第一章：化学反应与能量转化（含解析）同步习题2023--2024学年上学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

第一章：化学反应与能量转化 同步习题
一、单选题（共12题）
1．某研究机构使用电池作为电源电解制备，其工作原理如图所示。已知电池反应为，下列说法错误的是
A．电池的f接的是g电极
B．电解池中膜a和膜b均为阳离子交换膜
C．电池中C电极的电极反应式为
D．当电池生成1mol 时理论上电解池中产生1mol
2．CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是
A．该反应为吸热反应
B．CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有的总能量
C．反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)　ΔH=+41kJ/mol
D．1molCO2(g)和1molH2(g)反应生成1molCO(g)和1molH2O(g)要放出41kJ的热量
3．下列对应的电极反应式中，正确的是
A．用惰性电极电解足量的饱和食盐水时，阳极的电极反应式：
B．酸性氢氧燃料电池负极的电极反应式：
C．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁电极的电极反应式：
D．粗铜精炼时，与电源正极相连的电极上的电极反应式：
4．某科研小组用电化学方法将转化为实现再利用，转化的基本原理如图所示，下列叙述正确的是

A．光能全部转化成电能
B．M上的电极反应方程式为
C．该电池工作时溶液中移向N极
D．若消耗标况下，溶液中转移的电子数目为
5．某科研团队设计了一款新型微生物/光电复合人工光合作用系统，通过该系统可将直接转化为。电池装置如图所示，其中复合光阳极由太阳能硅电池和纳米线阵列串联组装而成，双极膜中的可被解离为和，并在电场作用下向两极移动，下列说法不正确的是
A．人工光合作用系统工作过程中电子由电极A向电极B移动
B．通过该装置可实现光能→电能→化学能的转化
C．电极B上发生的电极反应为
D．该装置工作过程中电极A一侧溶液的pH将减小
6．下图为一原电池装置，有关说法正确的是
A．电子从石墨电极流出
B．盐桥中的 K+向 Al电极移动
C．石墨电极的反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O
D．电池总反应式为：3O2+4Al=2Al2O3
7．图为一种新型污水处理装置，能有效消除氮氧化合物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，下列说法不正确的是
A．电极极的反应式为：
B．电极极作正极，发生还原反应
C．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜
D．当转移电子为时，有（标准状况）被处理
8．CH4和CO2在一定条件下能发生反应，该反应过程中能量变化趋势如图，下列说法正确的是

A．甲烷的分子结构模型为
B．该反应过程中有非极性键的断裂和生成
C．提高反应时的温度，可以实现CH4的完全转化
D．该反应中反应物断键吸收的总能量大于生成物成键放出的总能量
9．X、Y 、Z有关系，且△H=△H1 +△H2符合上述转化关系的X、Z可能是
①Fe和FeCl3 ；②C和CO2 ；③AlCl3和NaAlO2；④NaOH和NaHCO3；⑤S和SO3；⑥Na2CO3和CO2
A．①②③ B．④⑤⑥ C．②③④⑥ D．②③④⑤
10．根据碘与氢气反应的热化学方程式： (i) I2(？)+ H2(g) 2HI(g) △H=- 9.48 kJ/mol
(ii) I2(？)+ H2(g) 2HI(g) △H=+26.48 kJ/mol ，下列判断正确的是
A．反应(i)中的 I2为固态，反应(ii)中的 I2为气态
B．1 mol固态碘升华时将吸收17.00 kJ热量
C．反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定
D．254 g I2(g)中通入2gH2(g)，反应放热9.48 kJ
11．一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是
A．电子的移动方向由a经外电路到b
B．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
C．负极反应式为：Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2↓
D．电池总反应式为：2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2
12．已知下列反应的热化学方程式为
①CH3COOH(l)＋2O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1=-870.3 kJ·mol-1
②C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③H2(g)＋ O2(g)=H2O(l)　ΔH3=-285.8 kJ·mol-1
则反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)=CH3COOH(l)的ΔH为
A．-207 kJ·mol-1 B．-488.3 kJ·mol-1
C．-1549.6 kJ·mol-1 D．-476.8 kJ·mol-1
二、填空题（共7题）
13．把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径I：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1＜0
途径II：先制水煤气：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2>0 ①
再燃烧水煤气：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH3＜0 ②
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH4＜0 ③
请回答下列问题：
(1)生活常识告诉我们潮湿的煤炭燃烧时火焰更旺，就是因为有一氧化碳和氢气的生成。思考潮湿的煤炭燃烧时是否能够放出更多热量 ？
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系是 。
(3)将煤转化为水煤气的优点有哪些 ？
14．图中甲池的总反应式为。
（1）甲池中负极上的电极反应式为 。
（2）乙池中石墨电极上电极反应式为 。
（3）要使乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入适量的 。
A．CuO B．Cu(OH)2 C．CuCO3 D．CuSO4
（4）若将乙池中两个电极改成等质量的Fe和Cu，实现在Fe上镀Cu，当甲中消耗1.6gN2H4时，乙池中两个电极质量差为 g。
15．人们运用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下各种电池广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空：
Ⅰ. 理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。有甲，乙两位同学设计了如图所示的原电池。
(1)写出甲中正极上的电极反应式： 。
(2)乙中负极为 (填名称)，总反应的离子方程式为 。
Ⅱ. 铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和，电解液为稀硫酸。工作时，该电池总反应式为。
(3)铅蓄电池属于 (填“一次”或“二次”)电池。该蓄电池放电时，电解质溶液中阳离子移向 (填“正”或“负”)极。已知硫酸铅为不溶于水的白色固体，生成时附着在电极上。写出该电池放电时，正极上的电极反应式 (用离子方程式表示)。
(4)充电时，以甲烷燃料电池(30%KOH溶液为电解质溶液)为电源，则该甲烷燃料电池负极上的电极反应式为 ；标准状况下，2.24L甲烷全部反应后，转移电子 mol。
16．回答下列问题：
(1)当电极a为A1、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为： 。原电池工作一段时间后，若消耗铝2.7 g，则放出气体 g。
(2)当电极a为Fe、电极b为Cu、电解质溶液为浓硝酸时，该装置 (填“能”或“不能”)形成原电池，若不能，请说明理由,若能，请写出该电池负极的电极反应方程式 。
(3)设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，CH4为燃料，采用酸性溶液为电解液；则CH4应通入 极(填a或b，下同)，电子从 极流出。电池的负极反应方程式为 。
17．(1)用将转化为的过程如下图所示。
其中，过程①的热化学方程式为，过程②生成的反应热为，则由生成的热化学方程式为 (反应热用和表示)。
(2)已知：
①；
②。
写出由和生成的热化学方程式： 。
(3)工业上可通过天然气跟水蒸气反应制取H2：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，有关反应的能量变化如下图所示，则该反应的 H= (用含a、b、c的式子表示)。
18．如图所示，U形管内盛有100mL的溶液，按要求回答下列问题：
(1)打开K2，合并K1，若所盛溶液为CuSO4溶液：则A为 极，A极的电极反应式为 。若所盛溶液为KCl溶液：则B极的电极反应式为 。
(2)打开K1，合并K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则A电极附近可观察到的现象是 ，Na+移向 极(填A、B)；B电极上的电极反应式为 ，总反应化学方程式是 。
(3)如果要用电解的方法精炼粗铜，打开K1，合并K2，电解液选用CuSO4溶液，则A电极的材料应换成是 (填“粗铜”或“纯铜”)，电极反应式是 ，反应一段时间后电解质溶液中Cu2+的浓度将会 (填“增大”、“减小”、“不变”)。
19．镁、铝、氮及其化合物在科学研究和工业生产中用途非常广泛。请回答：
(1)某同学在实验室从如图标签的试剂瓶中取少量镁在空气中进行燃烧：
①实验后发现有少许黑色固体生成。从反应物及实验操作猜测：该黑色物质可能是炭与另一种黑色氧化物组成的混合物，则该氧化物可能是 (写化学式)，写出镁燃烧产生碳的化学方程式 。
②设计一个简单实验，验证黑色固体中是否含有碳： 。
(2)化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作环保型阻燃材料，受热时按如下化学方程式分解：2Mg5Al3(OH)19(H2O)427H2O↑+10MgO+3Al2O3
①写出该化合物可作阻燃剂的任意一条依据 。
②用离子方程式表示除去固体产物中Al2O3的原理 。
(3)已知镁单质与SiO2固体在高温下会生成固体Mg2Si，试写出相应的化学方程式 。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4气体，该反应的化学方程式为 。
(4)羟胺NH2OH可以看作是NH3分子内的一个氢原子被羟基取代的衍生物。以硝酸、硫酸水溶液作电解质进行电解，在汞电极上NO可转化为NH2OH，以铂为另一极，请写出汞电极上的电极方程式 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【分析】由图可知，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，石墨电极为正极，SO2Cl2在正极得到电子发生还原反应生成氯离子和二氧化硫，氯离子通过阴离子交换膜进入负极区；与石墨电极相连的镍电极为电解池的阳极，镍失去电子发生氧化反应生成镍离子，镍离子通过阳离子交换膜进入产品室，不锈钢电极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，氢氧根离子通过阴离子交换膜进入Ⅲ室，Ⅲ室中的H2PO通过阴离子交换膜进入产品室制得Ni(H2PO2)2。
【详解】A．由分析可知，与石墨电极相连的镍电极为电解池的阳极，则电池的f接的是电解池的g电极，故A正确；
B．电解池中的膜b为阴离子交换膜，故B错误；
C．由分析可知，石墨电极为正极，SO2Cl2在正极得到电子发生还原反应生成氯离子和二氧化硫，电极反应式为，故C正确；
D．由得失电子数目守恒可知，当电池中生成1mol二氧化硫时，镍电极生成1mol镍离子，在产品室中制得1mol Ni(H2PO2)2，故D正确；
故选B。
2．B
【详解】A．根据图示，反应物的总能量大于反应产物的总能量，该反应为放热反应，A错误；
B．根据图示，1mol CO(g)和1mol H2O(g)生成1mol CO2(g)和1mol H2(g) 放出热量，则1mol CO(g)和1mol H2O(g)的总能量大于1mol CO2(g)和1mol H2(g) 的总能量，B正确；
C．根据图示，1mol CO(g)和1mol H2O(g)生成1mol CO2(g)和1mol H2(g) 放出热量41 kJ，反应的热化学方程式为 △H = -41 kJ/mol，C错误；
D．根据图示，1mol CO2(g)和1mol H2(g) 反应生成 1mol CO(g) 和1mol H2O(g)，总能量升高，要吸收41kJ的热量，D错误；
故选B。
3．C
【详解】A．电解池中阳极发生氧化反应，所以惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl--2e-═Cl2↑，故A错误；
B．酸性氢氧燃料电池中，负极上燃料失电子，正极上是氧气得电子的还原反应，正极反应式为O2+4H++4e-═2H2O，故B错误；
C．钢铁发生电化学腐蚀时，负极电极反应式为：Fe-2e-═Fe2+，故C正确；
D．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+，故D错误；
故选：C。
4．B
【分析】由图可知，该装置为原电池，M电极为负极，紫外光作用下，水在负极失去发生氧化反应生成氧气和氢离子，N电极为正极，酸性条件下二氧化碳做正极得到电子生成一氧化碳和氢离子。
【详解】A．由图可知，该装置为光能转化为化学能，化学能转化为电能的装置，原电池工作时，光能不可能完全转化为电能，故A错误；
B．由分析可知，M电极为负极，紫外光作用下，水在负极失去发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为，故B正确；
C．由分析可知，M电极为负极，N电极为正极，则原电池工作时，阴离子硫酸根离子移向负极M电极，故C错误；
D．原电池工作时，溶液只能实现离子的定向运动，不能转移电子，故D错误；
故选B。
5．D
【分析】电解池阴阳极的判断：
①失电子、化合价升高、被氧化、发生氧化反应的一极是阳极；
②得电子、化合价降低、被还原、发生还原反应的一极是阴极；
③电子流向是经外电路从阳极流向电源的正极，从电源的负极流向阴极；
④阴离子流向阳极极，阳离子流向阴极极；
⑤一般阳极溶解逐渐溶解，阴极逐渐增重或有气泡产生；
⑥一般有氧气生成的一极是阳极；
根据题意，该装置为以复合光阳极由太阳能硅电池转化，其中电极A有氧气生成，为阳极，电极反应为，则电极B为阴极，电极反应为；
【详解】A．由题意可知，该装置为电解池，电极B上得电子生成，可知电极B发生还原反应，为阴极，则电极A为阳极，电子由电极A向电极B移动，A正确；
B．该装置工作时，太阳能硅电池将光能直接转化为电能，然后电能转化为化学能，故通过该装置可实现光能电能→化学能的转化，B正确：
C．电极B上得电子生成，电极反应式为，C正确；
D．电极A上发生的电极反应为，反应消耗，同时双极膜上会有移向电极A，则电极A一侧溶液的的量保持不变，故不变，D错误；
故选D。
6．C
【分析】氧气通入石墨电极，得电子，石墨为正极；Al电极为负极，失电子。
【详解】A．装置中Al为负极，失电子，电子从Al电极流出，A错误；
B．盐桥中的 K+向正极移动即向石墨电极移动，B错误；
C．氧气在石墨电极得电子，石墨电极的反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，C正确；
D．盐酸参与了反应，电池总反应为：3O2+4Al+12HCl=4AlCl3+6H2O，D错误。
答案选C。
7．A
【分析】该装置要消除氮氧化合物的排放，且整个装置的电解质溶液是碱性条件，故电极反应式不能出现氢离子，分析可知：电极A侧通入氨气，氮元素的化合价升高，失去电子，发生氧化反应，做负极，电极反应式为： ；电极B侧通入二氧化氮，氮元素化合价降低，得到电子，发生还原反应，做正极，电极反应式为： 。
【详解】A．电池整体分析可知，电极极的反应式为：，故A错误；
B．电池整体分析可知，电极极作正极，发生还原反应，故B正确；
C．电极A侧在反应时会消耗，电极B侧在反应时会生成，故离子交换膜需选用阴离子交换膜，以保证从右侧移至左侧，负极能够正常反应，故C正确；
D．根据正极反应式，可以得知： ，当转移电子数为，则气体应为，标况下，的物质的量为 ，符合题意，故D正确；
答案选A。
【点睛】电化学相应题目，要先分析电极情况，本题从题目出发，要消除氮氧化合物的排放，减轻污染，故本题的总反应是： ，找准对应关系：负极：升失氧化；正极：降得还原。
8．D
【详解】A．甲烷分子式为CH4，碳原子和氢原子形成空间正四面体结构，碳原子比氢原子半径大，分子结构模型为 ，选项A错误；
B．该反应过程中有没有非极性键的断裂，但有非极性键O=O的生成，选项B错误；
C．反应为吸热反应，提高反应时的温度，可以提高CH4的转化率，但反应为可逆反应，无法完全转化，选项C错误；
D．由图中信息可知，该反应中反应物断键吸收的总能量大于生成物成键放出的总能量，为吸热反应，选项D正确；
答案选D。
9．C
【解析】略
10．D
【详解】A．反应②吸收能量，反应①放出能量，所以反应①中碘的能量高，则反应①中碘为气态，②中的I2为固态，A错误；
B．根据盖斯定律，②-①为，即I2（s） I2（g）△H=+35.96kJ/mol，则1mol固态碘升华时将吸热35.96kJ，B错误；
C．反应①②的产物都是气态HI，所以二者热稳定性相同， C错误；
D．反应①中碘为气态，即254gI2（g）完全反应放热9.48kJ，D正确；
故答案为：D。
11．B
【分析】Mg、活性炭和KOH浓溶液构成原电池，Mg易失电子作负极、C作正极，负极上电极反应式为Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2↓、正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池反应式为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2，电子从负极沿外电路进入正极，据此分析。
【详解】A．Mg作负极、活性炭作正极，电子从负极a经外电路到正极b，故A正确；
B．通入氧气的电极是正极，活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，故B错误；
C．根据分析可知，负极反应式为：Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2↓，故C正确；
D．根据分析可知，电池总反应式为：2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2，故D正确；
答案选B。
12．B
【详解】已知：①CH3COOH（l）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H1=-870.3 kJ mol-1，②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H2=-393.5 kJ mol-1，③H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H3=-285.8 kJ mol-1，根据盖斯定律，②×2+③×2-①可得：2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH（l）△H=-488.3 kJ mol-1。
故选B。
13．(1)不能。碳燃烧的最终产物是二氧化碳，该反应不管是一步完成还是分几步完成，反应热是相同的
(2)ΔH1＝ΔH2+(ΔH3+ΔH4)
(3)减少SO2和烟尘对大气的污染；燃烧效率高；便于输送等
【解析】（1）
对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的焓变都是一样的，由于在指定的状态下各种物质的焓值都是确定且唯一的，因此无论经过哪些步骤从反应物变成生成物，只要物质不变，其焓变都是一样的，即无论是潮湿的碳燃烧还是干燥的碳燃烧，其燃烧的最终产物都是二氧化碳，潮湿的煤炭燃烧时并不能放出更多热量，
（2）
依据盖斯定律，反应C(s)+O2(g)=CO2(g)可由①+(②+③)，则其焓变ΔH1＝ΔH2+(ΔH3+ΔH4)。
（3）
将煤转化为水煤气，增大了可燃物与氧气的接触面积，提高了煤的燃烧效率，也便于输送，同时也减少了煤燃烧时可能产生的二氧化硫气体和烟尘对大气造成的污染。
14． N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2O 2H2O－4e－=O2↑＋4H＋或4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ A、C 12.8
【分析】从图中可以看出，甲池为燃料电池，乙池为电解池。通N2H4的电极为负极，通O2的电极为正极；乙池中，石墨电极为阳极，铁电极为阴极。
（1）甲池中通入N2H4的电极为负极，N2H4在碱性条件下失电子，生成N2等。
（2）乙池中石墨电极为阳极，H2O失电子，生成O2等。
（3）要使乙池恢复到电解前的状态，应先看阴、阳极的产物，离开溶液的两电极产物反应后，加入电解后的乙池电解质溶液中，即可恢复原来的性质。
（4）乙池电极得失电子的物质的量，与N2H4失电子的物质的量相等，当甲中消耗1.6gN2H4时，线路中通过的电子为=0.2mol，即可求出乙池中两个电极质量差。
【详解】（1）甲池中通入N2H4的电极为负极，N2H4在碱性条件下失电子，生成N2等，电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2O。答案为：N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2O；
（2）乙池中石墨电极为阳极，H2O失电子，生成O2等，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋或4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。答案为：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋或4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；
（3）乙池中石墨电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，铁电极反应式为Cu2++2e-=Cu，O2与Cu反应生成CuO，所以应往溶液中加入CuO或CuO CO2。答案为：A、C；
（4）在乙池中，石墨电极换为铜电极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，铁电极不变，铁电极发生的反应式为Cu2++2e-=Cu。当甲中消耗1.6gN2H4时，线路中通过的电子为=0.2mol，即可求出乙池中，铜电极质量减轻0.1mol×64g/mol=6.4g，Fe电极质量增重0.1mol×64g/mol=6.4g，两个电极质量差为6.4g-(-6.4g)=12.8g。答案为：12.8。
【点睛】电解结束后，溶液的性质通常会发生一定的改变。若想让电解质恢复电解前的性质，应在电解后的溶液中加入某物质，此物质为两电极产物(离开溶液)发生反应的产物，或者相当于该物质的物质。如此题中，阴极生成Cu，阳极生成O2，二者反应生成CuO，则应往电解后的溶液中加入CuO，加入的量与电解时生成量相同。也可加入CuCO3(分解产物为CuO、CO2)，但不能加入Cu(OH)2(分解产物为CuO、H2O)。
15．(1)
(2) 铝片
(3) 二次 正
(4) 0.8
【分析】I．甲装置中由于锌与硫酸铜反应，故锌为负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，铜是正极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，乙池由于Al与NaOH溶液反应，而Mg不反应，则此时Al为负极，电极反应为：2Al-6e-+8OH-=2AlO+4H2O，Mg为正极，电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，II．由铅蓄电池工作原理可知，放电时，Pb为负极，PbO2作正极，甲烷燃料电池中通甲烷是负极，负极反应式为：CH4+10OH- 8e =CO +7H2O，通O2为正极，正极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析回答问题。
（1）
由分析可知，甲中正极上的电极反应式：Cu2++2e-=Cu；
（2）
由分析可知，乙中负极为铝片；总反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑；
（3）
由分析可知，铅蓄电池属二次电池；该蓄电池放电时，电解质溶液中阳离子移向正极；电池放电时，PbO2作正极生成PbSO4，正极上的电极反应式PbO2+2e +4H++SO =PbSO4+2H2O；
（4）
甲烷燃料电池中甲烷是负极，负极上的电极反应式为CH4+10OH- 8e =CO +7H2O； ，标准状况下，2.24L甲烷(物质的量为0.1mol)全部反应后，C的化合价由-4价变成+4价，故转移电子0.08mol。
16． 2H++2e-=H2↑ 0.3 能 Cu－2e-=Cu2+ b b CH4+2H2O－8e-=CO2+8H+
【分析】(1)Al、Cu在稀硫酸中构成原电池，活泼金属铝做负极，不活泼金属铜为正极，正极上氢离子得电子生成氢气；
(2)自发的氧化还原反应能设计成原电池，失电子的极是负极；
(3)燃料电池中，甲烷燃料在负极通入，正极是氧气得电子发生还原反应，电子从负极流向正极。
【详解】(1) Al、Cu在稀硫酸中构成原电池，活泼金属铝做负极，不活泼金属铜为正极，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑；原电池工作一段时间后，若消耗铝2.7 g，由方程式可得2Al—3H2，则氢气的质量为=0.3g，故答案为：2H++2e-=H2↑；0.3；
(2) 当电极a为Fe、电极b为Cu、电解质溶液为浓硝酸时，金属Fe遇到浓硝酸会钝化，Cu与浓硝酸反应，则能设计成原电池，失电子的是金属铜，为原电池负极，金属铁为正极，负极的反应式为Cu－2e-=Cu2+，故答案为：能；Cu－2e-=Cu2+；
(3)甲烷燃料电池中，燃料甲烷需通在负极，即CH4应通入b极，正极是氧气得电子，电子从负极流向正极，即电子从b极流出，酸性条件下，负极上甲烷失电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH4+2H2O－8e-=CO2+8H+，故答案为：b；b；CH4+2H2O－8e-=CO2+8H+。
【点睛】本题考查原电池原理，为高频考点，把握原电池的工作原理、正负极的判断和电极方程式的书写方法为解答的关键，侧重电极、电极反应、电子转移的考查，题目难度不大。
17．
【详解】(1)过程②的热化学方程式为，由盖斯定律可知，由生成的热化学方程式为：；
(2)由①②得 ；
(3)由图可知：
1.；
Ⅱ.；
Ⅲ.。根据盖斯定律可知，得：。
18． 负 有无色气体生成，溶液显红色 A 2Cl--2e-=Cl2↑ 纯铜 减小
【详解】(1)打开K2，闭合K1，此装置是原电池的装置，根据构成原电池的条件，活泼金属作负极，即A极为负极，B极为正极，负极上失去电子，化合价升高，因此负极反应式为Zn-2e-=Zn2+；如果电解质为KCl，此反应锌的吸氧腐蚀，B极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；
(2)打开K1，闭合K2，此装置为电解池装置，A连接电源的负极，因此A为阴极，发生反应式为：2H2O-2e-=H2↑+OH-，出现的现象是有无色气体产生，且溶液变红；根据电解原理，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，即Na+向A极移动；B连接电源的正极，B极作阳极，因此反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，两式相加得到：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
(3)精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质溶液是含Cu2+，因此A极为纯铜，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；粗铜中含有锌、铁等杂质，锌和铁先失去电子，而Cu2+不断在阴极上被消耗，因此Cu2+的浓度减小。
19．(1) Fe3O4 2Mg+ CO2C+2MgO 取少量黑色固体于小试管中，加入足量盐酸溶解，若有黑色固体剩余，则含有碳，反之，则没有碳
(2) 分解反应降低温度，固体氧化物隔绝空气等 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
(3) 4Mg+ SiO2=Mg2Si+2MgO Mg2Si+4NH4Cl= SiH4+4NH3+2MgCl2
(4)NO+6e+7H+=NH2OH+2H2O
【解析】(1)
①镁在空气中进行燃烧，镁可以和二氧化碳反应生成黑色的碳和白色的氧化镁，铁可以和氧气燃烧生成四氧化三铁，所以实验后发现有少许黑色固体生成。从反应物及实验操作来看，则该氧化物可能是Fe3O4，镁和CO2燃烧产生碳的化学方程式为：2Mg+ CO2C+2MgO，故答案为：Fe3O4；2Mg+ CO2C+2MgO；
②黑色固体四氧化三铁能和盐酸反应，碳不能和盐酸反应，所以设计实验为：取少量黑色固体于小试管中，加入足量盐酸溶解，若有黑色固体剩余，则含有碳，反之，则没有碳；
(2)
①2Mg5Al3(OH)19(H2O)427H2O↑+10MgO+3Al2O3，分解反应是吸热反应，降低温度，生成的氧化镁，氧化铝都是熔点很高的氧化物，附着在表面会阻止燃烧，故答案为：分解反应降低温度，固体氧化物隔绝空气等；
②氧化镁和氧化铝的区别在于氧化铝能与氢氧化钠溶液反应，而氧化镁不能，加入氢氧化钠溶液后过滤即可，离子方程式为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，故答案为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；
(3)
镁与SiO2固体在高温下会生成固体Mg2Si和氧化镁，化学方程式4Mg+ SiO2=Mg2Si+2MgO；工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4气体，该反应的化学方程式为：Mg2Si+4NH4Cl= SiH4+4NH3+2MgCl2，故答案为：4Mg+ SiO2=Mg2Si+2MgO；Mg2Si+4NH4Cl= SiH4+4NH3+2MgCl2；
(4)
羟胺NH2OH可以看作是NH3分子内的一个氢原子被羟基取代的衍生物。以硝酸、硫酸水溶液作电解质进行电解，在汞电极上NO可转化为NH2OH，还生成了水，电极反应式为：NO+6e+7H+=NH2OH+2H2O，故答案为：NO+6e+7H+=NH2OH+2H2O。
答案第1页，共2页
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