6.1 化学反应与能量变化 同步测试（含解析） 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

6.1 化学反应与能量变化 同步测试
一、单选题
1．化学反应在发生物质变化的同时伴随能量变化，是获取能量的重要途径。下列能量变化图与化学反应对应的是（　　）
A．图1和水反应 B．图2铝和氧化铁反应
C．图3碳酸钙高温分解 D．图4与醋酸反应
2．如图所示装置中，不能形成原电池的是（　　）
A． B． C． D．
3．下列反应前后物质的总能能量变化能用如图表示的是（　　）
A．Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应 B．生石灰和水的反应
C．木炭在氧气中燃烧 D．盐酸与氢氧化钠溶液的反应
4．化学与环境、能源、生活密切相关，下列说法错误的是（　　）
A．“84”消毒液有强氧化性，能使蛋白质变性，可用作环境消毒剂
B．植物油中含有碳碳双键，在空气中长时间放置时易被氧化而变质
C．大型柴油发电机组能将化学能直接转化为电能
D．镁铝合金是一种金属材料，常用于制造汽车的外壳
5．下列属于放热反应的是（　　）
A．盐酸与碳酸氢钠的反应 B．黄铁矿与氧气的反应
C．氢氧化钡晶体与氯化铵的反应 D．灼热的炭与二氧化碳的反应
6．已知：。相关化学键的键能(指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量)如下表所示：下列说法错误的是（　　）
化学键
键能/() x 436 391
A．过程吸收能量
B．过程放出能量
C．x=945.6
D．1molN(g)与足量H2(g)充分反应，放出92.4kJ的热量
7．联胺是火箭的燃料，一种用联胺制成的燃料电池示意图如图(总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O)，下列说法正确的是（　　）
A．该电池工作时，电子从负极经电解质溶液到正极
B．电池工作一段时间后，溶液的pH减小
C．负极的电极反应式为：N2H4-4e-=N2↑+4H+
D．当电路中通过0.1 mol电子时，负极消耗0.56 L的氧气
8．航天飞船可用肼(N2H4)做燃料，其反应方程式为N2H4+2H2O2 N2↑+4H2O，能量变化如图。下列说法错误的是（　　）
A．所有化学反应均伴随能量变化
B．该反应过程中的能量全部转化为热能
C．该反应为放热反应，放出的热量为E2-E1
D．该反应过程中旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量
9．下列说法不正确的是（　　）
A．反应物总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应
B．需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应
C．1mol氢气与足量氧气充分反应，生成气态水比生成液态水放出的热量更多
D．反应物的键能小于生成物的键能的反应为放热反应
10．某化学兴趣小组根据反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计如图所示原电池，下列说法错误的是（　　）
A．铁电极发生氧化反应 B．Y可以是氯化铜溶液
C．X可以是铜或石墨 D．电子从铁电极经Y流向X电极
11．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是（　　）
A．H2O的分解反应是放热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
D．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的总能量
12．已知复杂反应的速率由反应历程中活化能最大的一步基元反应决定。卤代烃的取代反应有以下两种反应历程，其反应过程中的能量变化如图所示：
下列说法中错误的是
A．卤代烃的取代为放热反应
B．SN1 反应速率与c(Nu：－)和c(R3CX)相关
C．SN2反应速率与c(RX)和c(Nu：－)相关
D．SN1机理为两步反应，SN2机理为一步反应
13．用Ph表示苯基，三苯基胺()失去一个电子后形成的结构较为稳定。一种铝胺电池工作原理示意如图。下列说法不正确的是（　　）
A．和中Al原子的杂化方式相同
B．放电时，负极的电极反应式为
C．充电时，向铝电极移动
D．理论上每生成1mol ，外电路通过1mol电子
14．下列化学反应属于放热反应的是（　　）
①浓硫酸的稀释 ②工业合成氨 ③NaOH固体溶于水 ④氢氧化钡晶体与氯化铵混合 ⑤CaO溶于水 ⑥Al在高温条件下与Fe2O3的反应 ⑦酸碱中和反应
A．①②③⑤⑦ B．②⑥⑦ C．②⑤⑥⑦ D．全部
15．锌-空气二次电池在柔性能源方面应用较多，是各类新能源电池中备受关注的储能设备之一。一种强碱性锌-空气电池工作示意图如下。下列说法正确的是（　　）
A．电流从Zn电极流出
B．OH-向气体扩散电极移动
C．隔膜应选择化学性质活泼的氢氧根离子选择性膜
D．负极区的反应为：Zn-2e-+4OH-=，=ZnO+2OH-+H2O
16．较纯的可用于原电池法生产硫酸(如图所示，电极a、b均为电极，气体已换算成标准状况下)，下列说法错误的是（　　）
A．电池总反应为
B．电极b的反应式为
C．电路中每转移电子，消耗
D．电极a发生氧化反应，得到电子
17．化学兴趣小组设计了一个简易原电池装置如图所示，反应原理为 Cu+2AgNO3 = 2Ag+ Cu(NO3)2。下列叙述正确的是（　　）
A．银离子向铜极移动 B．铜极为该装置的正极
C．溶液的质量逐渐变小 D．石墨极上发生氧化反应
18．一种新型的锌碘单液流电池，其原理如下图所示。下列说法错误的是 （　　）。
A．放电时B电极反应式为：I2+2e-=2I-
B．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜
C．充电时，A极增重65g时，C区增加离子数为4NA
D．放电时电解质储罐中离子总浓度增大
19．如图是兴趣小组同学设计的电池装置，下列叙述错误的是（　　）
A．铁片是该电池的负极
B．电子的流动方向是：铁片→电子导体(金属导线)→石墨棒
C．离子导体中的Fe3+向铁电极方向移动
D．该电池的总反应是：2Fe3++Fe＝3Fe2+
20．如图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是（　　）
A．电池工作时，电能转化为化学能
B．锌片作负极，发生还原反应
C．铜电极的电极反应式为
D．电子从铜电极经导线流向锌电极
二、综合题
21．2020年第七十五届联合国大会上，中国向世界郑重承诺在2030年前实现碳达峰，在2060年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现碳中和的最有效方法。原电池反应能够提供电能但不产生气体，右图是某原电池装置图。
（1）该原电池正极的电极反应是　 　。
（2）溶液中向　 　(填“Zn”或“Cu”)电极移动。
（3）放电一段时间后，导线上通过了个电子，则锌片质量减轻　 　g。
22．氢气是非常重要的化学能源，利用氢气可以实现化学能向热能、电能的直接转化。
（1）已知断开、、需要的能量依次是、、，则在中完全燃烧生成放出的热量为　 　kJ。能正确表示反应中能量变化的是图　 　(填“甲”或“乙”)。
（2）和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如下图：
①电极d是　 　(填“正极”或“负极”)，电极c的电极反应式为　 　。
②若电路中转移电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为　 　L。
（3）某温度下，向容积固定的密闭容器中充入和，在催化剂作用下发生反应。已知反应进行到时，的物质的量不再发生变化，此时测得的物质的量为。
①反应进行到时，用浓度变化表示的平均反应速率为　 　，此时的物质的量为　 　。
②不能判断该反应达到平衡状态的是　 　(填字母)。
A． B．容器内气体压强不再变化
C．容器内气体密度不再变化 D．和的物质的量浓度之比为
23．某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验。
请分析实验结果并回答相应问题。
（1）（实验1）中，铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94g，铜片增重了3.84g，则该原电池的工作效率是　 　(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。
（2）（实验2）中，盐桥(含KCl饱和溶液的琼胶)中K+流向　 　(选填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率为1×10-3mol·s-1，则K+的迁移速率为　 　mol·s-1.与实验1比较，实验2原电池的工作效率大大提高，原因是　 　。
（3）在经典原电池的基础上，科研人员开发出一种由甲醇和氧气以强碱(用NaOH表示)做电解质溶液的新型电池。据此回答下列问题：甲醇在　 　极反应；电极反应式为　 　；该电池总的反应化学方程式是　 　。
24．
（1）Ⅰ．如图为原电池装置示意图。
若A为Pb，B为PbO2，电解质为H2SO4溶液，工作时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，写出B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”)，若该电池反应消耗了0.1 mol H2SO4，则转移电子的数目为　 　。
（2）若A、B均为铂片，电解质为KOH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A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”)。
（3）Ⅱ．现用图装置来测定某原电池工作时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为1000 mL，供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。
b电极材料为　 　，其电极反应式为　 　。
（4）当量筒中收集到560 mL(标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为　 　mol，此时a电极质量　 　(填“增加”或“减少”)　 　g。
（5）如果将a、b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是　 　。
25．电能是现代社会应用最广泛的能源之一。
（1）某原电池装置如图所示。其中，电极为原电池的　 　极(填“正”或“负”)，电解质溶液中的阴离子向　 　极(填“铜”或“锌”)移动，铜极上的现象　 　。
（2）电极的电极反应式是　 　。
（3）电极上发生的反应属于　 　(填“氧化”或“还原”)反应。
（4）当铜表面析出氢气(标准状况)时，导线中通过了　 　电子。
（5）下列反应通过原电池装置，不能实现化学能直接转化为电能的是　 　(填序号)。
①②③
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A．和水反应为放热反应，图1为吸热反应，故A不选；
B．铝和氧化铁反应为放热反应，图2表示的是放热反应，故B选；
C．碳酸钙高温分解属于吸热反应，但是图3中没有符合题意表示克服活化能吸收能量，故C不选；
D．与醋酸反应属于中和反应，反应放热，但是图4中没有符合题意表示克服活化能吸收能量，故D不选；
故答案为：B。
【分析】A.钠和水的反应为放热反应；
B.铝和氧化铁的反应为放热反应；
C.碳酸钙分解吸热；
D.中和反应为放热反应。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，且满足其它三个条件，可以形成原电池，A不符合题意；
B．该装置中自发的氧化还原反应为Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2，且满足其它三个条件，可以形成原电池，B不符合题意；
C．该装置中没有自发的氧化还原反应，不能形成原电池，C符合题意；
D．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，且满足其它三个条件，可以形成原电池，D不符合题意；
故答案为：C。
【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。
3．【答案】A
【解析】【解答】A．Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应，A符合题意；
B．氧化钙和水反应放出大量热，B不符合题意；
C．木炭燃烧为放热反应，C不符合题意；
D．盐酸与氢氧化钠溶液的反应为中和反应，放出热量，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】由图可知，该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，因此该反应为吸热反应，据此结合选项进行分析。
4．【答案】C
【解析】【解答】A．“84”消毒液是一种以次氯酸钠为主要成分的含氯消毒剂，有强氧化性，能使蛋白质变性，可用作环境消毒剂，A不符合题意；
B．植物油中含有碳碳双键，碳碳双键具有还原性，在空气中长时间放置时易被氧化而变质，B不符合题意；
C．大型柴油发电机组能将化学能转化为机械能，再将机械能转化为电能，C符合题意；
D．镁铝合金是一种金属材料，常用于制造汽车的外壳，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.次氯酸钠具有强氧化性，能使蛋白质变性；
B.碳碳双键具有还原性；
D.合金属于金属材料。
5．【答案】B
【解析】【解答】A．盐酸与碳酸氢钠的反应吸热，A不符合题意；
B．黄铁矿与氧气的反应属于化合反应，反应放热，B符合题意；
C．氢氧化钡晶体与氯化铵的反应为吸热反应，C不符合题意；
D．灼热的炭与二氧化碳的反应为吸热反应，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】常见的放热反应有：所有的物质燃烧、所有金属与酸反应、金属与水反应，所有中和反应；绝大多数化合反应和铝热反应。
6．【答案】D
【解析】【解答】A．化学键断裂需要吸收能量，A不符合题意；
B．形成化学键是释放能量，B不符合题意；
C．x+436×3-391×6=-92.4，解x=945.6，C不符合题意 ；
D．N2(g)与H2(g)反应生成2molNH3(g)，放出92.4kJ的热，1mol氮气不能完全转化为2mol氨气，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．化学键断裂需要吸收能量；
B．形成化学键是释放能量；
C．利用△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算；
D．合成氨的反应是可逆反应。
7．【答案】B
【解析】【解答】A. 电子不能经过电解质溶液，在溶液中是离子定向移动，A不符合题意；
B. 电池的总反应为N2H4+O2=N2+2H2O，反应生成水，溶液的浓度减小，pH减小，B符合题意；
C. 燃料电池的负极发生氧化反应，是肼在反应，肼中的N从-2价升高到0价，碱性环境中不可能大量存在H+，碱性电池中，其电极反应式应为N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O，C不符合题意；
D. 没有说明是否是标准状况下，无法计算气体的体积，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】在该原电池装置中，通入N2H4的一极为负极，N2H4发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：N2H4－4e－＋4OH－=N2↑＋4H2O；通入O2的一极发生得电子的还原反应，其电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－；据此结合选项进行分析。
8．【答案】B
【解析】【解答】A．化学反应过程中存在化学键的断裂和形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，因此化学反应均伴随能量变化，故A不符合题意；
B．由图可知，该反应为放热反应，该反应中化学能转化为热能，但不是全部的化学能都转化为热能，燃料燃烧的过程中还可能转化成光能等，故B符合题意；
C．由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，放出的热量为E2-E1，故C不符合题意；
D．断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，该反应为放热反应，说明旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.化学反应一定伴随化学键的断裂和形成；
B.燃烧过程中化学能还转化为光能；
C.反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能；
D.该反应为放热反应，旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量。
9．【答案】C
【解析】【解答】A.焓变=生成物的能量-反应物的能量， 反应物总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应 ，故A不符合题意；
B.吸热反应是生成物的能量大于反应物能量的反应，与条件无关，故B不符合题意；
C.液态水到气态水释放能量，生成液态水释放更多能量，故C符合题意；
D.焓变=反应物的键能-生成物的键能， 反应物的键能小于生成物的键能的反应为放热反应 ，故D不符合题意；
故答案为：C
【分析】根据焓变=反应物的键能-生成物的键能=生成物的能量-反应物的能量，结合选项即可判断。
10．【答案】D
【解析】【解答】A．铁电极为负极，失去电子发生氧化反应，A不符合题意；
B．根据总方程式可知：Cu2+得到电子被还原为Cu单质，因此含有Cu2+的溶液为电解质溶液，可以是氯化铜溶液，B不符合题意；
C．X为原电池的正极，活动性应该比Fe弱，X可以是铜或石墨电极，C不符合题意；
D．电子不能进入电解质溶液，电子应该由负极Fe经外电路的电流计流向X电极，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据反应方程式即可判断铁发生氧化反应，失去电子做负极，铜做正极，铜离子在正极得到电子变为铜单质，电子是从铁向铜电极移动，电流是铜向铁流动
11．【答案】D
【解析】【解答】A. 水的分解是吸热反应，故A不符合题意；
B. 氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，故B不符合题意；
C. 氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，故C不符合题意；
D. 2 mol H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol H2O，并放出大量的热，即反应物能量高于生成物能量，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、水的分解反应是吸热反应
BC、氢能源由于难以储存和运输并没有普遍使用，但有巨大的开发利用价值。
12．【答案】B
【解析】【解答】A．卤代烃的取代反应中生成物能量低于反应物，该反应为放热反应，A项不符合题意；
B．SN1为单分子亲核取代反应，反应物先解离为碳正离子与带负电荷的离去基团，这个过程的活化能大，决定反应速率，所以SN1反应速率只和c(R3CX)相关，B项符合题意；
C．SN2反应为双分子亲核取代反应，只有一个阶段，其反应速率与c(RX)和c(Nu：－)相关，C项不符合题意；
D．SN1反应是两步反应，第一步是反应物在溶剂中离解成为碳正离子和由离去基团形成的负离子（慢反应），第二步是碳正离子与X－结合（快反应）。SN2反应中R-X的断裂与新的R-Nu键的形成是同时的，为一步反应，D项不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A．根据放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，吸热反应中反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量；
B．活化能越大，反应速率越慢，速率最慢是决速步骤；
C．反应只有一个阶段；
D．依据图像曲线分析。
13．【答案】C
【解析】【解答】A． 和中心原子Al原子的价层电子对数均为4，均采用sp3杂化，故A不符合题意；
B．由图可知，放电时，负极上Al失去电子，结合生成，电极反应式为，故B不符合题意；
C．由图可知，充电时，失电子生成，则电极为阳极，Al电极为阴极，电解池工作过程中，阴离子移向阳极，则向电极移动，故C符合题意；
D．失去一个电子后形成的，则理论上每生成1mol ，外电路通过1mol电子，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A． 中心原子的价层电子对数相同，杂化类型相同；
B．放电时，负极上失去电子，发生氧化反应；
C．电解池工作过程中，阴离子移向阳极；
D．依据电子守恒。
14．【答案】C
【解析】【解答】①浓硫酸的稀释、②工业合成氨、③NaOH固体溶于水、⑤CaO溶于水、⑥Al在高温条件下与Fe2O3的反应、⑦酸碱中和反应，都放出热量，但①浓硫酸的稀释、③NaOH固体溶于水不属于放热反应，只有②⑤⑥⑦符合题意。
故答案为：C。
【分析】过程放热的有：燃烧反应，酸碱中和反应，铝热反应，活泼金属与酸或水的反应，绝大部分化合反应，极少数的分解反应(双氧水的分解)；反应物总能量>生成物总能量的反应；形成化学键；浓硫酸稀释、NaOH固体溶于水；气→液→固。
过程吸热的有：C与CO2、H2O(g)的反应，Ba(OH)2 8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O，绝大部分分解反应；反应物总能量<生成物总能量的反应；断裂化学键；铵盐、硝酸盐溶于水；固→液→气。
15．【答案】D
【解析】【解答】A．根据上述分析，Zn电极为负极，气体扩散电极为正极，电流从正极流向负极，因此电流从气体扩散电极流出，故A不符合题意；
B．根据原电池工作原理，OH-向负极移动，即向Zn电极移动，故B不符合题意；
C．根据装置图，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=
，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，交换膜应为氢氧根离子交换膜，但不能为为化学性质活泼，如果隔膜为选择化学性质活泼的氢氧根离子选择性膜，该装置原理不是锌－空气电池，故C不符合题意；
D．根据装置图，负极反应式Zn-2e-+4OH-=
，
在分解成ZnO，离子方程式为
=ZnO+2OH-+H2O，故D符合题意；
故答案为D。
【分析】根据图示，锌为负极，另外一电极为正极，电子由锌移向气体，氢氧根向负极移动，中间的膜为氢氧根离子移动，结合生成物即可写出电极式，结合选项进行判断
16．【答案】D
【解析】【解答】A．由图可知：a极发生氧化反应，电极反应式为：+2H2O-2e-=+ 4H+；电极b发生还原反应，电极反应式：，所以电池总反应为，故A不符合题意；
B．由图可知：电极b通入的是空气，发生还原反应，做原电池的正极，该反应的电极反应式为：，故B不符合题意；
C． 由图可知： H2SO42e-发生了氧化反应，做原电池的负极，电路中每转移电子，消耗0.1mol，标况下的体积为2.24L，故C 不符合题意；
D．由图可知：电极a发生氧化反应，失去电子，故D符合题意；
故答案：D。
【分析】电极a上二氧化硫被氧化为硫酸，电极a为负极，电极反应式为+2H2O-2e-=+ 4H+；电极b为正极，电极反应为。
17．【答案】C
【解析】【解答】铜的化合价升高，作负极，则碳作正极
A.阳离子移向正极 ，故A不符合题意
B.铜作负极，故B不符合题意
C.等物质的量的银比铜重，故C符合题意
D.正极发生还原反应，故D不符合题意
故答案为：C
【分析】此题要根据原电池的工作原理来解答。化合价升高的为负极，发生氧化反应，阴离子移向负极
18．【答案】B
【解析】【解答】A．放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I-，电极反应式为I2+2e-=2I-，故A不符合题意；
B．离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触直接发生氧化还原反应，负极区生成Zn2+、正电荷增加，正极区生成I-、负电荷增加，所以Cl-通过M膜进入负极，K+通过N膜进入正极，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，故B符合题意；
C．充电时，A极反应式Zn2++2e-=Zn，A极增重65g转移2mol电子，所以C区增加2molK+、2molCl-，离子总数为4NA，故C不符合题意；
D．放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn-2e-═Zn2+，石墨是正极，反应式为I2+2e-=2I-，转移2mol电子时负极生成1mol的锌离子，正极产生2mol的碘离子，所以放电时电解质储罐中离子总浓度增大，故D不符合题意；
故答案为B。
【分析】由装置图可知，放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn-2e-═Zn2+，石墨是正极，反应式为I2+2e-=2I-，外电路中电流由正极经过导线流向负极，充电时，阳极反应式为2I--2e-=I2、阴极反应式为Zn2++2e-=Zn，据此分析解答。
19．【答案】C
【解析】【解答】A．根据分析可知，铁片是该电池的负极，故A不符合题意；
B．原电池中，电子由负极流向正极，所以电子的流动方向是：铁片→电子导体(金属导线)→石墨棒，故B不符合题意；
C．电解质溶液中，阳离子向正极移动，所以离子导体中的Fe3+向石墨棒电极方向移动，故C符合题意；
D．根据分析可知，该电池的总反应是：2Fe3++Fe＝3Fe2+，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该原电池中，铁片为负极，石墨棒为正极，负极发生氧化反应，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极发生还原反应，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，原电池中阳离子向正极移动，电子由负极经导线流向正极，据此解答。
20．【答案】C
【解析】【解答】A、该装置为原电池装置，电池工作时，化学能转化为电能，A不符合题意。
B、反应过程中，Zn由0价变为＋2价，化合价升高，发生氧化反应，B不符合题意。
C、硫酸溶液中的H＋在铜片上发生得电子的还原反应，生成H2，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，C符合题意。
D、在原电池中，电子从负极经导线流向正极，因此电子从锌电极经导线流向铜电极，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】该装置为原电池装置，其电池总反应式为Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。因此Zn片为负极，其电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋；铜片为正极，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。据此结合选项分析。
21．【答案】（1）Cu2++2e-=Cu
（2）Zn
（3）6.5
【解析】【解答】Cu作正极，铜离子得电子变为原子，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，
故答案为：Cu2++2e-=Cu；
（2）电解质溶液中阴离子向负极移动，溶液中向Zn电极移动，故答案为：Zn；
（3）放电一段时间后，导线上通过了个电子，即反应的锌为0.1mol，则锌片质量减轻，
故答案为：6.5；
【分析】 铜的活泼性弱于锌，锌能反铜离子从溶液中置换出来，锌原子失去电子变成阳离子，化合价会升高，铜离子得电子变为原子，化合价降低，电子从负极沿导线流向正极，电解质溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动。
22．【答案】（1）242；乙
（2）正极；H2-2e-=2H+；22.4
（3）0.16mol/(L min)；0.6mol；CD
【解析】【解答】（1）1mol氢气(g)与0.5mol氧气(g)中完全燃烧生成1mol水(g)，断开 、、需要的能量依次是、、，断开1mol氢气(g)与0.5mol氧气(g)需要的键能为436KJ+0.5x496KJ=684KJ，放出的键能为2x463KJ=926KJ.放出的能量为926KJ-684KJ=242KJ，氢气和氧气反应是放热反应，生成物的能量低于反应物的能量，因此图乙符合要求。
（2）氢气和氧气做燃料电池，氢气被氧化，因此氢气在负极，氧气被还原做正极，因此负极H2-2e=2H+，失去电子作为负极，电极c为正极，氧气得电子，O2+4e+4H+=2H2O，根据计算转移4mol电子可以消耗1mol氧气，体积22.4L。
①d极为正极，电极c为负极，为H2-2e=2H+
②根据电极c为正极，氧气得电子，O2+4e+4H+=2H2O，根据计算转移4mol电子可以消耗1mol氧气，体积22.4L。
（3）根据题意， 某温度下，向容积固定的密闭容器中充入和，在催化剂作用下发生反应。已知反应进行到时，的物质的量不再发生变化， 此反应得到平衡， 此时测得的物质的量为。 利用三段式计算
起始 1mol 3mol 0
变化 0.4mol 1.2mol 0.8mol
平衡 0.6mol 1.8mol 0.8mol
①进行到5min时，用氨气的浓度变化表述平均反应速率为0.8mol/5minx1L=0.16mol/(L.min)，此时氮气的物质的量为0.6mol
②化学反应达到平衡的条件是正逆反应速率相等，各组分的物质得量以及浓度不在变化即可
A. 表示的正逆反应速率相等，可以判断平衡，故A不符合题意；
B.该反应系数不相等，气体压强不在变化说明达到平衡，故B不符合题意；
C.根据ρ=m/V，质量不变，体积不变，密度始终不变，不能说明是否达到平衡，故C符合题意；
D.根据反应物投料比与化学计量系数之比始终相等，因此无论是否平衡物质的量浓度之比始终为1；3，故D符合题意；
【分析】（1）根据键能计算即可
（2）根据原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应结合转移电子数即可计算出氧气的量
（3）根据三段式结合平衡时的数据即可计算，利用平衡时浓度不变判断即可
23．【答案】（1）60%
（2）CuSO4；2×10-3；氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移
（3）负；CH3OH-6e-+8OH-=CO +6H2O；2CH3OH+4NaOH+3O2=2Na2CO3+6H2O
【解析】【解答】(1)铜片质量增加是由于溶液中的Cu2+在Cu极获得电子变为Cu，Zn失电子的物质的量等于Cu2+获得电子的物质的量，即参与原电池反应的n(Zn)=n(Cu)= =0.06mol，锌片参与原电池反应的质量为0.06mol×65g·mol-1=3.9g，但实际测得锌片减少了3.94g，说明Zn直接与Cu2+发生置换反应在锌片上析出Cu，由反应Zn+Cu2+Cu+Zn2+，结合差值法可得Zn的质量为 ，参加反应的Zn的总质量为3.9g+2.6g=6.5g，所以原电池的工作效率为 ×100%=60%。
(2)实验2中，Zn为原电池的负极，Cu极上富集大量的负电荷，所以带正电荷的K+向CuSO4溶液迁移。根据电子守恒可知，K+的迁移速率为Zn的消耗速率的两倍，即2×10-3mol·s-1。对比实验1和实验2的装置特点可知，锌片没有直接插入CuSO4溶液中，Zn不能与Cu2+发生置换反应，从而大大提高了原电池的工作效率。
(3)甲醇和氧气的反应中，甲醇失电子做负极，电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO +6H2O；总反应方程式为2CH3OH+4NaOH+3O2=2Na2CO3+6H2O。
【分析】盐桥的作用就是起着平衡电池的阴阳离子的，不加盐桥的，随着反应的进行，正负级分别积累了阳离子和阴离子，这样的电池内电路的电流和外电路的电流相互矛盾，使得反应无法继续下去，而有盐桥的，其中的盐桥就是起着中和原电池的离子的。 盐桥是为了减小液接电位，转移离子而在两种溶液之间连接的高浓度电解质溶液。盐桥常出现在原电池中，是由琼脂和饱和氯化钾或饱和硝酸钾溶液构成的。
24．【答案】（1）PbO2＋SO42-＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O；增加；0.1NA
（2）H2＋2OH－－2e－=2H2O；减弱
（3）铜；2H＋＋2e－=H2↑
（4）0.05；减少；1.625
（5）左端液面下降，右端液面上升
【解析】【解答】(1)若A为Pb，B为PbO2，则A电极为负极，B电极为正极，在B电极，PbO2得电子生成的产物与电解质作用生成PbSO4和H2O，电极反应式为PbO2＋SO42-＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O。该电池在工作时，A电极由Pb转化为PbSO4，则A电极的质量将增大；由电极总反应可得出Pb——2H2SO4——2e-，可计算出反应消耗0.1 mol H2SO4时转移电子的数目为0.1NA。答案为：PbO2＋SO42-＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O；增大；0.1NA；(2) A电极通H2，为负极，H2失电子生成的产物与OH-反应最终生成水，A电极反应式为H2＋2OH－－2e－=2H2O。该电池的总反应为2H2+O2==2H2O，工作一段时间后，KOH的物质的量不变，但水的量增多，溶液体积增大，所以溶液的碱性将减弱。答案为：H2＋2OH－－2e－=2H2O；减弱；(3)从图中可以看出，b电极生成H2，则b电极为正极，b电极材料为铜，H+得电子生成H2，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。答案为：铜；2H＋＋2e－=H2↑；(4)量筒中收集到560 mL(标准状况下)气体时，n(H2)= =0.025mol，a电极、电子、气体的关系式为Zn——2e-——H2，由此可计算出电子的物质的量为0.025mol×2=0.05mol，Zn电极溶解，质量减少，减少的质量为0.025mol×65g/mol=1.625g。答案为：0.05；减少；1.625；(5)如果将a、b两电极的电极材料对调，则a电极为正极，生成的H2因不能逸出，而使左端液面下降，右端液面上升。答案为：左端液面下降，右端液面上升。
【分析】(1)若A为Pb，B为PbO2，则A电极为负极，B电极为正极，在B电极，PbO2得电子生成的产物与电解质作用生成PbSO4和H2O。该电池在工作时，A电极由Pb转化为PbSO4，由电极总反应可得出Pb——2H2SO4——2e-，由此可计算出反应消耗0.1 mol H2SO4时转移电子的数目。(2) A电极通H2，为负极，H2失电子生成的产物与OH-反应最终生成水。该电池的总反应为2H2+O2==2H2O，工作一段时间后，碱的物质的量不变，但水的量增多。(3)从图中可以看出，b电极生成H2，则b电极为正极，H+得电子生成H2。(4)a电极、电子、气体的关系式为Zn——2e-——H2，由此可计算出电子的物质的量和电极的质量变化。(5)如果将a、b两电极的电极材料对调，则a电极为正极，生成的H2因不能逸出，而使左端液面下降。
25．【答案】（1）负；锌；有气泡产生
（2）
（3）还原
（4）0.4
（5）①
【解析】【解答】(1) Zn比Cu活泼， 电极为原电池的负极，Cu电极为原电池的正极，电解质溶液中的阴离子向锌极（负极）移动，铜极上的现象是：有气泡产生；
(2) 电极为原电池的负极，电极方程式为 ；
(3) Cu电极为原电池的正极，发生的反应属于还原反应；
(4) 标准状况下H2物质的量是0.2mol，导线中通过了0.4mol电子；
(5)②和③是氧化还原反应，能实现化学能直接转化为电能，①不是氧化还原反应，不能实现化学能直接转化为电能，选①；
【分析】(1) Zn比Cu活泼， 电极为原电池的负极，Cu电极为原电池的正极，电解质溶液中的阴离子向锌极（负极）移动；
(2) 负极电极方程式为 ；
(3) 原电池正极发生的反应属于还原反应；
(4) 标准状况下气体物质的量和转移电子数的计算；
(5) 氧化还原反应，能实现化学能直接转化为电能，不是氧化还原反应，不能实现化学能直接转化为电能。