1.2 化学能与电能的转化 同步训练 （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 同步训练
一、单选题
1．下列电池工作时，负极上有H2参与反应的是（　　）
A．氢燃料电池
B．锌锰碱性电池
C．铅蓄电池
D．银锌纽扣电池
2．如图所示装置中，观察到M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是（　　）
选项 M N P
A 银 锌 硝酸银溶液
B 铜 铁 稀盐酸
C 锌 铜 稀硫酸溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
A．A B．B C．C D．D
3．化学在生产生活中具有重要应用，下列有关说法正确的是（　　）
A． B． C． D．
溶洞形成时，涉及的溶解 不锈钢镀铜水龙头：镀铜时，纯铜作阴极 植物光合作用中，碳元素被氧化 植物奶油的制作过程：为取代反应
A．A B．B C．C D．D
4．按下图装置实验,若x轴表示流出负极的电子的物质的量,则y轴应表示（　　）
①c(Ag+)　②c(N )　③a棒的质量　④b棒的质量 ⑤溶液的质量
A．①③ B．③④ C．①②④ D．②
5．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
6．由于安全以及价格方面的优势，水系锌离子电池(ZiBs)被普遍认为是锂离子电池在大规模储能设备领域的替代品，其中一种电池工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．工作时，移向CuI极
B．锌是负极，发生氧化反应
C．正极的电极反应式为CuI+e-=Cu+I-
D．工作时，电流流动方向：CuI→电灯泡→Zn→ZnSO4溶液→CuI
7．用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（　　）
A．电子通过盐桥从乙池流向甲池
B．盐桥中的阳离子向甲池移动
C．开始时，银片上发生的反应是：
D．将铜片浸入 溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同
8．如图装置可实现电解CuCl2溶液，下列说法正确的是（　　）
A．Ⅰ为电解池，Ⅱ为原电池
B．两石墨电板上均有铜析出
C．Ⅰ中 向铁电极移动，Ⅱ中 向铜电极移动
D．工作一段时间后，理论上Ⅰ中 不变，Ⅱ中 减小
9．课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橘子汁等物质来探究原电池的组成，下列结论错误的是 （　　）
A．若a为铝片，b为锌片或铜片，则导线中一定产生电流
B．若a为锌片，b为铝片，则b极上的电极反应式为
C．原电池是将化学能转化为电能的装置
D．若a、b均为铝片，则电流计指针不偏转
10．锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是（　　）
A．放电过程中，a电极的电极反应式为2H2O + Mn2+ - 2e- = MnO2 + 4H+
B．放电过程中，转移 0.4 mol e-时，b电极消耗 0.8 mol OH-
C．充电过程中，b电极接外接电源的正极
D．充电过程中，b电极反应为：Zn2+ + 2e-= Zn
11．利用如图装置，能完成很多电化学实验．下列有关此装置的叙述中，不正确的是（　　）
A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法
B．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外加电流阴极保护法
C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动
D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，铁棒质量将增加，溶液中铜离子浓度将减小
12．一种新型的合成氨的方法如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．反应①属于“氮的固定”
B．反应②属于非氧化还原反应
C．反应③可通过电解LiOH水溶液实现
D．上述三步循环的总反应方程式为2N2+6H2O=4NH3+3O2
13．新型Zn-GO(GO为氧化石墨烯：C2O)电池，如图所示，GO反应过程中转化为rGO(rGO为石墨烯：C)。下列有关说法错误的是（　　）
A．电池工作时，电子由a经外电路流向b
B．b极电极反应式：C2O+2e-+H2O=2C+2OH-
C．每生成0.1molZn(OH)42-，转移电子数为0.2NA
D．放电过程中电解质溶液的pH增大
14．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：
上述装置工作时，下列有关说法正确的是（　　）
A．Na+由乙池穿过交换膜进入甲池
B．甲池电极反应：4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑
C．乙池电极接电池正极，气体X为H2
D．NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度小
15．关于下列电化学装置说法正确的是（　　）
A．装置①中，构成电解池时Fe极质量既可增也可减
B．装置②工作一段时间后，a极附近溶液的pH减小
C．用装置③精炼铜时，d极为精铜
D．装置④中电子由Fe经导线流向Zn
16．某研究团队实现了电化学合成（又称电解合成）H2O2，该方法的原理如图所示，下列有关说法不正确是（　　）
A．电极a为阳极，CEM为阳离子交换膜
B．该方法是一种制取H2O2的绿色方法
C．电极b上的电极反应式为O2+H+-2e-=HO2-
D．通过调节通入去离子水的量可以控制流出溶液中H2O2的浓度
二、综合题
17．随原子序数递增，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）z在周期表中的位置是　 　。
（2）写出x和d组成的一种四原子共价化合物的电子式　 　。
（3）y、g、h的最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是　 　（填化学式）。
（4）写出f的最高价氧化物与e的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式　 　。
（5）已知e和g的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液反应生成1mol水时所放出的热量为QkJ。请写出该反应的中和热的热化学方程式　 　。
（6）用y元素的单质与f元素的单质可以制成电极浸入由x、d、e三种元素组成的化合物的溶液中构成电池负极反应式为　 　。
18．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计四组实验，实验结果记录如下：
编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨
4 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg
（1）实验1.2中，电极Al的作用　 　(填“相同”、“不相同”)。
（2）实验3中，电极Al为　 　(填“正极”、“负极”)。写出实验4中，电极Al的电极反应式是　 　。
（3）电池电容量大，安全性高，能有效利用
，其工作原理如图所示，
形成
和C沉积在Pd包覆纳米多孔金电极表面。写出该电池的总反应方程式是　 　。
19．CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善。由CO2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。
（1）Ⅰ.合成甲醇
由CO2催化加氢合成甲醇。
①一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中有下列反应：
反应1：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1
反应2：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
反应3：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图所示。
①则△H2　 　△H3(填“>”“<”或“=”)。
②对于上述CO2加氢合成CH3OH的反应体系，下列说法不正确的是　 　(填字母)。
a．增大初始投料比，有利于提高CO2的转化率
b．当气体的平均摩尔质量保持不变时，说明反应体系已达平衡
c．体系达平衡后，若压缩容器体积，则反应1平衡不移动，反应3平衡正向移动
d．选用合适的催化剂可以提高反应3中CO2的平衡转化率
（2）电化学原理将CO2转化为甲醇。
在光电催化条件下可以高效地将CO2和H2O转化为甲醇，从电极反应的角度分析：
①甲醇在　 　(填“阴”或“阳”)极生成；
②氧化反应为　 　。
（3）Ⅱ.甲醇是重要的化工原料，也可用作甲醇燃料电池。以稀硫酸为电解质溶液，甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
该电池工作时，c口通入的物质是　 　。
（4）该电池负极的电极反应式是　 　。
20．将质量相等的铁片和铜片用导线相连浸入500mL硫酸铜溶液中构成如图1的装置：（以下均假设反应过程中溶液体积不变）．
（1）铁片上的电极反应式为　 　，铜片周围溶液会出现　 　的现象．
（2）若2min后测得铁片和铜片之间的质量差为1.2g，计算：导线中流过的电子的物质的量为　 　mol；
（3）金属的电化学腐蚀的本质是形成了原电池．如图2所示，烧杯中都盛有稀硫酸．
①图2B中的Sn为　 　极，Sn极附近溶液的pH（填增大、减小或不变）　 　．
②图2C中被腐蚀的金属是　 　．比较A，B，C中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是　 　．
（4）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要．燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图3是电解质为稀硫酸溶液的氢氧燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①氢氧燃料电池的总反应化学方程式是：　 　．
②电池工作一段时间后硫酸溶液的浓度　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）．
21．A、B、C、D、E、F为六种短周期元素，相关信息如下：
序号 信息
① A、B、C原子序数依次增大，均可与D形成10e-的分子
② C为地壳中含量最高的元素
③ E与F同周期，且E在同周期元素中非金属性最强
④ F为短周期中原子半径最大的元素
根据以上信息提示，回答下列问题（涉及相关元素均用化学符号表达）
（1）C元素在周期表中的位置为　 　，AC2的结构式为　 　，元素B、F、E的简单离子半径由大到小顺序　 　。
（2）B的简单氢化物与其最高价含氧酸反应生成一种盐，此盐化学式为　 　，所含化学键的类型有　 　。
（3）A、B的简单氢化物沸点最高的是　 　，原因是　 　。
（4）将BD3通入到FEC溶液中可制得B2D4，B2D4的电子式为　 　，该反应的离子方程式为　 　。
（5）A与D可以按原子个数比1：3形成化合物。写出以KOH溶液为电解质溶液，该化合物与氧气形成的燃料电池的负极反应方程：　 　。
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】负极有氢气参与反应的电池为氢氧燃料电池，A符合题意；
故答案为：A
【分析】负极有氢气参与反应的电池为氢氧燃料电池。
2．【答案】A
【解析】【解答】A．N为锌，M为银，N极材料比M极材料活泼，M极上有银析出，所以M质量增加，A符合题意；
B．M极发生的反应为2H++2e-=H2↑，有气体生成，M质量不变，B不符合题意；
C．M为锌，N为铜，M极材料比N极活泼，C不符合题意；
D．M为锌，N为铁，M极材料比N极活泼，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】M变粗，N变细，即M为正极，N为负极，因此M中有固体析出，电解质溶液中的阳离子应为金属离子，且N应该比M更活泼。
3．【答案】A
【解析】【解答】A．溶洞形成时，涉及碳酸钙与空气中二氧化碳和水的溶解反应，生成碳酸氢钙，A项符合题意；
B．镀铜时，纯铜作阳极，B项不符合题意；
C．植物光合作用中，转化为，碳元素被还原，C项不符合题意；
D．植物奶油的制作过程为液态植物油与的加成反应，D项不符合题意。
故答案为：A。
【分析】B.镀铜时纯铜作阳极；
C.植物光合作用将二氧化碳转化为葡萄糖；
D.液态植物油与发生加成反应得到植物奶油。
4．【答案】D
【解析】【解答】根据图中装置实验，Fe、Ag、AgNO3构成的原电池中，活泼金属Fe为负极，Ag为正极，Fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，在负极上金属铁本身失电子，即a棒质量减轻，正极Ag上析出金属银，银离子得电子析出金属Ag，所以正极质量增加，银离子浓度减小，硝酸根离子浓度不变，溶液的质量是增加了Fe的质量，但是析出了Ag，在转移电子相等情况下，析出金属多，所以溶液质量减轻，所以y轴只能表示②.
故答案为：D
【分析】图示构成Fe-Ag、AgNO3原电池，发生反应Fe+2AgNO3=Fe（NO3）2+2Ag；构成的原电池中Fe作负极，失去电子，质量减小；Ag作正极，Ag+得到电子，质量增加；由于Fe的相对原子质量小于Ag的相对原子质量，所以溶液质量减小。
5．【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。
6．【答案】A
【解析】【解答】A．根据图示可知Zn为负极，CuI为正极，Zn失去电子变为Zn2+进入溶液，溶液中向正电荷较多的负极Zn电极移动，A符合题意；
B．由于电极活动性：Zn＞CuI，所以Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，B不符合题意；
C．由于电极活动性：Zn＞CuI，所以CuI为正极，得到电子变为Cu单质和I-，电极反应式为：CuI+e-=Cu+I-，C不符合题意；
D．电池工作时，电流从正极CuI开始经外电路流向负极Zn，溶液中阴离子在负极放电，阳离子向正极定向流动，从而形成闭合回路，故该电池工作时，电流流动方向：CuI→电灯泡→Zn→ZnSO4溶液→CuI，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．根据原电池中，溶液中阴向负极移动；
B．活动性强的金属作负极，失去电子，发生氧化反应；
C．正极得到电子，发生还原反应；
D．电池工作时，电流从正极经外电路流向负极，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极定向移动，从而形成闭合回路。
7．【答案】D
【解析】【解答】A．电子不能通过电解质溶液，电解质溶液通过离子的定向移动形成电流，故A不符合题意；
B．盐桥中的阳离子向正极移动，银为正极，所以阳离子向乙池移动，故B不符合题意；
C．铜片是负极，银片是正极，在银片上发生的电极反应是 ，故C不符合题意；
D．该原电池的总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应也是Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】 原电池中，较活泼的金属作负极，负极上金属失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属作正极，正极上得电子发生还原反应，外电路上，电子从负极沿导线流向正极。
8．【答案】D
【解析】【解答】A．根据分析可知，图Ⅰ为铁碳原电池，图Ⅱ为电解池，故A不符合题意；
B．图Ⅰ为铁碳原电池，Cu2+向正极石墨电极移动，图Ⅱ为电解池，石墨作阳极，氯离子移向阳极，失电子发生氧化反应，电极反应为2Cl--2e-Cl2↑，故B符合题意；
C．原电池中，阳离子移向正极，Ⅰ中Cu2+向石墨电极移动，电解池中，阴离子移向阳极，Ⅱ中 向石墨电极移动，故C不符合题意；
D．工作一段时间后，Ⅰ中氯离子没有参与电极反应，Ⅱ中氯离子移向阳极，失电子发生氧化反应，电极反应为2Cl--2e-Cl2↑，故理论上Ⅰ中 不变，Ⅱ中 减小，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】图Ⅰ为铁碳原电池，铁比石墨活泼是负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，铜为正极，铜离子在石墨电极上得电子发生还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu；图Ⅱ为电解池，与铁相连的铜为阴极，得电子发生还原反应，铜离子在阴极上得电子形成铜单质，电极反应为Cu2++2e-=Cu，与石墨相连的石墨为阳极，氯离子移向阳极，失电子发生氧化反应，电极反应为2Cl--2e=Cl2↑，据此分析。
9．【答案】B
【解析】【解答】A.若a为铝片，b为锌片或铜片，橘子汁为电解质溶液，两极金属活泼性不同，此时能够形成原电池，故A不符合题意；
B.若a为锌片，b为铝片，由于铝比锌活泼，因此a极上的电极反应式为 ，故B符合题意；
C.原电池是将化学能转化为电能的装置，故C不符合题意；
D.若a、b均为铝片，则不符合形成原电池的条件，则不能构成原电池，即电流计指针不偏转，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A、形成原电池的条件之一：具有活泼性不同的电极；
B、锌的活泼性比铝强，所以锌做负极，铝片为正极；
C、注意原电池与电解质的能量转化方式；
D、形成原电池的条件之一：具有活泼性不同的电极。
10．【答案】B
【解析】【解答】A．放电时a电极做正极，发生还原反应，而不是失电子得氧化反应，A不符合题意；
B．放电时b电极得反应为，则反应转移0.4mol电子时，b电极参与反应得氢氧根得物质的量，B符合题意；
C．放电时b电极做负极，充电时b电极做阴极，外接电源得负极，C不符合题意；
D．b电极环境为碱性溶液，锌离子无法稳定存在，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】放电时，b极为负极，电极反应式为，a极为正极，电极反应式为 MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O ；充电时a极为阳极，电极反应式为 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，b极为阴极，电极反应式为。
11．【答案】D
【解析】【解答】解：A．X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，形成原电池，Fe为正极，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，故A正确；
B．X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，形成电解池，Fe为阴极，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外加电流阴极保护法，故B正确；
C．X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，形成原电池，Fe为负极，正极上析出Cu，则铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动，故C正确；
D．X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，形成电解池，Fe为阴极，为电镀装置，铁棒质量将增加，但溶液中铜离子浓度不变，故D错误；
故选D．
【分析】开关K置于M处，为原电池装置，X比Fe活泼可减缓铁的腐蚀；开关K置于N处，为电解池装置，Fe为阴极可减缓铁的腐蚀，结合发生的电极反应来解答．
12．【答案】C
【解析】【解答】A．反应①是Li和氮气反应生成Li3N的过程中是游离态氮元素转化为化合态，为氮的固定，故A不符合题意；
B．反应②是Li3N和水反应生成LiOH和NH3，反应过程中无元素化合价变化，为非氧化还原反应，故B不符合题意；
C．电极LiOH溶液阳极氢氧根离子失电子生成氧气，阴极是氢离子得到电子生成氢气，不能得到金属Li，故C符合题意；
D．三步反应6Li+N2=2Li3N、Li3N+3H2O=3LiOH+NH3、4LiOH 4Li+O2↑+2H2O，上述三步循环的总结果为2N2+6H2O═4NH3+3O2，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.氮的固定是指将单质氮变为化合态的氮的化合物
B.标出反应物和生成物的元素化合价即可
C.电解氢氧化锂的水溶液，阳极吸引阴离子，氢氧根离子放电，阴极吸引阳离子，氢离子放电
D.根据起始物和最终的物质即可写出
13．【答案】D
【解析】【解答】A、根据装置图，Zn失去电子转化成[Zn(OH)4]2－，根据原电池工作原理，失电子一极为负极，即a为负极，b为正极，电子从a极经外电路流向b极，故A说法不符合题意；
B、b电极为氧化石墨烯，作氧化剂，GO反应过程中转化为rGO，即转化成C，电极反应式为C2O＋H2O＋2e－=2C＋2OH－，故B说法不符合题意；
C、Zn的化合价由0价→＋2价，因此生成1mol[Zn(OH)4]2－，转移电子物质的量为0.2mol，故C说法不符合题意；
D、负极反应式为Zn－2e－＋4OH－=[Zn(OH)4]2－，因此电池总反应是Zn＋C2O＋2OH－＋H2O=2C＋[Zn(OH)4]2－，消耗OH－，pH降低，故D说法符合题意。
【分析】根据元素化合价变化判断原电池的正负极，结合产物分析电极反应、书写电极方程式、计算电子转移数值即可。
14．【答案】B
【解析】【解答】A.Na+向阴极移动，由甲池穿过交换膜进入乙池，故A不符合题意；
B.甲池电极上水放电生成氧气和氢离子，氢离子与碳酸根反应生成碳酸氢根，电极反应式为4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑，故B符合题意；
C.乙池电极为阴极，乙池电极接原电池负极，阴极上水放电生成氢气和氢氧根，故C不符合题意；
D.电解时，甲池得到碳酸氢钠，乙池得到氢氧化钠，则NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由图可知甲池逸出氧气，甲池电极为阳极，阳极上水放电生成氧气和氢离子，氢离子与碳酸根反应生成碳酸氢根，乙池电极为阴极，阴极上水放电生成氢气和氢氧根，则气体X是氢气，Na+向阴极移动。
15．【答案】A
【解析】【解答】A.如果铁连在电源的正极，做电解池阳极时，失电子，不断溶解，铁极质量减轻，如果铁连在电源的负极，做电解池阴极时，不发生反应，溶液中的铜离子在此极析出，Fe极质量增加，A符合题意；
B.a极与电源负极相连，作阴极，氢离子在阴极得电子，发生还原反应2H++2e-=H2↑，则a极附近溶液的pH增大，B不符合题意；
C.精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，则d极为粗铜，C不符合题意；
D.装置④为原电池，活泼性：Zn>Fe，则Zn 失电子作负极，电子由Zn流向Fe ，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】本题考验的是原电池和电解池的基础知识，考查学生对原电池和电解池的构成，电极反应，电流方向，离子转移方向等基础知识
16．【答案】C
【解析】【解答】A．HO2-和H+分别穿过AEM、CEM在多孔固体电解质内结合生成H2O2，则CEM为阳离子交换膜，A不符合题意；
B．该方法制取H2O2无污染物产生，为绿色方法，B不符合题意；
C．电极b为阴极，O2在阴极得电子变为HO2-，结合得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可得电极反应式为：O2+2e-+H2O=HO2-+OH-，C符合题意；
D．未反应的去离子水溶解H2O2后流出，故通过调节通入去离子水的量可以控制流出溶液中H2O2的浓度，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据反应物是氢气和氧气制备过氧化氢，因此氢气在氧气失去电子，故a为阳极，氧气在阴极得到电子，故b为阴极，得到的总的反应为H2+O2=H2O2，原子利用率达到100%。根据水的量可控制过氧化氢的浓度结合选项即可判断
17．【答案】（1）第二周期第VA族
（2）
（3）HClO4
（4）Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
（5）NaOH（aq）+1/2H2SO4（aq）＝1/2Na2SO4（aq）+H2O（l） △H=﹣QkJ·mol﹣1
（6）Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O
【解析】【解答】从图中的化合价、原子半径的大小及原子序数，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素。
（1）氮元素在周期表中的位置是第二周期第VA族。
（2）H和O组成的一种四原子共价化合物是双氧水，其电子式为 。
（3）y、g、h的非金属性强弱是Cl＞S＞C，非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，则最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是HClO4。
（4）f的最高价氧化物氧化铝与e的最高价氧化物对应的水化物氢氧化钠反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。
（5）强酸与强碱在稀溶液中生成1mol水时放出的热量是中和热，已知e和g的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液氢氧化钠和稀硫酸反应生成1mol水时所放出的热量为Q kJ，则该反应的中和热的热化学方程式为NaOH（aq）+1/2H2SO4（aq）＝1/2Na2SO4（aq）+H2O（l） △H=－QkJ·mol﹣1。（6）用y元素的单质与f元素的单质可以制成电极浸入由x、d、e三种元素组成的化合物氢氧化钠的溶液中构成电池，由于铝能与氢氧化钠溶液反应，则铝是负极，因此负极反应式为
Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O。
【分析】（1）熟记1-20号元素的化合价和原子序数，有助于元素周期表的推断；
（2）双氧水为共价化合物，共价化合物是通过共用电子对形成。共用电子对在两电子之间，未成对电子和孤对电子也应该画出；
（3）Cl、S、C三者最高价氧化物对应水化物分别是HClO4、H2SO4、H2CO4；
（4）Al2O3为两性氧化物，可以和强碱反应，但是不能和弱碱反应；
（5）注意热化学方程式的系数关系；
（6）铝是两性物质，可以和强碱反应放出氢气，属于氧化还原反应，可以制成原电池；
18．【答案】（1）不相同
（2）负极；
（3）
【解析】【解答】(1)在实验1中，Mg、Al都可以与盐酸发生反应，由于金属活动性：Mg>Al，所以在构成的原电池反应中，Mg为负极，Al为正极；在实验2中，Al、Cu及盐酸构成原电池，由于Al的活动性比Cu强，所以Al电极为负极，Cu电极为正极，因此实验1、2中Al电极的作用不相同；
(2)实验3中由于电极活动性：Al>C，Al能够与HCl发生置换反应，所以在构成的原电池反应中，Al为负极；在实验4中，尽管金属活动性：Mg>Al，但是Al能够与NaOH溶液反应，而Mg不能发生反应，故在构成的原电池反应中，Al为负极，Mg为正极，负极的电极反应式为： 。
(3)根据题意
电池的工作原理，
形成
和C沉积在Pd包覆纳米多孔金电极表面，故总反应式为
。
【分析】(1)实验1中，氧化还原反应发生在金属镁和稀盐酸之间，失电子的是金属镁，为负极金属，实验2中，氧化还原反应发生在金属铝和稀盐酸之间，失电子的是金属铝，为负极金属；
(2)Al、 石墨、盐酸构成的原电池中，较活泼的金属铝作负极；
(3)该原电池中Al作负极，Al失电子、发生氧化反应生成铝离子；多孔碳电极作正极，CO2得到电子、发生还原反应生成C2O42-，据此分析。
19．【答案】（1）<；acd
（2）阴；2H2O—4e—=O2↑+4H+
（3）O2
（4）CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2↑
【解析】【解答】(1)①由图可知，温度升高，平衡常数K1增大，说明反应1为吸热反应，焓变△H1>0，由盖斯定律可知，反应1+反应2得到反应3，则焓变△H3=△H1+△H2，所以△H3-△H2=△H1>0，△H3>△H2，故答案为：<；
②a．增大初始投料比相当于在二氧化碳浓度不变的条件下减小氢气的浓度，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳的转化率减小，故不符合题意；
b．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，反应1为气体体积不变的反应，反应2、3为气体体积减小的反应，反应中气体的平均摩尔质量增大，则当气体的平均摩尔质量保持不变时说明说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故符合题意；
c．反应1为气体体积不变的反应，反应2、3为气体体积减小的反应，体系达平衡后，若压缩容器体积，反应1平衡不移动，反应2向正反应方向移动，氢气的浓度减小、甲醇的浓度增大，反应3平衡向逆反应方向移动，故不符合题意；
d．选用合适的催化剂可以增大反应速率，但化学平衡不移动，所以反应3中二氧化碳的平衡转化率不变，故不符合题意；
故答案为：acd；
(2)①二氧化碳转化为甲醇时，碳元素的化合价降低被还原，所以二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇，故答案为：阴极；
②由题意可知，二氧化碳转化为甲醇时，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故答案为：2H2O-4e-=O2↑+4H+；
(3)由电子的移动方向可知，右侧电极为燃料电池的正极，则c口通入的物质是氧气，故答案为：O2；
(4)由电子的移动方向可知，左侧电极为燃料电池的负极，在水分子作用下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2↑，故答案为：CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2↑。
【分析】（1） ① 根据盖斯定律判断；
②a.增大，CO2的转化率降低，H2的转化率增大；
b.化学平衡状态的判断，“变量不变”说明达到了平衡状态；
c.压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动；
d.催化剂不影响化学平衡；
（2）电解池中阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；
（3）燃料电池中，负极通入燃料，正极通入氧气；
（4）负极甲烷被氧化为CO2，结合酸性环境和三个守恒书写电极反应式；
20．【答案】（1）Fe﹣2e﹣=Fe2+；溶液颜色变浅
（2）0.02
（3）正；增大；锌；B＞A＞C
（4）2H2+O2=2H2O；减小
【解析】【解答】解：（1）铁比铜活泼，为原电池的负极，发生氧化反应，电极方程式为Fe﹣2e﹣=Fe2+；铜为正极，发生还原反应，电极方程式为Cu2++2e﹣=Cu，则铜片周围溶液会出现溶液颜色变浅的现象，故答案为：Fe﹣2e﹣=Fe2+；溶液颜色变浅；（2）设转移xmol电子，则消耗0.5xmolFe，析出0.5xmolCu，则有0.5x×（64+56）=1.2，x=0.02，故答案为：0.02；（3）①B装置构成原电池，Fe更活泼易失电子作负极，Sn作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应而生成氢气，电极反应式为2H++2e﹣=H2↑，导致氢离子浓度降低，溶液的pH增大，故答案为：正；增大；②A装置中Fe发生化学腐蚀；装置B、C构成原电池，B装置中Fe更活泼易失电子作负极，Sn作正极；C装置中Zn易失电子作负极，Fe作正极，作负极的金属加速被腐蚀，所以锌被腐蚀，作正极的金属铁被保护，金属腐蚀快慢速率为：作负极的金属＞发生化学腐蚀的金属＞作正极的金属，所以铁被腐蚀快慢速率为B＞A＞C，故答案为：锌；B＞A＞C；（4）①氢氧燃料电池的总反应即是氢气与氧气反应生成水，其反应的总方程式为：2H2+O2=2H2O，故答案为：2H2+O2=2H2O；②已知氢氧燃料电池的总反应为：2H2+O2=2H2O，电池工作一段时间后，生成水使溶液体积增大，则硫酸的浓度减小，
故答案为：减小．
【分析】（1）铁比铜活泼，为原电池的负极，铁失电子发生氧化反应，铜为正极，溶液中的铜离子在正极得电子发生还原反应；（2）负极上铁溶解，正极上析出铜，铁片和铜片相差的质量为溶解铁和析出铜的质量之和，溶解铁的物质的量和析出铜的物质的量相等，根据金属和转移电子之间的关系式计算；（3）①B装置构成原电池，Fe更活泼易失电子作负极，Sn作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应而生成氢气，导致氢离子浓度降低；②作负极的金属加速被腐蚀，作正极的金属被保护，金属腐蚀快慢速率：作负极的金属＞发生化学腐蚀的金属＞作正极的金属；（4）①氢氧燃料电池的总反应即是氢气与氧气反应生成水；
②根据燃料电池的总反应方程式判断硫酸浓度的变化．
21．【答案】（1）第二周期VI A族；O=C=O；r（Cl-）>r（N3-）>r（Na+）
（2）NH4NO3；离子键、共价键
（3）NH3；NH3分子间形成氢键
（4）；
（5）
【解析】【解答】（1）由分析可知，C为O，位于元素周期表中第二周期第ⅥA族；
由分析可知，A为C，因此AC2的化学式为CO2，其结构式为O=C=O；
由分析可知，B为N、F为Na、E为Cl，其形成的简单离子分别为N3－、Na＋、Cl－，因此其半径大小顺序为Cl－>N3－>Na＋。
（2）B的简单氢化物为NH3，最高价含氧酸的化学式为HNO3，二者可发生反应NH3＋HNO3=NH4NO3，因此得到盐的化学式为NH4NO3；该物质中含有离子键和共价键。
（3）A、B的简单氢化物分别为CH4、NH3，其中NH3中含有氢键，故其沸点较高，因此沸点最高的是NH3。
（4）由分析可知，B为N、D为H，因此B2D4的化学式为N2H4，其电子式为 ；
该反应中NH3与NaClO反应生成N2H4、NaCl和H2O，因此反应的离子方程式为2NH3＋ClO－=N2H4＋Cl－＋H2O。
（5）A、D按原子个数比1：3形成的化合物为C2H6；以KOH溶液为电解质溶液，C2H6与O2形成燃料电池时，C2H6在负极发生失电子的氧化反应，与OH－形成CO32－，因此负极的电极反应式为C2H6－14e－＋18OH－=2CO32－＋12H2O。
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【分析】C是地壳中含量最高的元素，因此C为O。C能与D形成10e－的分子，因此D为H。A、B、C的原子序数依次增大，且都能与H形成10e－分子，因此A为C、B为N。F为短周期中原子半径最大的元素，因此F为Na。、E与F同周期，且E在同周期元素中非金属性最强，因此E为Cl。