第四章 化学反应与电能 单元测试题-（含解析）- 2023--2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能 单元测试题
一、单选题
1．由U形管、铁棒、碳棒和CuCl2溶液组成如图所示装置,下列说法不正确的是（　　）
A．铁棒为阴极，碳棒为阳极
B．阴极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu
C．转移0.2mol电子时，阳极生成2.24L气体
D．若将碳棒换成铜棒，可实现在铁棒上镀铜
2．利用如图所示的电化学装置处理工业尾气中的硫化氢可实现硫元素的回收。下列说法中正确的是（　　）
A．电极乙为正极，氧气在该电极上发生氧化反应
B．装置工作时电子移动路线为：电极甲→电解质膜→电极乙
C．电极甲上的电极反应式为2H2S+4OH- -4e- =S2+4H2O
D．若消耗1 mol H2S，则有2 mol H+由负极区进入正极区
3．H2S气体有高毒性和强腐蚀性，电化学法处理H2S的工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．电极a连接电源负极，电解时H+由a极室移向b极室
B．反应池中发生反应的离子方程式：2 +H2S+2H+=2VO2++S↓+2H2O
C．b极反应式：VO2++H2O+e-= +2H+
D．电解过程中每转移2mol电子，理论上可生成22.4L H2
4．下列叙述错误的是（　　）
A．电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应
B．原电池跟电解池连接后，电子从原电池的负极流向电解池的阴极，经过溶液到达电解池的阳极，然后再回流到原电池的正极
C．电镀时，电镀池中的阳极发生氧化反应
D．用惰性电极电解饱和食盐水时，在阴极区得到氢氧化钠溶液和氢气
5．纤维电池的发明为可穿戴电子设备的发展奠定了基础。一种纤维状钠离子电池放电时的总反应为： Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3 = Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，其结构简图如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．放电时，向乙电极移动
B．放电时乙电极的电极反应式为：NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+ =Na1+xTi2(PO4)3
C．该电池充电时甲电极应该与电源负极相连
D．该电池充电过程中Mn元素的化合价降低
6．用指定材料做电极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则合适的组是：（　　）
阳极 阴极 溶液甲 物质乙
A
Pt Pt NaOH NaOH固体
B
Pt Pt H2SO4 H2O
C
C Fe NaCl 盐酸
D
粗铜 精铜 CuSO4 Cu(OH)2
A．A B．B C．C D．D
7．如图为锌铜原电池装置图，下列说法错误的是（　　）
A．电流方向由Cu极流向Zn极
B．若将CuSO4溶液放入A池，ZnSO4溶液放入B池，电流表指针仍能偏转
C．电池工作时，Zn片带正电荷，Cu片带负电荷
D．盐桥中的阴离子移向A池
8．我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电反应：，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是（　　）
A．放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极
B．放电时，正极的电极反应式为：
C．充电时，Mg电极接外电源的正极
D．充电时，每生成转移的电子的物质的量为0.2mol
9．下列有关电池的叙述正确的是（　　）
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
C．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
D．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
10．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，下列说法错误的是（　　）
A．负极是铝失电子被氧化
B．该电池通常只需更换铝板就可继续使用
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
11．锂二氧化锰电池是一种典刑的有机由解质锂电池，与其他锂电池相比，其材料和制造成本相对要低，目安全性很好。该电池的原理如图所示，其中 LiClO4溶干混合有机溶剂，Li+通过电解质迁移入 MnO2晶格中，生成 LiMnO2.下列说法正确的是（　　）
A．a 为正极
B．正极反应式是
C．外电路的电流方向是从 a 极流向 b 极
D．用水代替电池中的混合有机溶剂更环保
12．下图装置（Ⅰ）是一种可充电电池，装置（Ⅱ）为电解池。
装置（Ⅰ）的离子交换膜只允许Na+通过，已知电池充放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3化气 Na2S4+3NaBr。当闭合开关K时，X电极附近溶液变红。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关K时，钠离子从右到左通过离子交换膜
B．闭合开关K时，负极反应式为：3NaBr-2e-=NaBr3+2Na+
C．闭合开关K时，X电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑
D．闭合开关K时，当有0.1molNa+通过离子交换膜，X电极上析出标准状况下气体1.12L
13．盐酸羟胺(NH2OH·HCl)是一种易溶盐，可用作还原剂和显像剂，其溶于水后完全电离为NH3OH+与Cl-。利用原电池原理制备盐酸羟胺的装置如下图所示。下列说法错误的是（　　）
A．Pt电极作负极，发生氧化反应
B．含Fe催化电极上的反应为： NO+3e- +4H+=NH3OH+
C．该装置工作时，负极区溶液和正极区溶液的pH均保持不变
D．每制取0.1 mol NH2OH·HCl，有3.36L (标准状况) H2参与反应
14．科学家采用碳基电极材料设计了一种新的电解氯化氢回收氯气的工艺方案，原理如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．a是电源的正极
B．阴极的电极反应式为：Fe2＋-e-=Fe3＋
C．电路中每转移1mole-理论上可以回收氯气11.2L(标准状况)
D．该工艺涉及的总反应为4HCl＋O2=2Cl2＋2H2O
15．下列各组材料中不能组成原电池的是（　　）
　 A B C D
两极材料 Zn片、石墨 Cu片、Ag片 Zn片、Cu片 Fe片、Cu片
插入溶液 稀硫酸溶液 AgNO3溶液 酒精溶液 稀盐酸溶液
A．A B．B C．C D．D
16．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是（　　）
A．铁片上镀铜时，Y是纯铜
B．制取金属钠时，Y电极反应为Na+ +e-=Na
C．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变
D．电解饱和食盐水时，X极的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑
17．利用微生物燃料电池原理，可以处理宇航员排出的粪便，同时得到电能。美国宇航局设计的方案是：用微生物中的芽孢杆菌来处理粪便产生氨气，氨气与氧气分别通入燃料电池两极，最终生成常见的无毒物质。示意图如下所示。下列说法错误的是（　　）
A．a电极是负极，b电极是正极
B．负极区发生的反应是2NH3 - 6e－=N2+6H+
C．正极区，每消耗标准状况下2.24 L O2，a向b电极转移0.4 mol电子
D．电池工作时电子通过由a经负载流向b电极，再穿过离子交换膜回到a电极
二、综合题
18．【加试题】碳氢化合物有多种，它们在工业生产、生活中有重要用途。
（1）工业上可由丁烯(C4H8)来制备丙烯(C3H6)和乙烯(C2H4)，其主要反应原理为：
反应I：C4H8 (g) C3H6(g) ΔH1
反应II：C4H8(g) 2C2H4 (g) ΔH2
①已知烃的裂解是吸热反应，则ΔH1　 　ΔH2（填“>”、 “=”或“<”）。
②若某温度下反应达到平衡时C4H8、C3H6、C2H4的体积分数分别为20%、70%、10%，平衡时总压强为P，请计算该温度下反应II的平衡常数Kp=　 　（Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体的体积分数×体系总压）
（2）石油危机日渐严重，甲烷的转化和利用在天然气化工行业有非常重要的作用。甲烷重整技术主要是利用甲烷和其他原料来制备合成气(CO和H2混合气体)。现在常见的重整技术有甲烷-水蒸气重整，甲烷-二氧化碳重整，其反应分别为：
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH>0
CH4(g) + CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g)
①下图为反应压强为0.3 MPa，投料比n(H2O)/n(CH4)为1，在三种不同催化剂催化作用下，甲烷-水蒸气重整反应中CH4转化率随温度变化的关系。
下列说法正确的是　 　。
A．在相同条件下，三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ
B．b点CH4的转化率高于a点，原因是b、a两点均未达到平衡状态，b点温度高，反应速率较快，故CH4的转化率较大
C．C点一定未达到平衡状态
D．催化剂只改变反应速率不改变平衡移动，所以在850℃时，不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下达平衡时CH4的转化率相同
②催化剂Ⅰ也可以催化甲烷-二氧化碳重整。在催化剂Ⅰ催化下，反应温度850 oC ，n(H2O)/n(CH4)为1的体系中，加入CO2。画出反应达到平衡时n(H2)/n(CO)随进料时n(CO2)/n(CH4)的变化曲线。(已知：甲烷－二氧化碳重整的平衡常数>>甲烷-水蒸气重整反应的平衡常数)　 　 。
（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子）。
①阳极的电极反应式为　 　。
②电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH－可忽略不计。400 mL10 g/L 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 g/L(溶液体积变化忽略不计)，则阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为　 　L。(乳酸的摩尔质量为90g/ mol ）
19．与研究物质变化一样，研究化学反应中的能量变化，同样具有重要意义。请回答：
（1）已知二甲醚(CH3OCH3，常温下呈气态)，H2的燃烧热分别为1455kJ/mol、286kJ/mol。请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式　 　。利用二甲醚制取H2，总反应为CH3OCH3(g)+3H2O(g)6H2(g)+2CO2(g)。已知H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ/mol，则总反应的△H=　 　。总反应能自发进行的条件是　 　(选填“高温”“低温”或“任意温度”)。
（2）二甲醚制H2的总反应分两步完成：
二甲醚水解：CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) 活化能Ea1
甲醇与水蒸气重整：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) 活化能Ea2
已知Ea1远小于Ea2。在恒温恒容容器内，一甲醚与水按1∶3投料进行制氢，请在图中画出甲醇(CH3OH)浓度随时间变化的曲线图　 　。
（3）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。某二甲醚熔融碳酸钾燃料电池的结构如图所示，Y为氧化物。负极的电极方程式为　 　。
20．氢能是理想的清洁能源。科学家通过化学方法使能量按人们所期望的形式转化，从而提高能源的利用率。
（1）氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是　 　反应（填“放热”或“吸热”）；这是由于反应物的总能量　 　生成物的总能量（填“大于”或“小于”）；从化学反应的本质角度来看，是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量　 　形成产物的化学键放出的总能量（填“大于”或“小于”）。
（2）通过氢气的燃烧反应，可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能，如果将该氧化还原反应设计成原电池装置，就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，如图就是能够实现该转化的装置，被称为氢氧燃料电池。
该电池的正极是　 　(填“a电极”或“b电极”)，在负极发生的电极反应式是　 　。电池反应的总方程式　 　。
21．
（1）高铁酸钾 不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。总反应式为 ，如图是高铁电池的模拟实验装置：
①该电池盐桥中盛有饱和 溶液，此盐桥中氯离子向　 　(填“左”或“右”)移动。
②该电池放电时正极的电极反应式为　 　；充电时每转移0.3mol电子，有　 　mol 生成，正极附近溶液的碱性　 　(填“增强”，“不变”或“减弱”)。
③上图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有　 　。
（2）“ ”电池可将 变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“ ”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为 。放电时该电池“吸入” ，其工作原理如图所示：
①充电时，正极的电极反应式为　 　。
②放电时，若生成的 和 全部沉积在电极表面，当转移0.2mol 时，两极的质量差为　 　。
22．将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，并在中间串联一个电流表，装置如图所示。
（1）该装置可以将　 　能转化为　 　能。
（2）装置中的负极材料是　 　。
（3）铜片上的电极反应式是　 　，该电极上发生了　 　(填“氧化”或“还原”)反应。
（4）稀硫酸中的SO 向　 　(填“锌”或“铜”)片移动。
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】A. 根据图示，铁与电源的负极连接，为阴极，碳棒与电源的正极连接，为阳极，故A不符合题意；
B. 电解氯化铜溶液，阴极发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故B不符合题意；
C. 电解的总反应为CuCl2 Cu＋Cl2↑，转移0.2mol电子时，阳极生成0.1mol气体，但未注明是否为标准状况，因此无法判断气体体积的大小，故C符合题意；
D. 铜为活性电极，若将碳棒换成铜棒，铜作阳极，会逐渐溶解，可实现在铁棒上镀铜，故D不符合题意；
故答案选C。
【分析】A、阴阳极判断：链接电池正极为阳，负极为阴；
B、阴极：Ag＋＞Hg＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞Pb2＋＞H＋，阴极为Cu2＋得电子；
C、阳极:金属阳极(Au、Pt除外)＞S2－＞I－＞ Br－＞Cl－＞OH-阳极为Cl-失电子；题中未标明标准状况；
D、阴极有Cu析出；
2．【答案】D
【解析】【解答】A．电极乙为正极，氧气在该电极上发生还原反应，故A不符合题意；
B．原电池工作时，电子由电极甲经外电路流向电极乙，不能流经电解质膜，故B不符合题意；
C．电解质为质子固体电解质环境，环境是酸性环境，没有OH-离子，故电极甲上的电极反应式应为：2H2S-4e-=S2+4H+，故C不符合题意；
D．电子在导线上流动，离子在溶液中移动，从而形成闭合回路；负极的电极方程式为：2H2S-4e-=S2+4H+，当有1mol H2S参与反应，转移2mol电子，则电解质溶液中有2mol H+由负极区进入正极区，故D符合题意；
故答案为D。
【分析】该原电池的负极为电极甲，H2S在其表面发生氧化反应，电极乙为正极，氧气在其表面发生还原反应。
3．【答案】B
【解析】【解答】A．电极a连接电源负极，电解时H+由阳极向阴极移动，故由b极室移向a极室，A不符合题意；
B．根据b极进入的和产生的物质，反应池中发生反应的离子方程式： ， ，B符合题意；
C．b极为阳极，发生氧化反应，离子方程式： ，C不符合题意；
D．没有指明标准状况，氢气体积不可计算，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】a极氢离子得电子生成氢气，则a电极为阴极，与电源负极相连，b为阳极，与电源正极相连，据此解答。
4．【答案】B
【解析】【解答】A. 电解池中阳极上失电子发生氧化反应、阴极上得电子发生还原反应，故A不符合题意；
B. 电子不进入电解质溶液，原电池与电解池连接后，电子从负极沿导线流向阴极、从阳极沿导线流向正极，故B符合题意；
C. 电镀时，电镀池中阳极失电子发生氧化反应，故C不符合题意；
D. 用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上水得电子生成氢气和NaOH，阳极上氯离子放电生成氯气，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.电解池中阳极上失电子、阴极上得电子；
B.电子不进入电解质溶液；
C.电镀时，电动池中阳极失电子；
D.用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上水得电子。
5．【答案】A
【解析】【解答】A．阴离子向负极移动，所以向甲电极移动，故A符合题意；
B．放电时乙电极作正极，电极反应式为：NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+ =Na1+xTi2(PO4)3，故B不符合题意；
C．甲作负极，充电时甲电极应该与电源负极相连，故C不符合题意；
D．充电时化学方程式为放电时的逆反应，所以充电过程中Mn元素的化合价降低，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据电池放电池的总反应可知，电极甲为负极，电极反应式为 Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+， 电极乙为正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+ =Na1+xTi2(PO4)3。
6．【答案】B
【解析】【解答】A、电解NaOH溶液，实质发生电解的是水，故所加物质乙应为水，A不符合题意；
B、电解稀硫酸，实质发生电解的是水，故所加物质乙应为水，B符合题意；
C、电解NaCl溶液，发生反应的化学方程式为：2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2＋H2，故所加物质乙应为HCl，C不符合题意；
D、粗铜做阳极，精铜做阴极，为电解精炼铜装置，故所加物质乙应为CuSO4，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】A、电解NaOH溶液，实质是电解水；
B、电解稀硫酸，实质是电解水；
C、电解NaCl溶液时，发生电解的为Cl-和水，同时生成OH-；
D、粗铜做阳极，精铜做阴极，为电解精炼铜装置；
7．【答案】B
【解析】【解答】A．电流从正极流向负极，铜作正极，锌做负极，则电流方向由Cu极流向Zn极，故A不符合题意；
B．若将CuSO4溶液放入A池，ZnSO4溶液放入B池，Zn与硫酸铜溶液直接接触，Zn与铜离子发生置换反应，不形成原电池，没电流，电流表指针不能偏转，故B符合题意；
C．电池工作时，Zn片做负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，Zn片上带正电荷，Cu片做正极，得电子，带负电荷，故C不符合题意；
D．盐桥中阴离子向负极移动，即阴离子移向A池，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】首先判断原电池正负极，活泼金属做负极；在判断电子的流向，由负极流向正极，电流流动方向与电子流动方向相反，溶液阴阳离子移动方向为：阳正阴负。
8．【答案】B
【解析】【解答】A．放电时，电子由镁电极经导线流向石墨电极，不经过电解质溶液，A不符合题意 ；
B．放电时，石墨作正极，电极反应式为 ，B符合题意 ；
C．充电时，Mg作阴极，连接电源的负极，C不符合题意 ；
D．未给标准状况，不能使用22.4L/mol计算，D不符合题意 ；
故答案为：B
【分析】A．放电时，Mg做负极，石墨做正极，充电时，Mg连接电源负极，石墨连接电源的正极。
放电时，电子由镁电极经导线流向石墨电极，不经过电解质溶液 ；
B．放电时，石墨作正极，电极反应式为 ；
C．阴极连接电源的负极；
D．未给标准状况，不能使用22.4L/mol计算。
9．【答案】B
【解析】【解答】
选项 原因分析 结论
A 锌锰干电池工作后碳棒不变 ×
B 氢氧燃料电池工作时都是负极发生氧化反应，H2－2e－=2H＋ √
C 太阳能电池的主要材料是高纯度的硅 ×
D 氢氧燃料电池是将化学能转变为电能 ×
故答案为：B
【分析】A.锌锰干电池中碳棒做正极，不参与反应；
B.氢氧燃料电池中H2在负极发生失电子的氧化反应；
C.太阳能电池的主要材料是硅；
D.燃料电池是将化学能转化为电能；
10．【答案】D
【解析】【解答】A、负极是铝失电子被氧化，发生氧化反应，A不符合题意；
B、Al不断反应，不断溶解，所以一段时间后，更换铝板就可以继续使用，B不符合题意；
C、铂做成网状的目的是增大与氧气的接触面积，可以加快反应速率，C不符合题意；
D、电池工作时，电流由正极流向负极，即从铂电极沿导线流向铝电极，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】在原电池中，负极失去电子，发生的是氧化反应，正极得到电子，发生的是还原反应，在电解液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。
11．【答案】B
【解析】【解答】A．该电池中a为负极，b为正极，故A不符合题意；
B．b极为正极，发生还原反应，电极方程式为 ，故B符合题意；
C．外电路的电流方向是由正极b流向负极 a，故C不符合题意；
D．由于负极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】 锂二氧化锰电池工作时，Li失去电子发生氧化反应，作负极，电极反应式为Li-e-=Li+，则MnO2所在的b电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，原电池工作时电流由正极流向负极。
12．【答案】D
【解析】【解答】
A.原电池中阳离子向正极移动，则闭合K时，钠离子从左到右通过离子交换膜，故A不符合题意
B.闭合K时，负极发生氧化反应，电极反应是2Na2S2-2e=2Na++Na2S4，故B不符合题意
C.闭合K时，X极负极溶液变为红色，说明X极生成氢氧根离子，为电解池的阴极，发生的是2H2O+2e=H2+2OH-，故C不符合题意
D.闭合K时，有0.1mol钠离子通过离子交换膜，说明有0.1mLo电子转移，阴极即可计算出生成0，05mol的气体，标况下的体积为1.12L，故D符合题意
故答案为：D
【分析】根据电池充放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3化气 Na2S4+3NaBr ，放电时，负极发生的反应是2Na2S2-2e=2Na++Na2S4，正极反应为NaBr3+2Na++2e=3NaBr，当闭合开关时，X极溶液变为红色，说明X极有氢氧根离子，说明为电解池的阴极，Y为电解池的阳极，结合选项即可判断
13．【答案】C
【解析】【解答】A．由题意，根据化合价推断，Pt电极为负极，根据原电池原理可知负极发生氧化反应，A不符合题意；
B．由题意，含Fe催化电极为正极，根据原电池原理可知正极应发生还原反应，且处在盐酸环境下，因此可知方程式中H+存在合理，且反应前后电荷守恒，原子守恒，因此该反应方程式成立，B不符合题意；
C．由B选项可知，正极区的反应消耗掉H+，因此正极区的pH值会增大，而非正负极区溶液的pH值均不变，C符合题意；
D．由负极区反应可知，H2~2e-，又因为正负极区得失电子应守恒，若要制取0.1mol的NH2OH·HCl，则会转移0.3mol电子，因此可推知消耗0.15mol H2，标准状况体积为3.36L，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．根据原电池原理，负极失电子发生氧化反应；
B．根据原电池原理，正极得电子发生还原反应；
C．依据电极反应中H+的变化判断；
D．利用得失电子应守恒计算。
14．【答案】B
【解析】【解答】A．连接电源a的电极上，HCl转化为Cl2，发生氧化反应，电解池阳极发生氧化反应，阳极极连接的是电源正极，所以a为电源正极，A不符合题意；
B．阴极区上Fe3+得电子生成Fe2+，阴极发生的电极反应为Fe3++e-=Fe2+，B符合题意；
C．根据阳极的电极反应2HCl(g)-2e-=Cl2(g)+2H+，可知2e-～Cl2(g)，故电路中每转移1mole-理论上可以回收氯气V=nVm=×1mol×22.4L/mol=11.2L，C不符合题意；
D．整个过程是电解条件下，Fe3+起催化剂作用， HCl与O2反应生成Cl2和H2O ，所以该工艺的总反应式为：4HCl+O22Cl2+2H2O，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由图可知，左侧电极上通入HCl，生成Cl2，反应前后氯元素的化合价由-1升为0，说明HCl失电子，发生氧化反应，即左侧电极是阳极，所以a是电源的正极，则b是负极，阴极上Fe3+得电子生成Fe2+。据此分析。
15．【答案】C
【解析】【解答】A.Zn和硫酸能发生反应Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，属于氧化还原反应，且存在两个活性不同的电极，可构成原电池，A不符合题意；
B.Cu能和AgNO3溶液发生反应Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag，属于氧化还原反应，且存在两个活性不同的电极，可构成原电池，B不符合题意；
C.Zn、Cu与酒精溶液都不发生反应，无法形成原电池，C符合题意；
D.Fe能与稀盐酸发生反应Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，属于氧化还原反应，且存在两个活性不同的电极，可以构成原电池，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】此题是对原电池的考查，根据形成原电池的条件进行分析。形成原电池，必须具备：存在活性不同的两电极、形成闭合回路、有电解质溶液、发生氧化还原反应；据此结合选项所给材料进行分析。
16．【答案】B
【解析】【解答】A．铁片上镀铜时，铜单质要在铁片表面生成，铜离子发生还原反应，所以铁片为阴极，纯铜为阳极，即X时纯铜，故A不符合题意；
B．制取金属钠时要电解熔融的氯化钠，钠离子在阴极即Y电极上被还原，电极反应式为Na+ +e-=Na，故B符合题意；
C．电解精炼铜时，铜离子在阴极放电生成铜单质，但阳极放电的物质不只有铜单质，还有粗铜中比铜活泼的金属单质，所以溶液中铜离子的浓度会减小，故C不符合题意；
D．电解饱和食盐水时，X极即阳极上氯离子放电被氧化生成氯气，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】X与直流电源的正极相连为电解池的阳极，Y为电解池的阴极。
17．【答案】D
【解析】【解答】A.根据图中信息可知，左边为失去电子，作负极，右边得到电子，作正极，因此a电极是负极，b电极是正极，故A不符合题意；
B.氨气在负极反应变为氮气，因此负极区发生的反应是2NH3 - 6e－= N2+6H+，故B不符合题意；
C.正极区，每消耗标准状况下2.24 L O2即物质的量为0.1 mol，得到0.4mol电子，因此a向b电极转移0.4 mol电子，故C不符合题意；
D.电池工作时电子通过由a经负载流向b电极，电子不能通过电解质溶液，故D符合题意。
故答案为D。
【分析】
18．【答案】（1）<；0.05P
（2）BD；
（3）4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑或2H2O+4e-= O2↑+4H+；6.72
【解析】【解答】（1）①已知烃的裂解是吸热反应，用第一个方程式减去第二个方程式得出总反应方程式，利用盖斯定律进行判断：ΔH1<ΔH2；②计算得该温度下反应II的平衡常数Kp=0.05p。此题根究平衡常数表达式可以计算得出。
（2）根据催化剂能增大反应速率，降低活化能来判断：BD，根据平衡常数只与温度有关，画出图像；
（3）①阳极的电极反应式为：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑或2H2O+4e-= O2↑+4H+； 电解过程中实质是电解水，根据电解过程中2H2O=2H2+O2，电解前后的质量根据体积和浓度计算得出 ，两次质量差即是水的质量。阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为：6.72
【分析】此题考查反应原理4中盖斯定律来判断焓变的大小，及化学平衡常数的基本知识点，根据化学平衡常数基本公式及影响因素进行解题。电极反应书写实质是氧化和还原反应的书写，根据得失电子能力进行判断电极反应物。根据电子、原子、电荷守恒进行书写电极反应式。
19．【答案】（1）CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-1455kJ/mol；129kJ/mol；高温
（2）
（3）CH3OCH3+6-12e-=8CO2+3H2O
【解析】【解答】(1)燃烧热是指1mol物质完全燃烧生成稳定物质所放出的热量，二甲醚的燃烧热为1455kJ/mol，则其燃烧热的热化学方程式为：CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-1455kJ/mol。氢气的燃烧热化学方程式为：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-286kJ/mol。设①CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H1=-1455kJ/mol，②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H2=-286kJ/mol，③H2O(g)=H2O(l) △H3=-44kJ/mol，④CH3OCH3(g)+3H2O(g)
6H2(g)+2CO2(g) △H，依据盖斯定律：④=①-②6+③3，△H=△H1-△H26+△H33，代入数值，求得△H=129kJ/mol。总反应反应后气体分子数增多，△S>0，而△H>0，因此总反应能自发进行的条件是高温。
(2)反应I的活化能比反应Ⅱ低，所以第一步转化为甲醇的反应进行较快，而第二步甲醇转化为氢气的反应进行较慢，这样会在短时间内造成甲醇的积累，随着时间推移，上述反应各自达到平衡，甲醇的浓度最终还会下降，因此图像中甲醇的浓度先上升，后下降，最后几乎不变，图像为：
(3)燃料电池中，氧气在正极发生还原反应，二甲醚在负极发生氧化反应。负极上二甲醚失电子，电极反应式为：CH3OCH3+6
-12e-=8CO2+3H2O。
【分析】 (1) 根据燃烧热的含义和盖斯定律书写热化学方程式、计算总反应的△H，根据△H-T△S分析反应自发的温度；
（2）根据Ea1远小于Ea2，甲醇先快速增加，然后又逐渐减小，达到平衡时不再改变；
（3）氧气为正极，二甲醚为负极，失电子后转化为二氧化碳，根据化合价确定失电子数，根据电荷守恒确定碳酸根离子的位置和系数。
20．【答案】（1）放热；大于；小于
（2）b电极；H2 2e = 2H+；2H2+O2 =2H2O
【解析】【解答】（1）氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是放热反应；这是由于反应物的总能量大于生成物的总能量；由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量小于形成产物的化学键放出的总能量。
（2）氢氧燃料电池，通入氢气的一极失电子发生氧化反应，通入氧气的一极得电子发生还原反应，b电极是该电池的正极，a是负极，酸性条件下，负极发生的电极反应式是H2 2e =2H+。电池反应的总方程式是2H2+O2 =2H2O。
【分析】（1）燃烧反应都是放热反应；根据放热反应的能量变化确定物质能量大小和化学键键能大小；
（2）氢氧燃料电池中，H2在负极发生失电子的氧化反应，O2在正极发生得电子的还原反应，据此作答；
21．【答案】（1）右；FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-；0.1；减弱；使用时间长、工作电压稳定
（2）；15.8g
【解析】【解答】(1)①盐桥中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路，故放电时盐桥中氯离子向右移动，
故答案为：右；
②放电时，负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-═Zn（OH）2，正极上得电子发生还原反应，由电池的总反应方程式-负极反应式=正极反应式可知，正极反应式为FeO42-+3e-+4H2O═Fe（OH）3+5OH-；充电时，理论上分析，每生成1molK2FeO4转移3mol电子，所以每转移0.3mol电子，有0.1mol 生成；充电时，正极接电源正极，作阳极，发生氧化反应，根据电极反应式知，正极附近有氢氧根离子被消耗，所以正极附近溶液碱性减弱，
故答案为：FeO42-+3e-+4H2O═Fe（OH）3+5OH-；0.1；减弱；
③由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定。
故答案为：使用时间长、工作电压稳定；（2）①充电时该电池“放出” CO2，正极变为电解池的阳极，失电子发生氧化反应，故电极方程式为2Na2CO3+C-4e =3CO2↑+4Na+ ，
故答案为：2Na2CO3+C-4e =3CO2↑+4Na+
②由放电时总反应4Na+3CO2=2Na2CO3+C可知，当转移0.2mol 时，负极消耗0.2molNa，质量减少0.2mol×23g/mol=4.6g；同时正极产生0.1mol Na2CO3和0.05molC，质量增加(0.1mol×106g/mol+0.05mol×12g/mol)=11.2g，两极的质量差为11.2g+4.6g=15.8g。
故答案为：15.8g。
【分析】（1）①在电解液中，阴离子移向负极；
正极得到电子，化合价降低，相当于氧化还原反应中的氧化剂；由于氢氧根会向负极移动，因此正极附近的碱性会减弱；
（2）①正极会得到电子，是碳单质和碳酸钠失去电子得到二氧化碳和钠离子；
②根据放电的反应方程式可以得出转移0.2mol 时，两极的质量差就是正极增加的与负极减少的之和。
22．【答案】（1）化学；电
（2）锌
（3）2H++2e-=H2↑；还原
（4）锌
【解析】【解答】(1)该装置中，锌失去电子、氢离子得到电子，由于氧化反应和还原反应分开进行，故是原电池装置，可以将化学能转化为电能。
(2)装置中锌失去电子被氧化，为负极，锌是导体，故负极材料是锌。
(3)铜是正极，氢离子在铜片上得电子，电极反应式是2H++2e-=H2↑，该电极上发生了还原反应。
(4)原电池中，阴离子向负极移动，则稀硫酸中的SO 向锌片移动。
【分析】
(1)原电池可以将化学能转化为电能。
(2)活泼电极作负极。
(3)铜是正极，氢离子在铜片上得电子，发生了还原反应。
(4)原电池中，阴离子向负极移动。