【期末核心考点】化学反应与能量变化（含解析）-2024-2025学年高一下学期化学必修第二册鲁科版（2019）
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| 名称 | 【期末核心考点】化学反应与能量变化（含解析）-2024-2025学年高一下学期化学必修第二册鲁科版（2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-06-18 18:48:28 | ||
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文档简介
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期末核心考点 化学反应与能量变化
一．选择题（共15小题）
1．（2025春 历城区校级期中）下列化学反应前后，体系的能量变化与如图不符的是（ ）
A．2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑
B．2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
C．C3H8+5O23CO2+2H2O
D．C+H2O（g）CO+H2
2．（2025春 莘县期中）某小组进行了如下两组对比实验，下列说法正确的是（ ）
A．甲烧杯中的电子由锌流向铜，然后经稀硫酸回到锌
B．都能够观察到锌片溶解，铜片表面产生气泡
C．乙中产生气泡的速率比甲快
D．两烧杯中溶液的pH均增大
3．（2025春 历城区校级期中）下列说法不正确的是（ ）
A．同一原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较低
B．元素性质周期性变化的根本原因是核外电子排布的周期性变化
C．离子化合物中可能含有共价键
D．原电池是将电能转化为化学能的装置
4．（2025春 滕州市校级期中）某原电池的工作原理如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．该装置中Pt电极为负极
B．正极的电极反应式为
C．V2O5电极的反应式为
D．V2O5电极附近的pH减小
5．（2025 市中区校级模拟）调节pH可使溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在，两性离子整体呈电中性，此时溶液的pH为该氨基酸的pI（等电点）。已知：谷氨酸的pI为3.22，丙氨酸的pI为6.02，赖氨酸的pI为9.74。利用如图装置分离这三种氨基酸，a、b为离子交换膜，电极均为惰性电极。下列说法错误的是（ ）
A．阴极的电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣
B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
C．原料室的pH应控制在6.02
D．在产品室1中，可以收集到赖氨酸
6．（2025春 即墨区期中）某化学兴趣小组自制盐水彩灯装置如图，下列电池组合正确且能使彩灯亮起来的是（ ）
选项 电极a（+） 电极b（﹣） 溶液X
A Al Mg NaOH溶液
B Zn Pt HCl溶液
C Cu Fe FeCl3溶液
D 石墨 Cu CuSO4溶液
A．A B．B C．C D．D
7．（2025春 滕州市期中）近年来电池研发领域涌现出大量纸电池，其组成与传统电池类似，但制作方法和应用范围均比传统电池有很大突破。如图为某种纸电池的结构示意图，通过加入水来激活电池工作。下列说法正确的是（ ）
A．石墨作负极材料，发生氧化反应
B．电流从锌片电极流向石墨电极
C．若用镁片代替石墨片，电流表的指针偏转方向与原来的相反
D．每反应6.5g锌时，理论上转移电子数为0.1NA
8．（2025 山东模拟）四乙基铅[Pb（CH2CH3）4]能提高汽油的辛烷值，但污染严重，（CH3O）2CO是一种潜在替代品，以CO2和CH3OH为原料，电解合成（CH3O）2CO的原理如图所示（Pt/C为催化剂）。
下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中Br起到催化剂作用，其浓度保持不变
B．电极A发生的电极反应为：2
C．每生产1mol产品，转移电子的物质的量为2mol
D．已知以CO和CH3OH为原料也可以直接放电制备产品，该方法能耗更低产率更高
9．（2025 山东模拟）某研究小组采用电催化方法将生物质产品HMF（）和GLY（甘油：C3H8O3）转化为高附加值化学品BHMF（）和HCOOH，装置如图所示（假设酸性电解液中HMF和GLY物质的量浓度相等，反应均充分）。下列叙述正确的是（ ）
A．X极为阳极，发生氧化反应
B．当生成1mol BHMF时，理论上外电路转移1mol电子
C．电解过程中，H+通过质子交换膜从X极向Y移动
D．理论上两极缓慢通入电解液的速率4
10．（2025 枣庄模拟）如图所示装置中，b为H+/H2标准氢电极，可发生还原反应2H++2e﹣═H2↑或氧化反应H2﹣2e﹣＝2H+），a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现：1与2相连a电极质量减小，2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是（ ）
A．1与2相连，盐桥①中阳离子向b电极移动
B．2与3相连，电池反应为2Ag+2I﹣+2H+═2AgI+H2↑
C．1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D．1与2、2与3相连，两个原电池装置中，电势较低的一极均为b电极
11．（2025 山东模拟）中国科学院研究团队使用原子分散的Fe﹣N—C材料为催化剂，以N2和CO2为原料，进行电催化C—N偶联制备甘氨酸（其中OA代表HOOCCOOH，GX代表HOOCCHO，GC代表HOOCCH2OH）。下列说法正确的是（ ）
A．活化能：OA→GX大于GX→GC
B．甘氨酸为阳极产物
C．GX→GC反应式为HOOCCHO+2H++2e﹣＝HOOCCH2OH
D．使用Fe﹣N—C材料为催化剂可以提高反应物的平衡转化率
12．（2024秋 滨州期末）利用如下装置模拟工业电渗析法淡化海水并获得NaOH（双极膜是一种能将水分子解离为H+和OH﹣的特殊离子交换膜）。下列说法正确的是（ ）
A．电极电势：石墨1高于石墨2
B．甲池总反应：H+OH﹣＝H2O
C．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
D．理论上，当双极膜处有3.6gH2O解离时，乙池中NaOH溶液质量增加4.6g
13．（2025 日照一模）硫酸盐还原菌（SRB）可以处理含Cu2+的硫酸盐酸性废水，同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．若以铅蓄电池为电源，b为Pb电极
B．参与的电极反应为：Cu2+8e﹣+8H+CuS+4H2O
C．电解一段时间后阳极区溶液的pH减小
D．标准状况下，产生2.24LCO2时，理论上可产生9.6gCuS
14．（2024秋 潍坊期末）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料TiSi，电解装置如图。下列说法正确的是（ ）
A．电极A为阳极
B．石墨电极的电极反应C+O2﹣﹣2e﹣＝CO
C．电解时，Cl﹣离子移到石墨电极放电
D．每制得1mol TiSi，理论上生成2mol CO
15．（2025 山东开学）利用二氧化碳和废水中的进行可再生电力驱动合成尿素（），目前已经取得一些进展，但挑战仍然存在。某尿素合成原理示意图如图所示（Cu/Cu2O、NWs—CF为催化剂）
下列叙述错误的是（ ）
A．电势：N极高于M极
B．N极的电极反应式：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+
C．一段时间后，阴极区电解质溶液pH增大
D．当处理时，理论上消耗3mol HCHO
二．解答题（共5小题）
16．（2024春 滕州市期中）研究化学反应中的能量变化对生产生活有着重要意义。某兴趣小组进行下列探究：
（1）甲同学探究反应Fe+H2SO4（稀）═FeSO4+H2↑中的能量变化。
向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高。结论： 。
（2）乙同学设计如图所示原电池实验装置。
外电路中电子由 极流向 极（填“正极”或“负极”）；铁片上的电极反应式为 。
（3）下列反应能通过原电池实现化学能直接转化为电能的是 （填序号）。
①2H2+O2═2H2O
②Fe+Cu2+═Fe2++Cu
③CaO+H2O═Ca（OH）2
（4）用H2和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图：
①H+移向 （填“正极”或“负极”）。
②气体b为 ，若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
17．（2024 泰山区校级开学）电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。按要求回答下列问题。
（1）燃料电池有节能、超低污染、噪声低、使用寿命长等优点。某甲醇燃料电池工作原理如图1所示。Pt（a）电极是电池的 极，Pt（b）电极反应式为 。如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为 mol。
（2）某新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过。如图2所示，其中多孔电极不参与电极反应。写出该反应的负极反应式： ，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为 （1个电子的电量为1.6×10﹣19C，结果保留3位有效数字）。
（3）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图3所示，写出放电过程中负极的电极反应式： ，若过程中产生2mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为 L。
（4）以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，电池的能量转换效率为86.4%，1mol甲烷燃烧释放的热量为890.3kJ，则该电池的比能量为 kW h kg﹣1[结果保留1位小数，比能量J]。
18．（2024 泰山区校级开学）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。请回答下列问题：
（1）高铁电池的负极材料是 ，放电时负极的电极反应式为 。
（2）放电时，正极发生 （填“氧化”或“还原”）反应；正极的电极反应式为 。放电时， （填“正”或“负”）极附近溶液的碱性增强。
以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型燃料电池成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。一种以甲烷为燃料的电池装置示意图如图：
（3）M口通入的气体是 （填化学式）。
（4）外电路中电流的流向是 （填“由a极到b极”或“由b极到a极”）。
（5）若KOH转化为正盐，则消耗100mL2mol L﹣1KOH溶液时，需要标准状况下CH4的体积是 。
19．（2023春 台儿庄区期中）利用原电池原理可以探究物质的还原性强弱。实验中，电流表指针的偏转方向均与电子的移动方向一致，阴离子交换膜只允许阴离子通过。回答下列问题：
（1）按照如图连接装置后，电流表指针向Co电极偏转，该原电池的总反应离子方程式为 ，由此可以判断：Co的还原性比Zn的还原性 （填强或弱）。
（2）图中Co电极和CoSO4溶液接触的界面两侧存在电势差，称为该电极的电极电势，该电极的电对符号为Co2+/Co，电对中Co2+是氧化型，Co是还原型。金属离子的浓度为1mol L﹣1时部分电极的电极电势如下表所示：
电对符号 Cu2+/Cu Co2+/Co Cd2+/Cd Zn2+/Zn
电极电势/V 0.34 ﹣0.28 ﹣0.41 ﹣0.76
①根据第（1）小题中实验结论和表中数据推测：电极电势越低，电对中还原型的还原性越 （填强或弱）。
②为验证上述推测，利用0.34和﹣0.41两组数据进行实验，请补全原电池装置 。
电极X的化学式为 ，某浓度的溶液Y为 ，某浓度的溶液Z为 。
③若上述推测成立，电流表指针向 （填X或Cu）电极偏转，负极的电极反应式为 。
20．（2023春 崂山区校级期末）图一所示是一个燃料电池的示意图，a、b表示通入的气体，当此燃料电池工作时：
（1）如果a极通入H2，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则相同时间内，正极和负极通入的气体的体积比为： 。（设气体为同温、同压）
（2）如果a极通入CH4，b极通入O2，NaOH溶液作电解质溶液，则通CH4的电极上的电极反应为： 。
（3）如果a极通入乙烯，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则通乙烯的电极上的电极反应为： 。
（4）某原电池装置初始状态如图二所示，交换膜两侧的溶液体积均为2L，该电池总反应为 ，当电路中转移1mol电子时，共有 mol离子通过交换膜，交换膜右侧溶液中c（HCl）＝ mol L﹣1（忽略溶液体积变化和Cl2溶于水）。
期末核心考点 化学反应与能量变化
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．（2025春 历城区校级期中）下列化学反应前后，体系的能量变化与如图不符的是（ ）
A．2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑
B．2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
C．C3H8+5O23CO2+2H2O
D．C+H2O（g）CO+H2
【专题】化学反应中的能量变化；理解与辨析能力．
【分析】由图可知，反应物能量高于生成物能量，为放热反应。
【解答】解：A．钠与水的反应是放热反应，故A错误；
B．铝热反应是放热反应，故B错误；
C．丙烷燃烧的反应是放热反应，故C错误；
D．碳和水蒸气高温制水煤气的反应是吸热反应，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查化学反应中能量的变化，特别是放热反应和吸热反应的判断。注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的能量变化知识进行解题。
2．（2025春 莘县期中）某小组进行了如下两组对比实验，下列说法正确的是（ ）
A．甲烧杯中的电子由锌流向铜，然后经稀硫酸回到锌
B．都能够观察到锌片溶解，铜片表面产生气泡
C．乙中产生气泡的速率比甲快
D．两烧杯中溶液的pH均增大
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】甲烧杯构成原电池，锌为负极，铜为正极，电子由负极流向正极，乙烧杯中锌与硫酸直接反应，据此分析。
【解答】解：A．甲烧杯中外电路的电子由负极（Zn）流向正极（Cu），溶液中没有电子，只有离子的定向移动，故A错误；
B．都能够观察到锌片溶解，甲中铜片表面产生气泡，乙中铜片无现象，锌片表面有气泡，故B错误；
C．甲为原电池，能加快反应速率，因此甲中产生气泡的速率比乙快，故C错误；
D．两烧杯中氢离子变为氢气，溶液中氢离子浓度降低，则溶液的pH均增大，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查原电池的工作原理，为高频考点，题目难度不大。
3．（2025春 历城区校级期中）下列说法不正确的是（ ）
A．同一原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较低
B．元素性质周期性变化的根本原因是核外电子排布的周期性变化
C．离子化合物中可能含有共价键
D．原电池是将电能转化为化学能的装置
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】A．根据电子在原子中的能量分布，即电子云离核的远近与能量的关系进行分析；
B．根据元素周期律，即元素性质的周期性变化与核外电子排布的关系进行分析；
C．根据离子化合物的定义和可能含有的化学键类型进行分析；
D．根据原电池的工作原理，即原电池是将化学能转化为电能的装置进行分析。
【解答】解：A．在原子中，离核较近的电子处于较低能级，能量较低，如K层电子能量低于L层，故A正确；
B．元素性质的周期性变化源于原子核外电子排布（尤其是最外层电子）的周期性变化，这是周期律的根本原因，故B正确；
C．离子化合物中可能含有共价键，例如氢氧化钠中的O—H键和过氧化钠中的O—O键均为共价键，故C正确；
D．原电池的作用是将化学能转化为电能，而非将电能转化为化学能，故D错误；
故选：D。
【点评】本题主要考查原子结构、元素周期律、化学键以及原电池的基本原理等知识点，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。在解答此类题目时，需要对相关概念有准确的理解和记忆，能够正确区分不同类型化合物中的化学键，以及理解原电池的能量转换过程。
4．（2025春 滕州市校级期中）某原电池的工作原理如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．该装置中Pt电极为负极
B．正极的电极反应式为
C．V2O5电极的反应式为
D．V2O5电极附近的pH减小
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】A．氧气在Pt电极得电子发生还原反应；
B．正极氧气得电子生成氧离子；
C．V2O5电极为负极；
D．该电池为固体电解质。
【解答】解：A．氧气在Pt电极得电子发生还原反应，该装置中Pt电极为正极，故A错误；
B．正极氧气得电子生成氧离子，其电极反应式为，故B错误；
C．V2O5电极为负极，电极反应式为，故C正确；
D．该电池为固体电解质，没有氢离子或氢氧根离子的参与，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池的掌握情况，试题难度中等。
5．（2025 市中区校级模拟）调节pH可使溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在，两性离子整体呈电中性，此时溶液的pH为该氨基酸的pI（等电点）。已知：谷氨酸的pI为3.22，丙氨酸的pI为6.02，赖氨酸的pI为9.74。利用如图装置分离这三种氨基酸，a、b为离子交换膜，电极均为惰性电极。下列说法错误的是（ ）
A．阴极的电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣
B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
C．原料室的pH应控制在6.02
D．在产品室1中，可以收集到赖氨酸
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由题干的电解池装置图可知，阳极室电解H2SO4溶液，电极反应为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，阴极室为电解NaOH溶液，电极反应为：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，H+经a膜进入产品室1，OH﹣经b膜进入产品室2，则a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，结合三种氨基酸的pI值可知，产品室1显酸性则为谷氨酸，产品室2显碱性则为赖氨酸，丙氨酸留在原料室，据此解答。
【解答】解：由题干的电解池装置图可知，阳极室电解H2SO4溶液，电极反应为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，阴极室为电解NaOH溶液，电极反应为：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，H+经a膜进入产品室1，OH﹣经b膜进入产品室2，则a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，结合三种氨基酸的pI值可知，产品室1显酸性则为谷氨酸，产品室2显碱性则为赖氨酸，丙氨酸留在原料室；
A．阴极室电解NaOH溶液，阴极的电极反应为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，故A正确；
B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，故B正确；
C．丙氨酸留在了原料室，根据丙氨酸的pI值可知，原料室的pH应控制在6.02，故C正确；
D．产品室1显酸性，则为谷氨酸，则可以收集到谷氨酸，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。
6．（2025春 即墨区期中）某化学兴趣小组自制盐水彩灯装置如图，下列电池组合正确且能使彩灯亮起来的是（ ）
选项 电极a（+） 电极b（﹣） 溶液X
A Al Mg NaOH溶液
B Zn Pt HCl溶液
C Cu Fe FeCl3溶液
D 石墨 Cu CuSO4溶液
A．A B．B C．C D．D
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】A．Al能与NaOH溶液反应；
B．Zn能与盐酸反应；
C．Fe能与三氯化铁反应；
D．Cu与硫酸铜不反应。
【解答】解：A．该装置可以形成原电池，Al能与NaOH溶液反应，Mg与NaOH溶液不反应，故Mg作正极，Al作负极，故A错误；
B．该装置可以形成原电池，Zn活泼作负极，Pt作正极，故B错误；
C．该装置可以形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作正极，Cu作正极，故C正确；
D．Cu与硫酸铜不反应，不能形成稳定电流，灯泡不亮，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查原电池，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极是解题的关键。
7．（2025春 滕州市期中）近年来电池研发领域涌现出大量纸电池，其组成与传统电池类似，但制作方法和应用范围均比传统电池有很大突破。如图为某种纸电池的结构示意图，通过加入水来激活电池工作。下列说法正确的是（ ）
A．石墨作负极材料，发生氧化反应
B．电流从锌片电极流向石墨电极
C．若用镁片代替石墨片，电流表的指针偏转方向与原来的相反
D．每反应6.5g锌时，理论上转移电子数为0.1NA
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】该原电池中，锌片作负极，电极反应式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，石墨片作正极，电极反应式为，据此分析解答。
【解答】解：A．石墨片作正极，水中的氢得电子发生还原反应，故A错误；
B．由分析可知，石墨为正极，则电流从石墨电极流向锌电极，故B错误；
C．若用镁代替石墨，则镁为负极，锌片做正极，电流表的指针偏转方向应与原本的相反，故C正确；
D．锌片作负极，电极反应式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，每反应6.5g锌（即0.1mol）时，理论上转移电子数为0.2NA，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池的掌握情况，试题难度中等。
8．（2025 山东模拟）四乙基铅[Pb（CH2CH3）4]能提高汽油的辛烷值，但污染严重，（CH3O）2CO是一种潜在替代品，以CO2和CH3OH为原料，电解合成（CH3O）2CO的原理如图所示（Pt/C为催化剂）。
下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中Br起到催化剂作用，其浓度保持不变
B．电极A发生的电极反应为：2
C．每生产1mol产品，转移电子的物质的量为2mol
D．已知以CO和CH3OH为原料也可以直接放电制备产品，该方法能耗更低产率更高
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】图中转化关系可知，电极A上反应物是CO2、CH3OH，生成物是（CH3O）2CO、H2O，反应方程式为2CH3OH+CO2＝（CH3O）2CO+H2O，则电极A为电解池的阴极，电极反应：CO2+2CH3OH+2e﹣＝2CH3O﹣+CO+H2O，存在关系式（CH3O）2CO～2e﹣，据此计算生成（CH3O）2CO的物质的量，电极B为电解池的阳极为：2Br﹣﹣2e﹣＝Br2，据此分析判断。
【解答】解：A．电解过程中Br﹣在B电极处被氧化，是电解反应物，A电极无溴离子参与，不是催化剂，故A错误；
B．电极A上反应物是CO2、CH3OH，生成物是（CH3O）2CO、H2O，电极反应CO2+2CH3OH+2e﹣＝2CH3O﹣+CO+H2O，故B正确；
C．反应物是CO2、CH3OH，生成物是（CH3O）2CO、H2O，反应方程式为2CH3OH+CO2＝（CH3O）2CO+H2O，存在关系式（CH3O）2CO～2e﹣，则转移1mol电子生成（CH3O）2CO的物质的量1mol＝0.5mol，故C错误；
D．已知以CO和CH3OH为原料也可以直接放电制备产品，CO毒性大且难处理，带来安全隐患和环境问题，该方法不一定能耗更低产率更高，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查了电解池原理、电极反应、电子守恒的计算应用，题目难度中等。
9．（2025 山东模拟）某研究小组采用电催化方法将生物质产品HMF（）和GLY（甘油：C3H8O3）转化为高附加值化学品BHMF（）和HCOOH，装置如图所示（假设酸性电解液中HMF和GLY物质的量浓度相等，反应均充分）。下列叙述正确的是（ ）
A．X极为阳极，发生氧化反应
B．当生成1mol BHMF时，理论上外电路转移1mol电子
C．电解过程中，H+通过质子交换膜从X极向Y移动
D．理论上两极缓慢通入电解液的速率4
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】由图可知，在Y电极甘油被氧化为甲酸，电极反应式为C3H8O3﹣8e﹣+3H2O＝3HCOOH+8H+，则Y电极是阳极，X电极被还原为，则X为阴极，以此解题。
【解答】解：A．由分析可知，X为阴极，故A错误；
B．X电极反应为：HMF+2e﹣+2H+＝BHMF，则生成1mol BHMF时，理论上外电路中转移2mol电子，故B错误；
C．电解过程中，阳离子移向阴极，即H+通过质子交换膜从Y极向X移动，故C错误；
D．由分析可知，阳极反应式为C3H8O3﹣8e﹣+3H2O＝3HCOOH+8H+，阴极反应为：HMF+2e﹣+2H+＝BHMF，转移8mol电子，阳极消耗1mol C3H8O3，阴极消耗4mol，故理论上两极缓慢通入电解液的速率4，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
10．（2025 枣庄模拟）如图所示装置中，b为H+/H2标准氢电极，可发生还原反应2H++2e﹣═H2↑或氧化反应H2﹣2e﹣＝2H+），a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现：1与2相连a电极质量减小，2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是（ ）
A．1与2相连，盐桥①中阳离子向b电极移动
B．2与3相连，电池反应为2Ag+2I﹣+2H+═2AgI+H2↑
C．1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D．1与2、2与3相连，两个原电池装置中，电势较低的一极均为b电极
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】1与2相连，左侧两池构成原电池，a电极质量减小，AgCl转化为Ag，说明a为正极，b为负极，b极反应为H2+2e﹣＝2H+；2与3相连，右侧两池构成原电池，c电极质量增大，Ag转化为AgI，说明c为负极，b为正极，b极反应为：2H++2e﹣＝H2↑，据此分析。
【解答】解：A．1与2相连，a为正极，b为负极，盐桥1中阳离子向a电极移动，故A错误；
B．2与3相连，右侧两池构成原电池，c电极质量增大，Ag转化为AgI，说明c为负极，b为正极，生成氢气，电池反应为2Ag+2I﹣+2H+＝2AgI+H2↑，故B正确；
C．1与3相连，由于AgI更难溶，AgCl转化为AgI，a极为正极，AgCl转化为Ag，a极质量减小，b极为负极，Ag转化为AgI，b极质量增加，a电极减小的质量小于c电极增大的质量，故C错误；
D．1与2相连，b为负极，电势较低的一极均为b电极；2与3相连，c为负极，电势较低的一极均为c电极，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池的掌握情况，试题难度中等。
11．（2025 山东模拟）中国科学院研究团队使用原子分散的Fe﹣N—C材料为催化剂，以N2和CO2为原料，进行电催化C—N偶联制备甘氨酸（其中OA代表HOOCCOOH，GX代表HOOCCHO，GC代表HOOCCH2OH）。下列说法正确的是（ ）
A．活化能：OA→GX大于GX→GC
B．甘氨酸为阳极产物
C．GX→GC反应式为HOOCCHO+2H++2e﹣＝HOOCCH2OH
D．使用Fe﹣N—C材料为催化剂可以提高反应物的平衡转化率
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】A．根据活化能越小，反应越快，进行分析；
B．根据合成H2NCH2COOH中，C、N的化合价都降低，发生了还原反应，进行分析；
C．根据GX→GC发生了还原反应进行分析；
D．根据催化剂只能加快反应速率，不能改变平衡移动，进行分析。
【解答】解：A．活化能越小，反应越快，活化能：反应OA→GX小于反应GX→GC，故A错误；
B．以草酸和硝酸盐为原料合成H2NCH2COOH中，碳元素、氮元素的化合价都降低，发生了还原反应，故甘氨酸在阴极区生成，故B错误；
C．GX→GC发生了还原反应，反应式为HOOCCHO+2H++2e﹣＝HOOCCH2OH，故C正确；
D．催化剂不能改变平衡移动，转化率不变，只能加快反应速率，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
12．（2024秋 滨州期末）利用如下装置模拟工业电渗析法淡化海水并获得NaOH（双极膜是一种能将水分子解离为H+和OH﹣的特殊离子交换膜）。下列说法正确的是（ ）
A．电极电势：石墨1高于石墨2
B．甲池总反应：H+OH﹣＝H2O
C．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
D．理论上，当双极膜处有3.6gH2O解离时，乙池中NaOH溶液质量增加4.6g
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】分析装置可知，左侧高压氢气发生氧化反应，作为负极，双极膜氢氧根离子向左侧移动，右侧低压氢气处有氢气析出，作为正极，左侧石墨电极为阳极，亚铁离子被氧化，氯离子向左移动，膜1为阴离子交换膜，右侧石墨电极为阴极，钠离子向右移动，膜2为阳离子交换膜。有氢气析出，据此分析回答问题。
【解答】解：A结合分析可知，石墨1为负极，电极低，故A错误；
B.结合分析可知，左侧消耗氢气，右侧释放氢气，只发生氢离子和氢氧根离子的中和反应，故B正确；
C.分析可知，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，故C错误；
D.理论上，当双极膜处有3.6gH2O解离时，此时转移0.2mol电子，乙池中NaOH溶液转移0.2mol钠离子进入，但是会释放0.1mol氢气，增重2.1g，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查电化学原理，侧重学生分析能力和灵活运用能力的考查，把握电化学原理和离子交换膜的作用是解题关键，注意掌握电极的判断和离子的移动方向判断，题目难度不大。
13．（2025 日照一模）硫酸盐还原菌（SRB）可以处理含Cu2+的硫酸盐酸性废水，同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．若以铅蓄电池为电源，b为Pb电极
B．参与的电极反应为：Cu2+8e﹣+8H+CuS+4H2O
C．电解一段时间后阳极区溶液的pH减小
D．标准状况下，产生2.24LCO2时，理论上可产生9.6gCuS
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】改装置是电解池，阴极反应为：Cu2+8e﹣+8H+CuS+4H2O，阳极反应为：2H2O+CH3COO﹣﹣8e﹣＝2CO2↑+7H+，据此进行解答。
【解答】已修改已修改解：AC右边电极为阳极反应，应该连电源正极，若以铅蓄电池为电源，b为PbO2电极，故A错误；
B．由分析可知左边参与的电极反应为：Cu2+8e﹣+8H+CuS+4H2O，故B正确；
C．电解一段时间后，氢离子会通过质子交换膜到阴极去，生成7mol氢离子，转移8mol氢离子，故阳极区溶液的pH变大，故C错误；
D．标准状况下，产生2.24LCO2时，即0.1mol CO2时，转移0.4mol电子，理论上可产生4.8gCuS，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查了电解原理的应用，侧重分析能力和灵活运用能力的考查，把握电极判断及电极反应等知识是解题关键，题目难度中等。
14．（2024秋 潍坊期末）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料TiSi，电解装置如图。下列说法正确的是（ ）
A．电极A为阳极
B．石墨电极的电极反应C+O2﹣﹣2e﹣＝CO
C．电解时，Cl﹣离子移到石墨电极放电
D．每制得1mol TiSi，理论上生成2mol CO
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为电解池的阳极，与电源正极相连，电极反应：C+O2﹣﹣2e﹣＝CO，则电极A作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料TiSi，由于该体系为熔融盐体系，没有H+存在，电极反应为：TiO2+SiO2+8e﹣＝TiSi+4O2﹣。
【解答】解：A．电极A为电解池的阴极，故A错误；
B．石墨电极为电解池的阳极，电极反应为：C+O2﹣﹣2e﹣＝CO，故B正确；
C．石墨电极为阳极，电解时，是电极本身失电子发生氧化反应，故C错误；
D．电极反应：C+O2﹣﹣2e﹣＝CO，电极反应为：TiO2+SiO2+8e﹣＝TiSi+4O2﹣，电子守恒得到：4CO～TiSi～8e﹣，每制得1mol TiSi，理论上生成4mol CO，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查电解原理，掌握电解池的工作原理是解题的关键，题目难度不大。
15．（2025 山东开学）利用二氧化碳和废水中的进行可再生电力驱动合成尿素（），目前已经取得一些进展，但挑战仍然存在。某尿素合成原理示意图如图所示（Cu/Cu2O、NWs—CF为催化剂）
下列叙述错误的是（ ）
A．电势：N极高于M极
B．N极的电极反应式：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+
C．一段时间后，阴极区电解质溶液pH增大
D．当处理时，理论上消耗3mol HCHO
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】利用二氧化碳和废水中的进行可再生电力驱动合成尿素（），电解池中的N电极上发生氧化反应，则N为阳极，电极反应为：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+，M电极为电解池的阴极，电极反应为：2CO2+16e﹣+18H+＝7H2O+CO（NH2）2，据此分析判断。
【解答】解：A．分析可知，N为阳极，M为阴极，则电势：N极高于M极，故A正确；
B．N极上甲醛被氧化生成甲酸，N极上的电极反应式：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+，故B正确；
C．M电极为电解池的阴极，电极反应为：2CO2+16e﹣+18H+＝7H2O+CO（NH2）2，一段时间后，阴极区电解质溶液pH增大，故C正确；
D．阳极电极反应：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+，阴极电极反应：2CO2+16e﹣+18H+＝7H2O+CO（NH2）2，电子守恒得到8HCHO～2，当处理时，理论上消耗4mol HCHO，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查了电解池原理、电极反应分析判断、离子移向和电解质溶液中离子浓度变化分析判断，注意知识的熟练掌握，题目难度较大。
二．解答题（共5小题）
16．（2024春 滕州市期中）研究化学反应中的能量变化对生产生活有着重要意义。某兴趣小组进行下列探究：
（1）甲同学探究反应Fe+H2SO4（稀）═FeSO4+H2↑中的能量变化。
向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高。结论： 该反应是放热反应 。
（2）乙同学设计如图所示原电池实验装置。
外电路中电子由 负 极流向 正 极（填“正极”或“负极”）；铁片上的电极反应式为 Fe﹣2e﹣＝Fe2+ 。
（3）下列反应能通过原电池实现化学能直接转化为电能的是 ①② （填序号）。
①2H2+O2═2H2O
②Fe+Cu2+═Fe2++Cu
③CaO+H2O═Ca（OH）2
（4）用H2和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图：
①H+移向 正极 （填“正极”或“负极”）。
②气体b为 O2 ，若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为 11.2 L。
【专题】电化学专题；探究与创新能力．
【分析】（1）向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高，说明该反应放出热量；
（2）该原电池中，Fe易失电子作负极，Cu作正极，外电路中电子由负极流向正极；铁片上Fe失电子生成Fe2+；
（3）能自发进行的放热的氧化还原反应能设计成原电池，实现化学能转化为电能；
（4）①燃料电池中，阳离子向正极移动；
②氢氧燃料电池中，通入燃料氢气的电极为负极，通入氧化剂氧气的电极为正极，外电路中电子从负极流向正极，根据图知，电极c为负极、电极d为正极，正极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，若线路中转移2mol电子，消耗n（O2）1＝0.5mol，V（O2）＝nVm。
【解答】解：（1）向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高，说明该反应放出热量，则该反应是放热反应，
故答案为：该反应是放热反应；
（2）该原电池中，Fe易失电子作负极，Cu作正极，外电路中电子由负极流向正极；铁片上Fe失电子生成Fe2+，电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，
故答案为：负；正；Fe﹣2e﹣＝Fe2+；
（3）①②为自发进行的放热的氧化还原反应，能设计成原电池，实现化学能转化为电能，③不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，
故答案为：①②；
（4）①该燃料电池中，H+向正极移动，
故答案为：正极；
②氢氧燃料电池中，通入燃料氢气的电极为负极，通入氧化剂氧气的电极为正极，外电路中电子从负极流向正极，根据图知，电极c为负极、电极d为正极，则气体b为O2；正极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，若线路中转移2mol电子，消耗n（O2）1＝0.5mol，V（O2）＝nVm＝0.5mol×22.4L/mol＝11.2L，
故答案为：O2；11.2。
【点评】本题考查设计原电池，侧重考查基础知识的掌握和灵活运用能力，明确原电池反应特点、原电池原理、各个电极上发生的反应、电子及离子的流向是解本题关键，题目难度不大。
17．（2024 泰山区校级开学）电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。按要求回答下列问题。
（1）燃料电池有节能、超低污染、噪声低、使用寿命长等优点。某甲醇燃料电池工作原理如图1所示。Pt（a）电极是电池的 负 极，Pt（b）电极反应式为 。如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为 mol。
（2）某新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过。如图2所示，其中多孔电极不参与电极反应。写出该反应的负极反应式： ，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为 2.89×105C （1个电子的电量为1.6×10﹣19C，结果保留3位有效数字）。
（3）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图3所示，写出放电过程中负极的电极反应式： NO﹣3e﹣+2H2O4H+ ，若过程中产生2mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为 33.6 L。
（4）以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，电池的能量转换效率为86.4%，1mol甲烷燃烧释放的热量为890.3kJ，则该电池的比能量为 13.4 kW h kg﹣1[结果保留1位小数，比能量J]。
【专题】电化学专题．
【分析】（1）根据Pt（a）电极通入甲醇，因此是电池的负极；Pt（b）电极是正极，发生还原反应，反应式为；负极反应式：，进行分析。
（2）根据燃料电池中的燃料为甲醇，在负极上反应失去电子转化为水和二氧化碳，电解质中传递电流的离子为氧离子，负极反应式为：；进行分析。
（3）根据左端的铂电极为负极，其电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O4H+，进行分析。
（4）根据甲烷燃料电池中，通入氧气的电极为燃料电池的正极，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，通入甲烷的电极为负极，电极反应式为CH4﹣8e﹣+2H2O＝CO2+8H+，进行分析。
【解答】解：（1）Pt（a）电极通入甲醇，因此是电池的负极；Pt（b）电极是正极，发生还原反应，反应式为；负极反应式：，如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为mol，
故答案为：负；；；
（2）原电池中负极发生氧化反应，由图知，燃料电池中的燃料为甲醇，在负极上反应失去电子转化为水和二氧化碳，由题知电解质中传递电流的离子为氧离子，因此可写出负极反应式为：；当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为2.89×105C，
故答案为：；2.89×105C；
（3）由原电池的工作原理图示可知，左端的铂电极为负极，其电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O4H+，当过程中产生2mol HNO3时转移6mole﹣，而1mol O2参与反应转移4mol e﹣，故需要 1.5 mol O2参与反应，标准状况下的体积为33.6 L，
故答案为：NO﹣3e﹣+2H2O4H+；33.6；
（4）甲烷燃料电池中，通入氧气的电极为燃料电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，通入甲烷的电极为负极，水分子作用下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH4﹣8e﹣+2H2O＝CO2+8H+，则由题意可知，电池的比能量为13.4 kW h kg﹣1，
故答案为：13.4。
【点评】本题主要考查燃料电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
18．（2024 泰山区校级开学）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。请回答下列问题：
（1）高铁电池的负极材料是 Zn ，放电时负极的电极反应式为 Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2 。
（2）放电时，正极发生 还原 （填“氧化”或“还原”）反应；正极的电极反应式为 。放电时， 正 （填“正”或“负”）极附近溶液的碱性增强。
以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型燃料电池成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。一种以甲烷为燃料的电池装置示意图如图：
（3）M口通入的气体是 CH4 （填化学式）。
（4）外电路中电流的流向是 由a极到b极 （填“由a极到b极”或“由b极到a极”）。
（5）若KOH转化为正盐，则消耗100mL2mol L﹣1KOH溶液时，需要标准状况下CH4的体积是 2.24 。
【专题】电化学专题．
【分析】根据高铁电池的总反应式，负极材料是Zn，失电子发生氧化反应，放电时负极的电极反应式为Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2，放电时，正极发生还原反应；正极的电极反应式为，外电路中电流的流向是正极流向负极，进行分析。
【解答】解：（1）根据高铁电池的总反应式，负极材料是Zn，失电子发生氧化反应，放电时负极的电极反应式为Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2，
故答案为：Zn；Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2；
（2）放电时，正极发生还原反应；正极的电极反应式为；根据两极电极反应式，可知放电时，正极附近溶液的氢氧根浓度增大，碱性增强，
故答案为：还原；；正；
（3）根据电解质溶液中离子移向，可知a为负极，M口通入CH4，b为正极，N口通入氧气，
故答案为：CH4；
（4）外电路中电流的流向是正极流向负极，即由a极到b极，
故答案为：由a极到b极；
（5）电池总反应为，可知消耗0.2mol KOH时，需要0.1mol CH4，标况下体积为2.24L，
故答案为：2.24。
【点评】本题主要考查燃料电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
19．（2023春 台儿庄区期中）利用原电池原理可以探究物质的还原性强弱。实验中，电流表指针的偏转方向均与电子的移动方向一致，阴离子交换膜只允许阴离子通过。回答下列问题：
（1）按照如图连接装置后，电流表指针向Co电极偏转，该原电池的总反应离子方程式为 Zn+Co2+＝Zn2++Co ，由此可以判断：Co的还原性比Zn的还原性 弱 （填强或弱）。
（2）图中Co电极和CoSO4溶液接触的界面两侧存在电势差，称为该电极的电极电势，该电极的电对符号为Co2+/Co，电对中Co2+是氧化型，Co是还原型。金属离子的浓度为1mol L﹣1时部分电极的电极电势如下表所示：
电对符号 Cu2+/Cu Co2+/Co Cd2+/Cd Zn2+/Zn
电极电势/V 0.34 ﹣0.28 ﹣0.41 ﹣0.76
①根据第（1）小题中实验结论和表中数据推测：电极电势越低，电对中还原型的还原性越 强 （填强或弱）。
②为验证上述推测，利用0.34和﹣0.41两组数据进行实验，请补全原电池装置 。
电极X的化学式为 Cd ，某浓度的溶液Y为 CdSO4 ，某浓度的溶液Z为 CuSO4 。
③若上述推测成立，电流表指针向 Cu （填X或Cu）电极偏转，负极的电极反应式为 Cd﹣2e﹣＝Cd2+ 。
【专题】电化学专题．
【分析】（1）按照如图连接装置后，电流表指针向Co电极偏转，电流表指针的偏转方向均与电子的移动方向一致，说明Co为原电池的正极，Zn为负极，据此书写该原电池的总反应离子方程式；
（2）①根据第（1）小题中实验结论和表中数据推测，Co2+/Co的电极电势小大于Zn2+/Zn，Co为原电池的正极，Zn为负极；
②为验证上述推测，利用0.34和﹣0.41两组数据进行实验，Cu2+/Cu电极电势为0.34V，Cd2+/Cd的电极电势为﹣0.41，则电解X为Cd，做原电池的负极，Cu做正极，某浓度的溶液Y为则CdSO4溶液，溶液Z为CuSO4溶液；
③若上述推测成立，Cd做负极，Cu做正极，电流表指针向正极偏转，负极的电极反应为Cd失电子发生氧化反应。
【解答】解：（1）按照如图连接装置后，电流表指针向Co电极偏转，电流表指针的偏转方向均与电子的移动方向一致，说明Co为原电池的正极，Zn为负极，据此书写该原电池的总反应离子方程式为：Zn+Co2+＝Zn2++Co，由此可以判断：Co的还原性比Zn的还原性弱，
故答案为：Zn+Co2+＝Zn2++Co；弱；
（2）①根据第（1）小题中实验结论和表中数据推测：Co2+/Co的电极电势小大于Zn2+/Zn，Zn还原性大于Co，则得到：电极电势越低，电对中还原型的还原性越强，
故答案为：强；
②为验证上述推测，利用0.34和﹣0.41两组数据进行实验，Cu2+/Cu电极电势为0.34V，Cd2+/Cd的电极电势为﹣0.41，则电解X为Cd，做原电池的负极，Cu做正极，某浓度的溶液Y为则CdSO4溶液，溶液Z为CuSO4溶液，补全装置图为：，
故答案为：；Cd；CdSO4；CuSO4；
③若上述推测成立，Cd做负极，Cu做正极，电流表指针向Cu电极偏转，负极的电极反应式为：Cd﹣2e﹣＝Cd2+，
故答案为：Cd﹣2e﹣＝Cd2+。
【点评】本题考查实验方案的设计与评价、电化学原理的应用等知识，把握实验原理、氧化还原反应规律的应用、题干信息处理与应用是解题关键，侧重分析能力和实验能力考查，注意掌握控制变量法的应用，题目难度中等。
20．（2023春 崂山区校级期末）图一所示是一个燃料电池的示意图，a、b表示通入的气体，当此燃料电池工作时：
（1）如果a极通入H2，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则相同时间内，正极和负极通入的气体的体积比为： 1：2 。（设气体为同温、同压）
（2）如果a极通入CH4，b极通入O2，NaOH溶液作电解质溶液，则通CH4的电极上的电极反应为： CH4﹣8e﹣+10OH﹣7H2O 。
（3）如果a极通入乙烯，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则通乙烯的电极上的电极反应为： C2H4﹣12e﹣+4H2O＝2CO2+12H+ 。
（4）某原电池装置初始状态如图二所示，交换膜两侧的溶液体积均为2L，该电池总反应为 2Ag+Cl2＝2AgCl ，当电路中转移1mol电子时，共有 1 mol离子通过交换膜，交换膜右侧溶液中c（HCl）＝ 1.5 mol L﹣1（忽略溶液体积变化和Cl2溶于水）。
【专题】电化学专题．
【分析】（1）由图可知，如果a极通入H2，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，a极为负极，电极反应式为H2﹣2e﹣＝2H+，b极为正极，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，据此作答；
（2）NaOH为电解质，通入甲烷的电极反应式为CH4﹣8e﹣+10 OH﹣7H2O，通入氧气的电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；
（3）如果a极通入乙烯，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，在酸性环境下的负极反应为：C2H4﹣12e﹣+4H2O＝2CO2+12H+；
（4）由图可知，银化合价升高、发生氧化反应，氯气中的氯元素化合价降低、发生还原反应，所以银作原电池负极，Pt作原电池的正极，装置左侧即负极电极反应式为Ag﹣e﹣+Cl﹣＝AgCl，正极电极反应式为Cl2+2e﹣＝2Cl﹣，该原电池总反应为2Ag+Cl2＝2AgCl，由于质子交换膜的作用，负极H+通过交换膜进入正极，形成闭合回路，导致正极区c（HCl）增大，据此分析解答。
【解答】解：（1）如果a极通入H2，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则a极为负极，电极反应式为H2﹣2e﹣＝2H+，b极为正极，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，则相同时间内，当转移4mol电子时，负极通入2mol氢气，正极通入1mol氧气，同温、同压下正极和负极通入的气体的体积比为1：2，
故答案为：1：2；
（2）NaOH为电解质，通入甲烷的电极为负极，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成二氧化碳和水，所以通入甲烷电极反应式为CH4﹣8e﹣+10 OH﹣7H2O，
故答案为：CH4﹣8e﹣+10 OH﹣7H2O；
（3）如果a极通入乙烯，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，在酸性环境下的负极乙烯失去电子生成二氧化碳，负极反应为：C2H4﹣12e﹣+4H2O＝2CO2+12H+，
故答案为：C2H4﹣12e﹣+4H2O＝2CO2+12H+；
（4）负极电极反应式为Ag﹣e﹣+Cl﹣＝AgCl，正极电极反应式为Cl2+2e﹣＝2Cl﹣，该原电池总反应为2Ag+Cl2＝2AgCl，当电路中转移1mol电子时，负极H+通过交换膜进入正极，共有1mol离子通过质子交换膜，由正极电极反应式为Cl2+2e﹣＝2Cl﹣可知，正极生成1molHCl，交换膜右侧溶液中c（HCl）＝1mol/L1.5mol/L，
故答案为：2Ag+Cl2＝2AgCl；1；1.5。
【点评】本题考查原电池原理，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极是解题的关键，难点是电极反应式的书写。
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期末核心考点 化学反应与能量变化
一．选择题（共15小题）
1．（2025春 历城区校级期中）下列化学反应前后，体系的能量变化与如图不符的是（ ）
A．2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑
B．2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
C．C3H8+5O23CO2+2H2O
D．C+H2O（g）CO+H2
2．（2025春 莘县期中）某小组进行了如下两组对比实验，下列说法正确的是（ ）
A．甲烧杯中的电子由锌流向铜，然后经稀硫酸回到锌
B．都能够观察到锌片溶解，铜片表面产生气泡
C．乙中产生气泡的速率比甲快
D．两烧杯中溶液的pH均增大
3．（2025春 历城区校级期中）下列说法不正确的是（ ）
A．同一原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较低
B．元素性质周期性变化的根本原因是核外电子排布的周期性变化
C．离子化合物中可能含有共价键
D．原电池是将电能转化为化学能的装置
4．（2025春 滕州市校级期中）某原电池的工作原理如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．该装置中Pt电极为负极
B．正极的电极反应式为
C．V2O5电极的反应式为
D．V2O5电极附近的pH减小
5．（2025 市中区校级模拟）调节pH可使溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在，两性离子整体呈电中性，此时溶液的pH为该氨基酸的pI（等电点）。已知：谷氨酸的pI为3.22，丙氨酸的pI为6.02，赖氨酸的pI为9.74。利用如图装置分离这三种氨基酸，a、b为离子交换膜，电极均为惰性电极。下列说法错误的是（ ）
A．阴极的电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣
B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
C．原料室的pH应控制在6.02
D．在产品室1中，可以收集到赖氨酸
6．（2025春 即墨区期中）某化学兴趣小组自制盐水彩灯装置如图，下列电池组合正确且能使彩灯亮起来的是（ ）
选项 电极a（+） 电极b（﹣） 溶液X
A Al Mg NaOH溶液
B Zn Pt HCl溶液
C Cu Fe FeCl3溶液
D 石墨 Cu CuSO4溶液
A．A B．B C．C D．D
7．（2025春 滕州市期中）近年来电池研发领域涌现出大量纸电池，其组成与传统电池类似，但制作方法和应用范围均比传统电池有很大突破。如图为某种纸电池的结构示意图，通过加入水来激活电池工作。下列说法正确的是（ ）
A．石墨作负极材料，发生氧化反应
B．电流从锌片电极流向石墨电极
C．若用镁片代替石墨片，电流表的指针偏转方向与原来的相反
D．每反应6.5g锌时，理论上转移电子数为0.1NA
8．（2025 山东模拟）四乙基铅[Pb（CH2CH3）4]能提高汽油的辛烷值，但污染严重，（CH3O）2CO是一种潜在替代品，以CO2和CH3OH为原料，电解合成（CH3O）2CO的原理如图所示（Pt/C为催化剂）。
下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中Br起到催化剂作用，其浓度保持不变
B．电极A发生的电极反应为：2
C．每生产1mol产品，转移电子的物质的量为2mol
D．已知以CO和CH3OH为原料也可以直接放电制备产品，该方法能耗更低产率更高
9．（2025 山东模拟）某研究小组采用电催化方法将生物质产品HMF（）和GLY（甘油：C3H8O3）转化为高附加值化学品BHMF（）和HCOOH，装置如图所示（假设酸性电解液中HMF和GLY物质的量浓度相等，反应均充分）。下列叙述正确的是（ ）
A．X极为阳极，发生氧化反应
B．当生成1mol BHMF时，理论上外电路转移1mol电子
C．电解过程中，H+通过质子交换膜从X极向Y移动
D．理论上两极缓慢通入电解液的速率4
10．（2025 枣庄模拟）如图所示装置中，b为H+/H2标准氢电极，可发生还原反应2H++2e﹣═H2↑或氧化反应H2﹣2e﹣＝2H+），a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现：1与2相连a电极质量减小，2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是（ ）
A．1与2相连，盐桥①中阳离子向b电极移动
B．2与3相连，电池反应为2Ag+2I﹣+2H+═2AgI+H2↑
C．1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D．1与2、2与3相连，两个原电池装置中，电势较低的一极均为b电极
11．（2025 山东模拟）中国科学院研究团队使用原子分散的Fe﹣N—C材料为催化剂，以N2和CO2为原料，进行电催化C—N偶联制备甘氨酸（其中OA代表HOOCCOOH，GX代表HOOCCHO，GC代表HOOCCH2OH）。下列说法正确的是（ ）
A．活化能：OA→GX大于GX→GC
B．甘氨酸为阳极产物
C．GX→GC反应式为HOOCCHO+2H++2e﹣＝HOOCCH2OH
D．使用Fe﹣N—C材料为催化剂可以提高反应物的平衡转化率
12．（2024秋 滨州期末）利用如下装置模拟工业电渗析法淡化海水并获得NaOH（双极膜是一种能将水分子解离为H+和OH﹣的特殊离子交换膜）。下列说法正确的是（ ）
A．电极电势：石墨1高于石墨2
B．甲池总反应：H+OH﹣＝H2O
C．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
D．理论上，当双极膜处有3.6gH2O解离时，乙池中NaOH溶液质量增加4.6g
13．（2025 日照一模）硫酸盐还原菌（SRB）可以处理含Cu2+的硫酸盐酸性废水，同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．若以铅蓄电池为电源，b为Pb电极
B．参与的电极反应为：Cu2+8e﹣+8H+CuS+4H2O
C．电解一段时间后阳极区溶液的pH减小
D．标准状况下，产生2.24LCO2时，理论上可产生9.6gCuS
14．（2024秋 潍坊期末）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料TiSi，电解装置如图。下列说法正确的是（ ）
A．电极A为阳极
B．石墨电极的电极反应C+O2﹣﹣2e﹣＝CO
C．电解时，Cl﹣离子移到石墨电极放电
D．每制得1mol TiSi，理论上生成2mol CO
15．（2025 山东开学）利用二氧化碳和废水中的进行可再生电力驱动合成尿素（），目前已经取得一些进展，但挑战仍然存在。某尿素合成原理示意图如图所示（Cu/Cu2O、NWs—CF为催化剂）
下列叙述错误的是（ ）
A．电势：N极高于M极
B．N极的电极反应式：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+
C．一段时间后，阴极区电解质溶液pH增大
D．当处理时，理论上消耗3mol HCHO
二．解答题（共5小题）
16．（2024春 滕州市期中）研究化学反应中的能量变化对生产生活有着重要意义。某兴趣小组进行下列探究：
（1）甲同学探究反应Fe+H2SO4（稀）═FeSO4+H2↑中的能量变化。
向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高。结论： 。
（2）乙同学设计如图所示原电池实验装置。
外电路中电子由 极流向 极（填“正极”或“负极”）；铁片上的电极反应式为 。
（3）下列反应能通过原电池实现化学能直接转化为电能的是 （填序号）。
①2H2+O2═2H2O
②Fe+Cu2+═Fe2++Cu
③CaO+H2O═Ca（OH）2
（4）用H2和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图：
①H+移向 （填“正极”或“负极”）。
②气体b为 ，若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
17．（2024 泰山区校级开学）电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。按要求回答下列问题。
（1）燃料电池有节能、超低污染、噪声低、使用寿命长等优点。某甲醇燃料电池工作原理如图1所示。Pt（a）电极是电池的 极，Pt（b）电极反应式为 。如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为 mol。
（2）某新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过。如图2所示，其中多孔电极不参与电极反应。写出该反应的负极反应式： ，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为 （1个电子的电量为1.6×10﹣19C，结果保留3位有效数字）。
（3）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图3所示，写出放电过程中负极的电极反应式： ，若过程中产生2mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为 L。
（4）以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，电池的能量转换效率为86.4%，1mol甲烷燃烧释放的热量为890.3kJ，则该电池的比能量为 kW h kg﹣1[结果保留1位小数，比能量J]。
18．（2024 泰山区校级开学）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。请回答下列问题：
（1）高铁电池的负极材料是 ，放电时负极的电极反应式为 。
（2）放电时，正极发生 （填“氧化”或“还原”）反应；正极的电极反应式为 。放电时， （填“正”或“负”）极附近溶液的碱性增强。
以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型燃料电池成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。一种以甲烷为燃料的电池装置示意图如图：
（3）M口通入的气体是 （填化学式）。
（4）外电路中电流的流向是 （填“由a极到b极”或“由b极到a极”）。
（5）若KOH转化为正盐，则消耗100mL2mol L﹣1KOH溶液时，需要标准状况下CH4的体积是 。
19．（2023春 台儿庄区期中）利用原电池原理可以探究物质的还原性强弱。实验中，电流表指针的偏转方向均与电子的移动方向一致，阴离子交换膜只允许阴离子通过。回答下列问题：
（1）按照如图连接装置后，电流表指针向Co电极偏转，该原电池的总反应离子方程式为 ，由此可以判断：Co的还原性比Zn的还原性 （填强或弱）。
（2）图中Co电极和CoSO4溶液接触的界面两侧存在电势差，称为该电极的电极电势，该电极的电对符号为Co2+/Co，电对中Co2+是氧化型，Co是还原型。金属离子的浓度为1mol L﹣1时部分电极的电极电势如下表所示：
电对符号 Cu2+/Cu Co2+/Co Cd2+/Cd Zn2+/Zn
电极电势/V 0.34 ﹣0.28 ﹣0.41 ﹣0.76
①根据第（1）小题中实验结论和表中数据推测：电极电势越低，电对中还原型的还原性越 （填强或弱）。
②为验证上述推测，利用0.34和﹣0.41两组数据进行实验，请补全原电池装置 。
电极X的化学式为 ，某浓度的溶液Y为 ，某浓度的溶液Z为 。
③若上述推测成立，电流表指针向 （填X或Cu）电极偏转，负极的电极反应式为 。
20．（2023春 崂山区校级期末）图一所示是一个燃料电池的示意图，a、b表示通入的气体，当此燃料电池工作时：
（1）如果a极通入H2，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则相同时间内，正极和负极通入的气体的体积比为： 。（设气体为同温、同压）
（2）如果a极通入CH4，b极通入O2，NaOH溶液作电解质溶液，则通CH4的电极上的电极反应为： 。
（3）如果a极通入乙烯，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则通乙烯的电极上的电极反应为： 。
（4）某原电池装置初始状态如图二所示，交换膜两侧的溶液体积均为2L，该电池总反应为 ，当电路中转移1mol电子时，共有 mol离子通过交换膜，交换膜右侧溶液中c（HCl）＝ mol L﹣1（忽略溶液体积变化和Cl2溶于水）。
期末核心考点 化学反应与能量变化
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．（2025春 历城区校级期中）下列化学反应前后，体系的能量变化与如图不符的是（ ）
A．2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑
B．2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
C．C3H8+5O23CO2+2H2O
D．C+H2O（g）CO+H2
【专题】化学反应中的能量变化；理解与辨析能力．
【分析】由图可知，反应物能量高于生成物能量，为放热反应。
【解答】解：A．钠与水的反应是放热反应，故A错误；
B．铝热反应是放热反应，故B错误；
C．丙烷燃烧的反应是放热反应，故C错误；
D．碳和水蒸气高温制水煤气的反应是吸热反应，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查化学反应中能量的变化，特别是放热反应和吸热反应的判断。注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的能量变化知识进行解题。
2．（2025春 莘县期中）某小组进行了如下两组对比实验，下列说法正确的是（ ）
A．甲烧杯中的电子由锌流向铜，然后经稀硫酸回到锌
B．都能够观察到锌片溶解，铜片表面产生气泡
C．乙中产生气泡的速率比甲快
D．两烧杯中溶液的pH均增大
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】甲烧杯构成原电池，锌为负极，铜为正极，电子由负极流向正极，乙烧杯中锌与硫酸直接反应，据此分析。
【解答】解：A．甲烧杯中外电路的电子由负极（Zn）流向正极（Cu），溶液中没有电子，只有离子的定向移动，故A错误；
B．都能够观察到锌片溶解，甲中铜片表面产生气泡，乙中铜片无现象，锌片表面有气泡，故B错误；
C．甲为原电池，能加快反应速率，因此甲中产生气泡的速率比乙快，故C错误；
D．两烧杯中氢离子变为氢气，溶液中氢离子浓度降低，则溶液的pH均增大，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查原电池的工作原理，为高频考点，题目难度不大。
3．（2025春 历城区校级期中）下列说法不正确的是（ ）
A．同一原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较低
B．元素性质周期性变化的根本原因是核外电子排布的周期性变化
C．离子化合物中可能含有共价键
D．原电池是将电能转化为化学能的装置
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】A．根据电子在原子中的能量分布，即电子云离核的远近与能量的关系进行分析；
B．根据元素周期律，即元素性质的周期性变化与核外电子排布的关系进行分析；
C．根据离子化合物的定义和可能含有的化学键类型进行分析；
D．根据原电池的工作原理，即原电池是将化学能转化为电能的装置进行分析。
【解答】解：A．在原子中，离核较近的电子处于较低能级，能量较低，如K层电子能量低于L层，故A正确；
B．元素性质的周期性变化源于原子核外电子排布（尤其是最外层电子）的周期性变化，这是周期律的根本原因，故B正确；
C．离子化合物中可能含有共价键，例如氢氧化钠中的O—H键和过氧化钠中的O—O键均为共价键，故C正确；
D．原电池的作用是将化学能转化为电能，而非将电能转化为化学能，故D错误；
故选：D。
【点评】本题主要考查原子结构、元素周期律、化学键以及原电池的基本原理等知识点，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。在解答此类题目时，需要对相关概念有准确的理解和记忆，能够正确区分不同类型化合物中的化学键，以及理解原电池的能量转换过程。
4．（2025春 滕州市校级期中）某原电池的工作原理如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．该装置中Pt电极为负极
B．正极的电极反应式为
C．V2O5电极的反应式为
D．V2O5电极附近的pH减小
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】A．氧气在Pt电极得电子发生还原反应；
B．正极氧气得电子生成氧离子；
C．V2O5电极为负极；
D．该电池为固体电解质。
【解答】解：A．氧气在Pt电极得电子发生还原反应，该装置中Pt电极为正极，故A错误；
B．正极氧气得电子生成氧离子，其电极反应式为，故B错误；
C．V2O5电极为负极，电极反应式为，故C正确；
D．该电池为固体电解质，没有氢离子或氢氧根离子的参与，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池的掌握情况，试题难度中等。
5．（2025 市中区校级模拟）调节pH可使溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在，两性离子整体呈电中性，此时溶液的pH为该氨基酸的pI（等电点）。已知：谷氨酸的pI为3.22，丙氨酸的pI为6.02，赖氨酸的pI为9.74。利用如图装置分离这三种氨基酸，a、b为离子交换膜，电极均为惰性电极。下列说法错误的是（ ）
A．阴极的电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣
B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
C．原料室的pH应控制在6.02
D．在产品室1中，可以收集到赖氨酸
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由题干的电解池装置图可知，阳极室电解H2SO4溶液，电极反应为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，阴极室为电解NaOH溶液，电极反应为：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，H+经a膜进入产品室1，OH﹣经b膜进入产品室2，则a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，结合三种氨基酸的pI值可知，产品室1显酸性则为谷氨酸，产品室2显碱性则为赖氨酸，丙氨酸留在原料室，据此解答。
【解答】解：由题干的电解池装置图可知，阳极室电解H2SO4溶液，电极反应为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，阴极室为电解NaOH溶液，电极反应为：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，H+经a膜进入产品室1，OH﹣经b膜进入产品室2，则a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，结合三种氨基酸的pI值可知，产品室1显酸性则为谷氨酸，产品室2显碱性则为赖氨酸，丙氨酸留在原料室；
A．阴极室电解NaOH溶液，阴极的电极反应为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，故A正确；
B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，故B正确；
C．丙氨酸留在了原料室，根据丙氨酸的pI值可知，原料室的pH应控制在6.02，故C正确；
D．产品室1显酸性，则为谷氨酸，则可以收集到谷氨酸，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。
6．（2025春 即墨区期中）某化学兴趣小组自制盐水彩灯装置如图，下列电池组合正确且能使彩灯亮起来的是（ ）
选项 电极a（+） 电极b（﹣） 溶液X
A Al Mg NaOH溶液
B Zn Pt HCl溶液
C Cu Fe FeCl3溶液
D 石墨 Cu CuSO4溶液
A．A B．B C．C D．D
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】A．Al能与NaOH溶液反应；
B．Zn能与盐酸反应；
C．Fe能与三氯化铁反应；
D．Cu与硫酸铜不反应。
【解答】解：A．该装置可以形成原电池，Al能与NaOH溶液反应，Mg与NaOH溶液不反应，故Mg作正极，Al作负极，故A错误；
B．该装置可以形成原电池，Zn活泼作负极，Pt作正极，故B错误；
C．该装置可以形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作正极，Cu作正极，故C正确；
D．Cu与硫酸铜不反应，不能形成稳定电流，灯泡不亮，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查原电池，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极是解题的关键。
7．（2025春 滕州市期中）近年来电池研发领域涌现出大量纸电池，其组成与传统电池类似，但制作方法和应用范围均比传统电池有很大突破。如图为某种纸电池的结构示意图，通过加入水来激活电池工作。下列说法正确的是（ ）
A．石墨作负极材料，发生氧化反应
B．电流从锌片电极流向石墨电极
C．若用镁片代替石墨片，电流表的指针偏转方向与原来的相反
D．每反应6.5g锌时，理论上转移电子数为0.1NA
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】该原电池中，锌片作负极，电极反应式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，石墨片作正极，电极反应式为，据此分析解答。
【解答】解：A．石墨片作正极，水中的氢得电子发生还原反应，故A错误；
B．由分析可知，石墨为正极，则电流从石墨电极流向锌电极，故B错误；
C．若用镁代替石墨，则镁为负极，锌片做正极，电流表的指针偏转方向应与原本的相反，故C正确；
D．锌片作负极，电极反应式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，每反应6.5g锌（即0.1mol）时，理论上转移电子数为0.2NA，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池的掌握情况，试题难度中等。
8．（2025 山东模拟）四乙基铅[Pb（CH2CH3）4]能提高汽油的辛烷值，但污染严重，（CH3O）2CO是一种潜在替代品，以CO2和CH3OH为原料，电解合成（CH3O）2CO的原理如图所示（Pt/C为催化剂）。
下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中Br起到催化剂作用，其浓度保持不变
B．电极A发生的电极反应为：2
C．每生产1mol产品，转移电子的物质的量为2mol
D．已知以CO和CH3OH为原料也可以直接放电制备产品，该方法能耗更低产率更高
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】图中转化关系可知，电极A上反应物是CO2、CH3OH，生成物是（CH3O）2CO、H2O，反应方程式为2CH3OH+CO2＝（CH3O）2CO+H2O，则电极A为电解池的阴极，电极反应：CO2+2CH3OH+2e﹣＝2CH3O﹣+CO+H2O，存在关系式（CH3O）2CO～2e﹣，据此计算生成（CH3O）2CO的物质的量，电极B为电解池的阳极为：2Br﹣﹣2e﹣＝Br2，据此分析判断。
【解答】解：A．电解过程中Br﹣在B电极处被氧化，是电解反应物，A电极无溴离子参与，不是催化剂，故A错误；
B．电极A上反应物是CO2、CH3OH，生成物是（CH3O）2CO、H2O，电极反应CO2+2CH3OH+2e﹣＝2CH3O﹣+CO+H2O，故B正确；
C．反应物是CO2、CH3OH，生成物是（CH3O）2CO、H2O，反应方程式为2CH3OH+CO2＝（CH3O）2CO+H2O，存在关系式（CH3O）2CO～2e﹣，则转移1mol电子生成（CH3O）2CO的物质的量1mol＝0.5mol，故C错误；
D．已知以CO和CH3OH为原料也可以直接放电制备产品，CO毒性大且难处理，带来安全隐患和环境问题，该方法不一定能耗更低产率更高，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查了电解池原理、电极反应、电子守恒的计算应用，题目难度中等。
9．（2025 山东模拟）某研究小组采用电催化方法将生物质产品HMF（）和GLY（甘油：C3H8O3）转化为高附加值化学品BHMF（）和HCOOH，装置如图所示（假设酸性电解液中HMF和GLY物质的量浓度相等，反应均充分）。下列叙述正确的是（ ）
A．X极为阳极，发生氧化反应
B．当生成1mol BHMF时，理论上外电路转移1mol电子
C．电解过程中，H+通过质子交换膜从X极向Y移动
D．理论上两极缓慢通入电解液的速率4
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】由图可知，在Y电极甘油被氧化为甲酸，电极反应式为C3H8O3﹣8e﹣+3H2O＝3HCOOH+8H+，则Y电极是阳极，X电极被还原为，则X为阴极，以此解题。
【解答】解：A．由分析可知，X为阴极，故A错误；
B．X电极反应为：HMF+2e﹣+2H+＝BHMF，则生成1mol BHMF时，理论上外电路中转移2mol电子，故B错误；
C．电解过程中，阳离子移向阴极，即H+通过质子交换膜从Y极向X移动，故C错误；
D．由分析可知，阳极反应式为C3H8O3﹣8e﹣+3H2O＝3HCOOH+8H+，阴极反应为：HMF+2e﹣+2H+＝BHMF，转移8mol电子，阳极消耗1mol C3H8O3，阴极消耗4mol，故理论上两极缓慢通入电解液的速率4，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
10．（2025 枣庄模拟）如图所示装置中，b为H+/H2标准氢电极，可发生还原反应2H++2e﹣═H2↑或氧化反应H2﹣2e﹣＝2H+），a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现：1与2相连a电极质量减小，2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是（ ）
A．1与2相连，盐桥①中阳离子向b电极移动
B．2与3相连，电池反应为2Ag+2I﹣+2H+═2AgI+H2↑
C．1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D．1与2、2与3相连，两个原电池装置中，电势较低的一极均为b电极
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】1与2相连，左侧两池构成原电池，a电极质量减小，AgCl转化为Ag，说明a为正极，b为负极，b极反应为H2+2e﹣＝2H+；2与3相连，右侧两池构成原电池，c电极质量增大，Ag转化为AgI，说明c为负极，b为正极，b极反应为：2H++2e﹣＝H2↑，据此分析。
【解答】解：A．1与2相连，a为正极，b为负极，盐桥1中阳离子向a电极移动，故A错误；
B．2与3相连，右侧两池构成原电池，c电极质量增大，Ag转化为AgI，说明c为负极，b为正极，生成氢气，电池反应为2Ag+2I﹣+2H+＝2AgI+H2↑，故B正确；
C．1与3相连，由于AgI更难溶，AgCl转化为AgI，a极为正极，AgCl转化为Ag，a极质量减小，b极为负极，Ag转化为AgI，b极质量增加，a电极减小的质量小于c电极增大的质量，故C错误；
D．1与2相连，b为负极，电势较低的一极均为b电极；2与3相连，c为负极，电势较低的一极均为c电极，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池的掌握情况，试题难度中等。
11．（2025 山东模拟）中国科学院研究团队使用原子分散的Fe﹣N—C材料为催化剂，以N2和CO2为原料，进行电催化C—N偶联制备甘氨酸（其中OA代表HOOCCOOH，GX代表HOOCCHO，GC代表HOOCCH2OH）。下列说法正确的是（ ）
A．活化能：OA→GX大于GX→GC
B．甘氨酸为阳极产物
C．GX→GC反应式为HOOCCHO+2H++2e﹣＝HOOCCH2OH
D．使用Fe﹣N—C材料为催化剂可以提高反应物的平衡转化率
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】A．根据活化能越小，反应越快，进行分析；
B．根据合成H2NCH2COOH中，C、N的化合价都降低，发生了还原反应，进行分析；
C．根据GX→GC发生了还原反应进行分析；
D．根据催化剂只能加快反应速率，不能改变平衡移动，进行分析。
【解答】解：A．活化能越小，反应越快，活化能：反应OA→GX小于反应GX→GC，故A错误；
B．以草酸和硝酸盐为原料合成H2NCH2COOH中，碳元素、氮元素的化合价都降低，发生了还原反应，故甘氨酸在阴极区生成，故B错误；
C．GX→GC发生了还原反应，反应式为HOOCCHO+2H++2e﹣＝HOOCCH2OH，故C正确；
D．催化剂不能改变平衡移动，转化率不变，只能加快反应速率，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
12．（2024秋 滨州期末）利用如下装置模拟工业电渗析法淡化海水并获得NaOH（双极膜是一种能将水分子解离为H+和OH﹣的特殊离子交换膜）。下列说法正确的是（ ）
A．电极电势：石墨1高于石墨2
B．甲池总反应：H+OH﹣＝H2O
C．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
D．理论上，当双极膜处有3.6gH2O解离时，乙池中NaOH溶液质量增加4.6g
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】分析装置可知，左侧高压氢气发生氧化反应，作为负极，双极膜氢氧根离子向左侧移动，右侧低压氢气处有氢气析出，作为正极，左侧石墨电极为阳极，亚铁离子被氧化，氯离子向左移动，膜1为阴离子交换膜，右侧石墨电极为阴极，钠离子向右移动，膜2为阳离子交换膜。有氢气析出，据此分析回答问题。
【解答】解：A结合分析可知，石墨1为负极，电极低，故A错误；
B.结合分析可知，左侧消耗氢气，右侧释放氢气，只发生氢离子和氢氧根离子的中和反应，故B正确；
C.分析可知，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，故C错误；
D.理论上，当双极膜处有3.6gH2O解离时，此时转移0.2mol电子，乙池中NaOH溶液转移0.2mol钠离子进入，但是会释放0.1mol氢气，增重2.1g，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查电化学原理，侧重学生分析能力和灵活运用能力的考查，把握电化学原理和离子交换膜的作用是解题关键，注意掌握电极的判断和离子的移动方向判断，题目难度不大。
13．（2025 日照一模）硫酸盐还原菌（SRB）可以处理含Cu2+的硫酸盐酸性废水，同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．若以铅蓄电池为电源，b为Pb电极
B．参与的电极反应为：Cu2+8e﹣+8H+CuS+4H2O
C．电解一段时间后阳极区溶液的pH减小
D．标准状况下，产生2.24LCO2时，理论上可产生9.6gCuS
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】改装置是电解池，阴极反应为：Cu2+8e﹣+8H+CuS+4H2O，阳极反应为：2H2O+CH3COO﹣﹣8e﹣＝2CO2↑+7H+，据此进行解答。
【解答】已修改已修改解：AC右边电极为阳极反应，应该连电源正极，若以铅蓄电池为电源，b为PbO2电极，故A错误；
B．由分析可知左边参与的电极反应为：Cu2+8e﹣+8H+CuS+4H2O，故B正确；
C．电解一段时间后，氢离子会通过质子交换膜到阴极去，生成7mol氢离子，转移8mol氢离子，故阳极区溶液的pH变大，故C错误；
D．标准状况下，产生2.24LCO2时，即0.1mol CO2时，转移0.4mol电子，理论上可产生4.8gCuS，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查了电解原理的应用，侧重分析能力和灵活运用能力的考查，把握电极判断及电极反应等知识是解题关键，题目难度中等。
14．（2024秋 潍坊期末）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料TiSi，电解装置如图。下列说法正确的是（ ）
A．电极A为阳极
B．石墨电极的电极反应C+O2﹣﹣2e﹣＝CO
C．电解时，Cl﹣离子移到石墨电极放电
D．每制得1mol TiSi，理论上生成2mol CO
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为电解池的阳极，与电源正极相连，电极反应：C+O2﹣﹣2e﹣＝CO，则电极A作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料TiSi，由于该体系为熔融盐体系，没有H+存在，电极反应为：TiO2+SiO2+8e﹣＝TiSi+4O2﹣。
【解答】解：A．电极A为电解池的阴极，故A错误；
B．石墨电极为电解池的阳极，电极反应为：C+O2﹣﹣2e﹣＝CO，故B正确；
C．石墨电极为阳极，电解时，是电极本身失电子发生氧化反应，故C错误；
D．电极反应：C+O2﹣﹣2e﹣＝CO，电极反应为：TiO2+SiO2+8e﹣＝TiSi+4O2﹣，电子守恒得到：4CO～TiSi～8e﹣，每制得1mol TiSi，理论上生成4mol CO，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查电解原理，掌握电解池的工作原理是解题的关键，题目难度不大。
15．（2025 山东开学）利用二氧化碳和废水中的进行可再生电力驱动合成尿素（），目前已经取得一些进展，但挑战仍然存在。某尿素合成原理示意图如图所示（Cu/Cu2O、NWs—CF为催化剂）
下列叙述错误的是（ ）
A．电势：N极高于M极
B．N极的电极反应式：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+
C．一段时间后，阴极区电解质溶液pH增大
D．当处理时，理论上消耗3mol HCHO
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】利用二氧化碳和废水中的进行可再生电力驱动合成尿素（），电解池中的N电极上发生氧化反应，则N为阳极，电极反应为：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+，M电极为电解池的阴极，电极反应为：2CO2+16e﹣+18H+＝7H2O+CO（NH2）2，据此分析判断。
【解答】解：A．分析可知，N为阳极，M为阴极，则电势：N极高于M极，故A正确；
B．N极上甲醛被氧化生成甲酸，N极上的电极反应式：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+，故B正确；
C．M电极为电解池的阴极，电极反应为：2CO2+16e﹣+18H+＝7H2O+CO（NH2）2，一段时间后，阴极区电解质溶液pH增大，故C正确；
D．阳极电极反应：HCHO﹣2e﹣+H2O＝HCOOH+2H+，阴极电极反应：2CO2+16e﹣+18H+＝7H2O+CO（NH2）2，电子守恒得到8HCHO～2，当处理时，理论上消耗4mol HCHO，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查了电解池原理、电极反应分析判断、离子移向和电解质溶液中离子浓度变化分析判断，注意知识的熟练掌握，题目难度较大。
二．解答题（共5小题）
16．（2024春 滕州市期中）研究化学反应中的能量变化对生产生活有着重要意义。某兴趣小组进行下列探究：
（1）甲同学探究反应Fe+H2SO4（稀）═FeSO4+H2↑中的能量变化。
向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高。结论： 该反应是放热反应 。
（2）乙同学设计如图所示原电池实验装置。
外电路中电子由 负 极流向 正 极（填“正极”或“负极”）；铁片上的电极反应式为 Fe﹣2e﹣＝Fe2+ 。
（3）下列反应能通过原电池实现化学能直接转化为电能的是 ①② （填序号）。
①2H2+O2═2H2O
②Fe+Cu2+═Fe2++Cu
③CaO+H2O═Ca（OH）2
（4）用H2和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图：
①H+移向 正极 （填“正极”或“负极”）。
②气体b为 O2 ，若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为 11.2 L。
【专题】电化学专题；探究与创新能力．
【分析】（1）向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高，说明该反应放出热量；
（2）该原电池中，Fe易失电子作负极，Cu作正极，外电路中电子由负极流向正极；铁片上Fe失电子生成Fe2+；
（3）能自发进行的放热的氧化还原反应能设计成原电池，实现化学能转化为电能；
（4）①燃料电池中，阳离子向正极移动；
②氢氧燃料电池中，通入燃料氢气的电极为负极，通入氧化剂氧气的电极为正极，外电路中电子从负极流向正极，根据图知，电极c为负极、电极d为正极，正极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，若线路中转移2mol电子，消耗n（O2）1＝0.5mol，V（O2）＝nVm。
【解答】解：（1）向装有铁片的试管中加入1mol/L的H2SO4，观察到试管内有气泡产生，触摸试管外壁，温度升高，说明该反应放出热量，则该反应是放热反应，
故答案为：该反应是放热反应；
（2）该原电池中，Fe易失电子作负极，Cu作正极，外电路中电子由负极流向正极；铁片上Fe失电子生成Fe2+，电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，
故答案为：负；正；Fe﹣2e﹣＝Fe2+；
（3）①②为自发进行的放热的氧化还原反应，能设计成原电池，实现化学能转化为电能，③不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，
故答案为：①②；
（4）①该燃料电池中，H+向正极移动，
故答案为：正极；
②氢氧燃料电池中，通入燃料氢气的电极为负极，通入氧化剂氧气的电极为正极，外电路中电子从负极流向正极，根据图知，电极c为负极、电极d为正极，则气体b为O2；正极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，若线路中转移2mol电子，消耗n（O2）1＝0.5mol，V（O2）＝nVm＝0.5mol×22.4L/mol＝11.2L，
故答案为：O2；11.2。
【点评】本题考查设计原电池，侧重考查基础知识的掌握和灵活运用能力，明确原电池反应特点、原电池原理、各个电极上发生的反应、电子及离子的流向是解本题关键，题目难度不大。
17．（2024 泰山区校级开学）电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。按要求回答下列问题。
（1）燃料电池有节能、超低污染、噪声低、使用寿命长等优点。某甲醇燃料电池工作原理如图1所示。Pt（a）电极是电池的 负 极，Pt（b）电极反应式为 。如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为 mol。
（2）某新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过。如图2所示，其中多孔电极不参与电极反应。写出该反应的负极反应式： ，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为 2.89×105C （1个电子的电量为1.6×10﹣19C，结果保留3位有效数字）。
（3）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图3所示，写出放电过程中负极的电极反应式： NO﹣3e﹣+2H2O4H+ ，若过程中产生2mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为 33.6 L。
（4）以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，电池的能量转换效率为86.4%，1mol甲烷燃烧释放的热量为890.3kJ，则该电池的比能量为 13.4 kW h kg﹣1[结果保留1位小数，比能量J]。
【专题】电化学专题．
【分析】（1）根据Pt（a）电极通入甲醇，因此是电池的负极；Pt（b）电极是正极，发生还原反应，反应式为；负极反应式：，进行分析。
（2）根据燃料电池中的燃料为甲醇，在负极上反应失去电子转化为水和二氧化碳，电解质中传递电流的离子为氧离子，负极反应式为：；进行分析。
（3）根据左端的铂电极为负极，其电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O4H+，进行分析。
（4）根据甲烷燃料电池中，通入氧气的电极为燃料电池的正极，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，通入甲烷的电极为负极，电极反应式为CH4﹣8e﹣+2H2O＝CO2+8H+，进行分析。
【解答】解：（1）Pt（a）电极通入甲醇，因此是电池的负极；Pt（b）电极是正极，发生还原反应，反应式为；负极反应式：，如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为mol，
故答案为：负；；；
（2）原电池中负极发生氧化反应，由图知，燃料电池中的燃料为甲醇，在负极上反应失去电子转化为水和二氧化碳，由题知电解质中传递电流的离子为氧离子，因此可写出负极反应式为：；当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为2.89×105C，
故答案为：；2.89×105C；
（3）由原电池的工作原理图示可知，左端的铂电极为负极，其电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O4H+，当过程中产生2mol HNO3时转移6mole﹣，而1mol O2参与反应转移4mol e﹣，故需要 1.5 mol O2参与反应，标准状况下的体积为33.6 L，
故答案为：NO﹣3e﹣+2H2O4H+；33.6；
（4）甲烷燃料电池中，通入氧气的电极为燃料电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，通入甲烷的电极为负极，水分子作用下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH4﹣8e﹣+2H2O＝CO2+8H+，则由题意可知，电池的比能量为13.4 kW h kg﹣1，
故答案为：13.4。
【点评】本题主要考查燃料电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
18．（2024 泰山区校级开学）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。请回答下列问题：
（1）高铁电池的负极材料是 Zn ，放电时负极的电极反应式为 Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2 。
（2）放电时，正极发生 还原 （填“氧化”或“还原”）反应；正极的电极反应式为 。放电时， 正 （填“正”或“负”）极附近溶液的碱性增强。
以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型燃料电池成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。一种以甲烷为燃料的电池装置示意图如图：
（3）M口通入的气体是 CH4 （填化学式）。
（4）外电路中电流的流向是 由a极到b极 （填“由a极到b极”或“由b极到a极”）。
（5）若KOH转化为正盐，则消耗100mL2mol L﹣1KOH溶液时，需要标准状况下CH4的体积是 2.24 。
【专题】电化学专题．
【分析】根据高铁电池的总反应式，负极材料是Zn，失电子发生氧化反应，放电时负极的电极反应式为Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2，放电时，正极发生还原反应；正极的电极反应式为，外电路中电流的流向是正极流向负极，进行分析。
【解答】解：（1）根据高铁电池的总反应式，负极材料是Zn，失电子发生氧化反应，放电时负极的电极反应式为Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2，
故答案为：Zn；Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2；
（2）放电时，正极发生还原反应；正极的电极反应式为；根据两极电极反应式，可知放电时，正极附近溶液的氢氧根浓度增大，碱性增强，
故答案为：还原；；正；
（3）根据电解质溶液中离子移向，可知a为负极，M口通入CH4，b为正极，N口通入氧气，
故答案为：CH4；
（4）外电路中电流的流向是正极流向负极，即由a极到b极，
故答案为：由a极到b极；
（5）电池总反应为，可知消耗0.2mol KOH时，需要0.1mol CH4，标况下体积为2.24L，
故答案为：2.24。
【点评】本题主要考查燃料电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
19．（2023春 台儿庄区期中）利用原电池原理可以探究物质的还原性强弱。实验中，电流表指针的偏转方向均与电子的移动方向一致，阴离子交换膜只允许阴离子通过。回答下列问题：
（1）按照如图连接装置后，电流表指针向Co电极偏转，该原电池的总反应离子方程式为 Zn+Co2+＝Zn2++Co ，由此可以判断：Co的还原性比Zn的还原性 弱 （填强或弱）。
（2）图中Co电极和CoSO4溶液接触的界面两侧存在电势差，称为该电极的电极电势，该电极的电对符号为Co2+/Co，电对中Co2+是氧化型，Co是还原型。金属离子的浓度为1mol L﹣1时部分电极的电极电势如下表所示：
电对符号 Cu2+/Cu Co2+/Co Cd2+/Cd Zn2+/Zn
电极电势/V 0.34 ﹣0.28 ﹣0.41 ﹣0.76
①根据第（1）小题中实验结论和表中数据推测：电极电势越低，电对中还原型的还原性越 强 （填强或弱）。
②为验证上述推测，利用0.34和﹣0.41两组数据进行实验，请补全原电池装置 。
电极X的化学式为 Cd ，某浓度的溶液Y为 CdSO4 ，某浓度的溶液Z为 CuSO4 。
③若上述推测成立，电流表指针向 Cu （填X或Cu）电极偏转，负极的电极反应式为 Cd﹣2e﹣＝Cd2+ 。
【专题】电化学专题．
【分析】（1）按照如图连接装置后，电流表指针向Co电极偏转，电流表指针的偏转方向均与电子的移动方向一致，说明Co为原电池的正极，Zn为负极，据此书写该原电池的总反应离子方程式；
（2）①根据第（1）小题中实验结论和表中数据推测，Co2+/Co的电极电势小大于Zn2+/Zn，Co为原电池的正极，Zn为负极；
②为验证上述推测，利用0.34和﹣0.41两组数据进行实验，Cu2+/Cu电极电势为0.34V，Cd2+/Cd的电极电势为﹣0.41，则电解X为Cd，做原电池的负极，Cu做正极，某浓度的溶液Y为则CdSO4溶液，溶液Z为CuSO4溶液；
③若上述推测成立，Cd做负极，Cu做正极，电流表指针向正极偏转，负极的电极反应为Cd失电子发生氧化反应。
【解答】解：（1）按照如图连接装置后，电流表指针向Co电极偏转，电流表指针的偏转方向均与电子的移动方向一致，说明Co为原电池的正极，Zn为负极，据此书写该原电池的总反应离子方程式为：Zn+Co2+＝Zn2++Co，由此可以判断：Co的还原性比Zn的还原性弱，
故答案为：Zn+Co2+＝Zn2++Co；弱；
（2）①根据第（1）小题中实验结论和表中数据推测：Co2+/Co的电极电势小大于Zn2+/Zn，Zn还原性大于Co，则得到：电极电势越低，电对中还原型的还原性越强，
故答案为：强；
②为验证上述推测，利用0.34和﹣0.41两组数据进行实验，Cu2+/Cu电极电势为0.34V，Cd2+/Cd的电极电势为﹣0.41，则电解X为Cd，做原电池的负极，Cu做正极，某浓度的溶液Y为则CdSO4溶液，溶液Z为CuSO4溶液，补全装置图为：，
故答案为：；Cd；CdSO4；CuSO4；
③若上述推测成立，Cd做负极，Cu做正极，电流表指针向Cu电极偏转，负极的电极反应式为：Cd﹣2e﹣＝Cd2+，
故答案为：Cd﹣2e﹣＝Cd2+。
【点评】本题考查实验方案的设计与评价、电化学原理的应用等知识，把握实验原理、氧化还原反应规律的应用、题干信息处理与应用是解题关键，侧重分析能力和实验能力考查，注意掌握控制变量法的应用，题目难度中等。
20．（2023春 崂山区校级期末）图一所示是一个燃料电池的示意图，a、b表示通入的气体，当此燃料电池工作时：
（1）如果a极通入H2，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则相同时间内，正极和负极通入的气体的体积比为： 1：2 。（设气体为同温、同压）
（2）如果a极通入CH4，b极通入O2，NaOH溶液作电解质溶液，则通CH4的电极上的电极反应为： CH4﹣8e﹣+10OH﹣7H2O 。
（3）如果a极通入乙烯，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则通乙烯的电极上的电极反应为： C2H4﹣12e﹣+4H2O＝2CO2+12H+ 。
（4）某原电池装置初始状态如图二所示，交换膜两侧的溶液体积均为2L，该电池总反应为 2Ag+Cl2＝2AgCl ，当电路中转移1mol电子时，共有 1 mol离子通过交换膜，交换膜右侧溶液中c（HCl）＝ 1.5 mol L﹣1（忽略溶液体积变化和Cl2溶于水）。
【专题】电化学专题．
【分析】（1）由图可知，如果a极通入H2，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，a极为负极，电极反应式为H2﹣2e﹣＝2H+，b极为正极，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，据此作答；
（2）NaOH为电解质，通入甲烷的电极反应式为CH4﹣8e﹣+10 OH﹣7H2O，通入氧气的电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；
（3）如果a极通入乙烯，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，在酸性环境下的负极反应为：C2H4﹣12e﹣+4H2O＝2CO2+12H+；
（4）由图可知，银化合价升高、发生氧化反应，氯气中的氯元素化合价降低、发生还原反应，所以银作原电池负极，Pt作原电池的正极，装置左侧即负极电极反应式为Ag﹣e﹣+Cl﹣＝AgCl，正极电极反应式为Cl2+2e﹣＝2Cl﹣，该原电池总反应为2Ag+Cl2＝2AgCl，由于质子交换膜的作用，负极H+通过交换膜进入正极，形成闭合回路，导致正极区c（HCl）增大，据此分析解答。
【解答】解：（1）如果a极通入H2，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，则a极为负极，电极反应式为H2﹣2e﹣＝2H+，b极为正极，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，则相同时间内，当转移4mol电子时，负极通入2mol氢气，正极通入1mol氧气，同温、同压下正极和负极通入的气体的体积比为1：2，
故答案为：1：2；
（2）NaOH为电解质，通入甲烷的电极为负极，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成二氧化碳和水，所以通入甲烷电极反应式为CH4﹣8e﹣+10 OH﹣7H2O，
故答案为：CH4﹣8e﹣+10 OH﹣7H2O；
（3）如果a极通入乙烯，b极通入O2，H2SO4溶液作电解质溶液，在酸性环境下的负极乙烯失去电子生成二氧化碳，负极反应为：C2H4﹣12e﹣+4H2O＝2CO2+12H+，
故答案为：C2H4﹣12e﹣+4H2O＝2CO2+12H+；
（4）负极电极反应式为Ag﹣e﹣+Cl﹣＝AgCl，正极电极反应式为Cl2+2e﹣＝2Cl﹣，该原电池总反应为2Ag+Cl2＝2AgCl，当电路中转移1mol电子时，负极H+通过交换膜进入正极，共有1mol离子通过质子交换膜，由正极电极反应式为Cl2+2e﹣＝2Cl﹣可知，正极生成1molHCl，交换膜右侧溶液中c（HCl）＝1mol/L1.5mol/L，
故答案为：2Ag+Cl2＝2AgCl；1；1.5。
【点评】本题考查原电池原理，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断正负极是解题的关键，难点是电极反应式的书写。
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