1.2 化学能转化为电能——电池 同步练习题 （含解析） 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（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．氢气作为原料，以KOH为电解质构成燃料电池。下列有关该燃料电池的说法正确的是（　　）
A．燃料电池中，氧气应从电池的负极通入
B．燃料电池中，电池工作时正极周围pH增大
C．工作一段时间后，KOH的浓度不变
D．燃料电池的负极反应为：H2 - 2e- = 2H＋
2．把甲、乙、丙、丁四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若甲、乙相连，甲为负极；丙、丁相连，丁上有气泡逸出；甲、丙相连，甲上发生氧化反应；乙、丁相连，乙是电子流入的一极。则四种一金属的活动性顺序由大到小排列为（　　）
A．甲>丙>丁>乙 B．甲>丙>乙>丁
C．甲>乙>丙>丁 D．乙>丁>丙>甲
3．某普通锌锰干电池的结构如下图所示。下列说法正确的是（　　）
A．锌筒是原电池的正极
B．石墨电极上发生氧化反应
C．铵根离子流向石墨电极
D．电子经石墨沿电解质溶液流向锌筒
4．利用假单胞菌分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．该过程将化学能转化为电能
B．电子流向：B电极→用电器→A电极
C．A电极上发生氧化反应，电极反应式为：X-2e-=Y+2H+
D．当外电路通过4NA电子时，消耗标准状况下氧气的体积为22.4L
5．把a,b,c三块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；b、c相连时，c不易被腐蚀。则三种金属的活动性由强到弱的顺序为（　　）
A．a＞b＞c B．a＞c＞b C．c＞b＞a D．b＞c＞a
6．图中装置能形成原电池的是（　　）
A． B．
C． D．
7．通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚（ ），其原理如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．该方法能够提供电能
B．B极上的电势比A极上的电势低
C．A极的电极反应为 +H++2e-→Cl-+
D．电池工作时H＋通过质子交换膜由正极区向负极区移动
8．下列有关燃料电池的说法正确的是（　　）
A．燃料电池清洁、高效，能量转化率可达到
B．氢氧燃料电池工作时氧气在正极被氧化
C．燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供
D．燃料电池主要是将电能转化成化学能
9．如图所示，甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法中正确的是（　　）
A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应
B．甲装置中盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性
C．乙装置中铁极的电极反应式为：2Na – 2e =2Na+
D．乙装置中B是氯气出口，A是钠出口
10．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图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是（　　）
A．该电池中电极b是正极，发生还原反应
B．外电路中电流由电极a通过导线流向电极b
C．该电池的总反应为2H2O＝2H2＋O2
D．该电池工作时电能转化为化学能
11．锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是（　　）
A．放电时Li＋由B极向A极移动
B．电池放电反应为4Li＋O2＋2H2O=4LiOH
C．B电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O
D．电解液a可以为氯化锂溶液
12．在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，下列关于此装置的叙述错误的是（　　）
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是负极，b是正极
C．导线中有电流通过，方向从a极到b极
D．a极上发生了氧化反应
13．等质量的两份锌粉a和b，分别加入过量的稀硫酸中，a中同时加入少量CuSO4溶液，下列图中表示其产生H2的总体积(V)与时间(t)的关系正确的是（　　）
A． B．
C． D．
14．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是（　　）
A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B．电极Ⅰ发生还原反应
C．电极Ⅱ逐渐溶解
D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2++2e- =Cu
15．如图所示为氢氧燃料电池示意图，电解液为KCl溶液，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列关于该电池的叙述错误的是（　　）
A．a为负极，b为正极
B．消耗22.4LH2时，电路中转移2NA个电子
C．b极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
D．电池工作一段时间后，KCl溶液浓度降低
16．下图是典型微生物燃料电池原理示意图。若用含硝酸盐废水替代图中氧气，可达到废水处理的目的(已知：a室中微生物降解有机物产生、和)。关于该电池，下列说法错误的是（　　）
A．a室内发生氧化反应，电极为负极
B．通过质子交换膜从a室进入b室
C．b室内发生的电极反应为：
D．将硝酸盐转化为时，电极反应为：
二、综合题
17．能源是现代文明的原动力，化学电池在生产生活中有着广泛的应用。
（1）根据构成原电池的本质判断，下列反应可以设计成原电池的是____(填序号)。
A．C(s)+H2O(g) =CO(g)+H2(g)
B．NaOH(aq)+HCl(aq) =NaCl(aq)+H2O(l)
C．2CO(g)+O2=2CO2(l)
（2）为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图所示两个实验。有关实验现象，下列说法正确的是____(填序号)。
A．图I和图II的气泡均产生于锌棒表面
B．图II中产生气体的速率比图I快
C．图I中温度计的示数高于图II的示数
D．图I和图II中温度计的示数相等，且均高于室温
（3）图II中外电路中的电子是从　 　(填“Zn”或“Cu”)电极经导线流向　 　电极，H+向　 　(填“Zn”或“Cu”)移动。若反应过程中有0.2 mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为　 　。若电池的总反应为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，则负极材料是　 　(填化学式)。
（4）知识源于实践。学习原电池知识后，某学习小组以Zn和Cu为电极材料，制作了如图所示的水果电池(水果果汁中含游离的H+)。该组电池放电时，下列说法正确的是____(填序号)。
A．每个水果果汁中的H+移向正极
B．锌a、b发生的电极反应式为2H++2e-=H2↑
C．四个水果电池串联，则电极d为铜片
D．铜a为电池正极，发生氧化反应
18．回答下列问题：
（1）已知室温下CO的燃烧热为283 kJ/mo1，则CO的燃烧热的热化学方程式为　 　。
（2）工业上利用CO和H2合成清洁能源CH3OH，其反应为：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=-116kJ/mo1
如图表示CO的平衡转化率(α)随温度和压强变化的示意图。X表示的是　 　，Y1　 　Y2(填“<”、“=”、“>”)。
（3）合成甲醇的反应原理为：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，在1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下发生反应，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①反应进行到4min时，v(正)　 　v(逆)(填“>”“<”或“=”)。0~4min，CO2的平均反应速率v(CO2)=　 　mol·L 1·min 1。
②该温度下平衡常数为　 　。
③下列能说明该反应已达到平衡状态的是　 　。
A．v正(CH3OH)=3v逆(H2)
B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1∶3∶1∶1
C.恒温恒压下，气体的体积不再变化
D.恒温恒容下，气体的密度不再变化
（4）为提高燃料的能量利用率，常将其设计为燃料电池。某电池以甲烷为燃料，空气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极。写出该燃料电池的负极反应式：　 　。
19．碳基能源的大量消耗使大气中CO2的浓度持续不断地增大，造成的温室效应得到了世界各国的广泛重视。CO2甲烷化是有效利用二氧化碳资源的途径之一，是减少CO2的一种比较有效的实际方法，在环境保护方面显示出较大潜力。CO2甲烷化过程涉及的化学反应如下：
①CO2甲烷化反应：CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g) H=-165 kJ·mol-1
②逆水煤气变换反应：CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) H=+41.1 kJ·mol-1
（1）写出CO甲烷化反应的热化学方程式：　 　。
（2）图甲是温度和压强对CO2平衡转化率影响的关系图。随温度的升高，CO2的转化率先减小后增大的原因是　 　，该实验条件下的压强有0.1MPa、3.0MPa、10.0MPa，图中a点压强为　 　MPa。
（3）图乙是反应条件对CO2甲烷化反应中CH4选择性影响的关系图。工业上一般选用的温度为400℃，则压强应选用　 　MPa，原因是　 　。
（4）450℃时，若在体积为1 L的恒容密闭容器中加入1 mol CO2和4 mol H2混合原料气只发生反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-165 kJ·mol-1。平衡时CO2的转化率为75%，则该温度下此反应的平衡常数K=　 　。
（5）废气中的CO2可转化为甲醚(CH3OCH3) ，甲醚可用于制作甲醚燃料电池(如图丙)，质子交换膜左右两侧溶液均为6 mol·L-1的H2SO4溶液。则电极d为　 　(填“正”或“负”)极，电极c上发生的电极反应为　 　。
20．能量转化是化学变化的主要特征之一，按要求回答下列问题。
（1）页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，成分以甲烷为主，页岩气的资源潜力可能大于常规天然气。下列有关页岩气的叙述错误的是____(填序号)。
A．页岩气属于新能源
B．页岩气和氧气的反应是放热反应
C．甲烷中每个原子的最外层电子排布都达到8电子稳定结构
D．页岩气可以作燃料电池的负极燃料
（2）有关的电池装置如下：
电池装置
编号 a b c d
①上述四种电池中，属于二次电池的是　 　(填序号，下同)，属于干电池的是　 　。
②a装置中，外电路中电子的流向是　 　(填“从Zn流向Cu”或“从Cu流向Zn”)。
③c装置中，若电解质改为碱性介质，则负极的电极反应式为　 　。
（3）氧化还原反应一般可以设计成原电池。若将反应设计成原电池，则：
①该电池的电解质溶液可以是　 　。
②当外电路中转移1mol e－时，电解质溶液增加的质量是　 　g。
21．为实现碳中和，研究人员开发了双功能催化剂，它具有吸收二氧化碳和将其吸收的二氧化碳与氢气反应转化为甲烷的功能，过程中发生的反应为。已知：断开物质中的化学键所要吸收的能量如表。
物质
吸收的能量
（1）若每生成32g甲烷，则该反应　 　(填“放出”或“吸收”)　 　kJ能量。
（2）某温度下，在2L的密闭容器中充入的混合气体，发生上述反应，与随时间的变化如图所示。
①0～2min内，用表示该反应的平均反应速率　 　，反应达到平衡状态时，　 　。
②x、y两点用表示的化学反应速率：　 　(填“>”、“＜”或“=”)。
③下列说法正确的是　 　(填标号)。
A.5min后该反应停止
B．容器中混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时，该反应达到平衡
C.2min时，v(正)=v(逆)
D．若改变催化剂，则反应达到平衡状态所需的时间一定小于5min
（3）新型高效甲烷—空气燃料电池采用石墨烯作电极，两电极分别通入甲烷和空气，其工作原理如图所示：
a电极通入的气体是　 　；b电极的电极反应式为　 　。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A．燃料电池中，氧气发生还原反应，氧气应从电池的正极通入，故A不符合题意；
B．燃料电池中，正极反应为，电池工作时正极周围pH增大，故B符合题意；
C．电池总反应为2H2+O2=2H2O，工作一段时间后，KOH的浓度减小，故C不符合题意；
D．燃料电池的负极反应为：H2 - 2e- +2OH-= 2H2O，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，据此分析解答。
2．【答案】A
【解析】【解答】原电池中，负极材料为较为活泼的金属，若甲、乙相连，甲为负极，所以甲的活泼性大于乙的活泼性；丙、丁相连，丁上有气泡逸出，氢离子在正极上得电子发生还原反应生成氢气，所以丙的活泼性大于丁的活泼性；甲、丙相连，甲上发生氧化反应，负极材料为较为活泼的金属，发生氧化反应，所以甲的活泼性大于丙的活泼性；乙、丁相连，乙是电子流入的一极，电子从负极沿导线流向正极，所以丁的活泼性大于乙的活泼性；所以则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为甲＞丙＞丁＞乙。
故答案为：A。
【分析】原电池中，负极材料为较为活泼的金属，发生氧化反应，正极为较不活泼的金属，氢离子在正极上得电子发生还原反应生成氢气，电子从负极沿导线流向正极，以此判断金属的活动性。
3．【答案】C
【解析】【解答】解：A.锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨作正极，选项A不符合题意；
B.锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，选项B不符合题意；
C.原电池中阳离子定向移动到正极，故铵根离子流向石墨电极，选项C符合题意；
D.电子经导线由负极锌筒流向正极石墨电极，选项D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.干电池中锌为活泼金属做原电池的负极；
B.石墨电极是原电池的正极，发生还原反应；
C.在原电池中阳离子向正极方向移动；
D.电子不经过电解质溶液。
4．【答案】B
【解析】【解答】A．该装置是原电池，利用的反应原理为有机物氧化反应，故化学能转化为电能，A不符合题意；
B．由分析可知：A电极为负极，B为正极，故电子由A电极→用电器→B电极，B符合题意；
C．由图知X到Y少了2个H，有机物升高2价，失去2个电子，电极反应式符合题意，C不符合题意；
D．由反应O2+4e-+4H+=2H2O可知，1mol氧气反应，转移4mol电子，则当外电路通过4NA电子时，消耗标准状况下氧气的体积为22.4L，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A．原电池是化学能转化为电能的装置；
B．依据电子由负极→导线→正极判断；
C．负极失去电子发生氧化反应；
D．依据得失电子守恒计算。
5．【答案】A
【解析】【解答】若a、b相连时，a为负极，说明a的金属性强于b；b、c相连时，c不易被腐蚀，说明c的金属性比b的弱；所以金属性强弱顺序是a > b > c，
故答案为：A。
【分析】在原电池中，活泼性强的金属做负极，活泼性弱的金属做正极。
6．【答案】D
【解析】【解答】原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。
A．该装置不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，故A不符合题意；
B．该装置不能自发的进行氧化还原反应，酒精为非电解质，所以不能构成原电池，故B不符合题意；
C．该装置中，只有一个电极，所以不能构成原电池，故C不符合题意；
D．该装置符合原电池的构成条件，锌作负极，铜作正极，稀盐酸为电解质溶液，可以发生自发的氧化还原，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】原电池构成的条件有自发进行的氧化还原反应、活动性不同的两电极、电解质溶液或熔融电解质、形成闭合回路。
7．【答案】D
【解析】【解答】A. 该装置为原电池，将化学能转化为电能，则该方法能够提供电能，A不符合题意；
B. 原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A极为正极，B极为负极，则B极上的电势比A极上的电势低，B不符合题意；
C. A极为正极，有氢离子参与反应，电极反应式为 +H++2e-→Cl-+ ，C不符合题意；
D. 原电池中阳离子移向正极，则该原电池中氢离子向正极移动，D符合题意；
故答案为：D
【分析】该装置为原电池装置，可将化学能转化为电能；由于H+移向A极，因此A极为正极，其电极反应式为： +H++2e-→Cl-+ ；B为负极，其电极反应式为：CH3COO－－8e－＋4H2O=2HCO3－＋9H＋；据此结合选项进行分析。
8．【答案】C
【解析】【解答】A、氢氧燃料电池放电时，只有一部分能量转化为电能，所以能量转化率不是100%，故A错误；
B、负极发生氧化反应，所以氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化，故B错误；
C、燃料电池的电极本身不包含活性物质，如氢氧燃料电池，燃料电池的燃料和氧化剂从外部供给，而干电池或蓄电池不是外部提供，故C正确；
D、氢氧燃料电池也属于原电池，是将化学能转变为电能的装置，故D错误；
故答案为：C。
【分析】A、燃料电池能量转化率高，但达不到100%；
B、负极发生氧化反应；
C、燃料电池的电极本身不包含活性物质；
D、原电池是将化学能转变为电能的装置。
9．【答案】B
【解析】【解答】甲装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错误；乙装置中铁为阴极，发生反应2Na++2e =2Na，C错误；石墨为阳极，发生反应2Cl 2e =Cl2↑，A为Cl2出口，B是Na出口，D错误。
故答案为：B
【分析】A.原电池中，活泼性强的金属作负极，失电子，发生氧化反应；
B. 盐桥起到了使整个装置构成通路、保持电中性又不使两边溶液混合的作用；
C.电解熔融氯化钠时，应选用惰性电极作阳极；
D.电解池中，阳极发生氧化反应（氯离子变成氯气），阴极发生还原反应（Na+变成Na）。
10．【答案】A
【解析】【解答】A．燃料电池中，通入燃料的电极为负极，a是负极，发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，A说法符合题意；
B．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，B说法不符合题意；
C．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，C说法不符合题意；
D．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，D说法不符合题意；
故答案为：A。
【分析】氢氧酸性燃料电池是把化学能转变为电能的装置，通入氢气的a极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-=2H+，通入氧气的b极为原电池的正极，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，电池总反应为2H2+O2=2H2O，原电池工作时电子由负极经外电路流向正极，电流由正极经外电路流向负极，据此分析解答。
11．【答案】B
【解析】【解答】A.在原电池中，A是负极，B是正极，阳离子由A极向B极移动，即放电时Li＋由A极向B极移动，故A不符合题意；
B.原电池放电反应为自发地氧化还原反应，即4Li＋O2＋2H2O=4LiOH，故B符合题意；
C.正极上是氧气得电子的还原反应，在碱性电解质下发生的反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，故C不符合题意；
D.金属锂可以和水之间反应，电解质中不能含有水，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】金属锂是活泼金属，在原电池中做负极，结合原电池中电子流向、离子运动方向、电极反应等进行分析即可。
12．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析知，b为正极，碳棒上H+得电子生成H2，从而使溶液中的c（H+）减小，溶液pH变大，A项不符合题意；
B．由分析知，a为负极，b为正极，B项不符合题意；
C．原电池反应发生后，导线中有电流通过，电流从正极（b极）流到负极（a极），C项符合题意；
D．a为负极，发生氧化反应，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据 a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒 ，即可判断a为负极，a上的金属失去电子变为金属阳离子，发生氧化反应，b为正极氢离子得到电子变为氢气，发生还原反应，导致溶液的pH变大，电子是由a到b，电流是由b到a.
13．【答案】D
【解析】【解答】锌和硫酸反应，加入硫酸铜，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀硫酸原电池，加速金属锌和硫酸反应的速率，所以反应速率是：a＞b，速率越大，锌完全反应时所用的时间越短，所以a所用的时间小于b的时间；产生氢气的量取决于金属锌的质量，而a中，金属锌一部分用于置换金属铜，导致和硫酸反应生成氢气的量减少，所以氢气的体积是：a＜b。
故答案为：D。
【分析】锌和硫酸反应，加入硫酸铜，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀硫酸原电池，加速金属锌和硫酸反应的速率，产生氢气的量取决于金属锌的质量。
14．【答案】A
【解析】【解答】A. 电流由原电池的正极经用电器流向原电池的负极，所以电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ，A符合题意；
B， 电极I是原电池的负极，应该发生氧化反应，B不符合题意；
C. 铜离子在电极II上得电子，不断生成铜单质附着在电极表面，电极不会溶解，C不符合题意；
D. 电极III为电解池的阳极，Cu电极放电，电极反应为Cu-2e- =Cu2+，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】烧杯I和II共同组成了一个原电池，I为负极，II为正极，所以第三个烧杯为电解池，III为电解池的阳极，Cu电极放电，IV为电解池的阴极，铜离子放电。
15．【答案】B
【解析】【解答】A. a极通入，元素化合价升高发生氧化反应，所以为负极，极通入，元素化合价降低发生还原反应，所以为正极，故A不符合题意；
B. 未指明气体所处状态，故B符合题意；
C. 极为得电子生成，故C不符合题意；
D. 反应有水生成，一段时间后溶液浓度降低，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。(3)失去电子的一极为负极。(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式
16．【答案】D
【解析】【解答】A．a室内微生物降解有机物产生电子，发生氧化反应，失去电子的电极为负极，A不符合题意；
B．a室内微生物降解有机物产生H+，a室为负极，b室为正极，H+通过质子交换膜从a室进入b室，B不符合题意；
C．b室内，O2获得电子，发生还原反应，发生的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O，C不符合题意；
D．若用含硝酸盐废水替代图中O2，将硝酸盐转化为N2时，中+5价的N获得电子变为N2，正极的电极反应为：2+10e-+12H+=N2↑+6H2O，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】a室石墨电极上C元素化合价升高，发生氧化反应，则a室为负极，b室为正极，正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，若用含硝酸盐废水替代图中氧气，可达到废水处理的目的，则正极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O。
17．【答案】（1）C
（2）B；C
（3）Zn；Cu；Cu；2.24 L；Cu
（4）A
【解析】【解答】（1）原电池发生的是自发的氧化还原反应；
A．C(s)+H2O(g) =CO(g)+H2(g) 为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计为原电池，选项A不正确；
B．NaOH(aq)+HCl(aq) =NaCl(aq)+H2O(l)是复分解反应，不是氧化还原反应，选项B不正确；
C.2CO(g)+O2=2CO2(l)，该反应为氧化还原反应，且为放热反应，能设计为原电池，故C正确；
故答案为：C；
（2）A．图ⅠZn与稀硫酸反应，Zn表面产生气泡；图Ⅱ形成原电池，Cu作正极，电极反应为2H++2e-=H2↑，Cu表面产生气泡，选项A不正确；
B．图Ⅱ中形成原电池，产生气体的速率比图I快，选项B正确；
C．图Ⅱ形成原电池，化学能主要转化为电能，散失热量少，故图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数，选项C正确；
D．图Ⅰ和图Ⅱ中发生反应均有热量产生，图Ⅰ产生热量更多，图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数，且均高于室温，选项D不正确；
故答案为：BC；
（3）图II中形成原电池，锌为负极铜为正极，外电路中的电子是从Zn电极经导线流向Cu电极，阳离子移动到正极，则H+向Cu移动。若反应过程中有0.2 mol电子发生转移，根据电极反应2 H++2e-=H2↑，则生成的氢气在标准状况下的体积为2.24 L；若电池的总反应为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，则负极材料是Cu；
（4）A．阳离子向正极移动，故每个水果果汁中的Ht移向正极，选项A正确；
B．Zn为负极，失电子发生氧化反应，选项B不正确；
C．四个水果电池串联，可知正极连接负极，负极连接正极，则d为Zn，做负极，选项C不正确；
D．结合分析可知，铜a为电池正极，发生还原反应，选项D不正确；
故答案为：A。
【分析】（1）原电池需要发生自发的氧化还原反应；
（2）A、原电池中阳离子在正极反应；
B、原电池的速率更快；
C、原电池中的能量包括电能和热能；
D、原电池的热量更少；
（3）原电池的角度进行分析，活泼金属作为负极，负极质量减少，正极质量增加或者生产气体，电子由负极经过导线流向正极，电流由正极经过导线流向负极，阳离子移向正极，阳离子得到电子形成单质，阴离子移向负极，负极失去电子形成阳离子；
（4）A、阳离子移向正极；
B、负极失电子；
C、正极连接负极，负极连接正极；
D、正极发生还原反应。
18．【答案】（1）CO(g)+1/2O2(g) CO2(g) △H=-283kJ/mo1
（2）压强；<
（3）>；0.125；5.33(或5.3或16/3)；C
（4）CH4 - 8e- + 10 OH- = CO32-+7 H2O
【解析】【解答】(1)根据燃烧热的概念，燃烧热的热化学方程式为：CO(g)+1/2O2(g) CO2(g) △H=-283kJ/mo1；
(2) △H<0，该反应为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，图像中曲线Y升高，根据方程可知，增大压强，体积减小，平和正向移动，则X 表示压强；当压强不变时，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，Y1(3) ①通过图像可知，反应在15min时平衡，4min反应正向进行，则v(正)>v(逆)；v(CO2)= =0.5/4=0.125mol/（L·min）；
②该温度下平衡常数， =5.33；
③A.反应速率之比等于化学方程式计量数之比，因此3v正(CH3OH)=v正(H2)，所以v正(CH3OH)=3v逆(H2)不能说明CH3OH正逆反应速率相同，A不符合题意；
B.平衡时反应混合物中各组分的含量保持不变，但容器内CO2、H2、CH3OH和H2O的浓度之比不一定为1： 3 ：1： 1，所以不能作为平衡的标志，B不符合题意；
C.该反应是气体分子数变化的反应，恒温恒压下，气体的体积不再变化，可以作为平衡的标志，C符合题意；
D. 反应前后气体的质量不变，容器的体积不变，所以密度始终保持不变，因此混合气体的密度保持不变不能作为平衡的标志，D不符合题意；
故答案为：C
(4)甲烷燃料电池以甲烷为燃料，以空气为氧化剂，以KOH溶液为电解质，负极得电子，电解质溶液参与反应，电池反应为：CH4 - 8e- + 10 OH- = CO32-+7 H2O；
【分析】（1）根据燃烧热的定义书写热化学方程式；
（2）结合温度、压强对平衡移动的影响分析；
（3）①根据反应进行的方向确定正逆反应速率的大小；结合公式计算反应速率；
②根据平衡时各物质的物质的量浓度，结合平衡常数的表达式计算；
③A、根据反应速率之比等于化学计量系数之比分析；
B、平衡浓度的比值不一定与化学计量系数成比例；
C、结合反应过程中，气体体积是否发生变化分析；
D、根据密度公式，分析反应过程中，混合气体的密度是否发生变化进行分析；
（4）甲烷在负极发生失电子的氧化反应，且与OH-结合形成CO32-，据此写出该电极反应式；
19．【答案】（1）
（2）反应①为放热反应，反应②为吸热反应，温度升高，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动，开始升温对反应①的影响程度大于反应②，CO2的转化率减小，后来升温对反应①的影响程度小于反应②，CO2的转化率增大；10.0
（3）0.1；增大压强能稍微增大CH4选择性，但能耗更大、成本更高，综合经济效益下降，反而降低了生产效率
（4）6.75
（5）正；
【解析】【解答】(1)根据盖斯定律，由①-②可得CO甲烷化反应的热化学方程式为，故答案为：；
(2)反应①为放热反应，反应②为吸热反应，温度升高，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动，开始升温对反应①的影响程度大于反应②，CO2的转化率减小，后来升温对反应①的影响程度小于反应②，CO2的转化率增大，因此随温度的升高，CO2的转化率先减小后增大；反应①正反应方向气体体积减小，反应②气体体积不变，压强增大，反应①平衡正向移动，反应②平衡不移动，所以CO2的转化率随压强的增大而增大，则图中a点压强为10.0MPa，故答案为：反应①为放热反应，反应②为吸热反应，温度升高，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动，开始升温对反应①的影响程度大于反应②，CO2的转化率减小，后来升温对反应①的影响程度小于反应②，CO2的转化率增大；10.0MPa
(3)由图可知，温度为400℃时，CH4选择性：10.0MPa>3.0MPa>0.1Mpa， 增大压强能稍微增大CH4选择性，但能耗更大、成本更高，综合经济效益下降，反而降低了生产效率，因此压强应选用0.1MPa，故答案为：0.1MPa；增大压强能稍微增大CH4选择性，但能耗更大、成本更高，综合经济效益下降，反而降低了生产效率；
(4)根据题意，起始时 CO2为1mol/L，H2为4mol/L，平衡时CO2的转化率为75%，则平衡时 CO2为0.25mol/L，H2为1mol/L，CH4为0.75mol/L，H2O为1.5mol/L，则该反应的平衡常数 ，故答案为：6.75；
(5)根据电子的流向可知，电极c为负极，电极d为正极；电极c上，甲醚失电子发生氧化反应，电极反应式为，故答案为：正；。
【分析】（1）注意运用盖斯定律进行加减计算时，△H也同样要进行加减计算，计算过程中要带“+”“-”。
（2）反应①是放热反应，反应②是吸热反应，反应①前后气体分子数减小，结合化学平衡移动原理进行分析。
（3）根据图示信息，从效果、成本等方面解答。
（4）根据转化率、化学平衡三段式可求出平衡时各物质的浓度，结合平衡常数进行解答。
（5）该电池属于原电池，d电极得电子发生还原反应，即d电极是正极，c电极是负极。c电极上甲醚失电子生成CO2，根据原子种类及个数守恒配平
20．【答案】（1）A；C
（2）d；b；从Zn流向Cu；H2＋2e－＋2OH－＝2H2O
（3）氯化铁溶液或硫酸铁溶液；28
【解析】【解答】(1)A. 页岩气主要成分以甲烷为主，也属于化石能源，不属于新能源，故A不正确；B. 页岩气主要成分以甲烷为主，和氧气是燃烧反应，是放热反应，故B正确；C. 甲烷中碳原子的最外层电子排布达到8电子稳定结构，氢原子的最外层电子排布达到2电子稳定结构，故C不正确；D. 甲烷做燃料时，化合价升高，失去电子，因此页岩气可以作燃料电池的负极燃料，故D正确；故答案为：AC。
(2)①上述四种电池中，二次电池是可充电电池，abc都是一次电池，d为铅蓄电池，因此属于二次电池的是d，属于干电池的是b；故答案为：d；b。
②a装置中， Zn比Cu活泼，Zn与硫酸反应，因此Zn失去电子，作负极，Cu作正极，则外电路中电子的流向是从Zn流向Cu；故答案为：从Zn流向Cu。
③c装置中，若电解质改为碱性介质，则负极是氢气失去电子，变为氢离子再和氢氧根反应生成水，其负极的电极反应式为H2＋2e－＋2OH－＝2H2O；故答案为：H2＋2e－＋2OH－＝2H2O。
(3)①根据反应，铁失去电子，因此Fe为负极，正极为比Fe活泼性差的金属或惰性金属，氯化铁溶液或硫酸铁溶液等都可作电解质溶液；故答案为：氯化铁溶液或硫酸铁溶液。
②原电池中Fe作负极，电极反应式为，当外电路中转移1mol e－时，则有0.5molFe进入到电解质溶液中，因此电解质溶液增加的质量是0.5mol×56g mol 1＝28g；故答案为：28。
【分析】（1）A.页岩气主要成分以甲烷为主，属于化石能源。
B.所有的燃烧反应都是放热反应。
C.CH4中的氢原子的最外层电子排布达到2电子稳定结构。
D.负极失电子，发生氧化反应。甲烷燃烧时会失电子生成CO2。
（2）二次电池是可充电电池。由图可知a是原电池，其中Zn作负极，Cu作正极；b是干电池；c是燃料电池；d是铅蓄电池，属于二次电池。
（3）根据总反应式可知，该原电池中，铁作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，电解液是含Fe3+的溶液。
21．【答案】（1）放出；540
（2）0.5；0.8；>；B
（3）空气；
【解析】【解答】(1) 若每生成32g甲烷，断裂2molCO2中的化学键和8molH2中的化学键吸收的总能量为1490×2+436×8=6468kJ，形成2molCH4中的化学键和4molH2O中的化学键放出的总能量为1652×2+926×4=7008 kJ，该反应放出540kJ能量；
(2)① 0～2min内，用H2表示该反应的平均反应速率 2/2/2=0.5 ，反应达平衡状态时， =1.6/2=0.8 ；
②x点反应物浓度大于y， > ，y点达到平衡状态 v（y正）=v（y逆），x、y两点用CO2表示的化学反应速率：> ；
③A.5min后反应达平衡状态，没有停止，A不符合题意；
B．混合气体的平均相对分子质量会变，当容器中混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时，反应达到平衡，B符合题意；
C.2min时，没有达平衡状态，v(正)>v(逆)，C不符合题意；
D．若改变催化剂，反应达到平衡状态所需的时间不一定小于5min，D不符合题意；
(3) 电子流入a是正极，a电极通入的气体是空气，b电极是负极，甲烷失电子生成碳酸钾和水，电极反应式 ；
【分析】(1) 反应能量的计算；
(2)① 平均反应速率的计算；
②化学反应速率的比较；
③A．达平衡状态反应是动态平衡；
B．混合气体的平均相对分子质量会变，当容器中混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时，反应达到平衡；
C．v(正)>v(逆)，没有达平衡状态；
D．若改变催化剂，反应速率会改变；
(3) 电子流入是正极，负极甲烷失电子生成碳酸钾和水 。