2023-2024学年鲁科版（2019）高中化学选择性必修1 1.2化学能转化为电能——电池分层练习(含答案）

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1.2化学能转化为电能——电池
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．Al-Ag2O电池是水下大型机械常用电源，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．Al电极为负极
B．Al电极的反应式为Al－3e－＋4OH－=AlO＋2H2O
C．放电时，电池正极附近溶液pH降低
D．放电时，Na＋移向Ag2O/Ag电极
2．下列实验方案设计中，操作现象都正确且能达到实验目的的是
选项 实验目的 实验方案
A 证明：H2SO3的酸性大于H2S 向Na2S溶液中缓缓通入过量SO2，观察到大量臭鸡蛋气味气体逸出
B 证明：Fe比Cu活泼 Cu片插入稀硫酸无气泡，Fe片和Cu片用导线连接后插入稀硫酸中，铜片表面产生气泡
C 证明：K2Cr2O7溶液中存在下列平衡Cr2O+H2O2CrO+2H+ 将K2Cr2O7固体溶于水后，加入浓盐酸，观察到溶液 橙色加深
D 证明：硫酸能否将Fe2+氧化为Fe3+ 将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸，滴加KSCN溶液，观 察到溶液变红
A．A B．B C．C D．D
3．右图为原电池示意图，下列说法正确的是
A．该装置能够将化学能转化成电能
B．锌是负极，发生还原反应
C．电子由铜片通过导线流向锌片
D．铜是负极，发生氧化反应
4．下列关于原电池的叙述中错误的是
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B．原电池是将化学能转变为电能的装置
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应
D．原电池放电时，电流的方向是从正极到负极
5．如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是
A．该柠檬电池将化学能最终转化为电能
B．电子由铜线经过发光二极管流向Fe环
C．负极的电极反应为：Fe-2e-= Fe2+
D．可将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置
6．在通风橱中进行下列实验：
实验
现象 生铁(铁碳合金)棒表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 棒表面产生少量红棕色气体后，迅速停止 棒、棒表面均产生红棕色气体
下列说法正确的是
A．Ⅰ中发生原电池反应，正极产物是和
B．Ⅱ中发生原电池反应，红棕色气体是正极产物
C．Ⅲ中发生原电池反应期间，一直从向移动
D．Ⅲ中正极反应为
7．我国科技工作者利用水热法制备了六方钴纳米片(hcp—Co)，可应用于高效电催化NO的还原。下列说法错误的是

A．六方钴纳米片有利于NO分子的活化
B．负极的电极反应为：
C．理论上每消耗1mol Zn，可放出8.96L
D．该过程的总反应为：
8．全钒电池以惰性材料做电解，在电解质溶液中发生的总反应式为：VO2+（蓝色）+H2O+V3+（紫色） VO2+（黄色）+ V2+（绿色）+2H+，下列说法正确的是（ ）
A．当电池放电时，VO2+离子被氧化
B．放电过程中，正极附近溶液的pH变大
C．充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色
D．放电时，负极反应为：VO2+ +2H+ +2e- =VO2+ +H2O
9．将锌片和铜片按图示方式插入柠檬中，电流计指针发生偏转。下列关于该装置的说法中错误的是

A．将片换成片，电路中电流方向不变
B．柠檬汁液中的向铜片定向迁移
C．一段时间后，锌片质量减小
D．电子通过柠檬汁液由锌片流向铜片
10．在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳，该反应可设计成燃料电池，则该电池负极的电极反应式为
A．
B．
C．
D．
二、填空题
11．I.(1)如图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图。

在锌与稀盐酸的反应中，E1 E2(填“>”或“＜”或“=”)
(2)工业上利用和比在催化剂作用下合成甲醇：，已知反应中有关物质的化学键键能数据如下表所示：
化学键
436 343 1076 465 413
则生成放出 热量。
(3)化学兴趣小组进行测定中和热的实验，装置如图，步骤如下。
a.用量筒量取盐酸倒入如图装置的小烧杯中，测出盐酸温度。
b.用另一量筒量取溶液，并用另一温度计测出其温度。
c.将溶液倒入小烧杯中，使之混合均匀，测得混合液最高温度。
①实验中，倒入溶液的正确操作是 。
A．一次性快速倒入 B．分3次倒入 C．边搅拌边慢慢倒入
②若将各含溶质的稀溶液、稀溶液、稀氨水，分别与足量的稀盐酸反应，放出的热量分别为Q1、Q2、Q3，则Q1、Q2、Q3的关系为 。
II.甲烷燃料电池。已知电池的总反应为，
①负极的电极反应式为 。
②当消耗甲烷11.2L(标准状况下时)，则导线中转移的电子的物质的量为 mol。
12．回答下列问题：
(1)据文献报道，科学家利用氮化镓材料与铜组成如图所示的人工光合系统装置，成功地以CO2和H2O为原料合成了CH4。
①写出铜电极表面的电极反应式 。
②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量 (选填“盐酸”或“硫酸”)。
(2)某负载二次镍氢电池放电时的工作原理如图所示，其中隔膜为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜，负极的电极反应式为 。
(3)利用反应(未配平)消除烟气中NO2的简易装置如图所示，A、B两池溶液均为200 mL0.01mol/L的NaOH溶液，过程中溶液的体积和温度变化忽略不计。
电极a的电极反应式为 。
13．氢气是未来最理想的能源，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。请完成下列问题：
(1)太阳光分解海水时，实现了从 能转化为 能，二氧化钛作 。
(2)生成的氢气，用于燃料电池时，实现 能转化为 能。水分解时，断裂的化学键有 键，分解海水的反应属于 (填“放热”或“吸热”)反应。
(3)某种氢燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，A极上发生的电极反应式为：
A极：H2＋O2－－2e－=H2O
则A极是电池的 极；电子从该极 (填“流入”或“流出”)，另一电极的电极反应式为 。
14．二次电池(充电电池)
(1)特点：二次电池在放电时所进行的 ，在充电时可以 ，使电池恢复到放电前的状态。
(2)能量转化：化学能电能
(3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。
15．（1）已知在常温常压下：
① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH ＝ －1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH ＝ －566.0 kJ／mol
③ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式： 。
（2）利用甲醇燃料电池设计如下图所示的装置：则该装置中b极的电极反应式为 ； Zn极为 极。
16．(1)利用原电池装置可以验证Fe3+与Cu2+氧化性相对强弱，如图所示。写出该氧化还原反应的离子方程式： 。该装置中的负极材料是 (填化学式)，正极反应式是 。
(2)某研究性学习小组为证明为可逆反应，设计如下两种方案(已知：酸性溶液中Fe2+易被空气氧化为Fe3+)。
方案一：取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加2mL0.1mol/L的FeCl3溶液，滴入5滴稀盐酸，再继续加入2mLCCl4，充分振荡、静置、分层，取上层清液，滴加KSCN溶液，现象是 ，即可证明该反应为可逆反应。你认为此方案 (“不严密”或“严密”)，理由是 (用离子方程式表示)。
方案二：设计如图原电池装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转，随着反应时间进行；电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。当指针读数变零后，在右边的池了中加入1mol/L FeCl2溶液，灵敏电流计指针向左偏转，即可证明该反应为可逆反应。你认为灵敏电流计“读数变为零”的原因是 。
17．燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4、CH3OH、NH3等)与O2反应从而将化学能转化为电能的装置：
(1)甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质溶液)的负极反应式为 ，正极电极反应式为 ，放电过程中溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠(NASICON)，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，充入气体中CO的含量越高，请回答：
①a极电极反应式为 。
②工作时，O2-由电极 (填“a”或“b”，下同)向电极 移动，电子由电极 通过传感器流向电极 。
18．I.如图所示是原电池的装置图。请回答：
(1)若C为稀H2SO4，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为 ；反应进行一段时间后溶液酸性将 (填“增强”“减弱”或“基本不变”)。
(2)若需将反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则A(正极)极材料为 ，B(负极)极材料为 ，溶液C为 。
Ⅱ.如图为甲烷燃料电池原理示意图。
(3)甲烷通入的一极为电源的 极，该电极反应式： 。
(4)当电路中累计有2mol电子通过时，消耗的氧气体积在标准状况下为 L。
19．回答下列问题
(1)原电池装置中，电子的流动方向是从 极到 极；
(2)由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正极是 ，发生 反应，电极反应是 ；
(3)负极是 ，发生 反应，电极反应是 。
20．在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液置换出的Cu能与Zn形成原电池使产生H2的反应速率 。
三、实验探究题
21．某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。
（1）写出甲池中发生的有关电极反应式：负极 ，正极 。
（2）乙池中负极为 ，正极发生 反应，总反应的离子方程式为 。
（3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出 （填写元素符号，下同）活动性更强，而乙会判断出 活动性更强。
（4）由此实验，可得到如下哪些结论？ 。
a．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
b．镁的金属性不一定比铝的金属性强
c．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
d．该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析
（5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法 （填“可靠”或“不可靠”）。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案： 。
22．某小组研究溶液中Fe2+与NO2 、NO3 的反应。资料： [Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色。
（1）研究现象a中的黄色溶液。
①用 溶液检出溶液中含有Fe3+。
②甲认为是O2氧化了溶液中的Fe2+。乙认为O2不是主要原因，理由是 。
③进行实验Ⅱ，装置如图。左侧烧杯中的溶液只变为黄色，不变为棕色，右侧电极上产生无色气泡，经检验该气体为NO。
产生NO的电极反应式是 。
实验Ⅱ的目的是 。
（2）研究现象a中的棕色溶液。
①综合实验Ⅰ和实验Ⅱ，提出假设：现象a中溶液变为棕色可能是NO与溶液中的Fe2+或Fe3+发生了反应。进行实验Ⅲ，证实溶液呈棕色只是因为Fe2+与NO发生了反应。实验Ⅲ的操作和现象是 。
②加热实验Ⅰ中的棕色溶液，有气体逸出，该气体在接近试管口处变为红棕色，溶液中有红褐色沉淀生成。解释产生红褐色沉淀的原因是 。
（3）研究酸性条件下，溶液中Fe2+与NO2 、NO3 的反应。
序号 操作 现象
ⅰ 取1 mol·L 1的NaNO2溶液，加醋酸至pH=3，加入1 mol·L 1FeSO4溶液 溶液立即变为棕色
ⅱ 取1 mol·L 1的NaNO3溶液，加醋酸至pH=3，加入1 mol·L 1FeSO4溶液 无明显变化
ⅲ 分别取0.5 mL 1 mol·L 1的NaNO3溶液与1 mol·L 1的FeSO4溶液，混合，小心加入0.5 mL浓硫酸 液体分为两层，稍后，在两层液体界面上出现棕色环
①ⅰ中溶液变为棕色的离子方程式是 、 。 ②ⅲ中出现棕色的原因是 。
实验结论：本实验条件下，溶液中NO2 、NO3 的氧化性与溶液的酸碱性等有关。
23．海洋是人类未来赖以生存和发展的资源宝库，合理开发和有效利用应得到重视。如从海藻灰中可得到NaI溶液。
(1)以NaI溶液为原料，经过一系列变化和操作，可得到粗碘，进一步提纯粗碘时，不需要的仪器有 。
(2)某学习小组以空气氧化NaI溶液为研究对象，探究溶液的酸碱性对反应的影响。
实验 编号 pH = a 现象
I 3 4分钟左右，溶液呈黄色
Ⅱ 7 60分钟左右，溶液呈浅黄色
Ⅲ 8 10小时后，溶液呈很浅的黄色
Ⅳ 10 10小时后，溶液颜色无明显变化
①用CCl4萃取反应后I、II、III、IV 的溶液，萃取后下层CCl4均为无色，取萃取后的上层溶液，用淀粉检验：I、Ⅱ的溶液变蓝色；III的溶液蓝色不明显、Ⅳ的溶液未变蓝。
i．写出实验Ⅰ中反应的离子方程式 。
ii．查阅资料；I2易溶于NaI溶液。下列实验证实了该结论并解释Ⅰ、II的萃取现象：
用CCl4萃取Ⅰ、II反应后的溶液，萃取后下层CCl4颜色均无色的原因是 。
②查阅资料：pH ＜11.7时，I—能被O2氧化为I2；pH≥9.28时，I2发生歧化反应：3I2+6OH—=IO3—+5I—+3H2O，pH越大，歧化速率越快。某同学利用原电池原理设计实验证实：PH = 10的条件下实验Ⅳ确实可以发生I—能被O2氧化为I2的反应，如图所示：
据此分析，试剂1是 ；试剂2是 。
实验现象：电流表指针偏转，左侧电极附近溶液变蓝(±＜30 min )。
③综合实验现象。说明I—被空气氧化的影响因素及对应关系为 。
(3)测定NaI溶液中I—含量。
量取25.00 mL，NaI溶液于250mL锥形瓶中，分别加入少量稀H2SO4和稍过量的NH4Fe(SO4)2·12H2O溶液，摇匀。小火加热蒸发至碘完全升华，取下锥形瓶冷却后，用c mol· L-1酸性标准KMnO4溶液进行滴定至终点，重复3次。平均每次消耗KMnO4溶液VmL(已知反应：2Fe3+ +2I—=2Fe2++ I2 、5Fe2++＋8H+=5Fe3++Mn2+ +4H2O)。
①该实验达到滴定终点时，现象为 。
②根据滴定有关数据，该NaI溶液中I—含量是 g·L-1。
参考答案：
1．C
【分析】由原电池总反应2Al＋3Ag2O＋2NaOH=2NaAlO2＋6Ag＋H2O可知，原电池工作时Al被氧化，为原电池的负极，Ag2O被还原，为原电池的正极，结合原电池的工作原理和电极反应式分析判断。
【详解】A．Al-Ag2O电池中，Al失去电子生成AlO，则Al是电池的负极，故A正确；
B．原电池工作时Al被氧化，为电池的负极，电极反应式为Al-3e-+4OH-= AlO+2H2O，故B正确；
C．Al-Ag2O电池中，Ag2O被还原，为原电池的正极，原电池的总反应改为离子方程式为2Al＋3Ag2O＋2OH-= AlO＋6Ag＋H2O，将总反应-负极反应式×2得到正极反应式为：3Ag2O＋6e-+3H2O = 6Ag＋6OH-，正极附近溶液pH增大，故C错误；
D．原电池工作时阳离子向正极移动，因此Na+移向Ag2O/Ag电极，故D正确；
故选C。
【点睛】本题的难点和易错点为C，要注意电极反应式的书写方法的应用。
2．B
【详解】A．硫离子具有还原性，二氧化硫具有氧化性，向Na2S溶液中缓缓通入过量SO2，会发生氧化还原反应生成硫单质，反应方程式为：2Na2S+5SO2+2H2O=4NaHSO3+3S↓，不会生成有臭鸡蛋气味的H2S，也就无法证明H2SO3和H2S的酸性强弱，A错误；
B．Fe片和Cu片用导线连接后插入稀硫酸中，构成原电池，铜片表面产生气泡，说明溶液中氢离子在铜片表面得电子生成氢气，发生还原反应，铜片作原电池的正极，则铁片作负极，铁失电子，可证明Fe比Cu活泼，B正确；
C．K2Cr2O7具有强氧化性，浓盐酸具有还原性，将K2Cr2O7固体溶于水后加入浓盐酸，两者发生氧化还原反应生成氯化钾、三氯化铬、氯气和水，无法证明：K2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2O+H2O2CrO+2H+，C错误；
D．硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸，滴加KSCN溶液，在酸性条件下，硝酸根离子可将亚铁离子氧化为铁离子，使溶液呈红色，因此无法证明硫酸能否将Fe2+氧化为Fe3+，D错误；
答案选B。
3．A
【详解】A．该装置是原电池，能够将化学能转化成电能，A正确；
B．锌是负极，发生氧化反应，B错误；
C．电子由锌片通过导线流向铜片，C错误 ；
D．铜是正极，溶液中氢离子放电，发生还原反应，D错误，
答案选A。
4．A
【详解】A．构成原电池的电极材料可以为金属单质，非金属单质、金属氧化物等，但构成原电池时两极活性需不同，A错误；
B．原电池是将化学能转变为电能的装置，B正确；
C．原电池中，负极发生失电子的氧化反应，正极得电子发生还原反应，C正确；
D．原电池放电时，负极失去电子经过外电路到正极，电流的流向与电子相反，D正确；
故选A。
5．C
【详解】A．该柠檬电池放电过程中反应物的化学能转化为电能和生成物的化学能以及热能等，故A错误；
B．铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，Fe失去电子经过发光二极管流向铜线，故B错误；
C．铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，负极上铁失电子，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故C正确；
D．酒精是非电解质，不能导电，不能将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置，故D错误；
综上所述，说法正确的是C项，故答案为C。
6．D
【详解】A．生铁(铁碳合金)、稀硝酸构成原电池，铁是负极，碳是正极，正极上硝酸根离子得到电子生成NO，NO遇空气变为红棕色二氧化氮，故A错误；
B．Ⅱ中铁发生了钝化，Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应，因此棒表面产生少量红棕色气体后，迅速停止，不能发生原电池反应，故B错误；
C．铁在浓硝酸中钝化，铁是正极，铜是负极，但由于棒、棒表面均产生红棕色气体，所以不可能一直从向移动，故C错误；
D．铁在浓硝酸中钝化，铁是正极，铜是负极，Ⅲ中正极反应为，故D正确；
答案选D。
7．C
【分析】由图可知，Zn电极上Zn失去电子生成ZnO，化合价升高，Zn被氧化，作原电池的负极，电极反应为：Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极上NO得电子发生还原反应生成NH3，电极反应为：NO+5e-+5H+=NH3+H2O，据此分析。
【详解】A．六方钴纳米片（hcp-Co）可应用于高效电催化NO的还原，即六方钴纳米片有利于NO分子的活化，A正确；
B．负极上锌失电子和氢氧根离子反应生成氧化锌，电极反应式为：Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O，B正确；
C．未指明标准状况，不能计算氨气的体积，C错误；
D．负极反应为：Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极反应为：NO+5e-+5H+=NH3+H2O，故该过程的总反应为：5Zn+2NO+3H2O═5ZnO+2NH3，D正确；
故答案为：C。
8．B
【详解】A选项，当电池放电时，VO2+离子中钒的化合价降低，被还原，故A错误；
B选项，放电过程中，正极反应式VO2+ +2H+ +2e- =VO2+ +H2O，溶液附近溶液的pH变大，故B正确；
C选项，充电时，阳极化合价升高，附近溶液由蓝色逐渐变为黄色，故C错误；
D选项，放电时，正极反应为：VO2+ +2H+ +2e- =VO2+ +H2O，故D错误。
综上所述，答案案为B。
【点睛】放电为原电池，根据化合价判断，化合价升高的是负极，发生氧化反应，失去电子；化合价降低的为正极，发生还原反应，得到电子。
9．D
【分析】锌、铜、柠檬汁(酸)构成的原电池中，锌为负极，铜为正极
【详解】A．Zn、Fe的金属性均强于Cu，所以将片换成片，此时铁仍为负极，电路中电流方向不变，故A正确；
B．Cu为正极，在原电池中，阳离子移向正极，即氢离子移向Cu电极，故B正确；
C．Zn为负极，失去电子发生氧化反应，则锌单质变为锌离子进入溶液中后锌片质量减少，故C正确；
D．电子经外电路由负极流向正极，而不经过溶液，故D错误；
答案选D。
10．C
【解析】燃料电池中燃料在负极上失去电子发生氧化反应。
【详解】根据负极反应原理，甲醇在负极失去电子发生氧化反应，生成二氧化碳和氢离子，氧气在正极放电，即负极方程为。
答案为C。
11． ＜ 99 A Q2>Q1>Q3或Q2=2Q1>Q3 4
【详解】I．(1)锌与稀盐酸的反应是放热反应断键吸收的能量小于成键放出的能量，所以E1＜E2；
(2)反应，断键吸收的总能量是436×2+1076=1948，成键放出的总能量是413×3+343+465=2047，所以生成放出99热量；
(3)①为防止能量散失，实验中，倒入溶液的正确操作是一次性快速倒入，选A；
②若将各含溶质的稀溶液、稀溶液分别与足量的稀盐酸反应，氢氧化钠和盐酸反应生成1mol水、氢氧化钙和盐酸反应生成2mol水，所以放出的热量分别2Q1=Q2；1mol一水合氨与盐酸反应生成1mol水，由于一水合氨是弱碱，放出的能量比氢氧化钠小，所以Q1>Q3，则Q1、Q2、Q3的关系为Q2=2Q1>Q3或Q2>Q1>Q3；
II．①原电池中负极发生氧化反应，总反应中甲烷发生氧化反应，所以甲烷在负极失电子，负极的电极反应式为；
②消耗甲烷11.2L(标准状况下时)，物质的量是0.5mol，则导线中转移的电子的物质的量为0.5mol×=4mol。
12．(1) 硫酸
(2) 阴
(3)
【详解】（1）原电池中电子从负极流向正极，根据图象中电子流向可知，铜电极为正极，正极上二氧化碳得电子生成甲烷，则铜电极表面的电极反应式为；负极水失电子产生氧气，电极反应式为4H2O-8e-=2O2↑+8H+。
①根据上述分析，铜电极表面的电极反应式为；
②电池中有质子交换膜，说明电解质溶液显酸性，必须加入酸，在光的作用下，盐酸中的Cl-易失电子产生Cl2，且HCl易挥发，故应该选硫酸。
（2）由图象可知，NiO(OH)2为电池的正极，电极反应为NiO(OH)2+2e-=NiO+2OH-，LaNi5H6为电池的负极，电极反应为。
根据上述分析，OH-需从正极区到负极区，因此隔膜为阴离子交换膜；负极失电子发生氧化反应，电极反应为。
（3）根据反应方程式，NO2发生还原反应，为正极反应物，NH3发生氧化反应，为负极反应物，故电极a是负极，电极反应式为。
13． 太阳 化学 催化剂 化学 电 O-H 吸热 负 流出 O2+4e-=2O2-
【分析】(1) (2)水在催化剂和激光条件下分解，属于吸热反应；
(3)根据原电池原理分析，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电流从正极流出，电子的方向与电流相反，即可解答。
【详解】(1) 科学家利用太阳能在催化剂（二氧化钛）作用下，使海水分解，所以是太阳能转变为化学能；故答案为：太阳；化学；催化剂；
(2)燃料电池是将化学能转化为电能的装置，水发生分解反应，O-H键发生断裂，该反应过程为吸热反应；故答案为：化学；电；O-H；吸热；
(3)燃料电池中，负极发生燃料失电子的氧化反应，即2H2+2O2-－4e-= 2H2O，正极发生氧气得电子的还原反应，即O2+4e-=2O2-，所以B极是正极，A极是负极，电子从负极流向正极，即从A极流出；答案为：负极；流出；O2+4e-=2O2-。
14． 氧化还原反应 逆向进行
【解析】略
15． CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH ＝﹣442.8 kJ∕mol CH3OH - 6e- + 8OH- = CO32- + 6H2O 阴极
【详解】（1）根据①②③反应式，应用盖斯定律可得 （①-②+2③）可以得到：CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH ＝﹣442.8 kJ∕mol；
（2）由图可知，左池为原电池，右池为电镀池。甲醇燃料电池，燃料在b极发生氧化反应，电极反应为：CH3OH - 6e- + 8OH- = CO32- + 6H2O，与负极连接的锌极是阴极。
16． Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ Cu Fe3+ + e- = Fe2+ 溶液变为血红色 不严密 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+ 该可逆反应达到了化学平衡状态
【分析】(1)利用原电池装置验证Fe3+与Cu2+氧化性相对强弱,则可以根据“氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性”规律设计发生Fe3+与Cu反应生成Cu2+的反应，所以负极材料为Cu；
(2) 若该反应为可逆反应，则说明反应不能完全反应，Fe3+和Fe2+同时存在于溶液中，滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，则说明有Fe3+，但在振荡过程中，酸性溶液中Fe2+易被空气氧化为Fe3+，所以溶液中的Fe3+也可能是溶液中的Fe2+被氧化生成的，所以实验方案不严密；
(3) 灵敏电流计“读数变为零”,说明可逆反应已经“停止”，即反应已经达到平衡状态。
【详解】(1)利用原电池装置验证Fe3+与Cu2+氧化性相对强弱,则可以根据“氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性”规律设计发生Fe3+与Cu反应生成Cu2+的反应，离子方程式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，其中Cu失去电子，做负极材料，Fe3+在正极得到电子，电极反应式为Fe3+ + e- = Fe2+；故答案为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+；Cu；Fe3+ + e- = Fe2+；
(2) 取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，有Fe3+存在，说明反应不能完全进行，为可逆反应；但此方案不严密，因为振荡过程中，生成的Fe2+易被空气氧化为Fe3+，离子方程式为4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+，所以并不能证明Fe3+已经完全反应；故答案为：溶液变为血红色；不严密；4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+；
(3) 灵敏电流计“读数变为零”,说明可逆反应已经“停止”，即反应已经达到平衡状态。故答案为：该可逆反应达到了化学平衡状态。
17．(1) CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O O2＋2H2O＋4e-=4OH- 减小
(2) CO＋O2-_2e-=CO2 b a a b
【解析】（1）
甲烷燃料电池将用导线相连的两个金属铂片插入氢氧化钠溶液中作电极，在两电极上分别通入甲烷和氧气，负极通入甲烷，甲烷失电子发生氧化反应，其电极反应为：CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O，正极通入氧气，发生得电子的还原反应，其电极反应为：O2＋2H2O＋4e-=4OH-；放电过程中溶液的OH-逐渐被消耗变成水，使pH逐渐减小，故答案为：CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O；O2＋2H2O＋4e-=4OH-；减小；
（2）
①该燃料电池实质是CO与氧气反应生成CO2，即CO在a极发生氧化反应，则a为负极，b为正极，负极电极反应式为：CO＋O2-_2e-=CO2；
②电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，根据分析，a为负极，b为正极，因此O2 由电极b向电极a移动；原电池中电子由负极流向正极，则电子由电极a通过传感器流向电极b，故答案为：b；a；a；b。
18． 2H++2e =H2↑ 减弱 石墨(答案合理即可) Cu FeCl3溶液(答案合理即可) 负 CH4 8e +10OH =+7H2O 11.2
【分析】根据原电池中发生自发的氧化还原反应，且负极发生氧化反应，正极发生还原反应，结合反应原理解题。
【详解】I. (1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应，所以正极反应是氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-═H2↑；溶液中氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小，酸性将减弱，故答案为：2H++2e =H2↑；减弱；
(2)将Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如上图所示的原电池装置，根据反应中元素化合价的变化判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可，溶液C中含有Fe3+，如FeCl3溶液等，故答案为：石墨(答案合理即可)；Cu；FeCl3溶液(答案合理即可)；
Ⅱ. (3)甲烷失去电子，则甲烷通入的一极为电源的负极，负极反应为CH4 8e +10OH =+7H2O，故答案为：负；CH4 8e +10OH =+7H2O；
(4)当电路中累计有 2mol 电子通过时，由O2+4e +2H2O=4OH 可知，消耗的氧气体积在标准状况下为×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2。
【点睛】本题难点是原电池正负极的判断，通常判断方法有：①一般金属活泼性较强的为负极；②发生氧化反应的电极为负极；③电子流出的极为负极；④溶解的电极为负极；⑤有金属析出或气体生成的极为正极等。
19．(1) 负 正
(2) Cu 还原 2H++2e-=H2↑
(3) Zn 氧化 Zn-2e-=Zn2+
【分析】由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，锌的活泼性大于铜，则Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑。
【详解】（1）原电池中，电子由负极经导线流向正极，故答案为：负；正；
（2）由上述分析可知，由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正极是Cu，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，故答案为：Cu；还原；2H++2e-=H2↑；
（3）由上述分析可知，由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，负极是Zn，负极发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故答案为：Zn；氧化；Zn-2e-=Zn2+。
20．加快
【解析】略
21． Mg－2e－=Mg2＋ 2H＋＋2e－=H2↑ Al 还原 2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑ Mg Al ad
不可靠 根据电路中电流的方向或电子转移的方向
【分析】原电池的两极与电解质溶液的有关，电解质溶液不同，导致两极发生改变。当稀硫酸是电解质溶液时，金属性强的Mg做负极，Al做正极，电池总反应方程式为Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑；当NaOH溶液是电解质溶液时，能与氢氧化钠溶液反应的Al做负极，不与NaOH溶液反应的Mg做正极，电池总反应方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑。
【详解】（1）甲池中Mg的金属性强于铝，电池总反应方程式为Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑，金属性强的Mg做负极，负极反应式为Mg－2e－=Mg2＋，Al做正极，正极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，故答案为：Mg－2e－=Mg2＋；2H＋＋2e－=H2↑；
（2）乙池中铝能与氢氧化钠溶液反应，镁不能与氢氧化钠溶液反应，电池总反应方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑，Al失去电子发生氧化反应，做原电池的负极，Mg做正极，水在正极上得到电子发生还原反应，故答案为：Al；还原；2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑；
（3）甲池中Mg为负极，Al为正极，乙池中Al为负极，Mg为正极，若根据负极材料金属比正极活泼，则由甲池判断可得Mg活动性强，由乙池判断可得Al活动性强，故答案为：Mg；Al；
（4）a．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，故正确；
b．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故错误；
c．该实验说明电解质溶液的性质影响原电池的正负极，不能说明金属活动性顺序过时，故错误；
d．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故正确；
ad正确，故答案为：ad；
（5）由实验可知，原电池的两极与电解质溶液有关，电解质溶液不同，导致两极发生改变，该实验证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法不可靠，应将两种金属电极连上电流计而构成原电池，利用电流计检测电流的方向，从而判断电子流动方向，由此确定原电池正负极，故答案为：不可靠；根据电路中电流的方向或电子转移的方向。
22． KSCN 两个实验过程均有O2但NaNO3溶液中无明显变化 NO2 +e +H2O== NO↑+2OH 证实Fe2+被NO2 氧化生成Fe3+ 将NO通入FeSO4溶液中溶液由浅绿色变黄色最后变棕色将NO通入Fe2(SO4)3溶液中无明显变化 棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受热生成Fe2+加热有利于Fe2+被氧化为Fe3+促进Fe3+水解产生Fe(OH)3沉淀 ①Fe2++NO2 +2CH3COOH== Fe3++NO↑+H2O+2CH3COO Fe2++NO== [Fe(NO)]2+ 两层液体界面上H+NO3 与Fe2+反应生成棕色的[Fe(NO)]2+
【详解】（1）①用KSCN溶液检出溶液中含有Fe3+；②甲认为是O2氧化了溶液中的Fe2+。乙认为O2不是主要原因，理由是两个实验过程均有O2但NaNO3溶液中无明显变化；③产生NO的电极上硝酸根离子得电子产生一氧化氮，发生还原反应，其电极反应式是NO2 +e +H2O== NO↑+2OH ；实验Ⅱ的目的是证实Fe2+被NO2 氧化生成Fe3+；（2）①进行实验Ⅲ，证实溶液呈棕色只是因为Fe2+与NO发生了反应。实验Ⅲ的操作和现象是将NO通入FeSO4溶液中溶液由浅绿色变黄色最后变棕色将NO通入Fe2(SO4)3溶液中无明显变化；②棕色溶液中的[Fe(NO)]2+受热生成Fe2+加热有利于Fe2+被氧化为Fe3+促进Fe3+水解产生Fe(OH)3沉淀；（3）①ⅰ中溶液变为棕色是因为亚铁离子被氮的氧化物氧化，发生反应的离子方程式是Fe2++NO2 +2CH3COOH== Fe3++NO↑+H2O+2CH3COO 、Fe2++NO== [Fe(NO)]2+； ②ⅲ中出现棕色的原因是两层液体界面上H+NO3 与Fe2+反应生成棕色的[Fe(NO)]2+。
点睛：本题以硝酸与铜的反应为载体，综合考查学生实验设计和探究能力，涉及HNO3的性质、物质验证性实验设计，利用对比的方法判断硝酸的性质，是对基础知识与学生综合能力的考查，理解原理与各装置作用是解题的关键。二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，溶液浓度增大，溶液颜色加深，溶于二氧化氮的溶液呈黄色，含有铁离子的铁盐溶液为黄色，二者混合相互干扰。
23． BE 4I—+O2+4H+=2I2+2H2O I2在NaI溶液中的溶解度大于在CCl4中溶解度 滴有淀粉溶液的1 mol· L-1NaI溶液 pH=10的NaOH溶液 与H+浓度有关，H+浓度越大，I—越易被氧化 溶液恰好变为粉红色，且半分钟内不恢复原来的颜色
【详解】(1)碘单质受热易发生升华，粗碘应用升华的方法提纯，升华用到的仪器有酒精灯、石棉网、烧杯和圆底烧瓶，用不到容量瓶和坩埚，故答案为：BE；
(2) ① i．实验Ⅰ中发生的反应为碘离子在酸性条件下与氧气反应生成碘和水，反应的离子方程式为4I—+O2+4H+=2I2+2H2O，故答案为：4I—+O2+4H+= 2I2+2H2O；
ii．由题意可知，碘易溶于NaI溶液，而NaI溶液与四氯化碳不互溶，用CCl4萃取Ⅰ、II反应后的溶液，萃取后下层CCl4颜色均无色说明I2在NaI溶液中的溶解度大于在CCl4中溶解度，故答案为：I2在NaI溶液中的溶解度大于在CCl4中溶解度；
(3) ①由题意可知，该实验达到滴定终点时，碘离子完全反应，再滴入一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液会变为浅红色，且半分钟内不恢复原来的颜色，故答案为：溶液恰好变为粉红色，且半分钟内不恢复原来的颜色；
②由题给方程式可得如下关系式：5I——5Fe2+—，滴定消耗VmLc mol· L-1酸性标准KMnO4溶液，则NaI溶液中I—含量是= g·L-1，故答案为：。
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