第一章化学反应与能量转化同步习题（含解析）高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第一章：化学反应与能量转化 同步习题
一、单选题
1．已知：与反应的与反应的。则与反应生成的等于
A． B．
C． D．
2．化学与生活、生产、能源、环境和社会可持续发展等密切相关。下列说法正确的是
A．废旧电池属于有害垃圾，因含有重金属，故采用深挖填埋的方式进行处理
B．牺牲轮船船体上镶嵌的铜片，可以避免船体遭受腐蚀
C．工业上常采取电解熔融氯化物制备活泼金属(如Na、Mg、Al等)
D．燃料电池是利用燃料和氧化剂反应，将化学能直接转化为电能的化学电源
3．化学在生产和日常生活中有着重要的应用．下列说法不正确的是
A．硅胶、生石灰是食品包装中常用的干燥剂
B．不溶于水，可用作医疗上检查肠胃的钡餐
C．明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
D．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境
4．双极膜在直流电场作用下，可将水离解，在膜两侧分别得到和。工业上用“双极膜双成对电解法”生产乙醛酸(OHCCOOH)，原理如图所示，装置中两极均为惰性电极。下列说法错误的是
A．a为阳极，b为阴极
B．b极上草酸发生的反应为
C．HBr的作用是增强阳极液的导电能力和充当间接电氧化的媒介
D．两极均产生2.24L(标准状况)气体时，理论上可得到乙醛酸7.4g
5．利用原电池原理，各种化学电池应运而生。某单液二次电池(如图所示)，其反应原理为H2＋2AgCl2Ag＋2HCl。下列说法正确的是
A．放电时，正极的电极反应为Ag＋＋e-=Ag
B．放电时，电子从左边电极经溶液移向右边电极
C．充电时，右边电极与电源的正极相连
D．充电时，每生成1 mol H2，溶液质量增加216 g
6．下列说法不正确的是
A．纯铁比生铁不易生锈
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块能保护钢制外壳不受腐蚀，此方法叫做牺牲阳极的阴极保护法
D．电解精炼铜，阳极质量减少64g时，电子转移不一定是2mol
7．硼氢化物NaBH4(B元素的化合价为+3价)燃料电池(DBFC)， 由于具有效率高、产物清洁无污染和燃料易于储存和运输等优点，被认为是一种很有发展潜力的燃料电池。其工作原理如下图所示，下列说法正确的是

A．电池的负极反应为BH4－+2H2O－8e－=BO2－+8H+
B．放电时，每转移1mol电子，理论上有1molNa+透过选择透过膜
C．电池放电时Na+从b极区移向a极区
D．电极a发生还原反应
8．下列反应属于吸热反应且不属于氧化还原反应的是
A．灼热的炭与二氧化碳反应 B．碳酸氢钠与盐酸反应
C．氯酸钾固体受热分解 D．生石灰与水反应
9．下列关于甲、乙两装置的说法中错误的是
A．甲装置中电极的电极反应式为
B．乙装置中电子流动方向为
C．乙装置在工作过程中，锌筒被消耗
D．甲、乙装置均能将化学能转化为电能
10．某废水中含有HX，利用如图所示电化学装置可获得HX溶液。下列说法错误的是
A．当电路中通过1mol电子时，在m极产生0.5mol
B．电极m应与电源的正极相连接
C．电解一段时间后，的浓度增大
D．交换膜b为阴离子交换膜
11．25℃、101 kPa时，1.00gCH4完全燃烧生成稳定的化合物放出55.6 kJ热量，下列热化学方程式正确正确的是
A．CH4 (g) + 2O2 (g) = CO2 (g) +2H2O (g) △H= - 889.6 kJ·mol- 1
B．CH4 (g)+ O2 (g) =CO2 (g)+ H2O(g) △H= -55.6 kJ·mol- 1
C．CH4 (g) + 2O2 (g) =CO2 (g) + 2H2O (1) △H= -889.6 kJ·mol- 1
D．CH4 (g) +2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O (1) △H= +889.6 kJ·mol- 1
12．用石墨做电极电解100mlH2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到4.48L气体(标准状况)。则原混合液体中Cu2+的浓度为
A．1mol L-1 B．2mol L-1 C．3mol L-1 D．4mol L-1
13．下列有关化学反应与能量变化的说法正确的是
A．甲烷的燃烧热ΔH= - 890.3 kJ·mol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g) ΔH= - 890.3 kJ·mol-1
B．相同条件下，氢气和氧气反应生成液态水比生成等量的气态水所放出的热量少
C．根据如图金刚石在一定条件下转化成石墨提供的信息，可知生成物比反应物稳定，ΔH= (E1- E3) kJ·mol-1
D．同温同压下，H2(g)+Cl2(g) =2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同
14．下列过程吸收能量的是
A．钠与水反应 B．H＋H→H2 C．铝热反应 D．Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应
15．某废水中含有一定浓度的 Ni2+和Cl-，图甲是均为惰性电极的双膜三室电沉积法回收废水中Ni2+(制单质Ni)的示意图，图乙描述的是实验中阴极液pH与镍回收率之间的关系。下列说法不正确的是
A．阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
B．当浓缩室1 L 0.1 mol/L盐酸变为1 L 0.5 mol/L盐酸时，阴极回收得到11.8 g镍
C．通电后阴极区的Cl-通过交换膜b向浓缩室迁移
D．交换膜a为阳离子交换膜
二、填空题
16．由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点。为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发。燃料电池的燃料有氢气、甲醇、汽油等。
(1)二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H= -571.6kJ·mol-1①
CH3OH(l)+ O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) △H= -726.0kJ·mol-1②
写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式：_______________________。
(2)有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇一空气燃料电池。这种稀土金属氧化物在高温下能传导O2-。
①电池正极反应式为_______________，负极反应式为_______________。
②在稀土金属氧化物的固体电解质中，O2-的移动方向是___________ 。
③甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行，而科技工作者却要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车。主要原因是：_________________________________
17．(1)如图表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式：___________。生产中可分离出的物质A的化学式为：___________。
(2)电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解的原理如图所示，阴极反应式为___________。假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2mol电子通过时，此时两极溶液质量的差值为___________g。
(3)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2 离子。
①d电极的名称为___________，该电极的电极方程式为：___________。
②如图2所示为用惰性电极电解100mL0.5mol·L 1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为___________
18．（1）在原电池中，通常较活泼的金属做_____极，发生_______反应；
电解池中，与电源正极相连的极是_______极，发生________反应。
（2）下图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：
①若试管内液面上升，发生_____腐蚀，正极反应式为________________。
②若试管内液面下降，发生_______腐蚀，正极反应式为_______________。
19．如图所示，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细 丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入 CuSO4溶液。
(1)表示氧化反应的电极反应式是_______。
(2)片刻后，铁圈向_______(填“上”或“下”)倾斜。
20．现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。
（1）试从上图图1中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序(填编号)是:A接________,B接________。
（2）铁棒接直流电源的________极;碳棒上发生的电极反应为________。
（3）能说明氯气具有氧化性的实验现象是________。
（4）假定装入的饱和食盐水为50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略),当测得的氢气为5.6 mL（已折算成标准状况）时,溶液的pH为________。
（5）工业上采用离子交换膜法电解饱和食盐水，如上图图2，该离子交换膜是________（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜，溶液A是________（填溶质的化学式）
21．全钒液流电池是化学储能领域的一个研究热点，储能容量大、使用寿命长，利用该电池电解处理含的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。
回答下列问题：
(1)a电极为_______(填“正极”或“负极”)，其电极反应式为_______。
(2)隔膜1为_______交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)，q口流出液含有的溶质为_______(填化学式)，d电极的电极反应式为_______。
(3)B装置中产生的气体总量为336 mL(标准状况下)时，通过质子交换膜的的物质的量为_______mol。
22．中和热是一类重要的反应热，也是化学研究的重要课题。已知强酸稀溶液与强碱稀溶液发生反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H1=-57.3 kJ/mol。
(1)下列各组试剂混合发生反应的离子方程式为H++OH-=H2O的是_______(填序号)。
A．稀硫酸与氢氧化钡溶液
B．盐酸与氢氧化钠溶液
C．浓硫酸与氢氧化钠固体
D．硫酸氢钠溶液与氢氧化钾溶液
E．氢氧化镁溶于稀盐酸
(2)若稀硫酸与氢氧化钡稀溶液反应生成1 mol H2O(l)，则反应放出的热量__(填“大于”“等于”或“小于”)57.3kJ，原因是_______(从化学键的角度简单解释即可)。
(3)若稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1 mol H2O(l)，则反应放出的热量__(填“大于”“等于”或“小于”)57.3 kJ，原因是_______。
(4)醋酸(CH3COOH)是一种常见弱酸，在水溶液中不能完全电离，而酸碱的中和反应是酸电离出的H+与碱电离出的OH-结合生成H2O的反应。醋酸与氢氧化钠稀溶液反应的离子方程式为CH3COOH(aq)+OH-(aq)=CH3COO-(aq)+H2O(l) △H2=a kJ/mol，则△H1和△H2的大小关系为△H1_______△H2（填“＞”“＝”或“＜”）。
23．为了避免对海洋氮循环系统产生影响，含氮废水需经处理后排放。如图是用间接氧化法去除工业废水中氨态氮()的示意图。
(1)结合电极反应式简述间接氧化法去除氨态氮的原理：_________。
(2)若生成和的物质的量之比为3：1，则处理后废酸性氨氮废水的将_______(填“增大”“不变”或“减小”)，请简述原因：_______。
24．原电池是化学对人类的一项重大贡献。某兴趣小组为研究原电池原理，设计了如图所示装置。
(1)a和b不连接时，烧杯中现象是_______。
(2)a和b用导线连接，Cu极为原电池___(“正”或“负”)极，电极反应式为___；溶液中H+移向__(填“Cu”或“Zn”)极。
(3)若电解质溶液改为AgNO3溶液，当转移0.2mol电子时，则理论上Cu片质量变化为_____。
参考答案：
1．C
【详解】HCN属于弱电解质，其电离过程要吸收，即＞0。由盖斯定律可知，HCN(aq)、HCl(aq)分别与NaOH(aq)反应的差值 =+43.5kJ·mol-1——为HCN在溶液中电离的热效应，则其逆过程与反应生成的=-43.5kJ·mol-1；
答案为C。
2．D
【详解】A．废旧电池含重金属，属于有害垃圾，深埋处理容易引起土壤、水体污染，应该集中回收处理，故A错误；
B．当船体上镶嵌铜块时，铜的活泼性比铁弱，铁做负极加速被腐蚀，不能保护船体，故B错误；
C．氯化铝为共价化合物，熔融状态不导电，所以工业用电解氧化铝的方法制取铝，故C错误；
D．燃料电池是原电池装置，可直接将化学能转化为电能，故D正确；
故选：D。
3．B
【详解】A．生石灰是氧化钙，有吸水性，硅胶本身是固体颗粒，吸水后不会变稀，不会污染食品，故A正确；
B．不溶于水，但是可以溶于盐酸，可用作医疗上检查肠胃的钡餐是，故B错误；
C．明矾净水的原理是：Al3+ + 3H2O Al(OH)3 (胶体)+3H+，利用Al(OH)3(胶体)的吸附性进行净水，故C正确；
D．太阳能等清洁能源的利用能大大减少化石燃料的使用，减少有毒气体的排放、二氧化碳的排放，减少环境污染，故D正确；
故选B。
4．D
【分析】根据图示，a极H2O生成O2，发生氧化反应，则a为阳极；b极H+生成H2，发生还原反应，则b为阴极，据此分析作答。
【详解】A．根据分析，a为阳极，b为阴极，A正确；
B．阴极上的反应为：H2C2O4+2e +2H+=OHCCOOH+H2O、，B正确；
C．OHCCHO属于非电解质，HBr的作用是增强阳极液的导电能力，Br-在阳极发生失电子的氧化反应生成Br2，Br2将OHCCHO氧化为OHCCOOH，HBr充当间接电氧化的媒介，C正确；
D．当阳极生成标准状况下2.24LO2，转移电子物质的量为0.4mol，生成乙醛酸amol，当阴极b极生成标准状况下2.24LH2，转移电子数为0.2mol，生成乙醛酸bmol，根据电子守恒，，解得b-a=0.1mol，理论上可得到乙醛酸的质量一定大于0.1 74g/mol=7.4g，D错误；
故答案为：D。
5．C
【分析】由H2＋2AgCl2Ag＋2HCl可知，放电过程中H2发生氧化反应，AgCl发生还原反应，因此左侧Pt电极为负极，右侧Pt电极为正极，充电时负极与电源负极相连，正极与电源正极相连。
【详解】A．AgCl难溶于水，由上述分析可知，放电时正极反应为AgCl + e-= Ag + Cl-，故A错误；
B．电子不能进入溶液中，故B错误；
C．由上述分析可知，充电时，右边电极与电源的正极相连，故C正确；
D．充电时阳极(右侧Pt电极)反应为Ag + Cl- - e-= AgCl，阴极(左侧Pt电极)反应为2H+ + 2e-= H2↑，每生成1mol H2，溶液中有2mol Cl-转化为AgCl沉淀，即电解质溶液中会减少2mol HCl，则减少的质量为73g，故D错误；
综上所述，说法正确的是C项，故答案为C。
6．B
【详解】A．生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，所以纯铁比生铁不易生锈，故A正确；
B．镀层破损后，铁比锡活泼作负极被腐蚀，所以镀锡铁板的镀层不能对铁制品起保护作用，加快铁板的腐蚀，故B错误；
C．在海轮外壳连接锌块，锌被腐蚀，从而保护了铁，所以保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；
D．电解精炼铜时，若阳极质量减少64g，由于阳极有铁杂质存在，铁的摩尔质量小于铜的，所以阳极减少64g，转移的电子的物质的量大于2mol，则阴极得到的电子数大于2mol，故D正确；
故选：B。
7．B
【分析】以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，电解质溶液呈碱性，由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O，正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH-，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，a为负极，b为正极。结合原电池的工作原理和解答该题
【详解】A. 电解质溶液呈碱性，负极发生氧化反应生成BO2 ，电极反应式为BH4 +8OH 8e
=BO2 +6H2O，故A错误；
B. 原电池中为钠离子选择透过性膜，只允许钠离子通过，每转移1mol电子，理论上有1molNa+透过选择透过膜，故B正确；
C. 原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na+从a极区移向b极区，故C错误；
D. 根据分析，a 为负极，发生氧化反应，故D错误；
答案选B。
8．B
【详解】A．灼热的炭与二氧化碳反应是吸热反应但属于氧化还原反应，A不符合题意；
B．碳酸氢钠与盐酸反应是吸热反应（盐酸的氢离子与碳酸氢钠水解出的氢氧根离子中和反应应该是放热反应，但是后来由于二氧化碳以及氯化氢的大量溢出，试管被制冷）且是非氧化还原反应，B符合题意；
C．氯酸钾固体受热分解是氧化还原反应，C不符合题意；
D．生石灰与水反应是放热反应，D不符合题意；
故选B。
9．B
【详解】A．甲装置中电极为正极，电极反应式为，故A正确；
B．乙装置中锌筒作负极，电子流动方向为，故B错误；
C．乙装置在工作过程中，锌筒逐渐被消耗，故C正确；
D．甲、乙装置均为原电池，原电池是将化学能转化为电能的装置，故D正确；
故答案为B。
10．A
【分析】由题意可知m为阳极，电极反应式为，a为阳离子膜，左边溶液中产生的氢离子会进入到中间室；n为阴极，电极反应式为，b为阴离子膜，X-会进入到中间室，与氢离子组成HX。
【详解】A．当电路中通过1mol电子时，在m极产生0.25mol ，A项错误；
B．m极产生，通过交换膜a进入中间室，故m极应与电源的正极相连接，故B正确；
C．m极电极反应式为，由于消耗了水，故的浓度增大，故C正确；
D．从图可知，通过交换膜b进入中间室形成HX溶液，所以交换膜b为阴离子交换膜，故D正确。
答案选A。
11．C
【分析】25℃、101 kPa时，CH4完全燃烧生成稳定的化合物是指生成二氧化碳气体和液态水。1.00gCH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出55.6 kJ热量，则1mol即16gCH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放热为16×55.6 kJ=889.6 kJ。
【详解】A．所给热化学方程式中水为气态，应为液态水，A错误；
B．所给热化学方程式中水为气态，应为液态水，B 错误；
C．25℃、101 kPa时，1mol即16gCH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放热为16×55.6 kJ=889.6 kJ ，C 正确；
D．甲烷燃烧为放热反应，反应热△H为负值，D错误。
答案选C。
12．B
【详解】电解100mL H2SO4和CuSO4的混合溶液，阳极发生的反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极上发生的电极反应为：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑；两极均收集到4.48L(标况)气体，即均生成0.2mol的气体，阳极生成0.2mol氧气说明转移了0.8mol电子，而阴极上生成的0.2molH2只得到了0.4mol电子，剩余0.4mol电子由铜离子获得，由Cu2++2e-=Cu可知溶液中有0.2mol铜离子，据c=得到铜离子的浓度为：=2mol/L；
故答案为B。
13．D
【详解】A．燃烧热指的是1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，注意生成的水应为液态而不能为气态，故A错误；
B．液态水的能量比等量的气态水的能量低，而氢气在氧气中的燃烧为放热反应，故当生成液态水时放出的热量高于生成气态水时的热量，故B错误；
C．ΔH＝生成物的总能量 反应物的总能量＝(E3 E1)kJ·mol-1，但是没提供金刚石物质的量，无法计算ΔH，故C错误；
D．反应的热效应取决于反应物和生成的总能量的差值，与反应条件无关，故D正确；
故答案选D。
【点睛】本题考查了燃烧热的热化学方程式的书写以及反应放出热量的大小与物质状态的关系等问题，难度不大，应注意的是燃烧热的概念中生成的水一定为液态。
14．D
【详解】A．钠与水反应是放热反应，放出能量，A错误；
B．H＋H→H2表示氢原子形成化学键，要释放能量，B错误；
C．铝热反应是放热反应，C错误；
D．Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应是常见的吸热反应，D正确；
故选D。
15．B
【分析】阳极是惰性电极，发生失电子的氧化反应，溶液中水电离产生的OH-失去电子发生氧化反应，故阳极的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，在阴极上，氢离子优先得到电子，酸性越强，镍回收率越低，在阴极上是为了回收镍，所以溶液的酸性不能太强，离子交换膜b为阴离子交换膜，a是阳离子交换膜，据此回答即可。
【详解】A．阳极是惰性电极，阳极上发生氧化反应，由于放电能力：OH-＞，所以水电离产生的OH-失去电子发生氧化反应，故阳极的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，A正确；
B．阳极是惰性电极，发生失电子的氧化反应，反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，当浓缩室得到1 L 0.5 mol/L盐酸时，则转移的氢离子是(0.5-0.1)mol/L×1 L=0.4 mol，即转移电子是0.4 mol，根据电极反应式：Ni2++2e-=Ni，理论上阴极回收得到Ni的质量m(Ni)=0.2 mol×59 g/mol=11.8 g，但是阳离子放电能力：H+＞Ni2+，故阴极上回收得到镍质量少于11.8 g，B错误；
C．电解池中阴离子向阳极定向移动，Cl-通过交换膜b向浓缩室迁移，C正确；
D．浓缩室得到1 L 0.5 mol/L盐酸，盐酸浓度增加，所以a是阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，D正确；
故合理选项是B。
16． CO2 (g)+3H2 (g)=CH3OH(l)+H2O (l)△H=-131.4 kJ mol-1 O2+4e-=2O2- CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O 从正极流向负极 燃料电池的能量转化率高
【分析】(1)依据盖斯定律和热化学方程式计算得到；
(2)①燃料电池中依据原电池工作原理，正极是氧气得到电子发生还原反应，电解质是固体，氧气得到电子生成氧离子；甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳；
②原电池中阴离子移向负极；
③依据原电池反应能量转化率高分析判断。
【详解】(1)2H2(g)+O2 (g)=2H2O (l)△H=-571.6kJ mol-1 ①，2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-726.0kJ mol-1 ②，依据盖斯定律①×3-②得到：2CO2 (g)+6H2 (g)=2CH3OH(l)+2H2O (l)△H=-262.8kJ mol-1；热化学方程式为：CO2 (g)+3H2 (g)=CH3OH(l)+H2O (l)△H=-131.4 kJ mol-1；
(2)①甲醇一空气燃料电池中氧气得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应为：O2+4e-=2O2-； 甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应为：CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O；
②依据电极反应分析可知原电池中阴离子移向负极，氧离子从正极流向负极移动；
③原电池反应实现能量转化的高效率，燃料电池能量转化率高。
17． N2＋6e－＋8H＋＝2NH NH4Cl 2NO＋12H＋＋10e－＝N2↑＋6H2O 14.4 负极 CH4－8e－＋5 O2 ＝CO＋2H2O 2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑
【详解】(1)根据图中信息分析氢气化合价升高，在负极发生氧化反应，氮气化合价降低，在正极发生还原反应，因此该电池的正极反应式：N2＋6e－＋8H＋＝2NH。生产中是盐酸和氯化铵，因此可分离出的物质A的化学式为：NH4Cl；故答案为：N2＋6e－＋8H＋＝2NH；NH4Cl。
(2)根据图中信息，在酸性条件下，电化学降解得到氮气，化合价降低，在阴极发生还原反应，因此阴极反应式为2NO＋12H＋＋10e－＝N2↑＋6H2O。假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2mol电子通过时，左侧发生2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑，因此左侧生成0.5mol氧气，有2mol氢离子穿过质子交换膜到右侧，因此左侧减少1mol水，其质量为18g，右侧发生2NO＋12H＋＋10e－＝N2↑＋6H2O，左侧有2mol氢离子进入到右侧，生成0.2mol氮气，溶液质量减少5.6g－2g＝3.6g，此时两极溶液质量的差值为18g－3.6g＝14.4g ；故答案为：2NO＋12H＋＋10e－＝N2↑＋6H2O；14.4。
(3)①根据图中信息d电极的名称为负极，甲烷在负极发生氧化反应，该电极的电极方程式为：CH4－8e－＋5 O2 ＝CO＋2H2O；故答案为：CH4－8e－＋5 O2 ＝CO＋2H2O。
②根据图中信息得到a电极为阳极，阳极是溶液中的氢氧根失去电子，因此a电极上的电极反应式为2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑；故答案为：2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑。
18． 负 氧化 阳 氧化 吸氧 O2+4e-+2H2O=4OH- 析氢 2H++2e-=H2↑
【详解】(1)根据原电池原理，在原电池中，通常较活泼的金属做负极，失电子发生氧化反应；电解池中，与电源正极相连的极是阳极，失电子发生氧化反应。
(2)①若试管内液面上升，说明试管内氧气减少，铁发生吸氧腐蚀，铁为负极，氧气在正极发生还原反应，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；
②若试管内液面下降，说明试管内增多，有氢气生成，铁发生析氢腐蚀，正极反应式为2H++2e-=H2↑。
19．(1)Fe-2e-=Fe2+
(2)上
【解析】（1）
铁圈和银圈连接，滴入硫酸铜，该装置构成了原电池，较活泼的金属作负极，发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+。
（2）
铁圈作负极，发生氧化反应生成亚铁离子，铁圈质量减少，银圈作正极，发生还原反应：Cu2++2e-=Cu，铜在银圈上析出，银圈质量增加，所以铁圈向上倾斜。
20． G、F、I D、E、C 负 2Cl--2e-=Cl2↑ 淀粉-KI溶液变成蓝色 12 阳离子 NaCl
【分析】（1）A为铁棒，则应为阴极，产生H2；B为阳极，产生Cl2；据此确定后续连接装置；
（2）铁棒为阴极，与电源的负极相连；碳棒为阳极，由Cl-发生失电子的氧化反应，生成Cl2，据此写出电极反应式；
（3）氧化性Cl2>I2，淀粉遇碘变蓝色；
（4）根据公式计算反应生成n(H2)，结合电极反应式计算反应生成n(OH-)，再根据计算溶液中c(H+)，从而得出溶液的pH；
（5）电极a产生Cl2，则电极a为阳极，电极b为阴极，根据离子移动方向，确定离子交换膜的类型和溶液A的成分；
【详解】（1）A为铁棒，则应为阴极，产生H2，则A后应连接测量H2体积的装置，因此A接G、F、I；B为阳极，产生Cl2，则B后连接Cl2的性质检验装置，因此B接D、E、C；故答案为：G、F、I，D、E、C。
（2）铁棒为阴极，与电源的负极相连；碳棒为阳极，由Cl-发生失电子的氧化反应，生成Cl2，故答案为：；
（3）由于氧化性Cl2>I2，能将I-氧化成I2，而淀粉遇碘变蓝色，因此若观察到淀粉-KI溶液变成蓝色，则说明Cl2具有氧化性，故答案为：淀粉-KI溶液变成蓝色。
（4）反应生成， 由电极反应式2H2O+2e－=H2↑＋2OH－可知，反应生成n(OH－)=0.5×10-3mol，则溶液中， 因此溶液中， 因此溶液的pH=12，故答案为：12。
（5）由于电极a产生Cl2，则电极a为阳极，电极b为阴极；由图可知，离子由电极a区域向电极b区域移动，因此移动的离子为阳离子，因此离子交换膜为阳离子交换膜；因此溶液A为NaCl稀溶液，故答案为：阳离子，NaCl。
【点睛】电解池中阳极失电子发生氧化反应，阴极得电子发生还原反应，电解质溶液中阳离子流向阴极，阴离子流向阳极，电子经外电路和电源由阳极流向阴极。
21．(1) 正极
(2) 阳离子
(3)0.02
【详解】（1）根据题中信息c极是生成氢气，d极是生成氧气，从而说明c极是阴极，d极是阳极，则a电极为正极，溶液中得到电子和氢离子反应生成和水，其电极反应式为；故答案为：正极；。
（2）c极是水中氢离子得到电子变为氢气，剩余的氢氧根与废水中的铵根反应生成氨水，因此隔膜1为阳离子交换膜，d极是水中氢氧根失去电子变为氧气，d电极的电极反应式为；剩余氢离子与硝酸根结合生成硝酸，因此q口流出液含有的溶质为；故答案为：阳离子；；。
（3）B装置产生氧气和氢气，两者体积比为1:2，若B装置中产生的气体总量为336 mL(标准状况下)时，气体总物质的量为0.015mol，则氢气物质的量为0.01mol，电子转移为0.02mol，根据，说明右边多0.02mol正电荷，要使右边呈电中性，则通过质子交换膜的的物质的量为0.02mol；故答案为：0.02。
22． BD 大于 生成BaSO4沉淀时有新化学键的形成，会放出更多的热量 大于 氢氧化钠固体溶解放热 ＜
【分析】(1)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)表示强酸、强碱反应产生可溶性盐和1 mol水；
(2) H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)表示强酸、强碱反应产生可溶性盐和1 mol水放出的热量；
【详解】(1)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)表示强酸、强碱反应产生可溶性盐和1 mol水；
A．稀硫酸与氢氧化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀水，硫酸钡不能拆分为离子，所以离子方程式不是H++OH-=H2O，A错误；
B．盐酸与氢氧化钠溶液反应生成NaCl和水，离子方程式为H++OH-=H2O，B正确；
C．浓硫酸与氢氧化钠固体不是离子反应，不能用离子方程式H++OH-=H2O表示，C错误；
D．硫酸氢钠溶液与氢氧化钾溶液反应生成硫酸钠、硫酸钾和水，离子方程式为H++OH-=H2O，D正确；
E．氢氧化镁溶于稀盐酸生成氯化镁和水，氢氧化镁是难溶物质，不能拆分为离子，所以不能用离子方程式H++OH-=H2O表示，E错误；
故合理选项是BD；
(2)稀硫酸与氢氧化钡稀溶液反应生成硫酸钡沉淀和水，反应中除了中和热以外，还有形成沉淀过程放出的热量，所以若稀硫酸与氢氧化钡稀溶液反应生成1 mol H2O(l)，则反应放出的热量大于57.3 kJ；
(3)氢氧化钠固体溶解会放热，所以稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1 mol H2O(l)，则反应放出的热量大于57.3 kJ；
(4)醋酸是弱酸，电离时会吸热，反应放热越多，反应热越小，则醋酸与氢氧化钠稀溶液反应生成1 mol水放出的热量小于57.3 kJ，则△H1＜△H2。
【点睛】本题考查了化学反应中的能量变化、反应热的计算与比较。注意理解中和热的概念、把握热化学方程式的书写方法。
23．(1)阳极反应：2Cl--2e-=Cl2，产生的氯气氧化废水中的释放出N2。
(2) 减小 电路中通过相同电量时，若生成和的物质的量之比为3：1，则阳极产生的H+比阴极消耗的H+多。
【分析】由装置图分析可知，此装置为电解池装置，电解质溶液为酸性溶液。与电源正极相连的为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2，氯气具有氧化性，酸性溶液中将氧化成N2，该反应的离子方程式为：3Cl2+2=N2+6Cl-+8H+。与电源负极相连的为阴极，阴极氢离子得到电子生成氢气，阴极反应为：2H++2e-=H2。
【详解】（1）由分析可知，与电源正极相连的为阳极，阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2，氯气具有氧化性，酸性溶液中将氧化成N2。
（2）电解池中阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2，生成的氯气氧化，离子方程式为：3Cl2+2=N2+6Cl-+8H+；阴极反应为：2H++2e-=H2。若生成和的物质的量之比为3：1，根据电子守恒可得：6H+~3H2~6e-~3Cl2~ N2~8H+，转移相同电子时，阳极产生的H+比阴极消耗的H+多，故溶液减小。
【点睛】本题突破点电解池阴阳极判断。电解池中与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，再根据电解池原理解题。此题还涉及陌生化学反应方程式的书写，陌生化学反应方程式书写一定要注意反应发生的环境，酸性溶液还是碱性溶液。
24． 锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出 正 2H++2e=H2↑ Cu 21.6g
【详解】(1)a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子反应方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，因此实验现象为：锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出。
(2)a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑；锌失电子发生氧化反应而作负极，放电时，电解质溶液中氢离子向正极铜电极移动。
(3)若电解质溶液改为AgNO3溶液，铜电极上发生反应为Ag+ + e- =Ag，铜电极上析出银单质，故当转移0.2mol电子时，理论上Cu片质量变化为0.2mol×108g/mol=21.6g。