1.2 化学能转化为电能——电池 同步训练 （含解析）2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

1.2 化学能转化为电能——电池 同步训练
一、单选题
1．下列反应不可用于设计成原电池的是（　　）
A．CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O B．2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O
C．Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑ D．4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)3
2．各种各样的电池丰富着人们的生活，以下电池对环境友好的是（　　）
A．镍氢电池 B．锂离子电池 C．铅酸蓄电池 D．氢燃料电池
3．如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是（　　）
A． B．
C． D．
4．下图为番茄电池装置示意图，下列说法正确的是（　　）
A．铜片上发生氧化反应 B．锌片质量减小，发生还原反应
C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．该装置可将电能转化为化学能
5．一种用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是（　　）
A．该电池工作时，每消耗22.4L NH3转移3mol电子
B．电子由电极A经外电路流向电极B
C．电池工作时，OH－向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为：O2+ 4H＋+ 4e－＝2H2O
6．如图所示，甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法中正确的是（　　）
A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应
B．甲装置中盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性
C．乙装置中铁极的电极反应式为：2Na – 2e =2Na+
D．乙装置中B是氯气出口，A是钠出口
7．如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录卡如下，则卡片上的描述合理的是（　　）
实验后的记录：
①Zn为正极，Cu为负极
②Cu极上有气泡产生，发生还原反应
③SO 向Zn极移动
④若有0.5 mol电子流经导线，则产生5.6 L气体
⑤电流的流向是：Cu→Zn
⑥负极反应式：Cu－2e－=Cu2＋，发生氧化反应
A．②③⑤ B．②③④⑤ C．①④⑥ D．③④⑤⑥
8．现有X、Y、Z、W四种金属片，①把X、Y用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，X上有气泡产生，Y溶解；②把Z、W用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，W发生还原反应；③把X、Z用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，电子流动方向为X→导线→Z．根据上述情况判断正确的是（　　）
A．在①中金属片Y发生还原反应
B．在②中金属片W作负极
C．上述四种金属的活动性顺序为W＜X＜Z＜Y
D．如果把Y、W用导线相连后同时浸入稀硫酸溶液，则电子流动方向为Y→导线→W
9．2010年上海世博会，上海将有千辆氢燃料电池车上路，参看某种氢燃料电池原理图，下列说法错误的是（　　）
A．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
B．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
C．氢燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高
D．氢燃料电池工作时，发出淡蓝色火焰
10．我国化学工作者提出一种利用有机电极()和无机电极(/石墨毡)在酸性环境中可充电的电池，其放电时的工作原理如图所示：
下列说法正确的是（　　）
A．放电时，/石墨毡为负极，发生还原反应
B．充电时，有机电极和外接电源的正极相连
C．放电时，/石墨毡电极的电极反应式为
D．充电时，每生成2molHQ，理论上外电路中转移电子数为8mol
11．新一代电池体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应用技术的前沿。锂硒电池具有优异的循环稳定性。下列有关说法错误的是（　　）
A．电极I为该电池的负极，被氧化
B．电极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液中反应制得，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2
C．锂硒电池放电时正极的电极反应式为2Li++xSe+2e-=Li2Sex
D．该电池放电时，电子由电极I经电解质溶液通过LAGP隔膜流向电极II
12．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法错误的是
A．甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B．乙：正极的电极反应式为 Ag2O＋2e ＋H2O=2Ag＋2OH
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：在铅蓄电池中，负极材料为铅，在放电过程中被氧化
13．某氢氧燃料电池结构如图所示，下列关于该电池的说法正确的是（　　）
A．电极b上发生氧化反应
B．溶液中K+由电极b向电极a移动
C．电池工作一段时间后溶液的pH不变
D．若把H2换成C2H6，产生相同的电量，消耗氧气的物质的量相同
14．生物燃料电池是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示．已知C1极的电极反应为C2H5OH+3H2O﹣12e﹣═2CO2+12H+．下列说法中不正确的是（　　）
A．C1极为电池负极，C2极为电池正极
B．溶液中的H+向C1电极移动
C．该生物燃料电池的总反应方程式为C2H5OH+3O2═2CO2+3H2O
D．电流由C2极经外电路流向C1极
15．2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。其总反应方程式为：xLi ＋ Li1－xMn2O4 LiMn2O4下列叙述错误的是（　　）
A．a为电池的正极
B．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移
C．充电时，外接电源的负极与b相连
D．可用Na2SO4溶液代替Li2SO4溶液
16．我国科学家开发了一种新型原电池，为综合利用NO2提供了新思路。电池总反应为2Li+NO2=Li2O+NO。下列说法错误的是（　　）
A．放电时，电子由a极流出经外电路流向b极
B．该装置将化学能转化成电能
C．可以用含乙二醇的溶液作电解质溶液
D．如果电路中转移1 mol电子，理论上b极净增15 g
二、综合题
17．二氧化碳的利用是我国能源领域的一个重要战略方向，目前我国科学家在以下方面已经取得重大成果。
（1）图1是由CO2制取C的太阳能工艺，已知过程1发生的反应中 =6，则FexOy的化学式为　 　。过程1生成1molC的反应热为△H1；过程2产生1molO2(g)的反应热为△H2。则由CO2制取C的热化学方程式为　 　。
（2）利用CO2合成甲醇的反应为：CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)△H=-53.7kJ·mol-1，一定条件下，将1mol CO2和2.8mol H2充入容积为2L的绝热密闭容器中，发生上述反应。CO2的转化率[a(CO2)]在不同催化剂作用下随时间的变化曲线如图2所示。过程Ⅰ的活化能　 　(填“>”“<”或“=”)过程Ⅱ的活化能，n点的平衡常数K=　 　。
（3）用二氧化碳合成低密度聚乙烯(LDPE)，以纳米二氧化钛膜为工作电极，常温常压电解CO2，可制得LDPE，该电极反应可能的机理如图3所示。
①过程Ⅰ~Ⅲ中碳元素发生　 　反应(填“氧化”或“还原”)。
②请补充完整并配平CO2转化为LDPE的电极反应：2nCO2+ 　 　+ 　 　=[H2C-CH2]n+ 　 　。
③工业上生产1.4×104g的LDPE，理论上需要标准状况下CO2的体积是　 　L。
18．十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。回答下列问题：
（1）以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。
①上述过程中，能量的变化形式是由　 　转化为　 　。
②根据数据计算，分解1molCO2需　 　（填“吸收”或“放出”）　 　kJ的能量。
（2）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图。
①Pt电极（a）为　 　极（填“正”或“负”）；Pt电极（b）上的电极反应式为：　 　。
②该过程总反应的化学反应方程式为　 　，反应一段时间后，KOH溶液的浓度将　 　（填“增大”“减小”或“不变”）。当消耗0.1 mol O2时，理论上转移电子个数为　 　；
19．如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，回答下列问题
（1）a电极为　 　极，b电极为　 　极
（2）写出该电池的电极反应：负极：　 　正极：　 　
20．含氮化合物(、等)是主要的污染物之一，消除含氮化合物的污染倍受关注。
（1）已知反应 ，该逆反应活化能为，则其正反应活化能为　 　。(用含a的代数式表示)。
（2）某种含二价铜微粒的催化剂可用于汽车尾气脱氮。催化机理如图1，反应历程如图2。
①从化学键的角度解释能结合的原因：　 　。
②该脱氮过程的总反应方程式为　 　。该反应历程的决速步骤是　 　。(填选项)
a．状态①→状态② b．状态②→状态③
c．状态③→状态④ d．状态④→状态⑤
（3）一种电解法处理含有、的酸性废水，其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图3所示，H表示氢原子。
①写出阳极的电极反应方程式　 　。
②电极b上铁的化合物催化含的酸性废水过程可描述为　 　。
21．如图为原电池装置。
（1）若A极为铝B极为镁，烧杯内液体为氢氧化钠溶液，该电池工作时A极发生的电极反应式为　 　。
（2）若A为Pb，B为PbO2，烧杯内液体为硫酸溶液，电池工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。写出A电极反应式：　 　。该电池在工作时，A电极的质量将　 　(填“增加”“减小”或“不变”)。
（3）若A、B均为铂片，烧杯内液体为氢氧化钾溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃料电池，写出B电极反应式：　 　。该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将　 　(填“增强”“减弱”或“不变”)。
（4）若A、B均为铂片，烧杯内液体为硫酸溶液，分别从A、B两极通入CH4和O2，该电池即为甲烷燃料电池，若该电池反应消耗了3.2gCH4时转移电子的数目为　 　(用含阿伏加德罗常数NA的式子表示)。
（5）若A为锌片B为银片浸入到稀硫酸中组成原电池，工作前该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：这段时间产生氢气的体积　 　L(标准状况下)。
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】A、碳酸钙和盐酸的反应不是氧化还原反应，因为没有元素化合价升降，所以不能设计成原电池，故A符合题意；
B、甲醇的燃烧属于自发的氧化还原反应且该反应放热，所以能设计成原电池，故B不符合题意；
C、锌和盐酸的反应属于自发的氧化还原反应且该反应放热，所以能设计成原电池，故C不符合题意；
D、铝和氧气的反应属于自发的氧化还原反应且该反应放热，所以能设计成原电池，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】能够自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池，据此进行判断即可。
2．【答案】D
【解析】【解答】A．镍氢电池中含有镍重金属，对环境有污染，故A不符合题意；
B．锂电池中含有重金属锰，会造成重金属污染，不属于环保电池，故B不符合题意；
C．铅蓄电池中含有铅重金属，对环境有污染，故C不符合题意；
D．氢氧燃料电池最终生成水，水对环境无污染，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】电池对环境友好，电池反应物和产物应对环境无污染，据此解答。
3．【答案】B
【解析】【解答】解：A．两个电极材料相同，不能够组成原电池且产生电流，选项A不符合题意；
B．符合原电池的构成条件，Fe为负极，有电流产生，选项B符合题意；
C．Zn与稀盐酸直接反应，没有形成闭合回路，不能形成原电池，选项C不符合题意；
D．酒精是非电解质，选项D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据原电池的构成条件进行判断即可。
4．【答案】C
【解析】【解答】铜为正极发生还原反应，锌为负极发生氧化反应，电子从负极锌片通过导线流向正极铜片，故A、B处不符合题意，C符合题意；该装置是将化学能转化为电能的装置，故D不符合题意。
【分析】关于原电池的题目，核心在于判断正负极，掌握正向正、负向负的电荷移动原理，结合核心产物与溶液环境，书写电极反应式，根据电极反应式进行计算。
5．【答案】B
【解析】【解答】A、温度、压强未知，无法计算22.4L NH3的物质的量，A不符合题意；
B、该电池中氧气得到电子所在电极B为正极，电极A为负极，电子由电极A经外电路流向电极B，B符合题意；
C、电池工作时，OH－向负极移动，C不符合题意；
D、该电池电解质为碱性，电极B上发生的电极反应为：O2+ 2H2O+ 4e－＝4OH-，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A、氨气转化为氮气，注意题目并未告诉气体摩尔体积；
B、通入氧气的一端为正极，氨气为负极；
C、阴离子移向负极；
D、碱性溶液，不能和氢离子反应。
6．【答案】B
【解析】【解答】甲装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错误；乙装置中铁为阴极，发生反应2Na++2e =2Na，C错误；石墨为阳极，发生反应2Cl 2e =Cl2↑，A为Cl2出口，B是Na出口，D错误。
故答案为：B
【分析】A.原电池中，活泼性强的金属作负极，失电子，发生氧化反应；
B. 盐桥起到了使整个装置构成通路、保持电中性又不使两边溶液混合的作用；
C.电解熔融氯化钠时，应选用惰性电极作阳极；
D.电解池中，阳极发生氧化反应（氯离子变成氯气），阴极发生还原反应（Na+变成Na）。
7．【答案】A
【解析】【解答】①根据分析可知，Zn为负极，Cu为正极，故①不符合题意；
②根据分析，Cu电极上发生的电极反应为：2H++2e-=H2↑，所以Cu极上有气泡产生，发生还原反应，故②符合题意；
③原电池中，阴离子向负极移动，Zn为负极，则SO 向Zn极移动，故③符合题意；
④由2H++2e-=H2↑可知，有0.5mol电子流向导线，产生氢气0.25mol，则产生标况下5.6 L氢气，题中选项未指明气体的状态条件，故④不符合题意；
⑤原电池外电路，电子由负极经导线流向正极，电流与电子运动方向相反，电流由正极流向负极，Zn为负极，Cu为正极，则电流的流向是：Cu→Zn，故⑤符合题意；
⑥根据分析，负极反应式:Zn-2e-= Zn2+，发生氧化反应，故⑥不符合题意；
②③⑤均符合题意，
故答案为：A。
【分析】Zn和Cu形成的原电池中，Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生 Zn-2e-=Zn2+； Cu电极为正极，发生2H++2e-=H2↑，总电池反应Zn+2H+=Zn2++H2↑，电子由负极流向正极，阴离子向负极移动，以此来解答。
8．【答案】D
【解析】【解答】解：A．在①中，Y是负极、X是正极，负极上X得电子发生还原反应，故A错误；
B．在②中，金属片Z作负极、W作正极，故B错误；
C．通过以上分析知，上述四种金属的活动顺序是Y＞X＞Z＞W，故C错误；
D．金属性Y＞W，如果把Y、W用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液，构成原电池，Y是负极、W是正极，则电子流动方向为Y→导线→W，故D正确；
故选D．
【分析】在原电池中，一般来说，较活泼金属作负极、较不活泼金属作正极，负极上发生氧化反应、正极上发生还原反应；电子从负极沿导线流向正极．①把X、Y用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，X上有气泡产生，Y溶解，说明X是正极、Y是负极，则金属活动性Y＞X；②把Z、W用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，W发生还原反应，则W是正极、Z是负极，金属活动性Z＞W；③把X、Z用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，电子流动方向为X→导线→Z，则X是负极、Z是正极，金属活动性X＞Z，通过以上分析知，金属活动性顺序是Y＞X＞Z＞W，据此解答．
9．【答案】D
【解析】【解答】氢氧燃料电池的生成物是水，能量利用率高，而且不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，所以选项A、B、C都是正确的；在燃料电池中氢气失去电子，并不和氧化剂直接接触，因此不会产生淡蓝色火焰，D符合题意，
故答案为：D。
【分析】D、燃料电池的能量转化形式为化学能转化为电能
10．【答案】D
【解析】【解答】A．根据放电时的工作原理图可知，/石墨毡电极上发生得电子的还原反应，则/石墨毡电极为正极，正极反应式为，有机电极为负极，负极反应式为，放电时，溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。由装置图可知，放电时/石墨毡电极上发生得电子的还原反应，则/石墨毡电极为正极，A不符合题意；
B．有机电极为负极，因此充电时，有机电极和外接电源的负极相连，B不符合题意；
C．放电时，/石墨毡电极为正极，正极反应式为，C不符合题意；
D．由装置图可知，放电时有机电极上，即电极反应式为，所以充电时，每消耗，理论上外电路中转移电子数为，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．根据放电时，溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极；
B．阴极与外接电源的负极相连；
C．正极得电子，发生还原反应；
D．依据得失电子守恒。
11．【答案】D
【解析】【解答】A．电极I上Li失电子，为该电池的负极，被氧化，故A不符合题意；
B．电极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液中反应制得，H2SeO3中Se得电子，作氧化剂，二氧化硫作还原剂，H2SeO3中Se为+4价，反应为：H2SeO3+2SO2+H2O=Se+2H2SO4则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2，故B不符合题意；
C．锂硒电池放电时Se失电子，正极的电极反应式为：2Li++xSe+2e-=Li2Sex，故C不符合题意；
D．该电池放电时，电子不能进入溶液，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】电极Ⅰ为该电池的负极，Li失电子被氧化，电极反应式为Li-e-=Li+，电极Ⅱ为正极，正极发生还原反应，电极反应式为2Li++xSe+2e-=Li2Sex，原电池中电子由负极经导线流向正极，据此解答。
12．【答案】A
【解析】【解答】A．甲为铜锌原电池，锌为负极，铜为正极，H+在铜上得电子发生还原反应，所以Cu电极附近溶液中H+浓度减小，A符合题意；
B．乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，反应式为Ag2O+2e-+H2O═2Ag+2OH-，B不符合题意；
C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄，C不符合题意；
D．丁为铅蓄电池，放电时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，负极材料为铅，在放电过程中被氧化，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A、阳离子移向正极，氢离子在正极放电形成氢气；
B、氧化银得电子，和水反应生成银和氢氧根；
C、锌为负极，失去电子发生氧化反应；
D、铅失去电子，被氧化。
13．【答案】D
【解析】【解答】A．电极b为正极，正极上发生还原反应，故A不符合题意；
B．原电池中阳离子向正极移动，溶液中K+由电极a向电极b移动，故B不符合题意；
C．电池的总反应为2H2+O2=2H2O，电池工作一段时间后，溶液中氢氧化钾的浓度减小，溶液的pH减小，故C不符合题意；
D．如把H2换成C2H6，正极的电极反应式相同，都是2H2O+O2+4e-═4OH-，产生相同的电量，消耗氧气的物质的量相同，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】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，原电池工作时，阳离子向正极移动。
14．【答案】B
【解析】【解答】解：A、C1极通燃料的一极为负极，通氧气的一极C2极为电源的正极，故A正确；
B、原电池中阳离子向正极移动，所以溶液中的H+向C1电极移动，故B错误；
C、将正负极反应式相加可得总反应式，与乙醇燃烧的化学方程式相同，为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，故C正确；
D、原电池中，电子由负极经外电路流向正极，本题中电子由C1极经外电路导线流向C2极，所以电流由C2极经外电路流向C1极，故D正确．
故选B．
【分析】乙醇燃料电池中，电解质溶液呈酸性，乙醇在负极上被氧化，电极反应为C2H5OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2+12H+，氧气在正极上得电子被还原，电极反应式为O2+4H++4e﹣=2H2O，总反应为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，原电池中，电子由负极经外电路流向正极．
15．【答案】D
【解析】【解答】A.由分析可知，LiMn2O4做原电池的正极，Li做原电池的负极，故a为电池的正极，选项正确，A不符合题意；
B.在原电池中，阳离子移动正极，故放电时溶液中Li+由b电极向a电极迁移，选项正确，B不符合题意；
C.充电时为电解池装置，电极b为阴极，应与电源的负极相连，选项正确，C不符合题意；
D.不可用Na2SO4溶液代替Li2SO4溶液，选项错误，D符合题意；
故答案为：D
【分析】由电池总反应方程式可知，放电过程负极的电极反应式为：xLi-xe-=xLi+，正极的电极反应式为：Li1-xMn2O4+xe-+xLi+=LiMn2O4；充电过程中，阴极的电极反应式为：xLi++xe-=xLi，阳极的电极反应式为：LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4+xLi+。据此结合选项进行分析。
16．【答案】C
【解析】【解答】A．根据前面分析Li为负极，放电时，电子由a极流出经外电路流向b极，故A不符合题意；
B．该装置是原电池，则是将化学能转化成电能，故B不符合题意；
C．Li和乙二醇会直接反应，因此不可以用含乙二醇的溶液作电解质溶液，故C符合题意；
D．根据正极电极反应2Li＋+ 2e－+NO2=Li2O+NO，如果电路中转移1 mol电子，理论上b极有0.5mol Li2O生成即净增15 g，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据总反应可知，a极为负极，电极反应式为Li-e-=Li+，b极为正极，电极反应式为2Li＋+ 2e－+NO2=Li2O+NO。
17．【答案】（1）Fe3O4；CO2(g)=C(s)+O2(g) △H=△H1+△H2
（2）<；200
（3）还原；12ne-；12nH+；4nH2O；2.24×104
【解析】【解答】（1）由图可知，过程Ⅰ发生反应的化学方程式为：FeO+CO2→FexOy+C，因为，则可令FeO的系数为6，CO2的系数为1，根据原子个数守恒可得，x=6，y=8，所以FexOy的化学式为Fe3O4；
由图可知，经过程Ⅰ和过程Ⅱ后，得到反应CO2(g)=C(s)+O2(g)，结合盖斯定律可得，该反应的反应热ΔH=ΔH1+ΔH2，因此该反应的热化学方程式为：CO2(g)=C(s)+O2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2；
（2）由图2可知，过程Ⅰ的反应速率大于过程Ⅱ的反应速率，而活化能越小，反应速率越快，因此过程Ⅰ的活化能小于过程Ⅱ的活化能；
由图2可知，n点时CO2的转化率为80%，则参与反应的CO2的物质的量n(CO2)=1mol×80%=0.8mol，可得平衡三段式如下所示：
因此n点的平衡常数
（3）①过程Ⅰ~Ⅲ中碳元素的化合价均降低，发生还原反应；
②该反应中碳元素由+4价变为-2价，得到6个电子，因此2n个碳原子发生反应，得到电子数为12n，结合原子守恒、电荷守恒可得，该电极反应式为：2nCO2+12ne-+12H+= [H2C-CH2]n +4nH2O；
③1.4×104gLDPE中所含碳元素的质量为，根据碳元素守恒可得，需CO2的物质的量n(CO2)=n(C)=，其在标准状态下的体积V=n×Vm=1000mol×22.4L/mol=2.24×104L。
【分析】（1）根据发生的反应，结合原子守恒计算x与y的比值，从而得出FexOy的化学式；根据盖斯定律确定反应热，从而得出反应的热化学方程式；
（2）根据反应速率大小比较活化能大小；结合平衡三段式进行计算；
（3）①根据过程中碳元素化合价的变化分析；
②根据过程中碳元素化合价变化和原子守恒配平电极反应式；
③根据碳元素守恒进行计算；
18．【答案】（1）光能和热能；化学能；吸收；278
（2）负极；O2+4e-+2H2O=4OH-；4NH3+3O2=2N2+6H2O；减小；0.4NA
【解析】【解答】（1）①该图中以TiO2为催化剂、光和热条件下分解CO2反应生成CO和O2，根据能量守恒定律，该反应中，光能和热能转化为化学能，答案：光能和热能；化学能；
②二氧化碳分解生成CO和O2，根据焓变=反应物键能总和-生成物键能总和及焓变与其方程式化学计量数成正比，由2CO2（g）=2CO（g）+O2（g）及图中数据可有：ΔH=2×1598kJ·mol-1-（2×1072+496） kJ·mol-1=+556 kJ·mol-1，所以分解1molCO2需吸收 kJ=278 kJ的能量，答案：吸收；278；
（2）①由图可知，Pt电极（a）通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，Pt电极（b）上氧气得电子被还原，电解质溶液为KOH溶液，碱性环境下氧气的放电反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，答案：负极；O2+4e-+2H2O=4OH-；
②由图可知，该电池负极通入氨气发生氧化反应生成氮气，且OH-向负极移动参与反应，负极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，正极通入氧气发生还原反应生成水，所以电池的总反应的化学方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，反应有水生成导致KOH浓度减小，当消耗0.1 mol O2时，理论上转移电子个数为0.4NA，答案：4NH3+3O2=2N2+6H2O；减小；转移电子0.4NA。
【分析】（1）①根据图示即可判断能量转化的方式
②键的断裂需要吸收能量即可出焓变
（2）①根据氨气变为氮气，化合价升高发生的是氧化反应，失去电子，因此a为负极，b为正极，氧气得到电子级和水变为氢氧根离子即可写出
②根据正极和负极的电极式即可写出电池总反应，反应中在消耗氢氧根离子，导致浓度降低，根据给出的数据结合电极式即可计算出转移的电子数
19．【答案】（1）负；正
（2）酸性环境下：2H2﹣4e﹣=4H+；碱性环境：2H2﹣4e﹣+4OH=4H2O；碱性环境下：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，酸性环境下：O2+4H++4e﹣=2H2O
【解析】【解答】解：（1）燃料电池中，通入燃料氢气的电极a是负极，所以a电极是负极，b是正极，故答案为：负；正；（2）a电极为负极，负极上氢气失电子发生氧化反应，酸性环境下，则负极的电极反应式为：2H2﹣4e﹣=4H+；b电极为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，则正极的电极反应式为：O2+4H++4e﹣=2H2O，碱性环境下，负极上：2H2﹣4e﹣+4OH=4H2O；正极上：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，
故答案为：酸性环境下：2H2﹣4e﹣=4H+；碱性环境：2H2﹣4e﹣+4OH=4H2O；正极上：碱性环境下：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，酸性环境下：O2+4H++4e﹣=2H2O．
【分析】氢氧燃料电池中，氢气易失电子发生氧化反应，所以通入氢气的电极是负极，负极上氢气失电子发生氧化反应，则负极的电极反应式为：H2﹣2e﹣═2H2；
氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，正极上氧气得电子发生还原反应，则正极的电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣．
20．【答案】（1）（a-1169）
（2）NH3中的N有孤电子对，[CuⅡ(NH3)2]2+中的CuII有空轨道能接受孤电子对，形成配位键；4NO+4NH3+O24N2+6H2O；c
（3）Cl-+H2O-2e-=HClO+H+；H+在阴极得电子生成H原子，H与Fe(Ⅲ)反应生成Fe(Ⅱ)，Fe(Ⅱ)还原NO生成Fe(Ⅲ)和NH
【解析】【解答】(1)该反应为放热反应，反应的焓变△H=-(E逆-E正)，则正反应活化能E正=( a-1169)kJ/mol，故答案为：a-1169；
(2)①二氨合铜离子中具有空轨道的铜离子能与氨分子中具有孤对电子的氮原子形成配位键，所以二氨合铜离子能结合氨分子，故答案为：H3中的N有孤电子对，[CuⅡ(NH3)2]2+中的CuII有空轨道能接受孤电子对，形成配位键；
②由图1可知，脱氮过程的总反应为催化剂作用下，氨气与一氧化氮、氧气反应生成氮气和水，反应的化学方程式为4NO+4NH3+O24N2+6H2O；活化能越大，反应速率越慢，反应的决速步骤取决于慢反应，由图2可知，状态③→状态④的活化能最大，则状态③→状态④是反应的决速步骤，
故答案为：c，故答案为：4NO+4NH3+O24N2+6H2O；c；
(3)①由图可知，与直流电源正极相连的a电极为电解池的阳极，氯离子在水分子作用下失去电子发生氧化反应生成次氯酸和氢离子，电极反应式为Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，故答案为：Cl-+H2O-2e-=HClO+H+；
②由图可知，与直流电源负极相连的电极b为阴极，阴极上铁的化合物催化含硝酸根离子的酸性废水过程为H+在阴极得电子生成H原子，H与Fe(Ⅲ)反应生成Fe(Ⅱ)，Fe(Ⅱ)还原NO生成Fe(Ⅲ)和NH，故答案为：H+在阴极得电子生成H原子，H与Fe(Ⅲ)反应生成Fe(Ⅱ)，Fe(Ⅱ)还原NO生成Fe(Ⅲ)和NH。
【分析】（1）反应的焓变=Ea正-Ea逆，根据焓变和逆反应活化能进行计算即可。
（2）①Cu2+最多可以结合4个氨气形成配位键，二氨合铜离子中具有空轨道的铜离子，可以继续和氨气形成配位键。②活化能越大，反应越难进行，反应速率越小，反应的决速步骤取决于慢反应，由图可知， 状态③→状态④ 活化能最大，状态③→状态④是反应的决速步骤。
（3）(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。
21．【答案】（1）Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O
（2）Pb-2e-+SO=PbSO4；增加
（3）O2+4e-+2H2O=4OH-；减弱
（4）1.6NA
（5）4.48
【解析】【解答】(1)若A极为铝B极为镁，烧杯内液体为氢氧化钠溶液，该电池工作时A极为负极，发生的电极反应式为。
故答案为：。
(2)A电极为Pb，B电极为PbO2，则Pb为负极，该电极反应式为：，该电池在工作时，A电极由Pb转变为PbSO4，质量增加。
故答案为：，增加。
(3)该电池为氢氧燃料电池，B电极通入O2反应式为：，该电池的总反应方程式为：，反应生成水，则电池工作一段时间后，溶液的碱性减弱。
故答案为：，减弱。
(4)该电池为甲烷燃料电池，反应消耗了3.2gCH4即0.2mol，由电极反应式可知，转移电子的数目为1.6NA。
故答案为：1.6NA。
(5)该电池为锌银原电池，电池总反应方程式为：，反应后取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，减少的13g为锌的质量，即反应的锌的物质的量为0.2mol，则这段时间产生氢气在标况下的体积为：。
故答案为：4.48。
【分析】（1）镁不与氢氧化钠反应，铝与氢氧化钠反应，A极为负极，负极发生氧化反应；
（2）根据电池的总反应可知，Pb发生氧化反应生成硫酸铅；
（3）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；
（4）根据电极反应计算；
（5）该电池的总反应为，据此计算。