1.2 化学能与电能的转化 同步练习 （含解析）2023-2024学年高二上学期化学苏教版（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．用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是（　　）
A．CuSO4 B．H2SO4 C．CuCl2 D．NaCl
2．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
3．向烧杯中加入下列物质，闭合K，电流计指针无明显偏转的是（　　）
A．NaOH B．NaCl C．蔗糖 D．H2SO4
4．下列装置中能够形成原电池的是（　　）
A． B．
C． D．
5．下列电池不属于化学电池的是（　　）
A．锂电池 B．太阳能电池 C．燃料电池 D．碱性干电池
6．电化学在日常生活中用途广泛，甲是原电池装置，电池总反应为 ，乙是电解池装置，用于含 的工业废水的处理。下列说法错误的是（　　）
A．甲中负极上的电极反应为
B．乙中惰性电极作阴极，电极棒上有 放出
C．乙中 向惰性电极移动，与该极附近的 结合转化为 除去
D．当消耗 镁时理论上也消耗 铁
7．某化学兴趣小组为了探索电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：
实验编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 指向铝
2 Al、Cu 稀盐酸 偏向铜
3 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向镁
根据上表中记录的实验现象，下列说法错误的是A．实验1中铝电极上发生还原反应（　　）
A．实验2中电子从铝片经导线流向铜片
B．实验2和3都是Al做负极，实验1和4都是Al做正极
C．实验3正极的电极反应为2H＋＋=H2↑
8．用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下所示。下列说法中正确的是（　　）
A．燃料电池工作时，负极反应为：H2-2e－= 2H+
B．若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜
C．若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应， b极质量增加
D．当a、b均是石墨时，当消耗H2 22.4L（标况）时，a极析出铜64g
9．电池比能量高，可用于汽车、航天等领域。电池反应式为：，放电时，下列说法错误的是（　　）
A．Li在负极失去电子 B．在正极发生还原反应
C．阳离子由正极移向负极 D．化学能转化成电能
10．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是（　　）
A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl﹣﹣2e﹣→Cl2↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2+2H2O+4e﹣→4OH﹣
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是粗铜，电极反应式为：Cu﹣2e﹣→Cu2+
D．钢铁发生电化腐蚀的正极反应式：Fe﹣2e﹣→Fe2+
11．我国科学家近期开发了一种高性能的水系锰基锌电池。 其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度增大。下列说法正确的是
A．电子流向：Zn电极→b膜→a膜→MnO2电极→负载→Zn电极
B．负极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
C．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
D．装置工作一段时间后，正极区溶液的pH降低
12．南京大学研究团队设计了一种水系分散的聚合物微粒“泥浆”电池，该电池(如图)在充电过程中，聚对苯二酚被氧化，能通过半透膜，而有机聚合物不能通过半透膜，下列说法错误的是
A．放电时，b为负极，发生氧化反应
B．放电时，a极上的电极反应：
C．充电时，由a极区向b极区迁移
D．充电时，在阴极被还原
13．一种微生物电池处理含废水的装置如题图所示。下列说法正确的是（　　）
A．放电时，电极A附近溶液pH升高
B．放电时，电子由电极B经负载流向电极A
C．放电时，电极B反应为
D．每生成22.4L，转移电子的物质的量为4mol
14．含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠设计成微生物电池，该微生物电池可将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．交换膜为阳离子交换膜
B．N极的电极反应式：
C．处理后的废水变大
D．M极为正极，发生还原反应
15．某水果电池的结构如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．锌片作负极，发生还原反应
B．电池工作时，电子从锌片经灯流向铜片
C．电池工作时，锌片变细铜片变粗
D．电池工作结束后柠檬的酸性变强
16．在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，下列关于此装置的叙述错误的是（　　）
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极到b极
D．a极上发生了氧化反应
二、综合题
17．如图所示的过程是目前直接利用太阳能的研究热点，人们把通过人工光化学手段合成燃料的过程叫做人工光合作用。
（1）在如图构想的物质和能量循环中，太阳能最终转化为　 　能。
（2）人工光合作用的途径之一就是在催化剂和光照条件下，将CO2和H2O转化为甲醇(CH3OH)，该反应的化学方程式为2CO2(g)+4H2O(g) 2CH3OH(g)+3O2(g)。一定条件下，在2L密闭容器中进行上述反应，测得n(CH3OH)随时间的变化如表所示：
时间/min 0 1 2 3 4 5
n(CH3OH)/mol 0 0.040 0.070 0.080 0.085 0.085
用O2表示0~3 min内该反应的平均反应速率为　 　mol/(L·min)。
（3）一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体并发生反应，反应中各物质的物质的量的变化如图所示。试写出该反应的化学方程式为　 　。
（4）用人工光合作用得到的甲醇、氧气和KOH溶液制作燃料电池，其电极反应分别为：CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O；O2+2H2O+4e- =4OH-。则甲醇应通入该燃料电池的　 　极(填“正”或“负”)。当通入67.2 L O2(在标准状况下)完全反应后，消耗甲醇的质量为　 　。
18．随原子序数的递增，八种短周期元素（用字母x等表示）原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图所示。
根据判断出的元素回答问题：
（1）f在元素周期表的位置是　 　。
（2）比较d、e常见离子半径大小（用化学式表示，下同）：　 　＞　 　；比较g、h的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱是　 　＞　 　。
（3）画出x2d2的电子式：　 　。
（4）已知1mole的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：　 　。
（5）写出用惰性电极电解eh溶液的化学方程式：　 　。
19．用石墨电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图①。电解过程中的实验数据如图②，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。
（1）a电极是　 　极，其中 移向　 　极(填a或b)。
（2）电解过程中，b电极的电极反应式：　 　。
（3）电解过程中，a电极表面现象：　 　。
（4）从P到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为　 　。
20．原电池是将化学能转化为电能的装置。
（1）a为铜片，b为铁片，烧杯中是稀硫酸溶液。
①当开关K断开时产生的现象为　 　。
A．a不断溶解
B．b不断溶解
C．a上产生气泡
D．b上产生气泡
E．溶液逐渐变蓝
②闭合开关K，反应一段时间后断开开关K，经过一段时间后，下列叙述错误的是　 　。
A．溶液中H+浓度减小 B．正极附近 浓度逐渐增大
C．溶液中含有FeSO4 D．溶液中 浓度基本不变
（2）FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，若将此反应设计成原电池，请写出该原电池正极电极反应为　 　。
（3）下图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为NaOH溶液，电极材料为疏松多孔的石墨棒。请回答下列问题：
①a极通入的物质为　 　，电解质溶液中的 移向　 　极(选填“负”或“正”)。
②写出此氢氧燃料电池工作时，负极的电极反应式：　 　。
③当消耗氢气11.2L(标准状况下)时，假设电池的能量转化效率为80%，则导线中转移的电子的物质的量为　 　mol。
21．回答下列问题
（1）已知完全燃烧ag乙炔(C2H2)气体时生成1molCO2和H2O(l)，同时放出热量bkJ，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式：　 　。
（2）某课外科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。图中是两个串联的甲烷燃料电池做电源对乙池丙池进行电解实验(各溶液溶质均足量)，当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
①A电极上发生的电极反应式为：　 　。
②电解过程中丙池中发生的总反应方程式为：　 　。
③当两个燃料电池共消耗甲烷2240mL(标况)，乙池中某极上析出Ag的质量为　 　g。
（3）如图所示是一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理。
若以此新型电池为电源，用惰性电极电解制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。
①新型电池放电时，负极电极反应式为：　 　。
②两池工作时，电池的电极M应与电解池的　 　(填a或b)极相连接；1、2、3膜为阳膜的是：　 　。
③产品室中发生的离子反应为：　 　。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A、硫酸铜溶液电解质生成铜和氧气和硫酸，电解一段时间后，铜和氧元素减少，需要加入一定量的氧化铜才能恢复，不符合题意，不选A；
B、电解硫酸溶液实际上是电解水，所以电解一段时间后需要加入水就能恢复，符合题意，选B；
C、电解氯化铜溶液，产生铜和氯气，一段时间后加入氯化铜才能恢复，不符合题意，不选C；
D、电解氯化钠溶液产生氢气和氯气和氢氧化钠，一段时间后加入氯化氢才能恢复，不符合题意，不选D。
故答案为：B
【分析】加入水能够恢复原来的溶液，说明电解时相当于电解水，结合离子的放电顺序进行分析即可。
2．【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。
3．【答案】C
【解析】【解答】电解质溶于水可以导电，酸碱盐都是电解质，蔗糖是非电解质，溶于水不导电，所以电流计指针无明显偏转，
故答案为：C。
【分析】形成原电池的条件：电极材料、电解质溶液、氧化还原反应、闭合回路。
4．【答案】C
【解析】【解答】A.酒精为有机化合物，其不能作为电解质溶液，不能构成原电池，A不符合题意；
B.电解质溶液为稀H2SO4 ，但正负极都为Cu，不能有效构成原电池，B不符合题意；
C.铁和碳为活性不同的两电极，NaCl溶液为电解质溶液，可形成原电池，C符合题意；
D.缺少盐桥，无法有效组成原电池，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】能够形成原电池，要求要有两个活性不同的电极、有电解质溶液、形成闭合回路，据此结合选项所给装置分析。
5．【答案】B
【解析】【解答】锂电池、燃料电池、碱性干电池都是化学能变为电能的装置，属于化学电池，太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，不属于化学电池，故B符合题意。
故答案为：B。
【分析】化学电池指通过化学反应，将化学能转化为电能的装置，太阳能电池是李用哪个太阳能发电，将太阳能转化为电能。
6．【答案】C
【解析】【解答】A．由方程式 ，可知镁的化合价升高发生氧化反应，所以做负极，电极反应为： ，A不符合题意；
B．因为乙中惰性电极与甲中镁电极（负极）相连，所以做阴极，氢离子放电生成氢气，B不符合题意；
C．乙池铁做阳极，阴离子应该移向阳极，并且除 的原理是阳极产生还原性的亚铁离子，如何发生 ，三价镉离子移向阴极与该极附近的 结合转化为 除去，C符合题意；
D．消耗 镁时转移电子0.3mol，因为阳极铁失去电子变成亚铁离子，所以消耗8.4g铁，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．由方程式化合价变化分析，负极发生氧化反应；
B．依据电解池的放电顺序判断；
C．考虑氧化还原反应；
D．利用得失电子守恒计算。
7．【答案】B
【解析】【解答】A．实验1中电解质溶液为稀盐酸，则根据金属活动性Mg＞Al，则金属Mg做负极材料，化合价升高失去电子发生氧化反应，金属Al为正极发生还原反应，A项不符合题意；
B．实验2中电解质溶液为稀盐酸，则金属Al为负极，化合价升高失去电子，则电子从负极经过导线流向正极，B项不符合题意；
C．实验2中金属Al为负极，实验3中金属Al为负极，实验1中金属Al为正极，实验4中金属Al为负极，C项符合题意；
D．实验3正极为石墨，电解质溶液为稀盐酸，则溶液中的阳离子在石墨电极上变为氢气，正极的电极反应式为：2H＋＋=H2↑，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．根据金属活动性Mg＞Al判断；
B．依据电子从负极经过导线流向正极分析；
C．依据负极发生氧化反应判断；
D．正极得电子发生还原反应。
8．【答案】C
【解析】【解答】A.氢氧燃料电池为碱性电池，电极方程式中不出现H＋，应该为H2－2e－＋2OH－=2H2O；A项不符合题意；
B.铁上镀铜，镀层金属作阳极，镀件作阴极。原电池中H2失去电子，为阴极，O2得到电子，为正极，则b为阴极，电镀时b极为铁，B项不符合题意；
C.原电池中H2失去电子，为阴极，则O2反应的一极为正极，则a极为阳极，b极为阴极。a极为阳极，发生的反应为Cu－2e－=Cu2＋，阳极发生氧化反应，而b极的反应为Cu2＋＋2e－=Cu，质量增加，C项符合题意；
D.当a、b均是石墨时，电解CuSO4溶液，阴极发生反应Cu2＋＋2e=Cu。a为阳极，阳极发生的反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，没有铜析出，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.碱性环境下不能生成氢离子；
B.通入氧气的电机为整机，镀铜时，镀件应连接电解池的阴极；
C.精炼铜时，粗铜连接电源的正极，阴极发生铜离子的还原反应，电极质量增加；
D.电解池中的a极为阳极，铜离子在b即发生反应，注意不要陷入计算的繁琐过程。
9．【答案】C
【解析】【解答】A．放电时，锂失去电子发生氧化反应，为负极，A不符合题意；
B．得到电子，在正极发生还原反应，B不符合题意；
C．原电池中阳离子向正极移动，C符合题意；
D．原电池是将化学能转化为电能的装置，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据电池反应可知，放电时，Li失电子作负极，氧气得电子作正极。
10．【答案】C
【解析】【解答】解：A、电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，所以阳极的电极反应式为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，故A正确；
B、氢氧燃料的正极上氧气得电子发生还原反应，电池反应式：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，负极上燃料失电子，故B错误；
C、粗铜精炼时，粗铜连接电源正极为电解池的阳极，纯铜连接电源负极为电解池的阴极，阳极上电极反应式为Cu﹣2e﹣═Cu2+，故C正确；
D、钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe﹣2e﹣═Fe2+，正极上为氧气或氢离子得电子，故D错误．
故选C．
【分析】A、电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；
B、氢氧燃料电池中正极上得电子发生还原反应，负极上失电子发生氧化反应；
C、粗铜精炼时，连接电源正极的是阳极，连接电源负极的是阴极；
D、钢铁发生电化学腐蚀时，负极上铁失去电子生成亚铁离子．
11．【答案】C
【解析】【解答】A．原电池中电子通过导线从负极流向正极，电子不能通过溶液，因此电子流向为Zn电极→负载→MnO2电极，故A不符合题意；
B．MnO2为正极，正极区电极反应为：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，Zn电极为负极，电极反应式为：Zn+4OH―-2e－=Zn(OH)，故B不符合题意；
C．电池工作时，SO通过a膜进入中间，K+透过b膜进入中间，故a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，故C符合题意；
D．电池放电时，正极区发生电极反应：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，H+浓度减小，溶液pH增大，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】由图可知，Zn电极上，Zn失去电子生成Zn(OH)，则Zn电极为负极，电极反应式为Zn+4OH―-2e－=Zn(OH)，MnO2电极为正极，电极反应式为MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，SO通过a膜进入中间，K+透过b膜进入中间，故a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜。
12．【答案】D
【解析】【解答】A．充电过程中，聚对苯二酚被氧化，a为阳极，b为阴极，所以放电时b为负极，发生氧化反应，A不符合题意；
B．放电时，a极为正极，发生还原反应，电极反应为：，B不符合题意；
C．充电时，阳离子向阴极移动，a为阳极，b为阴极，所以由a极区向b极区迁移，C不符合题意；
D．充电时，阴极发生还原反应生成，D符合题意；
故答案为：D。
【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。
13．【答案】C
【解析】【解答】A．放电时，电极A的电极方程式是C6H12O6 + 6H2O - 24e-=6CO2↑+24H+，溶液酸性增强，pH减小，A项不符合题意；
B．放电时，电极A中C6H12O6转化为CO2，碳元素化合价升高，失电子，为电池的负极，则电极B为正极，电子由电极A经负载流向电极B，B项不符合题意；
C．放电时，电极B反应为，C项符合题意；
D．未知是否标准状况下，不可算，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该电池装置为原电池，电极A上C6H12O6转化为CO2，发生失电子的氧化反应，因此电极A为负极，其电极反应式为：C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2＋24H＋。
电极B上NO3－转化为N2，发生得电子的还原反应，因此电极B为正极，其电极反应式为：2NO3－＋10e－＋12H＋=N2＋6H2O。
14．【答案】C
【解析】【解答】A．M为正极，正极发生得电子的还原反应，电极反应为：，需要消耗氢离子，故交换膜为阳离子交换膜，或质子交换膜，故A不符合题意；
B．N极为负极，电极反应式：，故B不符合题意；
C．示意图可知，质子从N极移向M极；由电极方程式可知当转移8 mol电子时，正极消耗4 mol H+，负极生成7molH+，则处理后的废水的pH降低，故C符合题意；
D．M为正极，正极发生得电子的还原反应，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．阳离子通过的交换膜为阳离子交换膜；
B．负极失电子发生氧化反应；
C．依据正极、负极反应中H+的变化判断；
D．正极发生得电子的还原反应。
15．【答案】B
【解析】【解答】A．锌比铜活泼，锌做负极，发生氧化反应，故A不符合题意；
B．电池工作时，电子从负极锌片经LED灯流向正极铜片，故B符合题意；
C．电池工作时，锌失去电子变为Zn2+，锌片变细，在正极是柠檬中的H+得到电子变为H2，铜片不会变粗，故C不符合题意；
D．正极是柠檬中的H+得到电子生成氢气，所以电池工作结束后柠檬的酸性变弱，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】该装置为原电池，锌片为负极，发生氧化反应，其电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；铜片为正极，发生还原反应，其电极反应式为2H++2e-=H2↑。注意电子从负极沿导线流向正极。
16．【答案】B
【解析】【解答】A．碳棒是正极，在正极发生的反应是：2H++2e-=H2↑，溶液中的氢离子浓度减少，溶液的pH变大，故A不符合题意；
B．a的金属性比氢要强，b为碳棒，所以a是负极，b碳棒是正极，故B符合题意；
C．在原电池的外电路中，电子由负极经导线流向正极，即电子从a极经导线到b极，故C不符合题意；
D．a的金属性比氢要强，b为碳棒，所以a是负极，负极上发生金属失电子的氧化反应，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】a的金属性比氢要强，b为碳棒，所以a是负极，b碳棒是正极；
17．【答案】（1）热
（2）0.020
（3）3B+4C6A+2D
（4）负；64 g
【解析】【解答】（1）绿色植物在太阳光照射下发生反应，产生化学能储存在有机物中，有机物燃烧产生热能释放出来，因此在物质和能量循环中太阳能最终转化为热能。
（2）在0~3 min内，CH3OH的物质的量增加了0.080 mol，反应容器容积为2 L，反应时间为3 min，则v(CH3OH)===mol/(L·min)，对于同一化学反应在用不同物质表示反应速率时，速率比等于方程式中相应物质的化学计量数的比，所以v(O2)：v(CH3OH)=3：2，故v(O2)=mol/(L·min)=0.020mol/(L·min)。
（3）根据图示可知：随着反应的进行，B、C的物质的量在不断减少，A、D的物质的量在不断增加，当反应进行到6 s时都不再发生变化，说明该反应为可逆反应，B、C是反应物，A、D是生成物，在前6 s内B、C、A、D四种物质改变的物质的量分别是0.6 mol、0.8 mol、1.2 mol、0.4 mol，改变的物质的量的比为0.6 mol：0.8 mol：1.2 mol：0.4 mol=3：4：6：2，所以该反应化学方程式为：3B+4C 6C+2D。
（4）根据电极反应式可知：在反应中甲醇失去电子，发生氧化反应，所以通入甲醇的电极为负极，氧气得到电子发生还原反应，所以通入氧气的电极为正极，负极反应式为：①CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O，正极反应式为：②O2+2H2O+4e- =4OH-，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，所以将①×2+②×3，整理可得总反应式：2CH3OH+3O2+4NaOH=2Na2CO3+6H2O，n(O2)== 3mol，则反应消耗甲醇的物质的量是2mol，其质量为m(CH3OH)=2 mol×32g/mol=64 g。
【分析】（1）依据图中能量的转化判断；
（2）利用υ=Δc/Δt计算，对于同一化学反应在用不同物质表示反应速率时，速率比等于方程式中相应物质的化学计量数的比；
（3）根据图示，物质的量的变化量之比等于化学计量数之比；
（4）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；依据得失电子守恒计算。
18．【答案】（1）第三周期第ⅢA族
（2）r（O2-）；r（Na+）；HClO4；H2SO4
（3）
（4）Na（s）+ O2（g）= Na2O2（s）ΔH= 255.5kJ·mol-1
（5）2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
【解析】【解答】（1）根据最高正价或最低负价，以及原子序数、原子半径，推出x为H，y为C，z为N，d为O，e为Na，f为Al，g为S，h为Cl，据此解题。
f为Al，位于第三周期第ⅢA族。
故答案为：第三周期第ⅢA族。
（2）d、e简单离子是O2 、Na+，它们核外电子排布相同，原子序数越大，半径越小，即r（O2 ）>r（Na+）；非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，g为S，h为Cl，Cl的非金属性强于S，即HClO4的酸性强于H2SO4。
故答案为：r（O2-）；r（Na+）；HClO4；H2SO4。
x2d2的化学式为H2O2，其结构式为H—O—O—H，电子式为 。
故答案为： 。
（4）Na在氧气中燃烧生成Na2O2，即1molNa在氧气中燃烧，生成Na2O2的热化学反应方程式为Na（s）+ O2（g）= Na2O2（s）ΔH= 255.5kJ·mol 1或2Na（s）+O2（g）=
Na2O2（s）ΔH= 511kJ·mol 1。
故答案为：Na（s）+ O2（g）= Na2O2（s）ΔH= 255.5kJ·mol-1。
惰性材料电解饱和食盐水，其反应方程式为:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。
故答案为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。
【分析】（1）根据f核外电子的排布即可找出元素周期表的位置
（2）找出元素符号，电子层数相等时，质子数越小，半径越大，非金属性越强，对应着的最高价氧化物的水合物酸性越强
（3）写出化学式即可写出电子式
（4）写出化学式，写出方程式计算放出的热量即可写出热化学方程式
（5）根据电解池的阳极阴极发生的反应即可写出化学方程式
19．【答案】（1）阴；b
（2） ( 也得分)
（3）先有红色物质析出，后有气泡产生
（4）12
【解析】【解答】（1）由题中图示可知，电流由正极流向负极，所以b与电源正极相接，b为阳极，a为阴极，在电解池中阴离子向阳极移动，即 移向b极；答案为阴；b；
（2）b为阳极，发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子放电生成H2O和O2，电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=O2+4H+；答案为4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=O2+4H+；
（3）惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，发生2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，结合图②可知，通过0.2mol电子时电解硫酸铜，然后电解硫酸溶液，其实质是电解水，即发生2H2O 2H2↑+O2↑，a为阴极，先发生Cu2++2e-=Cu，后发生2H++2e-=H2↑，电极表面的现象是先有红色固体物质析出，电解一段时间后放出气体；答案为先有红色物质析出，后有气泡产生；
（4）由题中图②可知，P到Q点是电解水，收集到的混合气体为氢气和氧气，由2H2O 2H2↑+O2↑可得，0.2mol电子通过时生成0.1molH2和0.05molO2，则混合气体的平均摩尔质量为M= = = =12 ；答案为12 。
【分析】由图1可知，电流由正极流向负极，则b为阳极，a为阴极，惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，发生2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，结合图2可知，通过0.2mol电子时电解硫酸铜，然后电解硫酸溶液，发生2H2O 2H2↑+O2↑，P到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，以此分析.
20．【答案】（1）BD；B
（2）
（3）H2；负；；0.8
【解析】【解答】(1)①当开关K断开时，b为铁片，发生Fe+2H+=Fe2++H2↑ ,产生的现象为b不断溶解，b上产生气泡，故答案为：BD；
②闭合开关K，a为铜片，作用原电池的正极，b为铁片，作负极，发生Fe+2H+=Fe2++H2↑ ,反应一段时间后断开开关K，经过一段时间后，A．H+还原成氢气，溶液中H+浓度减小，故A正确；B．阴离子移向负极，负极附近 浓度逐渐增大，故B不正确；C．生成硫酸亚铁，溶液中含有FeSO4 ，故C正确；D．忽略溶液的体积变化，溶液中 浓度基本不变，故D正确；故答案为：B；
(2)FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，若将此反应设计成原电池，铁离子得电子生成亚铁离子，原电池正极电极反应为 。故答案为： ；
(3)①图中电子从a极出发，a极上还原剂失电子，a极通入的物质为H2，电解质溶液中的 移向负极(选填“负”或“正”)。故答案为：H2；负；
②此氢氧燃料电池工作时，氢气失电子后与氢氧根离子结合生成水，负极的电极反应式： 。故答案为： ；
③当消耗氢气11.2L(标准状况下)时，n(H2)=0.5mol，假设电池的能量转化效率为80%，则导线中转移的电子的物质的量为0.5mol×2×80%=0.8mol。故答案为：0.8。
【分析】原电池中还原剂作负极，氧化剂作正极，电池内部阴离子移向负极，阳离子移向正极。
21．【答案】（1）C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) △H=-2bkJ mol-1
（2）CH4+10OH--8e-=CO+7H2O；Fe+2H2O2Fe(OH)2+H2↑；43.2
（3）H2+2OH--2e-=2H2O；b；1、3；B(OH)+H+=H3BO3+H2O
【解析】【解答】由图可知，通入甲烷的电极发生还原反应为原电池的负极，通入氧气的电极为正极，则乙池和丙池为电解池，注意其中丙池中的铁电极为活泼电极。
（1）ag乙炔燃烧放出热量bkJ，则1mol乙炔燃烧放出热量-2bkJ，故表示乙炔燃烧热的热化学方程式为：C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) △H=-2bkJ mol-1；
（2）①通入甲烷的电极，甲烷失去电子发生氧化反应，故此电极为负极，电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO+7H2O；
②丙池中是铁做阳极的电解氯化钠溶液的反应，铁在阳极失去电子，水电离的氢离子离子在铂电极得到电子生成氢气，同时注意阳极生成的二价铁会和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，总反应方程式为：Fe+2H2O2Fe(OH)2+H2↑；
③体积为2240mL(标况)的甲烷其物质的量为0.1mol，每个燃料电池消耗0.05mol甲烷，共失去电子0.4mol，则乙池中某电极上析出Ag也为0.4mol，其质量为43.2g；
（3）①由图可知，氢气在N电极失去电子，发生氧化反应，则N电极为负极，电极反应为：H2+2OH--2e-=2H2O；
②通过①问分析可知，M为正极，通过图示可知，原料室中的钠离子向左移动，b极附近的氢离子向左移动，则a电极为阴极，b电极为阳极，则M应该与b电极连接；同时1、3为阳膜；
③在产品室中应该是原料室中的B(OH)向右进入产品室，和b极区进入产品室中的氢离子反应生成产品H3BO3，相应的离子反应为：B(OH)+H+=H3BO3+H2O。
【分析】
（1）燃烧热是101kP时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定产物时的反应热；
（2）①燃料在负极失去电子发生氧化反应；
②利用电解原理分析，活性电极作阳极，电极本身被氧化；
③依据得失电子守恒；
（3）①负极失去电子发生氧化反应；
②阳离子通过阳膜向阴极移动；
③依据反应物和产物的化学式书写。