1.2 化学能转化为电能——电池 能力检测（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 能力检测
一、单选题
1．热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以和为电极材料，以无水为电解质，电池总反应为。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法错误的是
A．电极发生还原反应
B．负极的电极反应式为
C．放电时，向负极移动
D．每转移1mol电子，正极质量减少48g
2．被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰．在纸内是离子“流过”水和氧化锌组成的电解液．电池总反应为：Zn+2MnO2十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剂作用
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一+2H2O═2MnO （OH）十2OH﹣
3．如图为某氨气燃料电池示意图。电池工作时，下列说法错误的是（　　）
A．正极的电极反应为：
B．若电极1上有1mol被还原，则电路中转移3mol电子
C．移向电极2
D．电子流向为：电极1→负载→电极2
4．观察如图所示两个实验装置，若两烧杯中硫酸的浓度相同，铜片和锌片都是纯净单质，判断下列叙述正确的是（　　）
A．两个装置均是原电池装置
B．乙中电子由铜片经过电流计流向锌片
C．过一段时间两烧杯中溶液的酸性均减弱
D．因都是锌与硫酸的反应，所以两装置中产生气泡的速率相同
5．如图所示是两种常见的化学电源示意图，下列说法错误的是（　　）
A．化学电源是将化学能转化为电能的实用装置
B．甲、乙分别属于一次电池和二次电池
C．铅蓄电池可以无限制地反复放电、充电
D．甲电池的负极反应式为Zn-2e-=Zn2+
6．锌﹣空气电池可能成为未来的理想动力源，该电池的电解质溶液可以是酸性或碱性．在碱性溶液中该电池总反应可表示为：2Zn+4NaOH+O2═2Na2ZnO2+2H2O．下列有关锌﹣空气电池说法正确的是（　　）
A．碱性电解质溶液中正极反应式为：4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O
B．碱性或酸性电解质溶液中，该电池正极反应式相同
C．该电池工作时，Na+移向负极
D．每生成1mol ZnO 转移电子数为2NA
7．关于化学电源：①银锌纽扣电池；②氢氧燃料电池；③锌锰干电池；④铅蓄电池，有关说法正确的是（　　）
A．②和③都属于绿色电池 B．①和③都属于一次电池
C．①和④都属于二次电池 D．②可将化学能全部转化为电能
8．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验中，不考虑两球的浮力变化）（　　）
A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为导体时，A端低B端高；杠杆为绝缘体时，A端高B端低
D．当杠杆为导体时，A端高B端低；杠杆为绝缘体时，A端低B端高
9．下面几种情况，能够形成原电池的是（　　）
A． B．
C． D．
10．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示。其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料制作，电池反应式为16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法不正确的是（　　）
A．电极b的材料是金属锂
B．放电时，电极a上的反应式可表示为xS8+16Li++16e-=8Li2Sx
C．电池充电时，电子从充电电源的负极出发，沿导线流向电极b，再通过电池电解质经电极a流回充电电源的正极
D．电池放电时，当外电路中流过0.3mol电子，负极材料质量减少2.1g
11．镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是（　　）
A．放电时负极附近溶液的碱性不变
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－+ OH－=NiOOH + H2O
D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
12．为减少二氧化碳排放，我国科学家设计熔盐电解池捕获二氧化碳的装置，如下图所示。下列说法错误的是（　　）
A．CO2过量排放是导致温室效应的原因之一
B．过程②中C2O52-在a极上发生了还原反应
C．过程③中的反应可表示为：CO2+O2-=CO32-
D．CO2最终转化为C和O2
13．金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下，密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中硝态氮（NO3-）以达到消除污染的目的。其工作原理的示意图如下，下列说法不正确的是（　　）
A．Ir的表面发生反应：H2+N2O=N2+H2O
B．导电基体上的负极反应：H2-2e-=2H+
C．若导电基体上只有单原子铜，也能消除含氮污染物
D．若导电基体上的Pt颗粒增多，不利于降低溶液的含氮量
14．有四种燃料电池：A.固体氧化物燃料电池、B.碱性氢氧化物燃料电池、C.质子交换膜燃料电池、D.熔融盐燃料电池，下面是工作原理示意图，其中正极反应生成水的是（　　）
A． B．
C． D．
15．全钒氧化还原电池是一种新型可充电池，不同价态的含钒离子作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的酸性电解液储罐中。其结构原理如图所示，该电池放电时，右槽中的电极反应为：V2+-e-=V3+，下列说法正确的是（　　）
A．放电时，右槽发生还原反应
B．放电时，左槽的电极反应式：VO2++2H++e-=VO2++H2O
C．充电时，每转移1mol电子，n(H+)的变化量为1mol
D．充电时，阴极电解液pH升高
16．三元电池成为2020年我国电动汽车的新能源，其电极材料可表示为Li ixCoy nzO2，且x＋y＋z＝1。充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO2＋6C(石墨)=Li1－aNixCoyMnzO2＋LiaC6，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法正确的是（　　）
A．允许离子X通过的隔膜属于阴离子交换膜
B．充电时，A为阴极，Li＋被氧化
C．可从无法充电的废旧电池的石墨电极中回收金属锂
D．放电时，正极反应式为Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae－=LiNixCoyMnzO2
二、综合题
17．氢能源是一种有广阔发展前景的新型能源。回答下列问题：
（1）氢气是一种热值高、环境友好型燃料。等物质的量的氢气完全燃烧生成液态水与生成气态水相比，生成液态水时放出热量　 　(填“多”“少”或“相等”)。
（2）乙炔( )与 选择性反应制乙烯的反应原理为 ，该反应过程中的能量变化如图所示。则该反应为　 　(填“放热”或“吸热”)反应；乙烯的电子式为　 　。
（3）氢氧酸性燃料电池的工作原理示意图如图所示。
①a口应通入　 　(填“ ”或“ ”)。
②正极的电极反应式为　 　。
③工作时，负极附近溶液的酸性　 　(填“增强”“减弱”或“不变”)。
④工作时，导线中流过 电子的电量时，理论上消耗标准状况下 的体积为　 　。
18．依据氧化还原反应：2Ag+ (aq) + Cu(s) == Cu2+ (aq)
+ 2Ag (s)设计的原电池如下图。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是　 　；电解质溶液Y是　 　；
（2）银电极为电池的　 　极；银电极上发生的电极反应式　 　。
（3）外电路中的电子是从　 　电极流向　 　电极（填电极的材料）。
19．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。
20．甲烷水汽重整反应(SMR)是我国主要的制氢技术，可以转变我国能源结构，助力我国实现“碳达峰”的目标。SMR反应常伴随水煤气变换反应(WGS)：
SMR：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g) ΔH1=a kJ·mol-1 K1=1.198×
WGS：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH2=b kJ·mol-1 K2=1.767×
回答下列问题：
（1）根据SMR和WGS的平衡常数，判断：ΔH1　 　0，ΔH2　 　0(填“＜”或“＞”)。
（2）CO2甲烷化也是实现“碳达峰”的重要途径，反应机理如图，写出该反应的化学反应方程式　 　，该反应的ΔH=　 　，关于这一反应机理，下列说法正确的是　 　。
A．CO2被吸附在MgO的表面而发生反应 B．Pd是反应的催化剂
C．反应过程既有碳氧键的断裂，也有碳氧键的形成 D．反应过程中有CO分子中间体生成
（3）一定条件下，向恒容平衡反应器中通入1 MPa CH4和3 MPa H2O(g)，发生SMR和WGS反应，平衡时，CO为m MPa，H2为n MPa，此时CH4(g)的分压为　 　MPa(用含m、n的代数式表示)。
（4）SMR中，CH4分子与H2O分子在催化剂Ni表面的活性位点(能够发生断键的表面区域)断键并发生反应，实验测得甲烷的反应速率 。随水蒸气分压 的变化如下图1， 超过25 kPa时， 随 的增大而减小，原因是　 　。
（5）SMR和WGS工艺会产生CO2废气，可以基于原电池原理，利用混合电子-碳酸根离子传导膜捕获废气(N2、CO2、O2)中的CO2，如上图2，CO2在电池　 　极(填“正”或“负”)被捕获，该电极反应方程式为　 　。
21．燃料电池是利用燃料（如CO、H2、CH4等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液．完成下列关于甲烷（CH4）燃料电池的填空：
（1）甲烷与氧气反应的化学方程式为：　 　
（2）已知燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，电池中有一极的电极反应为CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O，这个电极是燃料电池的　 　（填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：　 　
（3）随着电池不断放电，电解质溶液的碱性　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）
（4）通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率．
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】A．Ca为原电池的负极，PbSO4为正极，正极发生还原反应，A项不符合题意；
B．负极发生氧化反应，电极反应为，B项不符合题意；
C．放电时阳离子K+移向正极，C项符合题意；
D．正极反应式为PbSO4+2e-=Pb+SO，每转移1mol电子，正极消耗0.5molPbSO4产生0.5molPb，故正极减少的质量为0.5mol×(303-207)g/mol=48g，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】AB．反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；负极失电子发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应；
C．原电池，阳离子移向正极，阴离子移向负极；
D．根据得失电子守恒计算。
2．【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）+2OH﹣，故D正确；
故选：D．
【分析】由电池总反应Zn+2MnO2+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﹣．
3．【答案】B
【解析】【解答】A．正极反应物为氧气，电解质为碱溶液，故正极的电极反应为：，A项不符合题意；
B．该电池负极反应为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，若电极1上有1mol被氧化，则电路中转移3mol电子，B项符合题意；
C．移向正极，故移向电极2，C项不符合题意；
D．电子从负极移动到正极，故电子流向为：电极1→负载→电极2，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】氨气燃料电池中，通入氨气的一极为负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，发生还原反应；
A.通入氧气的一极为正极，正极上氧气得电子发生还原反应；
B.负极发生的是氧化反应，氨气是被氧化；
C.原电池工作时阳离子向正极移动；
D.电子从负极经导线流向正极。
4．【答案】C
【解析】【解答】解：A．没有形成闭合回路，不能形成原电池，故A错误；
B．原电池电子由负极经外电路流向正极，乙形成原电池，Zn为负极，Cu为正极，则电子方向Zn→Cu，故B错误，
C．两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，溶液的酸性均减弱，故C正确；
D．乙能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲中比乙中慢，故D错误；
故选C．
【分析】A、根据原电池的构成条件来回答；
B、原电池中，电子从负极流向正极；
C、根据反应的实质来回答判断；
D、形成原电池后能加快负极金属的腐蚀速率．
5．【答案】C
【解析】【解答】A．化学电源是根据原电池反应原理，将化学能转化为电能的实用装置，A不符合题意；
B．甲是酸性锌锰干电池，属于一次电池，装置乙是铅蓄电池，是可充电电池，属于二次电池，B不符合题意；
C．铅蓄电池属于二次电池，虽然可以循环使用，但是也存在使用寿命，而不是可以无限制地反复放电、充电，C符合题意；
D．装置甲为原电池，其中Zn 为负极，C为正极。在负极上Zn失去电子变为Zn2+，故负极的电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.原电池是将化学能转化为电能的装置；
B.干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池；
C.二次电池可以循环使用一定次数；
D.甲电池中锌为负极，负极发生氧化反应。
6．【答案】D
【解析】【解答】解：A．碱性电解质溶液中，正极上电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，故A错误；
B．酸性条件下，负极反应式为Zn﹣2e﹣=Zn2+、正极反应为O2+4e﹣+4H+=2H2O，与碱性条件下电极反应式不同，故B错误；
C．放电时，钠离子向正极移动，故C错误；
D．每生成1mol ZnO 转移电子数=1mol×2×NA/mol=2 NA，故D正确；
故选D．
【分析】根据电池反应式知，锌作负极，负极上电极反应式为：Zn+4OH﹣﹣2e﹣═ZnO +2H2O，正极上通入空气，其电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，原电池放电时，阳离子向正极移动，再结合ZnO 和转移电子之间关系计算．
7．【答案】B
【解析】【解答】A．锌锰干电池含有重金属元素，不是绿色电池，A不符合题意；
B．①银锌纽扣电池和③锌锰干电池完全放电后均不能再使用，属于一次电池，B符合题意；
C．①银锌纽扣电池完全放电后不能再使用，属于一次电池，C不符合题意；
D．燃料电池放电过程中会有一部分化学能转化为热能，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】一次电池就是原电池，不能进行充放电，主要是锌锰干电池，纽扣电池，二次电池主要是可以充放电的电池，主要是铅蓄电池。绿色电池主要是燃料电池以及不产生污染性物质的电池，氢氧燃料电池
8．【答案】C
【解析】【解答】解：杠杆为导体时，向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液，构成Fe、Cu原电池，Fe为负极，发生Fe﹣2e﹣═Fe2+，Cu为正极，发生Cu2++2e﹣═Cu，则A端低，B端高；
杠杆为绝缘体时，只发生Fe与硫酸铜溶液的反应，在Fe的表面附着Cu，质量变大，则A端高，B端低，
故选C．
【分析】杠杆为导体时，向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液，构成Fe、Cu原电池，Fe为负极，发生Fe﹣2e﹣═Fe2+，Cu为正极，发生Cu2++2e﹣═Cu；
当杠杆为绝缘体时，只发生Fe与硫酸铜溶液的反应，以此解答该题．
9．【答案】C
【解析】【解答】解：A、该装置的两个电极是相等的，不能构成原电池，故A错误；
B、该装置不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，故B错误；
C、该装置符合原电池的构成条件，所以能形成原电池，故C正确；
D、酒精不是电解质，锌和酒精不能自发的进行氧化还原反应，所以不能构成原电池，故D错误．
故选C．
【分析】根据原电池的构成条件分析，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．
10．【答案】C
【解析】【解答】A．由电池总反应16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)可知Li价态升高，Li为负极，结合分析可知电极b的材料是金属锂，A不符合题意；
B．电极a为正极，S8在正极发生还原反应，电极反应式为xS8+16Li++16e-=8Li2Sx，B不符合题意；
C．电池充电时，负极(b)与电源负极相连，正极(a)与电源正极相连，电子流向为：电源的负极→该电池的负极(阴极)，该电池的正极(阳极)→电源的正极，不会流经该电池的电解质，C符合题意；
D．结合总反应可知负极反应式为Li-e-=Li+，电池放电时，当外电路中流过0.3mol电子，负极材料Li消耗0.3mol，质量减少0.3mol×7g/mol=2.1g，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】图示装置为原电池，根据图中锂离子的移动方向可知电极a为正极，发生还原反应，得到电子，电极b为负极，发生氧化反应失去电子，充电时a与正极相连，做阳极，电子从a极流入电源正极，电极b与负极相连做阴极，电子从电源负极流入b极，被锂离子得到，电子会进入电解质溶液中。
11．【答案】C
【解析】【解答】A．放电时，Cd为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，由于OH-不断消耗，所以溶液的碱性减弱，选项A不符合题意；
B.充电时能量转化是电能转化为化学能，选项B不符合题意；
放电时，电解质溶液中氢氧根离子向负极移动，故B不符合题意；
C.充电时阳极发生氧化反应，电极反应式是：Ni(OH)2-e－+OH－=NiOOH+H2O，选项C符合题意；
D.放电时电解质溶液中的OH-向负极移动，选项D不符合题意；
故答案为：C.
【分析】要注意根据放电一端的方程式判断，先判断其负极材料，根据化合价变化可以知道，再根据阴离子移向负极，阳离子移向正极进行判断，若是充电则刚好相反。
12．【答案】B
【解析】【解答】A．太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应，二氧化碳过量排放导致大气中二氧化碳含量过高，温度逐渐升高，形成“温室效应”，故A不符合题意；
B．根据分析，过程②中，a极的电极反应为：2C2O52 4e =4CO2↑+O2↑，该电极反应为氧化反应，故B符合题意；
C．根据题中信息，可以推出过程③中的反应可表示为：CO2+O2-=CO32-，故C不符合题意；
D．根据分析，熔盐电解池的总的化学方程式为：CO2 C+O2，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由装置图可知，a极上，电极反应有：4CO2+2O2-=2C2O52-，2C2O52--4e-=4CO2↑+O2↑，总的电极反应为：2O2--4e-=O2↑；b极上，电极反应有：CO2+O2-=CO32-，CO32-+4e-=C+3O2-，总的电极反应为：CO2+4e-=C+2O2-；熔盐电解池的总的化学方程式为：CO2 C+O2，据此分析解答。
13．【答案】C
【解析】【解答】A.由图可知，Ir表面上，H2和N2O反应生成N2和H2O，选项正确，A不符合题意；
B.由图可知，导电基体上，H2转化为H+，该电极反应式为H2-2e-=2H+，选项正确，B不符合题意；
C.若导电基体上只有铜原子时，NO3-反应生成NO，不能消除含氮污染物，选项错误，C符合题意；
D.由图可知，当导电基体上的Pt颗粒增大时，NO3-转化为NH4+，不利于降低溶液中的含氮量，选项正确，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】此题是对新型原电池装置的考查，结合图示过程中，物质的转化进行分析即可。
14．【答案】C
【解析】【解答】A.该装置中，通入空气的一极为正极，空气中的O2发生得电子的还原反应，由于所用电解质为熔融固体氧化物，因此正极的电极反应式为O2＋4e－=2O2－，A不符合题意；
B.该装置中，通入O2的一极为正极，发生得电子的还原反应，由于所用电解质为NaOH溶液，因此正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，B不符合题意；
C.该装置中，通入空气的一极为正极，空气中的O2发生得电子的还原反应，由于所用电解质为酸性溶液，电解质溶液中的H＋会移向正极，因此正极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C符合题意；
D.该装置中，通入O2的一极为正极，发生得电子的还原反应，由于所用电解质为熔融碳酸盐，因此正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2CO32－，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】根据正极电极反应式进行分析，书写电极反应式的过程中，应注意所用电解质类型对正极反应式的影响。
15．【答案】B
【解析】【解答】A、已知电池放电时右槽中的电极反应为V2+-e-=V3+，V2+失去电子，作电池的负极，发生氧化反应，所以A不符合题意；
B、放电时左槽作电池的正极，溶液中的H+向正极移动，结合VO2+和VO2+中V元素的化合价，可写出其电极反应为VO2++2H++e- =VO2++H2O，故B符合题意；
C、由放电时的正极反应式知，充电时每转移1mol电子，H+的物质的量改变2mol，所以C不符合题意；
D、根据充电、放电原理可知，充电时的阳极反应为VO2++H2O-e- = VO2++2H+，所以阳极电解液的pH降低，H+从左槽（阳极）通过离子交换膜进入右槽（阴极），所以阴极电解液的pH也降低，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】离子交换膜用于平衡电荷，产生持续稳定的电流。电池放电时为原电池工作原理，电池充电时为电解池工作原理。
16．【答案】D
【解析】【解答】A.放电时，正极B是得电子的还原反应，其电极反应式为 Li1-aNixCoyMnzO2+aLi ++ae-=LiNixCoyMnzO2，允许离子X通过的隔膜即允许阳离子通过，应该是属于阳离子交换膜，A不符合题意；
B.A是电池的负极，充电时，A 为阴极，发生还原反应，B不符合题意；
C.金属锂镶嵌在石墨中，是合金，不能从无法充电的废旧电池的石墨电极中回收金属锂，C不符合题意；
D.放电时，正极B发生得电子的还原反，其电极反应式为 Li1-aNixCoyMnzO2+aLi ++ae-=LiNixCoyMnzO2，D符合题意；
故答案为：D
【分析】充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO2＋6C(石墨)=Li1－aNixCoyMnzO2＋LiaC6，则其逆反应为放电时的反应；放电时，正极B发生得电子的还原反应，其电极反应式为应式为 Li1-aNixCoyMnzO2+aLi ++ae-=LiNixCoyMnzO2；A是负极，金属锂发生失电子的氧化反应；充电时，电源的负极连接电池的负极，据此结合选项进行分析。
17．【答案】（1）多
（2）放热；
（3）H2；；增强；11.2L
【解析】【解答】(1)液态水变为气态水需吸热，故等物质的量的氢气完全燃烧生成液态水与生成气态水相比，生成液态水时放出热量多；
(2)由图知反应物的能量高于生成物，该反应为放热反应；
乙烯的电子式为： ；
(3)①由图中 移动方向知，左边多孔铂电极为负极，右端为正极，氢氧燃料电池中氢气被氧化作负极，则a口应通入H2；
②电解质溶液显酸性，所以正极由O2得电子结合 转化为H2O，电极反应式为 ；
③负极反应为 ，故负极附近溶液的酸性增强；
④由电子守恒知，工作时，导线中流过 电子的电量时，理论上消耗H2的物质的量为0.5mol，标准状况下体积为11.2L。
【分析】（1）水的稳定的化合物，故气态到液态时会放出热量，故生成液态水时放出热量多
（2）根据反应物和生成物的能量即可判断，乙烯含有1个碳碳双键和4个碳氢键，均是共用电子对形成的
（3）根据氢离子的流向即可知道a通入的是氢气，发生的是氧化反应，氢气变为氢离子，b通入的是氧气，发生的还原反应，氧气得到电子结合氢离子变为水，负极不断的产生氢离子，酸性增强，可以根据转移的电子数计算出氢气的体积
18．【答案】（1）铜；AgNO3溶液
（2）正；Ag+ + e－ ＝Ag
（3）铜；银
【解析】【解答】（1）由反应“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，Ag+在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO3；故答案为铜；AgNO3溶液；（2）正极为活泼性较Cu弱的Ag，Ag+在正极上得电子被还原，电极反应为Ag++ e－=Ag；故答案为正；Ag+ + e－ ＝Ag；（3）原电池中，电子从负极经外电路流向正极，则由Cu极经外电路流向Ag极。故答案为铜、银。
【分析】注意电极反应式的书写方法，如根据反应“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”分析，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，电极反应为Cu-2e-=Cu2+，则正极为活泼性较Cu弱的Ag，Ag+在正极上得电子被还原，电极反应为Ag++ e－=Ag，电解质溶液为AgNO3 。
19．【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。
20．【答案】（1）＞；＜
（2）CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)；-(a+b)kJ·mol-1；AB
（3）1- (m+n)
（4）H2O分子占据大多数Ni表面的活性位点，导致活性位点的CH4分子过少，r(CH4)减小
（5）正；2CO2+O2+4e-=2CO
【解析】【解答】(1)根据K1的表达式可知温度越高，平衡常数越大，即升高温度平衡正向移动，为吸热反应，所以ΔH1＞0；根据K2的表达式可知温度越低，平衡常数越大，即降低温度平衡正向移动，为放热反应，所以ΔH2＜0；
(2)据图可知加入的反应物为CO2和H2，最终产物为CH4和H2O，Pd、MgO均为催化剂，该反应的化学方程式为CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)；根据盖斯定律-(SMR+WGS)可得该反应的ΔH1=-(a+b)kJ·mol-1；
关于这一反应机理，下列说法正确的是：
A．据图可知CO2被吸附在MgO的表面而发生反，H2被吸附在Pb表面发生反应，A正确；
B．该过程中反应物为CO2和H2，最终产物为CH4和H2O，Pd、MgO均为催化剂，B正确；
C．据图可知该过程中只有碳氧键的断裂，没有碳氧键的生成，反应过程中形成了氧氢键、碳氢键，C不正确；
D．反应过程中有MgOCO中间体形成，并没有生成CO分子，D不正确；
故答案为：AB；
(3)不妨设初始通入1molCH4和3molH2O，则平衡时CO为m mol，H2为n mol，设此时n(CH4)为x mol，则Δn(CH4)为(1-x)mol，所以SMR反应生成的氢气为3(1-x)mol，生成的CO为(1-x)mol，所以WGS反应消耗的CO为(1-x-m)mol，生成的氢气为(1-x-m)mol，所以有(1-x-m)mol+3(1-x)mol=n mol，解得x=[1- (m+n)]mol，所以CH4(g)的分压为[1- (m+n)]MPa；
(4) 增大，即通入的水蒸气增多，所以H2O分子占据大多数Ni表面的活性位点，导致活性位点的CH4分子过少，r(CH4)减小；
(5)废气中含有氧气，据图可知O2发生还原反应与CO2结合生成碳酸根，所以该电极得电子为正极，所以废气中的CO2在电池的正极被捕获，电极反应式为2CO2+O2+4e-=2CO 。
【分析】（1）根据温度的高低与平衡常数的关系即可判断焓变的大小
（2）根据反应物和生成物即可写出反应方程式。根据盖斯定律即可求出热效应，根据反应原理即可判断二氧化碳吸附在氧化镁的表面进行反应，而Pd只是反应的催化剂改变速率，根据断键和成键即可判断没有碳氧键的断裂和形成，根据原理图没有二氧化碳产生
（3）利用恒容密闭容器中气体压强之比等于物质的量之比，结合物料守恒即可进行计算
（4）根据 SMR中，CH4分子与H2O分子在催化剂Ni表面的活性位点(能够发生断键的表面区域)断键并发生反应 ，水的压强增大，甲烷的速率降低可能是水分子占据了活性位点
（5）根据二氧化碳变成碳酸根即可判断在正极获取，即可写出电极式
21．【答案】（1）CH4+O2 CO2+2H2O
（2）负极；O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
（3）减小
（4）大于
【解析】【解答】解：（1）甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水，其反应的化学方程式为：CH4+2O2 CO2+2H2O；故答案为：CH4+2O2 CO2+2H2O；（2）甲烷失电子发生氧化反应，所以通入燃料的电极为负极，通入氧化剂的电极为正极，正极上电极反应式为：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，故答案为：负；O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；（3）已知CH4+2O2+2KOH═K2CO3+3H2O，电池工作一段时间后，因为消耗氢氧化钾所以溶液的碱性减小，故答案为：减小；（4）甲烷燃烧时要放出热量、光能，所以燃料电池中甲烷的利用率比甲烷燃烧的能量利用率高，故答案为：大于．
【分析】（1）甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水；（2）原电池中失电子的电极是负极，负极失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；（3）根据溶液中氢氧根离子浓度是否变化判断；（4）燃料电池中甲烷的利用率较高．