新高考化学一轮考点复习第6章 第2讲 原电池及化学电源 练习（含答案解析）

这是一份新高考化学一轮考点复习第6章 第2讲 原电池及化学电源 练习（含答案解析），共12页。

A．b极的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
B．溶液中OH-向电极b移动
C．NH3的还原产物为N2
D．电流方向：由a经外电路到b
2．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsOeq \\al(3－,4)＋2I－＋2H＋AsOeq \\al(3－,3)＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。
下列叙述中正确的是 ( )
A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转
B．甲组操作时，溶液颜色变浅
C．乙组操作时，C2做正极
D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－
3．(2023·辽宁省锦州市高三统考)我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．A电极的电势高于B电极
B．质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动
C．负极的电极反应式为CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+
D．海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能
4．一种锂电池的工作原理如图所示，正极反应被可以在正极区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2+氧化、自身被还原为SO42-。下列关于该电池的说法正确的是( )
A．电池放电时将电能转化为化学能
B．放电时Li+由正极区移向负极区
C．放电时的负极反应为
D．氧化SO42-罐中反应的离子方程式为2Fe2++ S2O82-=2Fe3++2 SO42-
5．浓差电池指电池内物质变化仅是一种物质从高浓度状态转变为低浓度状态且伴随着吉布斯自由能转变成电能的过程的一类电池。浓差电池示意图如图所示，下列有关说法正确的是( )
A．a极为原电池的负极
B．c为Cu2+交换膜
C．电流计指针指向0时，两极的CuSO4溶液浓度相等
D．转移1 ml电子时，右池增重48 g
6．(2024·浙江省浙江省舟山中学适应性考试)利用如图装置，工业上燃料燃烧产生的SO2废气可与O2协同转化为重要的化工原料。下列说法不正确的是( )
A．电极A为负极，X为阴离子交换膜
B．电极B上发生的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O
C．电池工作时，消耗O2、SO2物质的量之比为1：1
D．电池工作段时间后，右室中电解质溶液的pH无明显变化
7．(2024·河北省邯郸市部分学校高三联考)香港城市大学化学工作者首次提出了Al-N2电池(如图)，该电池使用N2为原料，以离子液体(Al2Cl7--AlCl4-)为电解质，既实现了能量的存储，又实现了AlN的生产，和碱反应能产生NH3，可进一步生产氮肥。下列说法错误的是( )
A．Al极为负极，发生氧化反应
B．电池总反应为2Al+N2=2
C．石墨烯电极反应式为8Al2Cl7-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4-
D．生成标准状况下33.6LNH3，电池中转移3ml电子
8．某种可充电聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1－xCO2＋LixC6===6C＋LiCO2，其工作原理示意图如右。下列说法不正确的是( )
A．放电时LixC6发生氧化反应
B．充电时，Li＋通过阳离子交换膜从左向右移动
C．充电时将电池的负极与外接电源的负极相连
D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
9．中国科学院深圳先进技术研究院研发出一种高性能的钙离子电池：以溶有六氟磷酸钙Ca(PF6)2的碳酸酯类溶剂为电解液，放电时合金Ca7Sn6发生去合金化反应，阴离子(PF6-)从石墨烯中脱嵌，进入电解质溶液。放电时其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
(已知：比能量为单位质量的电极放出电能的大小)
A．此高性能的钙离子电池放电时，化学能可以全部转化为电能
B．放电时，a电极的电极反应为Ca7Sn6-14e-=7Ca2++6Sn
C．充电时，b电极接电源的负极
D．与锂离子电池相比较，钙离子电池具有材料储量丰富、比能量高的优点
10．(2024·浙江省嘉兴市高三下学期二模)水系双离子电池原理如图所示，下列有关叙述正确的是( )
A．放电时，电极a作电源的正极，Cu3(PO4)2发生氧化反应最终变为Cu
B．充电时，水系电池中，a电极附近溶液的碱性增强
C．充电时，b电极上的电极反应式为Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+
D．当1ml Cu3(PO4)2完全放电时，则b电极质量减轻138g
11．(2023·浙江省精诚联盟高三三模)内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( )
A．b极为正极，发生还原反应
B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极
C．a极电极反应为CH4- 8e- +4CO32-=5CO2+2H2O
D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜
12．一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A．a极发生氧化反应
B．正极的电极反应为FeOx+2xe-=Fe+xO2-
C．若有22.4 L(标准状况下)空气参与反应，则电路中有4 ml电子转移
D．铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe=FeOx+xH2
13．镁-空气电池是一种新型燃料电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．金属Mg电极为负极，其电势低于空气电极的电势
B．电子流向：Mg电极→导线→空气电极→电解质溶液→Mg电极
C．电池总反应为2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2
D．回收后的氢氧化镁经一系列转化，可重新制成镁锭循环利用
14．乙烯催化氧化成乙醛的反应可设计成如图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总反应为2CH2CH2+O22CH3CHO。下列有关说法正确的是( )
A．a电极发生还原反应
B．放电时，每转移2 ml电子，理论上需要消耗28 g乙烯
C．b极的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-
D．电子移动方向：电极a→磷酸溶液→电极b
15．一种高性能的直接硼氢燃料电池如图所示，其总反应为BHeq \\al(－,4)＋2O2===BOeq \\al(－,2)＋2H2O。该电池工作时，下列说法正确的是( )
A．电子由Pt电极经外电路、石墨电极、NaOH溶液回到Pt电极
B．负极反应式为BHeq \\al(－,4)－8e－＋8OH－===BOeq \\al(－,2)＋6H2O
C．OH－透过阴离子交换膜向石墨电极迁移
D．外电路通过0.4 ml电子时，有2.24 L O2在石墨电极上参与反应
16．(2024·浙江省强基联盟高三联考)已二腈[NC（CH2）4CN]是合成尼龙-66的中间体。某小组利用多组浓差电池为电源，以丙烯腈（CH2=CHCN）为原料通过电解法合成己二腈的原理示意图如下(铜电极质量均为)：
下列说法不正确的是( )
A．铜电极(1)为原电池的正极，发生还原反应
B．当甲室两电极质量差为6.4g时，理论上可生成0.1ml己二腈
C．乙室可选用阳离子交换膜，H+向左移动
D．石墨电极(1)的电极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e- =NC（CH2）4CN
17．(2024·浙江省三校高三联考选考模拟)科学家研发了一种新型短路膜电池，利用这种电池可以消除空气中的CO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．甲电极为正极，发生氧化反应
B．乙电极的电极反应式为：H2+2HCO3-+2e-=2H2O+2CO2
C．电子流向：负极→电解质→正极
D．当捕获的CO2时，理论上转移2ml电子
18．(2023·浙江省东阳中学高三模拟)钠硒电池是一类以单质硒或含硒化合物为正极、金属钠为负极的新型电池，具有能量密度大、导电率高、成本低等优点。以Cu2-xSe填充碳纳米管作为正极材料的一种钠硒电池工作原理如图所示，充放电过程中正极材料立方晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法错误的是( )
A．每个Cu2-xSe 晶胞中Cu2+个数为4x
B．在Na2Se晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心
C．充分放电时，正极的电极反应式为Cu2-xSe + 2Na++2e-=Na2Se+(2-x)Cu
D．充电时外电路中转移lml电子，两极质量变化差为23g
19．光催化微生物燃料电池的工作原理如图所示：
已知：电极a在光激发条件下会产生电子(e-)-空穴(h+)。下列说法错误的是( )
A．电极电势：电极a>电极b
B．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合
C．电极b发生的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑CO2的溶解)
20．（2024·山东省泰安市高三四模）我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料学转化为下列说法错误的是( )
A．放电时，电子从b电极经过导线传导到a电极
B．放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e⁻=Mn2++2H2O
C．充电时，③区溶液碱性增强
D．充电一段时间后，②区K2SO4浓度增大
21．(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，如图1是高铁电池的模拟实验装置：
①该电池放电时正极的电极反应式为________________________________________________________；若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论上消耗Zn g(已知F＝96 500 C·ml－1)。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向 移动(填“左”或“右”)；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向 移动(填“左”或“右”)
③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_________________________________________________________________________
(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图所示，电池正极的电极反应式是___________________________，A是
(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如下图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固熔体)内自由移动，工作时O2－的移动方向 (填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为__________________________________
22．(1)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：
电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则电极c是________(填“正极”或“负极”)，电极c的反应式为________________________________________，若线路中转移2 ml电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为________L
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式___________________________________
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
①电池负极电极反应为 ，放电过程中需补充的物质A为 (填化学式)
②图中所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为
23．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。
(1)氢氧燃料电池的能量转化形式主要是________________，在导线中电子流动方向为________(用a、b和箭头表示)。
(2)负极反应式为__________________________________________________________
(3)电极表面镀铂粉的原因为_________________________________________________
(4)氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气。光伏发电是当今世界利用太阳能最主要的方式之一。图1为光伏并网发电装置，图2为电解尿素[CO(NH2)2](C为＋4价)的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)
①图1中N型半导体为________(填“正极”或“负极”)
②该系统工作时，A极的电极反应式为________________________________________
③若A极产生7.00 g N2，则此时B极产生________L H2(标准状况下)
24．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)__________________________________，设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过________ ml电子
(2)用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式________________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此作了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。”如果＋3价铁被氧化为FeOeq \\al(2－,4)，试写出该反应的离子方程式
(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是溶液变红，电极反应为_______________________________；乙装置中石墨(1)为 ________极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为
答案及解析
1.【答案】A
【解析】由图中信息可知，a电极上NH3失去电子生成N2，为负极，电极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；b电极作正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-；N2为氧化产物；OH-由b极移向a极；电流由b经外电路到a。
2.【答案】D
【解析】装置Ⅰ中的反应，AsOeq \\al(3－,4)＋2I－＋2H＋AsOeq \\al(3－,3)＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作，电流计(G)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深。向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，AsOeq \\al(3－,3)－2e－＋2H2O===AsOeq \\al(3－,4)＋2H＋，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。
3.【答案】C
【解析】由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A极是正极，B极是负极。A项，A极是正极，B极是负极，正极的电势高于负极电势，所以A电极的电势高于B电极，故A正确；B项，A极是正极，B极是负极，质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动，故B正确；C项，CH2O在微生物作用下与硫酸根离子反应生成CO2和HS-，并不是在负极的电极反应，负极上HS-失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为：HS--2e-=S↓+H+，故C错误；D项，海水和海泥作为电解质一部分，富含盐分，可增强水的导电性，有利于电池电能的输出，故D正确；故选C。
4.【答案】D
【解析】A项，原电池是将化学能转化为电能的装置， 放电时将化学能转化为电能，A错误；B项，放电时原电池内部阳离子向正极移动，B错误；C项，放电时的负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：Li-e-=Li+，C错误；D项，氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为SO42-，反应的离子方程式为：2Fe2++ S2O82-=2Fe3++2 SO42-，D正确；故选D。
5.【答案】C
【解析】左侧硫酸铜溶液浓度大，所以左侧电极反应为Cu2++2e-=Cu，为正极，右侧硫酸铜溶液浓度小，所以右侧电极反应为Cu-2e-=Cu2+，为负极。根据分析可知，a极为原电池正极，A项错误；左侧消耗Cu2+，右侧生成Cu2+，为了平衡电荷，左侧的SO42-需迁移到右侧，所以c为阴离子交换膜，B项错误；根据浓差电池的定义可知，当两室硫酸铜溶液浓度相等时，将不再产生电流，C项正确；转移1 ml电子时，右池生成0.5 ml Cu2+，0.5 ml SO42-从左侧迁移到右侧，所以右池增加0.5 ml CuSO4，质量为0.5 ml×160 g·ml-1=80 g，D项错误。
6.【答案】B
【解析】A项，电极A亚硫酸根失去电子生成硫酸根离子，发生氧化反应，A为负极，阴离子OH-向负极移动，X为阴离子交换膜，A正确；B项，电极B上发生的电极反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，B错误；C项，电池工作时，1mlSO2与OH-离子反应生成1ml亚硫酸根离子，1ml亚硫酸根离子失去2ml电子生成硫酸根离子，1mlO2得到1ml电子生成H2O2，当转移电子的物质的量相等时，消耗O2、SO2物质的量之比为1：1，C正确；D项，电池工作段时间后，右室发生O2+2e-+2H+=H2O2，2ml电子转移消耗2mlH+，同时氢离子通过离子交换膜Y转移2mlH+离子，溶液中氢离子浓度不变，电解质溶液的pH无明显变化，D正确；故选B。
7.【答案】D
【解析】A项， 根据图中原电池的结构，Al极为负极，Al极电极反应式为2Al+14AlCl4--6e-=8Al2Cl7-，发生氧化反应，故A正确；B项，石墨烯电极为正极，正极反应式为8Al2Cl7-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4-，Al极电极反应式为2Al+14AlCl4--6e-=8Al2Cl7-，所以电池总反应为2Al+N2=2AlN，故B正确； C项，石墨烯电极为正极，正极发生还原反应，正极反应式为8Al2Cl7-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4-，故C正确；D项，标准状况下33.6LNH3的物质的量为1.5ml，AlN和碱反应产生NH3的反应离子方程式为AlN+OH-+H2O=AlO2-+NH3↑，生成1.5ml氨气消耗1.5mlAlN，根据2Al+N2=2AlN，电池中转移了4.5ml电子，故D错误；故选D。
8.【答案】B
【解析】放电时，负极：LixC6－xe－===xLi＋＋6C；正极：Li1－xCO2＋xe－＋xLi＋===LiCO2
充电时，阴极：xLi＋＋6C＋xe－===LixC6；阳极：LiCO2－xe－===xLi＋＋Li1－xCO2
9.【答案】B
【解析】该装置为原电池，电池放电时，化学能除了转变为电能，还有一部分转化为热能，A项错误；根据图示可知，钙离子向b电极移动，因此a电极为负极，发生氧化反应，电极反应为Ca7Sn6-14e-=7Ca2++6Sn，B项正确；b电极为原电池的正极，充电时，b电极应接电源的正极，C项错误；由于钙的相对原子质量大于锂，所以单位质量的钙离子电极放出电能低于锂离子电池，钙离子电池比能量比锂离子电池的低，D项错误。
10.【答案】D
【解析】由图可知，放电时为原电池，a极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu、发生得电子的还原反应，b极上Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2、发生失电子的氧化反应，则a极为正极、b极为负极，负极反应式为Na0.44MnO2-xe-═Na0.44-xMnO2+xNa+，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a极为阳极、b极为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反。A项，放电时为原电池，a极为正极、b极为负极，Cu3(PO4)2发生还原反应最终变为Cu，故A错误；B项，充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阳极上OH-失电子生成水，阳极附近的碱性减弱，故B错误；C项，充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阴极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，故C错误；D项，放电时为原电池，a极上发生反应Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，则1mlCu3(PO4)2完全放电时，转移电子6ml，有6mlNa+发生迁移，则b电极质量减轻6ml×23g/ml=138 g，故D正确；故选D。
11.【答案】A
【解析】由装置可知a电极上CO和H2失电子生成CO2和H2O，则a极为负极，b极为正极，b电极上O2得电子结合CO2生成CO32-，CH4和水反应生成CO和H2。A项，由以上分析可知b极为正极，得电子发生还原反应，故A正确；B项，电子不经过电解质，故B错误；C项， a极反应物不是甲烷，故C错误；D项，熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，故D错误；故选A。
12.【答案】D
【解析】a极通入空气，O2在该电极上发生得电子的还原反应，A项错误；O2在正极发生得电子的还原反应，电极反应为O2+4e-=2O2-，B项错误；电路中有4 ml电子转移时，正极上消耗1 ml O2，在标准状况下的体积为22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L×5=112 L，C项错误。
13.【答案】B
【解析】电子流向：Mg电极→导线→空气电极，电解质溶液中没有电子移动，B项错误。
14.【答案】B
【解析】由题图可知，a电极通入乙烯，为负极，放电时乙烯发生氧化反应生成乙醛，A项错误；电解质溶液显酸性，b电极通入氧气，放电后生成水，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，C项错误；放电时电子从负极通过外电路向正极移动，D项错误。
15【答案】B
【解析】在外电路中，电子由负极Pt电极经导线流向正极石墨电极，而在内电路中离子定向移动，电子不能进入到电解质溶液中，A错误；依据装置图可知Pt电极为负极，负极上BHeq \\al(－,4)失去电子被氧化变为BOeq \\al(－,2)，由于电解质溶液显碱性，含有大量的OH－，故负极的电极反应式为BHeq \\al(－,4)－8e－＋8OH－===BOeq \\al(－,2)＋6H2O，B正确；溶液中的阴离子OH－应该向正电荷较多的负极(Pt)迁移，C错误；没有指明反应条件是否是“标准状况”，因此不能进行有关计算，D错误。
16.【答案】B
【解析】浓差电池中，根据甲室隔膜两侧溶液的浓度，Cu(2) 失去电子，故电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，Cu(1)电极为正极，电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则电解槽中C(1)极为阴极、C(2)极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为： 2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极上丙烯腈合成己二腈得电子。A项，根据甲室隔膜两侧溶液的浓度，Cu(2) 失去电子，故电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，Cu(1)电极为正极，电极上发生得电子的还原反应，A正确；B项，当甲室两电极质量差为6.4g时，转移电子的物质的量为0.1ml，由2CH2=CHCN+2H++2e- =NC（CH2）4CN可知，制备0.05ml己二腈，B错误；C项，根据乙室阳极、阴极的反应，乙室选用阳离子交换膜，H+移向阴极，C正确；D项，石墨电极(1)的电极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e- =NC（CH2）4CN，D正确；故选B。
17.【答案】C
【解析】由图可知乙电极通入的是氢气，失去电子发生氧化反应是负极，甲电极一端通入的是二氧化碳，发生还原反应是正极，短路膜中可以移动的有电子和离子。A项，甲电极为正极，发生还原反应，A错误；B项，乙电极为负极发生失电子反应，电极反应式为：H2+2HCO3--2e-=2H2O+2CO2，B错误；C项，从示意图可知，电子通过短路膜，因此电子流向：负极→电解质→正极，C正确；D项，没有注明标准状况条件下，D错误；故选C。
18.【答案】D
【解析】由题意可知，Cu2-xSe填充碳纳米管作为正极材料，钠较为活泼，钠为负极材料；A项，根据“均摊法”， 每个Cu2-xSe 晶胞中含个Se，则晶胞内铜离子、亚铜离子和为4×(2-x)个，设铜离子、亚铜离子分别为a、b，则a+b=4×(2-x)，由化合价代数和为零可知，2a+b=4×2，解得a=4x，故A正确；B项，由晶胞图示可知，在Na2Se晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心，故B正确；C项，充分放电时，正极Cu2-xSe得到电子发生还原反应生成零价铜，电极反应式为Cu2-xSe + 2Na++2e-=Na2Se+(2-x)Cu，故C正确；D项，充电时外电路中转移lml电子，阳极释放出1ml钠离子，质量减小23g，阴极生成1ml钠，质量增加23g，两极质量变化差为46g，故D错误；故选D。
19.【答案】C
【解析】A项，根据题图信息判断，(C6H10O5)n在电极b上失电子，转化为CO2，则电极b为负极，电极a为正极，原电池中，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a>电极b，A正确；B项，根据题图信息判断，电极a在光激发条件下会产生电子(e-)、空穴(h+)，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合，B正确；C项，根据得失电子守恒判断，电极b发生的电极反应式为，C错误；D项，根据电极反应判断，每转移24nml电子时，右侧溶液中生成24nmlH+，同时会有24nmlH+通过阳离子交换膜移向左侧溶液，则右侧溶液的pH保持不变，D正确；故选C。
20.【答案】D
【解析】放电时，电极材料转化为，电极反应-2ne-=+2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：MnO2+4H⁺+2e⁻=Mn2++2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③为碱性溶液是电极，b为负极，①为酸性溶液是二氧化锰电极，a为正极。A项，放电时，电子从负极到正极，所以b电极经过导线传导到a电极，A正确；B项，放电时，a电极为正极，电极反应式为MnO2+4H⁺+2e⁻=Mn2++2H2O，B正确；C项，充电时，b电极方程式为：+2nK++2ne-=，③区溶液碱性在增强，C正确；D项，充电时，②区溶液中SO42-向①区迁移，②区K2SO4浓度减小，D错误；故选D。
21．(1)①FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－ 0.2
②右 左
③使用时间长、工作电压稳定
(2)N2＋8H＋＋6e－===2NHeq \\al(＋,4) 氯化铵
(3)从b到a CO＋O2－－2e－===CO2
解析：(1)①放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1×10×60÷96 500≈0.006 217 6(ml)。理论上消耗Zn的质量0.006 217 6 ml÷2×65 g·ml－1≈0.2 g(已知F＝96 500 C·ml－1)。
②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。
③由图2中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线可知，高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。
(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失去电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2＋8H＋＋6e－===2NHeq \\al(＋,4)，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。
(3)工作时电极b作正极，O2－由电极b移向电极a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2。
22．(1)负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 11.2
(2)①a CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O
②减小
(3)①HCOO－＋2OH－－2e－===HCOeq \\al(－,3)＋H2O H2SO4
②2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCOeq \\al(－,3)＋2H2O或2HCOO－＋O2===2HCOeq \\al(－,3)
解析：(1)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，线路中转移2 ml电子时，消耗氧气0.5 ml，标准状况下体积为11.2 L。(2)CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。负极反应式可由总反应式CH4＋2OH－＋2O2===COeq \\al(2－,3)＋3H2O减去正极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－得到。由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。(3)①该装置为原电池,负极失去电子,HCOO-中的C为+2价,反应后转化为HCOeq \\al(－,3)中的+4价的C,化合价升高失去电子,则1 ml HCOO-转化为1 ml HCO3-失去2 ml e-,电解质为KOH,故可用OH－平衡电荷。正极处为Fe3+得电子生成Fe2+,Fe2+又被O2氧化生成Fe3+,此反应为酸性条件,若为碱性条件,则生成Fe(OH)3,根据装置中流出K2SO4溶液,K+从负极区经半透膜移向正极区,则物质A应为H2SO4,发生反应:4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O。②HCOOH被O2氧化生成HCOeq \\al(－,3),根据得失电子守恒、电荷守恒及质量守恒可得反应的离子方程式为2HCOOH+2OH－+O2===2HCOeq \\al(－,3)+2H2O或2HCOO－＋O2===2HCOeq \\al(－,3)。
23．(1)化学能转化为电能 a→b
(2)H2－2e－＋2OH－===2H2O
(3)增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数，加快电极反应速率
(4)①负极 ②CO(NH2)2＋8OH－－6e－===COeq \\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O ③16.8
解析：(1)氢氧燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，所以该燃料电池中能量转化形式主要是化学能转化为电能；燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，电子从负极沿导线流向正极，所以通入氢气的电极是负极、通入氧气的电极是正极，电子流动方向为a到b。(2)碱性氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(3)反应物接触面积越大，反应速率越大，电极表面镀铂粉能增大吸附气体的能力，所以能增大反应速率。(4)①该电池反应时，氮元素化合价由－3价变为0价，氢元素化合价由＋1价变为0价，则氮元素被氧化，氢元素被还原，所以生成氮气的电极A是阳极，生成氢气的电极B是阴极，则图1中N型半导体为负极，P型半导体为正极；②A极为阳极，电极反应式为CO(NH2)2＋8OH－－6e－===COeq \\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O；③根据分析可知，若A极产生7.00 g N2即0.25 ml N2，则转移电子是1.5 ml，此时B极产生H2，电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，转移1.5 ml电子，标准状况下，产生氢气的体积：eq \f(1.5 ml,2)×22.4 L·ml－1＝16.8 L。
24．(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 0.2
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeOeq \\al(2－,4)＋6Cl－＋16H＋
(3)O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 阴 2Cl－－2e－===Cl2↑
解析：(1)该图为原电池反应，Fe为负极，发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，石墨为正极，发生Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu；一段时间后，两电极质量相差12 g，1 ml 铁溶解，质量减轻56 g，析出1 ml 铜，增重64 g，每转移2 ml 电子，两电极质量差为120 g，现在两电极质量相差12 g，则转移电子数为0.2 ml。(2)用吸管吸出铁片附近溶液，铁为负极，发生Fe－2e－===Fe2＋，滴加新制的饱和氯水，发生2Fe2＋＋Cl2===
2Fe3＋＋2Cl－。如果Fe3＋被氧化成FeOeq \\al(2－,4)，离子方程式为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeOeq \\al(2－,4)＋
6Cl－＋16H＋。(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，甲装置为铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，正极发生O2＋2H2O＋4e－===4OH－，呈碱性，滴加酚酞，溶液变红，则乙装置与铁相连的石墨为阴极；与铜相连的石墨为阳极，发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。