4.1 原电池 同步练习(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 同步练习
一、单选题
1．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是（　　）
A．普通锌锰电池 B．冶炼金属钠 C．太阳能电池 D．天然气燃烧
A．A B．B C．C D．D
2．下列装置中，能构成原电池的是
A． B．
C． D．
3．将用导线连接的两根铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，形成燃料电池，其电池反应为：CH4+2O2+2OH﹣=CO32﹣+3H2O．下列叙述正确的是（　　）
①通入CH4的电极为正极；②正极的电极反应是O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；③通入氧气的电极为正极；④通入CH4的电极的反应是CH4+O2+4e﹣=CO2+2H2O；⑤负极的电极反应是CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O；⑥电池工作时溶液中的阳离子向负极移动；⑦电池工作时溶液中的阴离子向负极移动；⑧电池工作时电子从通入甲烷的一极由外电路流向通入氧气的一极．
A．②③⑤⑦⑧ B．②③⑤⑥⑧ C．①②⑤⑦⑧ D．①②③④⑦
4．下列装置能构成原电池的是（　　）
A． B．
C． D．
5．原电池是将化学能直接转化为电能的装置，原电池反应的本质是（　　）
A．化合价的升降 B．离子定向移动
C．氧化还原反应 D．电能的储存
6．利用微生物燃料电池进行废水处理，实现碳氮联合转化。其工作原理如右图所示，其中M、N为厌氧微生物电极。下列有关叙述不正确的是（　　）
A．负极的电极反应为HC2O4--2e-+2H2O=2CO2↑+H+
B．电池工作时，H+由M极移向N极
C．相同条件下，M、N两极生成的CO2和N2的体积之比为5：1
D．好氧微生物反应器中发生的反应为NH4++2O2=NO3-+2H++H2O
7．下列说法正确的是（　　）
A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔHB．若在海轮外壳上附着一些锌块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀
C．1molNa2O2与足量H2O反应产生O2，理论上转移的电子数约为2×6.02×1023
D．用pH均为2的盐酸和醋酸分别中和等物质的量的NaOH，消耗醋酸的体积更大
8．下列关于四种装置的叙述错误的是（　　）
A．电池Ⅰ：铜表面产生气泡
B．电池Ⅱ：是充电电池，属于二次电池
C．电池Ⅲ：外电路中电流由电极a通过导线流向电极b
D．电池Ⅳ：锌筒作负极，被氧化
9．常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是（　　）
A．t1时刻前，Al片的电极反2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+
B．t1时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应
C．t1之后，负极Cu失电子，电流方向发生改变
D．烧杯中发生的离子反应为：2NO2+2OH-=2NO3-+H2O
10．下列说法错误的是（　　）
A．焰色反应实验可用细铁丝代替铂丝
B．用湿润的pH试纸测氯化钠溶液的 pH，对结果没有影响
C．由水制取氢气的方法之一是利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解
D．纯锌与稀硫酸反应产生氢气的速率较慢，再加入少量CuSO4固体，速率不改变
11．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，可构成一种纳米型原电池。该电池负极发生的反应为（　　）
A．Ag+ + e- =Ag B．Cu - 2e- = Cu2+
C．Cu2+ + 2e- = Cu D．2H+ + 2e- = H2↑
12．化学与生产、生活密切相关，对下列现象或事实解释，不正确的是（　　）
选项 现象或事实 解释
A 开启啤酒瓶后会大量冒泡 压强减小，气体的溶解平衡向压强增大方向移动
B 废旧电池要集中回收处理 废旧电池中含有重金属离子，随意丢弃会污染环境
C 热碱水清除炊具上残留的油污 Na2CO3和油污可直接发生反应
D 工业上常用电解法冶炼Na、Mg 电解池阴极有强还原性
A．A B．B C．C D．D
13．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
14．实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡．实验b：将锌片在稀溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡．下列有关说法不正确的是（　　）
A．实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
B．实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
C．实验中原电池总反应的离子方程式：
D．锌片经溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能
15．我国科学家设计了一种新型的溴基液流可充电电池用于大规模储能，其放电时的工作原理如图所示。下列有关说法错误的是
A．放电时，M为正极
B．放电时，N极发生的电极反应为Br-+2Cl--2e-=
C．充电时，每生成1molTiO2+，有2molH+穿过质子交换膜进入N极室
D．充电时，总反应为2Ti3+++2H2O=2TiO2++Br-+2Cl-+4H+
16．某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O催化还原，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．电池工作过程中电子由a极流向b极
B．b极反应式为+14H++6e-=2Cr3++7H2O
C．每处理0.5mol，可生成16.8L(标准状况下)CO2
D．电池工作过程中，a极区附近溶液的pH增大
二、综合题
17．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
（1）CO可用于炼铁，
已知：Fe2O3（s）+ 3C（s）＝2Fe（s）+ 3CO（g） ΔH 1＝+489.0 kJ·mol－1
C（s） +CO2（g）＝2CO（g） ΔH 2 ＝+172.5 kJ·mol－1
则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为　 　。
（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。写出该电池的负极反应式：　 　。
（3）CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g），测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图。①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ　 　KⅡ（填“＞”或“＝”或“＜”）。
②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。
容 器 甲 乙
反应物投入量 1molCO2、3molH2 a molCO2、b molH2、 c molCH3OH（g）、c molH2O（g）
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为　 　。
③一定温度下，此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是　 　。
a.容器中压强不变 b.H2的体积分数不变 c.c（H2）＝3c（CH3OH） d.容器中密度不变 e.2个C＝O断裂的同时有3个H－H断裂
（4）将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为：2CO2（g） + 6H2（g） CH3OCH3（g） + 3H2O（g）。已知一定条件下，该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比[n(H2) / n(CO2)]的变化曲线如下图。若温度升高，则反应的平衡常数K将　 　（填“增大”、“减小”或“不变”。下同）；若温度不变，提高投料比n(H2)/n(CO2)，则K将　 　；该反应△H　 　0（填“＞”、“＜”或“=”）。
18．SO2的含量是衡量大气污染的一个重要指标。工业上常采用催化还原法、吸收法或电解法处理SO2。利用催化还原 SO2法 不仅可消除SO2污染，而且可得到有经济价值的单质S。
（1）已知CH4和S的燃烧热(△H)分别为-890.3 kJ/ mol和一297.2 kJ/ mol ， 则CH4 催化还原SO2反应：CH4(g) +2 SO2 (g) =CO2(g)+ 2S(s)+ 2 H2O(1) △H =　 　kJ/mol
（2）在恒容密闭容器中，用 H2还原SO2生成S 的反应分两步完成(如图1所示)，该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2所示 ：
分析可知X为　 　(填化学式)，o~t1时间段的温度为　 　，o~ t1时间段用SO2表示的化学反应速率为　 　。
（3）焦炭催化还原SO2生成S2， 化学方程式为2C(s)+ 2 SO2 (g) S2(g)+2CO2(g)△H < 0。
实验测得：v正= k 正c2 (SO2 ) ， v逆= k 逆c(S2 ) c2 ( CO 2) ( k正、k逆为速率常数，只与温度有关)．某温度下，向2L的恒容密闭容器中充入1mol SO2，并加入足量焦炭，当反应达平衡时，SO2 转化率为80%，则：
①k正：k 逆=　 　。
②若升高温度，k正增大的倍数　 　( 填“> ”、“< ”或“= ”) k 逆增大的倍数。
（4）利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2。
直流电源a为　 　极，电解时．电极B的电极反应式为　 　。
19．依据反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。
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，发生的电极反应为　 　；
（3）X电极上发生的电极反应为　 　。
20．雄黄（As4S4）和雌黄（As2S3）是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生．根据题意完成下列填空：
（1）As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl4并放出H2S气体．若As2S3和SnCl2正好完全反应，As2S3和SnCl2的物质的量之比为　 　．
（2）上述反应中的氧化剂是　 　，反应产生的气体可用　 　吸收．
（3）As2S3和HNO3有如下反应：As2S3+10H++10NO3﹣=2H3AsO4+3S↓+10NO2↑+2H2O．若生成2mol H3AsO4，则反应中转移电子的物质的量为　 　．若将该反应设计成一原电池，则NO2应该在　 　（填“正极”或“负极”）附近逸出．
21．
（1）氢氧燃料电池是一种高效无污染的清洁电池它分碱性（用KOH做电解质）和酸性（用硫酸做电解质）燃料电池。如果是酸性燃料电池，则正极反应方程式是　 　。
（2）科研人员设想用如图原电池装置生产硫酸，则负极的电极反应式为　 　。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A．锌锰电池是化学能转化为电能，故A不符合题意；
B．冶炼金属钠是电解原理，是电能转化为化学能，故B符合题意；
C．太阳能电池是将光能转化为电能，故C不符合题意；
D．天然气燃烧是化学能转化为热能，故D不符合题意；
故答案为B
【分析】A．化学能转化为电能；
B．电能转化为化学能；
C．光能转化为电能；
D．燃烧是化学能转化为热能。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．未形成闭合回路，不能形成原电池，A不符合题意；
B．两个电极活动性相同，不能产生电势差，不能形成原电池，B不符合题意；
C．Zn和Cu为活动性不同的电极，番茄汁有自由移动的氢离子，Zn与番茄汁能够发生自发的氧化还原反应，且能够形成闭合回路，可以形成原电池，C符合题意；
D．酒精不是电解质溶液，不能导电，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】原电池构成条件：两根不同材料的导体作为电极，有电解质溶液，形成自发的氧化还原反应，有导线连接形成闭合回路。
3．【答案】A
【解析】【解答】①具有还原性的甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，所以①错误；②在碱性溶液中，氧气在正极得电子被还原，正极的电极反应是O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，所以②正确；③氧气具有氧化性，在正极上得电子，所以通入氧气的电极为正极，所以③正确；④通入CH4的电极的反应是电极反应式为CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O，所以④错误；⑤甲烷在负极失电子被氧化，负极的电极反应是CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O，所以⑤正确；⑥电池工作时溶液中的阳离子向正极移动，所以⑥错误；⑦电池工作时溶液中的阴离子向负极移动，所以⑦正确；⑧电池工作时电子从通入甲烷的一极，即负极，由外电路流向通入氧气的一极，即正极，所以⑧正确．所以选A．
【分析】本题考查碱性甲烷电池的工作原理，本题中注意把握电极反应式的书写，正确判断两极的化学反应，在学习中注意积累电子、电流、离子的流向．
4．【答案】A
【解析】【解答】A．锌为负极，铜为正极，电解质为硫酸，可发生自发进行的氧化还原反应，符合原电池的构成条件，能形成原电池，故A符合题意；
B．酒精不导电，为非电解质，不能形成原电池，故B不符合题意；
C．未构成闭合电路，不能形成原电池，故C不符合题意；
D．两电极相同，不能形成原电池，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】 形成原电池的条件是：活泼性不同的金属或导电非金属作电极、能与电极反应的电解质溶液、形成闭合回路，据此进行判断即可。
5．【答案】C
【解析】【解答】解：原电池反应的本质是自发的氧化还原反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故选C．
【分析】原电池反应的本质是负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子由负极沿导线流向正极，从而实现将化学能转化为电能，由此分析解答．
6．【答案】C
【解析】【解答】A.由分析可知，负极的电极反应式为：HC2O4－－2e－＋2H2O=2CO2↑＋H＋，选项正确，A不符合题意；
B.在该原电池中，负极（M电极）上产生H+，正极（N电极）上消耗H+，因此H+由M电极移向N电极，选项正确，B不符合题意；
C.根据得失电子守恒可得，令反应过程中转移电子数为10mol，则M电极生n(CO2)=10mol，N电极上生成n(N2)=1mol，因此相同条件下两电极生成的CO2和N2的体积之比为10:1，选项错误，C符合题意；
D.由分析可知，“好氧微生物反应器”中发生的反应为NH4＋＋2O2=NO3－＋2H＋＋H2O，选项正确，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】由图示可知，该原电池装置中，M电极上HC2O4－转化为CO2，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：HC2O4－－2e－＋2H2O=2CO2↑＋H＋；废水中剩余的NH4＋进入“好氧微生物反应器”中，与O2反应生成NO3－；NO3－进入原电池中，在N电极上反应生成N2，其电极反应式为：2NO3－＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2O；据此结合选项分析作答。
7．【答案】B
【解析】【解答】A.碳酸钙的分解将固体转化为气体，所以一定是熵增反应，即熵判据符合自发要求，但是该反应仍然不能自发进行，说明其焓变一定不符合要求，所以焓变大于0，选项A不符合题意。
B.在海轮外壳上附着一些锌块，可以形成锌铁原电池，其中锌为负极对正极的铁起到了保护作用（牺牲阳极的阴极保护法），选项B符合题意。
C.过氧化钠与水反应时，过氧化钠内-1价的氧，有一半转化为0价，一半转化为-2价，所以1molNa2O2与足量H2O反应，实际只转移1mol电子，选项C不符合题意。
D.中和等物质的量的NaOH需要的盐酸和醋酸的物质的量一定相等，pH均为2的盐酸和醋酸相比，明显醋酸的浓度远大于盐酸，为了达到相同的物质的量，应该取更小体积的醋酸，选项D不符合题意。
故答案为：B
【分析】A.只有熵增焓减小的反应才能在任何条件下自发进行；
B.根据原电池的原理，负极发生氧化反应，腐蚀的较快；
C.氧化还原反应的实质是电子在氧化剂和还原剂之间转移；
D.由于醋酸是弱电解质，所以要是醋酸和盐酸的pH相同时，醋酸的体积会更大，消耗的碱就会更大。
8．【答案】C
【解析】【解答】A．锌铜-稀硫酸原电池中铜为正极，H+在铜片表面被还原，产生气泡，故A不符合题意；
B．铅蓄电池是最早使用的充电电池，属于二次电池，故B不符合题意；
C．氢氧燃料电池中通入氢气的电极为负极，原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即电子由a经外电路流向电极b，则电流由电极b通过导线流向电极a，故C符合题意；
D．干电池中Zn易失电子发生氧化反应而作负极，生成的锌离子进入电解质溶液，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.电池Ⅰ中Zn为负极，Cu为正极；
B.电池Ⅱ是铅蓄电池，属于二次电池；
C.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，电子由负极导线流向正极；
D.电池Ⅳ中Zn为负极，负极发生氧化反应。
9．【答案】D
【解析】【解答】A．t1时刻前，铝片做负极反应，Al发生氧化反应，负极发生2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+，故A不符合题意；
B．t1时，随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，故B不符合题意；
C．随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，铜做负极反应，电流方向相反，故C不符合题意；
D． NO2溶解于NaOH溶液生成NaNO3和NaNO2，烧杯中发生的离子反应为：2NO2+2OH-=NO3-+NO2-+H2O，故D符合题意；
故答案为D。
【分析】理解原电池原理及铝的特殊化学性质是解题关键，0-t1时，Al在浓硝酸中发生钝化过程，Al为负极，氧化得到氧化铝，应有水参加，根据电荷守恒可知，有氢离子生成，Cu为正极，硝酸根放电生成二氧化氮，应由氢离子参与反应，同时有水生成，随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，t1时，铜做负极反应，Al为正极。
10．【答案】D
【解析】【解答】A．铁丝焰色反应显无色，因此进行焰色反应实验时，可以使用光洁无锈的铁丝代替铂丝进行实验，A不符合题意；
B．NaCl溶液显中性，与溶液的浓度大小无关，因此用湿润的pH试纸测氯化钠溶液的 pH，对结果没有影响，B不符合题意；
C．水会分解产生氢气和氧气，因此由水制取氢气的方法之一是利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解，C不符合题意；
D．纯锌与稀硫酸反应产生氢气的速率较慢，再加入少量CuSO4固体，Zn与硫酸铜在溶液中发生置换反应产生Cu，Zn、Cu、硫酸构成原电池，Zn为负极，可以使化学反应速率大大加快，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．铁元素的焰色反应为无色；
B．氯化钠溶液为中性，经稀释后溶液pH不变；
C．低等植物和微生物在阳光作用下使水分解产生氢气；
D．锌与少量硫酸铜反应生成铜，锌铜构成原电池加快化学反应速率。
11．【答案】B
【解析】【解答】组成该原电池的总反应为：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag，Cu在负极发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Cu－2e－=Cu2＋，B符合题意；
故答案为：B
【分析】组成该原电池的总反应为：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag，根据总反应写出负极反应式，从而得出答案。
12．【答案】C
【解析】【解答】A.CO
2+H
2O
H2CO3，压强减小，气体的溶解平衡向压强增大方向移动，即向左移动，冒出大量气泡，A项正确；
B. 废旧电池中含有重金属离子Hg2＋等，随意丢弃会污染环境，所以废旧电池要集中回收处理，B项正确；
C.碳酸钠水解生成NaOH和碳酸氢钠，生成的NaOH能与油污反应生成可溶物，用于洗涤炊具上残留的油污，C项错误；
D.工业上用电解熔融的NaCl和MgCl2的方法制取Na和Mg，阴极上Na＋、Mg2＋得电子，所以电解池的阴极有强还原性，D项正确；
故答案为：C。
【分析】该题考察化学平衡的移动、废旧电池的处理、除油污的原理、工业上冶炼金属的方法，
A.CO2+H2O H2CO3，压强减小，气体的溶解平衡向压强增大方向移动，即向左移动，冒出大量气泡;
B.废旧电池中含有重金属离子Hg2＋等，随意丢弃会污染环境，所以废旧电池要集中回收处理;
C.油污在碱性条件下水解，而碳酸钠的水解成碱性才使油污发生水解而除去；
D.
工业上用电解熔融的NaCl和MgCl2的方法制取Na和Mg，阴极上Na＋、Mg2＋得电子，所以电解池的阴极有强还原性。
13．【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。
14．【答案】A
【解析】【解答】A．实验a中产生气泡是因为锌片和稀硫酸发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转换形式是化学能转化为热能，故A符合题意；
B．实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，故B不符合题意；
C．实验a中锌片和稀硫酸发生反应，实验b中形成原电池，锌片作负极，电极反应为，铜片作正极，电极反应为，总反应为，故C不符合题意；
D． 将锌片在稀溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，阻止锌与稀硫酸反应，从而有利于更多的化学能转化为电能，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A、产生气泡的实质是氢离子得电子变成氢气，该过程会放出热量，是化学能转化为热能。
15．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析可知，放电时，M为正极，A不符合题意；
B．放电时，N极为负极，Br-失电子产物与电解质反应生成，发生的电极反应为Br-+2Cl--2e-=，B不符合题意；
C．充电时，M极为阳极，发生反应Ti3+-e-+H2O=TiO2++2H+，依据电荷守恒，每生成1molTiO2+，有1molH+穿过质子交换膜进入N极室，C符合题意；
D．由图中信息可知，充电时，Ti3+与反应生成TiO2+、Br-、Cl-等，总反应为2Ti3+++2H2O=2TiO2++Br-+2Cl-+4H+，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】新型二次电池的判断：
1、化合价升高的为负极，失去电子，化合价降低的为正极，得到电子；
2、电极反应式的书写要注意，负极反应为负极材料失去电子化合价升高，正极反应为正极材料得到电子化合价降低，且要根据电解质溶液的酸碱性判断，酸性溶液不能出现氢氧根，碱性溶液不能出现氢离子，且电极反应式要满足原子守恒；若是充电过程，则负极作为阴极，正极作为阳极，阴极电极反应式为负极的逆反应，阳极的电极反应式为正极的逆反应。
16．【答案】D
【解析】【解答】A．由图可知，在b极被还原生成Cr3+，CH3COOH在a极被氧化生成CO2，则a极为负极，b极为正极，故电池工作时电子由a极流向b极，选项A不符合题意；
B．在b极被还原生成Cr3+，结合得失电子守恒及质量守恒可得电极反应式：+14H++6e－=2Cr3++7H2O，选项B不符合题意；
C．处理0.5mol时转移3mole－，据得失电子守恒可知，负极上生成0.75molCO2，在标准状况下的体积为0.75mol×22.4L·mol－1＝16.8L，选项C不符合题意；
D．a极反应式为CH3COOH+2H2O－8e－=2CO2↑+8H+，由于生成H+，则a极区附近溶液酸性增强，pH减小，选项D符合题意；
故答案为：D。
【分析】a电极上CH3COOH发生氧化反应生成CO2，则a为负极，b为正极，负极反应为CH3COOH+2H2O－8e－=2CO2↑+8H+，正极反应为+14H++6e－=2Cr3++7H2O。
17．【答案】（1）Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-28.5 kJ·mol－1
（2）CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O
（3）＞；1≥c>0.4；bd
（4）减小；不变；<
【解析】【解答】(1)将已知的两个热化学方程式编号：
①Fe2O3(s)+3C(s)＝2Fe(s)+3CO(g)； ΔH1＝+489.0 kJ·mol－1，
②C(s)+CO2(g)＝2CO(g)；ΔH2＝+172.5kJ·mol－1。
将① ②×3得Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)；ΔH=ΔH1 3ΔH2=489.0 kJ·mol－1 3×172.5 kJ·mol－1=-28.5 kJ·mol－1。所以CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)；ΔH=-28.5 kJ·mol－1。
(2)该燃料电池总反应为2CO+O2=2CO2，CO在反应中失去电子，所以通入CO的一极是负极，因为电解质溶液是KOH，所以CO2转化成CO32-，根据碳元素化合价由+2升高到+4，1molCO失去2mol电子，负极反应式为：CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O
(3)①图像I、II曲线平行于时间轴对应的状态是平衡状态，平衡状态时CH3OH物质的量曲线I比曲线II多，因容器体积一定，所以平衡时曲线I的生成物浓度比曲线II的生成物浓度高，根据平衡常数表达式 ，可知曲线I的平衡常数比曲线II要大，所以KⅠ＞KⅡ。
②利用“三段式”先求出甲容器平衡时各组分物质的量。设甲容器平衡时CH3OH的物质的量为x。
恒温恒容下， ，则有 ，解得x=0.4mol。
甲容器平衡时各组分物质的量分别为CO2为0.6mol、H2为1.8mol、CH3OH为0.4mol、H2O(g)为0.4mol。
因为“要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等”，甲、乙互为“等同平衡”，所以达到平衡时甲、乙容器中各组分物质的量分别对应相等。要使反应开始时逆向进行则有下列相关量：
若使起始时维持化学反应向逆反应方向进行，初始投入的CH3OH和H2O(g)的物质的量不能低于它们平衡时的物质的量，即c>0.4，
初始时全部由生成物投料c取最大值，即a、b为0， (c-0.4mol)=0.6mol，解得c=1，所以c的范围是1≥c>0.4。
③a.因为反应在恒压条件下进行，容器中压强一直未变化，所以容器中压强不变不能作为反应达到平衡状态的依据，a不符合题意；
b.反应过程中H2的体积分数一直在变化，所以H2的体积分数不变能判断该反应已达平衡状态，b符合题意；
c.c(H2)＝3c(CH3OH)，但反应过程中其数值可能在变也可能不变，所以c(H2)＝3c(CH3OH)不能判断该反应已达平衡状态，c不符合题意；
d.根据质量守恒可知反应混合物总质量[m(总)]不变，但反应过程中气体的体积（V）一直在变化，根据密度 可知容器中气体密度一直在变化，所以容器中气体密度不变可判断该反应达到平衡状态，d符合题意；
e.CO2结构是O=C=O，H2的结构是H—H，单位时间内“2个C=O断裂”是用CO2表示的正反应速率，单位时间内“3个H—H断裂”是用H2表示的正反应速率，无法确定正、逆反应速率是否相等，所以2个C＝O断裂的同时有3个H－H断裂不能判断该反应达到平衡状态，e不符合题意；
故答案为：bd
(4)由图像知在投料比不变时CO2的平衡转化率随温度的升高而减小，即生成物浓度越来越小，反应物浓度越来越大，根据平衡常数表达式 推知平衡常数值越来越小，所以升高温度，反应的平衡常数K将减小。因为平衡常数只受温度的影响，与浓度无关，所以温度不变时，提高投料比，平衡常数K不变。由图像知随温度升高CO2的平衡转化率减小，即平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，逆反应方向是吸热反应，则正反应为放热反应，即该反应△H<0。
【分析】（1）根据盖斯定律计算反应热，从而写出反应的热化学方程式；
（2）CO在负极发生失电子的氧化反应，由于电解液为碱性，故需考虑CO2与OH-的反应；
（3）①同一个反应在不同温度下，正向进行的程度越大，其平衡常数越大；
②结合等效平衡，根据平衡三段式进行计算；
③根据平衡状态的判断进行分析，反应达到平衡状态时，各组成的浓度、物质的量、质量保持不变；
（4）结合温度对平衡常数移动、平衡的影响进行分析；
18．【答案】（1）-295.9 kJ/mol
（2）H2S；300℃； mol/(L min)
（3）3.2：1；＜
（4）正；2HSO3-+2H++2e-═S2O42-+2H2O
【解析】【解答】（1）CH4 和S的燃烧热分别为890.3 kJ/mol 和297.2 kJ/mol，可知热化学方程式：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol，②S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-297.2kJ/mol，根据盖斯定律①-②×2可得CH4（g）+2SO2（g）═CO2（g）+2S （s）+2H2O（l）△H=-295.9 kJ/mol；（2）根据图1可知，在300℃时，SO2和H2反应生成H2S，在100℃到200℃时，H2S和SO2反应生成S和水，所以X为H2S；在图2中，0～t1时间段SO2和H2的浓度降低，H2S的浓度升高，故0～t1时间段温度为300℃；用SO2 表示的化学反应速率v= = = mol/（L min）；(3) 某温度下，向2L的恒容密闭容器中充入1mol SO2，并加入足量焦炭，当反应达平衡时，SO2 转化率为80%，则：
①当反应达到平衡时，v正=v逆，则k正c2 (SO2 ) =k逆c(S2) c2(CO2)，故k正：k逆= = =3.2：1；②此反应正反应为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，此时v正＜v逆，则k正增大的倍数小于k逆增大的倍数；(4) 依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，则电源a为正极；电解时，电极B为阴极，HSO3-还原为S2O42-，则发生的电极反应式为2HSO3-+2H++2e- ═S2O42-+2H2O。
【分析】（1）CH4和SO2反应的化学方程式为CH4+2SO2=CO2+2S+2H2O，CH4和S的燃烧热分别为890.3kJ/mol 和297.2kJ/mol，热化学方程式为：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol ②S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-297.2kJ/mol，根据盖斯定律①-②×2计算CH4（g）+2SO2（g）═CO2（g）+2S （s）+2H2O（l）的焓变△H；（2）根据图1可知，在300℃时，SO2和H2反应生成H2S，在100℃到200℃时，H2S和SO2反应生成S和水；0～t1时间段用SO2 表示的化学反应速率v= ；(3) 某温度下，向2L的恒容密闭容器中充入1mol SO2，并加入足量焦炭，当反应达平衡时，SO2 转化率为80%，
①当反应达到平衡时，v正=v逆，据此计算k正：k 逆；
②升高温度，正、逆反应速率均升高，且平衡向吸热反应方向移动；
(4) 依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极区发生反应SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，阳极与电源的正极a相连，b为电源负极，阴极的电极反应式为2HSO3-+2H++2e-═S2O42-+2H2O，以此解答该题。
19．【答案】（1）Cu；AgNO3溶液
（2）正；Ag++e- =Ag
（3）Cu-2e- =Cu2+
【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，电解质溶液应该为AgNO3，故答案为：Cu；AgNO3；
(2)正极为活泼性较Cu弱的Ag，Ag+在正极上得电子被还原，电极反应式为Ag++e- =Ag，故答案为：正；Ag++e- =Ag；
(3)Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，电极反应式为Cu-2e- =Cu2+，故答案为：Cu-2e- =Cu2+。
【分析】根据反应2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，则正极为Ag，Ag+在正极上得电子被还原，电极反应式为Ag++e=Ag，电解质溶液为AgNO3，结合原电池原理分析解答。
20．【答案】（1）1：1
（2）As2S3；NaOH溶液
（3）10mol；正极
【解析】【解答】解：（1）根据电子得失守恒知1molAs2S3作氧化剂得到2mol电子，而1molSnCl2作还原剂失去2mol电子，所以二者的物质的量之比是1：1，
故答案为：1：1；（2）反应中As2S3中的As元素化合价降低，As2S3为氧化剂，H2S为酸性气体，可用NaOH溶液吸收；
故答案为：As2S3；NaOH溶液；（3）As2S3和浓HNO3反应生成H3AsO4、S和NO2，反应的离子方程式为：As2S3+10H++10NO3﹣=2H3AsO4+3S↓+10NO2↑+2H2O，反应中As的化合价升高，N元素的化合价降低，若生成2mol H3AsO4，则反应中转移电子的物质的量为10mol，原电池中得电子的物质在正极反应，则硝酸根离子在正极得电子生成NO2，
故答案为：10mol；正极．
【分析】（1）As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl4并放出H2S气体，反应的方程式为2As2S3+2SnCl2+4HCl=As4S4+2SnCl4+2H2S↑，可根据方程式或化合价的变化判断；（2）根据反应物中某元素化合价的降低来分析氧化剂，酸性气体用碱性溶液吸收；（3）As2S3和浓HNO3反应生成H3AsO4、S和NO2，反应的离子方程式为：As2S3+10H++10NO3﹣=2H3AsO4+3S↓+10NO2↑+2H2O，反应中As的化合价升高，N元素的化合价降低，原电池中得电子的物质在正极反应．
21．【答案】（1）O2+4e-+4H+＝2H2O
（2）SO2-4e-+2H2O＝SO42-+4H+
【解析】【解答】（1）氢氧燃料电池中氧气在正极通入，发生得到电子的还原反应，电解质溶液显酸性，则正极反应方程式是O2+4e-+4H+＝2H2O；（2）氧气得到电子，b电极是正极，a电极是负极，发生二氧化硫失去电子的氧化反应，则负极的电极反应式为SO2-4e-+2H2O＝SO42-+4H+。
【分析】（1）氢氧燃料电池的负极是氢气，去电子，正极是氧气，得到电子；
（2）该原电池的负极是二氧化硫，在反应中由于是酸性电解液，因此二氧化硫失去电子和水反应生成氢离子和硫酸根离子。