1.2 化学能转化为电能——电池 同步练习（含解析）2023-2024学年上学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

1.2 化学能转化为电能——电池 同步练习
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．下列说法不正确的是（　　）
A．锌锰电池是一次电池
B．燃料电池是一类高效污染小的新型电池
C．化学电池的反应原理是氧化还原反应
D．铅蓄电池放电时正极是Pb
3．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是（　　）
A．风力发电机 B．锂离子电池
C．燃气灶 D．硅太阳能电池
4．电能属于可再生性能源，下列叙述正确的是（　　）
A．火力发电能将化学能直接转化为电能
B．原电池是把化学能转化为电能的装置
C．化学电源均是安全、无污染的
D．生活中的化学电源均属于二次电池
5．某化学兴趣小组，按照图Ⅰ、图Ⅱ接好线路进行化学实验。下列有关说法正确的是（　　）
A．图Ⅰ、图Ⅱ中灯泡都发亮
B．固体中不存在带电荷粒子
C．在水溶液中可以电离出自由移动的离子
D．只有在溶液中才能导电
6．对于放热反应Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，下列叙述正确的是（　　）
A．反应过程中的能量关系可用上图表示
B．1 mol Zn的能量大于1 mol H2的能量
C．若将其设计为原电池，则锌作正极
D．若将其设计为原电池，当有32.5 g Zn溶解时，正极放出的气体一定为11.2 L
7．科研人员借助太阳能，将H2S转化为可再利用的S和H2的工作原理如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．该电池能实现将光能转化为化学能
B．a电极的电极反应：2H++2e-=H2↑
C．光照后，b电极的电极反应：H2S-2e-=2H++S
D．a电极区溶液的pH不变
8．锂海水电池的反应原理为：2Li＋2H2O＝2LiOH＋H2↑，其示意图如图所示。有关该电池工作时说法错误的是（　　）
A．金属锂作正极 B．镍电极上发生还原反应
C．海水作为电解质溶液 D．可将化学能转化为电能
9．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是（　　）
A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B．电极Ⅰ发生还原反应
C．电极Ⅱ逐渐溶解
D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2++2e- =Cu
10．新型LiFePO4可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应如下:正极:FePO4+Li++e-＝LiFePO4，负极:Li-e-＝Li+。下列说法中正确的是（　　）
A．充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连
B．放电时电池反应为FePO4+Li++e-＝LiFePO4
C．放电时电池内部Li+向负极移动
D．放电时,在正极上Li+得电子被还原
11．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
12．LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO4＋Li=LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是(　　)
A．可加入硫酸以提高电解液的导电性
B．放电时电池内部Li＋向负极移动
C．充电过程中，电池正极材料的质量增加
D．放电时电池正极反应为FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4
13．沉积物微生物燃料电池(SMFC)可以将沉积物中的化学能直接转化为电能，同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC处理含硫废水的工作原理如图所示，酸性增强不利于菌落存活。下列说法正确的是（　　）
A．碳棒a电势比碳棒b电势低
B．碳棒a附近释放出H+
C．碳棒b存在电极反应： S—6e—+4H2O= +8H+
D．工作一段时间后，电池效率提高
14．LED产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是（　　）
A．电路中的电子从负极经外电路到正极，再经过KOH溶液回到负极，形成闭合回路
B．a处通入氢气， b处通氧气，该装置将化学能最终转化为电能
C．电池放电后， OH－的物质的量浓度减小
D．通入O2的电极发生反应：O2 + 4e－ ＝ 2O2－
15．观察如图所示两个实验装置，若两烧杯中硫酸的浓度相同，铜片和锌片都是纯净单质，判断下列叙述正确的是（　　）
A．两个装置均是原电池装置
B．乙中电子由铜片经过电流计流向锌片
C．过一段时间两烧杯中溶液的酸性均减弱
D．因都是锌与硫酸的反应，所以两装置中产生气泡的速率相同
16．我国科学家成功利用CO2人工合成淀粉，使淀粉生产方式从农业种植转为工业制造成为可能，其原理如下所示。下列说法错误的是（　　）
A．甲醇可用于燃料电池的正极反应物
B．淀粉可用于制备葡萄糖
C．该过程有利于实现“碳达峰，碳中和”
D．二羟基丙酮属于有机物
二、综合题
17．如图所示，在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池．
（1）当电解质溶液为稀硫酸时，Fe 电极是　 　(填“正”或“负”)极，其电极反应式为　 　．
（2）当电解质溶液为 NaOH 溶液时，Al 电极是　 　(填“正”或“负”)极，其电极反应式为　 　．
（3）若把铝改为锌，电解质溶液为浓硝酸，则 Fe 电极的电极反应式为　 　．
18．
（1）Ⅰ.认真观察下图，回答问题：
图中所示反应是　 　(填“吸热”或“放热”)反应。
（2）已知拆开1mol H—H键、1mol Cl—Cl、1mol H—Cl键分别需要吸收的能量为436kJ、243kJ、431kJ，则由1mol氢气和1mol 氯气反应生成2mol HCl会　 　
(填“放出”或“吸收”)　 　kJ的热量。
（3）下列反应中，属于放热反应的是　 　。
① 物质燃烧 ② 炸药爆炸 ③ 煅烧石灰石 ④二氧化碳通过炽热的碳 ⑤ 酸碱中和反应 ⑥
Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应 ⑦浓硫酸稀释
（4）Ⅱ.燃料电池是一种高效供能装置，上右图所示为甲烷燃料工作原理示意图。请回答下列问题：
a电极为电池的　 　(填“正极”或“负极”)，电解质溶液中Na+流向　 　极 (填“a”或“b”)。
（5）写出a电极反应式：　 　。
（6）Ⅲ.为了检测熟肉中NaNO2含量，某兴趣小组从1000g隔夜熟肉中提取NaNO3和NaNO2后配成溶液，用0.005
mol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定。反应原理为：2MnO +5NO +6H+=2Mn2++5 NO +3H2O。测定三次消耗高锰酸钾溶液平均体积为8.00 mL。则NaNO2含量为　 　mg Kg-1。
19．化学能与电能之间可以相互转化。
（1）直接提供电能的反应一般是放热反应，下列反应能设计成原电池的是 _____
A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 B．氢氧化钠与稀盐酸反应
C．灼热的炭与 CO2 反应 D．H2 与 Cl2 燃烧反应
（2）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
①电池的负极反应式为： 　 　。
②电池工作时 OH-向 　 　移动(填“正极”或“负极”)。
③正极上消耗标况下 4.48L 气体时， 转移电子的数目为 　 　。
20．利用电极反应可探究物质氧化性、还原性的变化规律。
已知：酸性介质中，1mol/L不同电对的电极电势见下表。电极电势越高，其氧化型物质的氧化性越强；电极电势越低，其还原型物质的还原性越强。
电对(氧化型/还原型)
电极电势/V 0.771 1.776 0.695 1.224 0.536
回答下列问题：
（1）I．探究的分解反应
催化分解反应过程包括i、ii两步：
反应i： (未配平)
反应ii：
反应i的离子方程式为　 　。
（2）验证生成：反应过程中，加入　 　溶液，产生蓝色沉淀，证明有生成。
（3）酸性条件下也可催化分解。结合表中数据判断，上述条件下、、的氧化性由强到弱的顺序为　 　。
（4）Ⅱ．探究物质氧化性变化对电化学反应方向的影响
用可逆反应设计电池，按图a装置进行实验，测得电压E()随时间t的变化如图b所示：
电池初始工作时，正极的电极反应式为　 　。
（5）某小组从还原型物质浓度、氧化性变化的角度分析图b，提出以下猜想：
猜想1：增大，的氧化性减弱，正极的电极电势降低。
猜想2：减小，的氧化性增强，负极的电极电势升高。
①时间后，按图a装置探究，验证上述猜想的合理性，完成表中填空。
实验 实验操作 电压E/V 结论
i 往烧杯A中加入适量Fe E　 　0 猜想1成立
ii 往烧杯B中加入适量　 　 E<0 猜想2成立
②有同学认为，上述实验不足以证明猜想1成立。利用上述反应，从化学平衡移动的角度解释猜想1不足以成立的理由　 　。
③为进一步验证猜想1，进行实验Ⅱi，完成表中填空。
实验 实验操作 电压E/V 结论
iii 往烧杯A中加入适量　 　 E<0 猜想1成立
结论：可逆氧化还原反应中，浓度的变化引起电对氧化性变化，从而改变电池反应方向。
21．如图所示装置可构成原电池。试回答下列问题：
（1）电解质溶液为浓硝酸时，灯泡　 　 (填“亮”或“不亮”, 填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为： 　 　；
b.若灯泡不亮，其理由为： 　 　
（2）电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡　 　 (填“亮”或“不亮”, 填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮，则Mg电极反应式为： 　 　；Al电极反应式为： 　 　。
b.若灯泡不亮，其理由为： 　 　。
（3）(Ⅰ)有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如图所示(电极未标出)：
回答下列有关问题：
原电池的负极反应式为　 　。
（4）a、b、c的大小关系为：　 　。
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】D
【解析】【解答】A：锌锰电池是一次电池，说法正确，故A不符合题意；
B：燃料电池是一类高效污染小的新型电池，说法正确，故B不符合题意；
C：化学电池的反应原理是氧化还原反应，说法正确，故C不符合题意；
D：铅蓄电池放电时负极是Pb ，电极反应方程式：Pb + H2SO4-2e-=PbSO4↓+2H+，故D不符合题意；
故答案为：D
【分析】铅蓄电池是二次电池，放电时负极反应Pb + H2SO4-2e-=PbSO4↓+2H+ ，正极：PbO2 + 2H+ + H2SO4 + 2e——PbSO4 + 2H2O 。
3．【答案】B
【解析】【解答】A、风力发电机是将风能转化成电能，故A不符合题意；
B、锂离子电池放电时，化学能转化为电能，故B符合题意；
C、燃气灶是将化学能转化为热能，故C不符合题意；
D、硅太阳能电池将太阳能转化为电能，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】原电池是一种将化学能转化为电能的装置，据此解答。
4．【答案】B
【解析】【解答】A. 火力发电先把煤的化学能转化成热能，再转化为电能，A不符合题意 ；
B. 原电池可以将化学能转化为电能，B符合题意 ；
C. 化学电源有的是有害环境，包含了重金属，C不符合题意 ；
D. 生活中的化学电源也有一次电池，D不符合题意 ；
故答案为：B。
【分析】A. 燃烧是化学能转化成热能；
B. 原电池可以将化学能转化为电能；
C. 包含了重金属的化学电源有害环境；
D.化学电源还有一次电池。
5．【答案】C
【解析】【解答】A．固体中离子不能自由移动，不导电，故图Ⅰ中灯泡不亮；在溶液中电离生成能够自由移动的和，故图Ⅱ中灯泡发亮，A不符合题意；
B．固体中存在和，故B不符合题意；
C．在溶液中电离生成能够自由移动的和，故C符合题意；
D．在熔融状态下也能导电，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】氯化镁固体不能导电，图Ⅰ不能形成原电池，氯化镁溶液中存在镁离子和氯离子，能导电，形成原电池，灯泡发亮。
6．【答案】A
【解析】【解答】A.根据能量守恒，则反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，锌和硫酸反应为放热反应， A符合题意；
B.反应物的总能量高于生成物的总能量，反应物和生成物均有两种，无法比较1molZn和1molH2的能量大小，B不符合题意；
C.若将其设计为原电池，锌化合价升高，失电子，则锌作负极，C不符合题意；
D.若将其设计为原电池，当有32.5gZn溶解时，消耗锌的物质的量为0.5mol，根据反应方程式可知生成0.5molH2，但气体所处状态未知，不能确定气体体积，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】A.活泼金属与酸的反应为放热反应，结合放热反应中物质能量大小分析；
B.由反应热只能得出反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小，无法判断单一物质的能量大小；
C.在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；
D.未给出气体所处的状态，无法应用气体摩尔体积进行计算；
7．【答案】C
【解析】【解答】A．该电池通过光照发生化学反应，形成原电池，将光能转化为化学能，故A不符合题意；
B．根据图示，在a电极上H+获得电子变成氢气，a电极的电极反应为2H++2e-=H2↑，故B不符合题意；
C．根据图示，光照后，b电极上，Fe2+失去电子，电极反应为Fe2+-e-= Fe3+，故C符合题意；
D．电池工作时，a极区消耗的H+的物质的量与通过离子交换膜进入a极区的H+相等，因此a极区溶液的pH不变，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】a电极上H+获得电子变成氢气，则a极为正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，b电极上，Fe2+失去电子，电极反应式为Fe2+-e-= Fe3+。
8．【答案】A
【解析】【解答】A. 锂海水电池的电池反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，金属锂做原电池负极失电子发生氧化反应，电极反应：Li e =Li+，故A符合题意；
B. 金属镍做原电池正极，海水中水得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故B不符合题意；
C. 原电池中利用海水做电解质溶液，形成闭合回路，故C不符合题意；
D. 装置为原电池反应，化学能转化为电能，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】锂海水电池的电池反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，金属锂做原电池负极失电子发生氧化反应，电极反应：Li-e-=Li+，金属镍做原电池正极，海水中水得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电子从负极沿导线流向正极。
9．【答案】A
【解析】【解答】A. 电流由原电池的正极经用电器流向原电池的负极，所以电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ，A符合题意；
B， 电极I是原电池的负极，应该发生氧化反应，B不符合题意；
C. 铜离子在电极II上得电子，不断生成铜单质附着在电极表面，电极不会溶解，C不符合题意；
D. 电极III为电解池的阳极，Cu电极放电，电极反应为Cu-2e- =Cu2+，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】烧杯I和II共同组成了一个原电池，I为负极，II为正极，所以第三个烧杯为电解池，III为电解池的阳极，Cu电极放电，IV为电解池的阴极，铜离子放电。
10．【答案】A
【解析】【解答】A.充电时电池上标注“+”的电极应与电源的正极相连；
C.放电时电池内部Li+向正极移动；
D.在正极上FePO4得电子被还原。
故答案为；A
【分析】在原电池中，负极失去电子，发生的是氧化反应，正极得到电子，发生的是还原反应，电解液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极；
在电解池中，阳极失去电子，发生的是氧化反应，阴极得到电子，发生的是还原反应。在电解液中，银离子移向阳极，阳离子移向阴极。
11．【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。
12．【答案】D
【解析】【解答】A.金属锂可以和硫酸发生化学反应，所以不能加入硫酸以提高电解质的导电性，故A不符合题意；
B.放电时，该装置是原电池，原电池中阳离子移向正极，故B不符合题意；
C.充电时，正极LiFePO4= FePO4＋Li＋＋e－，正极材料LiFePO4被消耗，质量减少，故C不符合题意；
D.放电时，该装置是原电池，正极发生还原反应： FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、硫酸可以跟锂反应；
B、阳离子朝正极移动；
C、充电过程正极做阳极，分解出锂离子，质量减少；
D、根据总反应-负极反应式可以求出。
13．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析可知，碳棒b为负极，碳棒a为正极，正极的电势高于负极，则碳棒a电势比碳棒b电势高，故A不符合题意；
B．由分析可知，碳棒a为原电池的正极，氧气在酸性条件下得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，放电时正极会消耗氢离子，故B不符合题意；
C．由分析可知，碳棒b为负极，硫在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为S-6e-+4H2O= +8H+，故C符合题意；
D．由分析可知，碳棒b为负极，放电时电极附近溶液酸性增强，氢离子会使硫氧化菌中蛋白质变性，硫氧化菌活性降低会导致负极反应速率减慢，则工作一段时间后，电池效率会降低，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．正极的电势高于负极；
B．氧气在酸性条件下得到电子发生还原反应生成水；
C．负极失去电子发生氧化反应；
D．蛋白质变性会导致反应速率减慢。
14．【答案】C
【解析】【解答】A. 电路中的电子从负极经外电路到正极，但是电子不经过KOH溶液，A不符合题意；
B. 由外电路中电子的运动方向可知，a是负极、b是正极，故a处通入氢气、 b处通氧气，该装置将化学能最终转化为光能，B不符合题意；
C. 电池放电后，电池反应产物是水，故 OH－的物质的量浓度减小，C符合题意；
D. 通入O2的电极发生反应为O2 + 2H2O+4e－ ＝ 4OH－，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A、原电池负极失电子，根据电子流向，则a为负极；产生电流，用来使二极管发光，
B、原电池负极失电子，根据电子流向，则a为负极通入氢气，将化学能转化为电能再转化为光能；
C、氢气与氧气燃烧产物为水，溶液体积变大；
D、原电池电解溶液为碱性，负极氢气消耗氢氧根，正极氧气与水产生氢氧根；
15．【答案】C
【解析】【解答】解：A．没有形成闭合回路，不能形成原电池，故A错误；
B．原电池电子由负极经外电路流向正极，乙形成原电池，Zn为负极，Cu为正极，则电子方向Zn→Cu，故B错误，
C．两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，溶液的酸性均减弱，故C正确；
D．乙能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲中比乙中慢，故D错误；
故选C．
【分析】A、根据原电池的构成条件来回答；
B、原电池中，电子从负极流向正极；
C、根据反应的实质来回答判断；
D、形成原电池后能加快负极金属的腐蚀速率．
16．【答案】A
【解析】【解答】
A. 甲醇在燃料电池的负极放电，发生氧化反应，只能用作燃料电池的负极反应物，A符合题意；
B. 淀粉水解能生成葡萄糖，故可以用于制备葡萄糖，B不符合题意；
C. 该过程能促进二氧化碳的循环利用，减少其排放，有利于实现“碳达峰，碳中和”，C不符合题意；
D. 含碳元素的化合物为有机物，除CO、CO2、碳酸、碳酸盐、氢氰酸及氰酸盐外，故二羟基丙酮属于有机物，D不符合题意；
正确答案： A
【分析】
A．燃料电池中，一般氧气做正极，其他物质做负极；
B. 淀粉最终的水解产物就是葡萄糖；
C. 该反应过程能实现二氧化碳的再利用；
D. 二羟基丙酮就是典型的有机物。
17．【答案】（1）正；2H++2e﹣═H2 ↑
（2）负；Al﹣3e﹣+4OH﹣═AlO2﹣+2H2O
（3）NO3﹣+2H ++e﹣═NO2↑+H2O
【解析】【解答】（1）电解质溶液是稀硫酸时，Al电极是负极，Fe电极是正极，正极反应式为2H++2e﹣═H2 ↑；
（2）当电解质溶液是NaOH溶液时，铝与NaOH溶液反应，而Fe不反应，故铝作原电池的负极，电极反应式为Al﹣3e﹣+4OH﹣═AlO2﹣+2H2 O；
（3）把铝改为锌，用浓硝酸作电解质溶液，铁遇浓硝酸发生钝化，则Fe电极是正极；Zn电极是负极，Fe电极上的电极反应式为NO3﹣+2H ++e﹣═NO2↑+H2O。
【分析】（1）由于金属性Al>Fe，在稀硫酸溶液中，Fe做正极，溶液中的H+在正极发生得电子的还原反应，形成H2，据此写出电极反应式；
（2）当电解质溶液为NaOH溶液时，装置中发生的反应为：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，据此确定原电池中电极反应式；
（3）常温下，浓硝酸能使铝钝化，因此装置内发生的反应为：Fe＋6HNO3=Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O，据此确定电极反应。
18．【答案】（1）吸热
（2）放出；183
（3）①②⑤
（4）负极；b
（5）CH4+10OH– -8e–=CO +7H2O
（6）6.9
【解析】【解答】(1)图中所示，生成物总能量大于反应物总能量，为吸热反应；
(2)拆开1mol H—H键、1mol Cl—Cl、1mol H—Cl键分别需要吸收的能量为436kJ、243kJ、431kJ，则由1mol氢气和1mol 氯气反应生成2mol HCl，断键吸收的能量是(436+243)kJ，成键放出的总能量是2×431kJ，所以最终放出183kJ的热量；
(3)① 物质燃烧放热；
② 炸药爆炸释放能量；
③煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳，吸收能量；
④二氧化碳通过炽热的碳生成CO，吸收能量；
⑤ 酸碱中和反应放热；
⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应吸收能量；
⑦浓硫酸稀释放热，但不是化学反应；
属于放热反应的是①②⑤；
(4)根据图示，a电极甲烷失电子生成碳酸根离子和水，所以a为电池的负极、b为正极；原电池中，阳离子移向正极，电解质溶液中Na+流向b极；
(5)a电极甲烷失电子生成碳酸根离子和水，a电极反应式是CH4+10OH–-8e–=CO +7H2O。
(6)设NaNO2的物质的量是xmol；
，解得 x=1×10-4mol，则NaNO2含量为 6.9mg Kg-1。
【分析】（1）反应物的总能量低于生成物的总能量，从反应物到生成物，体系差的能量需从环境中吸收；
（2）反应物的总键能-1生成物的总键能，H<0，为放热反应，否则为吸热反应；
（3）常见的放热反应有 ①可燃物的燃烧反应； ②酸碱中和反应； ③大多数化合反应； ④金属跟酸的置换反应； ⑤物质的缓慢氧化；
（4）a电极通入燃料发生氧化反应，做负极，原电池中阳离子移向正极；
（5）电解质为氢氧化钠溶液，甲烷氧化生成CO32-，电极反应式为：CH4+10OH–-8e–=CO +7H2O；
（6）物质的量在化学方程式中的计算，物质的量之比等于化学计量系数之比；
19．【答案】（1）D
（2）H2-2e-+2OH-=2H2O；负极；0.8NA
【解析】【解答】(1)A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应属于吸热反应，不能设计成原电池，A不选；
B．氢氧化钠与稀盐酸反应，属于放热反应，但不是氧化还原反应，不能设计成原电池，B不选；
C．灼热的炭与CO2反应属于吸热反应，不能设计成原电池，C不选；
D．H2与Cl2燃烧反应属于放热反应，是氧化还原反应，可设计成原电池，H2在负极失去电子，Cl2在正极得到电子，D选；
故故答案为：D；(2)①根据题干信息，电解质溶液为KOH溶液，O2在正极得到电子，电极反应式为O2+4e-+H2O=4OH-，H2在负极失去电子，与OH-结合生成水，则负极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O；②原电池工作时，阴离子向负极移动，即OH-向负极移动；③正极的电极反应式为O2+4e-+H2O=4OH-，消耗4.48L气体，即消耗0.2mol气体时，转移的电子数为0.8NA。
【分析】（1）原电池的特点是自发的氧化还原反应。
（2）负极的反应根据氧化反应进行书写，离子的移动实质是异性相吸原理判断。
20．【答案】（1）
（2）
（3）＞＞
（4）
（5）＜；AgNO3固体；加入铁粉后，同时造成增大，减小，都能使平衡逆移，使E＜0；FeCl2固体
【解析】【解答】（1）结合分析可知，反应i中铁离子把双氧水氧化了，生成亚铁离子、氧气和水，离子方程式为；
（2）遇二价铁发生反应：，生成深蓝色沉淀，则反应过程中，加入溶液，产生蓝色沉淀，证明有二价铁生成；
（3）据分析，上述条件下过氧化氢、二氧化锰、氧的氧化性由强到弱的顺序：过氧化氢＞二氧化锰＞氧气。
（4）电池初始工作时，由可知，铁离子得电子发生还原反应转变为亚铁离子，为正极，则正极的电极反应式为。
【分析】要通过反应探究对电化学反应方向的影响，从某还原型物质浓度、氧化性变化的角度分析图b，对于2个猜想，只能通过改变一个变量观察是否使E＜0来探究——猜想1：二价铁浓度增大，三价铁的氧化性减弱，正极的电极电势降低，故只能通过A烧杯加适量氯化亚铁固体，增加亚铁离子浓度，猜想2：碘离子浓度减小，碘的氧化性增强，负极的电极电势升高，只能通过B烧杯加适量硝酸银固体减少碘离子浓度来实现。
21．【答案】（1）亮；Mg-2e-=Mg2+；a Al与浓硝酸发生钝化
（2）亮；6H2O+6e-=3H2+6OH-；2Al-6e-+2OH-=2AlO2+6H2O；电解质溶液不合适（答案不唯一）
（3）H2-2e-+2OH-=2H2O
（4）c%＞a%＞b%
【解析】【解答】（1）Mg、Al和浓硝酸构成原电池，有电流通过，所以灯泡会亮
a Al与浓硝酸发生钝化，为正极，而Mg易失电子作负极；Mg电极上发生的电极反应为 Mg-2e-=Mg2+；
（2）该装置中，铝能和氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，该装置符合原电池构成条件，所以Mg、Al和NaOH溶液构成原电池，则灯泡亮；
a.Mg作正极，正极上水得电子生成氢气，正极的电极反应为：6H2O+6e-=3H2+6OH-，Al易失电子作负极，负极上电极反应式为2Al-6e-+2OH-=2AlO2+6H2O；
（3）燃料电池中，通入空气的电极是正极，通燃料氢气的电极是负极，其电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O；（4）燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%大于b%，负极氢气失电子生成氢离子消耗氢氧根离子，所以c%＞a%，得到c%＞a%＞b%。
【分析】根据镁铝在浓硝酸和氢氧化钠溶液中发生不同的反应进行判断原电池的正负极，然后进行分析电极反应等即可。