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．有关电化学知识的描述正确的是（　　）
A．CaO+H2O=Ca(OH)2,可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
B．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
C．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
D．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生
2．采用情性电极。以去离子水和氧气为原料，通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是（　　）
A．阴极反应为O2+2H++2e-=H2O2
B．电解一段时间后，阳极室的pH变小
C．每生成3.2g氧气时，转移电子数为0.4NA
D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极消耗的O2质量不同
3．某原电池装置如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．Cu作负极
B．电子由Fe棒经导线流向Cu棒
C．Fe棒发生的电极反应：Fe -3e-= Fe3+
D．每生成22.4 L H2，转移电子2 mol
4．下列装置中能构成原电池的是（　　）
A． B．
C． D．
5．关于原电池的叙述中正确的是（　　）
A．原电池是把化学能转变为电能的装置
B．构成原电池正极和负极的必须是两种不同金属
C．原电池电解质溶液中阳离子向负极移动
D．理论上，所有的氧化还原反应都能设计成原电池
6．氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。未加入氨硼烷之前，两极室质量相等，电池反应为NH3·BH3＋3H2O2=NH4BO2＋4H2O。已知H2O2足量，下列说法正确的是（　　）
A．正极的电极反应式为2H＋+2e-=H2↑
B．电池工作时，H＋通过质子交换膜向负极移动
C．电池工作时，正、负极分别放出H2和NH3
D．工作足够长时间后，若左右两极室质量差为1.9g，则电路中转移0.6mol电子
7．下列装置能形成原电池的是
A．①②③⑦ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②③⑥⑦
8．把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸溶液中构成原电池。对该电池的描述合理的是：①溶液中硫酸的物质的量浓度保持不变；②Cu极上有气泡产生，发生还原反应；③Cu为负极，Zn为正极；④原电池在工作时电子由负极通过溶液流向正极；⑤该装置将化学能转变为电能（　　）
A．②⑤ B．①③⑤ C．②④⑤ D．④⑤
9．新型锂—空气电池具有能量大、密度高的优点，可以用作新能源汽车的电源，其结构如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是（　　）
A．放电时，内电路中Li+向石墨烯电极方向移动
B．放电时，正极反应式：O2+4H++4e =2H2O
C．放电时，外电路电子从石墨烯电极流向锂电极
D．放电时，电池中化学能完全转化为电能
10．将含有0.4molCuSO4和0.1molNaCl的水溶液用惰性电极电解一段时间后，若在一个电极上得到6.4gCu，则另一电极上生成气体(在标准状况)的体积为（　　）
A．1.12 L B．1.68 L
C．2.24 L D．3.36L
11．钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠（Na2Sx）分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质，其反应原理如图所示。
下列说法正确的是（　　）
A．电子流向：A电极→用电器→B电极→电解质→A 电极
B．若用该电池电解精炼铜，电路中转移1mol电子时，阳极质量减少32 g
C．充电时，电极B与外接电源正极相连，电极反应式为 Sx2-－2e-=xS
D．若用该电池在铁器上镀锌，则铁器应与B电极相连接
12．目前，光电催化反应器(PEC)可以有效的进行能源的转换和储存，一种PEC装置如图所示，通过光解水可由CO2制得主要产物异丙醇。下列说法中正确的是（　　）
A．该装置的能量来源有光能和电能
B．光催化剂电极反应为
C．每生成60g异丙醇，电路中转移的电子数目为
D．可通过蛋白质纤维膜向右移动
13．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　）
A．铜电极上发生反应Cu﹣2e﹣=Cu2+
B．工作一段时间后，乙池的c（SO42﹣）减小
C．电流从铜极经过导线移向锌极
D．电池工作一段时间后，甲池的c（Zn2+）增加
14．最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是（　　）
A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e-=CO+H2O
B．协同转化总反应：CO2+H2S=CO+H2O+S
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性
15．新能源汽车在我国蓬勃发展，新能源汽车所用电池多采用三元锂电池，某三元锂电池放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．充电时，M极有电子流入，发生还原反应
B．锂电池的优点是质量小，电容量大，可重复使用
C．用该电池电解精炼铜，当电池中迁移时，理论上可获得纯铜
D．充电时，N极的电极反应式为
16．用电解法制备LiOH的工作原理如图所示，下列叙述正确的是（　　）
A．a极附近溶液的pH增大
B．阳极可获得的产品有硫酸和氧气
C．b极发生的反应为Li++e-=Li
D．当电路中通过4mole-时，阴极可得到2molLiOH
二、综合题
17．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，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　 　(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为　 　。
（2）乙池中A(石墨)电极的名称为　 　(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为　 　。
（3）当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为　 　mL(标准状况下)，丙池中　 　极(填C或D)析出　 　g铜。
（4）若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将　 　(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。
（5）一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为　 　；正极反应式为　 　。
18．CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生产生活中有重要用途，同时也是一种重要的化工原料。
（1）已知CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2(g)的能量变化如图所示：
下列说法正确的是　 　(填字母标号)。
a．CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
b．H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1：2
c．化学变化不仅有新物质生成，同时也一定有能量变化
d.1molH-O键断裂的同时2molC=O键断裂，则反应达最大限度
（2）某温度下，将5molCH3OH和2molO2充入容积为2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c(O2)=0.2mol/L，4min内平均反应速率v(H2)=　 　，则CH3OH的转化率为　 　。
（3）CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。已知其负极反应式为CH3OH+8OH--6e-= +6H2O。
则下列说法正确的是　 　(填序号)。
①电池放电时通入空气的电极为负极
②电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱
③电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子
19．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。将锌片和铜片插入相同浓度的稀硫酸中，如图所示。按要求回答下列问题：
（1）下列说法正确的是　 　(填字母)。
a．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
b．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极
c．甲、乙溶液中的pH均增大
d．若将稀硫酸换为硫酸铜溶液，则甲、乙中铜片的质量均增加
（2）甲、乙中构成原电池的正极电极反应式为　 　，原电池工作过程中，电流由　 　(填“铜片”或“锌片”)经导线流向　 　(填“铜片”或“锌片”)。溶液中的向　 　(填“正极”或“负极”)移动。
（3）原电池工作一段时间后，若溶液质量增加3.15g，则放出气体　 　mol。
（4）对甲、乙装置做如下变化后，可形成原电池的是　 　(填字母)。
a．甲中铜片换成锌片
b．乙中锌片和铜片相互倾斜至上端接触
c．甲中稀硫酸用乙醇代替
20．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟．如图是钒电池基本工作原理示意图：
请回答下列问题：
（1）硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是　 　，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是　 　．
（2）钒电池由溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子（V2+、V3+、VO2+、VO2+）为正极和负极的活性物质组成，电池总反应为VO2++V3++H2O V2++V2++2H+．放电时的正极反应式为　 　，充电时的阴极反应式为　 　．放电过程中，电解液的pH　 　（填“升高”“降低”或“不变”）．
（3）钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是　 　．
a．VO2+、VO2+混合液b．V3+、V2+混合液
c．VO2+溶液d．VO2+溶液
e．V3+溶液f．V2+溶液
（4）能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是　 　．
21．某化学兴趣小组进行如图所示实验，以检验化学反应中的能量变化。
请回答下列问题：
（1）反应①的离子方程式是　 　；反应②的化学方程式是　 　。
（2）反应　 　(填“①”或“②”)的能量变化可用图(b)表示。
（3）现有如下两个反应：
A．NaOH+HCl=NaCl+H2O B.2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
①A反应不能设计成原电池的原因是　 　。
②利用B反应可设计成原电池，该电池正极的电极反应式为　 　，可用做该电池正极材料的是　 　(填序号)。
a.碳棒 b.铁片 c.铜片 d.铂棒
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】A．能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应，该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故A不符合题意；
B．燃料电池中原电池的两极相同，可均为Pt电极，则原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成，也可为金属与非金属电极，故B不符合题意；
C．能自发进行的氧化还原反应，且为放热的反应都可设计成原电池，则理论上说，不能自发进行的氧化还原反应可设计成电解装置发生，故C符合题意；
D. 原电池工作时，正极表面不一定有气泡产生，如铁-铜-硫酸铜原电池，正极上析出铜固体，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.原电池的反应必须是自发进行的氧化还原反应，而该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池
B.原电池的两极可为金属与非金属（比如石墨）电极，也可以为活泼性不同的两种电极
C.理论上任何能自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池
D.当溶液为酸时，正极一般是有气泡产生的，溶液为盐（比如CuSO4）时，正极一般是质量增加
2．【答案】B
【解析】【解答】A．由分析知，A不符合题意；
B．阳极室电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成的H+由阳极经质子交换膜移向阴极，根据电荷守恒，阳极生成的H+与移入阴极的H+量相等，故阳极区没有过剩的H+，pH不变，B符合题意；
C．阳极生成氧气，根据关系：O2~4e-，知转移电子4n(O2)= ，C不符合题意；
D．根据电极反应，阳极生成1 mol O2转移4 mol 电子，则此时阴极消耗O2 2mol，故阳极生成的O2与阴极消耗的O2不等，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】B.a极反应生成的氢离子和b极消耗的氢离子相等，通过离子膜达到平衡，pH值不变；
C.根据电极反应方程式计算；
D.根据电极反应发现阴极与阳极反应时生成和消耗的氧气不同，减少的氧原子进入H2O2.
3．【答案】B
【解析】【解答】A．铁和铜两种金属电极，较不活泼的Cu作正极，A选项不符合题意；
B．电子由负极Fe棒经导线流向正极Cu棒，B选项符合题意；
C．Fe棒发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+，C选项不符合题意；
D．未标明温度与压强，无法计算气体体积，D选项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A、活泼金属做负极，铁更活泼；
B、电子由负极经过导线流向正极；
C、负极失去电子，化合价升高，即铁失去电子形成亚铁离子；
D、要注意涉及气体体积计算时，看有没有注明“标准状况”的字样。
4．【答案】C
【解析】【解答】A.该装置中两个电极都是铜电极，且无法自发发生氧化还原反应，因此无法构成原电池装置，A不符合题意；
B.该装置中两电极没有用导线连接，无法形成闭合回路，因此无法构成原电池装置，B不符合题意；
C.该装置中铜和锌为两个活性不同的电极，且用导线连接，形成闭合回路，硫酸铜溶液为电解质溶液，装置内可发生自发氧化还原反应，因此可构成原电池装置，C符合题意；
D.该装置中乙醇为非电解质，因此不存在电解质溶液，无法形成原电池装置，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】此题是对原电池装置的考查，根据形成原电池的条件进行分析；形成原电池的装置，需存在两个活性不同的电极、形成闭合回路、存在电解质溶液、可自发发生氧化还原反应；据此结合选项所给装置进行分析。
5．【答案】A
【解析】【解答】A.原电池是将化学能转化为电能的装置，电解池是将电能转化为化学能的装置，故A符合题意；
B.构成原电池的正负极可能都是非金属或金属和非金属，如Zn、石墨和稀硫酸构成的原电池，以石墨为电极的氢氧燃料电池，故B不符合题意；
C.原电池放电时，负极上电子沿导线流向正极，根据异性相吸原理，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故C不符合题意；
D.理论上，自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.根据能量的转化形式进行判断；
B.原电池的电极可以是金属或导电的非金属；
C.原电池中阳离子向正极方向移动；
D.自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。
6．【答案】D
【解析】【解答】A.右侧H2O2得到电子发生还原反应为正极，电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，A不符合题意；
B.放电时，阳离子向正极移动，所以H+通过质子交换膜向正极移动，B不符合题意；
C.NH3 BH3为负极，失电子发生氧化反应，则负极电极反应式为NH3 BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，右侧H2O2为正极，得到电子发生还原反应，电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，所以电池工作时，两个电极都不产生气体，C不符合题意；
D.未加入氨硼烷之前，两极室质量相等，通入后，负极电极反应式为NH3 BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，正极电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，假设转移电子的物质的量是6mol，则左室质量增加=31g-6g=25g，右室质量增加6g，两极的质量相差19g，理论上转移0.6mol电子，工作一段时间后，若左右两极室质量差为1.9g，则电路中转移0.6 mol电子，D符合题意；
故合理选项是D。
【分析】以氨硼烷(NH3 BH3)电池工作时的总反应为NH3·BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O可知，左侧NH3 BH3失电子发生氧化反应为负极，电极反应式为NH3 BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，右侧H2O2得到电子发生还原反应为正极，电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，据此分析。
7．【答案】A
【解析】【解答】根据构成原电池的“两极一液一线一反应”判断；装置④不能形成闭合回路；装置⑤不具有两个活动性不同的电极，只能发生氧化还原反应，不能形成电流；装置⑥中酒精不是电解质溶液；装置能形成原电池的是①②③⑦，
故答案为：A。
【分析】原电池的构成条件是有活动性不同的两种金属（或一种是非金属）、有电解质溶液、形成闭合回路，必须是自发的氧化还原反应。
8．【答案】A
【解析】【解答】①锌片、铜片和稀硫酸溶液构成的原电池中，铜作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，所以硫酸浓度减小，①不符合题意；
②铜作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，②符合题意；
③该原电池中锌失电子变成锌离子进入溶液，所以锌作负极，铜作正极，故③不符合题意；③原电池中锌失电子变成锌离子进入溶液，所以锌作负极，铜作正极，③不符合题意；
④锌失电子通过导线流向铜，所以电子流向为由Zn经导线流入Cu片，即从负极通过导线流向正极，④不符合题意；
⑤原电池是将化学能转变为电能的装置，⑤符合题意；
故答案为：A
【分析】在该院电池中，锌片做负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋；铜片做正极，溶液中的H＋在正极发生得电子的还原反应，其电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑；据此分析作答。
9．【答案】A
【解析】【解答】A．石墨烯是正极；放电时，内电路中阳离子移向正极，所以Li+向石墨烯电极方向移动，故A符合题意；
B．根据图示，放电时，氧气在石墨烯电极得电子生成OH-，正极反应式：O2+2H2O+4e =2OH-，故B不符合题意；
C．放电时，石墨烯是正极，Li电极是负极，外电路电子从锂电极流向石墨烯电极，故C不符合题意；
D．放电时，电池中化学能主要转化为电能，少量化学能转化为热能等其它形式的能量，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】放电时，金属锂为负极，电极反应为Li-e-=Li+，石墨烯是正极，电极反应式为O2+2H2O+4e =2OH-。
10．【答案】B
【解析】【解答】电解CuSO4和NaCl混合溶液时，阴极上Cu2+先放电，然后H+放电，阳极上Cl-先放电，然后OH-放电，若在一个电极上得到6.4g的Cu，其物质的量是6.4g÷64g/mol=0.1mol<0.4mol，说明Cu未反应完全，反应转移电子的物质的量是0.1mol×2=0.2mol，阳极上0.1molCl-放电，2Cl--2e-=Cl2↑，Cl-转移电子的物质的量=0.1mol×1=0.1mol<0.2mol，因此阳极上还有OH-离子放电，转移0.1mol电子，4OH--4e-=2H2O+O2↑，转移0.1mol电子生成O2的物质的量是n(O2)= n(e-)= ×0.1mol=0.025mol，产生Cl2的物质的量n(Cl2)= ×0.1mol=0.05mol，所以反应产生气体的物质的量是0.05mol+0.025mol=0.075mol，则产生气体在标准状况的体积V=0.075mol×22.4L/mol=1.68L，
故答案为：B。
【分析】 该溶液中电解后析出 6.4g Cu，n(Cu)=6.4g÷64g/mol=0.1mol，根据Cu2++2e-=Cu知，转移电子的物质的量为0.1mol×2=0.2mol，根据2Cl--2e-=Cl2↑知，如果氯离子完全分离需要转移电子物质的量=＜0.2mol，所以阳极上还有氢氧根离子放电，根据4OH--4e-=2H2O+O2↑知，生成
n（O2）=×1=0.025mol，再根据V=nVm计算气体体积.
11．【答案】C
【解析】【解答】A.电子不会在电解质溶液中移动，A不符合题意；
B.由于粗铜中含有Zn、Fe等杂质，因此电解精炼铜的过程中，阳极转移1mol电子时，其减少的质量可能为32.5g或28g或32g，B不符合题意；
C.充电时，电极B与外接电源正极相连，为阳极，其电极反应式为Sx2－－2e－=xS，C符合题意；
D.在铁器上镀锌时，铁器为镀件，为阴极，应与电极A相连，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A.电子不会在电解质溶液中移动；
B.根据电极反应式进行计算；
C.根据电极反应式分析；
D.电镀时，镀件做阴极；
12．【答案】B
【解析】【解答】A．该装置为原电池装置，该装置的能量来源于光能，A不符合题意；
B．由图可知，B极上水失电子生成氢离子和氧气，则光催化剂电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，B符合题意；
C.60g异丙醇的物质的量为
=1mol，由反应3CO2+18H++18e-=CH3CH(OH)CH3+5H2O可知，每生成1mol异丙醇时转移18mol电子，但H+在正极上也得电子生成H2，反应为2H++2e-═H2↑，所以正极上每生成1mol异丙醇时转移电子大于18mol，C不符合题意；
D．原电池工作时，阳离子移向正极，则H+从光催化剂电极一侧向左移动，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.根据图示为原电池，供能的是光能
B.根据反应物和生成物即可写出电极式
C.根据给出的物质即可计算出转移的电子数
D.根据氢离子的移动方向即可判断
13．【答案】C
【解析】【解答】解：A．由图像可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，故A错误；
B．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c（SO42﹣）不变，故B错误；
C．电流从正极铜极经过导线移向负极锌极，故C正确；
D．甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液电荷守恒，甲池的c（Zn2+）不变，故D错误；
故选：C．
【分析】由图像可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池溶液中硫酸根浓度不变，随反应进行，甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大．
14．【答案】C
【解析】【解答】A.由分析可知，阴极的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2O，选项正确，A不符合题意；
B.由阳极电极反应和阴极电极反应可得协同转化的总反应为CO2＋H2S=CO＋H2O＋S，选项正确，B不符合题意；
C.石墨烯为阳极，因此石墨烯上的电势比 ZnO@石墨烯上的高，选项错误，C符合题意；
D.由于Fe3＋和Fe2＋均易水解，因此若用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，则需控制溶液显酸性，以抑制Fe3＋、Fe2＋的水解，选项正确，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】由题干信息可知，石墨烯电极发生失电子的氧化反应，因此石墨烯电极为阳极，则“ ZnO@石墨烯 ”电极为阴极，发生得电子的还原反应，由图示物质转化可得，该电极反应式为：CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2O；据此结合选项分析。
15．【答案】C
【解析】【解答】放电时，Li+从M极移向N极，则M极为负极，N极为正极，充电时，M极为阴极，N极为阳极。
A：充电时，电子由阳极流入阴极，即N极流向M极，发生还原反应，说法正确，故A不符合题意；
B：锂电池的能量比较高，优点是质量小，电容量大，可重复使用，说法正确，故B不符合题意；
C：根据电子守恒可知，2Li~2e-~ Cu ，当电池中迁移1molLi+时，理论上可获得32g纯铜，说法错误，故C符合题意；
D：充电时，N极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为 ，说法正确，故D不符合题意；
故答案为：D
【分析】原电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子在外电路沿导线自负极流向正极，内部阴、阳离子分别流向负极、正极。
电极反应式的书写：1.确定阳极、阴极上的反应物与生成物。2.标出化合价，确认得失电子数。3.依据电荷守恒原则，一般利用H+或OH-平衡电荷。4.物质守恒配平。
电子转移数目要找出所有化合价升高或降低的元素，并标出其化合价，化合价变化总数=化合价变化数乘以原子个数，最后根据题目要求求出电子转移数目。
16．【答案】B
【解析】【解答】A、a极是阴离子移向的一极是电解池的阳极，发生的反应为2H2O-4e-=O2 +4H+ ，所以溶液的酸性增加，pH值变小，故A不符合题意；
B.阴离子移向阳极，故a为阳极失电子发生氧化反应，故a极发生的反应为2H2O-4e-=O2 +4H+，所以阳极可获得的产品有硫酸和氧气，所以B选项是符合题意的；
C、阳离子移向阴极，故b为阴极得电子发生还原反应，则电极反应方程式为 ，而不是Li++e-=Li，故C不符合题意；
D、由电极反应可以知道： ，当电路中通过4mole-时，阴极可得到4molLiOH ，故D不符合题意；
故答案为：B
【分析】本题考查用电解法制备LiOH，电解池的工作原理为：总反应式 为；a极为阳极，发生氧化反应为2H2O-4e-=O2 ↑ +4H+，b极为阴极，发生还原反应为。
17．【答案】（1）原电池；CH3OH－6e-＋8OH-=CO32-＋6H2O
（2）阳极；4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3
（3）280；D；1.60
（4）减小；增大
（5）N2H4－4e-＋4OH-=N2↑＋4H2O；O2＋4e-＋2H2O=4OH-
【解析】【解答】(1)根据分析，甲池为原电池，通入CH3OH电极的电极反应式为CH3OH+8OH－-6e－＝CO32－+6H2O；(2)根据分析，乙池为电解池，A(石墨)电极的名称为阳极，阳极A的电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag，总反应式为4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3；(3)根据分析，乙池中阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag，B极质量增加5.40 g时，即生成Ag单质的质量为5.40g，其物质的量= =0.05mol，甲池中正极电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，根据电子守恒计算4Ag~O2~4e－，甲池中理论上消耗O2的体积= mol×22.4L/mol =0.28L=280mL；丙为电解池，C为阳极，D为阴极，阴极D的电极反应为Cu2++2e-=Cu，结合电子守恒计算2Ag~Cu~2e－，析出铜质量= ×64g/mol =1.60g；(4)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应，反应消耗氢氧根离子，则pH减小，丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，则丙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠，所以溶液pH增大；(5)燃料电池中，通入燃料的电极通常为负极，通入氧气的一极为正极，则通入液体燃料肼(N2H4)的一极为负极，负极发生氧化反应，由图可知负极上有N2生成，电极反应式为：N2H4－4e-＋4OH-=N2↑＋4H2O；通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-。
【分析】由图示可知甲池为甲醇燃料电池，燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则通入甲醇的一极为负极，燃料在负极失电子发生氧化反应，在碱溶液中生成碳酸盐，电极反应为：CH3OH+8OH－-6e－＝CO32－+6H2O，通入氧气的一极为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；乙、丙二池为电解池，电解池中与电源正极相连的一极为阳极，与电源负极相连的一极为阴极，则A、C为两个电解池的阳极，B、D为两个电解池的阴极，乙池中电解质溶液为AgNO3，根据放电顺序，阳极A的电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag；丙池中电解质溶液为CuCl2，根据放电顺序，阳极C的电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极D的电极反应为Cu2++2e-=Cu，据此分析解答(1)~ (4)；(5)燃料电池中，通入燃料的电极通常为负极，通入氧气的一极为正极，结合图示分析书写电极反应。
18．【答案】（1）cd
（2）0.8mol/(L·min)；64%
（3）②③
【解析】【解答】(1)a．由图反应物的总能量高于生成物的总能量，CH3OH转变成H2的过程是一个放出能量的过程，故a不符合题意；
b．反应速率比等于方程式的计量数之比，H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为2：1，故b不符合题意；
c．物质的状态变化一般伴随着能量变化，化学变化不但生成新物质而且还会伴随着能量的变化，这种能量变化经常表现为热能、光能和电能的放出或吸收，炸药、石油、煤炭、蓄电池等储存的能量，都是靠化学反应释放出来的。故c符合题意；
d.1molH-O键断裂的同时生成2molC=O，又有2molC=O键断裂，说明正速率等于逆速率，反应达到平衡状态，则反应达最大限度，故d符合题意；
故答案为：cd；
(2)某温度下，将5molCH3OH和2molO2充入容积为2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c(O2)=0.2mol/L，4min内平均反应速率v(O2)= =0.2mol/(L·min)，v(H2)=4v(O2)=0.8mol/(L·min)，由于反应的氧气为2mol-0.2mol/L×2L=1.6mol，反应的甲醇是3.2mol，则CH3OH的转化率为 ×100%=64%。故答案为：0.8mol/(L·min)；64%；
(3)①氧气得电子，发生还原反应，电池放电时通入空气的电极为正极，故不符合题意；
②电池放电时，生成的二氧化碳与碱反应生成碳酸钾，电解质溶液的碱性逐渐减弱，故符合题意；
③电池放电时，由CH3OH+8OH--6e-= +6H2O每消耗32gCH3OH转移6mol电子，当消耗6.4gCH3OH时转移1.2mol电子，故符合题意；
故答案为：②③。
【分析】(1)a．由图反应物的总能量高于生成物的总能量；
b．反应速率比等于方程式的计量数之比；
c．化学变化一般伴随着能量变化；
d.1molH-O键断裂的同时生成2molC=O，又有2molC=O键断裂，说明正速率等于逆速率，反应达到平衡状态；
(2)先求出v(O2)= ，再根据v(H2)=4v(O2)计算；由于反应的氧气为2mol-0.2mol/L×2L=1.6mol，反应的甲醇是3.2mol，则CH3OH的转化率为 ×100%=64%。；
(3)①氧气得电子，发生还原反应，为正极；
②电池放电时，生成的二氧化碳与碱反应生成碳酸钾；
③电池放电时，由CH3OH+8OH--6e-= +6H2O每消耗32gCH3OH转移6mol电子，由此计算；
19．【答案】（1）c
（2）；铜片；锌片；负极
（3）0.05
（4）b
【解析】【解答】左边形成锌铜硫酸原电池，而右边是锌和硫酸反应，不能形成原电池，锌片上冒气泡。
(1)a．根据图中得到甲为原电池，乙是化学反应，因此只有甲是化学能转变为电能的装置，故a不正确；b．甲中锌片失去电子，化合价升高，是原电池的负极，而乙不是原电池，不存在正负极，故b不正确；c．甲、乙溶液中氢离子得到电子变为氢气，因此溶液的pH均增大，故c正确；d．若将稀硫酸换为硫酸铜溶液，甲中铜片上是铜离子得到电子变为铜单质，而乙中铜片的质量不变，锌片上有析出的铜，故d不正确；故答案为：c。
(2)甲、乙中构成原电池的是甲，甲中锌为负极，铜为正极，正极上氢离子得到电子，则正极电极反应式为，原电池工作过程中，电流由正极即铜片经导线流向负极即锌片。根据原电池中离子“同性”相吸，则溶液中的向负极移动；故答案为：；铜片；锌片；负极。
(3)原电池工作一段时间后，锌变为锌离子，氢离子得到电子变为氢气，得到关系式为2mol e－～Zn～2H＋～H2即溶液中质量增加(65g 2g)=63g，产生1mol氢气，若溶液质量增加3.15g，则放出氢气物质的量为；故答案为：0.05。
(4)a．甲中铜片换成锌片，则两个电极都相同，则不能形成原电池，故a不正确；b．乙中锌片和铜片相互倾斜至上端接触，这两者接触，就形成了原电池，故b正确；c．乙醇不是电解质，因此甲中稀硫酸不能用乙醇代替，故c不正确；故答案为：b。
【分析】（1）甲构成原电池，锌做负极，质量减小，铜做正极，有气泡产生，乙没有构成原电池，锌与稀硫酸反应，铜不反应，两个都相当于锌与稀硫酸反应，pH均增大
（2）电子移动方向为：负极到正极，溶液阴阳离子移动口诀为：阳正阴负
（3）根据总反应， Zn+2H+=Zn2+ +H2↑ ，根据溶液质量的变化量，利用差量法，计算氢气的量
（4）构成原电池条件：1 有两个活泼性不同的电极，2、将电极插入电解质溶液中，3、两电极闭合回路，4、能自发的进行氧化还原反应
20．【答案】（1）电解质溶液；抑制硫酸亚铁的水解
（2）VO2++2H++e﹣═VO2++H2O；V3++e﹣═V2+；升高
（3）acd
（4）H+
【解析】【解答】解：（1）传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质，故答案为：电解质溶液；抑制硫酸亚铁的水解；（2）正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO2++2H++e﹣═VO2++H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3+得电子生成V2+的反应，放电时，消耗H+，溶液pH升高，故答案为：VO2++2H++e﹣═VO2++H2O；V3++e﹣═V2+；升高；（3）充电时阳极反应式为VO2++H2O﹣e﹣═VO2++2H+，故充电完毕的正极电解液为VO2+溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2+溶液，故正极电解液可能是选项acd，故答案为：acd；（4）充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H+可以通过隔膜，故答案为：H+．
【分析】（1）传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质；（2）正极反应是还原反应；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3+得电子生成V2+的反应；（3）充电时阳极发生氧化反应，充电完毕的正极电解液为VO2+溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2+溶液，故正极电解液可能是选项acd；（4）充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸．
21．【答案】（1）2H++Mg=H2↑+Mg2+；Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
（2）②
（3）自发进行的氧化还原反应能设计成原电池，反应A中没有电子转移，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池；Fe3++e-=Fe2+；ad
【解析】【解答】(1)反应①为镁与盐酸的置换反应，离子方程式为2H++Mg=H2↑+Mg2+；反应②的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O；
(2)图示能量变化图中反应物的能量低于生成物，为吸热反应，反应②为吸热反应，符合图示；
(3)①自发进行的氧化还原反应能设计成原电池，反应A中没有电子转移，不属于氧化还原反应，所以不能设计成原电池；
②B反应中Fe3+被还原，原电池中正极得电子被还原，所以正极反应为Fe3++e-=Fe2+；电池的正极材料应能导电，且不与Fe3+反应，铁片、铜片虽然都能导电，但都能和Fe3+，所以不选，应选用惰性电极碳棒、铂棒，故答案为ad。
【分析】（1）根据反应物和产物即可写出方程式
（2）根据图b判断为吸热，根据①和②的放热吸热进行判断
（3）①原电池的设计需要自发的氧化还原反应
②根据正极发生的是氧化反应即可判断