高中化学人教版（2019）选择性必修1第四章实验活动5制作简单的燃料电池
一、单选题
1．（2021·扬州模拟）微生物燃料电池可用于处理含CH3COO-的污水，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．微生物燃料电池需在高温环境中使用
B．电极P上的反应为CH3COO-+ 2H2O + 8e-= 2CO2↑ + 7H+
C．电路中转移4 mol e-时，电极Q上会消耗22.4 L O2
D．用该电池同时处理含ClO 的废水时，废水应通入N区
2．（2021·南平模拟）利用微生物燃料电池 处理氨氮废水原理如图。下列叙述正确的是（ ）
A．微生物燃料电池工作时外电路的电流方向为
B． 极的电极反应式：
C．理论上参与反应的 和 的物质的量之比为
D．移去质子交换膜，可提高厌氧微生物电极的性能
3．（2021·浙江模拟）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示：
下列说法错误的是（ ）
A．加入 降低了正极反应的活化能
B．电池工作时正极区溶液的pH减小
C． 被完全氧化时有 被还原
D．正极附近的溶液中会发生反应：
4．（2021高二下·郫都期中）一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如图所示的转化。下列说法正确的是（ ）
A．贮能时，电能转变为化学能和光能
B．贮能和放电时，电子在导线中流向相同
C．贮能时，氢离子由a极区迁移至b极区
D．放电时，b极发生：VO ＋2H＋＋e-=VO2＋＋H2O
5．（2021高二下·蕲春期中）某二甲醚 /双氧水燃料电池的工作原理如图所示（电极a、b均为惰性电极）。下列说法正确的是（ ）
A．电池工作时，外电路中电子的流向：a→负载→b
B．电极b上的电极反应式：
C．电池工作时，电极a附近溶液的 增大
D．电池工作时，右侧工作室的 向左侧工作室迁移
6．（2021·平顶山模拟）熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO阴极、多孔陶瓷电解质(熔融碱金属碳酸盐)隔膜、多孔金属Ni阳极、金属极板构成的燃料电池。工作时，该电池的阴极(正极)反应为O2+2CO2+4e-=2CO ，下列有关说法中错误的是（ ）
A．该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率
B．该类电池的H2不能用CO、CH4等替代
C．该电池工作时，要避免H2、O2的接触
D．放电时，阳极(负极)反应式为2H2+2CO -4e-=2CO2+2H2O
7．（2021·广元模拟）HCOOH燃料电池的装置如图所示，M、N表示电极，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。下列说法正确的是（ ）
A．M电极反应式为：HCOO-+2OH--2e-=HCO +H2O
B．在电池工作时，每生成1molHCO ，将会有1molK+通过半透膜移向右侧
C．图中所示需要补充的A物质为KOH
D．电子的流动方向为：N→用电器→M
8．（2021·海东模拟）以石墨为电极材料，熔融硝酸钠为电解质，NO2-O2燃料电池的工作原理如图所示。
下列关于该燃料电池的说法正确的是（ ）
A．石墨I电极的电势低于石墨Ⅱ电极的电势
B．石墨Ⅱ电极上消耗的NO2的体积与生成的N2O5的体积之比为2：1
C．该电池工作时，熔融NaNO3中Na+向石墨Ⅱ电极移动
D．该电池的总反应方程式为4NO2+O2=2N2O5
9．（2021·静安模拟）氢氧化钾碱性介质下的甲烷燃料电池总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH→K2CO3+3H2O，其工作原理如图所示，a、b均为石墨电极。关于该电池的说法正确的是（ ）
A．a电极为正极
B．b点电极附近的pH在工作一段时间后会减小
C．工作时电能转化为化学能
D．电流由b电极经导线、用电器流向a电极
10．（2021高一下·双鸭山期中）汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)，根据此反应判断下列叙述正确的是（ ）
A．PbO2是电池的负极，发生氧化反应
B．负极的电极反应式为Pb -2e- + SO42- = PbSO4
C．铅酸蓄电池放电时，溶液的酸性增强，每转移2 mol电子消耗2 mol H2SO4
D．电池放电时，两电极质量均增加，且每转移1 mol电子时正极质量增加48 g
11．（2021高一下·怀仁期中）凭借清洁、储量大、能量转换率高、运行稳定等优势，氢能被现代工业视为最理想、潜力最大的新能源。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是（设 为阿伏加德常数值）（ ）
A．电池每消耗11.2L氢气，电路中通过的电子数目为
B．a处通入的是氧气
C．右侧电极发生的反应为：
D．电池的总反应式是：
12．（2021高一下·浙江期中）甲醇(CH3OH)—空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如图。下列有关叙述正确的是 （ ）
A．H+从正极区通过交换膜移向负极区
B．负极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O
C．图中b、c分别是O2、甲醇
D．a导出的是CO2
13．（2021高一下·运城期中）某种氢氧燃料电池的构造如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．供电时的总反应为：
B．多孔金属b作正极，是电子流入的极
C．电池工作时，电解质溶液中 移向a极
D．负极的电极反应式为
14．（2021高一下·任城期中）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是（ ）
A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．铅蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
D．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上得到电子
15．（2021高一下·无棣期中）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，生成一种气体Y，其原理如图，下列判断正确的是（ ）
A．石墨II电极是该电池的负极，发生的电极反应为：O2+4e-=2O2-
B．电池中NO 从石墨电极I向石墨电极Ⅱ作定向移动
C．每消耗1molNO2转移1mol电子
D．该电池可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液
16．（2021高二下·临海月考）锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法错误的是（ ）
A．金属锂作负极，发生氧化反应
B．Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C．正极的电极反应：O2+4e-=2O2-
D．电池总反应：4Li+O2+2H2O=4LiOH
17．（2021高一下·长春月考）关于化学电源：①银锌纽扣电池；②氢氧燃料电池；③锌锰干电池；④铅蓄电池，有关说法正确的是（ ）
A．②和③都属于绿色电池 B．①和③都属于一次电池
C．①和④都属于二次电池 D．②可将化学能全部转化为电能
18．（2021高一下·中山月考）下图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池的说法错误的（ ）
A．a极是负极
B．正极的电极反应是O2+2H2O+4e-=4OH-
C．电子由b通过灯泡流向a
D．氢氧燃料电池是环保电池
二、多选题
19．（2020高二上·惠民月考）下列原电池的电极反应式书写错误的是（ ）
A．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。正极反应式为2FeO42-＋10H＋＋6e－＝Fe2O3＋5H2O
B．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag，负极反应式：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2
C．海水中电池反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl＝Na2Mn5O10＋2AgCl，其正极反应式为Ag＋Cl―－e－＝AgCl
D．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极常用掺有石墨烯的S8材料，已知电池反应为16Li＋xS8＝8Li2Sx，则正极反应可为2Li2S6＋2Li＋＋2e－＝3Li2S4
20．（2020·潍坊模拟）锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi+CFx=xLiF+C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．正极的电极反应式为CFx+xe-+xLi+=xLiF+C
B．交换膜为阴离子交换膜
C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替
D．b极电势高于a极电势
21．（2020·潍坊模拟）我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池，其工作原理示意图如下。已知电池反应：Na1-xMnO2+NaxCn NaMnO2+nC。下列说法正确的是（ ）
A．电池放电过程中，NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势
B．电池放电时，正极可发生反应Na1-xMnO2+xNa++xe-=NaMnO2
C．电池充电时，外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极
D．电池充电时，Na+由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极
三、填空题
22．如图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320 ℃左右，电池反应为2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式为 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是 。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的 倍。
23．（2019高二上·泉州期末）电化学原理在能量转换、金属冶炼等方面应用广泛。
图① 图②
图③
（1）图①是碱性锌锰电池，在负极发生反应的物质是 （填“Zn”或“MnO2”），正极发生 反应（填“氧化”或“还原”）。
（2）图②是碱性电解质的氢氧燃料电池，B极通入的气体为 ，A极发生的电极反应式 。
（3）电解法可以提纯粗镓，具体原理如图③所示：
①粗镓与电源 极相连（填“正”或“负”）。
②镓在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2－，GaO2－在阴极放电的电极反应式 。
（4）由下列物质冶炼相应金属，须采用电解法的是 (选填字母序号)。
a．NaCl
b.Fe2O3
c.Cu2S
d.Al2O3
四、实验探究题
24．（2019高一下·长治期末）研究化学反应中的能量和速率变化对生产生活有着重要意义。
（1）某同学为探究反应Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2 中的能量变化,向装有铁片的试管中滴加稀H2SO4,试管内产生气泡,触摸试管外壁,温度升高。
①该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应,因此在该反应中,断裂化学键吸收的能 (填“大于”或“小于”)形成化学键放出的能量。
②下列措施中,能加快氢气生成速率的是 (填字母)。
a.将铁片改成铁粉
b.降低稀H2SO4的温度
（2）微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置,总反应的化学方程式为 其工作原理如图所示,回答下列
①有氧反应一极是电池的 （填“正”或“负”）极，质子交换膜允许 通过，该电池的正极反应式为
②若该电路中转移电子的物质的量为12 mol,则生成CO2的体积(标准状况)为
25．（2018高二上·玉田期中）某同学设计了甲烷燃料电池并探究某些工业电解原理(如图所示)，其中乙装置为探究氯碱工业原理(X为阳离子交换膜，C为石墨电极)，丙装置为探究粗铜精炼原理。请回答下列问题：
（1）从 a口通入的气体为 。
（2）B电极的电极材料是 。
（3）写出甲中通甲烷一极的电极反应式：
。
（4）写出乙中发生的总反应的离子方程式为 。
五、综合题
26．（2021高一下·胶州期中）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。3月29日，长城汽车氢能战略全球发布会推出氢能技术，并计划今年推出全球首款C级氢燃料电池SUV。关于氢能，根据要求回答问题：
（1）I．制备氢气
制备氢气常采用以下方法：
①电解水法：2H2O 2H2↑+O2↑
②水煤气法：C+H2O（g） CO+H2，CO+H2O CO2+H2↑
③太阳能光催化分解水法：2H2O 2H2↑+O2↑
三种方法中最节能的是 （填标号）。
（2）已知拆开1 mol H -H、1 mol O=O和 1 mol H-О分别需要的能量依次为436kJ、498kJ和463kJ，则理论上每3.6 gH2O（g）完全分解，需 （填“放出”或“吸收"）能量 kJ。下列能正确表示该过程的能量变化示意图的是 （填标号）。
（3）II．氢燃料电池
氢燃料电池具有清洁高效等优点，其简易装置如下图所示。
该电池正极反应式为 ；反应过程中将 能转化为 能。
27．（2021高一下·运城期中）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，填写空格。
（1） 溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生 ，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为(填化学式)： ；当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为： g。
（2）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 ，溶于混合有机溶剂中， 通过电解质迁移入 晶格中，生成 。
①外电路的电流方向是由 极流向 极(填字母)。
②电池正极反应式为 。
③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？ (填“是”或“否”)，原因是 。
（3）近几年开发的甲烷—氧气燃料电池采用铂作电极催化剂，用KOH作为电池中的电解液。则通入CH4的电极为 极(填“正”或“负”)，通入O2的电极反应为 。
28．（2021高一下·柳林期中）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，下列叙述错误的是 。
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 mol。
29．（2021高一下·五莲期中）采用如图所示装置模拟工业生产。已知：钾离子交换摸只让钾离子通过分子及其它离子均不能通过。
回答下列问题：
（1）若在A池中实现铁上镀铜，b电极的电极材料为 。
（2）若A池中a、b电极材料均为惰性电极，电解一段时间后，两极均有气体产生，则向溶液中加入 (填化学式固体可以使溶液恢复到电解前的情况。
（3）B池中，c电极为 极(填“正”或“负”)，电极反应式为 。
（4）若在C池中用 溶液制取 溶液和氯气，高浓度的 溶液从 口出(填图中字母)，当d电极消耗标准状况下 时，C池中阳极室溶液质量减少 g。
30．（2021高一下·任城期中）化学反应中伴随着能量变化，探究各种能量变化是一永恒的主题。
（1）下列变化属于放热反应的是 (填序号)。
a．生石灰溶于水 b．浓硫酸稀释 c．碳酸氢钠固体溶于盐酸
d．铜溶于浓硝酸 e．氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌 f．过氧化钠溶于水
（2）H2O2分解时的能量变化关系如图所示，则H2O2分解反应为 反应(选填：吸热、放热)。
查阅资料得知：将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的离子方程式分别是：2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+和 。
（3）如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置：
①当电极a为镁，电极b为铝，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的负极为 (填名称)。
②燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，电极a通入氢气燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，b极的电极反应式为 。
③质量相同的铜棒和铁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 g，则导线中通过的电子的数目为 。
六、推断题
31．（2021高一下·五莲期中）A、B、D、E、F、G为短周期元素，且原子序数依次增大。A、F同主族，E、G同主族。A与其他非金属元素化合时易形成共价键，F与其他非金属元素化合时易形成离子键，且 与 核外电子排布相同。由以上元素组成的物质 和 具有相同的电子数。回答下列问题：
（1）G在周期表中的位置为 。
（2）由A、D、E三种元素形成的离子化合物的化学式是 。
（3） 的电子式为 ，含有 化学键(填“离子键”或“共价键”)。
（4）由A、F两种元素形成的一种离子化合物X，常温下与水迅速反应生成气体，该反应的化学方程式为 。
（5）D的最简单气态氢化物可用于燃料电池，电池工作时生成无毒物质，工作原理如图所示。该燃料电池的电解质溶液最好选择碱性溶液，则负极电极反应式为 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．高温会使微生物失活，从而使电池无法工作，A不符合题意；
B．电极P为负极，CH3COO-失电子被氧化，电极反应为CH3COO-+ 2H2O-8e-= 2CO2↑ + 7H+，B不符合题意；
C．未指明温度和压强，无法计算消耗氧气的体积，C不符合题意；
D．用该电池同时处理含ClO 的废水时，ClO 应在正极被还原，即通入N区，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】该装置为微生物燃料电池，即原电池，根据氢离子的流向可知P极为负极，CH3COO-被氧化为CO2，Q极为正极，氧气被还原为水。
2．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据氢离子的移动方向可判断A电极是负极，B电极是正极，则微生物燃料电池工作时外电路的电流方向为 ，A不符合题意；
B． 极是负极， 失去电子被氧化生成二氧化碳，电极反应式： ，B符合题意；
C．正极反应为2NO +10e－+12H＋＝N2↑+6H2O，根据氮原子守恒和电子得失守恒可知理论上参与反应的 和 的物质的量之比为 ，C不符合题意；
D．移去质子交换膜后铵根离子会移向正极，在好氧微生物反应器中无法转化为硝酸根，所以不会提高厌氧微生物电极的性能，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据微生物的电池电极反应，即可判断左侧是负极， 失去电子变为二氧化碳，发生氧化反应，右侧是正极，铵根离子被氧气氧化为硝酸根，硝酸根得到电子发生还原反应变为氮气，电流是由B到A移动，根据正负极得失电子即可计算出 和 物质的量之比，移除质子交换膜，右侧的氧气进入左侧，导致厌氧电极性能下降
3．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析知，HNO3在正极起催化作用，作催化剂，则加入HNO3降低了正极反应的活化能，故A不符合题意；
B．电池工作时正极区的总反应为O2+4e-+4H+=2H2O，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B符合题意；
C．根据得失电子守恒可知，1molCH3CH2OH被完全氧化时，转移12mol电子，则有3molO2被还原，故C不符合题意；
D．由分析知，正极附近会发生反应，HNO3+3e-+3H+=NO↑+2H2O，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】乙醇燃料电池中，通入乙醇的为负极，电极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+，通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应HNO3+3e-+3H+=NO↑+2H2O，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，二者加合可得O2+4e-+4H+=2H2O，则HNO3在正极起催化作用，据此分析解答。
4．【答案】D
【知识点】化学反应中能量的转化；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．贮能时，太阳能转化为化学能，不符合题意；
B．贮能相当于电解，放电时是原电池原理，电子流向相反，不符合题意；
C．贮能时，a极发生反应V3＋＋e-=V2＋，b极发生反应VO2＋-e-＋H2O=VO ＋2H＋，H＋由b极迁移到a极区，不符合题意；
D．放电时，b极作正极，得电子，其电极反应式为 ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】储能时相当于电解池，主要时将太阳能转化为化学能，阳极发生氧化反应，化合价升高，阴极发生还原反应，化合价降低，因此a极是阴极发生的是三价钒离子得到电子变为二价钒离子，b是阳极。是VO2＋失去电子变为VO2+和氢离子，放电是是原电池，a做负极，b做正极发生的VO2+变为VO2＋的过程。
5．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．电池工作时，外电路中电子由负极经负载流向正极，结合以上分析可知外电路中电子的流向：b→负载→a，故A不符合题意；
B．结合以上分析可知，b为负极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为： ，故B不符合题意；
C．结合以上分析可知，a为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++H2O2+2e-=2H2O，氢离子浓度减小，电极a附近溶液的 增大，故C符合题意；
D．工作时，a极消耗氢离子，b极消耗氢氧根离子，故左侧工作室中的OH-向右侧工作室移动，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置为燃料电池，属于原电池；通入燃料端为负极，故b为负极，加入过氧化氢端为正极，故a为正极，据此进行解答。
6．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池
【解析】【解答】A． 升高温度能加快反应速率，该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率，故A不符合题意；
B． 还原性物质在负极发生氧化反应，该类电池的H2可以用CO、CH4等替代，故B符合题意；
C． H2、O2混合物在一定条件下可能发生爆炸，该电池工作时，要避免H2、O2的接触，防止爆炸，产生安全事故，故C不符合题意；
D． 放电时，氢气失电子发生氧化反应，阳极(负极)反应式为2H2+2CO -4e-=2CO2+2H2O，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】该燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，通入氧化剂氧气的电极是正极，负极反应式为H2-2e-+CO =CO2+H2O，正极反应式为O2+2CO2+4e-═2CO ，放电时，电解质中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。
7．【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由以上分析知，M电极为负极，反应式为：HCOO-+2OH--2e-=HCO +H2O，故A符合题意；
B．负极反应式为HCOO-+2OH--2e-=HCO +H2O，根据溶液呈电中性知，在电池工作时，每生成1molHCO ，将会有2molK+通过半透膜移向右侧，故B不符合题意；
C．由以上分析知，图中所示需要补充的A物质为H2SO4，故C不符合题意；
D．原电池中电子从负极经导线流向正极，故电子的流动方向为：M→用电器→N，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】HCOOH燃料电池是原电池装置，原电池工作时，负极发生失电子的氧化反应，根据图示中各电极上物质的变化，负极上HCOO-被氧化为HCO ，电极反应式为HCOO-+2OH--2e-=HCO +H2O。根据图示，加入 A发生的离子反应为4Fe2+ +4H+ +O2=Fe3+ + 2H2O，消耗H+，K2SO4从装置中流出，故放电过程中加入的物质A为H2SO4。该燃料电池的正极Fe2+和Fe3+存在着循环，正极上本质是O2得到电子，故燃料电池的总反应本质是HCOOH和 O2反应生成HCO ，结合原子守恒和电荷守恒，配平离子方程式为2HCOOH +2OH- +O2 = 2 HCO + 2H2O。
8．【答案】D
【知识点】化学反应中能量的转化；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 由分析可知，石墨I电极的电势高于石墨Ⅱ电极的电势，A不符合题意；
B. 不知道NO2与N2O5是否处于同温同压状态，故难以确定电极上消耗的NO2的体积与生成的N2O5的体积之比，B不符合题意；
C.原电池中阳离子向正极移动， 该电池工作时，熔融NaNO3中Na+向石墨I电极移动，C不符合题意；
D. 在熔融硝酸钠环境中，NO2在负极失电子被氧化到+5价，O2在正极得到电子被还原到-2价，该电池的总反应方程式为4NO2+O2=2N2O5，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图知：石墨I电极电子流入是正极，石墨Ⅱ电子流出是负极；
9．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据分析可知a极为负极，A不符合题意；
B．b电极上氧气被还原，电解质溶液显碱性，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，所以电极附近的pH增大，B不符合题意；
C．该装置为原电池装置，工作时将化学能转化为电能，C不符合题意；
D．a极为负极，b极为正极，电流由正极经用电器流向负极，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据总反应可知CH4被氧化，O2被还原，所以通入甲烷的a极为负极，通入空气的b极为正极。
10．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.PbO2转化为PbSO4的过程中发生得电子的还原反应 ，为电池的正极，A不符合题意；
B.由分析可知，负极的电极反应式为：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4，B符合题意；
C.由电池总反应可知，蓄电池放电过程中，溶液的H2SO4参与反应，导致溶液的酸性减弱，C不符合题意；
D.每转移1mol电子时，正极参与反应的PbO2为0.5mol，反应生成的PbSO4为0.5mol，电极增加的质量为：0.5mol×303g·mol－1－0.5mol×239g·mol－1=32g，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】由电池总反应可知，Pb发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4；PbO2为正极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为：PbO2＋2e－＋SO42－＋4H＋=PbSO4＋2H2O；据此结合选项进行分析。
11．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．未给明氢气所处温度和压强，无法计算氢气物质的量，无法计算通过的电子数，A不符合题意；
B．左边电极为负极，a处应通入氢气，B不符合题意；
C．右侧电极为正极，电解质中有大量氢离子向右迁移，则右侧发生的反应为4H++O2+4e-=2H2O，C不符合题意；
D．氢氧燃料电池总反应与氢气燃烧类似，总反应为 ，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由氢离子移动方向可知右边电极为正极，左边电极为负极，燃料电池中，燃料被氧化，燃料通入负极，氧气被还原，通入正极。
12．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．原电池中阳离子从负极区通过交换膜移向正极区，A不符合题意；
B．原电池中负极甲醇失电子被氧化，电极方程式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，B不符合题意；
C．根据分析可知甲电极为负极，应通入甲醇，乙电极为正极，通入空气，所以b为甲醇、c为空气，C不符合题意；
D．甲电极为负极，甲醇被氧化生成CO2，所以a导出的是CO2，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据氢离子的流向可知甲电极为负极，乙电极为正极，燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气(空气)的一极为正极。
13．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．氢气失去电子，在负极通入，正极是氧气得到电子，所以供电时的总反应为： ，A不符合题意；
B．多孔金属b通入的是氧气，作正极，氧气得到电子，是电子流入的极，B不符合题意；
C．原电池中阴离子向负极移动，因此电池工作时，电解质溶液中 移向a极，C不符合题意；
D．电解质溶液显碱性，则负极的电极反应式为 ，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据图示是在碱性溶液中进行的氢氧燃料电池，负极是氢气失去电子和氢氧根离子结合形成水的过程，正极是氧气得到电子，结合水变为氢氧根，根据正负电极式即可写出整个电池反应式
14．【答案】C
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理；化学电源新型电池
【解析】【解答】A．太阳能电池的主要材料是高纯度的硅，A不符合题意；
B．氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能，B不符合题意；
C．铅蓄电池在充电、放电时发生的反应中都有元素化合价的变化，因此发生的反应为氧化还原反应，C符合题意；
D．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子发生氧化反应，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.二氧化硅是制备光导纤维的材料，而硅单质是制备太阳能电池板和芯片的成分
B.氢氧燃料电池是通过氢气和氧气的的电子转移将化学能转为电能
C.铅蓄电池在充电和放电时电极材料有电子的得失，发生了氧化还原反应
D.氢氧燃料电池在工作时，氢气在负极失去电子发生的是氧化反应，正极是氧气得到电子发生的还原反应
15．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据上述分析可知，石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO ，A不符合题意；
B．阴离子向负极移动，因此电池中NO 从石墨电极Ⅱ向石墨电极Ⅰ移动，B不符合题意；
C．石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO =N2O5，因此每消耗1molNO2转移1mol电子，C符合题意；
D．若NaNO3溶液为电解质溶液，生成的N2O5气体会直接溶解，故不可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置为NO2、O2和熔融NaNO3组成的燃料电池，生成一种气体Y，气体Y为N2O5，通入O2的一极为正极，即石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO ，则石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO =N2O5，据此分析解答。
16．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，故A项不符合题意；
B.Li在负极失去电子变成了Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，故B项不符合题意；
C.正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故C项符合题意；
D.负极的反应式为Li-e-= Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为4Li+O2+2H2O=4LiOH，故D项不符合题意。
故答案为：C。
【分析】构成原电池，故锂单质做负极原料，锂发生氧化反应，失去电子，变为锂离子，而空气做正极原料，氧气得到电子结合水，最终变为氢氧根离子，吸引大量的锂离子
17．【答案】B
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．锌锰干电池含有重金属元素，不是绿色电池，A不符合题意；
B．①银锌纽扣电池和③锌锰干电池完全放电后均不能再使用，属于一次电池，B符合题意；
C．①银锌纽扣电池完全放电后不能再使用，属于一次电池，C不符合题意；
D．燃料电池放电过程中会有一部分化学能转化为热能，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】一次电池就是原电池，不能进行充放电，主要是锌锰干电池，纽扣电池，二次电池主要是可以充放电的电池，主要是铅蓄电池。绿色电池主要是燃料电池以及不产生污染性物质的电池，氢氧燃料电池
18．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．氢氧燃料电池中，氢气被氧化，所以通入氢气的一极为负极，即a极为负极，A不符合题意；
B．通入氧气的一极为正极，电解质溶液为KOH碱性溶液，所以电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，B不符合题意；
C．原电池中负极失电子，经外电路流向正极，即电子由a通过灯泡流向b，C符合题意；
D．氢氧燃料电池的产物为水，无污染，是环保电池，D不符合题意；
故答案为C。
【分析】燃料电池中燃料均在负极发生氧化反应，氧气作正极发生还原反应，电子通过外电路移由负极移向正极。
19．【答案】A,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液时，Zn失电子作负极，K2FeO4作正极，发生还原反应，电极反应为2FeO42-＋8H2O＋6e-＝2Fe(OH)3＋10OH-，A符合题意；
B. 银锌电池反应原理为Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag，其中Zn失电子，作负极，发生氧化反应，电极反应为：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2，B不符合题意；
C. 海水中电池反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl＝Na2Mn5O10＋2AgCl，其中Ag失电子，发生氧化反应，作负极，负极的电极反应为：Ag＋Cl―－e－＝AgCl，C符合题意；
D. 全固态锂硫电池反应为16Li＋xS8＝8Li2Sx，其中Li失去电子，发生氧化反应，作负极， S8得到电子，作正极，发生还原反应，正极的电极反应为2Li2S6＋2Li＋＋2e－＝3Li2S4，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】
20．【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池
【解析】【解答】A.由分析可知，正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋=xLiF＋C，A符合题意；
B.由电极反应式可知，电池工作过程中，是Li+在电解质溶液中移动，因此所用的离子交换膜应为阳离子交换膜，B不符合题意；
C.Li是活泼金属，能与乙醇发生反应生成H2，因此不可用LiClO4的乙醇溶液代替，C不符合题意；
D.由分析可知，电极a为正极，电极b为负极，因此电极b的电势高于电极a，D符合题意；
故答案为：AD
【分析】放电时LiF沉积在正极，因此正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋=xLiF＋C，负极的电极反应式为：xLi－xe－=xLi＋；据此结合选项进行分析。
21．【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.由分析可知，电池放电过程中，NaMnO2/Al电极为正极，石墨烯/Al电极为负极，因此NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al上的电势，A不符合题意；
B.由分析可知，电池放电时，正极的电极反应式为：Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋=NaMnO2，B符合题意；
C.电池充电时，NaMnO2/Al电极为阳极，应与外接电源的正极相连，C不符合题意；
D.电池充电时为电解池，在电解池中，阳离子移向阴极，因此Na＋由NaMnO2/Al（阳极）移向石墨烯/Al（阴极），D符合题意；
故答案为：BD
【分析】由电池总反应可知，电池放电时，负极的电极反应式为：NaxCn－xe－=xNa＋＋Cn，正极的电极反应式为：Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋=NaMnO2；电池充电过程中，阴极的电极反应式为：xNa＋＋Cn+xe－=NaxCn，阳极的电极反应式为：NaMnO2-xe－=Na1－xMnO2＋xNa＋；据此结合选项进行分析。
22．【答案】xS+2e-=Sx2－；离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫；4.5
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池
【解析】【解答】正极上是S得到电子发生还原反应：xS+2e－=Sx2－；要形成闭合回路，M必须是能使离子在其中定向移动的，故M的两个作用是导电和隔膜；假设消耗的质量都是207 g，则铅蓄电池能提供的电子为2 mol，而钠硫电池提供的电子为 9mol，故钠硫电池的放电量是铅蓄电池的4.5倍。
【分析】根据Na的化合价变化，确定负极的电极反应式，再由总反应式减去负极反应式得出正极的电极反应式；根据转移电子数的进行计算，
23．【答案】（1）Zn；还原
（2）O2；H2-2e-+2OH-=2H2O
（3）正；GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-
（4）ad
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池
【解析】【解答】（1）图①是碱性锌锰电池，活泼金属锌作负极，发生氧化反应，MnO
2作正极，发生还原反应；故答案为：Zn，还原；（2）燃料电池中电子从负极流向正极，则A电极方向是负极，B电极方向是正极，燃料做负极，即A电极通入H
2，B电极通入O
2，A极发生的电极反应为：H
2-2e
-+2OH
-=2H
2O，B电极发生的电极反应为：O
2+4H
2O+4e
-=4OH
-；故答案为：O
2，H
2-2e
-+2OH
-=2H
2O；（3）①电解法提纯粗镓时，粗镓作阳极，失去电子，则粗镓与电源正极相连；故答案为：正极；②镓在阳极溶解生成的Ga
3+与NaOH溶液反应生成GaO
2－，该反应的离子方程式为：Ga
3+＋4OH
-＝GaO
2-+2H
2O，GaO
2－在阴极放电时得到电子生成Ga的电极反应；故答案为：GaO
2-+3e
-+2H
2O=Ga+4OH
-；（4）电解法一般应用于活泼金属的的冶炼，例如：金属钾、钠、镁、铝的冶炼；故答案为：ad。
【分析】（1）碱性锌锰电池的负极材料是锌，正极材料是石墨。负极反应失电子。正极得电子发生还原反应。
（2）
碱性电解质的氢氧燃料电池燃料从负极通入，氧气从正极通入，电子由负极流出，所以A为负极，B为正极。A极的反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O。
（3）电解精练中，粗Ga作阳极，精Ga作阴极，含Ga阳离子的溶液电解质溶液。
（4）冶炼活泼的金属钾、钙、钠、镁、铝用电解法。
24．【答案】（1）放热；小于；a
（2）正；；67.2L
【知识点】吸热反应和放热反应；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；化学反应速率的影响因素；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①由于反应过程中，温度升高，因此该反应为放热反应；在放热反应中，生成物成键释放的能量大于反应物断键吸收的能量；
②a、将铁片改成铁粉，可增大反应物的接触面积，从而加快反应速率，a符合题意；
b、降低稀硫酸的温度，反应速率减慢，b不符合题意；
故答案为：a；
（2）①在原电池中，O2一般做正极反应物，因此有氧反应的一极为正极；质子交换膜只允许H+通过，因此H+向正极移动，则其电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋=2H2O；
②该电池中，生成CO2的电极反应式为：C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2＋24H＋，由电极反应式可知，当电路中转移电子数为12mol时，则反应生成CO2的物质的量为3mol，其在标准状态下的体积为：V=n×Vm=3mol×22.4L/mol=67.2L；
【分析】（1）①结合温度变化确定反应热效应，结合反应热效应确定断键吸收能量与成键释放能量的相对大小；
②结合反应速率的影响因素分析；
（2）①在原电池中，O2一般做正极反应物；酸性介质中，O2在正极得电子形成H2O；
②根据电极反应式进行计算；
25．【答案】（1）氧气
（2）粗铜
（3）CH4 -8e- + 10OH- = CO32－+ 7H2O
（4）2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－
【知识点】铜的电解精炼；以氯碱工业为基础的化工生产简介；化学电源新型电池
【解析】【解答】乙装置为探究氯碱工业原理，说明铁电极为阴极，则b为电源的负极，即通入甲烷，a为电源的正极，通入氧气。丙为电解精炼铜，则A为精铜，B为粗铜。
(1)根据分析a极通入的为氧气；
(2)B连接电源的正极，是电解池的阳极，应为粗铜；
(3)根据电解质溶液为氢氧化钾分析，甲烷失去电子生成碳酸根离子，电极反应为CH4 -8e- + 10OH- = CO32－+ 7H2O；
(4)乙为电解氯化钠溶液，电解反应方程式为2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－。
【分析】（1）燃料电池中，燃料在负极进入，氧化剂在正极通入；
（2）铜的电解精炼，粗铜作阳极；
（3）注意碱性燃料电池，生成的CO2要转化为 CO32－；
（4）熟记氯碱工业的化学方程式。
26．【答案】（1）③
（2）吸收；48.2；C
（3）O2+4e-+4H+=2H2O；化学；电
【知识点】化学反应中能量的转化；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】I．（1）①电解水法：2H2O 2H2↑+O2↑，需消耗大量电能；②水煤气法：C+H2O（g） CO+H2，CO+H2O CO2+H2↑，需要消耗煤电等能量，③太阳能光催化分解水法：2H2O 2H2↑+O2↑，直接利用太阳能，三种方法中最节能的是③（填标号）。故答案为：③；
（2）焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，则2mol H2（g）和1mol O2（g）转化为2mol H2O（g）时放出的热量为（2×436kJ+498kJ-4×463kJ）=482kJ，则理论上每3.6 gH2O（g）完全分解，需吸收能量 =48.2kJ。化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，吸热反应的本质是断裂反应物中的化学键吸收的总能量大于形成产物的化学键放出的总能量，能正确表示该过程的能量变化示意图的是C。故答案为：吸收；48.2；C；
II．（3）原电池装置中，得电子发生还原反应的是正极，该电池正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；反应过程中将化学能转化为电能。故答案为：O2+4e-+4H+=2H2O；化学；电。
【分析】（1）节能是消耗能源最少的，因此太阳能几乎不消耗能源
（2）根据焓变=反应物的键能-生成物的键能即可计算，即可找出图像
（3）氢氧燃料电池是将化学能转化为电能，氢气是负极，氢气失去电子变为氢离子，氧气是正极，氧气得到电子结合氢离子变为水。
27．【答案】（1）；6.4
（2）b；a；；否；电极 是活泼金属，能与水反应
（3）负；
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1) 中铜失去电子，被氧化，氯化铁得到电子，被还原，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为(填化学式)Cu；反应中铜元素化合价从0价升高到+2价，失去2个电子，当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为0.1mol×64g/mol＝6.4g。
(2)①Li是活泼的金属失去电子，作负极，二氧化锰得到电子，作正极，所以外电路的电流方向是由b极流向a极。
②正极二氧化锰得到电子生成 ，则电池正极反应式为 。
③由于电极 是活泼金属，能与水反应，所以不能用水代替电池中的混合有机溶剂。
(3)甲烷燃烧失去电子，被氧化，则通入CH4的电极为负极，通入O2的电极为正极，电解质溶液显碱性，则正极反应为 。
【分析】（1）负极发生的是氧化反应，因此负极是铜单质，根据化学方程式即可求出被腐蚀的铜的质量
（2）负极是锂单质失去电子发生氧化反应变为锂离子，而正极是二氧化锰得到电自结合锂离子变为 ，因此可以判断电子是由负极到 正极，电流是正极到负极，根据反应即可写出正极电极式，不能用水做电解质，因为锂会和水反应
（3）甲烷在负极进行失去电子与氢氧根结合变为碳酸根，氧气在正极得到电子结合水形成氢氧根
28．【答案】（1）BD；B
（2）
（3）H2；负；；0.8
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(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不正确；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)=0.5mol，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0.5mol×2×80%=0.8mol。故答案为：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。
29．【答案】（1）铁
（2）
（3）负极；
（4）h；14.9
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电镀
【解析】【解答】(1)若在A池中实现铁上镀铜，则铁作阴极，铜作阳极，则b电极的电极材料为铁；
(2)A装置为电解池装置，a为阳极，b为阴极，a、b电极材料均为惰性电极，电解一段时间后，两极均有气体产生，则a极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，b电极先发生Cu2++2e-=Cu，后发生2H++2e-=H2↑，由电极反应式可知整个过程消耗了Cu2+和水(H和O)，产生了硫酸，因此则向溶液中加入Cu、H、O元素可以使溶液恢复到电解前的情况，即加入 ；
(3)B池为甲醇燃料电池装置，c电极通入甲醇，则c电极为负极，甲醇在c电极失电子，电极反应式为 ；
(4)若在C池中用 溶液制取 溶液和氯气，则e、f均为惰性电极，水在阴极得电子产生氢气和氢氧根离子，钾离子透过交换膜与阴极产生的氢氧根离子结合为KOH，即KOH在阴极(f)产生，因此高浓度的 溶液从h口出；d电极为燃料电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C池中阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑，同时阳极室的部分K+移向阴极，由O2+2H2O+4e-=4OH-可知当d电极消耗标准状况下 (0.05mol)时，电子转移0.2mol，则C池中产生0.1mol氯气，以及0.2molK+移向阴极室，阳极室溶液质量减少0.1mol×71g/mol+0.2mol×39g/mol=14.9g。
【分析】结合图可知装置B为甲醇燃料电池，c电极为负极，电极反应式为 ，d电极为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；A为电解池装置，b与燃料电池负极相连，为阴极，a为阳极；C装置为电解池装置，e电极与燃料电池正极相连，为阳极，f为阴极，结合原电池、电解池相关知识解答。
30．【答案】（1）adf
（2）放热；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
（3）铝；O2+4e-+2H2O=4OH-；1.204×1023
【知识点】氧化还原反应；吸热反应和放热反应；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)a．生石灰溶于水，与水反应产生Ca(OH)2，该反应发生放出热量，为放热反应，a正确；
b．浓硫酸稀释会放出热量，但该变化没有新物质生成，不是化学变化，b不正确；c．碳酸氢钠固体溶于盐酸，反应发生吸收热量，故该反应是吸热反应，c不正确；
d．铜溶于浓硝酸，发生反应放出热量，因此该反应是放热反应，d正确；
e．氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌，发生反应吸收热量，因此该反应是吸热反应，e不正确；
f．过氧化钠溶于水，发生反应产生NaOH和O2，发生反应放出热量，因此该反应为放热反应，f正确；
故答案为：adf；
(2)根据图示可知：反应物的能量比生成物的能量高，发生反应放出热量，因此该反应为放热反应；
将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，第一个是2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+，第二个是H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，H2O2被还原产生H2O，该反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
(3)①当电极a为镁，电极b为铝，电解质溶液为NaOH溶液时，由于Al能够与NaOH溶液发生反应，而Mg不能发生反应，故该电池的负极材料为铝，正极材料为镁；
②燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。要设计一个燃料电池，电极a通入氢气燃料，通入燃料H2的电极为负极，采用氢氧化钠溶液为电解液，通入O2的b电极为正极，O2得到电子变为O2-，然后与H2O结合生成OH-，则b极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；
③铜棒和铁棒用导线连接后插入CuSO4溶液，形成原电池, Fe作负极，失去电子变为Fe2+进入溶液，所以负极质量减小；Cu作正极，Cu2+在正极得电子生成Cu单质，正极质量增大，总反应为：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，反应过程转移2 mol电子，两极质量相差(56+64)g=120 g，当两极相差12 g时，转移电子物质的量为n(e-)= =0.2 mol，则转移的电子数目N(e-)=0.2 mol×6.02×1023/mol=1.204×1023。
【分析】（1）常见的放热反应是化合反应，酸和金属的反应、中和反应等等，adf均属于放热反应，b不是化学反应，ce反应吸热
（2）根据能量的变化，焓变=生成物的能量-反应物的能量即可计算，根据反应物和生成物即可写出离子方程式
（3）① 铝和氢氧化钠溶液反应，故铝作为负极。 ②b是氧气在氢氧化钠溶液的得电子变为氢氧根得反应 ③铁做负极，铜做正极，负极是铁失去电子，减少得是铁质量，正极是铜离子得到电子，铜得质量增加，根据相差得质量计算出电子数即可
31．【答案】（1）第3周期第VIA族
（2）
（3）；离子键
（4）
（5）
【知识点】原子核外电子排布；化学电源新型电池；元素周期表的结构及其应用；元素周期律和元素周期表的综合应用
【解析】【解答】(1)F为Na元素，位于第三周期第ⅠA族，故答案为：三；ⅠA；
(2)由H、N、O三种元素形成的离子化合物的化学式是 ，故答案为： ；
(3) 为Na2S，电子式为 ，含有离子键，故答案为： ；离子键；
(4)由A、F两种元素形成的一种离子化合物X为NaH，常温下NaH与水反应生成氢气和NaOH，化学方程式为： ，故答案为： ；
(5)生成的无毒气体是N2，据此书写电极总反应式为：4NH3+3O2=2N2+6H2O，正极发生还原反应，氨气在负极反应，注意是碱性环境，氨气失电子生成氮气和水，所以正极的电极反应式为： ，故答案为： 。
【分析】A、B、D、E、F、G为短周期元素，且原子序数依次递增，A、F同主族，F可以形成+1价F+离子，二者处于ⅠA族，由A、F的原子序数之差可以知道，F为Na元素；A与其它非金属元素化合时易形成共价键，则A为氢元素； F+离子与E2-离子核外电子排布相同，离子核外电子数为10，故E为氧元素；E、G同主族，则G为S元素；D形成双原子分子，D原子序数小于氧元素，处于第二周期，则D为N元素；物质BE和 具有相同的电子数，则B原子核外电子数为2 7-8=6，则B为碳元素， 以此解答。
1 / 1高中化学人教版（2019）选择性必修1第四章实验活动5制作简单的燃料电池
一、单选题
1．（2021·扬州模拟）微生物燃料电池可用于处理含CH3COO-的污水，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．微生物燃料电池需在高温环境中使用
B．电极P上的反应为CH3COO-+ 2H2O + 8e-= 2CO2↑ + 7H+
C．电路中转移4 mol e-时，电极Q上会消耗22.4 L O2
D．用该电池同时处理含ClO 的废水时，废水应通入N区
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．高温会使微生物失活，从而使电池无法工作，A不符合题意；
B．电极P为负极，CH3COO-失电子被氧化，电极反应为CH3COO-+ 2H2O-8e-= 2CO2↑ + 7H+，B不符合题意；
C．未指明温度和压强，无法计算消耗氧气的体积，C不符合题意；
D．用该电池同时处理含ClO 的废水时，ClO 应在正极被还原，即通入N区，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】该装置为微生物燃料电池，即原电池，根据氢离子的流向可知P极为负极，CH3COO-被氧化为CO2，Q极为正极，氧气被还原为水。
2．（2021·南平模拟）利用微生物燃料电池 处理氨氮废水原理如图。下列叙述正确的是（ ）
A．微生物燃料电池工作时外电路的电流方向为
B． 极的电极反应式：
C．理论上参与反应的 和 的物质的量之比为
D．移去质子交换膜，可提高厌氧微生物电极的性能
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据氢离子的移动方向可判断A电极是负极，B电极是正极，则微生物燃料电池工作时外电路的电流方向为 ，A不符合题意；
B． 极是负极， 失去电子被氧化生成二氧化碳，电极反应式： ，B符合题意；
C．正极反应为2NO +10e－+12H＋＝N2↑+6H2O，根据氮原子守恒和电子得失守恒可知理论上参与反应的 和 的物质的量之比为 ，C不符合题意；
D．移去质子交换膜后铵根离子会移向正极，在好氧微生物反应器中无法转化为硝酸根，所以不会提高厌氧微生物电极的性能，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据微生物的电池电极反应，即可判断左侧是负极， 失去电子变为二氧化碳，发生氧化反应，右侧是正极，铵根离子被氧气氧化为硝酸根，硝酸根得到电子发生还原反应变为氮气，电流是由B到A移动，根据正负极得失电子即可计算出 和 物质的量之比，移除质子交换膜，右侧的氧气进入左侧，导致厌氧电极性能下降
3．（2021·浙江模拟）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示：
下列说法错误的是（ ）
A．加入 降低了正极反应的活化能
B．电池工作时正极区溶液的pH减小
C． 被完全氧化时有 被还原
D．正极附近的溶液中会发生反应：
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析知，HNO3在正极起催化作用，作催化剂，则加入HNO3降低了正极反应的活化能，故A不符合题意；
B．电池工作时正极区的总反应为O2+4e-+4H+=2H2O，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B符合题意；
C．根据得失电子守恒可知，1molCH3CH2OH被完全氧化时，转移12mol电子，则有3molO2被还原，故C不符合题意；
D．由分析知，正极附近会发生反应，HNO3+3e-+3H+=NO↑+2H2O，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】乙醇燃料电池中，通入乙醇的为负极，电极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+，通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应HNO3+3e-+3H+=NO↑+2H2O，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，二者加合可得O2+4e-+4H+=2H2O，则HNO3在正极起催化作用，据此分析解答。
4．（2021高二下·郫都期中）一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如图所示的转化。下列说法正确的是（ ）
A．贮能时，电能转变为化学能和光能
B．贮能和放电时，电子在导线中流向相同
C．贮能时，氢离子由a极区迁移至b极区
D．放电时，b极发生：VO ＋2H＋＋e-=VO2＋＋H2O
【答案】D
【知识点】化学反应中能量的转化；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．贮能时，太阳能转化为化学能，不符合题意；
B．贮能相当于电解，放电时是原电池原理，电子流向相反，不符合题意；
C．贮能时，a极发生反应V3＋＋e-=V2＋，b极发生反应VO2＋-e-＋H2O=VO ＋2H＋，H＋由b极迁移到a极区，不符合题意；
D．放电时，b极作正极，得电子，其电极反应式为 ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】储能时相当于电解池，主要时将太阳能转化为化学能，阳极发生氧化反应，化合价升高，阴极发生还原反应，化合价降低，因此a极是阴极发生的是三价钒离子得到电子变为二价钒离子，b是阳极。是VO2＋失去电子变为VO2+和氢离子，放电是是原电池，a做负极，b做正极发生的VO2+变为VO2＋的过程。
5．（2021高二下·蕲春期中）某二甲醚 /双氧水燃料电池的工作原理如图所示（电极a、b均为惰性电极）。下列说法正确的是（ ）
A．电池工作时，外电路中电子的流向：a→负载→b
B．电极b上的电极反应式：
C．电池工作时，电极a附近溶液的 增大
D．电池工作时，右侧工作室的 向左侧工作室迁移
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．电池工作时，外电路中电子由负极经负载流向正极，结合以上分析可知外电路中电子的流向：b→负载→a，故A不符合题意；
B．结合以上分析可知，b为负极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为： ，故B不符合题意；
C．结合以上分析可知，a为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++H2O2+2e-=2H2O，氢离子浓度减小，电极a附近溶液的 增大，故C符合题意；
D．工作时，a极消耗氢离子，b极消耗氢氧根离子，故左侧工作室中的OH-向右侧工作室移动，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置为燃料电池，属于原电池；通入燃料端为负极，故b为负极，加入过氧化氢端为正极，故a为正极，据此进行解答。
6．（2021·平顶山模拟）熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO阴极、多孔陶瓷电解质(熔融碱金属碳酸盐)隔膜、多孔金属Ni阳极、金属极板构成的燃料电池。工作时，该电池的阴极(正极)反应为O2+2CO2+4e-=2CO ，下列有关说法中错误的是（ ）
A．该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率
B．该类电池的H2不能用CO、CH4等替代
C．该电池工作时，要避免H2、O2的接触
D．放电时，阳极(负极)反应式为2H2+2CO -4e-=2CO2+2H2O
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池
【解析】【解答】A． 升高温度能加快反应速率，该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率，故A不符合题意；
B． 还原性物质在负极发生氧化反应，该类电池的H2可以用CO、CH4等替代，故B符合题意；
C． H2、O2混合物在一定条件下可能发生爆炸，该电池工作时，要避免H2、O2的接触，防止爆炸，产生安全事故，故C不符合题意；
D． 放电时，氢气失电子发生氧化反应，阳极(负极)反应式为2H2+2CO -4e-=2CO2+2H2O，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】该燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，通入氧化剂氧气的电极是正极，负极反应式为H2-2e-+CO =CO2+H2O，正极反应式为O2+2CO2+4e-═2CO ，放电时，电解质中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。
7．（2021·广元模拟）HCOOH燃料电池的装置如图所示，M、N表示电极，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。下列说法正确的是（ ）
A．M电极反应式为：HCOO-+2OH--2e-=HCO +H2O
B．在电池工作时，每生成1molHCO ，将会有1molK+通过半透膜移向右侧
C．图中所示需要补充的A物质为KOH
D．电子的流动方向为：N→用电器→M
【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由以上分析知，M电极为负极，反应式为：HCOO-+2OH--2e-=HCO +H2O，故A符合题意；
B．负极反应式为HCOO-+2OH--2e-=HCO +H2O，根据溶液呈电中性知，在电池工作时，每生成1molHCO ，将会有2molK+通过半透膜移向右侧，故B不符合题意；
C．由以上分析知，图中所示需要补充的A物质为H2SO4，故C不符合题意；
D．原电池中电子从负极经导线流向正极，故电子的流动方向为：M→用电器→N，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】HCOOH燃料电池是原电池装置，原电池工作时，负极发生失电子的氧化反应，根据图示中各电极上物质的变化，负极上HCOO-被氧化为HCO ，电极反应式为HCOO-+2OH--2e-=HCO +H2O。根据图示，加入 A发生的离子反应为4Fe2+ +4H+ +O2=Fe3+ + 2H2O，消耗H+，K2SO4从装置中流出，故放电过程中加入的物质A为H2SO4。该燃料电池的正极Fe2+和Fe3+存在着循环，正极上本质是O2得到电子，故燃料电池的总反应本质是HCOOH和 O2反应生成HCO ，结合原子守恒和电荷守恒，配平离子方程式为2HCOOH +2OH- +O2 = 2 HCO + 2H2O。
8．（2021·海东模拟）以石墨为电极材料，熔融硝酸钠为电解质，NO2-O2燃料电池的工作原理如图所示。
下列关于该燃料电池的说法正确的是（ ）
A．石墨I电极的电势低于石墨Ⅱ电极的电势
B．石墨Ⅱ电极上消耗的NO2的体积与生成的N2O5的体积之比为2：1
C．该电池工作时，熔融NaNO3中Na+向石墨Ⅱ电极移动
D．该电池的总反应方程式为4NO2+O2=2N2O5
【答案】D
【知识点】化学反应中能量的转化；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 由分析可知，石墨I电极的电势高于石墨Ⅱ电极的电势，A不符合题意；
B. 不知道NO2与N2O5是否处于同温同压状态，故难以确定电极上消耗的NO2的体积与生成的N2O5的体积之比，B不符合题意；
C.原电池中阳离子向正极移动， 该电池工作时，熔融NaNO3中Na+向石墨I电极移动，C不符合题意；
D. 在熔融硝酸钠环境中，NO2在负极失电子被氧化到+5价，O2在正极得到电子被还原到-2价，该电池的总反应方程式为4NO2+O2=2N2O5，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图知：石墨I电极电子流入是正极，石墨Ⅱ电子流出是负极；
9．（2021·静安模拟）氢氧化钾碱性介质下的甲烷燃料电池总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH→K2CO3+3H2O，其工作原理如图所示，a、b均为石墨电极。关于该电池的说法正确的是（ ）
A．a电极为正极
B．b点电极附近的pH在工作一段时间后会减小
C．工作时电能转化为化学能
D．电流由b电极经导线、用电器流向a电极
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据分析可知a极为负极，A不符合题意；
B．b电极上氧气被还原，电解质溶液显碱性，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，所以电极附近的pH增大，B不符合题意；
C．该装置为原电池装置，工作时将化学能转化为电能，C不符合题意；
D．a极为负极，b极为正极，电流由正极经用电器流向负极，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据总反应可知CH4被氧化，O2被还原，所以通入甲烷的a极为负极，通入空气的b极为正极。
10．（2021高一下·双鸭山期中）汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)，根据此反应判断下列叙述正确的是（ ）
A．PbO2是电池的负极，发生氧化反应
B．负极的电极反应式为Pb -2e- + SO42- = PbSO4
C．铅酸蓄电池放电时，溶液的酸性增强，每转移2 mol电子消耗2 mol H2SO4
D．电池放电时，两电极质量均增加，且每转移1 mol电子时正极质量增加48 g
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.PbO2转化为PbSO4的过程中发生得电子的还原反应 ，为电池的正极，A不符合题意；
B.由分析可知，负极的电极反应式为：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4，B符合题意；
C.由电池总反应可知，蓄电池放电过程中，溶液的H2SO4参与反应，导致溶液的酸性减弱，C不符合题意；
D.每转移1mol电子时，正极参与反应的PbO2为0.5mol，反应生成的PbSO4为0.5mol，电极增加的质量为：0.5mol×303g·mol－1－0.5mol×239g·mol－1=32g，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】由电池总反应可知，Pb发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4；PbO2为正极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为：PbO2＋2e－＋SO42－＋4H＋=PbSO4＋2H2O；据此结合选项进行分析。
11．（2021高一下·怀仁期中）凭借清洁、储量大、能量转换率高、运行稳定等优势，氢能被现代工业视为最理想、潜力最大的新能源。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是（设 为阿伏加德常数值）（ ）
A．电池每消耗11.2L氢气，电路中通过的电子数目为
B．a处通入的是氧气
C．右侧电极发生的反应为：
D．电池的总反应式是：
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．未给明氢气所处温度和压强，无法计算氢气物质的量，无法计算通过的电子数，A不符合题意；
B．左边电极为负极，a处应通入氢气，B不符合题意；
C．右侧电极为正极，电解质中有大量氢离子向右迁移，则右侧发生的反应为4H++O2+4e-=2H2O，C不符合题意；
D．氢氧燃料电池总反应与氢气燃烧类似，总反应为 ，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由氢离子移动方向可知右边电极为正极，左边电极为负极，燃料电池中，燃料被氧化，燃料通入负极，氧气被还原，通入正极。
12．（2021高一下·浙江期中）甲醇(CH3OH)—空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如图。下列有关叙述正确的是 （ ）
A．H+从正极区通过交换膜移向负极区
B．负极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O
C．图中b、c分别是O2、甲醇
D．a导出的是CO2
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．原电池中阳离子从负极区通过交换膜移向正极区，A不符合题意；
B．原电池中负极甲醇失电子被氧化，电极方程式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，B不符合题意；
C．根据分析可知甲电极为负极，应通入甲醇，乙电极为正极，通入空气，所以b为甲醇、c为空气，C不符合题意；
D．甲电极为负极，甲醇被氧化生成CO2，所以a导出的是CO2，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据氢离子的流向可知甲电极为负极，乙电极为正极，燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气(空气)的一极为正极。
13．（2021高一下·运城期中）某种氢氧燃料电池的构造如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．供电时的总反应为：
B．多孔金属b作正极，是电子流入的极
C．电池工作时，电解质溶液中 移向a极
D．负极的电极反应式为
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．氢气失去电子，在负极通入，正极是氧气得到电子，所以供电时的总反应为： ，A不符合题意；
B．多孔金属b通入的是氧气，作正极，氧气得到电子，是电子流入的极，B不符合题意；
C．原电池中阴离子向负极移动，因此电池工作时，电解质溶液中 移向a极，C不符合题意；
D．电解质溶液显碱性，则负极的电极反应式为 ，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据图示是在碱性溶液中进行的氢氧燃料电池，负极是氢气失去电子和氢氧根离子结合形成水的过程，正极是氧气得到电子，结合水变为氢氧根，根据正负电极式即可写出整个电池反应式
14．（2021高一下·任城期中）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是（ ）
A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．铅蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
D．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上得到电子
【答案】C
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理；化学电源新型电池
【解析】【解答】A．太阳能电池的主要材料是高纯度的硅，A不符合题意；
B．氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能，B不符合题意；
C．铅蓄电池在充电、放电时发生的反应中都有元素化合价的变化，因此发生的反应为氧化还原反应，C符合题意；
D．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子发生氧化反应，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.二氧化硅是制备光导纤维的材料，而硅单质是制备太阳能电池板和芯片的成分
B.氢氧燃料电池是通过氢气和氧气的的电子转移将化学能转为电能
C.铅蓄电池在充电和放电时电极材料有电子的得失，发生了氧化还原反应
D.氢氧燃料电池在工作时，氢气在负极失去电子发生的是氧化反应，正极是氧气得到电子发生的还原反应
15．（2021高一下·无棣期中）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，生成一种气体Y，其原理如图，下列判断正确的是（ ）
A．石墨II电极是该电池的负极，发生的电极反应为：O2+4e-=2O2-
B．电池中NO 从石墨电极I向石墨电极Ⅱ作定向移动
C．每消耗1molNO2转移1mol电子
D．该电池可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据上述分析可知，石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO ，A不符合题意；
B．阴离子向负极移动，因此电池中NO 从石墨电极Ⅱ向石墨电极Ⅰ移动，B不符合题意；
C．石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO =N2O5，因此每消耗1molNO2转移1mol电子，C符合题意；
D．若NaNO3溶液为电解质溶液，生成的N2O5气体会直接溶解，故不可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置为NO2、O2和熔融NaNO3组成的燃料电池，生成一种气体Y，气体Y为N2O5，通入O2的一极为正极，即石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO ，则石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO =N2O5，据此分析解答。
16．（2021高二下·临海月考）锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法错误的是（ ）
A．金属锂作负极，发生氧化反应
B．Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C．正极的电极反应：O2+4e-=2O2-
D．电池总反应：4Li+O2+2H2O=4LiOH
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，故A项不符合题意；
B.Li在负极失去电子变成了Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，故B项不符合题意；
C.正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故C项符合题意；
D.负极的反应式为Li-e-= Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为4Li+O2+2H2O=4LiOH，故D项不符合题意。
故答案为：C。
【分析】构成原电池，故锂单质做负极原料，锂发生氧化反应，失去电子，变为锂离子，而空气做正极原料，氧气得到电子结合水，最终变为氢氧根离子，吸引大量的锂离子
17．（2021高一下·长春月考）关于化学电源：①银锌纽扣电池；②氢氧燃料电池；③锌锰干电池；④铅蓄电池，有关说法正确的是（ ）
A．②和③都属于绿色电池 B．①和③都属于一次电池
C．①和④都属于二次电池 D．②可将化学能全部转化为电能
【答案】B
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．锌锰干电池含有重金属元素，不是绿色电池，A不符合题意；
B．①银锌纽扣电池和③锌锰干电池完全放电后均不能再使用，属于一次电池，B符合题意；
C．①银锌纽扣电池完全放电后不能再使用，属于一次电池，C不符合题意；
D．燃料电池放电过程中会有一部分化学能转化为热能，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】一次电池就是原电池，不能进行充放电，主要是锌锰干电池，纽扣电池，二次电池主要是可以充放电的电池，主要是铅蓄电池。绿色电池主要是燃料电池以及不产生污染性物质的电池，氢氧燃料电池
18．（2021高一下·中山月考）下图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池的说法错误的（ ）
A．a极是负极
B．正极的电极反应是O2+2H2O+4e-=4OH-
C．电子由b通过灯泡流向a
D．氢氧燃料电池是环保电池
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．氢氧燃料电池中，氢气被氧化，所以通入氢气的一极为负极，即a极为负极，A不符合题意；
B．通入氧气的一极为正极，电解质溶液为KOH碱性溶液，所以电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，B不符合题意；
C．原电池中负极失电子，经外电路流向正极，即电子由a通过灯泡流向b，C符合题意；
D．氢氧燃料电池的产物为水，无污染，是环保电池，D不符合题意；
故答案为C。
【分析】燃料电池中燃料均在负极发生氧化反应，氧气作正极发生还原反应，电子通过外电路移由负极移向正极。
二、多选题
19．（2020高二上·惠民月考）下列原电池的电极反应式书写错误的是（ ）
A．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。正极反应式为2FeO42-＋10H＋＋6e－＝Fe2O3＋5H2O
B．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag，负极反应式：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2
C．海水中电池反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl＝Na2Mn5O10＋2AgCl，其正极反应式为Ag＋Cl―－e－＝AgCl
D．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极常用掺有石墨烯的S8材料，已知电池反应为16Li＋xS8＝8Li2Sx，则正极反应可为2Li2S6＋2Li＋＋2e－＝3Li2S4
【答案】A,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液时，Zn失电子作负极，K2FeO4作正极，发生还原反应，电极反应为2FeO42-＋8H2O＋6e-＝2Fe(OH)3＋10OH-，A符合题意；
B. 银锌电池反应原理为Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag，其中Zn失电子，作负极，发生氧化反应，电极反应为：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2，B不符合题意；
C. 海水中电池反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl＝Na2Mn5O10＋2AgCl，其中Ag失电子，发生氧化反应，作负极，负极的电极反应为：Ag＋Cl―－e－＝AgCl，C符合题意；
D. 全固态锂硫电池反应为16Li＋xS8＝8Li2Sx，其中Li失去电子，发生氧化反应，作负极， S8得到电子，作正极，发生还原反应，正极的电极反应为2Li2S6＋2Li＋＋2e－＝3Li2S4，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】
20．（2020·潍坊模拟）锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi+CFx=xLiF+C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．正极的电极反应式为CFx+xe-+xLi+=xLiF+C
B．交换膜为阴离子交换膜
C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替
D．b极电势高于a极电势
【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池
【解析】【解答】A.由分析可知，正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋=xLiF＋C，A符合题意；
B.由电极反应式可知，电池工作过程中，是Li+在电解质溶液中移动，因此所用的离子交换膜应为阳离子交换膜，B不符合题意；
C.Li是活泼金属，能与乙醇发生反应生成H2，因此不可用LiClO4的乙醇溶液代替，C不符合题意；
D.由分析可知，电极a为正极，电极b为负极，因此电极b的电势高于电极a，D符合题意；
故答案为：AD
【分析】放电时LiF沉积在正极，因此正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋=xLiF＋C，负极的电极反应式为：xLi－xe－=xLi＋；据此结合选项进行分析。
21．（2020·潍坊模拟）我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池，其工作原理示意图如下。已知电池反应：Na1-xMnO2+NaxCn NaMnO2+nC。下列说法正确的是（ ）
A．电池放电过程中，NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势
B．电池放电时，正极可发生反应Na1-xMnO2+xNa++xe-=NaMnO2
C．电池充电时，外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极
D．电池充电时，Na+由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极
【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.由分析可知，电池放电过程中，NaMnO2/Al电极为正极，石墨烯/Al电极为负极，因此NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al上的电势，A不符合题意；
B.由分析可知，电池放电时，正极的电极反应式为：Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋=NaMnO2，B符合题意；
C.电池充电时，NaMnO2/Al电极为阳极，应与外接电源的正极相连，C不符合题意；
D.电池充电时为电解池，在电解池中，阳离子移向阴极，因此Na＋由NaMnO2/Al（阳极）移向石墨烯/Al（阴极），D符合题意；
故答案为：BD
【分析】由电池总反应可知，电池放电时，负极的电极反应式为：NaxCn－xe－=xNa＋＋Cn，正极的电极反应式为：Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋=NaMnO2；电池充电过程中，阴极的电极反应式为：xNa＋＋Cn+xe－=NaxCn，阳极的电极反应式为：NaMnO2-xe－=Na1－xMnO2＋xNa＋；据此结合选项进行分析。
三、填空题
22．如图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320 ℃左右，电池反应为2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式为 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是 。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的 倍。
【答案】xS+2e-=Sx2－；离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫；4.5
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池
【解析】【解答】正极上是S得到电子发生还原反应：xS+2e－=Sx2－；要形成闭合回路，M必须是能使离子在其中定向移动的，故M的两个作用是导电和隔膜；假设消耗的质量都是207 g，则铅蓄电池能提供的电子为2 mol，而钠硫电池提供的电子为 9mol，故钠硫电池的放电量是铅蓄电池的4.5倍。
【分析】根据Na的化合价变化，确定负极的电极反应式，再由总反应式减去负极反应式得出正极的电极反应式；根据转移电子数的进行计算，
23．（2019高二上·泉州期末）电化学原理在能量转换、金属冶炼等方面应用广泛。
图① 图②
图③
（1）图①是碱性锌锰电池，在负极发生反应的物质是 （填“Zn”或“MnO2”），正极发生 反应（填“氧化”或“还原”）。
（2）图②是碱性电解质的氢氧燃料电池，B极通入的气体为 ，A极发生的电极反应式 。
（3）电解法可以提纯粗镓，具体原理如图③所示：
①粗镓与电源 极相连（填“正”或“负”）。
②镓在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2－，GaO2－在阴极放电的电极反应式 。
（4）由下列物质冶炼相应金属，须采用电解法的是 (选填字母序号)。
a．NaCl
b.Fe2O3
c.Cu2S
d.Al2O3
【答案】（1）Zn；还原
（2）O2；H2-2e-+2OH-=2H2O
（3）正；GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-
（4）ad
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池
【解析】【解答】（1）图①是碱性锌锰电池，活泼金属锌作负极，发生氧化反应，MnO
2作正极，发生还原反应；故答案为：Zn，还原；（2）燃料电池中电子从负极流向正极，则A电极方向是负极，B电极方向是正极，燃料做负极，即A电极通入H
2，B电极通入O
2，A极发生的电极反应为：H
2-2e
-+2OH
-=2H
2O，B电极发生的电极反应为：O
2+4H
2O+4e
-=4OH
-；故答案为：O
2，H
2-2e
-+2OH
-=2H
2O；（3）①电解法提纯粗镓时，粗镓作阳极，失去电子，则粗镓与电源正极相连；故答案为：正极；②镓在阳极溶解生成的Ga
3+与NaOH溶液反应生成GaO
2－，该反应的离子方程式为：Ga
3+＋4OH
-＝GaO
2-+2H
2O，GaO
2－在阴极放电时得到电子生成Ga的电极反应；故答案为：GaO
2-+3e
-+2H
2O=Ga+4OH
-；（4）电解法一般应用于活泼金属的的冶炼，例如：金属钾、钠、镁、铝的冶炼；故答案为：ad。
【分析】（1）碱性锌锰电池的负极材料是锌，正极材料是石墨。负极反应失电子。正极得电子发生还原反应。
（2）
碱性电解质的氢氧燃料电池燃料从负极通入，氧气从正极通入，电子由负极流出，所以A为负极，B为正极。A极的反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O。
（3）电解精练中，粗Ga作阳极，精Ga作阴极，含Ga阳离子的溶液电解质溶液。
（4）冶炼活泼的金属钾、钙、钠、镁、铝用电解法。
四、实验探究题
24．（2019高一下·长治期末）研究化学反应中的能量和速率变化对生产生活有着重要意义。
（1）某同学为探究反应Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2 中的能量变化,向装有铁片的试管中滴加稀H2SO4,试管内产生气泡,触摸试管外壁,温度升高。
①该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应,因此在该反应中,断裂化学键吸收的能 (填“大于”或“小于”)形成化学键放出的能量。
②下列措施中,能加快氢气生成速率的是 (填字母)。
a.将铁片改成铁粉
b.降低稀H2SO4的温度
（2）微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置,总反应的化学方程式为 其工作原理如图所示,回答下列
①有氧反应一极是电池的 （填“正”或“负”）极，质子交换膜允许 通过，该电池的正极反应式为
②若该电路中转移电子的物质的量为12 mol,则生成CO2的体积(标准状况)为
【答案】（1）放热；小于；a
（2）正；；67.2L
【知识点】吸热反应和放热反应；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；化学反应速率的影响因素；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①由于反应过程中，温度升高，因此该反应为放热反应；在放热反应中，生成物成键释放的能量大于反应物断键吸收的能量；
②a、将铁片改成铁粉，可增大反应物的接触面积，从而加快反应速率，a符合题意；
b、降低稀硫酸的温度，反应速率减慢，b不符合题意；
故答案为：a；
（2）①在原电池中，O2一般做正极反应物，因此有氧反应的一极为正极；质子交换膜只允许H+通过，因此H+向正极移动，则其电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋=2H2O；
②该电池中，生成CO2的电极反应式为：C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2＋24H＋，由电极反应式可知，当电路中转移电子数为12mol时，则反应生成CO2的物质的量为3mol，其在标准状态下的体积为：V=n×Vm=3mol×22.4L/mol=67.2L；
【分析】（1）①结合温度变化确定反应热效应，结合反应热效应确定断键吸收能量与成键释放能量的相对大小；
②结合反应速率的影响因素分析；
（2）①在原电池中，O2一般做正极反应物；酸性介质中，O2在正极得电子形成H2O；
②根据电极反应式进行计算；
25．（2018高二上·玉田期中）某同学设计了甲烷燃料电池并探究某些工业电解原理(如图所示)，其中乙装置为探究氯碱工业原理(X为阳离子交换膜，C为石墨电极)，丙装置为探究粗铜精炼原理。请回答下列问题：
（1）从 a口通入的气体为 。
（2）B电极的电极材料是 。
（3）写出甲中通甲烷一极的电极反应式：
。
（4）写出乙中发生的总反应的离子方程式为 。
【答案】（1）氧气
（2）粗铜
（3）CH4 -8e- + 10OH- = CO32－+ 7H2O
（4）2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－
【知识点】铜的电解精炼；以氯碱工业为基础的化工生产简介；化学电源新型电池
【解析】【解答】乙装置为探究氯碱工业原理，说明铁电极为阴极，则b为电源的负极，即通入甲烷，a为电源的正极，通入氧气。丙为电解精炼铜，则A为精铜，B为粗铜。
(1)根据分析a极通入的为氧气；
(2)B连接电源的正极，是电解池的阳极，应为粗铜；
(3)根据电解质溶液为氢氧化钾分析，甲烷失去电子生成碳酸根离子，电极反应为CH4 -8e- + 10OH- = CO32－+ 7H2O；
(4)乙为电解氯化钠溶液，电解反应方程式为2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－。
【分析】（1）燃料电池中，燃料在负极进入，氧化剂在正极通入；
（2）铜的电解精炼，粗铜作阳极；
（3）注意碱性燃料电池，生成的CO2要转化为 CO32－；
（4）熟记氯碱工业的化学方程式。
五、综合题
26．（2021高一下·胶州期中）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。3月29日，长城汽车氢能战略全球发布会推出氢能技术，并计划今年推出全球首款C级氢燃料电池SUV。关于氢能，根据要求回答问题：
（1）I．制备氢气
制备氢气常采用以下方法：
①电解水法：2H2O 2H2↑+O2↑
②水煤气法：C+H2O（g） CO+H2，CO+H2O CO2+H2↑
③太阳能光催化分解水法：2H2O 2H2↑+O2↑
三种方法中最节能的是 （填标号）。
（2）已知拆开1 mol H -H、1 mol O=O和 1 mol H-О分别需要的能量依次为436kJ、498kJ和463kJ，则理论上每3.6 gH2O（g）完全分解，需 （填“放出”或“吸收"）能量 kJ。下列能正确表示该过程的能量变化示意图的是 （填标号）。
（3）II．氢燃料电池
氢燃料电池具有清洁高效等优点，其简易装置如下图所示。
该电池正极反应式为 ；反应过程中将 能转化为 能。
【答案】（1）③
（2）吸收；48.2；C
（3）O2+4e-+4H+=2H2O；化学；电
【知识点】化学反应中能量的转化；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】I．（1）①电解水法：2H2O 2H2↑+O2↑，需消耗大量电能；②水煤气法：C+H2O（g） CO+H2，CO+H2O CO2+H2↑，需要消耗煤电等能量，③太阳能光催化分解水法：2H2O 2H2↑+O2↑，直接利用太阳能，三种方法中最节能的是③（填标号）。故答案为：③；
（2）焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，则2mol H2（g）和1mol O2（g）转化为2mol H2O（g）时放出的热量为（2×436kJ+498kJ-4×463kJ）=482kJ，则理论上每3.6 gH2O（g）完全分解，需吸收能量 =48.2kJ。化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，吸热反应的本质是断裂反应物中的化学键吸收的总能量大于形成产物的化学键放出的总能量，能正确表示该过程的能量变化示意图的是C。故答案为：吸收；48.2；C；
II．（3）原电池装置中，得电子发生还原反应的是正极，该电池正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；反应过程中将化学能转化为电能。故答案为：O2+4e-+4H+=2H2O；化学；电。
【分析】（1）节能是消耗能源最少的，因此太阳能几乎不消耗能源
（2）根据焓变=反应物的键能-生成物的键能即可计算，即可找出图像
（3）氢氧燃料电池是将化学能转化为电能，氢气是负极，氢气失去电子变为氢离子，氧气是正极，氧气得到电子结合氢离子变为水。
27．（2021高一下·运城期中）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，填写空格。
（1） 溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生 ，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为(填化学式)： ；当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为： g。
（2）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 ，溶于混合有机溶剂中， 通过电解质迁移入 晶格中，生成 。
①外电路的电流方向是由 极流向 极(填字母)。
②电池正极反应式为 。
③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？ (填“是”或“否”)，原因是 。
（3）近几年开发的甲烷—氧气燃料电池采用铂作电极催化剂，用KOH作为电池中的电解液。则通入CH4的电极为 极(填“正”或“负”)，通入O2的电极反应为 。
【答案】（1）；6.4
（2）b；a；；否；电极 是活泼金属，能与水反应
（3）负；
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1) 中铜失去电子，被氧化，氯化铁得到电子，被还原，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为(填化学式)Cu；反应中铜元素化合价从0价升高到+2价，失去2个电子，当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为0.1mol×64g/mol＝6.4g。
(2)①Li是活泼的金属失去电子，作负极，二氧化锰得到电子，作正极，所以外电路的电流方向是由b极流向a极。
②正极二氧化锰得到电子生成 ，则电池正极反应式为 。
③由于电极 是活泼金属，能与水反应，所以不能用水代替电池中的混合有机溶剂。
(3)甲烷燃烧失去电子，被氧化，则通入CH4的电极为负极，通入O2的电极为正极，电解质溶液显碱性，则正极反应为 。
【分析】（1）负极发生的是氧化反应，因此负极是铜单质，根据化学方程式即可求出被腐蚀的铜的质量
（2）负极是锂单质失去电子发生氧化反应变为锂离子，而正极是二氧化锰得到电自结合锂离子变为 ，因此可以判断电子是由负极到 正极，电流是正极到负极，根据反应即可写出正极电极式，不能用水做电解质，因为锂会和水反应
（3）甲烷在负极进行失去电子与氢氧根结合变为碳酸根，氧气在正极得到电子结合水形成氢氧根
28．（2021高一下·柳林期中）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，下列叙述错误的是 。
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 mol。
【答案】（1）BD；B
（2）
（3）H2；负；；0.8
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(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不正确；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)=0.5mol，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0.5mol×2×80%=0.8mol。故答案为：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。
29．（2021高一下·五莲期中）采用如图所示装置模拟工业生产。已知：钾离子交换摸只让钾离子通过分子及其它离子均不能通过。
回答下列问题：
（1）若在A池中实现铁上镀铜，b电极的电极材料为 。
（2）若A池中a、b电极材料均为惰性电极，电解一段时间后，两极均有气体产生，则向溶液中加入 (填化学式固体可以使溶液恢复到电解前的情况。
（3）B池中，c电极为 极(填“正”或“负”)，电极反应式为 。
（4）若在C池中用 溶液制取 溶液和氯气，高浓度的 溶液从 口出(填图中字母)，当d电极消耗标准状况下 时，C池中阳极室溶液质量减少 g。
【答案】（1）铁
（2）
（3）负极；
（4）h；14.9
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电镀
【解析】【解答】(1)若在A池中实现铁上镀铜，则铁作阴极，铜作阳极，则b电极的电极材料为铁；
(2)A装置为电解池装置，a为阳极，b为阴极，a、b电极材料均为惰性电极，电解一段时间后，两极均有气体产生，则a极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，b电极先发生Cu2++2e-=Cu，后发生2H++2e-=H2↑，由电极反应式可知整个过程消耗了Cu2+和水(H和O)，产生了硫酸，因此则向溶液中加入Cu、H、O元素可以使溶液恢复到电解前的情况，即加入 ；
(3)B池为甲醇燃料电池装置，c电极通入甲醇，则c电极为负极，甲醇在c电极失电子，电极反应式为 ；
(4)若在C池中用 溶液制取 溶液和氯气，则e、f均为惰性电极，水在阴极得电子产生氢气和氢氧根离子，钾离子透过交换膜与阴极产生的氢氧根离子结合为KOH，即KOH在阴极(f)产生，因此高浓度的 溶液从h口出；d电极为燃料电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C池中阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑，同时阳极室的部分K+移向阴极，由O2+2H2O+4e-=4OH-可知当d电极消耗标准状况下 (0.05mol)时，电子转移0.2mol，则C池中产生0.1mol氯气，以及0.2molK+移向阴极室，阳极室溶液质量减少0.1mol×71g/mol+0.2mol×39g/mol=14.9g。
【分析】结合图可知装置B为甲醇燃料电池，c电极为负极，电极反应式为 ，d电极为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；A为电解池装置，b与燃料电池负极相连，为阴极，a为阳极；C装置为电解池装置，e电极与燃料电池正极相连，为阳极，f为阴极，结合原电池、电解池相关知识解答。
30．（2021高一下·任城期中）化学反应中伴随着能量变化，探究各种能量变化是一永恒的主题。
（1）下列变化属于放热反应的是 (填序号)。
a．生石灰溶于水 b．浓硫酸稀释 c．碳酸氢钠固体溶于盐酸
d．铜溶于浓硝酸 e．氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌 f．过氧化钠溶于水
（2）H2O2分解时的能量变化关系如图所示，则H2O2分解反应为 反应(选填：吸热、放热)。
查阅资料得知：将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的离子方程式分别是：2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+和 。
（3）如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置：
①当电极a为镁，电极b为铝，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的负极为 (填名称)。
②燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，电极a通入氢气燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，b极的电极反应式为 。
③质量相同的铜棒和铁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 g，则导线中通过的电子的数目为 。
【答案】（1）adf
（2）放热；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
（3）铝；O2+4e-+2H2O=4OH-；1.204×1023
【知识点】氧化还原反应；吸热反应和放热反应；电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)a．生石灰溶于水，与水反应产生Ca(OH)2，该反应发生放出热量，为放热反应，a正确；
b．浓硫酸稀释会放出热量，但该变化没有新物质生成，不是化学变化，b不正确；c．碳酸氢钠固体溶于盐酸，反应发生吸收热量，故该反应是吸热反应，c不正确；
d．铜溶于浓硝酸，发生反应放出热量，因此该反应是放热反应，d正确；
e．氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌，发生反应吸收热量，因此该反应是吸热反应，e不正确；
f．过氧化钠溶于水，发生反应产生NaOH和O2，发生反应放出热量，因此该反应为放热反应，f正确；
故答案为：adf；
(2)根据图示可知：反应物的能量比生成物的能量高，发生反应放出热量，因此该反应为放热反应；
将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，第一个是2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+，第二个是H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，H2O2被还原产生H2O，该反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
(3)①当电极a为镁，电极b为铝，电解质溶液为NaOH溶液时，由于Al能够与NaOH溶液发生反应，而Mg不能发生反应，故该电池的负极材料为铝，正极材料为镁；
②燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。要设计一个燃料电池，电极a通入氢气燃料，通入燃料H2的电极为负极，采用氢氧化钠溶液为电解液，通入O2的b电极为正极，O2得到电子变为O2-，然后与H2O结合生成OH-，则b极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；
③铜棒和铁棒用导线连接后插入CuSO4溶液，形成原电池, Fe作负极，失去电子变为Fe2+进入溶液，所以负极质量减小；Cu作正极，Cu2+在正极得电子生成Cu单质，正极质量增大，总反应为：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，反应过程转移2 mol电子，两极质量相差(56+64)g=120 g，当两极相差12 g时，转移电子物质的量为n(e-)= =0.2 mol，则转移的电子数目N(e-)=0.2 mol×6.02×1023/mol=1.204×1023。
【分析】（1）常见的放热反应是化合反应，酸和金属的反应、中和反应等等，adf均属于放热反应，b不是化学反应，ce反应吸热
（2）根据能量的变化，焓变=生成物的能量-反应物的能量即可计算，根据反应物和生成物即可写出离子方程式
（3）① 铝和氢氧化钠溶液反应，故铝作为负极。 ②b是氧气在氢氧化钠溶液的得电子变为氢氧根得反应 ③铁做负极，铜做正极，负极是铁失去电子，减少得是铁质量，正极是铜离子得到电子，铜得质量增加，根据相差得质量计算出电子数即可
六、推断题
31．（2021高一下·五莲期中）A、B、D、E、F、G为短周期元素，且原子序数依次增大。A、F同主族，E、G同主族。A与其他非金属元素化合时易形成共价键，F与其他非金属元素化合时易形成离子键，且 与 核外电子排布相同。由以上元素组成的物质 和 具有相同的电子数。回答下列问题：
（1）G在周期表中的位置为 。
（2）由A、D、E三种元素形成的离子化合物的化学式是 。
（3） 的电子式为 ，含有 化学键(填“离子键”或“共价键”)。
（4）由A、F两种元素形成的一种离子化合物X，常温下与水迅速反应生成气体，该反应的化学方程式为 。
（5）D的最简单气态氢化物可用于燃料电池，电池工作时生成无毒物质，工作原理如图所示。该燃料电池的电解质溶液最好选择碱性溶液，则负极电极反应式为 。
【答案】（1）第3周期第VIA族
（2）
（3）；离子键
（4）
（5）
【知识点】原子核外电子排布；化学电源新型电池；元素周期表的结构及其应用；元素周期律和元素周期表的综合应用
【解析】【解答】(1)F为Na元素，位于第三周期第ⅠA族，故答案为：三；ⅠA；
(2)由H、N、O三种元素形成的离子化合物的化学式是 ，故答案为： ；
(3) 为Na2S，电子式为 ，含有离子键，故答案为： ；离子键；
(4)由A、F两种元素形成的一种离子化合物X为NaH，常温下NaH与水反应生成氢气和NaOH，化学方程式为： ，故答案为： ；
(5)生成的无毒气体是N2，据此书写电极总反应式为：4NH3+3O2=2N2+6H2O，正极发生还原反应，氨气在负极反应，注意是碱性环境，氨气失电子生成氮气和水，所以正极的电极反应式为： ，故答案为： 。
【分析】A、B、D、E、F、G为短周期元素，且原子序数依次递增，A、F同主族，F可以形成+1价F+离子，二者处于ⅠA族，由A、F的原子序数之差可以知道，F为Na元素；A与其它非金属元素化合时易形成共价键，则A为氢元素； F+离子与E2-离子核外电子排布相同，离子核外电子数为10，故E为氧元素；E、G同主族，则G为S元素；D形成双原子分子，D原子序数小于氧元素，处于第二周期，则D为N元素；物质BE和 具有相同的电子数，则B原子核外电子数为2 7-8=6，则B为碳元素， 以此解答。
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