1.2 化学能与电能的转化 （含解析）同步练习2023-2024学年上学期高二化学苏教版（2019）选择性必修1

1.2 化学能与电能的转化 同步练习
一、单选题
1．下列装置可以构成原电池的是（　　）
A B C D
A．A B．B C．C D．D
2．某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，装置如下图。当电池工作时，下列说法错误的是（　　）
A．铜片为正极 B．负极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+
C．化学能主要转化为电能 D．电子从锌片经水果流向铜片
3．下列各变化中，属于原电池反应的是（　　）
A．在空气中金属铝表面迅速氧化成保护层
B．白铁（含锌）表面有划损时，也能阻止铁被氧化
C．红热的铁丝与水接触表面形成的保护层
D．铁与H2SO4反应时，加入少量ZnSO4溶液时，可使反应加速
4．下列有关电池的说法不正确的是（　　）
A．手机中用的锂离子电池属于二次电池
B．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
C．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
D．铅蓄电池使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
5．用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．充电时，阴极的电极反应为：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O
B．放电时，负极的电极反应为：H2－2e－＋2OH－=2H2O
C．放电时，OH－移向镍电极
D．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连
6．化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图如图。下列有关该装置的说法正确的是（　　）
A．如果将锌片换成铁片，那么电路中的电流方向将改变锌片铜片
B．该装置工作时，电解质溶液中阴离子移向锌片
C．铜片为负极，其附近的溶液变蓝
D．如果将稀硫酸换成柠檬汁，那么LED灯一定不会发光
7．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是（　　）
A．碱性锌锰干电池 B．燃气灶 C．砷化镓太阳电池 D．风力发电
A．A B．B C．C D．D
8．目前海水液化可采用双极膜电液析法、同时获得副产品，其模拟工作原理如图所示。其中双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-，作为H+和OH-离子源。M、N为离子交换膜。下列说法正确的是（　　）
A．X电极为电解池的阴极，该电极反应式为：2H+-2e-=H2↑
B．电子流向：电源负极→X电极→Y电极→电源正极
C．电路中每转移1mol电子，X、Y两极共得到标准状况下16.8L的气体
D．M为阳离子交换膜，A室获得副产品NaOH；若去掉B室双极膜，B室产物不变
9．如图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变细，B极逐渐变粗，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的（　　）
A．A是Zn、B是Cu、C为稀硫酸 B．A是Cu、B是Zn、C为稀硫酸
C．A是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液 D．A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液
10．2022年1月20日，国家电投拥有自主知识产权的“容和一号”铁一铬液流电池堆量产线投产，该电池储能技术被称为储能时间最长、最安全的电化学储能技术之一，其原理如下图所示。下列说法正确的是（　　）
A．该电池的总反应为：
B．放电时右边电极的电势高于左边电极的电势
C．充电时若有被氧化，则电池中有通过交换膜由右向左迁移
D．若用该电池电解水，生成(标准状况)时，有被还原
11．某太阳能电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．光照时，b极的电极反应式为VO2＋－e－＋H2O＝VO2+＋2H＋
B．光照时，每转移2 mol电子，有2 mol H＋由a极区经质子交换膜向b极区迁移
C．夜间，a极的电极反应式为V3＋＋e－＝V2＋
D．硅太阳能电池供电原理与该电池相同
12．某华人科学家和他的团队研发出“纸电池”(如图)。 这种一面镀锌，一面镀二氧化猛的超薄电池在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，厚度仅为0.5毫米，可以任意弯曲和裁剪。纸内的离子“流过”水和氧化锌组成电解液，电池总反应式为，Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。 下列说法正确的是（　　）
A．该电池的正极材料为锌
B．该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应
C．电池的正极反应式为2MnO2 +2H2O+2e- = 2MnO(OH) +2OH-
D．当有0. 1mol锌溶解时，流经电解液的电子数为1. 204 × 1023
13．潜艇中使用的液氨－液氧燃料电池工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．该装置是将电能转化为化学能
B．电解质溶液中的OH-向电极b移动
C．电子由a电极经外电路向b电极移动，再经电解质溶液回到a电极
D．b极电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-
14．因存在浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用如图所示装置进行实验，开始先闭合K2，断开Kl，电解一段时间后，再断开K2，闭合Kl，形成浓差电池，电流计指针偏转（Ag+浓度越大，氧化性越强）。下列说法错误的是（　　）
A．闭合K2，断开K1，NO3－从左池向右池移动
B．断开K2，闭合K1，X为正极
C．闭合K2，断开K1一段时间后，右池c(AgNO3)增大
D．装置安装后若直接闭合K1，电流计指针不发生偏转，但往左池加入适当的氨水后，指针偏转
15．某研究所研制的锌碘液流电池，使用寿命长，可自我恢复。锌碘液流电池充电的工作原理如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．放电时，正极反应式是I3－+2e－=3I－
B．充电时，b是电源的正极
C．充电时，外电路通过2mol电子，则有2molK+通过多孔离子传导膜
D．由电池的电极反应可推出还原性：I－>Br－ >Cl－
16．全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示。溶液中 ，阴离子为 ，离子的颜色为 紫色， 绿色， 蓝色， 黄色。下列说法错误的是（　　）
A．放电过程中右槽溶液颜色逐渐由紫色变为绿色
B．放电过程中氢离子的作用之一是参与正极反应
C．充电过程中左槽溶液逐渐由蓝变黄
D．充电时若转移的电子数为 个，左槽溶液中 的变化量为
二、综合题
17．铝是重要的金属，有诸多用途．回答下列问题：
（1）利用铝与氧化铁可以焊接钢轨，写出发生反应的化学方程式　 　。
（2）如图1为金属铝与1L盐酸反应生成氢气的物质的量与反应时间的关系。
①0~20s范围内用盐酸浓度的变化表示该反应的平均速率为　 　(假定反应前后溶液体积不变)；
②从图可以看出，0~7s反应速率最大，其原因是　 　。
（3）以Al、Mg为电极，可以组装一种原电池装置(如图2所示)。
①若电解质溶液为稀硫酸时，则Mg电极上发生的电极反应式为　 　，当外电路有0.3mol电子转移时，Al电极上生成　 　L(标准状况)H2；
②若电解质溶液为NaOH溶液，则外电路中的电子　 　(填“流出”或“流入”)Al电极。
18．
（1）Ⅰ．某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。
甲池装置为　 　（填“原电池”或“电解池”）。
（2）实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差28g，则导线中通过　 　mol电子。
（4）其他条件不变，若用U形铜代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形铜称量，质量　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）；若乙池中的某盐溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入　 　。（填化学式）
（5）若把乙池改为精炼铜装置（粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质），电解质溶液为溶液，则下列说法正确的是（　　）．
A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
B．乙池左侧电极为粗铜，发生氧化反应
C．溶液的浓度保持不变
D．杂质都将以单质的形式沉淀到池底
（6）Ⅱ．氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。
电解池A中发生的电解化学方程式是　 　
（7）图中Y是　 　（填化学式），若电解产生11.2L（标准状况）该物质，则至少转移电子　 　mol。
（8）分析图可知：氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为　 　。
19．现代生活中，化学电源发挥越来越重要的作用。按要求回答下列问题：
（1）以和为电极，稀为电解质溶液形成的原电池中：
①向　 　极移动(填“正”或“负”)。
②若有流过导线，则理论上可以生成标准状况下　 　L。
③负极的电极反应方程式为：　 　。
（2）氢气、甲醇都是理想的能源，科学家最近研制使海水分解得到氢气的新技术。分解海水的反应属于　 　(填“放热”或“吸热”)反应。液态甲醇完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体时放出热量，则甲醇燃烧的热化学方程式为　 　。
（3）有人以化学反应：为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它靠人体内血液中溶有一定浓度的进行工作。则原电池的负极材料是　 　，正极发生的电极反应为　 　。
20．某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装 置的开关时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
（1）甲池为原电池，通入 CH3OH 电极的电极反应为　 　。
（2）乙池中A(石墨)电极的名称为　 　(填“正极”“负极”或“阴极”“阳极”)，总反应为　 　。
（3）当乙池B极质量增加 5.4 g 时，甲池中理论上消耗 O2 的体积为　 　mL(标准状况)，丙池D极析出　 　g 铜。
21．回答下列问题：
（1）实现“碳达峰”“碳中和”目标要坚定不移，要坚持稳中求进，逐步实现。在稀硫酸中利用电催化可将同时转化为多种燃料，其原理如图甲所示。
①装置甲中离子交换膜为　 　(“阳离子”或“阴离子”)交换膜。
②铜电极上产生的电极反应式为　 　，若铜电极上只生成，则铜极区溶液质量变化了　 　g。
（2）我国科学家报道了机理如图乙所示的电化学过程。
①电极为　 　，电极反应式为　 　。
②理论上，每有与结合，电路中转移电子数为　 　。
（3）双极膜由阳离子交换膜、催化剂层和阴离子交换膜组合而成，在直流电场作用下可将水解离，在双极膜的两侧分别得到和，将其与阳离子交换膜(阳膜)、阴离子交换膜(阴膜)组合，可有多种应用。模拟海水淡化，并获得浓盐酸和浓氢氧化钠溶液。双极膜组合电解装置示意图如图。
图中双极膜的右侧得到的是　 　(填“”或“”)，电解后在　 　出口可获得较浓的盐酸(填“a”“b”或“c”)。
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】题中B蔗糖溶液不导电，C两个活泼性相同的电极，D没有形成闭合回路，都不能形成原电池；选项A中锌为负极，石墨为正极，电解质为硝酸银，可发生自发进行的氧化还原反应，符合原电池的构成条件，能形成原电池反应。
故答案为：A。
【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。
2．【答案】D
【解析】【解答】A．由以上分析可知，铜片做正极，故A不符合题意；
B．锌做负极，在负极上，锌失去电子生成锌离子，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，故B不符合题意；
C．在原电池中化学能主要转化为电能，故C不符合题意；
D．电子从锌片经外电路流向铜片，电子不能进入电解质溶液中，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】活泼性：锌>铜，该原电池中锌片为负极，负极发生氧化反应，铜片为正极，正极发生还原反应，原电池工作时将化学能转化为电能，电子由负极经导电流向正极，不会经过电解质溶液，据此解答。
3．【答案】B
【解析】【解答】A.没有两个活泼性不同的电极，所以不能构成原电池，铝和氧气直接接触发生反应生成致密的氧化铝保护层，故A不符合题意；
B.铁、锌和合适的电解质溶液符合原电池构成条件，所以能构成原电池，发生的反应为原电池反应，锌为负极，被腐蚀，铁为正极被保护，故B符合题意；
C.没有两个活泼性不同的电极，所以不能构成原电池，红热的铁丝和水反应生成黑色的Fe3O4，同时生成H2，故C不符合题意；
D.铁与H2SO4反应时，加入少量ZnSO4溶液时，由于铁不能置换出锌，所以不能形成原电池，没有原电池反应，故D不符合题意；
故答案为：B
【分析】根据原电池形成的条件判断是否组成原电池即可，注意：电极、电解质溶液、闭合回路的存在。
4．【答案】C
【解析】【解答】A．手机中用的锂离子电池是一类放电后可以再充电而反复使用的电池，属于二次电池，A不符合题意；
B．甲醇燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源，B不符合题意；
C．铜锌原电池工作时，锌为负极，铜为正极，电子沿外电路从负极锌流向正极铜，C符合题意；
D．铅蓄电池使用一段时间后电解质硫酸消耗，酸性减弱，导电能力下降，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、手机中用的电池可以充电反复使用；
B、燃料电池能直接将化学能转化为电能；
C、锌为负极，铜为正极，电子沿外电路从负极锌流向正极铜；
D、使用一段时间后电解质硫酸消耗，酸性减弱。
5．【答案】B
【解析】【解答】A.充电时，阳极发生氧化反应，阳极的电极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O，A项错误；
B.放电时，负极上氢气失电子发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O，B项正确；
C. 放电时，该电池为原电池，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH-移向碳电极，C项错误；
D. 该电池充电时，碳电极附近物质要恢复原状，则应该得电子发生还原反应，所以碳电极作阴极，应该与电源的负极相连，D项错误；
故答案为：B。
【分析】A.充电时为电解池，阴极得电子，发生还原反应；
B.放电时为原电池，负极失电子，发生氧化反应；
C.在原电池中，负离子向正极移动；
D.原电池的负极与电解池的阴极相连。
6．【答案】B
【解析】【解答】A、若将锌片换为铁片，由于金属活动性Fe>Cu，因此铁片做负极，铜片做正极，电流方向为：铜片→铁片，A不符合题意。
B、在原电池中，阴离子移向负极，因此该装置工作时，电解质溶液中的阴离子移向锌片，B符合题意。
C、H＋在铜片上发生得电子的还原反应，C不符合题意。
D、柠檬汁为电解质溶液，存在可自由移动的离子，同时柠檬汁显酸性，因此可构成原电池装置，LED灯会发光，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】在该原电池装置中，电池总反应式为Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。因此锌片为负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Zn－2e－=Zn2＋。铜片为正极，稀硫酸中的H＋在正极发生得电子的还原反应，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。
7．【答案】A
【解析】【解答】A．碱性锌锰干电池主要将化学能转化为电能，故A符合题意；
B．燃气灶通过燃料燃烧，主要将化学能转化为热能，故B不符合题意；
C．砷化镓太阳电池将太阳能转化为电能，故C不符合题意；
D．风力发电将风能转化为电能，故D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】将化学能转化为电能的装置为原电池装置，结合选项所给设备进行分析即可。
8．【答案】C
【解析】【解答】A.电解池中阳离子向阴极移动，故X电极为阴极，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，选项A不符合题意；
B.电子不能通过电解质溶液，所以电子流向：电源负极→阴极X电极、阳极Y电极→电源正极，选项B不符合题意；
C.阴极反应为2H++2e-=H2↑，阳极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，当电路中通过1mol电子时，阴极得到0.5molH2，阳极得到0.25molO2，两极一共得到气体为0.5mol+0.25mol=0.75mol，标准状况下16.8L的气体，选项C符合题意；
D.电解池中，电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，因此M为阳离子交换膜，A室获得副产品NaOH；若去掉双极膜（BP），则Cl-会在阳极失去电子，生成Cl2，在阳极室会有Cl2生成，B室产物发生变化，选项D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，所以X是阴极，发生还原反应；
B.电解池中，电源负极 → 阴极电极， Y电极 → 电源正极，电子不会经过电解质溶液；
C.由于有双极膜(BP)的存在，在直流E作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-，因此阴极反应为2H++2e-=H2↑，阳极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，根据电子转移来计算；
D.根据电解时电极的电极反应判断。
9．【答案】C
【解析】【解答】A．该原电池中，B极析出氢气，电极不变粗，与题意不符，故A不符合题意；
B．该电池中，B为负极，A为正极，A极析出氢气，与题意不符，故B不符合题意；
C．该电池中，A为负极，B为正极，A极变细，B极析出银，与题意符合，故C符合题意；
D．该电池中B为负极，变细，与题意不符，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】原电池中负极的活泼性大于正极的活泼性，负极上金属失电子变成离子进入溶液，质量减少，正极上得电子发生还原反应，正极上析出物质，若析出的物质是金属，则正极质量增加，据此分析。
10．【答案】A
【解析】【解答】A．由图示可知，放电时正极反应式为，负极反应式为，充电时阳极反应式为，阴极反应式为，则电池总反应为，故A符合题意；
B．放电时左侧为正极，右侧为负极，正极电势高于负极电势，故B不符合题意；
C．充电时，若有被氧化，即失去电子，则电池中有通过交换膜由左(阳极)向右(阴极)迁移，故C不符合题意；
D．电解水时，生成氢气的电极反应式为，生成(标准状况)即时，转移，那么该电池需要提供电能，即放电，因此会有被氧化，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A、结合图象，放电时，铁元素化合价降低，得到电子，在正极反应，铬元素化合价升高，失去电子，在负极反应；
B、正极电势大于负极电势，依据A的推论可以知道左侧大于右侧；
C、充电时，正极变为阳极，负极变为阴极，氢离子为阳离子，移向阴极，即移向右侧；
D、生成1molH2需要转移2mol电子，该电解电解水，即该电池作为外接电源，看放电的反应，此时铬元素化合价升高，被氧化。
11．【答案】A
【解析】【解答】A.光照时，b极失去电子，发生氧化反应，b极为负极，电极反应式为VO2+-e-+H2O＝VO2++2H+，A项符合题意；
B.光照时，b极失去电子，为了维持电荷平衡，H＋必须由b极区经质子交换膜向a极区迁移，B项不符合题意；
C.夜间，电池放电，a极的电极反应式为V2+-e－＝V3+，C项不符合题意；
D.该电池工作时，发生了氧化还原反应，化学能转化为电能，而硅太阳能电池直接将光能转化成电能，二者供电原理不相同，D项不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据电池的工作原理图中a、b两极离子的变化情况进行作答即可。
12．【答案】C
【解析】【解答】A.由分析可知，该电池的正极材料为MnO2，锌为负极材料，A不符合题意；
B.由分析可知，该电池反应中，MnO2发生得电子的还原反应，B不符合题意；
C.由分析可知，该电池的正极反应式为2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnO(OH)2＋2OH－，C符合题意；
D.电子只能在电极和导线之间移动，不能通过电解质溶液，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】由电池的总反应可知，反应过程中Zn发生失电子的氧化反应，为负极，其电极反应式为Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2O；MnO2发生得电子的还原反应，为正极，其电极反应式为：2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnO(OH)2＋2OH－。据此结合选项进行分析。
13．【答案】D
【解析】【解答】A．该装置是原电池，是将化学能转化为电能，A不符合题意；
B．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，即OH-向电极a移动，B不符合题意；
C．根据原电池工作原理，电子从a电极经外电路向b电极移动，溶液中无电子移动，C不符合题意；
D．b电极通入氧气，氧气得电子产物与水反应生成电解质，b极电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．该装置是原电池；
B．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动；
C．根据原电池工作原理，电子由负极经外电路流向正极，溶液中无电子移动；
D．燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应；氧气在正极得电子，发生还原反应。
14．【答案】B
【解析】【解答】A. 闭合K2，断开K1，右边（Y极）为阳极，NO3－从左池向右池移动，不符合题意；
B. 断开K2，闭合K1，X为负极，符合题意；
C. 闭合K2，断开K1一段时间后，右池c(AgNO3)增大，不符合题意；
D. 装置安装后若直接闭合K1，电流计指针不发生偏转，但往左池加入适当的氨水后，左池银离子浓度降低，产生浓度差，形成原电池，指针偏转，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】闭合K2，断开K1，为电解装置，Y为阳极，阳极金属银被氧化，X为阴极，阴极析出银，NO3-向阳极移动，左池浓度增大，右池浓度减小；
断开K2，闭合K1后，形成浓差电池，电流计指针偏转（Ag+浓度越大氧化性越强），可知Y为正极，发生还原反应，X为负极，发生氧化反应，NO3-向负极移动。
15．【答案】A
【解析】【解答】根据以上的分析可知，ｂ为电源的负极，ａ极为正极。
A. 放电时，正极上I3-得电子生成I－，发生的电极反应式为I3－+2e－=3I－，选项A符合题意；
B. 充电时，b是电源的负极，连接阴极，选项B不符合题意；
C. 充电时，外电路通过2mol电子，则有1mol锌离子得电子产生锌，故有2mol Cl－通过多孔离子传导膜，选项C不符合题意；
D. 因电池的电极反应中只体现碘离子失电子能力，无法可推出还原性：I－>Br－ >Cl－，选项D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】电解时，K+通过多孔离子传导膜，则连接ｂ的电极为阴极，ｂ为电源的负极，ａ极为正极，再根据原电池、电解池原理判断选项。
16．【答案】D
【解析】【解答】A．放电过程中，右槽V2+转化为V3+，所以溶液的颜色由紫色变成绿色，A不符合题意；
B．放电过程中左槽电极为正极， 转化为 ，电极反应式为 +2H++e-=VO2++H2O，氢离子的作用之一是参与正极反应，B不符合题意；
C．充电时左槽 转化为 ，溶液逐渐由蓝变黄，C不符合题意；
D．放电时，若转移的电子数为3.01×1023个即物质的量为0.5mol，根据正极电极反应式可知正极消耗氢离子为1mol，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过0.5mol电子，则还有0.5molH+从左槽迁移到右槽(阳极到阴极)，所以左槽溶液中n(H+)的变化量为1mol+0.5mol=1.5mol，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】 根据图示可知充电时左侧连接电源正极为阳极，所以充电时左侧 转化为 ，放电时 转化为 ，充电时右侧连接电源负极为阴极，V3+转化为V2+，放电时V2+转化为V3+。
17．【答案】（1）Fe2O3+2Al 2Fe+ Al2O3
（2）0.055mol L-1 s-1；该时间段内，反应物盐酸的浓度最大
（3）Mg-2e-=Mg2+；3.36；流出
【解析】【解答】(1)铝与氧化铁反应，生成氧化铝和铁，发生反应的化学方程式为Fe2O3+2Al 2Fe+ Al2O3。答案为：Fe2O3+2Al 2Fe+ Al2O3；
(2)①由图可知，0~20s范围内生成H2的物质的量为0.55mol，则消耗盐酸中HCl的物质的量为1.1mol，用盐酸浓度的变化表示该反应的平均速率为 =0.055mol L-1 s-1；
②虽然铝与盐酸反应放热，但起初溶液的温度并不高，而0~7s反应速率最大，则其原因是该时间段内，反应物盐酸的浓度最大。答案为：0.055mol L-1 s-1；该时间段内，反应物盐酸的浓度最大；
(3)①若电解质溶液为稀硫酸时，则Mg为负极，Al为正极，在Mg电极上镁失电子生成Mg2+，发生的电极反应式为Mg-2e-=Mg2+；此时Al电极生成H2，由此可建立如下关系式：H2—2e-，当外电路有0.3mol电子转移时，Al电极上生成H2的体积为 =3.36L；
②若电解质溶液为NaOH溶液，则Al为负极，Mg为正极，外电路中的电子从Al电极流出。答案为：Mg-2e-=Mg2+；3.36；流出。
【分析】（1）根据反应物和生成物即可写出方程式
（2）①根究根据的物质的量计算出盐酸变化量即可计算出速率
②浓度的大小直接影响速率，因此浓度越大速率越大
（3）①镁和铝做电极，硫酸做电解质溶液时，镁做负极，铝做正极即可写出电极反应式即可计算出氢气的量
②镁和铝做电极，铝做负极，即可判断电子的流向
18．【答案】（1）原电池
（2）增大
（3）0.2mol
（4）不变；（或）
（5）B
（6）
（7）；1.0
（8）
【解析】【解答】（1）甲池装置为原电池装置。
（2）甲池左侧烧杯中Cu电极为负极，在原电池中，阴离子移向负极，因此盐桥中NO3－移向左侧烧杯，使得左侧烧杯中c(NO3－)增大。
（3）设参与反应的n(Cu)=x mol，则反应生成的n(Ag)=2x mol，由于反应一段时间后，两电极质量相差28g，因此可得关系式：2x mol×108g·mol－1＋x mol×64g·mol－1=28g，解得 x=0.1mol，即参与反应的n(Cu)=0.1mol。反应过程中Cu－2e－=Cu2＋，因此0.1molCu反应，转移电子数为0.2mol。
（4）用U形铜代替盐桥，U形铜不参与反应，因此工作一段时间后，U形铜的质量保持不变。若乙池中的某溶液为AgNO3溶液，则电解AgNO3溶液的过程中，发生反应：4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑。电解过程中AgNO3和H2O发生，若要使溶液恢复至原浓度，则可向反应后的溶液中加入Ag2O或Ag2CO3。
（5）A、电解初期，阳极上主要由Al、Zn失电子，阴极上由电解质溶液中的Cu2＋得电子形成Cu，因此电解初期，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，A不符合题意；
B、电解精炼铜时，粗铜做阳极，发生失电子的氧化反应，因此乙池左侧电极为粗铜，发生氧化反应，B符合题意；
C、由于电解初期，电解质溶液中的Cu2＋发生反应，因此CuSO4溶液的浓度减小，C不符合题意；
D、杂质中的Al、Zn由于金属性较强，在电解初期发生失电子的氧化反应，形成电解质溶液中的离子，而金属性较弱的Pt、Ag、Au则不发生反应，以单质的形式沉淀到池底，D不符合题意；
故答案为：B
（6）电解池A为电解饱和NaCl溶液装置，其电极总反应式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
（7）由分析可知，图中Y为H2，产生H2的电极反应式为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。11.2LH2在标准状态下的物质的量为0.5mol，因此产生0.5molH2，转移电子为0.5mol×2=1.0mol。
（8）电解池A中的离子交换膜只允许阳离子通过，而阳离子移向阴极，因此左侧的NaCl溶液中Na＋通过离子交换膜进入右侧，使得右侧溶液中c(NaOH)增大，所以a%>c%。
燃料电池B中所用离子交换膜只允许阳离子通过，而阳离子移向正极，因此左侧NaOH溶液中Na＋通过离子交换膜进入右侧溶液中，使得右侧溶液中c(NaOH)增大，所以b%>a%。
综上，图中NaOH溶液的质量分数：b%>a%>c%。
【分析】Ⅰ甲池装置中Cu与AgNO3溶液发生反应：Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋。因此Cu为负极，其电极反应式为：Cu－2e－=Cu2＋；Ag为正极，其电极反应式为：2Ag＋＋2e－=2Ag。乙池为电解池装置，其中左侧的Pt电极与甲池正极相连，因此左侧Pt电极为阳极，发生失电子的氧化反应；右侧Pt电极与电源的负极相连，为阴极，发生得电子的还原反应。
ⅡA（电解池）中为电解饱和NaCl溶液，其总反应式为：2NaCl＋2H2O=2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。因此产生的气体X为Cl2，气体Y为H2。气体Y（H2）进入B（燃料电池）中，H2作为负极，其电极反应式为：H2－2e－＋2OH－=2H2O。正极空气中的O2发生得电子的还原反应，其电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－。
19．【答案】（1）正；11.2；Fe-2e-=Fe2+
（2）吸热；2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1452.8kJ/mol
（3）锌；O2+4H＋+4e-=2H2O
【解析】【解答】(1)Fe和Cu为电极，稀H2SO4为电解质溶液形成的原电池，铁的活泼性大于铜，铁做负极，铜做正极；
①原电池中阳离子向正极移动，因此H+向正极移动；
②Cu作正极，H+得到电子生成H2，正极反应为：2H++2e-=H2，所以若有1mol e-流过导线，理论上生成0.5molH2，标准状况下的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L；
③铁做负极，Fe失去电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
(2)科学家使海水分解得到氢气，电解水需要消耗能量，该反应是吸热反应，CH3OH(l)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和液态水的方程式为2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)，1g CH3OH(l)完全燃烧释放22.7kJ，2mol甲醇的质量为64g，则完全燃烧释放的热量为22.7kJ×64=1452.8kJ，则热化学方程式为2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1452.8kJ/mol；
(3)由反应2Zn+O2+4H+=2Zn2++2H2O可知，反应中锌失去电子，所以原电池的负极材料是锌，Zn被氧化生成Zn2+，正极上O2发生还原反应，产物为H2O，电极反应式为O2+4H＋+4e-=2H2O。
【分析】（1）①该原电池中Fe为负极，Cu为正极，原电池工作时，阳离子向正极移动；
②根据2H++2e-=H2，结合V=nVm计算；
③负极为Fe失去电子，电极反应为Fe-2e-=Fe2+；
（2）分解海水吸热；1g CH3OH(l)完全燃烧释放22.7kJ，2mol甲醇的质量为64g，则完全燃烧释放的热量为22.7kJ×64=1452.8kJ，据此书写热化学方程式；
（3）根据反应可知，锌失去电子发生氧化反应，作负极；正极上为氧气得电子结合氢离子生成水。
20．【答案】（1）CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
（2）阳极；4AgNO3+2H2O 4Ag＋O2↑+4HNO3
（3）280；1.6
【解析】【解答】(1)甲池为原电池，通入 CH3OH 电极为负极，负极上CH3OH失去电子，发生氧化反应，在碱性溶液中被氧化生成CO32-，则该电极的电极反应为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；
(2)乙池中A(石墨)电极与电源的正极相连，作阳极，溶液中的OH-失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：4OH- -4e-=2H2O+O2↑，阴极B(Ag)电极上，溶液中的Ag+获得电子，发生还原反应，电极反应式为Ag++e-=Ag，在同一闭合回路中电子转移数目相等，可得总反应方程式为：4AgNO3+2H2O 4Ag＋O2↑+4HNO3；
(3)当乙池B极质量增加 5.4 g 时，n(Ag)=5.4g÷108g/mol=0.05mol，则电路中通过电子物质的量为0.05mol，由于在串联电路中电子转移数目相同，所以甲池中理论上消耗 O2 的物质的量为n(O2)=0.05mol÷4=0.0125mol，则氧气在标准状况下体积为V(O2)=0.0125mol×22.4L/mol=0.28L=280mL，丙池与甲、乙池串联，电子转移的物质的量也是0.05mol，D极电极反应式为Cu2++2e-=Cu，所以D极析出Cu的物质的量为0.05mol÷2=0.025mol，m(Cu)=0.025mol×64g/mol=1.6g 。
【分析】（1）原电池中的甲醇发生氧化反应，注意电解质溶液为碱性溶液；
（2）A连接原电池的正极，是阳极，电解硝酸银溶液生成银、氧气和硝酸；
（3）根据串联装置中电子转移物质的量相等计算氧气的消耗体积、析出铜的质量。
21．【答案】（1）阳离子；；3.6
（2）阳极；；
（3）；a
【解析】【解答】(1)①阳极为水失电子生成氢离子和氧气，H+移向阴极与结合，则装置甲中离子交换膜为阳离子交换膜；
②铜电极为阴极，铜电极上产生 的电极反应式为 ，若铜电极上只生成5.6gCO，则说明转移了0.4mol电子，发生反应2H++CO2+2e-=CO+H2O，铜极区溶液质量变化了0.2molH2O的质量即3.6g；
(2)①由图可知， 电极CH4→CO2，C元素化合价升高，则为阳极；Ni电极碳元素价态降低得电子，故Ni电极为阴极，电极反应式为 ；
②Ni-YSZ电极为阳极，电极反应式为CH4+2O2--4e-═CO2+2H2，生成的CO2与氧离子结合生成CO ，故理论上，生成1mol二氧化碳转移电子数为4NA；
(3)据图知道X极生成氧气，发生氧化反应，所以X 极为阳极；阳极氢氧根离子放电，溶液生成氢离子，向右遇到阴膜过不去，中间的氯离子移动过来，生成较浓的盐酸，所以双膜极右侧得到 离子；电解后在a出口可获得较浓的盐酸。
【分析】（1）①根据反应物和生成物即可判断出氢离子向阴极区移动
②根据反应物和生成物结合电子转移即可写出电极式，结合数据计算出质量
（2）①根据物质转化即可判断出电极式写出电极反应式
②根据电极式计算出转移电子数
（3）根据图示结合产物即可判断，根据阴极阳极离子的移动判断