1.2化学能转化为电能——电池同步练习 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1（含答案）

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1.2化学能转化为电能——电池
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．肼-空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．电极电势
B．电视的电极反应式为
C．电极Y附近溶液增大
D．当电极Y消耗(标准状况)时，理论上电极X消耗肼
2．利用如图装置能实现生物炼铜，将辉铜矿(主要成分为)转化成硫酸铜。下列说法正确的是
A．N极为负极
B．X交换膜为阳离子交换膜
C．外电路上每通过1mol电子，左室溶液增重32g
D．M极上的电极反应式为
3．下列说法不正确的是
A．反应可放出大量的热，故可把该反应设计为原电池
B．将Fe、Cu用导线连接后放入浓中组成原电池，Cu为负极，Fe为正极
C．通过原电池装置，可将反应的化学能转化为电能，为航天器供电
D．某电池反应，当电路中通过1mol 时，电解质溶液减轻
4．一种双极膜电池可长时间工作，其工作原理如图所示，已知双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是
A．电极是该电池的正极
B．电极的电极反应式为
C．双极膜中解离出的透过膜q向Cu电极移动
D．双极膜中质量每减少36g，左侧溶液中硫酸质量减少98g
5．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl KCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法不正确的是
A．负极反应式：Ca＋2Cl--2e-=CaCl2
B．放电过程中，Li＋向正极移动
C．每转移0.2 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
D．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针偏转
6．根据图示，下列判断不正确的是
A．该装置为原电池模型
B．过一段时间，左侧溶液的升高
C．该体系中，优先于参与反应
D．腐蚀速率：左侧电极>右侧电极
7．氢氧燃料电池应用于新能源公交汽车中，其反应原理如图下列说法不正确的是
A．电极a是该电池的负极，发生氧化反应
B．该电池工作时离子导体中阳离子向电极b移动
C．外电路中电子由电极a通过导线流向电极b
D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则电池正极反应方程式为
8．全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是
A．钢铁发生腐蚀的负极反应为
B．导线与Zn块连接为牺牲阳极法
C．导线与Zn块连接时，电子从Zn块流向钢铁输水管
D．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
9．“神舟十八号”载人飞船发射圆满成功，中国人的航天梦又向前迈进了一步。下列说法不正确的是
A．为神舟系列飞船发射和返回提供保障的特种玻璃纤维是一种无机非金属材料
B．首次在飞船上采用的锂离子蓄电池是一种一次电池
C．火箭燃料的助燃剂是一种非金属氧化物
D．航天员食用的燕麦片中所含的纤维素是一种人体所需的糖类物质
10．科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷()气体为燃料。工作原理如图所示，下列对该燃料电池的说法不正确的是
A．在熔融电解质中，由正极移向负极
B．该电池的总反应是：
C．电路中每通过5mol电子，约有5.6L丙烷被完全氧化
D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：
11．某合作学习小组的同学设计如图原电池，盐桥中装有含饱和的胶状物，只起导电和平衡电荷的作用。下列叙述中正确的是
A．乙烧杯中发生还原反应
B．盐桥中的电解质可换成饱和KCl溶液
C．电子流动方向：石墨(甲)→a→b→石墨(乙)→盐桥→石墨(甲)
D．电池工作一段时间，甲烧杯中酸性减弱
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．图甲：锌铜原电池工作时，电流由铜电极经电流计流向锌电极，再由锌电极经电解质溶液流向铜电极
B．图乙：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为
C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，且外电路中每转移2mol电子消耗65g锌
D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其正极的电极反应式为
13．电化学锂介导的氮还原反应(Li-NRR)使生产技术更简单、规模更灵活，其原理如图所示。下列有关说法正确的是
A．A极电势比B极高，B极发生还原反应
B．制氨过程中，向A极移动
C．电极B的反应式为
D．当生成时，转移，消耗
14．细菌冶铜过程中，当黄铜矿(主要成分CuFeS2)中伴有黄铁矿(主要成分FeS2)时可明显提高Cu2+的浸出速率，原理如图所示。下列说法错误的是
A．黄铁矿附近pH增大
B．黄铜矿发生的反应：CuFeS2+4e-=Cu2++Fe2++2S
C．细菌冶铜过程中，1molCuFeS2溶解转移电子16mol
D．Cu2+浸出速率提高的原因是构成了原电池
15．近日，科学家研发一种作电极材料的二次锂离子电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，电极的电势高于石墨电极
B．充电时，从石墨电极向电极迁移
C．放电时，正极反应式为
D．充电时，当外电路通过时，阳极上脱嵌
二、填空题
16．根据原电池的工作原理分析判断(填写“正极”或“负极”)。
(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为 极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为 极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由 极流向 极；电子由 极流向 极。
(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向 极，阴离子移向 极。
17．本实验的实验原理是什么 ？书写相关反应的电极反应式 。
18．已知可逆反应：AsO+2I-+2H+AsO+I2+H2O。
(Ⅰ)如图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。
(Ⅱ)若改为向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流表指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。
试回答问题：
(1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？ 。
(2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反？ 。
(3)操作(Ⅰ)中，C1棒上的反应为 。
(4)操作(Ⅱ)中，C2棒上的反应为 。
19．物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。
(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，反应的离子方程式是
(2)将锌片、铜片按照如图所示装置连接，能证明化学能转化为电能的实验现象是：铜片上有气泡产生、 。
(3)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。
①2H2+O22H2O
②SO3+ H2O =H2SO4
③Cu+ 2Fe3+ =Cu2++ 2Fe2+
20．某实验小组同学进行如下实验，以检验化学反应中的能量变化。
请回答下列问题：
（1）实验中发现，反应后①中的温度升高；②中的温度降低．由此判断铝条与盐酸的反应
是 热反应， Ba（OH）2 8H2O与NH4Cl的反应是 热反应．反应过程 （填“①”或“②”）的能量变化可用图2表示。
（2）现有如下两个反应：
（A）NaOH+HCl=NaCl+H2O （B）2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
以上两个反应能设计成原电池的是 ， 负极材料为： ，电解质溶液为： ，正极的电极反应式为： ；负极的电极反应式为： 。
21．某兴趣小组为研究原电池原理设计了如下图装置，盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液。

(1)Cu极为原电池的 极（填“正”或“负”），电极反应式是 ；Zn极发生 （填“氧化”或“还原”）反应。
(2)盐桥中K+移向 （填“甲”或“乙”）烧杯的溶液。取出盐桥，电流计指针 （填“偏转”或“不偏转”）。
(3)若将锌电极换为石墨，甲烧杯中盛装等物质的量浓度的Fe2(SO4)3和FeSO4混合溶液，则两烧杯中的电极反应式分别为：甲 ，乙 。
22．化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产、科技及科研中应用广泛。
(1)制作冷敷袋可利用 (填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。
(2)“即热饭盒”为生活带来便利，它可利用下面______ (填字母)反应放热加热食物。
A．浓硫酸和水 B．生石灰和水 C．纯碱和水 D．食盐和白醋
(3)已知：2molH2与足量O2充分燃烧生成液态水时放出572kJ热量。
①该反应的能量变化可用图中的 (填字母)表示。
②写出H2燃烧生成液态水的热化学反应方程式 。
(4)某反应过程中能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是______。
A．该反应为放热反应
B．催化剂改变了化学反应的热效应
C．催化剂不改变化学反应过程
D．反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量
(5)计算化学反应中的能量变化有多种途径。
①通过化学键的键能计算。已知：
化学键 H-H Cl-Cl H-Cl
键能(kJ/mol) 436 247 434
计算可得：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH = kJ/mol
②通过盖斯定律计算。已知：
2Na(s)+O2(g)=Na2O (s) ΔH=-414kJ/mol
2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s) ΔH=-511kJ/mol
写出Na2O2与Na反应生成Na2O的热化学方程式： 。
(6)化学能与其他能量间的转换在生活中处处可见，比如某种氢氧燃料电池已经成功应用在城市公交汽车上，该电池用30%H2SO4溶液作电解质溶液，其简易装置如图所示。
在这个燃料电池中，正极的电极反应为 。若在标况下，消耗了33.6L的氢气，此时电路中转移的电子数目为 个(用阿伏加德罗常数表示)。
23．近年来甲醇用途日益广泛，越来越引起商家的关注，工业上甲醇的合成途径多种多样。现在实验室中模拟甲醇合成反应，在2L密闭容器内，400℃时发生反应：，体系中甲醇的物质的量随时间的变化如表：
时间(s) 0 1 2 3 5
0
(1)上图中曲线a、b、c、d中是否有代表浓度的变化的曲线 (填“是”或“否”)，表示的浓度变化的曲线是 (填字母)。
(2)2s末CO转化率 。
(3)已知在400℃时，反应生成，放出的热量为116kJ。计算上述反应达到平衡时放出的热量 kJ。
(4)甲醇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。甲醇碱性燃料电池原理如图所示：
Y电极为 极，X电极的电极反应式为 。此电池工作过程中，理论上每消耗转移 mol电子。
24．氢氧燃料电池
电解质 H2SO4溶液 KOH溶液
总反应 2H2+O2=2H2O
负极反应式
正极反应式
25．随着环境问题的日益加剧，用原电池原理解决大气污染的方法得到广泛的应用。
(1)某实验室将汽车尾气(NO、NO2)转化为HNO3的原理如图1所示，其中A、B为多孔导电材料。
①A电极为 (填“正极”或“负极”)。
②B电极附近硝酸的浓度会 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)有学者想借助如图2所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为 ，溶液中H+的移动方向为 (填“M→N”或“N→M”)。
(3)为缓解温室效应，科学家利用人工模拟光合作用合成甲酸的原理为2CO2+2H2O2HCOOH+O2，其装置如图3所示。电极2的电极反应式为 。若将质子膜换成阴离子交换膜，则该电池 (填“能”或“不能”)正常工作。
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C D A B D D D D B C
题号 11 12 13 14 15
答案 D B C B B
1．C
【分析】燃料电池中，通入氧气的是正极，负极上肼被氧化生成氮气。
【详解】A．燃料电池中，通入的电极为正极，因此电极电势：，A项错误；
B．溶液为碱性，的电极反应式为，B项错误；
C．的电极反应式为，生成的通过阴离子交换膜进入X电极区溶液，但Y电极区消耗，因此溶液碱性增强，增大，C项正确；
D．标准状况下，的物质的量是，则转移电子，故电极X消耗肼，质量为，D项错误；
故选C。
2．D
【分析】该装置为原电池，失去电子生成CuSO4，则M电极为负极，电极反应式为，则N电极为正极，电极反应式为，原电池工作时，阳离子移向正极N，阴离子移向负极M，
【详解】A．由分析可知，N极为正极，A错误；
B．原电池工作时，阳离子移向正极N，阴离子移向负极M，负极反应式为，正极反应式为，根据电荷守恒可知，通过X膜移向M极，则X膜为阴离子交换膜，B错误；
C．外电路上每通过1mol电子，溶解0.1mol ，右室有0.5mol 通过阴离子交换膜进入左室，溶液增重，C错误；
D．M极上的电极反应式为，D正确；
故选D。
3．A
【详解】A．反应是放热反应，但不是氧化还原反应，没有电子转移，所以该反应不能设计为原电池，故A错误；
B．Fe、Cu用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁因发生钝化而停止反应，铜能与硝酸发生失电子的反应，则Cu为负极，Fe为正极，故B正确；
C．反应2H2+O2═2H2O是自发进行的、放热的氧化还原反应，可设计成原电池，原电池可将化学能转化为电能，可对用电器供电，故C正确；
D．根据总反应，电解质溶液从CuCl2变为FeCl2，溶液的质量减轻，故D正确；
答案选A。
4．B
【分析】Cu失去电子，电极的电极反应式为，电极是正极，电极反应式为，据此解答。
【详解】A．由题意和题图以及上述分析可知，电极为正极，A正确；
B．电极为正极，电极反应式为，B错误；
C．原电池中阴离子向负极移动，所以双极膜中解离出的透过膜q向Cu电极移动，C正确；
D．电极的电极反应式为，即消耗时还需双极膜中的解离出参与反应，双极膜中质量每减少36g，即有2mol由水解离出的参与反应，则左侧溶液中硫酸质量减少98g，D正确；
故选B。
5．D
【详解】A．Ca为原电池的负极，电极反应式为Ca＋2Cl--2e-=CaCl2，A正确；
B．原电池中阳离子向正极移动，所以放电过程中，Li＋向正极移动，B正确；
C．根据电极反应式PbSO4＋2Li＋＋2e-=Li2SO4＋Pb，可知每转移0.2 mol电子，理论上生成0.1 mol Pb，质量为20.7 g，C正确；
D．常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转，D错误；
故选D。
6．D
【分析】左侧通入空气，氧气得电子产生氢氧根离子，溶液碱性增强，升高；右侧通入氮气，铁失电子产生亚铁离子；
【详解】A．该装置为燃料电池模型，故A正确；
B．左侧通入空气，氧气得电子产生氢氧根离子，溶液碱性增强，升高，故B正确；
C．为活泼金属易失电子，该体系中，优先于参与反应，故C正确；
D．根据分析，腐蚀速率：左侧电极<右侧电极，故D不正确；
答案选D。
7．D
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的为负极，发生氧化反应，电极a为负极，通入氧气的为正极发生还原反应，电极b为正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
【详解】A．电极a是该电池的负极，发生氧化反应，A正确；
B．原电池工作时，阳离子向正极移动，则该电池工作时，阳离子向b极移动，B正确；
C．在原电池的外电路中，电子由负极沿导线流向正极，则该电池中的电子由电极a通过导线流向电极b，C正确；
D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则电池工作时，正极得电子，产物与电解质反应生成水，正极反应方程式为，D不正确；
答案选D。
8．D
【分析】钢铁发生吸氧腐蚀，正极为氧气得电子生成OH-，负极为铁失电子生成Fe2+；
【详解】A．钢铁发生吸氧腐蚀，负极为铁失电子生成Fe2+，电极反应式为，A正确；
B．导线与Zn块连接时构成原电池，Zn的金属活泼性比Fe强，则Zn做负极，Fe做正极，为牺牲阳极的阴极保护法，B正确；
C．导线与Zn块连接时，Zn做负极，原电池中电子由负极流出，经外电路流入正极，则电子从Zn块流向钢铁输水管，C正确；
D．导线与Cu块连接，Fe比Cu活泼，Fe做负极，发生氧化反应生成Fe2+，被消耗，不能保护钢铁输水管，D错误；
故选D。
9．B
【详解】A．玻璃纤维的主要成分是玻璃，是一种无机非金属材料，A正确；
B．锂离子蓄电池是一种二次电池，B错误；
C．N2O4是一种由非金属元素N和O组成的非金属氧化物，C正确；
D．纤维素是一种多糖，可促进肠胃蠕动等，是人体必需的，D正确；
故答案为：B。
10．C
【分析】丙烷燃料电池的总反应式为C3H8+5O2=3CO2+4H2O，电池工作时，丙烷在负极被氧化，电极方程式为C3H8-20e-+10O2-=3CO2+4H2O，氧气在正极被还原，电极反应式为O2-4e-=2O2-，固体电解质中氧离子向负极移动；
【详解】A．由分析可知，正极的电极反应式为O2-4e-=2O2-，由正极移向负极，故A正确；
B．电池的总反应即丙烷燃烧的方程式，为，故B正确；
C．没有说明气体是否为标准状况，无法计算其体积，故C错误；
D．由分析可知，丙烷在负极被氧化，电极方程式为C3H8-20e-+10O2-=3CO2+4H2O，故D正确；
答案选C。
11．D
【分析】氧化性： ，所以原电池反应为亚铁离子和高锰酸钾在酸性条件下反应生成铁离子、锰离子和水，则在a侧甲烧杯得电子发生还原反应，a侧是正极；Fe2+在b侧乙烧杯失去电子发生氧化反应生成Fe3+，b侧是负极。
【详解】A．据分析，乙烧杯中Fe2+在b侧乙烧杯失电子发生氧化反应生成Fe3+，A错误；
B．高锰酸钾溶液可以氧化氯离子，故不能换成饱和KCl溶液，B错误；
C．b侧是负极、a侧是正极，电池工作时，电子流动方向：石墨(乙)→b→a→石墨(甲)，C错误；
D．a侧是正极，电极反应为，消耗氢离子，电池工作一段时间，甲烧杯中酸性减弱，D正确；
故选D。
12．B
【详解】A．甲为锌铜原电池，锌为负极，铜为正极，电流由铜电极经电流计流向锌电极，再由锌电极经电解质溶液流向铜电极，A正确；
B．图乙为纽扣式银锌电池，正极为氧化银得电子发生还原反应，电解质溶液为氢氧化钾，所以正极的电极反应为，B错误；
C．图丙为锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，电极反应式为，所以外电路中每转移2mol电子，消耗1mol锌，质量为，C正确；
D．图丁所示铅蓄电池为二次电池，总反应为，放电时，为正极，发生还原反应，其正极的电极反应式为，D正确；
故选B。
13．C
【分析】根据图示氢气发生失电子的氧化反应，故电极A为负极，电极反应为H2－2e-=2H+电极B为正极，电极反应为。
【详解】A．该电池为原电池，A极为负极，B电极为正极，则B极电势比A极高，B极发生还原反应，故A错误；
B．制氨过程中，带正电的原子团向正极(B)移动，故B错误；
C．B为正极，发生得电子的还原反应，电极反应为，故C正确；
D．未指明在标准状况下不能计算生成气体的体积，故D错误；
故选C。
14．B
【详解】A．黄铁矿附近O2转化为H2O，发生的电极反应为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，c(H＋)减小，pH增大，故A正确；
B．由题图可知黄铜矿转化为Cu2＋、Fe2＋和S，发生的电极反应为CuFeS2－4e－=Cu2＋＋Fe2＋＋2S，故B错误；
C．细菌冶铜过程中，发生反应：CuFeS2－4e－=Cu2＋＋Fe2＋＋2S、2S2H2SO4，1 mol CuFeS2溶解，共转移(4＋6×2)mol＝16 mol电子，故C正确；
D．Cu2＋浸出速率提高的原因是黄铜矿与黄铁矿构成了原电池，故D正确；
选B。
15．B
【分析】根据原电池原理，阳离子向正极移动，由图中Li+的移动方向可知石墨为负极，MnO2为正极，负极电极反应式为：Li-e-=Li+，正极反应式为：。
【详解】A．根据图示分析可知，放电时，电极为正极，电势较高，A正确；
B．充电时，石墨电极为阴极，电极为阳极，从电极向石墨电极迁移，B错误；
C．放电时，正极反应式为，C正确；
D．根据得失电子守恒可知，充电时，外电路通过，阳极上脱嵌，D正确；
答案选B。
16．(1) 负 正
(2) 正 负 负 正
(3) 正 负
【详解】（1）组成原电池的电极材料中，负极一定是金属，正极可能是金属，也可能是能够导电的非金属。一般来说，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
（2）电流方向是从正极沿导线流向负极，电子流动方向是从负极沿导线流向正极。则电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。
（3）原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。则在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
17． 电解质为碱性环境下氯化钠溶液，铝制品易拉罐中的铝作为负极失去电子和环境中的氢氧根结合成氢氧化铝，正极则是不锈钢洗涤器上负载的氧气得到电子成为氢氧根，整个装置组成一个铝空气电池 电极方程式如下：
负极：Al+3OH--3e-→Al(OH)3
正极：O2+2H2O+4e-→4OH-
总反应：4Al+3O2+6H2O→4Al(OH)3
【解析】略
18．(1)两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转
(2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反
(3)2I--2e-=I2
(4)AsO+2OH--2e-=AsO+H2O
【详解】（1）两次操作中电流表指针会发生偏转，是由于两次操作中均发生原电池反应，实现了化学能向电能的转化，所以电流表指针均发生偏转；
（2）在两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反；
（3）在操作(Ⅰ)中，C1棒为负极，I-失去电子发生氧化反应产生I2，故C1电极的反应为2I--2e-=I2；
（4）操作(Ⅱ)中，C2棒上AsO失去电子发生氧化反应变为AsO，所以C2电极为负极，则C2电极的反应为AsO+2OH--2e-=AsO+H2O。
19． Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑ 电流表指针偏转 ①③
【详解】(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的离子方程式为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑，故答案为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑；
(2)将锌片、铜片按照图示装置连接，形成原电池，Zn易失电子作负极，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋+2e－=H2↑。能证明化学能转化为电能的实验现象是铜片上有气泡产生、电流表指针偏转，故答案为：电流表指针偏转；
(3) 理论上，任何一个放热的氧化还原反应都能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能：
①2H2＋O22H2O，有单质参与的化合反应属于氧化还原反应，且该反应是放热反应，能设计成原电池(燃料电池)，实现化学能直接转化为电能，①满足题意；
②SO3＋H2O = H2SO4，无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，不能实现化学能直接转化为电能，②不满足题意；
③Cu＋2Fe3+=Cu2+＋2Fe2+，有元素化合价变化，属于氧化还原反应，且是放热反应，能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能，③满足题意；
综上所述，答案为：①③。
20． 放 吸 ① B Cu FeCl3溶液 2Fe3++2e－＝2Fe2+ Cu－2e－＝Cu2＋
【详解】试题分析：（1）实验中发现，反应后①中的温度升高, 由此判断铝条与盐酸的反应是放热热反应；， Ba（OH）2 8H2O与NH4Cl的反应温度降低，是吸热反应．图2表示放热反应，可表示反应①；（2）现有如下两个反应：氧化还原反应能设计成原电池的是，能设计成原电池的是2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2， 负极发生氧化反应，负极材料为Cu，电解质溶液为FeCl3，负极的电极反应式为：Cu－2e－＝Cu2＋。
考点：本题考查化学反应中的能量变化、原电池原理。
21．(1) 正 Cu2+＋2e－=Cu 氧化
(2) 乙 不偏转
(3) 2Fe3+＋2e－=2Fe2+（或Fe3+＋e－=Fe2+） Cu－2e－=Cu2+
【详解】（1）锌比铜活泼，Cu为原电池的正极，电池的总反应为Zn+ Cu2+= Zn2++ Cu，正极的电极反应为Cu2++2e-= Cu；Zn极时原电池的负极，发生氧化反应。故填：正；Cu2+＋2e－=Cu；氧化
（2）盐桥中K+是阳离子，在原电池中阳离子移向正极（乙）。取出盐桥，不构成回路，因此不能构成原电池，电流计指针不偏转。故填：乙；不偏转
（3）将锌电极换为石墨，甲烧杯中盛装等物质的量浓度的Fe2(SO4)3和FeSO4混合溶液，石墨是电池的正极，铜是负极。原电池的总反应为Cu + 2Fe3+ =Cu2+ + 2Fe2+，负极反应为Cu－2e－=Cu2+，则正极反应为2Fe3+＋2e－=2Fe2+。故填：2Fe3+＋2e－=2Fe2+；Cu－2e－=Cu2+。
22．(1)吸热
(2)B
(3) a 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572kJ/mol
(4)D
(5) -185 Na2O2(s)+2Na(s)=2Na2O(s) ΔH= -317kJmol-1
(6) O2+4e-+4H+=2H2O 3NA
【详解】（1）冷敷袋的作用是降温，则制作冷敷袋可利用吸热的化学变化或物理变化。
（2）
A．浓硫酸具有腐蚀性，且和水反应放出大量热，太过剧烈，A不符合题意；
B．生石灰和水反应可放出较多的热量，B符合题意；
C．纯碱溶于水放热，但放出的热量比较少，C不符合题意；
D．食盐和白醋不反应，混合后也没有明显的热量变化，D不符合题意；
故选B。
（3）①燃烧反应属于放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应的能量变化可用图中的a表示。
②根据题意，可写出H2燃烧生成液态水的热化学反应方程式：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572kJ/mol。
（4）
A．该反应的反应物总能量低于生成物的总能量，为吸热反应，A错误；
B．催化剂能降低反应的活化能从而加快反应速率，但不影响化学反应的热效应，B错误；
C．催化剂能改变反应途径，C错误；
D．该反应吸热，则反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量，D正确；
故选D。
（5）①该反应过程中断裂了1molH-H键、1mol Cl-Cl 键，形成了2mol H-Cl键，则ΔH = (436+247-868)kJ/mol=-185 kJ/mol。
②观察知，Na2O2与Na反应生成Na2O的方程式可由所给的第一个方程式后减去第二个方程式而得到，根据盖斯定律，所求热化学方程式的ΔH=(-414kJ/mol)-( -511kJ/mol)=-317kJ/mol ，则所求的热化学方程式：Na2O2(s)+2Na(s)=2Na2O(s) ΔH= -317kJmol-1。
（6）
在这个燃料电池中，氧气在正极发生还原反应，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O。标况下，33.6L的氢气的物质的量为，根据，此时电路中转移的电子的物质的量为3mol，数目为3NA。
23．(1) 否 b
(2)60%
(3)1.508
(4) 正 1.2
【详解】（1）由表可知平衡时生成甲醇的物质的量为0.013mol，则消耗氢气为0.013mol×2=0.026mol，氢气浓度减小为，曲线c和d的浓度减小都不足0.013mol/L，则没有代表浓度的变化的曲线，CH3OH是产物，随反应进行物质的量浓度增大，平衡时甲醇的物质的量为0.013mol，平衡时c（CH3OH）==0.0065mol/L，所以图像中只有b符合，故选b；
（2）平衡时c（CH3OH）==0.0065mol/L，则 c(CO)= 0.0065mol/L，由图可知曲线c代表CO浓度变化的曲线，起始加入n(CO)=0.01mol/L×2L=0.02mol，由表可知2s末=0.012mol，则消耗n(CO)= 0.012mol，CO转化率；
（3）已知生成，放出的热量为116kJ，上述反应达到平衡时生成0.013mol，放出的热量0.013×116kJ=1.508kJ；
（4）甲醇燃料电池是原电池装置，由OH-移向负极可知X电极为负极，Y电极为正极，X电极上甲醇失电子生成碳酸根离子，电极反应式为，消耗1mol甲醇转移6mol电子，则理论上每消耗物质的量为，转移1.2mol电子。
24． 2H2-4e-=4H+ 2H2+4OH--4e-=4H2O O2+4H++4e-=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH-
【详解】氢氧燃料电池中，氢气作负极，氧气作正极，当H2SO4溶液作电解质时，负极氢气失电子生成氢离子，负极反应式为：2H2-4e-=4H+，正极氧气得电子生成氧离子，氧离子在水溶液中不能稳定存在，结合氢离子生成水，正极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O；当KOH溶液作电解质时，负极氢气失电子生成氢离子，氢离子结合氢氧根离子生成水，负极反应式为：2H2+4OH--4e-=4H2O，正极氧气得电子生成氧离子，氧离子在水溶液中不能稳定存在，结合水分子生成氢氧根离子，正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-。
25．(1) 负极 减小
(2) SO2+2H2O-2e-=SO+4H+ M→N
(3) CO2+2H++2e-=HCOOH 不能
【解析】(1)
①根据题意，尾气(NO、NO2)在A电极上转化为HNO3，N元素失电子被氧化，所以A电极为负极；
②B电极的电极反应为O2+4H++4e-=2H2O，所用交换膜为质子交换膜，氢离子会流向B电极，虽然硝酸的物质的量不会发生改变，但由于生成水，所以电极附近硝酸的浓度减小；
(2)
通入SO2，产出H2SO4，S元素化合价升高，失电子被氧化，所以M电极为负极，电极反应为SO2+2H2O-2e-=SO+4H+；该装置为原电池，放电时阳离子向正极移动，所以H+的移动方向为M→N；
(3)
根据题意可知电极2上CO2被还原为HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH；该装置工作时，电极1上的反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成的质子(氢离子)会迁移到电极2参与电极反应，若将质子膜换成阴离子交换膜，质子无法通过交换膜移动，不能平衡电荷，正极上无法按照原来的路径反应，不能制备HCOOH。
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