第四章 化学反应与电能 单元测试-2025-2026学年人教版（2019）高二化学选择性必修1
文档属性
| 名称 | 第四章 化学反应与电能 单元测试-2025-2026学年人教版（2019）高二化学选择性必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 4.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-13 10:28:18 | ||
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文档简介
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第四章 化学反应与电能
一．选择题（共20小题）
1．（2025春 河北区期末）下列关于如图所示原电池装置的叙述正确的是（ ）
A．铜片质量逐渐增大
B．锌片作原电池的正极
C．H+在铜片表面被还原
D．电子从铜片经导线流向锌片
2．（2025春 南宁期末）科研人员设计了一种利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO浓度的装置，其工作原理如图所示，已知该装置在工作时，O2﹣可以在固溶体中移动。下列说法错误的是（ ）
A．该装置工作时，多孔电极b发生还原反应
B．该装置工作时，多孔电极a为正极
C．该装置工作时，电子由多孔电极a经导线流向多孔电极b
D．该装置工作时，O2﹣向多孔电极a移动
3．（2024秋 唐县校级期末）甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（ ）
A．a极为正极
B．K+从a极经溶液流向b极
C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小
D．a极的电极反应为
4．（2025春 包河区校级期末）某微生物燃料电池（MFC）工作原理如图（质子交换膜只允许H+通过），下列说法正确的是（ ）
A．HS﹣在硫氧化菌作用下参加的反应为：
B．若该电池外电路有0.4mol电子发生转移，则有0.2mol H+通过质子交换膜
C．若有机物是甲烷，该电池整个过程的总反应式为：CH4+2O2＝CO2+2H2O
D．a极的电势高于b极的电势
5．（2025春 顺义区期末）普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn（NH3）2Cl2+2MnO（OH）。下列说法正确的是（ ）
A．石墨棒作负极
B．Zn发生氧化反应
C．MnO2失电子生成MnO（OH）
D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒
6．（2025春 南阳期末）原电池原理在生活中的应用非常广泛，下列有关原电池的说法正确的是（ ）
A．原电池中，负极材料不一定比正极材料活泼
B．原电池盐桥中的电解质应能与电池中电解质溶液反应
C．盐桥可维持氧化还原反应持续进行，使能量转化率达到100%
D．燃料电池中通入O2的电极一般为负极
7．（2025春 海淀区校级期末）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。
下列分析不正确的是（ ）
A．a侧电极反应为
B．从a侧经过交换树脂进入b侧
C．总反应中碳元素的化合价均未发生变化
D．理论上b侧每消耗1mol H2同时生成1mol CO2
8．（2025春 南阳期末）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．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c（）不变
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量减小
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
9．（2025春 滨州期末）一种自循环光催化芬顿系统工作原理如图，其作用是利用太阳能驱动环境处理。体系中H2O2与Mn（Ⅱ）/Mn（Ⅳ）发生反应产生的 OH和可用于处理水体中的有机污染物。
已知：光阳极电极反应式为。
下列说法正确的是（ ）
A．该芬顿系统的能量转化形式为太阳能→化学能→电能
B．阴极反应式为
C．该系统运行前，需要在水体中投放和Mn（Ⅱ）
D．与中碳元素的化合价不同
10．（2025春 赤峰期末）我国科学家设计了一种催化剂同时作用在阴阳极的电解装置，工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．A极电极反应式为
B．若有2mol H+通过质子交换膜，则理论上有22.4LCO2被转化
C．电解总反应为
D．若以铅酸蓄电池为电源，则B极应与Pb极相连接
11．（2025春 枣强县校级期末）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池工作时将化学能转化为电能。某同学设计用该电池将雾霾中的SO2、NO与物质A转化为（NH4）2SO4，转化原理和进一步电镀原理如图所示。已知：装置丙为铜表面镀银装置，下列说法不正确的是（ ）
A．燃料电池放电过程中负极的电极反应式：
B．标准状况下，若物质A为氨气，当装置甲中有5.6LO2参加反应时，装置乙中通入的物质A的物质的量为0.8mol
C．电极D为Cu
D．若电极C为粗银，一段时间后，溶液中AgNO3的浓度不变
12．（2025春 南宁期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是（ ）
A．图甲：锌铜原电池工作时，电子由锌经电流表流向铜，再由铜经电解质溶液流向锌
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，发生还原反应，且外电路中每转移2mol电子消耗锌65g
D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为Pb﹣2e﹣＝Pb2+
13．（2025春 滨州期末）一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。
下列说法错误的是（ ）
A．电极电势：a＜b
B．b电极反应式：
C．该电池工作一段时间后，溶液pH升高
D．由该装置可推断氧化性：NaTi2（PO4）3＞Cu2（OH）3Cl
14．（2025春 毕节市期末）电能是现代社会应用广泛的能源之一、下列电源装置的叙述中正确的是（ ）
A．图1中负极的电极反应式为：Zn﹣2e＝Zn2+
B．图2电池工作过程中，H+向Cu电极方向迁移
C．图3中电极b为负极，发生氧化反应
D．图4中若将Fe电极换成Ag电极，电流方向不变
15．（2025 武鸣区校级模拟）近年来，锌离子电池在大规模电网储能系统中得到广泛应用，如图所示，锌离子电池放电时Zn2+会嵌入到N极石墨烯（用R表示）的层状结构中形成ZnxR。下列说法错误的是（ ）
A．锌离子电池储能时，M极上发生还原反应
B．锌离子电池放电时，N极为电池的正极
C．储能时，每转移2mol电子，N极有2mol Zn2+脱嵌（不考虑副反应）
D．长时间的析氢副反应会导致电解质溶液中Zn2+的损耗
16．（2025春 辽宁期末）某新型储能电池原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．多孔碳为该新型储能电池的负极
B．储能过程中化学能转变为电能
C．放电时交换膜左侧溶液中浓度不变
D．电池放电总反应：Pb+2Fe3+＝Pb2++2Fe2+
17．（2025 四川）最近，我国科学工作者制备了一种Ni—CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为NH3。
下列说法错误的是（ ）
A．放电时，负极区游离的OH﹣数目保持不变
B．放电时，还原1.0mol 为NH3，理论上需要8.0mol氢原子
C．充电时，OH﹣从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D．充电时，电池总反应为4[Al（OH）4]﹣═4Al+6H2O+4OH﹣+3O2↑
18．（2025春 深圳月考）城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁外壳为负极
B．镁块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．镁发生反应：Mg﹣2e﹣＝Mg2+
19．（2025春 青秀区校级期末）科研人员采用牺牲阳极法延缓港珠澳大桥钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是（ ）
A．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块
B．钢管桩发生反应：Fe﹣3e﹣＝Fe3+
C．钢管桩为电子流入的一极
D．牺牲阳极法中钢管桩与外加电源负极相连
20．（2025 南安市校级模拟）恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法正确的是（ ）
A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀
B．AB段pH越大，析氢速率越大
C．BC段正极反应式主要为
D．DE段pH基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀
二．解答题（共4小题）
21．（2025春 南宁期末）通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。请回答下列问题：
（1）煤的干馏属于 （填“物理”或“化学”）变化；大量燃烧含硫燃煤会造成 （写一种环境污染现象）。
（2）煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气，写出该反应的化学方程式： 。
（3）煤也可以间接液化，一般是先转化为CO和H2，然后在催化剂的作用下合成甲醇。一定条件下，向体积为10L的恒温恒容密闭容器中通入3mol H2（g）和1mol CO（g），发生反应：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）。充分反应5min后恰好达到平衡状态，测得平衡时容器中CH3OH的体积分数为30%。
①0～5min内，v（H2）＝ mol L﹣1 min﹣1，CO的转化率为 %。
②下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 （填序号）。
A．v（CO）＝v（CH3OH）
B．容器内混合气体的密度不再变化
C．容器内混合气体的压强不再变化
D．单位时间内断裂2mol H—H键的同时断裂3mol C—H键
（4）科研人员将CO和H2合成甲醇的反应设计成原电池，其工作原理如图所示。该装置工作时，Pt1为 （填“正”或“负”）极；当外电路转移的电子数为4NA时，理论上需要消耗H2的质量为 g。
22．（2025春 北京校级月考）完成下列问题。
（1）下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 。
A．CO2+C＝2CO
B．SO3+H2O＝H2SO4
C．
D．Ba（OH）2+H2SO4＝BaSO4+2H2O
（2）设计原电池装置证明Fe3+的氧化性比Cu2+强。
①写出能说明氧化性Fe3+大于Cu2+的离子方程式： 。
②在方框中画出装置图，标注出电极材料和电解质溶液 。
（3）某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验。实验结果记录如表：
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨
3 Al、Cu 浓硝酸 偏向Al
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
根据表中记录的实验现象，回答下列问题。
①实验1中铝电极的电极反应式： 。
②实验3中电流表指针偏向Al的原因为： 。
③实验4中铝电极的电极反应式： 。
（4）①如图，若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，电池总反应为CO2+3H2＝CH3OH+H2O，则正极电极反应式为 。
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为 ，电池的总反应方程式为 。
23．（2025春 吉林期末）电化学原理在化学工业中有着广泛的应用。回答下列问题：
（1）如图1表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液的既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。写出该电池的正极的电极反应式： 。生产中可分离出的物质A的化学式为 。
（2）电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解的原理如图2所示，阳极的电极反应式为 。假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2mol电子通过时，此时阴极溶液的质量减少 g。
（3）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图3所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2﹣。
①c电极的名称为 （填“正”或“负”）极，d电极上发生的电极反应式为 。
②如图4所示为用惰性电极电解100mL0.5mol L﹣1CuSO4溶液，b电极上发生的电极反应式为 。
24．（2025春 雨花区校级期末）（1）依据氧化还原反应2Fe3+（aq）+Cu（s）＝Cu2+（aq）+2Fe2+（aq）设计的原电池如图所示：
请回答下列问题：
①电解质溶液是 （填化学式）溶液。
②石墨电极上发生反应的类型为 （填“氧化”或“还原”）反应。
（2）某种氢氧燃料电池是用稀硫酸作电解质溶液，其装置如图。则电极a是电池的 （填“正”或“负”）极，该电池的总反应式为 。
第四章 化学反应与电能
参考答案与试题解析
一．选择题（共20小题）
1．（2025春 河北区期末）下列关于如图所示原电池装置的叙述正确的是（ ）
A．铜片质量逐渐增大
B．锌片作原电池的正极
C．H+在铜片表面被还原
D．电子从铜片经导线流向锌片
【答案】C
【分析】根据原电池原理，金属性强的金属作负极，则Zn为负极，Cu为正极。
【解答】解：A．Cu片作正极，氢离子在正极上得到电子生成H2，则Cu片的质量不变，故A错误；
B．Zn的金属性强于铜，锌是负极，故B错误；
C．Cu片作正极，氢离子在正极上得到电子生成H2，则氢离子在铜片表面被还原，故C正确；
D．原电池中电子由负极通过导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池原理等，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。
2．（2025春 南宁期末）科研人员设计了一种利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO浓度的装置，其工作原理如图所示，已知该装置在工作时，O2﹣可以在固溶体中移动。下列说法错误的是（ ）
A．该装置工作时，多孔电极b发生还原反应
B．该装置工作时，多孔电极a为正极
C．该装置工作时，电子由多孔电极a经导线流向多孔电极b
D．该装置工作时，O2﹣向多孔电极a移动
【答案】B
【分析】该原电池装置中通入空气的电极为正极，即多孔电极b为正极，电极反应为：O2+4e﹣＝2O2﹣，通入CO的电极为负极，即多孔电极a为负极，电极反应为：CO+O2﹣﹣2e﹣＝CO2。
【解答】解：A．多孔电极b为正极，发生还原反应，故A正确；
B．该装置工作时，多孔电极a为负极，故B错误；
C．原电池中电子由负极沿导线流向正极，即由多孔电极a经导线流向多孔电极b，故C正确；
D．原电池工作时阴离子移向负极，故O2﹣向多孔电极a移动，故D正确；
故选：B。
【点评】本题主要考查原电池原理等，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。
3．（2024秋 唐县校级期末）甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（ ）
A．a极为正极
B．K+从a极经溶液流向b极
C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小
D．a极的电极反应为
【答案】B
【分析】甲烷燃料电池中通入CH4的a电极为负极，通入空气的b电极为正极，b电极的电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣。
【解答】解：A．根据分析，通入CH4的a极为负极，故A错误；
B．原电池工作时，阳离子从负极经溶液流向正极，则阳离子K+从a极（负极）经溶液流向b极（正极），故B正确；
C．工作时，b电极的电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，生成氢氧根离子，b极附近溶液的碱性增强，pH会增大，故C错误；
D．a极为负极，在氢氧化钾溶液中，甲烷发生失电子的氧化反应、被氧化成，电极反应为CH4﹣8e﹣+10OH﹣7H2O，故D错误；
故选：B。
【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。
4．（2025春 包河区校级期末）某微生物燃料电池（MFC）工作原理如图（质子交换膜只允许H+通过），下列说法正确的是（ ）
A．HS﹣在硫氧化菌作用下参加的反应为：
B．若该电池外电路有0.4mol电子发生转移，则有0.2mol H+通过质子交换膜
C．若有机物是甲烷，该电池整个过程的总反应式为：CH4+2O2＝CO2+2H2O
D．a极的电势高于b极的电势
【答案】C
【分析】根据H+移动方向可知b电极为正极，电极反应式为，a电极为负极，电极反应式为。
【解答】解：A．硫氢根离子在硫氧化菌作用生成硫酸根离子和氢离子，反应方程式为：，故A错误；
B．根据电荷守恒，若该电池外电路有0.4mol电子发生转移，则有0.4mol H+通过质子交换膜，故B错误；
C．若有机物是CH4，则反应物为甲烷和氧气，产物为CO2和H2O，总反应为CH4+2O2＝CO2+2H2O，故C正确；
D．根据H+移动方向可知b电极为正极，电极反应式为，a为负极，b为正极，b极的电势高于a极的电势，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查化学电源新型电池等，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。
5．（2025春 顺义区期末）普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn（NH3）2Cl2+2MnO（OH）。下列说法正确的是（ ）
A．石墨棒作负极
B．Zn发生氧化反应
C．MnO2失电子生成MnO（OH）
D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒
【答案】B
【分析】普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn（NH3）2Cl2+2MnO（OH），根据总反应可知，锌是活泼金属，失电子发生氧化反应，则锌作负极，MnO2在石墨上得电子发生还原反应，则石墨作正极。
【解答】解：A．根据总反应可知，锌是活泼金属，失电子发生氧化反应，则锌作负极，石墨棒作正极，故A错误；
B．Zn失电子发生氧化反应，故B正确；
C．MnO2得电子发生还原反应生成MnO（OH），故C错误；
D．电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，即由锌筒通过导线流向石墨棒，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查原电池原理等，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。
6．（2025春 南阳期末）原电池原理在生活中的应用非常广泛，下列有关原电池的说法正确的是（ ）
A．原电池中，负极材料不一定比正极材料活泼
B．原电池盐桥中的电解质应能与电池中电解质溶液反应
C．盐桥可维持氧化还原反应持续进行，使能量转化率达到100%
D．燃料电池中通入O2的电极一般为负极
【答案】A
【分析】A．负极材料的活泼性不一定强于正极材料；
B．盐桥中的电解质需保持惰性，避免与电解质溶液反应；
C．盐桥维持反应持续进行，部分能量以热能散失；
D．燃料电池中，O2在正极得到电子，发生还原反应。
【解答】解：A．负极材料的活泼性不一定强于正极材料，例如铝﹣镁在氢氧化钠溶液中构成原电池时，铝为负极但不如镁活泼，故A正确；
B．盐桥中的电解质需保持惰性，避免与电解质溶液反应，否则会破坏盐桥功能，故B错误；
C．盐桥维持反应持续进行，部分能量以热能散失，能量转化率无法达到100%，故C错误；
D．燃料电池中，O2在正极得到电子，发生还原反应，故D错误；
故选：A。
【点评】本题主要考查原电池原理等，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。
7．（2025春 海淀区校级期末）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。
下列分析不正确的是（ ）
A．a侧电极反应为
B．从a侧经过交换树脂进入b侧
C．总反应中碳元素的化合价均未发生变化
D．理论上b侧每消耗1mol H2同时生成1mol CO2
【答案】D
【分析】该装置本质上是氢氧燃料电池，a侧电极为正极，氧气被还原，电极反应式为，b侧电极为负极，氢气被氧化，电极反应式为，总反应为2H2+O2＝2H2O。
【解答】解：A．a侧电极氧气被还原，发生、，总反应式为，故A正确；
B．碳酸氢根离子为阴离子，移向负极，b侧为负极，即碳酸氢根离子从a侧经过交换树脂进入b侧，故B正确；
C．、CO2中碳元素的化合价均为+4价，a侧电极反应式、b侧电极反应式，总反应为2H2+O2＝2H2O，C元素的化合价均未发生变化，故C正确；
D．根据b侧电极反应式为可知，b侧每消耗1mol H2同时生成2mol 二氧化碳，故D错误；
故选：D。
【点评】本题主要考查化学电源新型电池等，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。
8．（2025春 南阳期末）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．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c（）不变
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量减小
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
【答案】B
【分析】铜锌原电池，锌作负极，铜作正极，铜电极上发生还原反应，锌离子通过阳离子交换膜进入乙池，甲池的c（）不参加反应。
【解答】解：A.铜锌原电池，锌作负极，铜作正极，铜电极上发生还原反应，故A错误；
B.甲池的c（）不参加反应，浓度不变，故B正确；
C.铜锌原电池，锌作负极，铜作正极，铜离子在铜电极上沉淀，锌离子通过阳离子交换膜进入乙池，根据电荷守恒，每析出64g铜，就补充65g锌离子，所以电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加，故C错误；
D.由于中间存在阳离子交换膜，只有阳离子能通过，阴离子不能通过，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查原电池工作原理，难点C选项，注意利用电荷守恒分析，每析出64g铜，就补充65g锌离子，所以电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加。
9．（2025春 滨州期末）一种自循环光催化芬顿系统工作原理如图，其作用是利用太阳能驱动环境处理。体系中H2O2与Mn（Ⅱ）/Mn（Ⅳ）发生反应产生的 OH和可用于处理水体中的有机污染物。
已知：光阳极电极反应式为。
下列说法正确的是（ ）
A．该芬顿系统的能量转化形式为太阳能→化学能→电能
B．阴极反应式为
C．该系统运行前，需要在水体中投放和Mn（Ⅱ）
D．与中碳元素的化合价不同
【答案】B
【分析】该装置为电解池，由图知，光阳极先后发生反应：，，则光阳极总反应式为；阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式为，据此分析。
【解答】解：A．芬顿系统的工作原理是光能驱动的电解过程，能量转化形式为太阳能→电能→化学能，故A错误；
B．酸性条件下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，电极反应式为，故B正确；
C．和Mn（Ⅱ）是中间产物，不需要提前加入，应该提前加入Mn（Ⅳ）和，故C错误；
D．与碳酸氢根离子中C元素的化合价均为+4价，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查化学电源新型电池等，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。
10．（2025春 赤峰期末）我国科学家设计了一种催化剂同时作用在阴阳极的电解装置，工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．A极电极反应式为
B．若有2mol H+通过质子交换膜，则理论上有22.4LCO2被转化
C．电解总反应为
D．若以铅酸蓄电池为电源，则B极应与Pb极相连接
【答案】C
【分析】该装置为电解装置，A电极发生CO2转化为CO的还原反应，为阴极，与电源负极相连，B电极CH3OH发生氧化反应生成HCOOH，该电极为阳极，与电源正极相连，电解池中使用质子交换膜，说明电解质溶液为酸性，H+从阳极室通过质子交换膜移向阴极室。
【解答】解：A．A电极发生二氧化碳转化为一氧化碳的还原反应，电解质溶液为酸性，电极反应式为，故A错误；
B．根据电极反应式，有2mol 氢离子通过质子交换膜，则电路中转移2mol电子，有1mol 二氧化碳被转化，二氧化碳气体体积在标准状况下为22.4L，选项中未指明条件，故B错误；
C．阴极电极反应式为，阳极电极反应式为，阴、阳两极得失电子相同，总反应为，故C正确；
D．铅酸蓄电池中铅极为负极，二氧化铅极为正极，B电极为阳极，应与二氧化铅极相连，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
11．（2025春 枣强县校级期末）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池工作时将化学能转化为电能。某同学设计用该电池将雾霾中的SO2、NO与物质A转化为（NH4）2SO4，转化原理和进一步电镀原理如图所示。已知：装置丙为铜表面镀银装置，下列说法不正确的是（ ）
A．燃料电池放电过程中负极的电极反应式：
B．标准状况下，若物质A为氨气，当装置甲中有5.6LO2参加反应时，装置乙中通入的物质A的物质的量为0.8mol
C．电极D为Cu
D．若电极C为粗银，一段时间后，溶液中AgNO3的浓度不变
【答案】D
【分析】装置甲中NO中的N失电子，化合价由+2价升至+5价，NO发生氧化反应，该电极为负极，通入氧气的一极为正极，乙装置中，通SO2的电极与电源正极相连，为阳极，通入NO的一极为阴极，丙装置为铜表面镀银装置，则电极C为银作阳极，电极D为Cu作阴极。
【解答】解：A．装置甲中一氧化氮中的N失电子，化合价由+2价升至+5价，一氧化氮发生氧化反应，甲为燃料电池的负极，一氧化氮在负极发生氧化反应生成HNO3，根据N化合价的变化情况，结合电荷守恒、原子守恒可得到负极的反应式：，故A正确；
B．由分析知，装置乙中阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为，通入一氧化氮的电极为阴极，阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为，可得装置乙中总反应方程式为，装置甲中有5.6LO2（标准状况下为0.25mol）参加反应，此时转移电子0.25mol×4＝1mol，由装置乙中总反应方程式可知，此时生成0.4mol硫酸，可以消耗0.8mol氨气，故B正确；
C．装置丙为铜表面镀银装置，此时铜为阴极，银为阳极，由图可知电极D与装置甲的负极相连，则电极D为Cu，故C正确；
D．若电极C为粗银，则阳极消耗的Ag比阴极析出的Cu少，则一段时间后，溶液中硝酸银的浓度会减小，故D错误；
故选：D。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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．（2025春 南宁期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是（ ）
A．图甲：锌铜原电池工作时，电子由锌经电流表流向铜，再由铜经电解质溶液流向锌
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，发生还原反应，且外电路中每转移2mol电子消耗锌65g
D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为Pb﹣2e﹣＝Pb2+
【答案】B
【分析】A．电子是从负极经导线流经正极，电子不会经过电解质溶液；
B．正极为氧化银得电子发生还原反应；
C．锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应；
D．铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为。
【解答】解：A．铜锌原电池中，Cu是正极，Zn是负极，电子是从负极经导线流经正极，故A错误；
B．正极为Ag2O得电子发生还原反应，电解质溶液为氢氧化钾，所以正极的极反应为：Ag2O+2e﹣+H2O＝2Ag+2OH﹣，故B正确；
C．锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，故C错误；
D．铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
13．（2025春 滨州期末）一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。
下列说法错误的是（ ）
A．电极电势：a＜b
B．b电极反应式：
C．该电池工作一段时间后，溶液pH升高
D．由该装置可推断氧化性：NaTi2（PO4）3＞Cu2（OH）3Cl
【答案】C
【分析】放电过程中a极增重，可知放电过程中a极Cu2O失电子生成Cu2（OH）3Cl，a是负极，电极反应为，b是正极，电极反应为，据此分析。
【解答】解：A．放电过程中a极增重，可知放电过程中a极Cu2O失电子生成Cu2（OH）3Cl，a是负极，b是正极，电极电势：a＜b，故A正确；
B．b是正极，电极反应为，故B正确；
C．产生H+，该电池工作一段时间后，溶液pH降低，故C错误；
D．总反应为，氧化剂的氧化性强于氧化产物，故由该装置可推断氧化性：NaTi2（PO4）3＞Cu2（OH）3Cl，故D正确；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
14．（2025春 毕节市期末）电能是现代社会应用广泛的能源之一、下列电源装置的叙述中正确的是（ ）
A．图1中负极的电极反应式为：Zn﹣2e＝Zn2+
B．图2电池工作过程中，H+向Cu电极方向迁移
C．图3中电极b为负极，发生氧化反应
D．图4中若将Fe电极换成Ag电极，电流方向不变
【答案】A
【分析】A．图1为普通锌锰干电池，碳棒为正极，锌筒为负极；
B．图2原电池，因常温下铝遇浓硝酸钝化，所以铜为负极，铝作正极；
C．图3中a极N2H4转化为N2，N的化合价由﹣2价升高为0价；
D．金属活泼性Fe＞Cu＞Ag，图4Fe和Cu形成的原电池，Fe活泼，Fe作负极，若将Fe电极换成Ag电极，Cu比Ag活泼，Cu作负极；
【解答】A．普通锌锰干电池，碳棒为正极，锌筒为负极，电极反应式为：Zn﹣2e﹣＝Zn2+，故A正确；
B．因常温下铝遇浓硝酸钝化，所以铜为负极，铝作正极，H+向正极（Al电极）方向迁移，故B错误；
C．图3中a极肼转化为氮气，N的化合价由﹣2价升高为0价，N2H4发生氧化反应，a是负极，故C错误；
D．金属活泼性Fe＞Cu＞Ag，Fe和Cu形成的原电池，Fe活泼，Fe作负极，电流方向为Cu→Fe，若将Fe电极换成Ag电极，Cu比Ag活泼，Cu作负极，电流方向为Ag→Cu，故D错误；
故选：A。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
15．（2025 武鸣区校级模拟）近年来，锌离子电池在大规模电网储能系统中得到广泛应用，如图所示，锌离子电池放电时Zn2+会嵌入到N极石墨烯（用R表示）的层状结构中形成ZnxR。下列说法错误的是（ ）
A．锌离子电池储能时，M极上发生还原反应
B．锌离子电池放电时，N极为电池的正极
C．储能时，每转移2mol电子，N极有2mol Zn2+脱嵌（不考虑副反应）
D．长时间的析氢副反应会导致电解质溶液中Zn2+的损耗
【答案】C
【分析】放电时为原电池，放电时锌为负极，失去电子，发生氧化反应，N极发生还原反应，做正极，储能时为电解池，N电极的反应为，以此解题。
【解答】解：A．充电时，M电极为阴极，发生还原反应，故A正确；
B．放电时锌为负极，失去电子，发生氧化反应，N极发生还原反应，放电时为原电池，N电极为正极，故B正确；
C．储能时为电解池，N电极的反应为，由电极反应可知，每转移2mol电子，N极有1mol Zn2+脱嵌（不考虑副反应），故C错误；
D．长时间的析氢副反应，使溶液pH升高，Zn2+转化为Zn（OH）2，导致电解质溶液中Zn2+的损耗，故D正确；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
16．（2025春 辽宁期末）某新型储能电池原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．多孔碳为该新型储能电池的负极
B．储能过程中化学能转变为电能
C．放电时交换膜左侧溶液中浓度不变
D．电池放电总反应：Pb+2Fe3+＝Pb2++2Fe2+
【答案】C
【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
【解答】解：A．在该电池中，Pb失电子发生氧化反应，Pb作负极，多孔碳作正极，故A错误；
B．储能过程是充电过程，充电过程中是电能转变为化学能，故B错误；
C．放电时，负极反应式为，交换膜左侧溶液中硫酸根离子参与反应，但右侧会通过阴离子交换膜移向左侧，根据电荷守恒和溶液的电中性，交换膜左侧溶液中浓度不变，故C正确；
D．由于溶液中有硫酸根离子，放电时Pb转化为硫酸铅，电池放电总反应为，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
17．（2025 四川）最近，我国科学工作者制备了一种Ni—CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为NH3。
下列说法错误的是（ ）
A．放电时，负极区游离的OH﹣数目保持不变
B．放电时，还原1.0mol 为NH3，理论上需要8.0mol氢原子
C．充电时，OH﹣从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D．充电时，电池总反应为4[Al（OH）4]﹣═4Al+6H2O+4OH﹣+3O2↑
【答案】A
【分析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根：Al﹣3e﹣+4OH﹣＝[Al（OH）4]﹣，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为NH3，充电时，电池阴极反应式为4[Al（OH）4]﹣+12e﹣＝4Al+16OH﹣，阳极反应式为12OH﹣﹣12e﹣＝3O2↑+6H2O，总反应为4[Al（OH）4]﹣═4Al+6H2O+4OH﹣+3O2↑，据此解答。
【解答】解：A.放电时，负极铝失去电子，反应式为：Al﹣3e﹣+4OH﹣＝[Al（OH）4]﹣，当转移3mole﹣时，消耗4mol OH﹣，同时正极区会有3mol OH﹣通过OH﹣离子交换膜进行补充，该过程中消耗1mol OH﹣，故放电时，负极区游离的OH﹣数目会减少，故A错误；
B.正极水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子将吸附在电催化剂表面的硝酸根离子逐步还原为氨气，还原1.0mol硝酸根离子为氨气，得到8mole﹣，所以需要8.0mol氢原子，故B正确；
C.充电时，阴离子向阳极方向移动，OH﹣从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区，故C正确；
D.充电时，阳极反应式为12OH﹣﹣12e﹣＝3O2↑+6H2O，阴极反应式为4[Al（OH）4]﹣+12e﹣＝4Al+16OH﹣，总反应为4[Al（OH）4]﹣═4Al+6H2O+4OH﹣+3O2↑，故D正确；
故选：A。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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．（2025春 深圳月考）城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁外壳为负极
B．镁块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．镁发生反应：Mg﹣2e﹣＝Mg2+
【答案】D
【分析】钢铁外壳连接了镁块，由于金属活动性：Mg＞Fe，则镁块为负极，钢铁外壳为正极，形成原电池，Mg失去电子，电极反应式为Mg﹣2e﹣＝Mg2+，据此分析。
【解答】解：A．钢铁外壳连接了镁块，由于金属活动性：Mg＞Fe，则镁块为负极，钢铁外壳为正极，形成原电池，金属镁失去电子，电极反应式为Mg﹣2e﹣＝Mg2+，钢铁在正极被保护，能延缓其腐蚀，故A错误；
B．金属镁失去电子，发生氧化反应，镶嵌的镁块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误；
C．由分析得，该方法为牺牲阳极法，故C错误；
D．金属镁失去电子，发生氧化反应：Mg﹣2e﹣＝Mg2+，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查金属的腐蚀与防护等，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．（2025春 青秀区校级期末）科研人员采用牺牲阳极法延缓港珠澳大桥钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是（ ）
A．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块
B．钢管桩发生反应：Fe﹣3e﹣＝Fe3+
C．钢管桩为电子流入的一极
D．牺牲阳极法中钢管桩与外加电源负极相连
【答案】C
【分析】A．铜的金属性比铁强；
B．钢管桩发生反应：Fe﹣2e﹣═Fe2+；
C．钢管桩发生还原反应；
D．牺牲阳极法不是外加电流法。
【解答】解：A．铁的金属性比铜强，牺牲阳极法应该使用金属性比铁强的金属，故A错误；
B．钢管桩发生反应：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故B错误；
C．钢管桩发生还原反应，是电子流入的一极，故C正确；
D．牺牲阳极法不是外加电流法，牺牲阳极法是连接活泼金属，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了金属的电化学腐蚀和防护，难度不大，应注意的是金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，其中以电化学腐蚀为主。
20．（2025 南安市校级模拟）恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法正确的是（ ）
A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀
B．AB段pH越大，析氢速率越大
C．BC段正极反应式主要为
D．DE段pH基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀
【答案】C
【分析】图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH＝1.8，AB段溶液pH值增大，体系压强增大，铁主要发生析氢腐蚀；BD段溶液的pH值增加，体系压强减小，发生吸氧腐蚀，正极反应式为：O2+4e﹣+4H+＝2H2O；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+＝2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O＝4Fe（OH）3+8H+产生H+的量基本相同。
【解答】解：A．铁的电化学腐蚀发生电化学反应，不属于化学腐蚀，故A错误；
B．AB段pH越大，氢离子浓度越小，析氢速率越小，故B错误；
C．根据分析，BC段溶液的pH值增加，体系压强减小，发生吸氧腐蚀，BC段正极反应式主要为，故C正确；
D．铁锈疏松，不能阻止铁粉继续发生腐蚀，DE段pH基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+＝2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O＝4Fe（OH）3+8H+产生H+的量基本相同，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查金属的腐蚀与防护等，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。
二．解答题（共4小题）
21．（2025春 南宁期末）通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。请回答下列问题：
（1）煤的干馏属于 化学 （填“物理”或“化学”）变化；大量燃烧含硫燃煤会造成 酸雨（或其他合理答案） （写一种环境污染现象）。
（2）煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气，写出该反应的化学方程式： 。
（3）煤也可以间接液化，一般是先转化为CO和H2，然后在催化剂的作用下合成甲醇。一定条件下，向体积为10L的恒温恒容密闭容器中通入3mol H2（g）和1mol CO（g），发生反应：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）。充分反应5min后恰好达到平衡状态，测得平衡时容器中CH3OH的体积分数为30%。
①0～5min内，v（H2）＝ 0.03 mol L﹣1 min﹣1，CO的转化率为 75 %。
②下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 CD （填序号）。
A．v（CO）＝v（CH3OH）
B．容器内混合气体的密度不再变化
C．容器内混合气体的压强不再变化
D．单位时间内断裂2mol H—H键的同时断裂3mol C—H键
（4）科研人员将CO和H2合成甲醇的反应设计成原电池，其工作原理如图所示。该装置工作时，Pt1为 正 （填“正”或“负”）极；当外电路转移的电子数为4NA时，理论上需要消耗H2的质量为 4 g。
【答案】（1）化学；酸雨（或其他合理答案）；
（2）；
（3）①0.03；75；
②CD；
（4）正；4。
【分析】（1）根据煤的干馏过程及酸雨的形成原因进行分析；
（2）根据碳与水蒸气反应生成水煤气的化学方程式进行分析；
（3）根据化学反应速率的计算、转化率的计算以及平衡状态的判断进行分析；
（4）根据原电池的工作原理及电子转移数与反应物消耗量的关系进行分析。
【解答】解：（1）煤的干馏是指在隔绝空气的条件下对煤进行加热分解的过程，属于化学变化；大量燃烧含硫燃煤会生成二氧化硫，会造成酸雨，
故答案为：化学；酸雨（或其他合理答案）；
（2）煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，发生的主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气，则水煤气为一氧化碳和氢气，反应的化学方程式为：，
故答案为：；
（3）①向体积为10 L的恒温恒容密闭容器中通入3 mol H2（g）和1 mol CO（g），则有三段式为：
CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）
初始（mol） 1 3 0
反应（mol） x 2x x
平衡（mol） 1﹣x 3﹣2x x
平衡时容器中CH3OH的体积分数为，解得x＝0.75，则0～5 min内v（H2）；CO的转化率，
故答案为：0.03；75；
②A．v（CO）＝v（CH3OH）未指明反应方向，不能说明该反应达到平衡状态，故A错误；
B．容器内混合气体的质量不变，容积体积不变，则密度始终不变，不能说明该反应达到平衡状态，故B错误；
C．恒温恒容密闭容器，正反应方向气体体积减小，则反应压强减小，当容器内混合气体的压强不再变化，说明该反应达到平衡状态，故C正确；
D．单位时间内断裂2 mol H—H键的同时断裂3 mol C—H键，说明正逆反应速率相等，说明该反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：CD；
（4）该原电池中CO通入后，碳元素得到电子，化合价降低，变为甲醇，可知CO通入电极为正极，即Pt1为正极；H2中氢元素失去电子，变为氢离子，可知H2通入电极为负极，电极反应式为：H2﹣2e﹣＝2H+，则当外电路转移的电子数为4NA时，理论上需要消耗H2的质量为4g，
故答案为：正；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。
22．（2025春 北京校级月考）完成下列问题。
（1）下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 C 。
A．CO2+C＝2CO
B．SO3+H2O＝H2SO4
C．
D．Ba（OH）2+H2SO4＝BaSO4+2H2O
（2）设计原电池装置证明Fe3+的氧化性比Cu2+强。
①写出能说明氧化性Fe3+大于Cu2+的离子方程式： 2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+ 。
②在方框中画出装置图，标注出电极材料和电解质溶液 。
（3）某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验。实验结果记录如表：
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨
3 Al、Cu 浓硝酸 偏向Al
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
根据表中记录的实验现象，回答下列问题。
①实验1中铝电极的电极反应式： 2H++2e﹣＝H2↑ 。
②实验3中电流表指针偏向Al的原因为： 常温下，Al在浓硝酸中钝化 。
③实验4中铝电极的电极反应式： Al﹣3e﹣+4OH﹣ 。
（4）①如图，若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，电池总反应为CO2+3H2＝CH3OH+H2O，则正极电极反应式为 CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O 。
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为 SO2﹣2e﹣+2H2O4H+ ，电池的总反应方程式为 2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4 。
【答案】（1）C；
（2）①2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+；
②；
（3）①2H++2e﹣＝H2↑；
②常温下，Al在浓硝酸中钝化；
③Al﹣3e﹣+4OH﹣；
（4）①CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O；
②SO2﹣2e﹣+2H2O4H+；2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4。
【分析】（1）根据原电池的构成条件进行分析。原电池的构成需要自发进行的氧化还原反应，且反应必须是放热的；
（2）根据氧化还原反应的原理和原电池的设计原则进行分析。需要选择合适的电极材料和电解质溶液，使Fe3+氧化Cu，从而证明Fe3+的氧化性比Cu2+强；
（3）根据实验现象和电极反应进行分析。通过观察电流计指针的偏转方向，判断电极的正负极，并写出相应的电极反应式；
（4）根据燃料电池的工作原理和电极反应进行分析。根据电池总反应，推导出正极和负极的电极反应式。
【解答】解：（1）A．原电池的构成原理是自发进行的氧化还原反应，而C（s）+CO2（g）2CO（g）是在高温条件下进行的反应，不能自发进行，所以不能设计成原电池，故A错误；
B．原电池的构成原理是自发进行的氧化还原反应，而SO3+H2O＝H2SO4不属于氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故B错误；
C．是甲烷的燃烧反应，可以设计成甲烷燃料电池，能设计成原电池，故C正确；
D．Ba（OH）2+H2SO4＝BaSO4+2H2O不属于氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故D错误；
故答案为：C；
（2）①Fe3+和Cu反应生成Cu2+和Fe2+，该反应中Fe3+为氧化剂，Cu2+是氧化产物，则说明氧化性Fe3+大于Cu2+，离子方程式为：2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+，
故答案为：2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+；
②2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+中Fe3+得到电子，Cu失去电子，则正极为Cu电极，负极用石墨电极，电解质溶液用氯化铁溶液，设计为：，
故答案为：；
（3）①实验1中电流计指针偏向Al，Al为正极，Mg为负极，H+在正极得到电子生成H2，铝电极的电极反应式：2H++2e﹣＝H2↑，
故答案为：2H++2e﹣＝H2↑；
②实验3中电流表指针偏向Al，Al为正极，Cu为负极，Cu失去电子生成Cu2+，原因是：常温下，Al在浓硝酸中钝化，
故答案为：常温下，Al在浓硝酸中钝化；
③实验4中电流表指针偏向Mg，Mg为正极，Al为负极，Al和NaOH发生反应生成Na[Al（OH）4]，离子方程式为：Al﹣3e﹣+4OH﹣，
故答案为：Al﹣3e﹣+4OH﹣；
（4）①电池总反应为CO2+3H2＝CH3OH+H2O，CO2在正极得到电子生成CH3OH，根据得失电子守恒和电荷守恒配平正极电极反应式为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O，
故答案为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O；
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，总反应为：2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4，SO2在负极失去电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：SO2﹣2e﹣+2H2O4H+，
故答案为：SO2﹣2e﹣+2H2O4H+；2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4。
【点评】本题主要考查设计原电池等，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。
23．（2025春 吉林期末）电化学原理在化学工业中有着广泛的应用。回答下列问题：
（1）如图1表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液的既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。写出该电池的正极的电极反应式： 。生产中可分离出的物质A的化学式为 NH4Cl 。
（2）电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解的原理如图2所示，阳极的电极反应式为 2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑ 。假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2mol电子通过时，此时阴极溶液的质量减少 3.6 g。
（3）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图3所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2﹣。
①c电极的名称为 正 （填“正”或“负”）极，d电极上发生的电极反应式为 CH4﹣8e﹣+4O2﹣＝CO2+2H2O 。
②如图4所示为用惰性电极电解100mL0.5mol L﹣1CuSO4溶液，b电极上发生的电极反应式为 Cu2++2e﹣＝Cu 。
【答案】（1）；NH4Cl；
（2）2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑；3.6；
（3）①正；CH4﹣8e﹣+4O2﹣＝CO2+2H2O；
②Cu2++2e﹣＝Cu。
【分析】（1）根据题意和图1可知，燃料电池中反应物有N2、H2，N比H容易得到电子，H失去电子做原电池负极，N得到电子做原电池正极，电池正极反应式为：；
（2）转化成N2，N化合价升高，得到电子，Ag﹣Pt做电解池阴极，故阳极为Pt，阳极反应物为水，失去电子，阳极的电极反应式为：，阴极电极反应方程式为：；
（3）①根据电流方向可知，c电极为正极，固体电解质在高温下传导正极生成的O2﹣，电流方向流向d电极，所以电子方向为从d电极流出，d电极的反应物为甲烷和O2﹣，反应方程式为：。
【解答】解：（1）根据题意和图1可知，燃料电池中反应物有N2、H2，N比H容易得到电子，H失去电子做原电池负极，N得到电子做原电池正极，电池正极反应式为：，由题意和图1可知，该电池为实现氮固定的新型燃料电池，反应物中，N2转化为，H2转化为H+，为溶液补充H+，燃料电池底部分离出来又重新投入到电池里的物质有HCl、NH4Cl，生产中可分离出的物质A的化学式为NH4Cl，
故答案为：；NH4Cl；
（2）由题意和图可知，转化成N2，N化合价升高，得到电子，Ag﹣Pt做电解池阴极，故阳极为Pt，阳极反应物为水，失去电子，阳极的电极反应式为：，由题意和图可知，阴极减少的质量为：产生氮气的质量﹣氢离子移动到阴极的质量；阴极电极反应方程式为：，当电路中有2mol电子通过时，此时生成0.2mol N2，阳极中产生的H+通过离子交换膜移动到阴极，，根据阳极反应方程式可知，电路中有2mol电子通过时产生2mol H+，其质量为2g，故阴极溶液减少的质量为：m＝n×M＝0.2mol×28g/mol﹣2g＝3.6g，
故答案为：2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑；3.6；
（3）①根据电流方向可知，c电极为正极；由题意可知，固体电解质在高温下传导正极生成的O2﹣，电流方向流向d电极，所以电子方向为从d电极流出，d电极的反应物为甲烷和O2﹣，反应方程式为：，
故答案为：正；CH4﹣8e﹣+4O2﹣＝CO2+2H2O；
③b电极和电源负极相连，为电解阴极，阴极得到电子，反应方程式为：Cu2++2e﹣＝Cu，
故答案为：Cu2++2e﹣＝Cu。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
24．（2025春 雨花区校级期末）（1）依据氧化还原反应2Fe3+（aq）+Cu（s）＝Cu2+（aq）+2Fe2+（aq）设计的原电池如图所示：
请回答下列问题：
①电解质溶液是 Fe2（SO4）3 （填化学式）溶液。
②石墨电极上发生反应的类型为 还原 （填“氧化”或“还原”）反应。
（2）某种氢氧燃料电池是用稀硫酸作电解质溶液，其装置如图。则电极a是电池的 负 （填“正”或“负”）极，该电池的总反应式为 O2+2H2＝2H2O 。
【答案】（1）①Fe2（SO4）3；
②还原；
（2）负；O2+2H2＝2H2O。
【分析】根据题中所给的氧化还原反应，由得失电子判断正负极及所需电解质溶液；根据氢氧燃烧电池化合价的变化判断正负极及写出总的反应方程式；据此解答。
【解答】解：（1）①2Fe3+（aq）+Cu（s）＝Cu2+（aq）+2Fe2+（aq），铜失电子，化合价升高，Cu为负极，电解质溶液为含有Fe3+的溶液，可为Fe2（SO4）3溶液，
故答案为：Fe2（SO4）3；
②铜失电子，化合价升高，铜为负极，石墨为正极，在正极是Fe3+得电子，被还原，发生还原反应，
故答案为：还原；
（2）氢氧燃料电池中，氢元素化合价升高，氧元素化合价降低，则氢气在负极上失电子，发生氧化反应，则通入氢气的a极为负极，氧气在正极上得电子，发生还原反应，通入O2的b极为正极，总的反应方程式为2H2+O2＝2H2O，
故答案为：负，2H2+O2＝2H2O。
【点评】本题主要考查设计原电池等，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。
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第四章 化学反应与电能
一．选择题（共20小题）
1．（2025春 河北区期末）下列关于如图所示原电池装置的叙述正确的是（ ）
A．铜片质量逐渐增大
B．锌片作原电池的正极
C．H+在铜片表面被还原
D．电子从铜片经导线流向锌片
2．（2025春 南宁期末）科研人员设计了一种利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO浓度的装置，其工作原理如图所示，已知该装置在工作时，O2﹣可以在固溶体中移动。下列说法错误的是（ ）
A．该装置工作时，多孔电极b发生还原反应
B．该装置工作时，多孔电极a为正极
C．该装置工作时，电子由多孔电极a经导线流向多孔电极b
D．该装置工作时，O2﹣向多孔电极a移动
3．（2024秋 唐县校级期末）甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（ ）
A．a极为正极
B．K+从a极经溶液流向b极
C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小
D．a极的电极反应为
4．（2025春 包河区校级期末）某微生物燃料电池（MFC）工作原理如图（质子交换膜只允许H+通过），下列说法正确的是（ ）
A．HS﹣在硫氧化菌作用下参加的反应为：
B．若该电池外电路有0.4mol电子发生转移，则有0.2mol H+通过质子交换膜
C．若有机物是甲烷，该电池整个过程的总反应式为：CH4+2O2＝CO2+2H2O
D．a极的电势高于b极的电势
5．（2025春 顺义区期末）普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn（NH3）2Cl2+2MnO（OH）。下列说法正确的是（ ）
A．石墨棒作负极
B．Zn发生氧化反应
C．MnO2失电子生成MnO（OH）
D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒
6．（2025春 南阳期末）原电池原理在生活中的应用非常广泛，下列有关原电池的说法正确的是（ ）
A．原电池中，负极材料不一定比正极材料活泼
B．原电池盐桥中的电解质应能与电池中电解质溶液反应
C．盐桥可维持氧化还原反应持续进行，使能量转化率达到100%
D．燃料电池中通入O2的电极一般为负极
7．（2025春 海淀区校级期末）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。
下列分析不正确的是（ ）
A．a侧电极反应为
B．从a侧经过交换树脂进入b侧
C．总反应中碳元素的化合价均未发生变化
D．理论上b侧每消耗1mol H2同时生成1mol CO2
8．（2025春 南阳期末）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．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c（）不变
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量减小
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
9．（2025春 滨州期末）一种自循环光催化芬顿系统工作原理如图，其作用是利用太阳能驱动环境处理。体系中H2O2与Mn（Ⅱ）/Mn（Ⅳ）发生反应产生的 OH和可用于处理水体中的有机污染物。
已知：光阳极电极反应式为。
下列说法正确的是（ ）
A．该芬顿系统的能量转化形式为太阳能→化学能→电能
B．阴极反应式为
C．该系统运行前，需要在水体中投放和Mn（Ⅱ）
D．与中碳元素的化合价不同
10．（2025春 赤峰期末）我国科学家设计了一种催化剂同时作用在阴阳极的电解装置，工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．A极电极反应式为
B．若有2mol H+通过质子交换膜，则理论上有22.4LCO2被转化
C．电解总反应为
D．若以铅酸蓄电池为电源，则B极应与Pb极相连接
11．（2025春 枣强县校级期末）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池工作时将化学能转化为电能。某同学设计用该电池将雾霾中的SO2、NO与物质A转化为（NH4）2SO4，转化原理和进一步电镀原理如图所示。已知：装置丙为铜表面镀银装置，下列说法不正确的是（ ）
A．燃料电池放电过程中负极的电极反应式：
B．标准状况下，若物质A为氨气，当装置甲中有5.6LO2参加反应时，装置乙中通入的物质A的物质的量为0.8mol
C．电极D为Cu
D．若电极C为粗银，一段时间后，溶液中AgNO3的浓度不变
12．（2025春 南宁期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是（ ）
A．图甲：锌铜原电池工作时，电子由锌经电流表流向铜，再由铜经电解质溶液流向锌
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，发生还原反应，且外电路中每转移2mol电子消耗锌65g
D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为Pb﹣2e﹣＝Pb2+
13．（2025春 滨州期末）一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。
下列说法错误的是（ ）
A．电极电势：a＜b
B．b电极反应式：
C．该电池工作一段时间后，溶液pH升高
D．由该装置可推断氧化性：NaTi2（PO4）3＞Cu2（OH）3Cl
14．（2025春 毕节市期末）电能是现代社会应用广泛的能源之一、下列电源装置的叙述中正确的是（ ）
A．图1中负极的电极反应式为：Zn﹣2e＝Zn2+
B．图2电池工作过程中，H+向Cu电极方向迁移
C．图3中电极b为负极，发生氧化反应
D．图4中若将Fe电极换成Ag电极，电流方向不变
15．（2025 武鸣区校级模拟）近年来，锌离子电池在大规模电网储能系统中得到广泛应用，如图所示，锌离子电池放电时Zn2+会嵌入到N极石墨烯（用R表示）的层状结构中形成ZnxR。下列说法错误的是（ ）
A．锌离子电池储能时，M极上发生还原反应
B．锌离子电池放电时，N极为电池的正极
C．储能时，每转移2mol电子，N极有2mol Zn2+脱嵌（不考虑副反应）
D．长时间的析氢副反应会导致电解质溶液中Zn2+的损耗
16．（2025春 辽宁期末）某新型储能电池原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．多孔碳为该新型储能电池的负极
B．储能过程中化学能转变为电能
C．放电时交换膜左侧溶液中浓度不变
D．电池放电总反应：Pb+2Fe3+＝Pb2++2Fe2+
17．（2025 四川）最近，我国科学工作者制备了一种Ni—CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为NH3。
下列说法错误的是（ ）
A．放电时，负极区游离的OH﹣数目保持不变
B．放电时，还原1.0mol 为NH3，理论上需要8.0mol氢原子
C．充电时，OH﹣从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D．充电时，电池总反应为4[Al（OH）4]﹣═4Al+6H2O+4OH﹣+3O2↑
18．（2025春 深圳月考）城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁外壳为负极
B．镁块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．镁发生反应：Mg﹣2e﹣＝Mg2+
19．（2025春 青秀区校级期末）科研人员采用牺牲阳极法延缓港珠澳大桥钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是（ ）
A．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块
B．钢管桩发生反应：Fe﹣3e﹣＝Fe3+
C．钢管桩为电子流入的一极
D．牺牲阳极法中钢管桩与外加电源负极相连
20．（2025 南安市校级模拟）恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法正确的是（ ）
A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀
B．AB段pH越大，析氢速率越大
C．BC段正极反应式主要为
D．DE段pH基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀
二．解答题（共4小题）
21．（2025春 南宁期末）通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。请回答下列问题：
（1）煤的干馏属于 （填“物理”或“化学”）变化；大量燃烧含硫燃煤会造成 （写一种环境污染现象）。
（2）煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气，写出该反应的化学方程式： 。
（3）煤也可以间接液化，一般是先转化为CO和H2，然后在催化剂的作用下合成甲醇。一定条件下，向体积为10L的恒温恒容密闭容器中通入3mol H2（g）和1mol CO（g），发生反应：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）。充分反应5min后恰好达到平衡状态，测得平衡时容器中CH3OH的体积分数为30%。
①0～5min内，v（H2）＝ mol L﹣1 min﹣1，CO的转化率为 %。
②下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 （填序号）。
A．v（CO）＝v（CH3OH）
B．容器内混合气体的密度不再变化
C．容器内混合气体的压强不再变化
D．单位时间内断裂2mol H—H键的同时断裂3mol C—H键
（4）科研人员将CO和H2合成甲醇的反应设计成原电池，其工作原理如图所示。该装置工作时，Pt1为 （填“正”或“负”）极；当外电路转移的电子数为4NA时，理论上需要消耗H2的质量为 g。
22．（2025春 北京校级月考）完成下列问题。
（1）下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 。
A．CO2+C＝2CO
B．SO3+H2O＝H2SO4
C．
D．Ba（OH）2+H2SO4＝BaSO4+2H2O
（2）设计原电池装置证明Fe3+的氧化性比Cu2+强。
①写出能说明氧化性Fe3+大于Cu2+的离子方程式： 。
②在方框中画出装置图，标注出电极材料和电解质溶液 。
（3）某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验。实验结果记录如表：
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨
3 Al、Cu 浓硝酸 偏向Al
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
根据表中记录的实验现象，回答下列问题。
①实验1中铝电极的电极反应式： 。
②实验3中电流表指针偏向Al的原因为： 。
③实验4中铝电极的电极反应式： 。
（4）①如图，若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，电池总反应为CO2+3H2＝CH3OH+H2O，则正极电极反应式为 。
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为 ，电池的总反应方程式为 。
23．（2025春 吉林期末）电化学原理在化学工业中有着广泛的应用。回答下列问题：
（1）如图1表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液的既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。写出该电池的正极的电极反应式： 。生产中可分离出的物质A的化学式为 。
（2）电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解的原理如图2所示，阳极的电极反应式为 。假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2mol电子通过时，此时阴极溶液的质量减少 g。
（3）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图3所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2﹣。
①c电极的名称为 （填“正”或“负”）极，d电极上发生的电极反应式为 。
②如图4所示为用惰性电极电解100mL0.5mol L﹣1CuSO4溶液，b电极上发生的电极反应式为 。
24．（2025春 雨花区校级期末）（1）依据氧化还原反应2Fe3+（aq）+Cu（s）＝Cu2+（aq）+2Fe2+（aq）设计的原电池如图所示：
请回答下列问题：
①电解质溶液是 （填化学式）溶液。
②石墨电极上发生反应的类型为 （填“氧化”或“还原”）反应。
（2）某种氢氧燃料电池是用稀硫酸作电解质溶液，其装置如图。则电极a是电池的 （填“正”或“负”）极，该电池的总反应式为 。
第四章 化学反应与电能
参考答案与试题解析
一．选择题（共20小题）
1．（2025春 河北区期末）下列关于如图所示原电池装置的叙述正确的是（ ）
A．铜片质量逐渐增大
B．锌片作原电池的正极
C．H+在铜片表面被还原
D．电子从铜片经导线流向锌片
【答案】C
【分析】根据原电池原理，金属性强的金属作负极，则Zn为负极，Cu为正极。
【解答】解：A．Cu片作正极，氢离子在正极上得到电子生成H2，则Cu片的质量不变，故A错误；
B．Zn的金属性强于铜，锌是负极，故B错误；
C．Cu片作正极，氢离子在正极上得到电子生成H2，则氢离子在铜片表面被还原，故C正确；
D．原电池中电子由负极通过导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池原理等，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。
2．（2025春 南宁期末）科研人员设计了一种利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO浓度的装置，其工作原理如图所示，已知该装置在工作时，O2﹣可以在固溶体中移动。下列说法错误的是（ ）
A．该装置工作时，多孔电极b发生还原反应
B．该装置工作时，多孔电极a为正极
C．该装置工作时，电子由多孔电极a经导线流向多孔电极b
D．该装置工作时，O2﹣向多孔电极a移动
【答案】B
【分析】该原电池装置中通入空气的电极为正极，即多孔电极b为正极，电极反应为：O2+4e﹣＝2O2﹣，通入CO的电极为负极，即多孔电极a为负极，电极反应为：CO+O2﹣﹣2e﹣＝CO2。
【解答】解：A．多孔电极b为正极，发生还原反应，故A正确；
B．该装置工作时，多孔电极a为负极，故B错误；
C．原电池中电子由负极沿导线流向正极，即由多孔电极a经导线流向多孔电极b，故C正确；
D．原电池工作时阴离子移向负极，故O2﹣向多孔电极a移动，故D正确；
故选：B。
【点评】本题主要考查原电池原理等，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。
3．（2024秋 唐县校级期末）甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（ ）
A．a极为正极
B．K+从a极经溶液流向b极
C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小
D．a极的电极反应为
【答案】B
【分析】甲烷燃料电池中通入CH4的a电极为负极，通入空气的b电极为正极，b电极的电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣。
【解答】解：A．根据分析，通入CH4的a极为负极，故A错误；
B．原电池工作时，阳离子从负极经溶液流向正极，则阳离子K+从a极（负极）经溶液流向b极（正极），故B正确；
C．工作时，b电极的电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，生成氢氧根离子，b极附近溶液的碱性增强，pH会增大，故C错误；
D．a极为负极，在氢氧化钾溶液中，甲烷发生失电子的氧化反应、被氧化成，电极反应为CH4﹣8e﹣+10OH﹣7H2O，故D错误；
故选：B。
【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。
4．（2025春 包河区校级期末）某微生物燃料电池（MFC）工作原理如图（质子交换膜只允许H+通过），下列说法正确的是（ ）
A．HS﹣在硫氧化菌作用下参加的反应为：
B．若该电池外电路有0.4mol电子发生转移，则有0.2mol H+通过质子交换膜
C．若有机物是甲烷，该电池整个过程的总反应式为：CH4+2O2＝CO2+2H2O
D．a极的电势高于b极的电势
【答案】C
【分析】根据H+移动方向可知b电极为正极，电极反应式为，a电极为负极，电极反应式为。
【解答】解：A．硫氢根离子在硫氧化菌作用生成硫酸根离子和氢离子，反应方程式为：，故A错误；
B．根据电荷守恒，若该电池外电路有0.4mol电子发生转移，则有0.4mol H+通过质子交换膜，故B错误；
C．若有机物是CH4，则反应物为甲烷和氧气，产物为CO2和H2O，总反应为CH4+2O2＝CO2+2H2O，故C正确；
D．根据H+移动方向可知b电极为正极，电极反应式为，a为负极，b为正极，b极的电势高于a极的电势，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查化学电源新型电池等，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。
5．（2025春 顺义区期末）普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn（NH3）2Cl2+2MnO（OH）。下列说法正确的是（ ）
A．石墨棒作负极
B．Zn发生氧化反应
C．MnO2失电子生成MnO（OH）
D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒
【答案】B
【分析】普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn（NH3）2Cl2+2MnO（OH），根据总反应可知，锌是活泼金属，失电子发生氧化反应，则锌作负极，MnO2在石墨上得电子发生还原反应，则石墨作正极。
【解答】解：A．根据总反应可知，锌是活泼金属，失电子发生氧化反应，则锌作负极，石墨棒作正极，故A错误；
B．Zn失电子发生氧化反应，故B正确；
C．MnO2得电子发生还原反应生成MnO（OH），故C错误；
D．电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，即由锌筒通过导线流向石墨棒，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查原电池原理等，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。
6．（2025春 南阳期末）原电池原理在生活中的应用非常广泛，下列有关原电池的说法正确的是（ ）
A．原电池中，负极材料不一定比正极材料活泼
B．原电池盐桥中的电解质应能与电池中电解质溶液反应
C．盐桥可维持氧化还原反应持续进行，使能量转化率达到100%
D．燃料电池中通入O2的电极一般为负极
【答案】A
【分析】A．负极材料的活泼性不一定强于正极材料；
B．盐桥中的电解质需保持惰性，避免与电解质溶液反应；
C．盐桥维持反应持续进行，部分能量以热能散失；
D．燃料电池中，O2在正极得到电子，发生还原反应。
【解答】解：A．负极材料的活泼性不一定强于正极材料，例如铝﹣镁在氢氧化钠溶液中构成原电池时，铝为负极但不如镁活泼，故A正确；
B．盐桥中的电解质需保持惰性，避免与电解质溶液反应，否则会破坏盐桥功能，故B错误；
C．盐桥维持反应持续进行，部分能量以热能散失，能量转化率无法达到100%，故C错误；
D．燃料电池中，O2在正极得到电子，发生还原反应，故D错误；
故选：A。
【点评】本题主要考查原电池原理等，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。
7．（2025春 海淀区校级期末）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。
下列分析不正确的是（ ）
A．a侧电极反应为
B．从a侧经过交换树脂进入b侧
C．总反应中碳元素的化合价均未发生变化
D．理论上b侧每消耗1mol H2同时生成1mol CO2
【答案】D
【分析】该装置本质上是氢氧燃料电池，a侧电极为正极，氧气被还原，电极反应式为，b侧电极为负极，氢气被氧化，电极反应式为，总反应为2H2+O2＝2H2O。
【解答】解：A．a侧电极氧气被还原，发生、，总反应式为，故A正确；
B．碳酸氢根离子为阴离子，移向负极，b侧为负极，即碳酸氢根离子从a侧经过交换树脂进入b侧，故B正确；
C．、CO2中碳元素的化合价均为+4价，a侧电极反应式、b侧电极反应式，总反应为2H2+O2＝2H2O，C元素的化合价均未发生变化，故C正确；
D．根据b侧电极反应式为可知，b侧每消耗1mol H2同时生成2mol 二氧化碳，故D错误；
故选：D。
【点评】本题主要考查化学电源新型电池等，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。
8．（2025春 南阳期末）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．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c（）不变
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量减小
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
【答案】B
【分析】铜锌原电池，锌作负极，铜作正极，铜电极上发生还原反应，锌离子通过阳离子交换膜进入乙池，甲池的c（）不参加反应。
【解答】解：A.铜锌原电池，锌作负极，铜作正极，铜电极上发生还原反应，故A错误；
B.甲池的c（）不参加反应，浓度不变，故B正确；
C.铜锌原电池，锌作负极，铜作正极，铜离子在铜电极上沉淀，锌离子通过阳离子交换膜进入乙池，根据电荷守恒，每析出64g铜，就补充65g锌离子，所以电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加，故C错误；
D.由于中间存在阳离子交换膜，只有阳离子能通过，阴离子不能通过，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查原电池工作原理，难点C选项，注意利用电荷守恒分析，每析出64g铜，就补充65g锌离子，所以电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加。
9．（2025春 滨州期末）一种自循环光催化芬顿系统工作原理如图，其作用是利用太阳能驱动环境处理。体系中H2O2与Mn（Ⅱ）/Mn（Ⅳ）发生反应产生的 OH和可用于处理水体中的有机污染物。
已知：光阳极电极反应式为。
下列说法正确的是（ ）
A．该芬顿系统的能量转化形式为太阳能→化学能→电能
B．阴极反应式为
C．该系统运行前，需要在水体中投放和Mn（Ⅱ）
D．与中碳元素的化合价不同
【答案】B
【分析】该装置为电解池，由图知，光阳极先后发生反应：，，则光阳极总反应式为；阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式为，据此分析。
【解答】解：A．芬顿系统的工作原理是光能驱动的电解过程，能量转化形式为太阳能→电能→化学能，故A错误；
B．酸性条件下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，电极反应式为，故B正确；
C．和Mn（Ⅱ）是中间产物，不需要提前加入，应该提前加入Mn（Ⅳ）和，故C错误；
D．与碳酸氢根离子中C元素的化合价均为+4价，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查化学电源新型电池等，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。
10．（2025春 赤峰期末）我国科学家设计了一种催化剂同时作用在阴阳极的电解装置，工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．A极电极反应式为
B．若有2mol H+通过质子交换膜，则理论上有22.4LCO2被转化
C．电解总反应为
D．若以铅酸蓄电池为电源，则B极应与Pb极相连接
【答案】C
【分析】该装置为电解装置，A电极发生CO2转化为CO的还原反应，为阴极，与电源负极相连，B电极CH3OH发生氧化反应生成HCOOH，该电极为阳极，与电源正极相连，电解池中使用质子交换膜，说明电解质溶液为酸性，H+从阳极室通过质子交换膜移向阴极室。
【解答】解：A．A电极发生二氧化碳转化为一氧化碳的还原反应，电解质溶液为酸性，电极反应式为，故A错误；
B．根据电极反应式，有2mol 氢离子通过质子交换膜，则电路中转移2mol电子，有1mol 二氧化碳被转化，二氧化碳气体体积在标准状况下为22.4L，选项中未指明条件，故B错误；
C．阴极电极反应式为，阳极电极反应式为，阴、阳两极得失电子相同，总反应为，故C正确；
D．铅酸蓄电池中铅极为负极，二氧化铅极为正极，B电极为阳极，应与二氧化铅极相连，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
11．（2025春 枣强县校级期末）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池工作时将化学能转化为电能。某同学设计用该电池将雾霾中的SO2、NO与物质A转化为（NH4）2SO4，转化原理和进一步电镀原理如图所示。已知：装置丙为铜表面镀银装置，下列说法不正确的是（ ）
A．燃料电池放电过程中负极的电极反应式：
B．标准状况下，若物质A为氨气，当装置甲中有5.6LO2参加反应时，装置乙中通入的物质A的物质的量为0.8mol
C．电极D为Cu
D．若电极C为粗银，一段时间后，溶液中AgNO3的浓度不变
【答案】D
【分析】装置甲中NO中的N失电子，化合价由+2价升至+5价，NO发生氧化反应，该电极为负极，通入氧气的一极为正极，乙装置中，通SO2的电极与电源正极相连，为阳极，通入NO的一极为阴极，丙装置为铜表面镀银装置，则电极C为银作阳极，电极D为Cu作阴极。
【解答】解：A．装置甲中一氧化氮中的N失电子，化合价由+2价升至+5价，一氧化氮发生氧化反应，甲为燃料电池的负极，一氧化氮在负极发生氧化反应生成HNO3，根据N化合价的变化情况，结合电荷守恒、原子守恒可得到负极的反应式：，故A正确；
B．由分析知，装置乙中阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为，通入一氧化氮的电极为阴极，阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为，可得装置乙中总反应方程式为，装置甲中有5.6LO2（标准状况下为0.25mol）参加反应，此时转移电子0.25mol×4＝1mol，由装置乙中总反应方程式可知，此时生成0.4mol硫酸，可以消耗0.8mol氨气，故B正确；
C．装置丙为铜表面镀银装置，此时铜为阴极，银为阳极，由图可知电极D与装置甲的负极相连，则电极D为Cu，故C正确；
D．若电极C为粗银，则阳极消耗的Ag比阴极析出的Cu少，则一段时间后，溶液中硝酸银的浓度会减小，故D错误；
故选：D。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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．（2025春 南宁期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是（ ）
A．图甲：锌铜原电池工作时，电子由锌经电流表流向铜，再由铜经电解质溶液流向锌
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，发生还原反应，且外电路中每转移2mol电子消耗锌65g
D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为Pb﹣2e﹣＝Pb2+
【答案】B
【分析】A．电子是从负极经导线流经正极，电子不会经过电解质溶液；
B．正极为氧化银得电子发生还原反应；
C．锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应；
D．铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为。
【解答】解：A．铜锌原电池中，Cu是正极，Zn是负极，电子是从负极经导线流经正极，故A错误；
B．正极为Ag2O得电子发生还原反应，电解质溶液为氢氧化钾，所以正极的极反应为：Ag2O+2e﹣+H2O＝2Ag+2OH﹣，故B正确；
C．锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，故C错误；
D．铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
13．（2025春 滨州期末）一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。
下列说法错误的是（ ）
A．电极电势：a＜b
B．b电极反应式：
C．该电池工作一段时间后，溶液pH升高
D．由该装置可推断氧化性：NaTi2（PO4）3＞Cu2（OH）3Cl
【答案】C
【分析】放电过程中a极增重，可知放电过程中a极Cu2O失电子生成Cu2（OH）3Cl，a是负极，电极反应为，b是正极，电极反应为，据此分析。
【解答】解：A．放电过程中a极增重，可知放电过程中a极Cu2O失电子生成Cu2（OH）3Cl，a是负极，b是正极，电极电势：a＜b，故A正确；
B．b是正极，电极反应为，故B正确；
C．产生H+，该电池工作一段时间后，溶液pH降低，故C错误；
D．总反应为，氧化剂的氧化性强于氧化产物，故由该装置可推断氧化性：NaTi2（PO4）3＞Cu2（OH）3Cl，故D正确；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
14．（2025春 毕节市期末）电能是现代社会应用广泛的能源之一、下列电源装置的叙述中正确的是（ ）
A．图1中负极的电极反应式为：Zn﹣2e＝Zn2+
B．图2电池工作过程中，H+向Cu电极方向迁移
C．图3中电极b为负极，发生氧化反应
D．图4中若将Fe电极换成Ag电极，电流方向不变
【答案】A
【分析】A．图1为普通锌锰干电池，碳棒为正极，锌筒为负极；
B．图2原电池，因常温下铝遇浓硝酸钝化，所以铜为负极，铝作正极；
C．图3中a极N2H4转化为N2，N的化合价由﹣2价升高为0价；
D．金属活泼性Fe＞Cu＞Ag，图4Fe和Cu形成的原电池，Fe活泼，Fe作负极，若将Fe电极换成Ag电极，Cu比Ag活泼，Cu作负极；
【解答】A．普通锌锰干电池，碳棒为正极，锌筒为负极，电极反应式为：Zn﹣2e﹣＝Zn2+，故A正确；
B．因常温下铝遇浓硝酸钝化，所以铜为负极，铝作正极，H+向正极（Al电极）方向迁移，故B错误；
C．图3中a极肼转化为氮气，N的化合价由﹣2价升高为0价，N2H4发生氧化反应，a是负极，故C错误；
D．金属活泼性Fe＞Cu＞Ag，Fe和Cu形成的原电池，Fe活泼，Fe作负极，电流方向为Cu→Fe，若将Fe电极换成Ag电极，Cu比Ag活泼，Cu作负极，电流方向为Ag→Cu，故D错误；
故选：A。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
15．（2025 武鸣区校级模拟）近年来，锌离子电池在大规模电网储能系统中得到广泛应用，如图所示，锌离子电池放电时Zn2+会嵌入到N极石墨烯（用R表示）的层状结构中形成ZnxR。下列说法错误的是（ ）
A．锌离子电池储能时，M极上发生还原反应
B．锌离子电池放电时，N极为电池的正极
C．储能时，每转移2mol电子，N极有2mol Zn2+脱嵌（不考虑副反应）
D．长时间的析氢副反应会导致电解质溶液中Zn2+的损耗
【答案】C
【分析】放电时为原电池，放电时锌为负极，失去电子，发生氧化反应，N极发生还原反应，做正极，储能时为电解池，N电极的反应为，以此解题。
【解答】解：A．充电时，M电极为阴极，发生还原反应，故A正确；
B．放电时锌为负极，失去电子，发生氧化反应，N极发生还原反应，放电时为原电池，N电极为正极，故B正确；
C．储能时为电解池，N电极的反应为，由电极反应可知，每转移2mol电子，N极有1mol Zn2+脱嵌（不考虑副反应），故C错误；
D．长时间的析氢副反应，使溶液pH升高，Zn2+转化为Zn（OH）2，导致电解质溶液中Zn2+的损耗，故D正确；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
16．（2025春 辽宁期末）某新型储能电池原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．多孔碳为该新型储能电池的负极
B．储能过程中化学能转变为电能
C．放电时交换膜左侧溶液中浓度不变
D．电池放电总反应：Pb+2Fe3+＝Pb2++2Fe2+
【答案】C
【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
【解答】解：A．在该电池中，Pb失电子发生氧化反应，Pb作负极，多孔碳作正极，故A错误；
B．储能过程是充电过程，充电过程中是电能转变为化学能，故B错误；
C．放电时，负极反应式为，交换膜左侧溶液中硫酸根离子参与反应，但右侧会通过阴离子交换膜移向左侧，根据电荷守恒和溶液的电中性，交换膜左侧溶液中浓度不变，故C正确；
D．由于溶液中有硫酸根离子，放电时Pb转化为硫酸铅，电池放电总反应为，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
17．（2025 四川）最近，我国科学工作者制备了一种Ni—CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为NH3。
下列说法错误的是（ ）
A．放电时，负极区游离的OH﹣数目保持不变
B．放电时，还原1.0mol 为NH3，理论上需要8.0mol氢原子
C．充电时，OH﹣从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D．充电时，电池总反应为4[Al（OH）4]﹣═4Al+6H2O+4OH﹣+3O2↑
【答案】A
【分析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根：Al﹣3e﹣+4OH﹣＝[Al（OH）4]﹣，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为NH3，充电时，电池阴极反应式为4[Al（OH）4]﹣+12e﹣＝4Al+16OH﹣，阳极反应式为12OH﹣﹣12e﹣＝3O2↑+6H2O，总反应为4[Al（OH）4]﹣═4Al+6H2O+4OH﹣+3O2↑，据此解答。
【解答】解：A.放电时，负极铝失去电子，反应式为：Al﹣3e﹣+4OH﹣＝[Al（OH）4]﹣，当转移3mole﹣时，消耗4mol OH﹣，同时正极区会有3mol OH﹣通过OH﹣离子交换膜进行补充，该过程中消耗1mol OH﹣，故放电时，负极区游离的OH﹣数目会减少，故A错误；
B.正极水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子将吸附在电催化剂表面的硝酸根离子逐步还原为氨气，还原1.0mol硝酸根离子为氨气，得到8mole﹣，所以需要8.0mol氢原子，故B正确；
C.充电时，阴离子向阳极方向移动，OH﹣从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区，故C正确；
D.充电时，阳极反应式为12OH﹣﹣12e﹣＝3O2↑+6H2O，阴极反应式为4[Al（OH）4]﹣+12e﹣＝4Al+16OH﹣，总反应为4[Al（OH）4]﹣═4Al+6H2O+4OH﹣+3O2↑，故D正确；
故选：A。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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．（2025春 深圳月考）城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁外壳为负极
B．镁块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．镁发生反应：Mg﹣2e﹣＝Mg2+
【答案】D
【分析】钢铁外壳连接了镁块，由于金属活动性：Mg＞Fe，则镁块为负极，钢铁外壳为正极，形成原电池，Mg失去电子，电极反应式为Mg﹣2e﹣＝Mg2+，据此分析。
【解答】解：A．钢铁外壳连接了镁块，由于金属活动性：Mg＞Fe，则镁块为负极，钢铁外壳为正极，形成原电池，金属镁失去电子，电极反应式为Mg﹣2e﹣＝Mg2+，钢铁在正极被保护，能延缓其腐蚀，故A错误；
B．金属镁失去电子，发生氧化反应，镶嵌的镁块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误；
C．由分析得，该方法为牺牲阳极法，故C错误；
D．金属镁失去电子，发生氧化反应：Mg﹣2e﹣＝Mg2+，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查金属的腐蚀与防护等，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．（2025春 青秀区校级期末）科研人员采用牺牲阳极法延缓港珠澳大桥钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是（ ）
A．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块
B．钢管桩发生反应：Fe﹣3e﹣＝Fe3+
C．钢管桩为电子流入的一极
D．牺牲阳极法中钢管桩与外加电源负极相连
【答案】C
【分析】A．铜的金属性比铁强；
B．钢管桩发生反应：Fe﹣2e﹣═Fe2+；
C．钢管桩发生还原反应；
D．牺牲阳极法不是外加电流法。
【解答】解：A．铁的金属性比铜强，牺牲阳极法应该使用金属性比铁强的金属，故A错误；
B．钢管桩发生反应：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故B错误；
C．钢管桩发生还原反应，是电子流入的一极，故C正确；
D．牺牲阳极法不是外加电流法，牺牲阳极法是连接活泼金属，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了金属的电化学腐蚀和防护，难度不大，应注意的是金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，其中以电化学腐蚀为主。
20．（2025 南安市校级模拟）恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法正确的是（ ）
A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀
B．AB段pH越大，析氢速率越大
C．BC段正极反应式主要为
D．DE段pH基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀
【答案】C
【分析】图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH＝1.8，AB段溶液pH值增大，体系压强增大，铁主要发生析氢腐蚀；BD段溶液的pH值增加，体系压强减小，发生吸氧腐蚀，正极反应式为：O2+4e﹣+4H+＝2H2O；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+＝2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O＝4Fe（OH）3+8H+产生H+的量基本相同。
【解答】解：A．铁的电化学腐蚀发生电化学反应，不属于化学腐蚀，故A错误；
B．AB段pH越大，氢离子浓度越小，析氢速率越小，故B错误；
C．根据分析，BC段溶液的pH值增加，体系压强减小，发生吸氧腐蚀，BC段正极反应式主要为，故C正确；
D．铁锈疏松，不能阻止铁粉继续发生腐蚀，DE段pH基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+＝2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O＝4Fe（OH）3+8H+产生H+的量基本相同，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查金属的腐蚀与防护等，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。
二．解答题（共4小题）
21．（2025春 南宁期末）通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。请回答下列问题：
（1）煤的干馏属于 化学 （填“物理”或“化学”）变化；大量燃烧含硫燃煤会造成 酸雨（或其他合理答案） （写一种环境污染现象）。
（2）煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气，写出该反应的化学方程式： 。
（3）煤也可以间接液化，一般是先转化为CO和H2，然后在催化剂的作用下合成甲醇。一定条件下，向体积为10L的恒温恒容密闭容器中通入3mol H2（g）和1mol CO（g），发生反应：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）。充分反应5min后恰好达到平衡状态，测得平衡时容器中CH3OH的体积分数为30%。
①0～5min内，v（H2）＝ 0.03 mol L﹣1 min﹣1，CO的转化率为 75 %。
②下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 CD （填序号）。
A．v（CO）＝v（CH3OH）
B．容器内混合气体的密度不再变化
C．容器内混合气体的压强不再变化
D．单位时间内断裂2mol H—H键的同时断裂3mol C—H键
（4）科研人员将CO和H2合成甲醇的反应设计成原电池，其工作原理如图所示。该装置工作时，Pt1为 正 （填“正”或“负”）极；当外电路转移的电子数为4NA时，理论上需要消耗H2的质量为 4 g。
【答案】（1）化学；酸雨（或其他合理答案）；
（2）；
（3）①0.03；75；
②CD；
（4）正；4。
【分析】（1）根据煤的干馏过程及酸雨的形成原因进行分析；
（2）根据碳与水蒸气反应生成水煤气的化学方程式进行分析；
（3）根据化学反应速率的计算、转化率的计算以及平衡状态的判断进行分析；
（4）根据原电池的工作原理及电子转移数与反应物消耗量的关系进行分析。
【解答】解：（1）煤的干馏是指在隔绝空气的条件下对煤进行加热分解的过程，属于化学变化；大量燃烧含硫燃煤会生成二氧化硫，会造成酸雨，
故答案为：化学；酸雨（或其他合理答案）；
（2）煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，发生的主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气，则水煤气为一氧化碳和氢气，反应的化学方程式为：，
故答案为：；
（3）①向体积为10 L的恒温恒容密闭容器中通入3 mol H2（g）和1 mol CO（g），则有三段式为：
CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）
初始（mol） 1 3 0
反应（mol） x 2x x
平衡（mol） 1﹣x 3﹣2x x
平衡时容器中CH3OH的体积分数为，解得x＝0.75，则0～5 min内v（H2）；CO的转化率，
故答案为：0.03；75；
②A．v（CO）＝v（CH3OH）未指明反应方向，不能说明该反应达到平衡状态，故A错误；
B．容器内混合气体的质量不变，容积体积不变，则密度始终不变，不能说明该反应达到平衡状态，故B错误；
C．恒温恒容密闭容器，正反应方向气体体积减小，则反应压强减小，当容器内混合气体的压强不再变化，说明该反应达到平衡状态，故C正确；
D．单位时间内断裂2 mol H—H键的同时断裂3 mol C—H键，说明正逆反应速率相等，说明该反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：CD；
（4）该原电池中CO通入后，碳元素得到电子，化合价降低，变为甲醇，可知CO通入电极为正极，即Pt1为正极；H2中氢元素失去电子，变为氢离子，可知H2通入电极为负极，电极反应式为：H2﹣2e﹣＝2H+，则当外电路转移的电子数为4NA时，理论上需要消耗H2的质量为4g，
故答案为：正；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。
22．（2025春 北京校级月考）完成下列问题。
（1）下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 C 。
A．CO2+C＝2CO
B．SO3+H2O＝H2SO4
C．
D．Ba（OH）2+H2SO4＝BaSO4+2H2O
（2）设计原电池装置证明Fe3+的氧化性比Cu2+强。
①写出能说明氧化性Fe3+大于Cu2+的离子方程式： 2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+ 。
②在方框中画出装置图，标注出电极材料和电解质溶液 。
（3）某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验。实验结果记录如表：
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨
3 Al、Cu 浓硝酸 偏向Al
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
根据表中记录的实验现象，回答下列问题。
①实验1中铝电极的电极反应式： 2H++2e﹣＝H2↑ 。
②实验3中电流表指针偏向Al的原因为： 常温下，Al在浓硝酸中钝化 。
③实验4中铝电极的电极反应式： Al﹣3e﹣+4OH﹣ 。
（4）①如图，若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，电池总反应为CO2+3H2＝CH3OH+H2O，则正极电极反应式为 CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O 。
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为 SO2﹣2e﹣+2H2O4H+ ，电池的总反应方程式为 2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4 。
【答案】（1）C；
（2）①2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+；
②；
（3）①2H++2e﹣＝H2↑；
②常温下，Al在浓硝酸中钝化；
③Al﹣3e﹣+4OH﹣；
（4）①CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O；
②SO2﹣2e﹣+2H2O4H+；2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4。
【分析】（1）根据原电池的构成条件进行分析。原电池的构成需要自发进行的氧化还原反应，且反应必须是放热的；
（2）根据氧化还原反应的原理和原电池的设计原则进行分析。需要选择合适的电极材料和电解质溶液，使Fe3+氧化Cu，从而证明Fe3+的氧化性比Cu2+强；
（3）根据实验现象和电极反应进行分析。通过观察电流计指针的偏转方向，判断电极的正负极，并写出相应的电极反应式；
（4）根据燃料电池的工作原理和电极反应进行分析。根据电池总反应，推导出正极和负极的电极反应式。
【解答】解：（1）A．原电池的构成原理是自发进行的氧化还原反应，而C（s）+CO2（g）2CO（g）是在高温条件下进行的反应，不能自发进行，所以不能设计成原电池，故A错误；
B．原电池的构成原理是自发进行的氧化还原反应，而SO3+H2O＝H2SO4不属于氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故B错误；
C．是甲烷的燃烧反应，可以设计成甲烷燃料电池，能设计成原电池，故C正确；
D．Ba（OH）2+H2SO4＝BaSO4+2H2O不属于氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故D错误；
故答案为：C；
（2）①Fe3+和Cu反应生成Cu2+和Fe2+，该反应中Fe3+为氧化剂，Cu2+是氧化产物，则说明氧化性Fe3+大于Cu2+，离子方程式为：2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+，
故答案为：2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+；
②2Fe3++Cu＝Cu2++2Fe2+中Fe3+得到电子，Cu失去电子，则正极为Cu电极，负极用石墨电极，电解质溶液用氯化铁溶液，设计为：，
故答案为：；
（3）①实验1中电流计指针偏向Al，Al为正极，Mg为负极，H+在正极得到电子生成H2，铝电极的电极反应式：2H++2e﹣＝H2↑，
故答案为：2H++2e﹣＝H2↑；
②实验3中电流表指针偏向Al，Al为正极，Cu为负极，Cu失去电子生成Cu2+，原因是：常温下，Al在浓硝酸中钝化，
故答案为：常温下，Al在浓硝酸中钝化；
③实验4中电流表指针偏向Mg，Mg为正极，Al为负极，Al和NaOH发生反应生成Na[Al（OH）4]，离子方程式为：Al﹣3e﹣+4OH﹣，
故答案为：Al﹣3e﹣+4OH﹣；
（4）①电池总反应为CO2+3H2＝CH3OH+H2O，CO2在正极得到电子生成CH3OH，根据得失电子守恒和电荷守恒配平正极电极反应式为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O，
故答案为：CO2+6e﹣+6H+＝CH3OH+H2O；
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，总反应为：2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4，SO2在负极失去电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：SO2﹣2e﹣+2H2O4H+，
故答案为：SO2﹣2e﹣+2H2O4H+；2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4。
【点评】本题主要考查设计原电池等，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。
23．（2025春 吉林期末）电化学原理在化学工业中有着广泛的应用。回答下列问题：
（1）如图1表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液的既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。写出该电池的正极的电极反应式： 。生产中可分离出的物质A的化学式为 NH4Cl 。
（2）电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解的原理如图2所示，阳极的电极反应式为 2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑ 。假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2mol电子通过时，此时阴极溶液的质量减少 3.6 g。
（3）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图3所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2﹣。
①c电极的名称为 正 （填“正”或“负”）极，d电极上发生的电极反应式为 CH4﹣8e﹣+4O2﹣＝CO2+2H2O 。
②如图4所示为用惰性电极电解100mL0.5mol L﹣1CuSO4溶液，b电极上发生的电极反应式为 Cu2++2e﹣＝Cu 。
【答案】（1）；NH4Cl；
（2）2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑；3.6；
（3）①正；CH4﹣8e﹣+4O2﹣＝CO2+2H2O；
②Cu2++2e﹣＝Cu。
【分析】（1）根据题意和图1可知，燃料电池中反应物有N2、H2，N比H容易得到电子，H失去电子做原电池负极，N得到电子做原电池正极，电池正极反应式为：；
（2）转化成N2，N化合价升高，得到电子，Ag﹣Pt做电解池阴极，故阳极为Pt，阳极反应物为水，失去电子，阳极的电极反应式为：，阴极电极反应方程式为：；
（3）①根据电流方向可知，c电极为正极，固体电解质在高温下传导正极生成的O2﹣，电流方向流向d电极，所以电子方向为从d电极流出，d电极的反应物为甲烷和O2﹣，反应方程式为：。
【解答】解：（1）根据题意和图1可知，燃料电池中反应物有N2、H2，N比H容易得到电子，H失去电子做原电池负极，N得到电子做原电池正极，电池正极反应式为：，由题意和图1可知，该电池为实现氮固定的新型燃料电池，反应物中，N2转化为，H2转化为H+，为溶液补充H+，燃料电池底部分离出来又重新投入到电池里的物质有HCl、NH4Cl，生产中可分离出的物质A的化学式为NH4Cl，
故答案为：；NH4Cl；
（2）由题意和图可知，转化成N2，N化合价升高，得到电子，Ag﹣Pt做电解池阴极，故阳极为Pt，阳极反应物为水，失去电子，阳极的电极反应式为：，由题意和图可知，阴极减少的质量为：产生氮气的质量﹣氢离子移动到阴极的质量；阴极电极反应方程式为：，当电路中有2mol电子通过时，此时生成0.2mol N2，阳极中产生的H+通过离子交换膜移动到阴极，，根据阳极反应方程式可知，电路中有2mol电子通过时产生2mol H+，其质量为2g，故阴极溶液减少的质量为：m＝n×M＝0.2mol×28g/mol﹣2g＝3.6g，
故答案为：2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑；3.6；
（3）①根据电流方向可知，c电极为正极；由题意可知，固体电解质在高温下传导正极生成的O2﹣，电流方向流向d电极，所以电子方向为从d电极流出，d电极的反应物为甲烷和O2﹣，反应方程式为：，
故答案为：正；CH4﹣8e﹣+4O2﹣＝CO2+2H2O；
③b电极和电源负极相连，为电解阴极，阴极得到电子，反应方程式为：Cu2++2e﹣＝Cu，
故答案为：Cu2++2e﹣＝Cu。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，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。
24．（2025春 雨花区校级期末）（1）依据氧化还原反应2Fe3+（aq）+Cu（s）＝Cu2+（aq）+2Fe2+（aq）设计的原电池如图所示：
请回答下列问题：
①电解质溶液是 Fe2（SO4）3 （填化学式）溶液。
②石墨电极上发生反应的类型为 还原 （填“氧化”或“还原”）反应。
（2）某种氢氧燃料电池是用稀硫酸作电解质溶液，其装置如图。则电极a是电池的 负 （填“正”或“负”）极，该电池的总反应式为 O2+2H2＝2H2O 。
【答案】（1）①Fe2（SO4）3；
②还原；
（2）负；O2+2H2＝2H2O。
【分析】根据题中所给的氧化还原反应，由得失电子判断正负极及所需电解质溶液；根据氢氧燃烧电池化合价的变化判断正负极及写出总的反应方程式；据此解答。
【解答】解：（1）①2Fe3+（aq）+Cu（s）＝Cu2+（aq）+2Fe2+（aq），铜失电子，化合价升高，Cu为负极，电解质溶液为含有Fe3+的溶液，可为Fe2（SO4）3溶液，
故答案为：Fe2（SO4）3；
②铜失电子，化合价升高，铜为负极，石墨为正极，在正极是Fe3+得电子，被还原，发生还原反应，
故答案为：还原；
（2）氢氧燃料电池中，氢元素化合价升高，氧元素化合价降低，则氢气在负极上失电子，发生氧化反应，则通入氢气的a极为负极，氧气在正极上得电子，发生还原反应，通入O2的b极为正极，总的反应方程式为2H2+O2＝2H2O，
故答案为：负，2H2+O2＝2H2O。
【点评】本题主要考查设计原电池等，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。
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