第一章：化学反应与能量转化课后练习（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 课后练习
一、单选题
1．甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于化工生产，也可以直接用作燃料．
已知：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H=﹣443.64kJ mol﹣1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=﹣566.0kJ mol﹣1
下列说法或热化学方程式正确的是
A．CO的燃烧热为566.0 kJ mol﹣1
B．2 mol CO和1 mol O2的总能量比2 mol CO2的总能量低
C．完全燃烧20g甲醇，生成二氧化碳和液态水时放出的热量为908.3 kJ
D．2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H =﹣1453.28 kJ mol﹣1
2．氢氧电池以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。以下有数种说法：
①负极反应为O2+2H2O+4e- =4OH- ②负极反应为2H2+4OH- - 4e- = 4H2O③电池工作时正极区pH升高，负极区pH下降；④电池工作时溶液中的阴离子移向正极。正确的组合是
A．①③④ B．②③ C．②④ D．①④
3．将化学能转化为电能的过程是
A．水力发电 B．风力发电 C．电池放电 D．太阳能发电
4．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是
A．天然气在空气中燃烧的反应 B．灼热的木炭与CO2的反应
C．铁粉与稀硫酸的反应 D．Ba(OH)2 8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
5．一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是
A．电极B是该电池的负极
B．电池工作时，向电极A移动
C．电极B上发生的电极反应为O2-4e-=2O2-
D．H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-=2H2O
6．已知常温时红磷比白磷稳定，在下列反应中：
4P（白磷，s）+5O2（g）=2P2O5（s）△H1
4P（红磷，s）+5O2（g）=2P2O5（s）△H2
则△H1 和△H2 的关系为
A．△H1>△H2 B．△H1=△H2
C．△H1＜△H2 D．无法确定
7．已知：298K时，相关物质的相对能量如下表所示：
物质
相对能量/(kJ/mol) 0 0 0 -110 -393 -242 -286
下列说法不正确的是
A．1完全燃烧生成放出的热量为286
B．
C．已知 ， ，则
D．将碳先与水蒸气作用转化成水煤气再燃烧，与直接燃烧等质量的碳，反应后都恢复至室温，两个过程的热效应是一样的
8．中国科学院研发了一种新型钾电池，有望成为锂电池的替代品。该电池的电解质为CF3SO3K溶液，其简要组成如图所示。电池放电时的总反为:2KC14H10+xMnFe(CN)6=2K1-xC14H10+xK2MnFe(CN)6。电池工作中下列说法中正确的是
A．正极反应为 ：2K+ + 2e- + MnFe(CN)6 =K2MnFe(CN)6
B．电极B质量增加，电极A质量减少
C．CF3SO3K溶液的浓度变大
D．电子从电极A经过CF3SO3K溶液流向电极B
9．二茂铁化学式为Fe(C5H5)2，广泛应用于航天、化工等领域中，其电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。下列说法中正确的是
A．Fe电极连接外接电源正极，发生还原反应
B．电解过程中NaBr不断消耗，需要及时补充
C．DMF惰性有机溶剂不能选用无水乙醇
D．反应过程中电子流向：电源负极→阴极→电解质→阳极→电源正极
10．在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
11．常温下，和溶于水及受热分解的能量变化如图所示，下列说法不正确的是
A． B．
C．将溶于水会使溶液温度升高 D．将溶于水会使溶液温度降低
12．以H3PO4-K3PO4缓冲溶液（pH=8.5~9.0）为电解质溶液，电解高浓度丙烯腈(CH2=CHCN)可加氢二聚为己二腈[NC(CH2)4CN]。下列说法不正确的是（ ）
A．电解总反应方程式：4CH2=CHCN＋2H2O2NC(CH2)4CN＋O2↑
B．CH2=CHCN在阴极放电，发生氧化反应
C．阳极的电极反应：2H2O－4e-=4H+＋O2↑
D．电解除得到NC(CH2)4CN外，还可能得到副产物CH3CH2CN
13．已知A转化为C和D分步进行：①；②，其反应过程能量如图所示，下列说法正确的是
A．1mol A(g)的能量低于2mol D(g)的能量
B．反应过程中，由于，反应②速率大于反应①，气体B很难大量积累
C．
D．断裂1mol A(g)化学键吸收的热量小于形成1mol B(g)和2mol D(g)化学键所放出的热量
14．化学与生活、生产、可持续发展密切相关，下列说法中正确的是
A．14C可用于文物年代的鉴定，14C和12C互为同素异形体
B．在日常生活中，化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因
C．高纯度的SiO2可以制成光电池将光能直接转化为电能
D．现代工业生产中芳香烃主要来源于石油化工的催化重整和煤的干馏
二、填空题
15．（1）在如图的8个装置中，属于原电池的是____。

（2）依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Zn(s)=Zn2+(aq)+2Ag(s)，设计的原电池如图所示。请回答下列问题：
①银电极发生的电极反应为___；
②盐桥中阴阳离子移动的方向（A，B烧杯）：（含有KCl溶液的琼脂）___。
（3）如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①消耗标准状况下5.6LO2时，同时有___molCO32-产生。
②开始放电时，负极附近溶液的pH___。（填“增大”“减小”或“不变”）
16．钢铁的电化学腐蚀原理
(1)电解质溶液：
在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一薄层水膜，水膜里含有少量_______、_______和_______等。
(2)电极：
钢铁里的铁和少量碳形成了无数微小的_______，其中，负极为_______，正极为_______。
(3)电极反应式：
①负极_______，②正极_______。
(4)铁锈的形成：
①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
②_______
③2Fe(OH)3脱水：铁锈主要成分_______。
17．下图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：
(1)通入甲烷的铂电极上发生的电极反应式为_______。
(2)在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为_______ L(标准状况下)；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的H+的浓度为_______。
(3)若要用此装置在铁片上镀银，则①M电极的材料是_______， N电极的材料是_______，电解质溶液是_______。
② 若M、N极质量相同， 电镀进行一段时间后，当两极质量相差2.16g时，外电路共通过电子的物质的量是_______mol。
18．二次电池(充电电池)
(1)常见类型：______、镍氢电池、锂离子电池等；
(2)特点
放电：______转化为______；
充电：______转化为______。
放电时发生的氧化还原反应，在充电时逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
19．常见铅蓄电池是二次电池，其电极材料分别为Pb和PbO2，电解液为稀H2SO4溶液，工作时的总反应式为Pb ＋PbO2 ＋ 2H2SO4 2PbSO4 ＋2H2O。请依据上述情况判断：
（1）铅蓄电池的负极材料是________________。
（2）请依据两极材料和总反应，写出放电时正极反应是______________。
（3）请依据总反应式和正极反应式，写出放电时负极反应是________________________。（4）放电时，电解质溶液中阴离子移向______极；电流方向从______极流向______极。
（5）放电时，电解质溶液的酸性_________（填“增强”、“减弱”或“不变”）。
20．电化学原理在能量转化，物质制备及环境保护等领域均有广泛应用，请按要求回答下列问题：
一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示，该电池用KOH溶液作为电解质溶液。以该燃料电池作为电源电解足量的饱和CuSO4溶液以实现向铁棒上镀铜，装置如图乙所示。
(1)b电极为燃料电池的_______极(填“ 正”或“负”)。a电极反应式为_______________，c电极应选用的电极材料为_____ (填“铁”或“铜” ) 。若c、d电极均为惰性电极，则c电极反应式应为_____________________________，装置乙总反应为___________________
氰化物有剧毒，在含氰工业废水排放前，需要对其进行治理。在碱性条件下利用电解法除去废水中的氯化物(以CN- 代表)，装置如图丙，已知石墨电极上依次发生的部分反应有：
a．CN-+ 2OH--2e -=CNO- + H2O
b．2Cl--2e- = Cl2↑
c．3Cl2+ 2CNO -+ 8OH-=N2↑+6C1-+ 2CO+ 4H2O
(2)铁电极上发生的电极反应为__________________
(3)忽略铁电极上的其他反应，电解一段时间后，相同条件下在石墨电极处测得产生N2 a mL，同时在铁电极处产生气体b mL，则氰去除率为_______(氰去除率=100%)
21．氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图1.通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。
(1)①制H2时，连接_____， 产生H2的电极反应式是_______；
②改变开关连接方式，可得O2.结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：_______。
(2)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐()已成为环境修复研究的热点之一、Fe还原水体中的反应原理如图2所示。作负极的物质是_____，正极的电极反应式是_____。
22．如下图所示，装置Ⅰ为甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
(1)b处应通入______(填“CH3OH”或“O2”)，a处电极上发生的电极反应式是______；
(2)电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH______(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度______；
(3)若铜电极质量减小6.4 g，则消耗标况下的O2的体积为______。
(4)若将装置I中电解质溶液换成硫酸溶液，则在工作过程中H+ 移向______电极(填“a”或“b”)。
23．硫在空气中燃烧可以生成SO2，SO2在催化剂作用下可以被氧化为SO3，其热化学方程式可表示为：S(g) +O2(g)═SO2(g) △H=-297kJ/mol，SO2(g) +O2(g)SO3(g)；△H =-98.3 KJ/mol。下图是上述两个反应过程与能量变化的关系图，其中Ⅰ表示0.4mol SO2(g)、1.6molSO3(g)、0.2mol O2(g)具有的能量，Ⅲ表示64gS(g)与96g O2(g)所具有的能量。
(1)Ⅰ→Ⅱ的反应是________(填“吸热”，“放热”)反应。
(2)c为____________KJ。
(3)图示中b的大小对Ⅲ→Ⅱ反应的△H的影响是______。
A．△H随着b的增大而增大
B．△H随着b的增大而减小
C．△H随着b的减小而增大
D．△H不随b的变化而变化
(4)上图中的d+e-b=________________KJ。
24．热化学方程式
(1)概念：能够表示_______的化学方程式．
(2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的_______变化．
(3)书写注意事项
①需注明反应时的_______如不注明条件，即指25℃、．
②需注明反应物和生成物的聚集状态．气态、液态、固态分别用英文字母_______、_______和_______表示，溶液则用_______表示．
③热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是_______数，也可以是_______数．
④同一化学反应中，热化学方程式中物质前的化学计量数不同，反应的_______．
参考答案：
1．D
【详解】A、燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，CO的燃烧热应为283.0 kJ·mol-1，A错误；
B、2CO（g）+ O2（g）= 2CO2（g）= -566.0kJ·mol-1，反应放热，所以2 mol CO和1 mol O2的总能量比2 mol CO2的总能量高，B错误；
C、根据盖斯定律①+②×1/2得CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1=-726.64 kJ·mol-1，则完全燃烧20g甲醇即0.625mol，放出的热量为0.625×726.64="454.15" kJ，但是生成二氧化碳和液态水时放出的热量无法求得，C错误；
D、CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1=-726.64 kJ·mol-1，故2CH3OH（l）+3O2（g） = 2CO2（g）+4H2O（g）="-1453.28" kJ·mol-1，D正确。
答案选D。
2．B
【详解】
①氢氧电池中，碱性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+2H2O+4e- =4OH-，故错误；
②氢氧电池中，碱性条件下，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为：2H2+4OH- - 4e- = 4H2O，故正确；
③电池工作时，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH-，放电有氢氧根离子生成，则正极区pH升高，负极的电极反应式为2H2+4OH- - 4e- = 4H2O，放电有氢氧根离子消耗，则负极区pH下降，故正确；
④电池工作时溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，故错误；
②③正确，故选B。
3．C
【详解】A．水力发电是将水能转化为电能，故A不符合题意；
B．风力发电是将风能转化为电能，故B不符合题意；
C．电池放电是将化学能转化为电能，故C符合题意；
D．太阳能发电是将太阳能转化为电能，故D不符合题意；
答案选C。
4．B
【详解】A．天然气燃烧是放热的氧化还原反应，A错误；
B．灼热的木炭与CO2的反应是吸热的氧化还原反应，B正确；
C．铁粉与稀硫酸的反应是放热的氧化还原反应，C错误；
D．该反应是吸热反应，但不属于氧化还原反应，D错误，
答案选B。
5．B
【分析】由图可知，A极碳元素、氢元素价态升高失电子，电极A为负极，电极反应式为H2+ CO+ 2-4e-═H2O+3CO2，电极B为正极，电极反应式为O2+4e-+2CO2═2，据此作答。
【详解】A．电极B上氧气得电子作正极，故A错误；
B．原电池工作时，阴离子向负极移动，则向电极A移动，故B正确；
C．电极B为正极，电极反应式为O2+4e-+2CO2═，故C错误；
D．H2参与的电极A为负极，电解质没有OH-，负极反应为H2+CO+2-4e-=H2O+3CO2，故D错误；
故选：B。
6．C
【详解】已知红磷通常要比白磷稳定，说明等质量的白磷含有的能量高，当等量的二者反应分别与氧气反应，产生相同状态的生成物时，放出的能量白磷比红磷多，所以△H1＜△H2，选项C正确；
答案选C。
7．D
【详解】A．反应焓变等于生成物的能量和减去反应物的能量和；，则反应放出热量为286，A正确；
B．，B正确；
C．两个反应均为放热反应，焓变为负值，且反应放热更多，焓变更负，故，C正确；
D．根据盖斯定律，两个过程若均生成气态水则热效应是一样的，若反应后都恢复至室温，水蒸气液化释放热量，则两个过程的热效应是不一样的，D错误；
故选D。
8．A
【分析】放电时，KC14H10失电子为负极，即B极为负极，负极反应式为：2KC14H10-2xe-=2K1-xC14H10+2xK+，MnFe(CN)6得到电子为正极，即A极为正极，正极电极反应式为：xMnFe(CN)6+2xK++2xe-=xK2MnFe(CN)6，充电时，正极与外接电源的正极相连为阳极，负极与外接电源负极相连为阴极。
【详解】A. 正极得电子发生还原反应，电极式为 ：2K+ + 2e- + MnFe(CN)6 =K2MnFe(CN)6，故A正确；
B. 充电时总反应为2K1-xC14H10+xK2MnFe(CN)=2KC14H10+xMnFe(CN)6，电极A的质量减少，电极B的质量增加，故B错误；
C. 该电池的电解质为CF3SO3K溶液，放电时，CF3SO3K溶液不参与电极反应，所以CF3SO3K溶液的浓度不发生变化，故C错误；
D. 放电时，电流从正极流向负极，即电流从电极A经过导线流向电极B，电子从B电极经导线流向B电极，电子不能在电解质溶液中流动，故D错误；
故选A。
9．C
【分析】根据转化关系可知，需要获得Fe2+生成二茂铁Fe(C5H5)2，则阳极为Fe电极，阳极上Fe失去电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，阴极为Ni，阴极上钠离子先得到电子生成金属Na，Na++e-=Na，然后钠与环戊二烯反应生成氢气，电解总反应Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑，注意中间产物Na能与水反应，且生成的氢氧根离子易与亚铁离子反应生成氢氧化亚铁，影响了反应产物。据此解答。
【详解】A．由上述分析可知，阳极为Fe电极，所以Fe电极连接外接电源正极，发生氧化反应，故A错误；
B．阴极上钠离子先得到电子生成金属Na，Na++e-=Na，然后钠与环戊二烯反应生成氢气，又转化为钠离子，不需要补充，故B错误；
C．在整个过程中，由于有钠单质生成，Na是活泼金属，易与乙醇反应，所以DMF惰性有机溶剂不能选用无水乙醇，故C正确；
D．电子不能通过溶液，则反应过程中电子流向：电源负极→阴极、阳极→电源正极，故D错误；
故选C。
10．A
【详解】电镀时，通常将镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的溶液作电镀液。
故选A。
11．A
【详解】A．由盖斯定律可知△H3-△H2=△H1，即△H1+△H2=△H3，故A错误；
B．由图可知，△H1＞0、△H2＜0，且△H3-△H2=△H1，可知△H3＞△H2，故B正确；
C．CuSO4(s)溶于水放出热量，则会使溶液温度升高，故C正确；
D．由图可知，CuSO4 5H2O(s)溶于水需要吸收能量，则会使溶液温度降低，故D正确；
故选：A。
12．B
【分析】以H3PO4-K3PO4缓冲溶液（pH=8.5~9.0）为电解质溶液，电解高浓度丙烯腈(CH2=CHCN)可加氢二聚为己二腈[NC(CH2)4CN]，阳极的电极反应为：2H2O-4e-=4H+＋O2↑，阴极的电极反应为2CH2=CHCN+2H2O+2e-=NC(CH2)4CN+2OH-，据此分析解答。
【详解】A. 阳极的电极反应为：2H2O-4e-=4H+＋O2↑，阴极的电极反应为2CH2=CHCN+2H2O+2e-=NC(CH2)4CN+2OH-，故电解总反应方程式为：4CH2=CHCN＋2H2O2NC(CH2)4CN＋O2↑，故A正确；
B. CH2=CHCN在阴极放电，发生还原反应，故B错误；
C. 由分析知，阳极的电极反应：2H2O-4e-=4H+＋O2↑，故C正确；
D. CH2=CHCN能与氢气发生加成反应生成CH3CH2CN，故电解除得到NC(CH2)4CN外，还可能得到副产物CH3CH2CN，故D正确；
故选B。
13．B
【详解】A．根据图示可知，1mol A(g)的能量低于1mol B(g)和2mol D(g)的总能量，A错误；
B．反应过程中，由于Ea3＜Ea1，即反应②的活化能小于反应①的活化能，故反应②速率大于反应①，气体B很难大量积累，B正确；
C．根据图示可知，B(g)C(g)+D(g) ΔH=(Ea3 Ea4)kJ/mol，C错误；
D．如图所示，Ea1＞Ea2，断裂1mol A(g)化学键吸收的热量大于形成1mol B(g)和2mol D(g)化学键所放出的热量，D错误；
故选B。
14．D
【详解】A．14C是碳元素的放射性同位素，具有稳定的半衰期，可用于文物年代的鉴定，14C与12C是质子数相同、中子数不同的两种核素，互为同位素，同素异形体是同一元素形成的不同单质的互称，A错误；
B．造成钢铁腐蚀的主要原因是电化学腐蚀，B错误；
C．SiO2可制造光导纤维，SiO2没有导电性不能制造光电池，光电池中的材料为单质硅，C错误；
D．石油化工的催化重整可以获得芳香烃，煤焦油中含有芳香烃，所以现代工业生产中芳香烃主要来源于石油化工的催化重整和煤的干馏，D正确；
故选D。
15． ④⑥⑦ Ag++e-= Ag 阴离子：Ag→Zn；阳离子：Zn→Ag 0.125 减小
【分析】（1）形成原电池要满足一下条件：①要有两个活泼性电极；②要有电解质溶液；③要形成闭合回路；④要有自发的氧化还原反应，据此回答问题；
（2）根据原电池的总反应：2Ag+(aq)+Zn(s)=Zn2+(aq)+2Ag(s)，可知Zn失电子生成Zn2+，发生氧化反应Zn作负极，电解质溶液中的Ag+得电子发生还原反应，正极材料可以选择金属银，据此回答问题；
（3）该装置为甲烷燃料电池，甲烷进入的一端为负极，氧气进入的一端为正极，即a电极为负极，B电极为正极，可根据原电池的工作原理写出电极反应并进行计算。
【详解】（1）①没有两个电极，没有闭合回路，不符合原电池的形成条件，不是原电池；
②没有两个电极，没有闭合回路，没有自发的氧化还原反应，不符合原电池的形成条件，不是原电池；
③两个电极材料相同，不能形成原电池；
④符合原电池的形成条件，属于原电池；
⑤酒精不是电解质溶液，不能形成原电池；
⑥符合原电池的形成条件，属于原电池；
⑦符合原电池的形成条件，属于原电池；
⑧没有形成闭合回路，不能形成原电池；
故8个装置中，属于原电池的是④⑥⑦；
（2）①根据原电池的总反应：2Ag+(aq)+Zn(s)=Zn2+(aq)+2Ag(s)，可知Zn失电子生成Zn2+，发生氧化反应Zn作负极，电解质溶液中的Ag+得电子发生还原反应，正极材料可以选择金属银，银电极发生的电极反应为Ag++e-= Ag；
②盐桥中阴离子移动的方向为Ag→Zn；阳离子移动的方向为Zn→Ag；
（3）①该装置为甲烷燃料电池，甲烷进入的一端为负极，氧气进入的一端为正极，即a电极为负极，电极反应为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，b电极为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，总反应为：CH4+2O2+2OH-= CO32-+3H2O，消耗标准状况下5.6L（0.25mol）O2时，产生CO32- 0.125mol；
②开始放电时，负极发生反应CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，OH-逐渐生成水，浓度逐渐降低，pH逐渐减小。
【点睛】要掌握形成原电池的条件：①要有两个活泼性电极；②要有电解质溶液；③要形成闭合回路；④要有自发的氧化还原反应；能依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Zn(s)=Zn2+(aq)+2Ag(s)确定得失电子的微粒并确定正负极，设计原电池。
16．(1) H+ OH- O2
(2) 原电池 Fe 碳
(3) Fe-2e-=Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH-
(4) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O
【解析】（1）
钢铁发生电化学腐蚀时电解质溶液形成是因为在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一薄层水膜，水膜里含有少量H+、OH-和O2等。
（2）
钢铁发生电化学腐蚀是因为钢铁里的铁和少量碳形成了无数微小的原电池，其中铁是活泼的金属，负极为铁，正极为碳。
（3）
负极是铁，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极是碳，发生得到电子的还原反应，溶液中的氧气得到电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
（4）
铁锈的形成是因为负极产生的亚铁离子结合溶液中的氢氧根生成氢氧化亚铁沉淀，即2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁，即4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；Fe(OH)3脱水转化为铁锈，其中铁锈主要成分为Fe2O3·xH2O。
17．(1)CH4-8e-+10OH-=+7H2O
(2) 0.224L 0.1mol/L
(3) 铁 银 AgNO3 0.01
【解析】（1）
碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，负极上甲烷失电子发生氧化反应，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O；
（2）
n(Ag)==0.04mol，根据Ag++e-=Ag可知转移电子为0.04mol，甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O2+8H++8e-=4H2O，则消耗n(O2)=×0.04mol=0.01mol，V(O2)=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；同时产生氢离子的物质的量是0.04mol，则其浓度是=0.1mol/L，故答案为：0.224，0.1mol/L；
（3）
①若要用此装置在铁片上镀银，M极连接电源负极做电解池的阴极，则M电极的材料是铁，N极做阳极，Ag失电子生成Ag+，N电极的材料是银，电解质溶液是AgNO3；
②电镀时，阳极上金属失电子导致金属质量减少，阴极上析出金属，导致质量增加，电镀后两极质量差的一半为阴极上析出的银的质量，所以阴极上析出Ag的质量=2.16g×=1.08g，其物质的量为=0.01mol，由电极反应Ag++e-=Ag知，转移电子的物质的量为0.01mol，故答案为：0.01。
18． 铅酸蓄电池 化学能 电能 电能 化学能
【详解】(1)二次电池(充电电池)的常见类型有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等；
(2)特点：
放电：化学能转化为电能；
充电：电能转化为化学能。
放电时发生的氧化还原反应，在充电时逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
19． Pb PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O Pb-2e-+SO42-= PbSO4 负极 正 负 减弱
【详解】（1）根据电池总反应式可知，Pb元素化合价由0价、+4价变为+2价，因为在原电池中负极发生失电子化合价升高的氧化反应，所以Pb为负极材料。
（2）放电时，正极上PbO2得电子，同时与H2SO4反应生成PbSO4和水，电极反应式为：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O。
（3）放电时，负极Pb失电子发生氧化反应，同时与SO42-反应生成PbSO4，电极反应式为：Pb-2e-+SO42-= PbSO4。
（4）放电时，负极Pb失电子，电子从负极沿外电路流向正极，电流方向与电子运动方向相反，故电流从正极流向负极；阳离子与电流方向形成闭合，阴离子与电子方向形成闭合，所以电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动。
（5）放电时，H2SO4参加反应导致溶液中c(H+)降低，故电解质溶液的酸性减弱。
点睛：本题通过铅酸蓄电池放电时的反应情况考查原电池工作原理，注意分析电池反应中元素化合价变化情况，明确正负极上发生的反应、电流方向、电解质溶液中阴阳离子移动方向等知识。
20．(1) 正 N2H4-4e -+4OH- =N2↑+4H2O 铜 2H2O-4e -=O2+4H+ 2CuSO4 +2H2O = 2Cu+O2↑+2H2SO4
(2)2H2O+2e -=H2↑+2OH-
(3)
【详解】（1）甲为碱性燃料电池，燃料N2H4发生失电子的氧化反应生成N2，氧气得电子发生还原反应生成OH-，则b电极为正极，a电极为负极，负极反应式为：，乙为以燃料电池为电源电解足量的饱和CuSO4溶液以实现向铁棒上镀铜，c电极连接燃料电池的正极，则c为阳极，即c电极应选用的电极材料为铜；若c、d为惰性电极，电解饱和CuSO4溶液，根据溶液中离子的放电顺序可得出阳极c的电极反应为：2H2O-4e-=O2+4H+，总反应为：2CuSO4 +2H2O = 2Cu+O2↑+2H2SO4；
（2）由题可知，石墨电极上发生的反应为失去电子的反应，为电解池的阳极，则铁电极发生得电子的反应，为电解池的阴极，根据溶液中粒子的放电顺序得铁电极上水得电子生成氢气，则电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
（3）由反应3Cl2+2+8OH- = N2↑+6Cl-+2+4H2O可知，生成amLN2时，生成的物质的量为n(CNO-)=，则实际消耗的n(CN-)= n(CNO-)=，在铁电极上生成气体bmL，则转移电子的物质的量=，将阳极上的反应整合，得到阳极总反应式为：2 CN-+12 OH--10e- = N2↑+2+6H2O，则理论上消耗n(CN-)= n(e-)=×，则氰去除率=100%=。
21． K1 2H2O+2e－＝H2↑+2OH－ 制氧气时补充电极2消耗的OH－ Fe NO+8e－+10H＋＝NH+3H2O
【详解】(1)①电解水生成氢气和氧气，氧气在阳极生成，氢气在阴极生成，则制H2时，应连接K1，电极方程式为2H2O+2e－＝H2↑+2OH－；
②电极3可分别连接K1或K2，①中电极3发生Ni(OH)2-e－+OH－＝NiOOH+H2O，制氢气时消耗电极1产生的OH－，②中电极3发生NiOOH+H2O+e－＝Ni(OH)2+OH－，制氧气时补充电极2消耗的OH－，实现NiOOH Ni(OH)2的转化，且可循环使用；
(2)原电池中负极材料失电子，根据图2，铁失电子，所以作负极的物质为Fe；根据示意图，正极是NO得电子生成铵根离子，正极的电极反应式是NO+8e－+10H＋＝NH+3H2O。
22． O2 CH3OH - 6e－ + 8OH－ = CO+6H2O 变小 不变 1.12L b
【详解】试题分析：甲醇燃料电池的总反应为2CH3OH＋3O2+4OH－ =2 CO32－+6H2O，还原剂是甲醇，应通入负极区，氧气是氧化剂应通入正极室。要想实现铁棒上镀铜，铁必须做阴极，铜做阳极，所以I装置中左室中的电极为负极，右室中的电极为正极。
(1)b处应通入O2，a处电极上发生的电极反应式是CH3OH - 6e－ + 8OH－ = CO32－+6H2O；
(2)电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的氢氧根离子的浓度变小，所以pH变小。装置Ⅱ中阳极铜溶解变成铜离子、阴极铜离子得电子变成铜析出，所以Cu2＋的物质的量浓度不变；
(3)若铜电极质量减小6.4 g，即溶解了0.1mol，则电路中通过了0.2mol电子，根据电子转移守恒可知，燃料电池中要消耗0.05mol氧气，消耗的O2在标况下的体积为1.12L　。
(4)原电池中，电解质的阳离子向正极定向移动。若将装置I中电解质溶液换成硫酸溶液，则在工作过程中H+移向b电极。
23．(1)吸热
(2)594
(3)D
(4)751.28
【详解】（1）从图象可知，Ⅱ的能量比Ⅰ高，则Ⅰ→Ⅱ的反应是吸热反应。
（2）从图象可知，c为64gS(g)与96g O2(g)完全反应后的热效应，因O2过量，则按照S的物质的量计算，根据S(g) +O2(g)═SO2(g) △H=-297kJ/mol，则64gS(g)，即2molS(g)完全反应放出的热量c为297kJ/mol×2mol =594kJ。
（3）化学反应的反应热与活化能无关，则△H不随b的变化而变化，故选D。
（4）上图中的d+e-b为64gS(g)与96g O2(g)最终反应生成0.4mol SO2(g)、1.6molSO3(g)、0.2mol O2(g)所释放的能量，则64gS(g)与96g O2(g)反应生成2mol SO2(g)时放出594kJ的热量，2mol SO2(g)、1mol O2(g)反应生成0.4mol SO2(g)、1.6molSO3(g)、0.2mol O2(g)时共消耗了1.6mol SO2(g)，根据SO2(g) +O2(g)SO3(g)；△H =-98.3KJ/mol可知，放出热量为98.3 KJ/mol×1.6mol=157.28kJ，所以共放出热量为(594KJ+157.28) kJ=751.28kJ，即上图中的d+e-b=751.28kJ。
24． 反应所释放或吸收的热量 能量 温度和压强 g l s aq 整 分 不同