专题1《化学反应与能量变化》检测题（含解析）2022-2023学年上学期高二苏教版（2019）高中化学选择性必修1

专题1《化学反应与能量变化》检测题
一、单选题
1．在相同条件下，燃烧相同质量的氢气，生成液态水放出热量为Q1，生成气态水放出热量为Q2，则Q1和Q2的关系是
A．相等 B．大于 C．小于 D．无法确定
2．已知热化学方程式：C(金刚石，s) ； C(石墨，s) ； C(石墨，s)(金刚石，s) 。下列说法正确的是
A．金刚石比石墨稳定 B．
C． D．石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
3．一种新型的高性能、低成本的钠型双离子可充电电池，其结构如图所示。采用锡箔(不参与电极反应)作为电池电极及集流体，石墨()为另一极，电解液为作为电解质的溶液。下列有关说法不正确的是
A．放电时，锡箔与钠的合金为负极
B．充电时，图中所示的正八面体形离子嵌入石墨电极
C．电池总反应：
D．当外电路通过nmol电子时，锡钠极板质量应减少23ng
4．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．
B．
C．
D．
5．化学是推动科技进步和现代社会文明的重要力量。下列有关说法错误的是
A．港珠澳大桥使用新一代环氧涂层钢筋，可有效抵御海水浸蚀
B．奋斗者号潜水器载人舱外壳使用了钛合金，钛合金属于无机非金属材料
C．利用化石燃料燃烧产生的合成聚碳酸酯可降解塑料，有利于实现“碳中和”
D．华为自主研发的“麒麟”芯片与太阳能电池感光板所用材料均为晶体硅
6．钛酸是一种理想的嵌入型电极材料，与普通石墨烯锂电池相比，电位比较高，安全性相对较好，该原电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电极N的电势高于电极M
B．放电时，由电池M极向N极移动
C．电极N的电极反应式为
D．当M、N两极质量变化差为14g时，理论上转移电子2mol
7．近日，南开大学科研团队以KSn合金为负极，以含羧基多壁碳纳米管(MWCNT5-COOH)为正极催化剂构建了可充电K-CO2电池(如图所示)，电池反应为4KSn+3CO22K2CO3+C+4Sn，其中生成的K2CO3附着在正极上。该成果对改善环境和缓解能源问题具有巨大潜力。下列说法正确的是
A．充电时，阴极反应为2K2CO3+C-4e =4K++3CO2↑
B．电池每吸收22.4L CO2，电路中转移4mol e
C．放电时，外电路中电流由MWCNT5-COOH经酯基电解质流向KSn合金
D．为了更好的吸收温室气体CO2，可用适当浓度的KOH溶液代替酯基电解质
8．等物质的量的和溶于水形成混合溶液，用石墨电极电解此溶液，经过一段时间后，阴、阳两极收集到的气体体积之比为3:2。下列说法正确的是
A．阴极反应为
B．阳极始终发生反应：
C．两极共生成两种气体
D．向电解后溶液中通入适量的HCl可使溶液恢复到电解前的状态
9．微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统，示意图如图所示。下列说法错误的是
A．该装置能实现从海水中得到淡水，同时去除有机物，而且还可提供电能
B．电极b为正极
C．负极反应为
D．Y为阳离子交换膜
10．中科院研发的一种双离子电池的工作原理如图所示，涂炭铝箔作为负极和集流体，石墨为正极，电解液为的溶液[溶剂为碳酸甲乙酯(EMC)]，下列说法正确的是
A．放电时溶液中阴离子浓度减小
B．放电时，正极电极式为
C．充电时，与金属Al发生化学反应
D．充电时，转移1mol电子时，两极质量变化差为152g
11．某微生物燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．该电池在高温下工作效率会更高
B．电子从b极经导线流向a极
C．若该电池有0.4 mol电子转移，则有0.45 mol H+通过质子交换膜
D．HS-在硫氧化菌作用下转化为SO的反应是：HS-＋4H2O-8e-=SO＋9H+
12．NO是汽车尾气中的主要污染物之一，通过NO传感器可监测NO的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．NiO电极的电极反应式为
B．Pt电极上发生的是氧化反应
C．NiO电极上发生的是还原反应
D．Pt电极作负极，NiO电极作正极
13．金属的防腐蚀措施有利于延长金属的使用寿命，图1和图2是两种防腐蚀措施的示意图。下列说法错误的是
A．图1是牺牲阳极法的示意图，锌块作负极
B．图1中，钢闸门上发生的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．图2中的钢闸门连接直流电源的负极
D．图2中，高硅铸铁处发生还原反应
14．热爱劳动是中华民族的传统美德。下列劳动项目与所涉及的化学知识不相符的是
选项 劳动项目 化学知识
A 餐后将洗净的铁锅擦干 铁在潮湿的环境中容易生锈
B 用厨余垃圾制肥料 厨余垃圾含N、P、K等元素
C 用明矾处理污水 明矾有杀菌消毒的作用
D 冷链运输和冷藏储存抗病毒疫苗 蛋白质受热可变性
A．A B．B C．C D．D
二、填空题
15．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，可用于航天航空。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入甲烷和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－(O2＋4e－===2O2－)。
(1)c电极的名称为__________，d电极上的电极反应式为__________________
(2)如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L－1硫酸铜溶液，a电极上的电极反应式为__________，若a电极产生56mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH＝________(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入________(填字母)。
a．CuO b．Cu(OH)2
c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3
16．已知化学能与其他形式的能可以相互转化。请回答下列问题。
(1)化学能与其他形式的能相互转化的途径是___________。
(2)填写下表：
化学反应 能量转化形式
① 由___________能转化为___________能
② 充电：由___________能转化为___________能 放电：由___________能转化为___________能
③ 由___________能转化为___________能
④ 由___________能转化为___________能
(3)上述反应中属于氧化还原反应的是___________(填序号)。
17．（1）SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料, 装置如图所示。
①若A为CO, B为H2，C为CH3OH,则通入CO一极的电极反应式为_____________。
②A为SO2, B为O2, C为H2SO4, 则负极反应式为________________。
③若A为NO2, B为O2, C为HNO3，负极的电极反应式为_________________。
（2）下图所示的原电池装置中,负极材料是_____。正极上能够观察到的现象是_______________。 负极的电极反应式是_________________。原电池工作一段时间后,若消耗负极5.4g ,则放出气体______mol。
（3）利用反应Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4设计一个原电池。
①在下面方格内画出实验装置图________________。
②指出正极材料可以为_____，该电极上发生的电极反应为___________。
18．某同学设计一个电池(如下图所示)，探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
(1)通入氢气的电极为________ （填正极或负极），该电极反应式为_______。
(2)石墨电极为________ （填阳极或阴极），乙中总反应离子方程式为________。
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_________（填“增大”“减小”或“不变”）。
(4)若甲中消耗0.01molO2，丙中精铜增重_________g。
19．若1摩尔C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2气体时放热1299kJ，则乙炔的燃烧热是__________ ，热化学方程式是____________。
20．设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子。回答如下问题：
(1)以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：_______
(2)这个电池的正极发生的反应是：_______负极发生的反应是：_______固体电解质里的O2-的移动方向是：_______向外电路释放电子的电极是：_______
(3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是：_______
(4)你认为在ZrO2晶体里掺杂Y2O3用Y3＋代替晶体里部分的Zr4＋对提高固体电解质的导电能力会起什么作用？其可能的原因是什么？_______
(5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生_______堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。
21．根据要求完成下列各题
(1)一种以FeSO4溶液为原料制取氧化铁黄(FeOOH)的路线如下：
①“沉铁”时有FeCO3沉淀生成，该反应的化学方程式为_______。
②“氧化”反应的离子方程式为_______。
(2)一种以NO、O2和熔融KNO3制成的燃料电池，其工作原理如图所示。该电池放电时的正极反应方程式为_______。
22．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。请回答下列问题：
(1)高铁电池的负极材料是________。
(2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(3)已知负极反应为Zn-2e-＋2OH-=Zn(OH)2，则正极反应为______
23．某课外活动小组准备用如图所示的装置进行实验。现有甲、乙、丙三位同学分别选择了如下电极材料和电解质溶液：
A电极 B电极 X溶液
甲 Cu Zn H2SO4
乙 Pt Pt CuCl2
丙 Fe Cu ？
(1)甲同学在实验中将电键K5闭合，Zn电极上的电极反应式为________________；
(2)乙同学准备进行电解CuCl2溶液的实验，则电解时的总反应方程式为____________________；
实验时应闭合的电键组合是________。(从下列五项中选择所有可能组合，第三小题也在这五项中选择)
A．K1和K2
B．K1和K3
C．K1和K4
D．K2和K3
E．K2和K4
(3)丙同学准备在Fe上镀Cu，选择了某种盐来配制电镀液，则该盐的化学式为______________，实验时，应闭合的电键组合是___________(选项如上)。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】由于一定量的氢气在相同条件下都充分燃烧，且燃烧后都生成水，若都是生成气态水，则Q1=Q2，但事实是氢气燃烧分别生成液态水和气态水，由气态水转化为液态水还要放出热量，故Q1＞Q2．
答案选B。
2．D
【详解】A．石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨的能量低，石墨比金刚石稳定，A错误；
B．石墨的能量低于金刚石的能量，故石墨燃烧放出的能量比等质量的金刚石少，放热反应的，则，B错误；
C．将3个反应依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，，故，C错误；
D．由C（石墨，s）═C（金刚石，s）△H3=+1.9kJ mol-1可知石墨转化成金刚石的反应是吸热反应，D正确；
故答案选：D。
3．D
【详解】A．放电时Na失去电子，发生反应，所以锡箔与钠的合金为负极，故A正确；
B．放电时正极发生，充电时图中所示的正八面体形离子嵌入石墨电极，故B正确；
C．根据负极电极反应为，正极的电极反应，可得电池总反应：，故C正确；
D．根据负极电极反应为，当外电路通过nmol电子时，锡箔与钠的合金极板质量应增加n mol，增重145ng，故D错误；
故答案为D。
4．C
【详解】A．制取金属镁是电解熔融的MgCl2，而不是MgCl2的水溶液，故A错误；
B．铁在高温下和水蒸气反应生成的是四氧化三铁，而不是氧化亚铁，故B错误；
C．硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，然后氢氧化亚铁又和氧气、水反应生成氢氧化铁，故C正确；
D．硫燃烧的产物是二氧化硫，而不是三氧化硫，故D错误；
本题答案C。
5．B
【详解】A．钢筋上涂上新一代环氧涂层，隔绝氧气和水，可有效抵御海水浸蚀，A正确；
B．钛属于金属，钛合金属于无机金属材料，B错误；
C．利用化石燃料燃烧产生的CO2合成聚碳酸酯可降解塑料，可减少二氧化碳排放量，有利于实现“碳中和”，C正确；
D．晶体硅可作计算机芯片和太阳能电池的材料，D正确；
答案选B。
6．D
【详解】A．电极M为负极，其电极反应式为，电极N为正极，其电极反应式为，故电极N的电势高于电极M，A正确；
B．放电时，由电池的负极移向正极，B正确；
C．电极N的电极反应式为，C正确；
D．当M、N两极质量变化之差为14g时，理论上转移电子1mol，D错误；
故选D。
7．C
【详解】A．充电时，阴极发生还原反应，电极反应为K++e-+Sn=KSn，选项A错误；
B．气体未指明状况，无法根据体积确定其物质的量，选项B错误；
C．放电时，KSn合金作负极，MWCNTs-COOH作正极，在外电路中电流由正极流向负极，选项C正确；
D．若用KOH溶液代替酯基电解质，则KOH会与正极上的MWCNTs-COOH发生反应，因此不能使用KOH溶液代替酯基电解质，选项D错误；
答案选C。
8．A
【详解】A．等物质的量的和溶于水形成混合溶液，发生反应，，混合后溶液中溶质为等物质的量的氯化钾、硝酸钾，据此分析。用石墨电极电解此溶液，阴极发生还原反应：，选项A正确；
B．若阳极始终发生反应，阴、阳两极产生的气体的体积比为1:1，与题干矛盾，选项B错误；
C．阳极首先是氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为，然后是氢氧根离子放电，电极反应式为，阴极发生还原反应：，一段时间后，阴、阳两极产生的气体的体积比为3:2，说明阳极生成氯气、氧气，阴极生成氢气，选项C错误；
D．电解的本质为电解氯化氢、电解水，仅向电解后的溶液中通入适量的HCl，不能使溶液恢复到电解前的状态，选项D错误；
答案选A。
9．C
【详解】A．该装置为原电池，a极有机物发生氧化反应生成二氧化碳，海水中的Na+和Cl-通过离子交换膜分别移向正极和负极，能实现从海水中得到淡水，同时去除有机物，而且还可提供电能，故A正确；
B．由图可知，电极b，通入氧气，得电子，故其为正极，故B正确；
C．由图可知，负极为有机弱酸性废水的电极，失电子发生氧化反应，电极反应为，故C错误；
D．原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，故D正确；
答案选C。
10．B
【详解】A．题目给出的示意图上有电源，为充电示意图。充电时溶液中阴离子浓度减小，则放电时，溶液中阴离子浓度增大，A错误；
B．充电时移向石墨电极，放电时，正极(石墨电极)反应式为，B正确；
C．充电时，发生的电极反应为，不与金属Al发生化学反应，C错误；
D．充电时，转移1mol电子时，两极质量变化差为(31+19×6-7)g=138g，D错误；
故选：B。
11．D
【详解】A．在高温条件下微生物蛋白质会发生变性而死亡，这时电池就不能正常工作，故不能在高温条件下工作，A错误；
B．根据图示可知电池工作时电子从a极经导线流向b极，B错误；
C．电子和质子都带有1个单位的电荷，所以若该电池有0.4 mol电子转移，则有0.4 mol H+通过质子交换膜，C错误；
D．根据图示可知HS-在硫氧化菌作用下转化为的反应式是：HS--8e-＋4H2O=＋9H+，D正确；
故合理选项是D。
12．A
【分析】原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，由离子的定向移动可知NiO极为原电池的负极，Pt极为原电池的正极，正极发生还原反应，负极发生氧化反应。
【详解】A．NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：，故A正确；
B．Pt极为原电池的正极，正极发生还原反应，故B错误；
C．NiO极为原电池的负极，发生氧化反应，故C错误；
D．由离子的定向移动可知NiO极为原电池的负极，Pt极为原电池的正极，故D错误；
故答案选A。
【点睛】本题考查原电池知识，为高考常见题型和高频考点，注意把握原电池的工作原理，本题解答的关键是离子的定向移动，以此可确定电源的两极和反应类型，难度中等。
13．D
【详解】A．根据装置图，构成原电池，锌比铁活泼，锌作负极，钢闸门作正极，钢闸门被保护，该方法为牺牲阳极法，故A说法正确；
B．根据选项A的分析，钢闸门作正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故B说法正确；
C．图2有外加电源，根据电解原理，钢闸门应作阴极，连接直流电源的负极，被保护起来，该方法叫外加电流法，故C说法正确；
D．图2中高硅铸铁作阳极，根据电解原理，阳极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，故D说法错误；
答案为D。
14．C
【详解】A．潮湿环境中铁锅易发生电化学腐蚀，所以餐后将洗净的铁锅擦干，可以防止铁锅生锈，A正确；
B．用厨余垃圾制肥料，是因为厨余垃圾含N、P、K等元素，腐败后可被农作物吸收利用，B正确；
C．明矾溶于水后可以水解产生氢氧化铝胶体，吸附杂质，从而净水，但不能杀菌消毒，C错误；
D．疫苗的主要成分为蛋白质，蛋白质受热易变性，为避免蛋白质变性，冷链运输和冷藏储存抗病毒疫苗，D正确；
综上所述答案为C。
15． 正极 CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 1 ac
【分析】(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极将CH4转化为CO2和H2O。
(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极(a电极)为OH－失电子生成O2；阴极为Cu2＋得电子生成Cu，由O2的体积可求出n(O2)。生成1molO2，线路中转移4mol电子，同时生成4molH+，从而可求出溶液的pH。在阴极生成Cu，阳极生成O2，二者反应的产物为CuO，所以，要使电解质溶液恢复到电解前的状态，应加入CuO或相当于CuO的物质。
【详解】(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH4＋4O2－－8e－==CO2＋2H2O。答案为：正极；CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O；
(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极(a电极)反应式：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；阴极反应式：2Cu2＋＋4e－=2Cu，n(O2)＝＝2.5×10－3mol。线路中转移电子的物质的量为2.5×10－3 mol×4＝0.01 mol，溶液中c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝－lg 0.1＝1。加入CuO或者说CuCO3与溶液中的H＋反应，可使电解质溶液恢复到电解前的状态。答案为：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；1；ac。
【点睛】电解结束后，溶液的性质通常会发生一定的改变。若想让电解质恢复电解前的性质，应在电解后的溶液中加入某物质，此物质为两电极产物(离开溶液)发生反应的产物，或者相当于该物质的物质。如此题中，阴极生成Cu，阳极生成O2，二者反应生成CuO，则应往电解后的溶液中加入CuO，加入的量与电解时生成量相同。也可加入CuCO3（分解产物为CuO、CO2），但不能加入Cu(OH)2（分解产物为CuO、H2O）。
16．(1)化学能与热能、化学能与电能、化学能与光能
(2) 化学 热 电 化学 化学 电 热 化学 光 化学
(3)①②④
【解析】（1）
化学能与其他形式的能相互转化的途径是：化学能与热能、化学能与电能、化学能与光能等多种能量形式之间可以相互转化。
（2）
①是燃烧反应，属于放热反应，因此由化学能转变为热能；
②铅蓄电池充电时，由电能转化为化学能。放电时，由化学能转化为电能；
③碳酸钙在高温下的分解反应是吸热反应，因此由热能转化为化学能；
④光合作用是一种光反应，反应中由光能转变为化学能；
（3）
反应①②④中均有元素化合价发生变化，则上述反应中属于氧化还原反应的是①②④(填序号)。
17． CO+4e-+4H+==CH3OH SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ Al 有气体生成 Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3 C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+
【分析】（1）①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，所以CO是氧化剂，发生还原反应；
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子；
③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则负极上二氧化氮失电子生成硝酸根离子；
（2）根据只有自发进行的氧化还原反应才可以设计成原电池进行分析；
（3）根据反应“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4”可知，反应中Cu被氧化，应为原电池负极，失电子而被氧化，正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料，Fe3+在正极得到电子而被还原，电解质溶液为Fe2(SO4)3，以此画出实验装置图并书写有关的电极反应式；
【详解】（1）①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极，电极方程式为CO+4 e-+4H+=CH3OH，
答案：CO+4 e-+4H+=CH3OH；
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
答案：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则负极上二氧化氮失电子生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；
答案：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+
（2）只有自发进行的氧化还原反应才可以设计成原电池，此装置自发进行的氧化还原反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，因此负极反应为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，正极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑；根据总方程式可知2Al～3H2，消耗负极5.4g ,则放出气体；
答案：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3
（3）①根据反应“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4”可知，反应中Cu被氧化，应为原电池负极，失电子而被氧化，正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料，Fe3+在正极得到电子而被还原，电解质溶液为Fe2(SO4)3，以此画出实验装置图；
答案：
（2）正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料；根据Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4可知：电极反应式负极：Cu-2e-=Cu2+，正极2Fe3++2e-=2Fe2+；
答案：C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+
【点睛】本题易错点为（2），判定自发进行氧化还原反应的方法：第一步：看电极是否和电解质溶液发生氧化还原反应； 第二步：两个电极均不反应，则是活泼金属与空气中的氧气发生的氧化还原反应（没有明显电流）。
18． 负极 H2-2e-+2OH-=2H2O 阳极 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 减小 1.28
【分析】(1)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，负极上失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；
(2)铁电极连接原电池的负极，为电解池的阴极，石墨为阳极，所以乙中相当于惰性电极电解饱和食盐水，电解反应方程式为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；
(3)活泼性Zn>Cu>Ag，阳极上锌、铜被氧化，根据转移电子数相等判断；
(4)串联电池中转移电子数相等，根据转移电子数相等计算丙装置中阴极析出铜的质量。
【详解】(1)燃料电池中，通入燃料H2的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，负极上H2失电子发生氧化反应，电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O；
(2)乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以Fe电极是阴极，发生的电极反应：2H++2e-=H2↑，则石墨电极是阳极，阳极上Cl-失去电子反应生成Cl2，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，电解反应方程式为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极上不仅铜，还有锌失电子进入溶液，阴极上Cu2+获得电子变为单质Cu析出，阳极电极方程式为Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+，根据转移电子数相等知，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将减小；
(4)若甲中消耗0.01mol O2，转移电子的物质的量n(e-)=4n(O2)=0.04mol，根据转移电子守恒得，丙装置中阴极上铜离子得电子生成铜单质，析出铜的质量m(Cu)=0.04mol××64g/mol=1.28g。
【点睛】本题考查原电池和电解池知识，注意把握电极方程式的书写，为解答该题的关键。要结合串联电路的特点——电子转移数目相等解答该题。当多个池串联时，若有电源为电解池；若无电源，则电极活动性差异大的为原电池，相当于电源，其余各池为电解池。原电池的负极和电解池的阳极发生氧化反应，原电池的正极和电解池的阴极发生还原反应，侧重考查学生的分析能力和计算能力。
19． 1299kJ·mol-1 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H＝－2598kJ·mol-1
【详解】根据燃烧热的定义可知，若1mol C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2气体时放热1299kJ，则乙炔的燃烧热为1299kJ·mol-1，热化学方程式是2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H＝－2598kJ·mol-1。
20． 2C4H10＋13O2＝8CO2＋10H2O O2＋4e－＝2O2 C4H10＋13O2 －26e－＝4CO2＋5H2O 向负极移动 负极 燃料电池具有较高的能量利用率 为维持电荷平衡，晶体中的O2 将减少(或导致O2 缺陷)从而使O2 得以在电场作用下向负极(阳极)移动 碳(或炭粒等)
【详解】(1)以丁烷代表汽油，丁烷电池放电时生成二氧化碳和水，其发生的化学反应的化学方程式是：2C4H10＋13O2＝8CO2＋10H2O；故答案为：2C4H10＋13O2＝8CO2＋10H2O。
(2)丁烷燃料电池中丁烷为负极，氧气为正极，因此电池的正极发生的反应是：O2＋4e－＝2O2 ，负极发生的反应是：C4H10＋13O2 －26e－＝4CO2＋5H2O，根据原电池“同性相吸”得到固体电解质里的O2 的移动方向是：向负极移动；负极失去电子，因此向外电路释放电子的电极是：负极；故答案为：O2＋4e－＝2O2 ；C4H10＋13O2 －26e－＝4CO2＋5H2O；向负极移动；负极。
(3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是燃料电池具有较高的能量利用率；故答案为：燃料电池具有较高的能量利用率。
(4)根据题意，由两极反应知，反应过程中负极附近O2 不断消耗，为维持电荷平衡，晶体中的O2 将减少(或导致O2 缺陷)从而使O2 得以在电场作用下向负极(阳极)移动；故答案为：为维持电荷平衡，晶体中的O2 将减少(或导致O2 缺陷)从而使O2 得以在电场作用下向负极(阳极)移动。
(5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，说明丁烷不能完全生成二氧化碳，则可能产生碳堵塞电极的气体通道；故答案为：碳(或炭粒等)。
21． FeSO4+2NH4HCO3＝FeCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O 4FeCO3+O2+8OH ＝4FeOOH+4+2H2O O2+2N2O5+4e ＝4
【详解】(1)①分析题给路线图可知，FeSO4与NH4HCO3发生复分解反应，根据题中已知产物，可知沉铁时的化学反应方程式为：FeSO4+2NH4HCO3＝FeCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O；
②FeCO3与空气、NaOH发生氧化还原反应，生成FeOOH，据此可知反应的离子方程式为：4FeCO3+O2+8OH ＝4FeOOH+4+2H2O；答案为：4FeCO3+O2+8OH ＝4FeOOH+4+2H2O；
(2)分析题中燃料电池示意图，可知NO失去电子，发生氧化反应，作原电池的负极。O2得到电子，发生还原反应，作原电池的正极。正极电极反应式为：O2+2N2O5+4e ＝4；答案为：O2+2N2O5+4e ＝4。
22． Zn或锌 还原
【分析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，根据高铁电池的总反应判断还原剂和氧化剂，结合原电池原理分析解答。
【详解】(1)根据总反应式可知锌失去电子，发生氧化反应，所以高铁电池的负极材料是锌；
(2)放电时，正极发生得到电子的还原反应；
(3)已知负极反应为：Zn-2e-＋2OH-=Zn(OH)2，即3Zn-6e-+6OH-＝3Zn(OH)2，则利用总反应式减去负极反应式即可得到正极反应为：。
23． Zn－2e－=Zn2＋ CuCl2Cu＋Cl2↑ C、D CuCl2或CuSO4 D
【详解】(1)甲同学在实验中将电键K5闭合，装置为原电池，较活泼的Zn为原电池负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，故答案为：Zn－2e－=Zn2＋；
(2)乙同学用惰性电极电解CuCl2溶液，电解时的总反应方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑，实验时应闭合K1和K4或K2和K3，故答案为：C、D；
(3)丙同学准备在Fe上镀Cu，则Fe为电镀池阴极，接电源负极，Cu为电镀池阳极，接电源正极，实验时应闭合K2和K3。应选择含有Cu2＋的电解质溶液为电解液，故答案为：CuCl2或CuSO4；K2和K3。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页