4.1 原电池 同步训练（含解析） 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.1 原电池 同步训练
一、单选题
1．人造地球卫星上使用的一种高能电池(银锌蓄电池)，其电池的电极反应式为：Zn+2OH--2e- =ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e- =2Ag+2OH-。据此判断氧化银是（　　）
A．正极，被还原 B．负极，被氧化
C．正极，被氧化 D．负极，被还原
2．将铜纳米颗粒和银纳米颗粒相隔一定距离固定在石墨片上，然后浸在硝酸银溶液中，可构成一种纳米型原电池。该电池负极反应为（　　）
A．Ag++e-=Ag B．Cu-2e-=Cu2+
C．Cu2++2e-=Cu D．2H++2e-=H2↑
3．下列化学反应的原理不能设计成原电池的是（　　）
A．
B．
C．
D．
4．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“—”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的是（　　）
A．充电时作阳极，放电时作正极 B．充电时作阳极，放电时作负极
C．充电时作阴极，放电时作负极 D．充电时作阴极，放电时作正极
5．下列反应中，在原理上可以设计成原电池的是（　　）
A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 B．氧化铝与硫酸的反应
C．甲烷与氧气的反应 D．石灰石的分解反应
6．铁镍蓄电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O Fe（OH）2+2Ni（OH） 2下列有关该电池的说法不正确的是（　　）
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH﹣﹣2e﹣═Fe（OH）2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH﹣﹣2e﹣═Ni2O3+3H2O
7．如图是氢氧燃料电池构造示意图．下列说法不正确的是（　　）
A．a极是负极 B．电子由b通过溶液流向a
C．该电池总反应是2H2+O2═H2O D．氢氧燃料电池是环保电池
8．微生物燃料电池用厌氧微生物催化氧化葡萄糖等有机物，同时处理含废水(将转化为)，装置如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．葡萄糖在极附近发生还原反应
B．极表面发生反应：
C．电子从电极沿导线流向电极
D．温度越高该反应速率越快，电池工作效率越高
9．微生物燃料电池能将污水中的乙二胺（H2NCH2CH2NH2）氧化成环境友好的物质，示意图如图所示，a、b均为石墨电极。下列说法错误的是（　　）
A．a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+
B．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
C．a电极上的电势比b电极上的电势低
D．电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变
10．有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（　　）
①负极上是O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－= 4OH－
②电池放电后，溶液的pH不断升高
③每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e－
④负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－= CO32－＋7H2O
A．①② B．①③ C．③④ D．①④
11．如图连接下列装置，发现导线中产生电流，则有关叙述不正确的是（　　）
A．装置为原电池，电子由铁电极经导线流向石墨电极
B．若自来水中加入少量NaCl，能加快Fe的腐蚀
C．若自来水中通入HCl，石墨表面产生气体：
D．若自来水中通入空气，铁电极反应为：
12．氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600~700℃)，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点。氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是（　　）
A．电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用
B．负极反应式为H2 -2e- +CO32-=CO2+H2O
C．该电池可利用工厂中排出的CO2，减少温室气体的排放
D．电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗3.2 g O2
13．氢氧燃料电池已用于航天飞机．以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2+4OH﹣﹣4e﹣═4H2O O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣下列说法错误的是（　　）
A．氢气通入正极，氧气通入负极
B．燃料电池的能量转化率不能达到100%
C．供电时的总反应为：2H2+O2═2H2O
D．产物为无污染的水，属于环境友好电池
14．电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反应是：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；氧化银电极上的反应式为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2下列说法错误的是（　　）
A．锌是负极，氧化银是正极
B．锌发生氧化反应，氧化银发生还原反应
C．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动
D．随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH会增大
15．热激活电池可应用于特殊环境。一种热激活电池的工作原理如图所示，该电池的总反应式为2Li+FeS2= Fe+ Li2S2。下列说法正确的是（　　）
A．放电时Li+向a极移动
B．电子由a电极经熔融介质流向b电极
C．正极的电极反应式为FeS2+2e-= Fe+
D．放电时，若有0.2 mol e- 转移，则正极质量增加5.6 g
16．2019年诺贝尔化学奖授予三位对锂电池研究作出杰出贡献的科学家。一种锂-空气电池如图所示。当电池工作时， 与 在多孔碳材料电极处生成 （ 或1）。下列说法正确的是（　　）
A．锂电极发生氧化反应
B．多孔碳材料电极为负极
C．电池工作时外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
D．正极的电极反应式为：
二、综合题
17．化学反应与能量密不可分，回答下列问题：
（1）已知31g白磷变为31g红磷时释放能量。试回答：
①31g白磷的能量　 　（填“”或“<”)31g红磷的能量。
②上述变化属于　 　（填“物理”或“化学”变化。
（2）A,B,C三个烧杯中分别盛有200mL相同物质的量浓度的稀硫酸：
①分别写出B、C装置中负极的电极反应式：B 　 　 ,C 　 　
②一段时间后，C中产生3.36L（标准状况下）气体时，硫酸恰好消耗完。最终，三个烧杯中液体质量由大到小的顺序为　 　（填字母），原溶液中稀硫酸的物质的量浓度为　 　。
18．
（1）I．NO是第一个被发现的生命体系气体信号分子，具有舒张血管的功能。工业上可用“氨催化氧化法”生产NO，主要副产物为N2。请回答下列问题：
以氨气、氧气为原料，在催化剂存在下生成NO和副产物N2的热化学方程式如下：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H1①，4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) △H2②，N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H3③，则上述反应热效应之间的关系式为△H3 =　 　。
（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成NO的反应。在1110K时，向一恒容密闭容器内充入1mol NH3和2.8mol O2，加入合适催化剂（催化剂的体积大小可忽略不计），保持温度不变，只发生反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H<0。
①下列各项能说明反应已达到化学平衡状态的是　 　。（填字母序号）
a.5c(NH3)=4c(O2)
b.N-H键的生成速率与O-H键的生成速率相等
c.混合气体的压强不变
d.混合气体的密度不变
②若其他条件不变，将容器改为恒容的绝热容器，在达到平衡后的体系温度下的化学平衡常数为K1，则K1　 　K（填“>”、“<”或“=”）。
（3）II．某化学研究性学习小组模拟用CO和H2合成甲醇，其反应为：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H反应时间/min 0 5 10 15 20 25
压强/MPa 12.4 10.2 8.4 7.0 6.2 6.2
则反应从开始到20min时，以CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)＝　 　，该温度下平衡常数K=　 　。
（4）III．以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：
①B极上的电极反应式为　 　。
②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到5.6 L(标准状况)气体时，消耗甲烷的体积为　 　L(标准状况下)。
19．摩托罗拉公司开发了一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可以连续使用一个月．已知该电池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O 请填空：
（1）放电时：负极的电极反应式为　 　．
（2）通入甲醇一端的电极是　 　极，电池在放电过程中溶液的pH将　 　（填“上升”、“下降”或“不变”）．
（3）若在常温、常压下，1g CH3OH燃烧生成CO2和液态水时放出22.68kJ的热量，表示该反应的热化学方程式为　 　．
20．目前“低碳减排”备受关注，CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题．
（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）+2CO（g） 2CO2（g）+N2（g）．在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（I）的变化曲线如图所示．据此判断：
①该反应的△H　 　0（填“＞”或“＜”）．
②在T2温度下，0﹣2s内的平均反应速率v（N2）=　 　mol/（L s）．
③若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是　 　（填代号）．
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．
例如：CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ mol﹣1
2NO2（g）═N2O4（g）△H=﹣56.9kJ mol﹣1
写出CH4（g）催化还原N2O4（g）的热化学方程式：　 　．
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的．如图是通过人工光合作用，以CO2（g）和H2O（g）为原料制备HCOOH和O2的原理示意图．催化剂b表面发生的电极反应为　 　．
③常温下0.1mol L﹣1的HCOONa溶液pH为10，则HCOOH的电离常数Ka=　 　mol L﹣1（填写最终计算结果）．
21．如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。
请回答下列问题：
（1）A极是电源的　 　，一段时间后，甲中溶液颜色　 　，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明　 　，在电场作用下向Y极移动。
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的质量之比为　 　。
（3）现用丙装置给铜件镀银，则G应是　 　(填“镀层金属”或“镀件”)。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为100mL)，丙中镀件上析出银的质量为　 　.
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】根据化合价可知，电极反应Ag2O+H2O+2e- =2Ag+2OH-中银元素的化合价由+1价降低为0价，被还原，所以氧化银为正极，
故答案为：A。
【分析】原电池，负极材料失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应
2．【答案】B
【解析】【解答】将铜纳米颗粒和银纳米颗粒相隔一定距离固定在石墨片上，然后浸在AgNO3溶液中，构成的纳米型原电池中，金属铜是负极，负极反应是Cu-2e-═Cu2+。
故答案为：B
【分析】在原电池中，负极发生失电子的氧化反应，由题干信息，可确定电池总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag；据此写出负极的电极反应式。
3．【答案】C
【解析】【解答】A．H2与Cl2反应产生HCl的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于氧化还原反应，该反应可以设计为原电池，A不符合题意；
B．C完全燃烧的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于氧化还原反应，故该反应可以设计为原电池，B不符合题意；
C．酸、碱中和反应是放热反应，但反应过程中元素化合价不变，因此该反应不能设计为原电池，C符合题意；
D．FeCl3与Cu反应产生FeCl2和CuCl2，该反应是氧化还原反应，反应发生放出热量，因此可以设计为原电池，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】原电池必须是能自发进行的氧化还原反应。
4．【答案】A
【解析】【解答】对于蓄电池，充电和放电过程中发生的电极反应相反。铅蓄电池标有“＋”的接线柱，表示原电池的正极，放电时该极发生还原反应，当充电时，该极发生氧化反应，因此标有“＋”的接线柱，充电时作阳极。
故答案为：A
【分析】铅蓄电池的“+”接线柱是原电池的正极，充电时是电解质的阳极.
5．【答案】C
【解析】【解答】原电池为将化学能转化为电能的装置，所涉及反应为自发进行的氧化反应，题中只有C为氧化还原反应，可设计成原电池反应，其中通入甲烷的电极为负极，通入氧气的电极为正极，而A、B、D都不是氧化还原反应，不能设计成原电池，
故答案为：C。
【分析】设计原电池需要是能够自发进行的氧化还原反应，据此解答即可。
6．【答案】C
【解析】【解答】解：A．放电时，Fe失电子作负极、正极为Ni2O3，Fe和Ni2O3都生成氢氧化物，说明溶液呈碱性，故A正确；
B．放电时，Fe失电子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，电极反应式为Fe+2OH﹣﹣2e﹣═Fe（OH）2，故B正确；
C．充电过程中，阴极反应式为Fe（OH）2+2e﹣═Fe+2OH﹣，有氢氧根离子生成，所以溶液的pH增大，故C错误；
D．充电时，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为2Ni（OH）2+2OH﹣﹣2e﹣═Ni2O3+3H2O，故D正确；
故选C．
【分析】根据电池反应式知，放电时，Fe和Ni2O3都生成氢氧化物，说明溶液呈碱性，Fe失电子作负极、正极为Ni2O3，负极反应式为Fe+2OH﹣﹣2e﹣═Fe（OH）2，正极反应式为Ni2O3+3H2O+2e﹣═2Ni（OH）2+2OH﹣，充电时，阴阳极与负极、正极反应式正好相反，据此分析解答．
7．【答案】B
【解析】【解答】解：A．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，所以a是负极、b是正极，故A正确；
B．放电时，电子从负极沿导线流向正极，a是负极、b是正极，所以电子由a通过溶液流向b，故B错误；
C．该氢氧燃料电池反应式与氢气燃烧方程式相同，所以电池反应式为2H2+O2═H2O，故C正确；
D．该燃料电池产物是水，对环境无影响，所以氢氧燃料电池是环保电池，故D正确；
故选B．
【分析】A．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；
B．放电时，电子从负极沿导线流向正极；
C．该氢氧燃料电池反应式与氢气燃烧方程式相同；
D．该燃料电池产物对环境无影响．
8．【答案】B
【解析】【解答】A．根据图示可知：在M电极上含有葡萄糖，葡萄糖失去电子，发生氧化反应，所以M电极为负极；N电极为正极，Cu2+得到电子，发生还原反应，A项不符合题意；
B．N极为正极，得到电子，发生还原反应，N电极的电极反应式：Cu2++2e-=Cu，B项符合题意；
C．电子在外电路中定向移动，由负极M→导线→正极N，C项不符合题意；
D．温度升高，反应速率加快，但该电池是微生物电池，若温度过高，会导致微生物蛋白质发生变性而失去其生理活性，反而使电池的工作效率降低，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】N电极上 转化为 ，发生还原反应，则N为正极，M为负极，负极发生氧化反应，原电池中电子由负极经导线流向正极。
9．【答案】D
【解析】【解答】A．H2N(CH2)2NH2在负极a上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，电极反应式为H2NCH2CH2NH2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+，A选项不符合题意；
B．原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此，电池工作时质子(H+)通过质子交换膜由负极区向正极区移动，B选项不符合题意；
C．由上述分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故a电极上的电势比b电极上的电势低，C选项不符合题意；
D．电池工作时，氧气在正极b上得电子发生还原反应，发生的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，H+浓度减小，故b电极附近溶液的pH增大，D选项符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据原电池装置图分析，H2N(CH2)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，则a为负极，电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O－16e－═2CO2↑+N2↑+16H+，氧气在正极b上得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e－+4H+=2H2O，据此分析解答。
10．【答案】C
【解析】【解答】解：①通入CH4 的电极为负极失电子反应氧化反应，电极反应为：CH4 +10OH - -8e - =CO32- +7H2O，故不符合题意；②电池反应式为：CH4 +2OH- +2O2 =CO32- +3H2O，随着反应的进行，溶液中氢氧根离子不断减少，溶液pH不断减小，所以该电池使用一段时间后应补充KOH，故不符合题意；③通入CH4 的电极为负极，电极反应为：CH4 +10OH- -8e- =CO32- +7H2O，每消耗1molCH4 可以向外电路提供8mole -，故符合题意；④通入CH4的电极为负极失电子反应氧化反应，电极反应为：CH4 +10OH - -8e - =CO32- +7H2O，故符合题意；
故答案为：C。
【分析】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。
11．【答案】D
【解析】【解答】A．该装置具备原电池的过程条件，因此装置为原电池，其中Fe活动性大于石墨，因此铁电极为负极，石墨电极为正极，电子由负极铁电极经导线流向正极石墨电极，A不符合题意；
B．若自来水中加入少量NaCl，溶液中自由移动的离子浓度增大，溶液导电性增强，因此能加快Fe的腐蚀，B不符合题意；
C．若自来水中通入HCl，电解质溶液显酸性，Fe发生析氢腐蚀，在正极石墨表面上H+得到电子变为H2逸出，产生气体的电极反应式为：，C不符合题意；
D．若自来水中通入空气，电解质溶液显中性，Fe发生吸氧腐蚀，铁电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图可知该装置属于原电池，铁为负极，石墨为正极，电子由负极经导线移向正极。电解质溶液呈弱酸性或中性时，发生吸氧腐蚀；电解质溶液酸性较强时，发生吸氢腐蚀，这两种情况下负极都是铁失电子生成Fe2+。
12．【答案】B
【解析】【解答】A. 根据上述分析，电池工作时，熔融碳酸盐参与了电极反应，故A不符合题意；
B. 负极发生氧化反应，电极反应式为H2 -2e- +CO32-=CO2+H2O，故B符合题意；
C. 根据总反应，该电池工作时没有消耗二氧化碳，不能减少温室气体的排放，故C不符合题意；
D. 电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗0.5mol氧气，质量为16 g O2，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据图示，在氢氧熔融碳酸盐燃料电池中，通入氢气的电极为负极，负极发生氧化反应，电极反应式为H2 -2e- +CO32-=CO2+H2O，通入氧气的电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为O2+2CO2+4e-= 2CO32-，总反应为：2 H2＋O2= 2H2O。
13．【答案】A
【解析】【解答】解：A、由电极反应式可知，通入氢气的一极为电池的负极，通入氧气的一极为电池的正极，故A错误；
B、氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，能量转化率不能达到100%，故B正确；
C、电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，供电时的总反应为2H2+O2═2H2O，故C正确；
D、氢氧燃料电池产物是水，对环境无污染，属于环境友好电池，故D正确．
故选A．
【分析】氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，工作时，通入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，对环境无污染．
14．【答案】C
【解析】【解答】A、根据总反应以及原电池的工作原理，Zn的化合价升高，即Zn为负极，氧化银为正极，故A说法不符合题意；
B、根据A选项分析，Zn为负极，发生氧化反应，氧化银中Ag的化合价降低，氧化银发生还原反应，故B说法不符合题意；
C、根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，即OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，故C说法符合题意；
D、电解质溶液为碱性，根据总反应可知，该反应消耗水，KOH浓度增大，pH增大，故D说法不符合题意，
故答案为：C。
【分析】在原电池中，阴离子移向负极，阳离子移向正极
15．【答案】C
【解析】【解答】A．该原电池中a极为负极，b极为正极，放电时阳离子移向正极，即Li+向b极移动，故A不符合题意；
B．放电时电子从负极经过导线流向正极，不能进入熔融介质中，故B不符合题意；
C．正极上FeS2发生得电子的还原反应生成Fe和S22-，则正极反应式为FeS2+2e-═Fe+，故C符合题意；
D．正极反应式为FeS2+2e-═Fe+，正极上FeS2→Fe+Li2S2，若有0.2mol e-转移，则正极质量增加0.2mol×7g/mol=1.4g，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．放电时阳离子移向正极；
B．放电时电子从负极经过导线流向正极；
C．正极得电子发生还原反应；
D．利用得失电子守恒。
16．【答案】A
【解析】【解答】A.电池放电时，Li转化为Li+，Li元素的化合价升高，锂电极发生氧化反应，故A符合题意；
B.电池放电时，O2中O元素的化合价降低，过程为得电子的过程，所以放电时，多孔碳材料电极为正极，故B不符合题意；
C.放电时，Li转化为Li+电子经外电路从锂电极流向多孔碳材料，故C不符合题意；
D.因为该电池是非水介质，所以正极的电极反应式为：O2+4e-=2O2-，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据原电池工作原理进行判断。活泼金属Li做负极，发生氧化反应，电子流出端，通入氧气一端做正极，发生还原反应，电子流入端。
17．【答案】（1）>；化学
（2）Fe-2e-=Fe2+；Zn-2e-=Zn2+；C>A=B；0.75mol·L-1
【解析】【解答】（1）①由于白磷转化为红磷的过程中放出热量，因此白磷所具有的的能量大于红磷所具有的的能量；
②白磷转化为红磷的过程中，有新物质生成，属于化学变化；
（2）①B装置中，金属活动性Fe>Sn，因此Fe做负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为： Fe-2e-=Fe2+ ；C装置中，金属活动性Zn>Fe，因此Zn做负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为： Zn-2e-=Zn2+ ；
②C中产生的气体为H2，其物质的量，则所用200mL稀硫酸中n(H2SO4)=n(H2)=0.15mol，因此所用稀硫酸的物质的量浓度；
由于三个烧杯中所用稀硫酸的物质的量相同，且完全反应，因此反应后，A烧杯内溶液质量的变化为：m(Fe)-m(H2)；B烧杯内溶液质量的变化为：m(Fe)-m(H2)；C烧杯内溶液质量的变化为：m(Zn)-m(H2)；由于反应生成的m(H2)相等，三个烧杯中参与反应的金属的物质的量相等，因此最终所得三个烧杯中溶液质量的大小关系为：C>A=B；
【分析】（1）①根据物质能量与放热吸热之间的关系分析；
②根据物理变化和化学变化的区别分析；
（2）①在原电池中，活泼性较强的金属做负极，发生失电子的氧化反应，据此写出电极反应式；
②根据公式计算产生气体的物质的量，进而求出所用稀硫酸的物质的量浓度；
根据烧杯所发生的反应，结合差量法分析；
18．【答案】（1）△H3=(△H1—△H2 )/2
（2）b c；<
（3）0.075mol/(L﹒min)；3（mol/L)-2 (单位不作要求）
（4）CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O；2.8
【解析】【解答】（1）由盖斯定律可知，（①—②）/2得N2(g)+O2(g) 2NO(g)，则△H3=(△H1—△H2 )/2，故答案为：△H3=(△H1—△H2 )/2；
（2）①a、5c(NH3)=4c(O2)与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关，不能确定是否达到平衡，a不符合题意；
b、N-H键的生成速率与O-H键的生成速率相等说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，b符合题意；
c、该反应是一个反应前后气体体积改变的化学反应，当反应达到平衡状态时，各物质的量不变，导致容器中压强不随时间的变化而改变，混合气体的压强不变能够说明反应达到平衡状态，c符合题意；
d、容器是恒容的，无论反应是否达到平衡状态，混合物的质量始终不变，容器的体积不变，导致密度始终不变，混合气体的密度不变不能说明费用达到平衡，d不符合题意；
故答案为：bc
②该反应为放热反应，若其他条件不变，将容器改为恒容的绝热容器，反应过程中反应温度升高，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，故答案为：<；
（3）由表中数据可知，20min时处于平衡状态，设CO的转化率为x，依据题意建立如下三段式：
　 CO（g）+ 2H2（g） CH3OH（g）
起始（mol） 2 4 0
转化（mol） x 2x x
平衡（mol） x 4-2x x
压强之比等于物质的量之比，则平衡时混合气体总物质的量为（2mol+4mol）×6.2MPa/12.4MPa=（6-2x）mol，解得x=1.5 mol，则反应消耗c（CO）=1.5mol/1L=1.5 mol/L，以CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)＝1.5 mol/L/20min=0.075mol/（L．min）；化学平衡常数K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)= 1.5 mol/L/0.5 mol/L×(1 mol/L)2=3（mol/L)-2，故答案为：0.075mol/（L．min）；3（mol/L)-2；
（4）①由阴离子移动方向可知B为负极，负极发生氧化反应，甲烷被氧化生成二氧化碳和水，电极方程式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，故答案为：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O；
②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到5.6L(标准状况)氧气时，反应转移1mol 电子，由得失电子数目守恒可知消耗甲烷的物质的量为0.125mol，则甲烷的体积为0.125mol×22.4mol/L=2.8L，故答案为：2.8。
【分析】（1）根据盖斯定律计算反应热；
（2）①a、浓度之比等于化学计量系数之比不能用于判断反应达到平衡状态；
b、根据参与反应N-H键和生成的O-H键的数目进行分析；
c、该反应反应前后气体分子数不同；
d、根据公式，结合反应化学方程式分析反应过程中混合气体的密度是否发生变化；
②根据温度对平衡移动和平衡常数的影响进行分析；
（3）根据公式计算反应速率；由平衡三段式计算平衡常数K；
（4）①B电极上由CH4发生失电子的氧化反应，生成CO2，据此写出电极反应式；
②电解CuSO4溶液时，阳极电极反应式为：4OH--4e-=O2+2H2O，结合电荷守恒，计算消耗甲烷的体积；
19．【答案】（1）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O
（2）负；下降
（3）CH3OH（l）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣725.76 kJ/mol
【解析】【解答】解：（1）原电池放电时，甲醇失电子被氧化，应为电池负极反应，其电极反应式为：2CH3OH+3O2+4OH﹣=2CO32﹣+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O；
（2.）燃料电池中，通入燃料的一极为负极，则通入甲醇一端的电极是负极，电池在放电过程中消耗氢氧根离子，所以溶液的pH下降；故答案为：负；下降；
（3.）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热725.8KJ，所以甲醇燃烧的热化学方程式为：CH3OH（l）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣725.8 kJ mol﹣1；故答案为：CH3OH（l）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣725.8 kJ mol﹣1．
【分析】（1）原电池中负极上燃料失电子，碱性条件下，CH3OH反应生成碳酸根离子；
（2.）原电池中负极上燃料失电子，反应时氢氧根离子浓度减小；
（3.）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则可以求出1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，再写出热化学方程式．
20．【答案】（1）＜；0.025；bd
（2）CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=﹣810.1kJ/mol；2CO2+4H++4e﹣=2HCOOH；10﹣7
【解析】【解答】（1）①由图1可知，温度T1先到达平衡，故温度T1＞T2，温度越高平衡时，二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，故答案为：＜；②由图可知，T2温度时2s到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.2mol/L，故v（CO2）= =0.05mol/（L s），速率之比等于化学计量数之比，故v（N2）= v（CO2）= ×0.05mol/（L s）=0.025mol/（L s），故答案为：0.025mol/（L s）；③a．到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t1时刻V正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故a错误；b．该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故b正确，c．t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t1时刻未到达平衡状态，故c错误；d．NO的质量分数为定值，t1时刻处于平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；（2）①已知：Ⅰ、CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=﹣867kJ/mol
Ⅱ、2NO2（g） N2O4（g）△H2=﹣56.9kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ﹣Ⅱ得CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），故△H=﹣867kJ/mol﹣（﹣56.9kJ/mol）=﹣810.1kJ/mol，
即CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=﹣810.1kJ/mol，故答案为：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=﹣810.1kJ/mol；②由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，电极a表面发生氧化反应，为负极，电极反应式为2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极b表面发生还原反应，为正极，电极反应式为2CO2+4e﹣+4H+═2HCOOH，故答案为：2CO2+4H++4e﹣=2HCOOH；③常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10，溶液中存在HCOO﹣水解HCOO﹣+H2O HCOOH+OH﹣，故Kh= =10﹣7，则HCOOH的电离常数Ka= = =10﹣7，故答案为：10﹣7．
【分析】（1）①根据到达平衡的时间判断温度高低，根据平衡时二氧化碳的浓度判断温度对平衡的影响，进而判断△H；②由图可知，T2温度平衡时，二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，根据v= 计算v（CO2），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（N2）；③A．到达平衡后正、逆速率相等，不再变化；B．到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变，结合反应热判断随反应进行容器内温度变化，判断温度对化学平衡常数的影响；C．t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，最后不再变化；D．到达平衡后各组分的含量不发生变化；（2）①根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式；②由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，电极a表面发生氧化反应，为负极，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极b表面发生还原反应，为正极；③计算水解平衡常数Kh，再根据Ka= 计算．
21．【答案】（1）正极；变浅；氢氧化铁胶粒带正电
（2）16:64:71:2
（3）镀层金属；1.08
【解析】【解答】(1)结合以上分析可知，A极是电源的正极；电解硫酸铜溶液，阳极生成氧气，极反应式：4OH--4e﹣= O2↑+2H2O，阴极铜离子生成铜，极反应式：Cu2++2e﹣═Cu；铜离子浓度减小，所以甲中溶液颜色变浅；阳离子向阴极移动，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，因此氢氧化铁胶粒带正电，在电场作用下向Y极移动；
(2)甲池中：电解硫酸铜溶液：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑；乙池中：电解氯化钠溶液：2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑；串联电路电子转移电子数相等，因此当转移的电子数相等时，满足4e-~2Cu~O2~2Cl2~2H2关系；甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为n(O2)：n(Cu)：n(Cl2)：n(H2)=1：2：2：2，对应单质的质量之比为1mol×32g/mol：2mol×64g/mol：2×71g/mol：2×2g/mol=16：64：71：2；
(3)电镀时，待镀金属做阴极，镀层金属做阳极，因此现用丙装置给铜件镀银，银做阳极，铜做阴极，丙装置中G为阳极，因此G是镀层金属；乙池中：电解氯化钠溶液：2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑；当乙中溶液的pH是13时，溶液体积为100 mL，则n(NaOH)=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，根据2e-~2NaOH关系可知，转移电子为0.01mol，串联电路转移电子数相等，根据Ag++e-=Ag可知，生成银的量为0.01mol，质量为0.01mol×108g/mol=1.08g。
【分析】将直流电源接通后，电解滴有酚酞的饱和食盐水，F极附近呈红色，产生了氢氧根离子，氢离子转化为氢气，所以F为阴极，电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；据此分析可知，E、C、G、X为阳极，D、F、H、Y为阴极，因此电源B为负极，A为正极，结合以上分析解答。