1.2 化学能转化为电能——电池 同步练习题（含解析）2023-2024学年高二上学期鲁科版（2019）选择性必修1

1.2 化学能转化为电能——电池 同步练习题
一、单选题
1．氢氧燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，它是以铂作电极，KOH溶液作电解液，总反应为：2H2+O2═2H2O，正极反应为：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，下列叙述不正确的是（　　）
A．H2通入负极区
B．O2通入正极区
C．负极反应为2H2+4OH﹣﹣4e﹣═4H2O
D．正极发生氧化反应
2．2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H++，Ka=2.4×10﹣12)。下列说法不正确的是（　　）
A．X膜为阳离子交换膜
B．每生成1molH2O2，外电路通过4mole-
C．催化剂可加快单位时间内反应中电子的转移数目
D．b极上的电极反应为：O2+H2O+2e- =+OH
3．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电．其电池反应为：2CH3OH+3O2+4OH﹣ 2CO32﹣+6H2O，则下列说法正确的是（　　）
A．构成该电池的正极和负极必须是两种活性不同的金属
B．充电时有CH3OH生成的电极为阳极
C．放电时电解质溶液的pH逐渐增大
D．放电时负极的电极反应为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O
4．瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨﹣液氧燃料电池示意图如图所示，有关说法正确的是（　　）
A．电极2发生氧化反应
B．电池工作时，Na+向负极移动
C．电流由电极1经外电路流向电极2
D．电极1发生的电极反应为：2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2↑+6H2O
5．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为：，下列有关说法正确的是（　　）
A．测量原理示意图中，电流方向从经过导线流向
B．电池工作时，溶液中向正极移动
C．电路中转移的电子，电极的质量增加
D．电极的电极反应式为
6．关于下图所示原电池装置的说法错误的是（　　）
A．Zn为负极，反应为Zn-2e-=Zn2+
B．铜棒上发生还原反应
C．电子从锌片经导线流向铜片
D．溶液中氢离子浓度保持不变，溶液中SO42-向正极移动
7．“纸质电池”的纸片内充入的是水和氧化锌组成的电解液；纸的一边镀锌、另一边镀二氧化锰；电池总反应为：Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnO（OH）．下列说法正确的是（　　）
A．该电池的正极为锌
B．该电池反应中二氧化锰起催化作用
C．当0.1mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×1023
D．电池正极反应式为：2MnO2+2e﹣+2H2O═2MnO（OH）+2OH﹣
8．下列关于原电池的说法正确的是（　　）
A．在正极上发生氧化反应 B．化学性质较活泼的金属为负极
C．在外电路，电子流出正极 D．是由电能转化为化学能的装置
9．我国科学家设计了一种双室微生物燃料电池，以苯酚（C6H6O）为燃料，同时可除去酸性废水中的硝酸盐。下列说法正确的是（　　）
A．a极的电极反应式为C6H6O+11H2O + 28e－＝6CO2↑+ 28H+
B．外电路电子移动方向由b极到a极
C．若正极产生5.6L气体（标况下），则转移电子2.5mol
D．电池工作一段时间后，左池溶液的pH增大
10．已知空气—锌电池的电极反应为
锌片：Zn+2OH 2e =ZnO+H2O；
碳棒：O2+2H2O+4e =4OH ，据此判断，锌片是（　　）
A．正极，被还原 B．正极，被氧化
C．负极，被还原 D．负极，被氧化
11．Al－Ag2O电池是一种可用作水下动力的优良电源，其原理如图所示。该电池工作时总反应式为2Al＋3Ag2O＋2NaOH=2NaAlO2＋6Ag＋H2O，则下列说法错误的是 （　　）。
A．工作时正极发生还原反应，且正极质量逐渐减小
B．当电极上生成1.08 g Ag时，电路中转移的电子为0.1 mol
C．Al电极的反应式为Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O
D．工作时电解液中的Na＋移向Ag2O/Ag电极
12．从理论上分析，关于Fe﹣CuSO4溶液﹣Cu原电池的叙述正确的是（　　）
A．铜极为负极 B．电子从铜沿导线转移到铁
C．铁表面析出金属铜 D．总反应为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
13．乙硼烷(B2H6)碱性燃料电池是一种新型电池,具有能量转化效率高、无污染等优点,其结构示意图如图所示。下列说法中不正确的是（　　）
A．正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
B．电池工作时,Na+通过阳离子交换膜向右移动
C．转移6mol电子理论上消耗乙硼烷的质量为14g
D．消耗1molB2H6时负极参与反应的n(OH-)为12mol
14．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如右图。下列有关氢氧燃料电池的说法错误的是（　　）
A．该装置将化学能转化为电能
B．为了增加灯泡亮度，可以将电极碳棒变得粗糙多孔
C．电子迁移方向：电极a→灯泡→电极b→电解质溶液→电极a
D．该电池的总反应：2H2+O2=2H2O
15．高铁电池是以高铁酸盐（K2FeO4）和锌为电极材料，具有能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染等优点，除比亚迪外目前还没有其他厂家宣称其产品可以大规模实用化．电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH．下列说法正确的是（　　）
A．充电时阳极反应式为：Zn﹣2e﹣+2OH﹣=Zn（OH）2
B．0.1molK2FeO4发生反应，转移电子数约为1.806×1024
C．充电时K2FeO4发生氧化反应
D．放电时正极反应为：2FeO42﹣+6e﹣+8H2O=2Fe（OH）3+10OH﹣
16．“太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中 a 为TiO2电极，b 为Pt 电极，c 为 WO3 电极，电解质溶液为 pH=3 的 Li2SO4-H2SO4 溶液。锂离子交换膜将电池分为 A、B 两个区，A 区与大气相通，B 区为封闭体系并有 N2 保护。下列关于该电池的说法不正确的是（　　）
A．若用导线连接a、c，则 a 为负极，该电极附近 pH 减小
B．若用导线连接 a、c，则 c 电极的电极反应式为HxWO3-xe－=WO3+ xH+
C．若用导线连接 b、c，b 电极的电极反应式为 O2+4H++4e－=2H2O
D．利用该装置，可实现太阳能向电能转化
二、综合题
17．如图装置所示，是用氢氧燃料电池乙进行的某电解实验：
（1）在电池乙工作时：
若所用电解质可以传递，则电子由 　 　 极流出，向 　 　 极移动．填“”或“”
极上的电极反应式为： 　 　
外电路中，每转移电子，在极消耗 　 　的标准状况下．
（2）若电解池甲中、都是惰性电极，电解液是滴有酚酞的饱和溶液，则工作时：极上的电极反应式是　 　
在极附近观察到的现象是 __　 　
电极上将逸出的气体产物是 　 　对应的电极反应式为 　 　
若甲中其它条件均不变，只将电极换成铁棒，可以制取 　 　 沉淀填化学式．
18．电化学原理在生产、科技中的应用广泛。
（1）腐蚀铜板后的废腐蚀液中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2等物质，用电解法可回收铜且得到FeCl3溶液，其工作原理如图1所示。
①该电解槽阴极的反应式是Fe3++e=Fe2+、　 　。
②阴离子交换膜中通过的离子主要是　 　，FeCl3溶液从出口　 　(填“A”或“B”)导出。
（2）氢氧燃料电池与电解水装置配合使用，可实现充放电循环，应用于长寿命航天器中。
①CO2的富集与转化是O2再生的核心问题。“电化学富集法”是一种适合飞行器较长时间飞行的方法，装置如图2所示。b极为　 　(填“正”或“负”)极，a电极上发生的电极反应为　 　。
②负载中电解水可实现O2的再生，阴极为　 　(填“c”或“d”)，若得到32gO2，则b极除去CO2的体积为　 　L(标准状况下)。
③下列措施可提高O2生成速率的是　 　(填字母)。
A．用金属铜作阳极
B．向水中加入少量的NaCl
C．适当提高电解液的温度
19．如图是一个电化学过程的示意图，回答下列问题：
（1）甲池将　 　能转化为　 　能，乙装置中电极A是　 　极。
（2）甲装置中通入CH4一极的电极反应式为
　 　
（3）一段时间，当丙池中产生112mL(标准状况)气体时，均匀搅拌丙池，所得溶液在25℃时的pH=　 　(已知：NaCl溶液足量，电解后溶液体积为500mL)。若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中通入　 　(写化学式)。
20．请回答下列问题：
（1）如图所示，在一个小烧杯里加入研细的20g Ba（OH）2 8H2O晶体．将此小烧杯放在事先滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向小烧杯中加入10g NH4Cl晶体，并用玻璃棒快速搅拌．
①实验中玻璃棒作用是　 　；
②写出有关反应的化学方程式：　 　；
从四大基本反应类型分析，该反应类型是　 　；
③实验现象可以说明该反应的反应物的总能量　 　（填“大于”或“小于”）生成物的总能量
（2）氢气是未来最理想的能源之一，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛（TiO2）表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O 2H2↑+O2↑．制得的氢气可用于燃料电池．
试回答下列问题：
①海水分解生成的氢气用于燃料电池时，实现　 　能转变为　 　能．水分解时，断裂的化学键为　 　键，分解海水的反应属于　 　反应（填“放热”或“吸热”）．
②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：A极：2H2+2O2﹣﹣4e﹣═2H2O；B极：O2+4e﹣═2O2﹣，则A极是电池的　 　极；电子从该极　 　（填“流入”或“流出”）．
③有人以化学反应：2Zn+O2+4H+═2Zn2++2H2O为基础设计出一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H+、Zn2+进行工作．则原电池的负极上发生反应的电极反应式为　 　．
（3）若氢气的燃烧过程中，破坏1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO2中的化学键为Q2kJ，形成1molH2O中的化学键释放的能量为Q3．下列关系式正确的是
A．Q1+Q2＞Q3 B．Q1+Q2＜Q3
C．2Q1+Q2＞2Q3 D．2Q1+Q2＜2Q3．
21．载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间2021年10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩渺星辰的征途。
（1）氢氧燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸。
①判断Y极为电池的　 　极，发生　 　反应，向　 　(填“X”或“Y”)极作定向移动。
②X电极的电极反应式为　 　。
③Y电极的电极反应式为　 　。
（2）“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。
①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将　 　能转化为　 　能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：，充电时，阳极的电极反应式为　 　；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。
②紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为，其负极的电极反应式为　 　。当负极消耗130 g Zn时，正极产生的物质的量为　 　mol。该电池在充电时Zn极连接直流电源的　 　极。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】解：A、在燃料电池中，通入燃料氢气的一极为电池的负极，故A正确；
B、在燃料电池中，通入氧气的一极为电池的正极，故B正确；
C、通入燃料氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，电极反应为H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O，故C正确；
D、通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，故D错误．
故选D．
【分析】根据燃料电池的工作原理和规律：氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，工作时，通入燃料氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，产物为水．
2．【答案】B
【解析】【解答】A．a极为负极，电极反应式为H2-2e- =2H+，则X膜为阳离子交换膜，A不符合题意；
B．由正、负极的电极反应式可知，两电极反应相加，刚好生成1molH2O2，此时外电路通过2mole-，B符合题意；
C．催化剂可加快反应速率，提高单位时间内正、负极放电物质的量，也就可以提高反应中电子转移的数目，C不符合题意；
D．由分析可知，在b极上，O2得电子产物与H2O反应，生成和OH ，电极反应式为：O2+H2O+2e- =+OH ，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A．阳离子交换膜充许阳离子通过，阴离子交换膜充许阴离子通过；
B．依据正、负极的电极反应式转移电子数判断；
C．催化剂可加快反应速率；
D．由已知信息判断产物。
3．【答案】D
【解析】【解答】解：A．燃料电池的电极可以是石墨，所以构成该电池的正极和负极可能是石墨，故A错误；
B．充电时，碳酸根离子得电子生成甲醇，则有CH3OH生成的电极为阴极，故B错误；
C．放电时，电解质溶液中的氢氧根离子被消耗，所以溶液的pH减小，故C错误；
D．放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O，故D正确；
故选D．
【分析】放电时，根据电池反应式知，C元素的化合价升高，所以甲醇所在电极为原电池的负极，O元素的化合价降低，所以通入氧气的极为原电池的正极，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，充电时，阴阳极上电极反应式为正负极的电极反应式的逆反应，以此来解答．
4．【答案】D
【解析】【解答】解：根据电池的工作原理示意图，知道通氧气的电极2是正极，电极1是负极；
A、在燃料电池的负极上发生燃料失电子的氧化反应，在正极上氧气发生得电子的还原反应，所以电极2氧气为正极发生还原反应，故A错误；
B、原电池工作时，电解质中的阳离子向正极移动，即Na+向正极移动，故B错误；
C、原电池中，电流是从正极电极2流向负极电极1，故C错误；
D、在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极1发生的电极反应为：2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2↑+6H2O，故D正确．
故选D
【分析】A、在燃料电池的负极上发生燃料失电子的氧化反应，在正极上氧气发生得电子的还原反应；
B、原电池中的阳离子向正极移动；
C、原电池中，电流是从正极流向负极；
D、在燃料电池的负极上发生燃料失电子的氧化反应，在正极上氧气发生得电子的还原反应．
5．【答案】D
【解析】【解答】A、该装置为原电池组装置，在原电池中，Cu 为负极，Ag2O为正极，电流从正极流向负极，因此电流从Ag2O电极经导线流向Cu电极，A不符合题意。
B、在原电池中，阴离子移向负极，因此溶液中OH－向负极移动，B不符合题意。
C、Cu电极为负极，其电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O，当电路中转移0.1mol电子时，参与反应的n(Cu)=0.1mol，反应生成的n(Cu2O)=0.05mol，因此Cu电极增加的质量为0.05mol×16g·mol－1=0.8g，C不符合题意。
D、Ag2O/Ag电极为正极，Ag2O发生得电子的还原反应，生成Ag，其电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－，D符合题意。
故答案为：D
【分析】该装置为原电池装置，Cu电极为负极，发生失电子的氧化反应，生成Cu2O，其电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O。Ag2O/Ag电极为正极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－。
6．【答案】D
【解析】【解答】A．根据上述分析可知，锌作负极，失去电子发生氧化反应得到Zn2+，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，A选项不符合题意；
B．Cu作正极，正极上H+得到电子发生还原反应，B选项不符合题意；
C．原电池中，电子由负极经导线流向正极，所以该原电池中电子从锌片经导线流向铜片，C选项不符合题意；
D．正极上H+得到电子发生还原反应生成氢气，氢离子浓度降低，原电池中阴离子向负极移动，则SO42-向负极移动，D选项符合题意；
故答案为：D。
【分析】该原电池中，较活泼的金属锌作负极，失去电子发生氧化反应得到Zn2+，Cu作正极，正极上H+得到电子发生还原反应生成氢气，据此分析解答。
7．【答案】D
【解析】【解答】解：A、从电池反应可知，锌被氧化，失去电子，所以是负极，故A错误；
B、该电池反应中二氧化锰发生了还原反应，二氧化锰得到电子，被还原，为原电池的正极，故B错误；
C、当有0.1mol锌溶解时，失去电子数为 0.1×2×6.02×1023=1.204×1023，但电子由负极经外电路流向正极，不流经电解液，故C错误；
D、电池的正极反应式为MnO2+H2O+e﹣=MnO（OH）+OH﹣，或2MnO2+2e﹣+2H2O=2MnO（OH）十2OH﹣，故D正确．
故选D．
【分析】由电池总反应Zn+2MnO2十H2O=ZnO+2MnO （OH）可知，Zn被氧化，为原电池的负极，
电极反应为Zn﹣2e﹣+2OH﹣=ZnO+H2O，MnO2被还原，为原电池的正极，电极反应为MnO2+H2O+e﹣=MnO（OH）+OH﹣．
8．【答案】B
【解析】【解答】解：A．负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故A错误；
B．负极金属较活泼，较不活泼的金属为正极，故B正确；
C．在外电路中电子流出的极为负极，故C错误；
D．原电池是把化学能转变为电能的装置，故D错误．
故选B．
【分析】原电池中，相对较活泼的金属作负极，正极上得电子发生还原反应，负极上失电子发生氧化反应，外电路中电子从负极沿导线流向正极，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动．
9．【答案】C
【解析】【解答】A．该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，左边装置电极a是负极，负极上C6H6O失电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H6O+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+，A不符合题意；
B.外电路电子移动方向由a极到b极，B不符合题意；
C.右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，产生5.6L气体（标况下），即产生氮气是0.25mol，则转移电子0.25mol×10＝2.5mol，C符合题意；
D.左边装置电极a是负极，负极上C6H6O失电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H6O+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+，因此电池工作一段时间后，左池溶液的pH减小，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据a即发生苯酚的燃烧，所以是原电池的负极，结合原电池原理书写电极方程式、计算电子转移数值即可。
10．【答案】D
【解析】【解答】在原电池中负极失去电子，被氧化，发生氧化反应。正极得到电子，被还原，发生还原反应。根据反应式可知Zn失去电子，氧气得到电子，所以锌是负极，
故答案为：D。
【分析】将化学能转变为电能的装置称为原电池。在原电池中，发生的化学反应是氧化还原反应。发生氧化反应的一极上有电子流出，做负极，失去电子的物质是还原剂。电子通过原电池的负极经导线流向正极，在正极上氧化剂得到电子，发生还原反应。原电池就是通过化学反应实现化学能向电能转化的。
11．【答案】B
【解析】【解答】A.原电池工作时，正极发生还原反应，该反应中氧化银被还原为银，正极的质量减少了，故A不符合题意；
B. Ag2O中Ag的化合价为+1价，被还原单质银为0价，当电极上析出1.08gAg即0.01mol时，电路中转移的电子为0.01mol，故B符合题意；
C.原电池工作时Al被氧化，应为电池的负极，电极反应为Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O，故C不符合题意；
D.铝为负极， Ag2O/Ag为电池的正极，原电池工作时阳离子向正极移动， 即Na＋向Ag2O/Ag极移动，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】过氧化还原反应而产生电流的装置称为原电池，也可以说是把化学能转变成电能的装置。有的原电池可以构成可逆电池，有的原电池则不属于可逆电池。原电池放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
12．【答案】D
【解析】【解答】解：Fe﹣CuSO4溶液﹣Cu原电池的总反应为：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu，
A．Fe活泼性大于Cu，则Fe为负极，Cu为正极，故A错误；
B．Fe为负极，电子从负极沿着导线流向铜，故B错误；
C．Fe失去电子生成亚铁离子，铜离子在正极Cu上得到电子生成铜，Cu表明析出铜，故C错误；
D．该原电池的总反应为：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu，故D正确；
故选D．
【分析】根据Fe+CuSO4═FeSO4+Cu结合原电池原理知，铁作负极，铜作正极，负极上失电子发生氧化反应；正极上得电子发生还原反应；电子从铁沿着导线流向Cu；Cu表明铜离子得到电子生成铜，据此进行解答．
13．【答案】D
【解析】【解答】A项，碱性电解质溶液，氧气得电子生成OH-，正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故A不符合题意；
B项，原电池工作时，阳离子向正极移动，所以Na+通过阳离子交换膜向右移动，故B不符合题意；
C项，由图可知B2H6转化为BO2-，根据电子守恒和电荷守恒可得，该极电极反应式为：B2H6-12e-+14OH-=2BO2-+10H2O，所以转移6mol电子理论上消耗0.5molB2H6，其质量为14g，故C不符合题意，
D项，由上述分析，耗1molB2H6时负极参与反应的n(OH-)为14mol，故D符合题意。
故答案选D。
【分析】KOH作为电解质溶液，常用：负极消耗，正极产生，直接解答电极式；
A、正极产生OH-，涉及到O2和H2O反应；
B、阳离子交换膜，阳离子可以通过，阴离子通不过；Na+可以通过；
C、B2H6转化为BO2-，电子守恒规律解答；
D、根据负极反应方程式解答；
14．【答案】C
【解析】【解答】A．该装置能自发的进行氧化还原反应，属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，A不符合题意；
B．将电极碳棒变得多粗糙多孔可增大反应接触面积，能增加灯泡亮度，B不符合题意；
C．电子从负极沿导线流向正极，a是负极、b是正极，则电子由电极a通过导线流向电极b，电解质溶液中无电子转移，只有阴、阳离子移动，C符合题意；
D．氢氧燃料电池反应式与氢气燃烧方程式相同，则电池反应式为2H2+O2═2H2O，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】在该原电池中，H2做负极反应物，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：2H2－4e－=4H＋；O2做正极反应物，发生得电子的还原反应，其电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋=2H2O；据此结合选项分析。
15．【答案】D
【解析】【解答】解：A．放电时，正极反应为2FeO42﹣+6e﹣+8H2O═2Fe（OH）3+10OH﹣，则充电的阳极反应为：2Fe（OH）3+10OH﹣﹣6e﹣=2FeO42﹣+8H2O，故A错误；
B．根据反应关系FeO42﹣～3e﹣可知0.1molK2FeO4转移电子数：0.1mol×3=0.3mol，则转移电子数约为：0.3×6.02×1023=1.806×1023，故B错误；
C．放电时，正极K2FeO4发生还原反应，充电时，K2FeO4是氧化产物，故C错误；
D．放电时，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为2FeO42﹣+6e﹣+8H2O═2Fe（OH）3+10OH﹣，故D正确；
故选D．
【分析】放电时，失电子化合价升高的金属为负极材料，负极反应为：3Zn﹣6e﹣+6OH﹣═3Zn（OH）2，放电时，正极上得电子发生还原反应，电池反应式减去负极电极反应式得到正极电极反应式：2FeO42﹣+6e﹣+8H2O═2Fe（OH）3+10OH﹣，充电时，阴极上得电子发生还原反应，与原电池负极电极反应相反，阳极上失电子发生氧化反应，与原电池正极电极反应相反，据此解答．
16．【答案】B
【解析】【解答】A．根据示意图可知，a与c相连后，a电极发生失电子的氧化反应所以作负极，考虑到电解质溶液为pH=3的Li2SO4-H2SO4溶液，所以a极的电极反应式为： ；由于生成H+，所以a极附近的pH下降；A项不符合题意；
B．根据示意图可知，a与c相连后，c为正极，发生得电子的还原反应，电极反应式应写作： ；B项符合题意；
C．根据示意图，b与c若相连，b极为正极发生氧气的还原反应，考虑到电解质溶液为pH=3的Li2SO4-H2SO4溶液，所以电极反应式为： ；C项不符合题意；
D．连接a与c后，将太阳能转变成B中的化学能，再连接b，c后，就可将化学能再转变成电能，最终实现了太阳能向电能的转化，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】在原电池中，负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生的是还原反应。在内电路中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。
17．【答案】（1）a；b；；1.12
（2）；溶液变红；Cl2；；Fe(OH)2
【解析】【解答】（1） ①通入氢气的一端为负极，通入氧气的一端为正极，电子由负极流向正极，因此由a转移向b，阳离子移向正极，即移向b电子；
②结合题干可以知道，b电子氧气进入，水流出，即电极反应式为 ；
③a极的电极反应式为，因此每转移0.1mol电子，消耗的氧气为0.05mol，结合公式n=V/Vm，可以知道氢气的体积为1.12L；
（2）①X为阴极，溶液中的阳离子有氢离子和钠离子，氢离子优先放电，为，由于氢离子浓度减小，因此pH增大，碱性变强，酚酞溶液变为红色；
②Y电极为阳极，溶液中的阴离子有氯离子和氢氧根离子，氯离子优先放电，生成氯气，电极反应式为 ；
③Y电极为铁棒时，优先放电，此时铁失去电子形成亚铁离子，结合氢氧根离子生成氢氧化亚铁。
【分析】（1）①电子由负极流向正极，阳离子移向正极；
②氧气在正极通入，得到电子，和氢离子反应生成水；
③结合化合价变化以及n=V/Vm判断；
（2）①氢离子得到电子生成氢气；
②氯离子失去电子生成氯气；
③铁失去电子生成亚铁离子，结合氢氧根离子生成氢氧化亚铁。
18．【答案】（1）Cu2++2e-=Cu；氯离子或Cl-；A
（2）正；H2-2e-+CO=H2O+CO2；c；44.8；C
【解析】【解答】由图1可知，该装置为电解池，其中左侧为阳极，右侧为阴极，在阴极是三价铁离子和铜离子得到电子，发生还原反应，图2为原电池，左侧通入氢气，发生氧化反应，为负极，则右侧为正极，以此解题。
（1）①该电解槽阴极是氧化性强的铁和铜离子依次放电，电极反应式为：Fe3++e=Fe2+、Cu2++2e-=Cu；
②阴离子交换膜只允许阴离子通过，所以阴离子交换膜中通过的离子主要是氯离子，FeCl3在阳极产生，所以FeCl3溶液从出口A导出，故答案为：氯离子：A；
（2）①分析可知b极为原电池的正极，a为原电
池的负极，电极反应为：H2-2e-+CO=H2O+CO2；
②负载中电解水可实现O2的再生，负载的c极连接电源的a极(负极)，故c为阴极；b极除去CO2进入溶液，又再负极上析出，若得到32gO2，即1molO2， 则转移电子为4mol，由，可知b极除去CO2为，即b极除去CO2的体积为；
③A．用金属铜作阳极，Cu放电，不能生成氧气，故A不正确；
B．向水中加入少量的NaCl，增强导电性，不能提高O2生成速率，故B不正确；
C．适当提高电解液的温度，加快反应速率，能提高O2生成速率，故C正确；
故答案为：C。
【分析】（1） ① 铁离子的氧化性大于铜离子，铜离子大于亚铁离子；
② 阴离子交换膜可以让阴离子通过，溶液中的阴离子主要为氯离子；
（2） ① 燃料电池中通入氧气的一段为正极；
② 电解池中，氢氧根放电生成氧气，氢离子放电生成氢气，氢离子为阳离子，在阴极放电，阴极连接负极；
③ A、铜为阳极，会比其他阴离子优先放电；
B、加入氯化钠，引入氯离子，氯离子会比氢氧根优先放电；
C、升高温度，增大反应速率。
19．【答案】（1）化学；电；阳
（2）CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
（3）12；HCl
【解析】【解答】（1）甲池中一极通入甲烷，另一极通入氧气，所以甲池为甲烷形成的燃料电池，原电池是将化学能转化为电能的装置；通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，A与正极相连，所以A为阳极；
（2）CH4在负极上失电子，碱性条件下生成碳酸根，所以甲装置中通入CH4的电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；
（3）设电解后氢氧化钠的物质的量浓度是x，丙池中产生112mL，则氢气的体积与氯气的体积相同均为56mL，即0.056L，
2NaCl+2H2O H2↑ +Cl2↑ +2NaOH
　 　 22.4L 　 2mol
　 　 0.056L 　 x×0.5L
则x= =0.01mol/L，则c(H+)=10-12mol/L，所以溶液的pH=12，由于电解生成H2和Cl2从溶液中逸出，所以应该加二者的化合物，即加入HCl。
【分析】（1）分析图像，甲图为甲烷氧气构成的燃料电池，构成原电池，通入燃料的为负极，通入氧气的为正极；所以乙池和丙池为电解池；
（2）注意在碱性燃料电池中，有CO2生成，则CO2会和OH-生成碳酸根；
（3）注意点解饱和食盐水会产生两种气体氢气和氯气，要恢复原状态加入氯化氢即可。
20．【答案】（1）搅拌，使混合物充分接触；Ba（OH）2 8H2O+2NH4Cl═BaCl2+2NH3↑+10H2O；复分解；小于
（2）化学；电；共价；吸热；负；流出；Zn﹣2e﹣=Zn2+
（3）D
【解析】【解答】解：（1）①实验中玻璃棒的作用是搅拌使反应物充分接触并反应，故答案为：搅拌，使混合物充分接触；②氯化铵属于铵盐，能和强碱氢氧化钡发生复分解反应，生成氨气、水、以及氯化钡，化学方程式为Ba（OH）2 8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O，故答案为：Ba（OH）2 8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O；复分解；③玻璃片上结冰而与小烧杯粘在一起，说明氢氧化钡和氯化铵的反应是吸热反应，即反应物的总能量小于生成物的总能量，故答案为：小于；（2）①水难以分解，水分子中存在共价键，在二氧化钛（TiO2）表面作用使海水分解得到氢气，并用激光提供能量，则说明二氧化钛起到催化剂的作用，该反应吸热，燃料电池是将化学能转变为电能的装置，故答案为：化学；电；共价；吸热；②氢气具有还原性，在负极上被氧化而失去电子，电子从负极经外电路流向正极，故答案为：负；流出；③原电池负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，根据总反应式2Zn+O2+4H+═2Zn2++2H2O，得到负极反应为：Zn﹣2e﹣=Zn2+，故答案为：Zn﹣2e﹣=Zn2+；（3）破坏1molH﹣H消耗的能量为Q1kJ，则H﹣H键能为Q1kJ/mol，破坏1molO═O键消耗的能量为Q2kJ，则O═O键键能为Q2kJ/mol，形成1mol水中的化学键释放的能量为Q3kJ，每摩尔H2O中含有2molH﹣O键，1molH﹣O键释放的能量为 Q3kJ，则H﹣O键能为 Q3kJ/mol，对于反应2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）反应热△H=反应物的总键能﹣生成物的总键能，所以反应热△H=2Q1kJ/mol+Q2kJ/mol﹣4× Q3kJ/mol=（2Q1+Q2﹣2Q3）kJ/mol，由于氢气在氧气中燃烧，反应热△H＜0，即（2Q1+Q2﹣2Q3）＜0，所以2Q1+Q2＜2Q3，故答案为：D．
【分析】（1）①实验中玻璃棒的作用是搅拌使反应物充分接触并反应；②氯化铵铵盐和强碱氢氧化钡的反应生成氨气、水、以及氯化钡，反应为复分解反应；③玻璃片上结冰而与小烧杯粘在一起，说明氢氧化钡和氯化铵的反应是吸热反应；（2）①水分子中存在共价键，水的分解为吸热反应，在催化剂的条件下生成氢气和氧气，燃料电池是将化学能转变为电能的装置；②原电池中，具有还原性的物质的做负极，电子从负极经外电路流向正极；③原电池负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，根据总反应式2Zn+O2+4H+═2Zn2++2H2O进行分析；（3）化学反应中旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量，化学反应中的反应热△H=反应物总键能﹣生成物总键能，注意氢气在氧气中燃烧，反应热△H＜0，每摩尔H2O中含有2molH﹣O键，据此计算．
21．【答案】（1）正极；还原；X；H2-2e-+2OH-=2H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-
（2）太阳；电；Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O；减小；Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；4；负
【解析】【解答】(1)①根据图示可知：Y电极是电子流入一极，所以Y极为电池的正极。在正极上O2得到电子发生还原反应；溶液中的OH-会向正电荷较多的负极X电极作定向移动；
②由于电解质溶液为碱性，所以负极X电极上H2失去电子，发生氧化反应，产生的H+与溶液中的OH-结合形成H2O，则X电极的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
③在正极Y上，O2得到电子与水结合产生OH-，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
(2)①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将太阳能转化为电能；
在该电池工作时，在充电时阳极Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，电极反应式为：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O；
当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极上Cd失去电子产生的Cd2+与溶液中的OH-结合变为Cd(OH)2，反应消耗OH-，使负极附近溶液中OH-浓度减小，因而溶液的碱性减小；
②在应急电池工作时，Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，产生的Zn2+与溶液中的OH-结合为Zn(OH)2，故负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；
正极反应式是：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，可见：电路中每反应转移2 mol电子，反应产生2 mol OH-，当负极反应消耗Zn 130 g时，n(Zn)=，电路中电子转移的物质的量n(e-)=4 mol，则正极上反应产生4 mol OH-；当该电池在充电时Zn极连接直流电源的负极作阴极，发生还原反应。
【分析】（1） ① 原电池中电子由负极流向正极，阴离子由正极移向负极，正极发生还原反应；
② 氢氧燃料电池中负极氢气被氧化，电解质是KOH，根据电荷守恒，物料守恒配平电极反应式；
③ 正极是氧气被还原为OH-；
（2） ①太阳能电池将太阳能转化为电能，充电时阳极发生氧化反应，根据电池总反应式，分析阳极的电极反应式；放电时，负极发生氧化反应，分析电池总反应式得到电极反应式，判断pH的变化；
②负极发生氧化反应，根据总反应写电极反应式；根据得失电子守恒计算OH-；二次电池，充电时电池的负极接外电路的负极。