，故A正确；Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠溶液反应，镁和氢氧化钠溶液不反应，所以铝是负极，镁是正极，其负极反应式为Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-，故B正确；Al、Cu、浓硝酸组成原电池，铝遇浓硝酸发生钝化现象，铜和浓硝酸能自发的进行反应，所以铜作负极，铝作正极，其负极反应式为Cu-2e-===Cu2+，故C错误；由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，铁和铜都与氯化铁反应，但铁的金属性比铜强，所以铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe-2e-===Fe2+，故D正确。4.Li⁃FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其原理示意图如图所示。已知电池放电时的反应为4Li+FeS2===Fe+2Li2S。下列说法正确的是(　　)A.Li为电池的正极，发生氧化反应B.电流由Li经负载，流向FeS2极C.正极的电极反应式为FeS2+4e-===Fe+2S2-D.将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好答案　C解析　分析可知，Li为电池负极，发生氧化反应，A错误；电流应从正极流出，B错误；FeS2为正极，正极反应式为FeS2+4e-===Fe+2S2-，C正确；将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，Li和水发生氧化还原反应生成氢气，所以不能将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，D错误。题组三　化学平衡状态的判断5.一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行反应：A(s)+2B(g)C(g)+D(g)，下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是(　　)①混合气体的密度不变②容器内气体的压强不变③混合气体的总物质的量不变④B的物质的量浓度不变⑤v正(C)=v逆(D)A.②③B.①③⑤C.②④⑤D.①④⑤答案　D解析　混合气体的密度等于混合气体的总质量除以容器容积，A是固体，所以混合气体的总质量是一个变量，容器容积是定值，所以混合气体密度不变时，反应达到平衡状态，①正确；该反应是气体体积不变的反应，在温度和容积一定时，压强和气体的总物质的量成正比，所以容器内气体的压强一直不变，则压强不变不能判断该反应是否达到平衡，②错误；该反应的混合气体的总物质的量一直不变，故不能用总的物质的量不变判断反应是否平衡，③错误；B的物质的量浓度不再变化，说明反应达到了平衡状态，④正确；用C表示的正反应速率等于用D表示的逆反应速率，说明正、逆反应速率相等，反应达到了平衡状态，⑤正确。6.(2024·山东泰安高一期中)可以证明可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，已达到平衡状态的是(　　)①一个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂；②一个N≡N断裂的同时，有3个H—H断裂；③其他条件不变时，混合气体平均相对分子量不再改变；④恒温恒容时，体系压强不再改变；⑤NH3%、N2%、H2%都不再改变；⑥恒温恒容时，混合气体的密度不再改变；⑦正反应速率v(H2)=0.6 mol·L-1·min-1，逆反应速率v(NH3)=0.4 mol·L-1·min-1A.全部B.①②③④⑤C.①③④⑤⑦D.①②③⑤⑥⑦答案　C解析　一个N≡N断裂的同时，有3个H—H断裂，表示的都是正反应速率，无法判断反应是否达到平衡状态，故②不选；恒温恒容时，混合气体总质量、容器的容积均为定值，则密度为定值，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，故⑥不选。题组四　化学反应速率及平衡的相关计算7.(2024·河北沧州高一期中)在2 L恒容密闭容器中加入足量的炭和2 mol水蒸气发生反应：Cs+H2OgCOg+H2g，5 min时测得H2g的物质的量浓度为0.4 mol·L-1。下列说法正确的是(　　)A.vC=0.04 mol·L-1·min-1B.5 min时H2Og的转化率为60%C.因C足量，所以H2O可以完全转化D.5 min时nCO=0.8 mol答案　D解析　5 min时nH2=0.8 mol，根据题目中的信息列三段式：Cs+H2OgCOg+H2g起始/mol2 00转化/mol0.80.80.85 min时/mol1.20.80.85 min时H2O的转化率为0.82×100%=40%，B错误；该反应为可逆反应，反应物不能完全转化，C错误。8.(2024·福建泉州高一段考)将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生下列反应：3Ag+BgxCg+2Dg，经2 min后测得D的浓度为0.5 mol·L-1，cA∶cB=3∶5，以C表示的平均速率vC=0.25 mol·L-1·min-1，下列说法正确的是(　　)A.反应速率vB=0.25 mol·L-1·min-1B.该反应方程式中，x=1C.2 min时，A的物质的量为1.5 molD.2 min时，A的转化率为60%答案　C解析　2 min时D的浓度为0.5 mol·L-1，由方程式可知，B的反应速率为0.5mol·L−12min×12=0.125 mol·L-1·min-1，A错误；2 min时D的浓度为0.5 mol·L-1，C的反应速率为0.25 mol·L-1·min-1)，由变化量之比等于化学计量数之比可得0.5 mol·L-1∶(0.25 mol·L-1·min-1×2 min)=2∶x，解得x=2，B错误；设A、B的起始物质的量均为a mol，由题意可知，2 min时D的浓度为0.5 mol·L-1，A、B的浓度之比为3∶5，由方程式可得(a-0.5×2×32)∶(a-0.5×2×12)=3∶5，解得a=3，则2 min时A的物质的量为(3-0.5×2×32) mol=1.5 mol，C正确；2 min时，A的转化率为0.5×2×32mol3mol×100%=50%，D错误。9.在某容器中发生反应：H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)，下列情况能判断反应一定达到平衡状态的是(　　)A.容器内混合气体摩尔质量不再改变B.容器内的压强不再改变C.容器内各气体浓度相等时D.断开2 mol H—S的同时断裂2 mol H—O答案　D解析　容器内混合气体的总质量不变，反应前后气体的物质的量不变，摩尔质量不变，所以容器内混合气体摩尔质量不再改变无法判断是否达到化学平衡状态，A不符合题意；反应前后气体物质的量不变，pV=nRT，恒温恒容容器中，容器内的压强不变，所以容器内的压强不再改变无法判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；容器内各气体浓度相等时是反应的某一时刻，无法判断是否达到平衡状态，C不符合题意；断开2 mol H—S的同时断裂2 mol H—O，说明v正=v逆，反应已达到平衡状态，D符合题意。10.(2024·云南红河高一期中)在一定条件下，将3 mol A和1 mol B混合于固定容积为1 L的密闭容器中，发生反应：3A(s)+B(g)xC(g)+2D(g)。2 min末该反应达到平衡，生成了0.6 mol D，并测得C的浓度为0.3 mol·L-1。下列判断正确的是(　　)A.2 min内用A表示的反应速率为0.45 mol·L-1·min-1B.x=2C.当vB∶vD=1∶2时，反应达到了平衡状态D.B的转化率为30%答案　D解析　A为固态，不能用A表示反应速率，A错误；1 L的密闭容器中，C的物质的量的变化量为0.3 mol，而同一时间段内生成了0.6 mol D，物质的量变化量之比等于其化学计量数之比，所以x=1，B错误；任意时刻vB∶vD都等于其化学计量数之比，即等于1∶2，所以当vB∶vD=1∶2时，反应不一定达到了平衡状态，C错误；三段式表示：所以B的转化率为0.31×100%=30%，D正确。11.(15分)(2024·河北沧州高一段考)生活中形式多样化的电池，满足不同的市场需求。图中是几种不同类型的原电池装置。(1)某实验小组设计了如图1所示装置：a为铝棒，b为镁棒。①若容器中盛有NaOH溶液，b极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。 ②若容器中盛有稀硫酸，b极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　，导线中电子的流动方向是　　　　(填“a→b”或“b→a”)。 (2)由CH4和O2组成的燃料电池的结构如图2所示。①燃料电池的负极反应式是　　　　　　　　　　　　。 ②当消耗1.6 g甲烷时，消耗氧气的体积为　　　　L(标准状况下)。 答案　(1)①2H2O+2e-===H2↑+2OH-　②Mg-2e-===Mg2+　b→a(2) ①CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+　②4.48解析　(1)①b极镁与NaOH溶液不反应，a极铝与NaOH溶液反应，则a极为负极，b极的为正极，b极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-。②若容器中盛有稀硫酸，b极镁比a极铝活泼，则b极为负极，a极为正极，b极的电极反应式为Mg-2e-===Mg2+；电子由负极沿导线移向正极，故导线中电子的流动方向是b→a。(2)①原电池总反应为CH4+2O2===CO2+2H2O，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，负极反应式为CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+。②由总反应可知，参加反应的CH4和O2的物质的量之比为1∶2，1.6 g甲烷为0.1 mol，则消耗0.2 mol氧气，标准状况下体积为0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。12.(21分)(2024·宁夏石嘴山高一期中)根据化学反应速率和化学反应限度的知识回答下列问题：Ⅰ.某温度时，在2 L容器中发生A、B两种物质间的转化反应，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示。(1)该反应的化学方程式为　　　　。 (2)反应开始至4 min时，A的平均反应速率为　　　　　　　　。 (3)4 min时，反应是否达平衡状态？　　　　(填“是”或“否”)，8 min时，v正　　　　v逆(填“>”“