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
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| 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 | 4.1MB | ||
| 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 10:37:21 | ||
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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 和平区校级期中）如图为铜、银和AgNO3溶液构成的原电池的示意图，下列说法错误的是（ ）
A．铜片为负极，且铜片逐渐溶解
B．银片为正极，且银片的质量增加
C．电子由银片通过导线流向铜片
D．该装置能将化学能转化为电能
2．（2025春 福清市期末）银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O＝Zn（OH）2+2Ag，其工作示意图如图。下列说法不正确的是（ ）
A．Ag2O电极是正极
B．电流从Ag2O电极流向Zn电极
C．该装置能将化学能转化为电能
D．电池工作时，K+向Zn电极移动
3．（2025 贵州四模）一种水性电解液Zn﹣MnO2可充电电池如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．放电时，M电极是正极
B．放电时，N电极反应：
C．充电时，Ⅱ区中K2SO4溶液的浓度减小
D．充电时，转移0.2mole﹣，Ⅲ区溶液质量减少6.5g
4．（2025春 锦州期末）用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪的工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．X电极为负极
B．电池工作时，H+通过质子交换膜从左侧向右侧迁移
C．理论上，在标准状况下消耗氧气2.24L时，可检测出乙醇蒸气9.2g
D．该电池的负极反应式为CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O═4H++CH3COOH
5．（2025春 锦州期末）原电池装置的总反应为Fe+2Fe3+═3Fe2+电池工作时电子的移动方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电极X可为Cu片
B．电极Y上发生还原反应
C．负极的电极反应式为Fe3++e﹣═Fe2+
D．Z可为FeCl3溶液，电池工作时Cl﹣向Y电极移动
6．（2025春 广州期末）氮氧化物（NOx）能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物（NO），其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电极A为原电池的正极，发生还原反应
B．H+通过质子交换膜由A极向B极移动
C．该电池正极电极反应为2NO﹣4e﹣+4H+═N2+2H2O
D．当A电极转移0.6mole﹣时，两极共产生2.24LN2（标况下）
7．（2025春 重庆期末）某微生物燃料电池可处理废水中的有机物[主要成分是（C6H10O5）n]，工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．N极是电池正极
B．该装置能将化学能转化为电能
C．工作时，H+从N极透过质子交换膜迁移到M极
D．M极电极反应：（C6H10O5）n+7nH2O﹣24ne﹣＝6nCO2↑+24nH+
8．（2025春 汕尾期末）如图所示的原电池装置中，X、Y为两金属电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示。关于该装置下列说法正确的是（ ）
A．电流方向：X电极→外电路→Y电极
B．移向X电极，Y电极上产生H2
C．X电极上发生还原反应，Y电极上发生氧化反应
D．若两电极分别为Cu和Fe，则X电极为Cu，Y电极为Fe
9．（2025春 赣榆区期中）暖贴是利用钢铁电化学腐蚀原理制成的，内部结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．铁作负极，其电极反应式：Fe﹣3e﹣＝Fe3+
B．暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触
C．暖贴短时间内产生较多的热是因为活性炭被氧化
D．暖贴使用后产生的红色固体成分为Fe（OH）2
10．（2025春 潍坊期末）某同学用如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列说法错误的是（ ）
A．最先观察到变红的区域是①
B．③处铁片质量减轻
C．②处多孔石墨上生成黄绿色气体
D．④处多孔石墨上发生反应2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣
11．（2024秋 越秀区期末）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。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁发生吸氧腐蚀正极反应为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
B．导线与Zn块连接为外加电流法
C．导线应连接外接电源的正极
D．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
12．（2025春 河北月考）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用盐酸酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化（不考虑温度的影响），如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．t1～t2时铁粉主要发生吸氧腐蚀
B．整个腐蚀过程中，碳粉始终做正极
C．铁的生锈过程中负极一直是Fe失电子
D．铁的生锈过程中正极一直是O2得电子
13．（2025春 浙江期中）海港、码头的钢制管会受到海水的长期侵蚀，常用外加电流法对其进行保护（如图所示，其中高硅铸铁为辅助性阳极）。下列叙述错误的是（ ）
A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
B．通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩
C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整
D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
14．（2025 湖南开学）下列装置的有关说法正确的是（ ）
A．装置Ⅰ中Al电极的电极反应式：Al﹣3e﹣+3H2O═Al（OH）3+3H+
B．装置Ⅱ中将镁块换成锌块也能起到保护作用
C．装置Ⅲ中可根据右面试管中现象验证铁的析氢腐蚀
D．装置Ⅳ可用于蒸发MgCl2溶液制取MgCl2固体
15．（2025春 青秀区校级期末）以铅蓄电池为电源（放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O），利用电解法获得NaOH与H3PO4的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．M膜为阴离子交换膜
B．电解过程中，产品室1的pH逐渐减小
C．产品室2中反应为H2H+＝H3PO4
D．双极膜共解离4mol H2O时，理论上铅蓄电池中生成4mol PbSO4
16．（2025 合肥模拟）为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3，闭合K2时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH﹣并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法错误的是（ ）
A．理论上，该电化学装置运行过程中左侧要补充H2SO4，右侧不需要补充KOH溶液
B．蓄电时，碳锰电极为阳极，锌电极为阴极
C．蓄电时，右池中右侧电极发生的总反应为2ZnO2Zn+O2↑
D．放电时，每消耗1mol MnO2，理论上有2mol H+由双极膜向碳锰电极迁移
17．（2025春 天河区期末）某实验小组利用如图所示装置制备Fe（OH）2已知甲装置的工作原理为：2Na2S2+NaBr3＝Na2S4+3NaBr，电极a、b采用石墨或Fe。下列说法正确的是（ ）
A．乙装置中电极a应为石墨，b电极为Fe
B．乙装置中可用CuCl2溶液代替NaCl溶液
C．乙装置中发生的总反应为：2H2O+FeH2↑+Fe（OH）2↓
D．理论上每生成9.0gFe（OH）2，甲装置中将有0.2mol Na+向惰性电极Ⅰ移动
18．（2025 江西模拟）工业生产产生的氨逸到空气中会造成污染，科学家采用石墨烯作电极材料设计了一种新型绿色处理尾气中NH3的方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．M极接直流电源的负极，发生氧化反应
B．N极的电极反应式为2NH3﹣6e﹣═N2+6H+
C．当电解质溶液中传导0.3mole﹣时，有0.3mol H+穿过质子交换膜
D．若用铅酸蓄电池作电源，当电源负极增重4.8g时，M极消耗1.12L（折合成标准状况）O2
19．（2025 黑龙江校级二模）我国科学家发现，利用如下装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知：双极膜（膜a、膜b）中间层中的H2O可解离为H+和OH﹣分别向两极迁移，下列说法错误的是（ ）
A．N极为正极
B．M极电极反应为
C．工作一段时间后，装置需要定期补充H2O和NaOH
D．当电路中转移1.2mol电子时，双极膜中有1.4mol OH﹣透过膜a进入到左侧区域
20．（2025 武鸣区校级模拟）利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
① 0.1mol/LCuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体生成，气体减少。经检验电解液中有Fe2+
② 0.1mol/LCuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素
下列说法不正确的是（ ）
A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少
B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3 [Cu（NH3）4]2+平衡逆移
D．②中Cu2+生成，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
二．解答题（共4小题）
21．（2025春 通州区期末）甲醇是一种重要的清洁能源，也是重要的化工原料。可通过CO2加氢法制备甲醇：
CO2+3H2 CH3OH+H2O
（1）CO2的结构式是 。
（2）反应中1mol CO2和3mol H2化学键断裂共需约2798kJ能量，而形成1mol CH3OH和1mol H2O要释放约2981kJ能量，如图中能正确表示该反应能量变化的是 （填序号）。
（3）工业上制备CH3OH一定条件下，将CO2与H2以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示。
已知：甲醇时空收率表示在单时间内，单位体积（或质量）催化剂能获得CH3OH的产量。
①该反应的最佳条件是 。
②请解释在催化剂Y作用下，200～240℃过程中甲醇时空收率随温度逐渐升高的原因是 。
（4）燃料电池的能量密度通常以单位体积内可提供的能量来衡量，CH3OH燃料电池是一种高能量密度燃料电池的代表之一，其工作原理如图所示。
已知：甲醇的沸点为64.7℃。
①请在图中虚线框内用箭头标出H+的运动方向 。
②产物CO2来自电池的 极（填“正”或“负），每消耗3.2gCH3OH转移电子 mol。
③甲醇燃料电池与氢氧燃料电池均为清洁能源装置，在实际应用中，相较于氢氧燃料电池，甲醇燃料电池的优势有 （写两条）。
22．（2025春 番禺区校级期中）生活的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同事伴随能量的变化。
（1）汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。1mol N2和1mol O2完全反应生成NO会 （填“吸收”或“放出”） kJ能量。
（2）通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示：
（提示：O2﹣可在此固体电解质中自由移动）
①NiO电极上发生的是 反应（填“氧化”或“还原”）。
②外电路中，电子是从 电极流出（填“NiO”或“Pt”）。
③Pt电极上的电极反应式为： 。
（3）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下逆反应；
反应Ⅰ：2NH4（l）+H2O（l）+CO2（g） （NH4）2CO3（aq）
反应Ⅱ：NH3（l）+H2O（l）+CO2（g） NH3HCO3（aq）ΔH2
反应Ⅲ：（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+CO2（g）＝2NH4HCO3（aq）ΔH2
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝ 。
（4）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染，在一定条件下CH4也可用于燃料电池。CH4—空气碱性燃料电池能量转化率高，某甲烷燃料电池如图。放电时，电子由铂极流出，经电流表流向石墨电极。
①在石墨电极附近充入 （填“CH4”或“空气”）。
②Pt电极上的电极反应式为：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═ +7H2O
（5）根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是 。
A.Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
B.Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+
C.2H2+O2＝2H2O
D.Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2+2NH3↑
23．（2025春 浦东新区校级期末）（1）关于如图所示装置的叙述，正确的是 。
A.铜是阳极，铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减少
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原
（2）某原电池总反应离子方程式：2Fe3++Fe＝3Fe2+不能实现该反应的是 。
A.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液FeCl3
B.正极为C，负极为Fe，电解质溶液Fe（NO3）3
C.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液Fe2（SO4）3
D.正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液CuSO4
（3）把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中，当有0.2mol电子通过时，负极的质量变化为 。
A.减少0.1g
B.减少6.5g
C.减少5.6g
D.增加6.4g
（4）如图，下列装置属于原电池的是 （不定项）
如图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。
（5）（ⅰ）中反应的离子方程式为 ，（ⅱ）中Sn极附近溶液的pH（填增大、减小或不变） ，（ⅲ）中被腐蚀的金属是 。
（6）比较（ⅰ）、（ⅱ）、（ⅲ）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 肼（N2H4）是可燃性液体，一种以肼为原料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH为电解质。
（7）请书写出肼（N2H4）燃料电池总反应式 。由得失电子判断通入氧气为电池的 （填“正极”或“负极”。）
24．（2024秋 越秀区期末）氢氧化钠是重要的化工原料。
（1）通过氯碱工业可以得到氢氧化钠，原理如图所示。
①写出电解饱和食盐水总反应的化学方程式 。
②产品NaOH溶液从 口导出（填字母编号）。
（2）采用双极膜（BMP）技术电解也可以制备氢氧化钠。
在电场的作用下，水在双极膜（BMP）作用下离解成H+和OH﹣分别向电解池的两极移动，工作原理如图所示。请回答下列问题：
①在 室（填M”或“N”）获得NaOH。
②C膜为 （填“阴”或“阳”）离子交换膜。
③电解后NaBr溶液浓度 （填“增大”或“减小”）。
④阳极的电极反应式为 。
⑤写出该装置的总反应的化学方程式 。
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 和平区校级期中）如图为铜、银和AgNO3溶液构成的原电池的示意图，下列说法错误的是（ ）
A．铜片为负极，且铜片逐渐溶解
B．银片为正极，且银片的质量增加
C．电子由银片通过导线流向铜片
D．该装置能将化学能转化为电能
【答案】C
【分析】铜、银和AgNO3溶液构成的原电池中，Ag+得电子生成Ag，Cu失电子生成Cu2+，Ag作正极、Cu作负极，负极反应式为Cu﹣2e﹣＝Cu2+，正极反应式为Ag++e﹣＝Ag，放电时电子由负极经过导线流向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，Ag作正极、Cu作负极，铜片逐渐溶解生成Cu2+，故A正确；
B．银片为正极，正极上Ag+得电子生成Ag，则银片的质量增加，故B正确；
C．放电时电子由负极经过导线流向正极，即由铜片通过导线流向银片，故C错误；
D．该装置是原电池，将化学能转化为电能，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查原电池原理，侧重辨析能力和运用能力考查，明确电极判断、电极反应及电极反应式书写即可解答，题目难度不大。
2．（2025春 福清市期末）银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O＝Zn（OH）2+2Ag，其工作示意图如图。下列说法不正确的是（ ）
A．Ag2O电极是正极
B．电流从Ag2O电极流向Zn电极
C．该装置能将化学能转化为电能
D．电池工作时，K+向Zn电极移动
【答案】D
【分析】原电池反应为Zn+Ag2O+H2O＝Zn（OH）2+2Ag，Zn发生失电子的反应生成Zn（OH）2，Ag2O发生得电子的反应生成Ag，则Zn作负极，Ag2O作正极，负极反应为Zn+2OH﹣﹣2e﹣＝Zn（OH）2、正极反应为Ag2O+H2O+2e﹣＝2Ag+2OH﹣，放电时电子由负极经过导线流向正极，阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，Zn作负极，Ag2O作正极，故A正确；
B．放电时，Zn作负极，Ag2O作正极，电流从Ag2O电极流向Zn电极，故B正确；
C．该装置是原电池，将化学能转化为电能，故C正确；
D．放电时Zn作负极，Ag2O作正极，阳离子移向正极，即K+向Ag2O电极移动，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查原电池工作原理，侧重辨析能力和运用能力考查，明确电极判断、电极反应、离子移动方向即可解答，题目难度不大。
3．（2025 贵州四模）一种水性电解液Zn﹣MnO2可充电电池如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．放电时，M电极是正极
B．放电时，N电极反应：
C．充电时，Ⅱ区中K2SO4溶液的浓度减小
D．充电时，转移0.2mole﹣，Ⅲ区溶液质量减少6.5g
【答案】D
【分析】装置放电时，Zn电极为负极，Zn失电子产物与电解质反应，生成，负极反应式为：，同时K+透过阳离子交换膜向Ⅱ区移动；正极为MnO2，MnO2得电子产物与电解质反应，生成Mn2+等，正极反应为：MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，同时透过阴离子交换膜向Ⅱ区移动；据此分析。
【解答】解：装置放电时，Zn电极为负极，Zn失电子产物与电解质反应，生成，负极反应式为：，同时K+透过阳离子交换膜向Ⅱ区移动；正极为MnO2，MnO2得电子产物与电解质反应，生成Mn2+等，正极反应为：MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，同时透过阴离子交换膜向Ⅱ区移动；
A．放电时，M电极是正极，故A正确；
B．放电时，N为负极，电极反应：，故B正确；
C．充电时M为阳极、N为阴极，K+透过阳离子交换膜向Ⅲ区移动，透过阴离子交换膜向Ⅰ区移动；Ⅱ区中K2SO4溶液的浓度减小，故C正确；
D．充电时，Ⅲ区电极反应为，转移0.2mole﹣，K+透过阳离子交换膜向Ⅲ区移动，溶液质量增重，故D错误；
故选：D。
【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。
4．（2025春 锦州期末）用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪的工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．X电极为负极
B．电池工作时，H+通过质子交换膜从左侧向右侧迁移
C．理论上，在标准状况下消耗氧气2.24L时，可检测出乙醇蒸气9.2g
D．该电池的负极反应式为CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O═4H++CH3COOH
【答案】C
【分析】乙醇酸性燃料电池工作时，乙醇发生失电子的氧化反应生成醋酸，则电极X为负极、电极Y为正极，负极反应式为CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O＝4H++CH3COOH，正极上O2发生得电子的还原反应生成H2O，正极反应式为O2+4e﹣+4H+═2H2O，放电时，氢离子由负极通过交换膜移向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，电极X为负极、电极Y为正极，故A正确；
B．电池工作时电极X为负极、电极Y为正极，氢离子由负极通过交换膜移向正极，即H+通过质子交换膜从左侧向右侧迁移，故B正确；
C．乙醇燃料电池工作时总反应为CH3CH2OH+O2→CH3COOH+2H2O，n（CH3CH2OH）＝n（O2）0.1mol，m（CH3CH2OH）＝4.6g，故C错误；
D．负极上乙醇发生失电子的反应生成醋酸，负极反应式为CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O＝4H++CH3COOH，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查燃料电池工作原理，侧重分析能力和运用能力考查，把握原电池工作原理、电极判断、结合电解质的酸碱性书写电极反应式是解题关键，注意电子或离子移动方向，题目难度不大。
5．（2025春 锦州期末）原电池装置的总反应为Fe+2Fe3+═3Fe2+电池工作时电子的移动方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电极X可为Cu片
B．电极Y上发生还原反应
C．负极的电极反应式为Fe3++e﹣═Fe2+
D．Z可为FeCl3溶液，电池工作时Cl﹣向Y电极移动
【答案】B
【分析】A.原电池中失电子的那一极为负极，得电子的为正极，电子由负极通过外电路流向正极，总反应中铁失电子，做负极；
B.原电池中得电子的那一极为正极，发生还原反应；
C.原电池中失电子的那一极为负极，发生氧化反应，电极反应为：Fe﹣2e﹣═Fe2+；
D.原电池中阴离子通过内电路移向负极，阳离子通过内电路移向正极；
【解答】解：A.原电池中失电子的那一极为负极，得电子的为正极，电子由负极通过外电路流向正极，总反应中铁失电子，铁做负极，铜可以做正极，电极Y可为Cu片，故A错误；
B.电极Y可为Cu片，做正极，发生还原反应，故B正确；
C.原电池中失电子的那一极为负极，发生氧化反应，电极反应为：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故C错误；
D.原电池中阴离子通过内电路移向负极，阳离子通过内电路移向正极，电池工作时Cl﹣向铁电极移动，故D错误；
故选：B。
【点评】Z可为FeCl3溶液，其实也可以为硫酸铁等，只要溶液中含有铁离子，在正极发生Fe3++e﹣═Fe2+即可。
6．（2025春 广州期末）氮氧化物（NOx）能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物（NO），其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电极A为原电池的正极，发生还原反应
B．H+通过质子交换膜由A极向B极移动
C．该电池正极电极反应为2NO﹣4e﹣+4H+═N2+2H2O
D．当A电极转移0.6mole﹣时，两极共产生2.24LN2（标况下）
【答案】B
【分析】由图可知，氨气转变为氮气的反应为负极上的氧化反应，则该电池的负极为A电极，负极发生的电极反应式为 2NH3﹣6e﹣═N2+6H+，电极B为正极，NO被还原成N2，电极方程式为：2NO+4e﹣+4H+＝N2+2H2O。
【解答】解：A．由图可知，氨气转变为氮气的反应为负极上的氧化反应，则该电池的负极为A电极，故A错误；
B．原电池中阳离子移向正极，即H+通过质子交换膜由A极向B极移动，故B正确；
C．电极B为正极，NO被还原成N2，电极方程式为：2NO+4e﹣+4H+＝N2+2H2O，故C错误；
D．负极发生的电极反应式为 2NH3﹣6e﹣═N2+6H+，当A电极转移0.6mole﹣时，负极生成0.1molN2，正极方程式为：2NO+4e﹣+4H+＝N2+2H2O，当A电极转移0.6mole﹣时，正极生成0.15molN2，两极共产生标况下0.25mol×22.4L/mol＝5.6LN2，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查了原电池的工作原理，根据正负极上发生的反应、电子移动方向、离子移动方向等知识点来分析解答，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，为易错点。
7．（2025春 重庆期末）某微生物燃料电池可处理废水中的有机物[主要成分是（C6H10O5）n]，工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．N极是电池正极
B．该装置能将化学能转化为电能
C．工作时，H+从N极透过质子交换膜迁移到M极
D．M极电极反应：（C6H10O5）n+7nH2O﹣24ne﹣＝6nCO2↑+24nH+
【答案】C
【分析】微生物燃料电池工作时，（C6H10O5）n发生失电子的反应生成CO2，O2得电子生成H2O，则M电极为负极、N电极为正极，负极反应式为（C6H10O5）n+7nH2O﹣24ne﹣＝6nCO2↑+24nH+，正极反应式为O2+4H++4e﹣═2H2O，溶液中的阳离子移向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，M电极为负极、N电极为正极，故A正确；
B．该装置属于原电池，能将化学能转化为电能，故B正确；
C．工作时阳离子移向正极，即H+从M极透过质子交换膜迁移到N极，故C错误；
D．M电极为负极，（C6H10O5）n失电子生成CO2，电极反应式为（C6H10O5）n+7nH2O﹣24ne﹣＝6nCO2↑+24nH+，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查化学电源新型电池工作原理，明确电极判断、各个电极上发生的反应及电极反应式书写是解题关键，注意结合电解质的酸碱性书写电极反应式，题目难度不大。
8．（2025春 汕尾期末）如图所示的原电池装置中，X、Y为两金属电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示。关于该装置下列说法正确的是（ ）
A．电流方向：X电极→外电路→Y电极
B．移向X电极，Y电极上产生H2
C．X电极上发生还原反应，Y电极上发生氧化反应
D．若两电极分别为Cu和Fe，则X电极为Cu，Y电极为Fe
【答案】B
【分析】该原电池中X、Y为两金属电极、电解质溶液为稀硫酸，放电时电子由负极经过导线流向正极，根据外电路中的电子流向可知，X电极为负极，Y电极为正极，金属性：X＞Y，负极上X发生失电子的氧化反应、正极上氢离子发生得电子的还原反应生成H2，放电时阴离子移向负极、阳离子移向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．该原电池工作时，X电极为负极，Y电极为正极，电流方向：Y电极→外电路→X电极，故A错误；
B．该原电池工作时，X电极为负极，Y电极为正极，正极上氢离子得电子生成H2，硫酸根离子移向负极X电极，故B正确；
C．X电极为负极，Y电极为正极，负极上X发生失电子的氧化反应、正极上氢离子发生得电子的还原反应生成H2，故C错误；
D．由上述分析可知，金属性：X＞Y，若两电极分别为Cu和Fe，则X电极为Fe，Y电极为Cu，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查原电池工作原理，明确原电池的工作原理、电极的判断及电极反应为解题关键，侧重基础知识检测和灵活运用能力考查，题目难度不大。
9．（2025春 赣榆区期中）暖贴是利用钢铁电化学腐蚀原理制成的，内部结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．铁作负极，其电极反应式：Fe﹣3e﹣＝Fe3+
B．暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触
C．暖贴短时间内产生较多的热是因为活性炭被氧化
D．暖贴使用后产生的红色固体成分为Fe（OH）2
【答案】B
【分析】该装置构成原电池，Fe发生吸氧腐蚀，Fe作负极，活性炭作正极，负极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，正极上O2得电子发生还原反应。
【解答】解：A．该装置构成原电池，Fe易失生成Fe2+而作负极，电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故A错误；
B．正极上O2得电子和水反应生成OH﹣，所以暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触，故B正确；
C．暖贴短时间内产生较多的热是因为铁被氧化，故C错误；
D．Fe（OH）2是白色固体，且不稳定，易被氧化生成红褐色的Fe（OH）3，则暖贴使用后产生的红色固体成分为Fe（OH）3，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查金属的腐蚀与防护，侧重考查分析、判断及知识的综合运用能力，明确铁发生吸氧腐蚀的原理是解本题关键，题目难度不大。
10．（2025春 潍坊期末）某同学用如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列说法错误的是（ ）
A．最先观察到变红的区域是①
B．③处铁片质量减轻
C．②处多孔石墨上生成黄绿色气体
D．④处多孔石墨上发生反应2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣
【答案】D
【分析】右边为原电池，Fe为负极，电极反应Fe﹣2e﹣＝Fe2+，C为正极，石墨电极上氧气得电子，O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，左边为电解池，石墨为阳极，石墨电极上氯离子得电子发生氧化反应，电极反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，Fe为阴极，电极反应：2H++2e﹣＝H2↑，据此分析。
【解答】解：A．Fe为阴极，电极反应：2H++2e﹣＝H2↑，电解反应快，最先观察到变红的区域是①，故A正确；
B．③处Fe为负极，电极反应Fe﹣2e﹣＝Fe2+，铁片质量减轻，故B正确；
C．②处石墨为阳极，石墨电极上氯离子得电子发生氧化反应，电极反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，多孔石墨上生成黄绿色气体，故C正确；
D．④处多孔石墨为原电池正极，石墨上发生反应O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查了原电池原理和电解池原理的应用，题目难度不大，注意把握电极的判断和电极方程式的书写。
11．（2024秋 越秀区期末）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。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁发生吸氧腐蚀正极反应为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
B．导线与Zn块连接为外加电流法
C．导线应连接外接电源的正极
D．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
【答案】A
【分析】A．高铁发生吸氧腐蚀时，正极上O2得电子和H2O反应生成OH﹣；
B．导线与Zn块连接时没有外加电流；
C．采用外加电流法保护钢铁输水管时，钢铁输水管应该作阴极；
D．导线与Cu块连接时，钢铁输水管作负极。
【解答】解：A．高铁发生吸氧腐蚀时，正极上O2得电子和H2O反应生成OH﹣，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，故A正确；
B．导线与Zn块连接时没有外加电流，属于牺牲阳极的阴极保护法，故B错误；
C．采用外加电流法保护钢铁输水管时，钢铁输水管应该作阴极，连接电源的负极，故C错误；
D．导线与Cu块连接时，钢铁输水管作负极，加速被腐蚀，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查金属的腐蚀与防护，侧重考查基础知识的灵活运用能力，明确金属的腐蚀原理是解本题关键，题目难度不大。
12．（2025春 河北月考）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用盐酸酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化（不考虑温度的影响），如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．t1～t2时铁粉主要发生吸氧腐蚀
B．整个腐蚀过程中，碳粉始终做正极
C．铁的生锈过程中负极一直是Fe失电子
D．铁的生锈过程中正极一直是O2得电子
【答案】D
【分析】该反应是Fe与C形成原电池，酸化的饱和食盐水润洗后，刚开始是酸性环境，0～t1时发生析氢腐蚀，碳粉表面发生的电极反应式为：2H++2e﹣＝H2↑，生成的气体为H2；t1～t2时压强下降，发生吸氧腐蚀，碳粉为电池正极，碳粉表面发生的电极反应式为：；而负极始终是Fe失电子，电极反应式为：Fe﹣2e﹣＝Fe2+，正极先是H+得电子，后来是O2得电子。
【解答】解：该反应是Fe与C形成原电池，酸化的饱和食盐水润洗后，刚开始是酸性环境，0～t1时发生析氢腐蚀，碳粉表面发生的电极反应式为：2H++2e﹣＝H2↑，生成的气体为H2；t1～t2时压强下降，发生吸氧腐蚀，碳粉为电池正极，碳粉表面发生的电极反应式为：；而负极始终是Fe失电子，电极反应式为：Fe﹣2e﹣＝Fe2+，正极先是H+得电子，后来是O2得电子；
A．根据分析可知，t1～t2时铁粉主要发生吸氧腐蚀，故A正确；
B．根据分析可知，碳粉始终做正极，故B正确；
C．根据分子可知，Fe始终做负极，故C正确；
D．正极先是H+得电子，后来是O2得电子，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生金属腐蚀和防护的掌握情况，试题难度中等。
13．（2025春 浙江期中）海港、码头的钢制管会受到海水的长期侵蚀，常用外加电流法对其进行保护（如图所示，其中高硅铸铁为辅助性阳极）。下列叙述错误的是（ ）
A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
B．通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩
C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整
D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
【答案】A
【分析】外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，被保护金属与电源的负极相连作为阴极，电子从电源负极流出，给被保护的金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，让被保护金属结构电位低于周围环境，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生，阳极若是惰性电极，则是电解质溶液中的离子在阳极失电子，据此解答。
【解答】解：A．高硅铸铁为惰性辅助阳极，阳极周边发生氧化反应，电极不损耗，故A错误；
B．通电后，惰性高硅铸铁作阳极，海水中的氯离子等在阳极失电子发生氧化反应，电子经导线流向电源正极，再从电源负极流出经导线流向钢管桩，故B正确；
C.在保护过程中要使被保护金属结构电位低于周围环境，则通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，故C正确；
D.被保护的钢管桩应作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱电化学腐蚀的发生，故D正确；
故选：A。
【点评】本题考查金属的电化学腐蚀与防护，题目难度中等，明确外加电流阴极保护法的工作原理是解答本题的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意化学与生活的联系。
14．（2025 湖南开学）下列装置的有关说法正确的是（ ）
A．装置Ⅰ中Al电极的电极反应式：Al﹣3e﹣+3H2O═Al（OH）3+3H+
B．装置Ⅱ中将镁块换成锌块也能起到保护作用
C．装置Ⅲ中可根据右面试管中现象验证铁的析氢腐蚀
D．装置Ⅳ可用于蒸发MgCl2溶液制取MgCl2固体
【答案】B
【分析】A．装置Ⅰ中，碱性条件下Al比Mg易失电子，则Al作负极、Mg作正极，Al电极上Al失电子和OH﹣反应生成[Al（OH）4]﹣；
B．作原电池负极的金属被腐蚀，作原电池正极的金属被保护；
C．弱酸性或中性溶液中，铁钉发生吸氧腐蚀；
D．加热氯化镁溶液时，镁离子水解生成Mg（OH）2和HCl，加热促进盐酸挥发。
【解答】解：A．装置Ⅰ中，碱性条件下Al比Mg易失电子，则Al作负极、Mg作正极，Al电极上Al失电子和OH﹣反应生成[Al（OH）4]﹣，电极反应式为：Al﹣3e﹣+4OH﹣，故A错误；
B．装置Ⅱ中钢管道一镁块一潮湿的碱性土壤构成原电池，镁块作为负极被消耗，钢管道作为正极被保护，换为锌块后，锌比铁活泼，仍是锌块作负极被消耗，钢管道作正极被保护，故B正确；
C．装置Ⅲ中溶液呈中性，铁钉发生吸氧腐蚀，故C错误；
D．加热氯化镁溶液时，镁离子水解生成Mg（OH）2和HCl，加热促进盐酸挥发，故应该在HCl气流中加热蒸发MgCl2溶液制取MgCl2固体，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查金属的腐蚀与防护，侧重考查分析、判断及知识综合运用能力，明确原电池和电解池原理、析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别是解本题关键，题目难度不大。
15．（2025春 青秀区校级期末）以铅蓄电池为电源（放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O），利用电解法获得NaOH与H3PO4的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．M膜为阴离子交换膜
B．电解过程中，产品室1的pH逐渐减小
C．产品室2中反应为H2H+＝H3PO4
D．双极膜共解离4mol H2O时，理论上铅蓄电池中生成4mol PbSO4
【答案】C
【分析】由图可知，电解池工作时阳离子向阴极迁移，由于H+向电极a移动，即电极a为阴极，那么电极b为阳极，M膜为阳离子交换膜，原料室中钠离子通过M膜进入产品室1得到氢氧化钠，N膜为阴离子交换膜，原料室中磷酸二氢根离子通过N膜进入产品室2，与双极膜产生的氢离子反应生成磷酸。
【解答】解：A．原料室中钠离子通过M膜进入产品室1得到氢氧化钠，M为阳离子交换膜，故A错误；
B．由分析，产品室1生成氢氧化钠，pH逐渐增大，故B错误；
C．原料室中磷酸二氢根离子通过N膜进入产品室2，与双极膜产生的氢离子反应生成磷酸，反应为：H2H+＝H3PO4，故C正确；
D．双极膜共解离4mol H2O，即电极a、b处各解离2mol H2O，电极a的电极反应式为：2H++2e﹣＝H2↑，解离2mol H2O得到2mol H+，转移电子数为2mol，结合反应Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，理论上铅蓄电池中生成2mol PbSO4，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意知识的熟练掌握，题目难度中等。
16．（2025 合肥模拟）为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3，闭合K2时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH﹣并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法错误的是（ ）
A．理论上，该电化学装置运行过程中左侧要补充H2SO4，右侧不需要补充KOH溶液
B．蓄电时，碳锰电极为阳极，锌电极为阴极
C．蓄电时，右池中右侧电极发生的总反应为2ZnO2Zn+O2↑
D．放电时，每消耗1mol MnO2，理论上有2mol H+由双极膜向碳锰电极迁移
【答案】A
【分析】由图可知，当闭合K1和K3、打开K2时，左侧装置为电解池，Mn元素价态升高失电子，故碳锰电极为阳极，电极反应式为Mn2+﹣2e﹣+2H2O＝MnO2+4H+，右侧装置为电解池，锌电极为阴极，电极反应式为ZnO+2e﹣+H2O＝Zn+2OH﹣，阳极电极反应式为4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O，当打开K1和K3、闭合K2时，该装置为原电池，Zn作负极，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，据此作答。
【解答】解：A．该电化学装置运行过程中H+得电子生成H2，但实际过程为消耗溶液水，H+浓度增大，OH﹣失电子生成O2，实际也消耗溶液水，OH﹣浓度同样增大，则不需要不断补充H2SO4和KOH溶液，故A错误；
B．蓄电时即为电解池，Mn2+失电子生成二氧化锰，碳锰电极为阳极，锌电极为阴极，故B正确；
C．蓄电时，右侧电解池中氧化锌得电子生成锌，电极反应式为ZnO+2e﹣+H2O＝Zn+2OH﹣，OH﹣失电子生成O2，电极反应式为4OH﹣﹣4e﹣＝O2+2H2O，发生的总反应为：2ZnO2Zn+O2↑，故C正确；
D．放电时，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，每消耗1mol MnO2，需要消耗4mol H+，但碳锰电极只生成2mol正电荷，剩余正电荷需要从双极膜间解离出H+转移至左侧，则理论上有2mol H+由双极膜向碳锰电极迁移，故D正确；
故选：A。
【点评】本题考查原电池原理和电解池原理，题目难度中等，能依据图象和题目信息准确判断正负极和阴阳极是解题的关键，难点是电极反应式的书写。
17．（2025春 天河区期末）某实验小组利用如图所示装置制备Fe（OH）2已知甲装置的工作原理为：2Na2S2+NaBr3＝Na2S4+3NaBr，电极a、b采用石墨或Fe。下列说法正确的是（ ）
A．乙装置中电极a应为石墨，b电极为Fe
B．乙装置中可用CuCl2溶液代替NaCl溶液
C．乙装置中发生的总反应为：2H2O+FeH2↑+Fe（OH）2↓
D．理论上每生成9.0gFe（OH）2，甲装置中将有0.2mol Na+向惰性电极Ⅰ移动
【答案】C
【分析】甲装置的工作原理为：2Na2S2+NaBr3═Na2S4+3NaBr，为原电池反应，电极Ⅰ为负极，电极a为电解池的阴极，电极Ⅱ为原电池正极，电极b为电解池的阳极，制备Fe（OH）2，乙装置中电极a应为Fe，电极反应：Fe﹣2e﹣+2OH﹣＝Fe（OH）2，b电极为石墨，电极b发生的反应：2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣，结合电子守恒和电极反应分析判断。
【解答】解：A．分析可知，乙装置中电极a应为Fe，b电极为石墨，故A错误；
B．乙装置中若用CuCl2溶液代替NaCl溶液，阴极电极反应为Cu2++2e﹣＝Cu，不能生成氢氧化亚铁，故B错误；
C．乙装置中电极a应为Fe，电极反应：Fe﹣2e﹣+2OH﹣＝Fe（OH）2，电极b是电解池阴极，氢离子得到电子生成氢气，产生氢氧根离子，发生的电极反应：2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣，乙装置中发生的总反应为：2H2O+FeH2↑+Fe（OH）2↓，故C正确；
D．理论上每生成9.0gFe（OH）2，物质的量n═0.1mol，电极反应Fe﹣2e﹣+2OH﹣＝Fe（OH）2，电子转移0.2mol，甲装置中将有0.2mol Na+向惰性电极Ⅱ移动，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了原电池和电解池的原理、电极反应书写电子守恒的计算应用，题目难度中等。
18．（2025 江西模拟）工业生产产生的氨逸到空气中会造成污染，科学家采用石墨烯作电极材料设计了一种新型绿色处理尾气中NH3的方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．M极接直流电源的负极，发生氧化反应
B．N极的电极反应式为2NH3﹣6e﹣═N2+6H+
C．当电解质溶液中传导0.3mole﹣时，有0.3mol H+穿过质子交换膜
D．若用铅酸蓄电池作电源，当电源负极增重4.8g时，M极消耗1.12L（折合成标准状况）O2
【答案】B
【分析】由装置图可知，NH3失电子转化为N2，则NH3在阳极上反应，阳极的电极反应式为2NH3﹣6e﹣＝N2+6H+，阴极上铁离子得电子生成亚铁离子，则阴极的电极反应为Fe3++e﹣═Fe2+，Fe2+又被氧气氧化为Fe3+，反应的离子方程式：4Fe2++O2+4H+＝2H2O+4Fe3+，该过程的总反应方程式为4NH3+3O22N2+6H2O，据此分析解答。
【解答】解：A．由图示可知，M极为电解池的阴极，接直流电源的负极，发生还原反应，故A错误；
B．N极作为阳极，电极反应式为：2NH3﹣6e﹣═N2+6H+，故B正确；
C．电解质溶液不传导电子，故C错误；
D．若用铅酸蓄电池作电源，负极电极反应：Pb﹣2e﹣PbSO4，当电源负极增重4.8g时，增重的是硫酸根离子，物质的量0.05mol，电子转移0.1mol，O2+4e﹣+4H+＝2H2O，M极消耗O2的体积在标准状况下22.4L/mol＝0.56L，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查电解原理的应用，为高频考点，把握离子的移动、放电顺序、电极反应为解题关键，侧重分析与运用能力的考查，题目难度不大。
19．（2025 黑龙江校级二模）我国科学家发现，利用如下装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知：双极膜（膜a、膜b）中间层中的H2O可解离为H+和OH﹣分别向两极迁移，下列说法错误的是（ ）
A．N极为正极
B．M极电极反应为
C．工作一段时间后，装置需要定期补充H2O和NaOH
D．当电路中转移1.2mol电子时，双极膜中有1.4mol OH﹣透过膜a进入到左侧区域
【答案】D
【分析】由图可知，M电极为原电池的负极，碱性条件下乙硼烷在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，N电极为正极，酸性条件下邻苯二醌类物质在正极得电子发生还原反应生成邻苯二酚类物质，中间层中水电离出的氢离子移向N极、氢氧根离子移向M极。
【解答】解：由图可知，M电极为原电池的负极，碱性条件下乙硼烷在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，N电极为正极，酸性条件下邻苯二醌类物质在正极得电子发生还原反应生成邻苯二酚类物质，中间层中水电离出的氢离子移向N极、氢氧根离子移向M极；
A．由分析可知，N电极为正极，故A正确；
B．由分析可知，M电极为原电池的负极，碱性条件下乙硼烷在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，电极反应式为，故B正确；
C．N电极为正极，双极膜的b膜产生氢离子移向N电极，a膜产生氢氧根离子移向M电极，由得失电子数目守恒和电荷守恒可知，原电池工作时需要定期补充水和氢氧化钠，故C正确；
D．由结构简式可知，1mol邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质时，反应转移电子的物质的量为4mol，则制取0.2mol邻苯二酚类物质转移0.8mol电子时，a膜透过氢氧根离子为0.8mol，故D错误；
故选：D。
【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。
20．（2025 武鸣区校级模拟）利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
① 0.1mol/LCuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体生成，气体减少。经检验电解液中有Fe2+
② 0.1mol/LCuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素
下列说法不正确的是（ ）
A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少
B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3 [Cu（NH3）4]2+平衡逆移
D．②中Cu2+生成，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【分析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使得溶液中铜离子浓度比①中要小，电解速率减慢，铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。
【解答】解：A．由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；
B．由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为Fe+2H+＝Fe2++H2、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，故B正确；
C．由分析可知，铜离子在阴极得到电子发生还原反应，在阴极析出铜，但阳极发生Cu﹣2e﹣＝Cu2+的反应，铜离子浓度不变，Cu2++4NH3 [Cu（NH3）4]2+平衡不移动，故C错误；
D．由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使得溶液中铜离子浓度比①中要小，电解速率减慢，铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查电解原理，侧重考查对比、分析、判断及知识综合运用能力，正确理解表中实验现象、明确元素化合物的性质是解本题关键，难点是正确分析实验现象，题目难度不大。
二．解答题（共4小题）
21．（2025春 通州区期末）甲醇是一种重要的清洁能源，也是重要的化工原料。可通过CO2加氢法制备甲醇：
CO2+3H2 CH3OH+H2O
（1）CO2的结构式是 O＝C＝O 。
（2）反应中1mol CO2和3mol H2化学键断裂共需约2798kJ能量，而形成1mol CH3OH和1mol H2O要释放约2981kJ能量，如图中能正确表示该反应能量变化的是 b （填序号）。
（3）工业上制备CH3OH一定条件下，将CO2与H2以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示。
已知：甲醇时空收率表示在单时间内，单位体积（或质量）催化剂能获得CH3OH的产量。
①该反应的最佳条件是 Y催化剂、240℃ 。
②请解释在催化剂Y作用下，200～240℃过程中甲醇时空收率随温度逐渐升高的原因是 温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大 。
（4）燃料电池的能量密度通常以单位体积内可提供的能量来衡量，CH3OH燃料电池是一种高能量密度燃料电池的代表之一，其工作原理如图所示。
已知：甲醇的沸点为64.7℃。
①请在图中虚线框内用箭头标出H+的运动方向 。
②产物CO2来自电池的 负 极（填“正”或“负），每消耗3.2gCH3OH转移电子 0.6 mol。
③甲醇燃料电池与氢氧燃料电池均为清洁能源装置，在实际应用中，相较于氢氧燃料电池，甲醇燃料电池的优势有 安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面 （写两条）。
【答案】（1）O＝C＝O；
（2）b；
（3）①Y催化剂、240℃；
②温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大；
（4）①；
②负；0.6；
③安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面。
【分析】（1）CO2是直线型分子，碳原子分别和两个氧原子形成两个共价键；
（2）反应的焓变ΔH＝生成物总键能﹣反应物总键能；
（3）①根据图像，Y催化剂在240℃时甲醇时空收率最大；
②在催化剂Y作用下，200～240℃过程中，温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大；
（4）CH3OH燃料电池中，通入甲醇的电极为原电池负极，电极反应：CH3OH﹣6e﹣+2H2O＝6H++CO2+H2O，通入空气的电极为原电池正极，电极反应：O2+4e﹣+4H+＝2H2O，结合电子守恒进行计算，原电池中阳离子移向正极，甲醇燃料电池在安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面具有明显优势。
【解答】解：（1）CO2是直线型分子，结构式为：O＝C＝O，
故答案为：O＝C＝O；
（2）反应CO2+3H2 CH3OH+H2O中，1mol CO2和3mol H2化学键断裂共需约2798kJ能量，而形成1mol CH3OH和1mol H2O要释放约2981kJ能量，反应的焓变ΔH＝2981kJ/mol﹣2798kJ/mol＝+183kJ/mol，反应为吸热反应，如图中能正确表示该反应能量变化的是b，
故答案为：b；
（3）①根据图像，Y催化剂在240℃时甲醇时空收率最大，该反应的最佳条件是：Y催化剂、240℃，
故答案为：Y催化剂、240℃；
②在催化剂Y作用下，200～240℃过程中甲醇时空收率随温度逐渐升高的原因：温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大，
故答案为：温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大；
（4）①分析可知X为负极，Y为正极，溶液中的氢离子移向Y电极，如图：，
故答案为：；
②通入甲醇的电极为原电池负极，电极反应：CH3OH﹣6e﹣+2H2O＝6H++CO2+H2O，产物CO2来自电池的负极，每消耗3.2gCH3OH，物质的量n0.1mol，转移电子0.6mol，
故答案为：负；0.6；
③甲醇燃料电池与氢氧燃料电池均为清洁能源装置，在实际应用中，相较于氢氧燃料电池，甲醇燃料电池的优势为：安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面，
故答案为：安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面。
【点评】本题考查了化学反应能力变化和热化学方程式、原电池原理和计算应用，注意知识的熟练掌握，题目难度不大。
22．（2025春 番禺区校级期中）生活的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同事伴随能量的变化。
（1）汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。1mol N2和1mol O2完全反应生成NO会 吸收 （填“吸收”或“放出”） 180 kJ能量。
（2）通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示：
（提示：O2﹣可在此固体电解质中自由移动）
①NiO电极上发生的是 氧化 反应（填“氧化”或“还原”）。
②外电路中，电子是从 NiO 电极流出（填“NiO”或“Pt”）。
③Pt电极上的电极反应式为： O2+4e﹣＝2O2﹣ 。
（3）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下逆反应；
反应Ⅰ：2NH4（l）+H2O（l）+CO2（g） （NH4）2CO3（aq）
反应Ⅱ：NH3（l）+H2O（l）+CO2（g） NH3HCO3（aq）ΔH2
反应Ⅲ：（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+CO2（g）＝2NH4HCO3（aq）ΔH2
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝ 2ΔH2﹣ΔH1 。
（4）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染，在一定条件下CH4也可用于燃料电池。CH4—空气碱性燃料电池能量转化率高，某甲烷燃料电池如图。放电时，电子由铂极流出，经电流表流向石墨电极。
①在石墨电极附近充入 空气 （填“CH4”或“空气”）。
②Pt电极上的电极反应式为：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═ +7H2O
（5）根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是 BC 。
A.Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
B.Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+
C.2H2+O2＝2H2O
D.Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2+2NH3↑
【答案】（1）吸收；180；
（2）①氧化；
②NiO；
③O2+4e﹣＝2O2﹣；
（3）2ΔH2﹣ΔH1；
（4）①空气；
②；
（5）BC。
【分析】（1）由图可知，1mol N2和1mol O2完全反应断键所需热量为946kJ+498kJ＝1444kJ，生成2mol NO放出热量为2×632kJ＝1264kJ＜1444kJ；
（2）该原电池工作时，NO在NiO电极上发生失电子的氧化反应生成NO2，O2在Pt电极上发生得电子的还原反应生成O2﹣，则NiO电极为负极，Pt电极为正极，正极反应式为O2+4e﹣＝2O2﹣，负极反应式为NO﹣2e﹣+O2﹣＝NO2，放电时电子由负极经过导线流向正极；
（3）反应Ⅱ×2﹣反应Ⅰ＝反应Ⅲ，根据盖斯定律进行计算；
（4）CH4—空气碱性燃料电池工作时，负极上CH4被氧化生成，正极上O2得电子生成OH﹣，放电时电子由铂极流出，经电流表流向石墨电极，即电子由负极经过导线流向正极，则铂极为负极，石墨电极为正极，负极反应式为CH4﹣8e﹣+10OH﹣═7H2O，通正极反应式为O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣；
（5）理论上，自发进行的、放热的氧化还原反应都可设计成原电池，结合氧化还原反应概念分析判断。
【解答】解：（1）由图可知，1mol N2和1mol O2完全反应断键所需热量为946kJ+498kJ＝1444kJ，生成2mol NO放出热量为2×632kJ＝1264kJ＜1444kJ，1mol N2和1mol O2完全反应生成NO会吸收热量，数值为1444kJ﹣1264kJ＝180kJ，
故答案为：吸收；180；
（2）①由上述分析可知，Pt电极为原电池的正极，NiO为负极，负极上NO发生失电子的氧化反应生成NO2，
故答案为：氧化；
②放电时电子由负极经过导线流向正极，即电子是从NiO电极流出，
故答案为：NiO；
③Pt电极为正极，正极上O2得电子生成O2﹣，正极反应式为O2+4e﹣＝2O2﹣，
故答案为：O2+4e﹣＝2O2﹣；
（3）反应Ⅱ×2﹣反应Ⅰ＝反应Ⅲ，根据盖斯定律可知，ΔH3＝2ΔH2﹣ΔH1，
故答案为：2ΔH2﹣ΔH1；
（4）①放电时电子由铂极流出，经电流表流向石墨电极，则铂极为负极，石墨电极为正极，正极上O2得电子生成OH﹣，即正极上通入空气，
故答案为：空气；
②Pt电极为负极，负极上CH4被氧化生成，负极反应式为CH4﹣8e﹣+10OH﹣═7H2O，
故答案为：；
（5）A．Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑，不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+，反应为自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，故B正确；
C．2H2+O2＝2H2O，反应为自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，故C正确；
D．Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2+2NH3↑，不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故D错误；
故答案为：BC。
【点评】本题考查原电池工作原理、反应热与焓变，侧重分析判断能力和运用能力的考查，把握原电池构成条件、电极判断及电极反应式书写、盖斯定律的计算应用、吸放热反应的判定是解题关键，注意掌握原电池工作时电子或离子的移动方向，题目难度中等。
23．（2025春 浦东新区校级期末）（1）关于如图所示装置的叙述，正确的是 D 。
A.铜是阳极，铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减少
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原
（2）某原电池总反应离子方程式：2Fe3++Fe＝3Fe2+不能实现该反应的是 D 。
A.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液FeCl3
B.正极为C，负极为Fe，电解质溶液Fe（NO3）3
C.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液Fe2（SO4）3
D.正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液CuSO4
（3）把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中，当有0.2mol电子通过时，负极的质量变化为 B 。
A.减少0.1g
B.减少6.5g
C.减少5.6g
D.增加6.4g
（4）如图，下列装置属于原电池的是 AC （不定项）
如图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。
（5）（ⅰ）中反应的离子方程式为 Fe+2H+＝Fe2++H2↑ ，（ⅱ）中Sn极附近溶液的pH（填增大、减小或不变） 增大 ，（ⅲ）中被腐蚀的金属是 Zn 。
（6）比较（ⅰ）、（ⅱ）、（ⅲ）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 （ii）＞（i）＞（iii） 肼（N2H4）是可燃性液体，一种以肼为原料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH为电解质。
（7）请书写出肼（N2H4）燃料电池总反应式 N2H4+O2＝N2+2H2O 。由得失电子判断通入氧气为电池的 正极 （填“正极”或“负极”。）
【答案】（1）D；
（2）D；
（3）B；
（4）AC；
（5）Fe+2H+＝Fe2++H2↑；增大；Zn；
（6）（ii）＞（i）＞（iii）；
（7）N2H4+O2＝N2+2H2O；正极。
【分析】（1）如图所示装置为原电池，Zn为原电池负极，失电子发生氧化反应，溶解质量减少，Cu电极为正极，氢离子在Cu片表面的电子被还原为氢气，有气泡冒出；
（2）由原电池总反应，可知负极为Fe，正极材料活动比铁的活动性差，可以用Cu、Ag、石墨等，电解质溶液必须含有Fe3+，可以是Fe（NO3）3溶液、FeCl3溶液、Fe2（SO4）3溶液等；
（3）把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中形成原电池，Zn为原电池负极；
（4）原电池的构成条件为：①活动性不同的电极，②电解质溶液，③形成闭合回路；
（5）（ⅰ）中只发生Fe和稀硫酸的化学腐蚀；（ⅱ）中Fe比Sn活泼，Fe作负极被腐蚀，Sn为正极，2H+得电子被还原为氢气电极附近溶液的pH增大；（ⅲ）中Zn比Fe活泼，作负极保护了铁；（6）（ⅰ）中只发生Fe和稀硫酸的化学腐蚀，（ⅱ）中Fe比Sn活泼，Fe作负极被腐蚀，腐蚀程度大于化学腐蚀，（ⅲ）中Zn比Fe活泼，作负极保护了铁，铁的腐蚀最慢；
（7）如图所示，肼在反应中N元素化i合价升高被氧化为N2，正极通入了空气，电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，以此分析判断。
【解答】解：（1）如图所示装置为原电池，Zn为原电池负极，失电子发生氧化反应，溶解质量减少，Cu电极为正极，电流有正极Cu流向Zn，氢离子在Cu片表面的电子被还原为氢气，有气泡冒出，故ABC错误，D项正确；
故答案为：D；
（2）由原电池总反应离子方程式：2Fe3++Fe＝3Fe2+，可知负极为Fe，正极材料活动性比铁的活动性差，可以用Cu、Ag、石墨等，电解质溶液必须含有Fe3+，可以是Fe（NO3）3溶液、FeCl3溶液、Fe2（SO4）3溶液等，故ABC正确，D.正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液CuSO4，总反应是Cu2++Fe＝Cu+Fe2+，故D错误；
故答案为：D；
（3）把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中形成原电池，Zn为原电池负极，失电子发生氧化反应，当有0.2mol电子通过时，负极参加反应的Zn的物质的量为0.1mol，质量为6.5g；
故答案为：B；
（4）原电池的构成条件为：①活动性不同的电极，②电解质溶液，③形成闭合回路；B项中酒精为非电解质，D项中只有Zn没有另一电极，故BD错误；
故答案为：AC；
（5）（ⅰ）中只发生Fe和稀硫酸的化学腐蚀，方程式为：Fe+2H+＝Fe2++H2↑；（ⅱ）中Fe比Sn活泼，Fe作负极被腐蚀，Sn为正极，电极反应式为：2H++2e﹣＝+H2↑，电极附近溶液的pH增大；（ⅲ）中Zn比Fe活泼，作负极保护了铁；
故答案为：Fe+2H+＝Fe2++H2↑；增大；Zn；
（6）（ⅰ）中只发生Fe和稀硫酸的化学腐蚀，（ⅱ）中Fe比Sn活泼，Fe作负极被腐蚀，腐蚀程度大于化学腐蚀，（ⅲ）中Zn比Fe活泼，作负极保护了铁，铁的腐蚀最慢，则铁倍腐蚀由快到慢的顺序为（ii）＞（i）＞（iii）；
故答案为：（ii）＞（i）＞（iii）；
（7）如图所示，肼（N2H4）燃料电池中N2H4在反应中N元素化合价升高被氧化为N2，正极通入了空气，空气中氧气被还原为OH﹣，O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，总反应为：N2H4+O2＝N2+2H2O；由O2得电子，判断通入氧气为电池的正极；
故答案为：N2H4+O2＝N2+2H2O；正极。
【点评】本题考查电化学原理，涉及原电池的构成、原电池的工作原理、原电池的设计和电极反应式的书写等等，题目难度不大。
24．（2024秋 越秀区期末）氢氧化钠是重要的化工原料。
（1）通过氯碱工业可以得到氢氧化钠，原理如图所示。
①写出电解饱和食盐水总反应的化学方程式 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 。
②产品NaOH溶液从 c 口导出（填字母编号）。
（2）采用双极膜（BMP）技术电解也可以制备氢氧化钠。
在电场的作用下，水在双极膜（BMP）作用下离解成H+和OH﹣分别向电解池的两极移动，工作原理如图所示。请回答下列问题：
①在 M 室（填M”或“N”）获得NaOH。
②C膜为 阳 （填“阴”或“阳”）离子交换膜。
③电解后NaBr溶液浓度 减小 （填“增大”或“减小”）。
④阳极的电极反应式为 4OH﹣﹣4e﹣＝H2O+O2↑ 。
⑤写出该装置的总反应的化学方程式 2H2O2H2↑+O2↑ 。
【答案】（1）①2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
②c；
（2）①M；
②阳；
③减小；
④4OH﹣﹣4e﹣＝H2O+O2↑；
⑤2H2O2H2↑+O2↑。
【分析】（1）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，通过氯碱工业可以得到氢氧化钠，阳极电极反应2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，阴极电极反应：2H2O+2e﹣＝H2↑+OH﹣，据此分析判断；
（2）用双极膜BMP技术电解制备氢氧化钠和溴化氢，阳极水中的氢氧根离子失电子生成氧气，阴极水中的氢离子失电子生成氢气，右侧双极膜解离出的氢离子进入N室，原料室中的溴离子进过阴离子交换膜进入N室，生成溴化氢，左侧双极膜解离出的氢氧根离子进入M室，原料室中的钠离子进过C膜（阳离子交换膜）进入M室，生成氢氧化钠。
【解答】解：（1）①电解饱和食盐水总反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，
故答案为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
②阴极电极反应：2H2O+2e﹣＝H2↑+OH﹣，产品NaOH溶液从c口导出，
故答案为：c；
（2）①左侧双极膜解离出的氢氧根离子进入M室，原料室中的钠离子进过C膜（阳离子交换膜）进入M室，生成氢氧化钠，M室获得NaOH，
故答案为：M；
②左侧双极膜解离出的氢氧根离子进入M室，原料室中的钠离子进过C膜（阳离子交换膜）进入M室，
故答案为：阳；
③分析可知M室得到NaOH，N室得到HBr，则电解后NaBr溶液浓度减小，
故答案为：减小；
④阳极的电极反应式为：4OH﹣﹣4e﹣＝H2O+O2↑，
故答案为：4OH﹣﹣4e﹣＝H2O+O2↑；
⑤装置的总反应的化学方程式为：2H2O2H2↑+O2↑，
故答案为：2H2O2H2↑+O2↑。
【点评】本题考查了电解原理、电极反应等知识点，注意知识的熟练掌握，题目难度不大。
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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 和平区校级期中）如图为铜、银和AgNO3溶液构成的原电池的示意图，下列说法错误的是（ ）
A．铜片为负极，且铜片逐渐溶解
B．银片为正极，且银片的质量增加
C．电子由银片通过导线流向铜片
D．该装置能将化学能转化为电能
2．（2025春 福清市期末）银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O＝Zn（OH）2+2Ag，其工作示意图如图。下列说法不正确的是（ ）
A．Ag2O电极是正极
B．电流从Ag2O电极流向Zn电极
C．该装置能将化学能转化为电能
D．电池工作时，K+向Zn电极移动
3．（2025 贵州四模）一种水性电解液Zn﹣MnO2可充电电池如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．放电时，M电极是正极
B．放电时，N电极反应：
C．充电时，Ⅱ区中K2SO4溶液的浓度减小
D．充电时，转移0.2mole﹣，Ⅲ区溶液质量减少6.5g
4．（2025春 锦州期末）用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪的工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．X电极为负极
B．电池工作时，H+通过质子交换膜从左侧向右侧迁移
C．理论上，在标准状况下消耗氧气2.24L时，可检测出乙醇蒸气9.2g
D．该电池的负极反应式为CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O═4H++CH3COOH
5．（2025春 锦州期末）原电池装置的总反应为Fe+2Fe3+═3Fe2+电池工作时电子的移动方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电极X可为Cu片
B．电极Y上发生还原反应
C．负极的电极反应式为Fe3++e﹣═Fe2+
D．Z可为FeCl3溶液，电池工作时Cl﹣向Y电极移动
6．（2025春 广州期末）氮氧化物（NOx）能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物（NO），其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电极A为原电池的正极，发生还原反应
B．H+通过质子交换膜由A极向B极移动
C．该电池正极电极反应为2NO﹣4e﹣+4H+═N2+2H2O
D．当A电极转移0.6mole﹣时，两极共产生2.24LN2（标况下）
7．（2025春 重庆期末）某微生物燃料电池可处理废水中的有机物[主要成分是（C6H10O5）n]，工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．N极是电池正极
B．该装置能将化学能转化为电能
C．工作时，H+从N极透过质子交换膜迁移到M极
D．M极电极反应：（C6H10O5）n+7nH2O﹣24ne﹣＝6nCO2↑+24nH+
8．（2025春 汕尾期末）如图所示的原电池装置中，X、Y为两金属电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示。关于该装置下列说法正确的是（ ）
A．电流方向：X电极→外电路→Y电极
B．移向X电极，Y电极上产生H2
C．X电极上发生还原反应，Y电极上发生氧化反应
D．若两电极分别为Cu和Fe，则X电极为Cu，Y电极为Fe
9．（2025春 赣榆区期中）暖贴是利用钢铁电化学腐蚀原理制成的，内部结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．铁作负极，其电极反应式：Fe﹣3e﹣＝Fe3+
B．暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触
C．暖贴短时间内产生较多的热是因为活性炭被氧化
D．暖贴使用后产生的红色固体成分为Fe（OH）2
10．（2025春 潍坊期末）某同学用如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列说法错误的是（ ）
A．最先观察到变红的区域是①
B．③处铁片质量减轻
C．②处多孔石墨上生成黄绿色气体
D．④处多孔石墨上发生反应2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣
11．（2024秋 越秀区期末）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。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁发生吸氧腐蚀正极反应为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
B．导线与Zn块连接为外加电流法
C．导线应连接外接电源的正极
D．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
12．（2025春 河北月考）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用盐酸酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化（不考虑温度的影响），如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．t1～t2时铁粉主要发生吸氧腐蚀
B．整个腐蚀过程中，碳粉始终做正极
C．铁的生锈过程中负极一直是Fe失电子
D．铁的生锈过程中正极一直是O2得电子
13．（2025春 浙江期中）海港、码头的钢制管会受到海水的长期侵蚀，常用外加电流法对其进行保护（如图所示，其中高硅铸铁为辅助性阳极）。下列叙述错误的是（ ）
A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
B．通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩
C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整
D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
14．（2025 湖南开学）下列装置的有关说法正确的是（ ）
A．装置Ⅰ中Al电极的电极反应式：Al﹣3e﹣+3H2O═Al（OH）3+3H+
B．装置Ⅱ中将镁块换成锌块也能起到保护作用
C．装置Ⅲ中可根据右面试管中现象验证铁的析氢腐蚀
D．装置Ⅳ可用于蒸发MgCl2溶液制取MgCl2固体
15．（2025春 青秀区校级期末）以铅蓄电池为电源（放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O），利用电解法获得NaOH与H3PO4的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．M膜为阴离子交换膜
B．电解过程中，产品室1的pH逐渐减小
C．产品室2中反应为H2H+＝H3PO4
D．双极膜共解离4mol H2O时，理论上铅蓄电池中生成4mol PbSO4
16．（2025 合肥模拟）为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3，闭合K2时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH﹣并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法错误的是（ ）
A．理论上，该电化学装置运行过程中左侧要补充H2SO4，右侧不需要补充KOH溶液
B．蓄电时，碳锰电极为阳极，锌电极为阴极
C．蓄电时，右池中右侧电极发生的总反应为2ZnO2Zn+O2↑
D．放电时，每消耗1mol MnO2，理论上有2mol H+由双极膜向碳锰电极迁移
17．（2025春 天河区期末）某实验小组利用如图所示装置制备Fe（OH）2已知甲装置的工作原理为：2Na2S2+NaBr3＝Na2S4+3NaBr，电极a、b采用石墨或Fe。下列说法正确的是（ ）
A．乙装置中电极a应为石墨，b电极为Fe
B．乙装置中可用CuCl2溶液代替NaCl溶液
C．乙装置中发生的总反应为：2H2O+FeH2↑+Fe（OH）2↓
D．理论上每生成9.0gFe（OH）2，甲装置中将有0.2mol Na+向惰性电极Ⅰ移动
18．（2025 江西模拟）工业生产产生的氨逸到空气中会造成污染，科学家采用石墨烯作电极材料设计了一种新型绿色处理尾气中NH3的方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．M极接直流电源的负极，发生氧化反应
B．N极的电极反应式为2NH3﹣6e﹣═N2+6H+
C．当电解质溶液中传导0.3mole﹣时，有0.3mol H+穿过质子交换膜
D．若用铅酸蓄电池作电源，当电源负极增重4.8g时，M极消耗1.12L（折合成标准状况）O2
19．（2025 黑龙江校级二模）我国科学家发现，利用如下装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知：双极膜（膜a、膜b）中间层中的H2O可解离为H+和OH﹣分别向两极迁移，下列说法错误的是（ ）
A．N极为正极
B．M极电极反应为
C．工作一段时间后，装置需要定期补充H2O和NaOH
D．当电路中转移1.2mol电子时，双极膜中有1.4mol OH﹣透过膜a进入到左侧区域
20．（2025 武鸣区校级模拟）利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
① 0.1mol/LCuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体生成，气体减少。经检验电解液中有Fe2+
② 0.1mol/LCuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素
下列说法不正确的是（ ）
A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少
B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3 [Cu（NH3）4]2+平衡逆移
D．②中Cu2+生成，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
二．解答题（共4小题）
21．（2025春 通州区期末）甲醇是一种重要的清洁能源，也是重要的化工原料。可通过CO2加氢法制备甲醇：
CO2+3H2 CH3OH+H2O
（1）CO2的结构式是 。
（2）反应中1mol CO2和3mol H2化学键断裂共需约2798kJ能量，而形成1mol CH3OH和1mol H2O要释放约2981kJ能量，如图中能正确表示该反应能量变化的是 （填序号）。
（3）工业上制备CH3OH一定条件下，将CO2与H2以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示。
已知：甲醇时空收率表示在单时间内，单位体积（或质量）催化剂能获得CH3OH的产量。
①该反应的最佳条件是 。
②请解释在催化剂Y作用下，200～240℃过程中甲醇时空收率随温度逐渐升高的原因是 。
（4）燃料电池的能量密度通常以单位体积内可提供的能量来衡量，CH3OH燃料电池是一种高能量密度燃料电池的代表之一，其工作原理如图所示。
已知：甲醇的沸点为64.7℃。
①请在图中虚线框内用箭头标出H+的运动方向 。
②产物CO2来自电池的 极（填“正”或“负），每消耗3.2gCH3OH转移电子 mol。
③甲醇燃料电池与氢氧燃料电池均为清洁能源装置，在实际应用中，相较于氢氧燃料电池，甲醇燃料电池的优势有 （写两条）。
22．（2025春 番禺区校级期中）生活的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同事伴随能量的变化。
（1）汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。1mol N2和1mol O2完全反应生成NO会 （填“吸收”或“放出”） kJ能量。
（2）通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示：
（提示：O2﹣可在此固体电解质中自由移动）
①NiO电极上发生的是 反应（填“氧化”或“还原”）。
②外电路中，电子是从 电极流出（填“NiO”或“Pt”）。
③Pt电极上的电极反应式为： 。
（3）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下逆反应；
反应Ⅰ：2NH4（l）+H2O（l）+CO2（g） （NH4）2CO3（aq）
反应Ⅱ：NH3（l）+H2O（l）+CO2（g） NH3HCO3（aq）ΔH2
反应Ⅲ：（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+CO2（g）＝2NH4HCO3（aq）ΔH2
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝ 。
（4）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染，在一定条件下CH4也可用于燃料电池。CH4—空气碱性燃料电池能量转化率高，某甲烷燃料电池如图。放电时，电子由铂极流出，经电流表流向石墨电极。
①在石墨电极附近充入 （填“CH4”或“空气”）。
②Pt电极上的电极反应式为：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═ +7H2O
（5）根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是 。
A.Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
B.Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+
C.2H2+O2＝2H2O
D.Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2+2NH3↑
23．（2025春 浦东新区校级期末）（1）关于如图所示装置的叙述，正确的是 。
A.铜是阳极，铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减少
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原
（2）某原电池总反应离子方程式：2Fe3++Fe＝3Fe2+不能实现该反应的是 。
A.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液FeCl3
B.正极为C，负极为Fe，电解质溶液Fe（NO3）3
C.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液Fe2（SO4）3
D.正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液CuSO4
（3）把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中，当有0.2mol电子通过时，负极的质量变化为 。
A.减少0.1g
B.减少6.5g
C.减少5.6g
D.增加6.4g
（4）如图，下列装置属于原电池的是 （不定项）
如图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。
（5）（ⅰ）中反应的离子方程式为 ，（ⅱ）中Sn极附近溶液的pH（填增大、减小或不变） ，（ⅲ）中被腐蚀的金属是 。
（6）比较（ⅰ）、（ⅱ）、（ⅲ）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 肼（N2H4）是可燃性液体，一种以肼为原料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH为电解质。
（7）请书写出肼（N2H4）燃料电池总反应式 。由得失电子判断通入氧气为电池的 （填“正极”或“负极”。）
24．（2024秋 越秀区期末）氢氧化钠是重要的化工原料。
（1）通过氯碱工业可以得到氢氧化钠，原理如图所示。
①写出电解饱和食盐水总反应的化学方程式 。
②产品NaOH溶液从 口导出（填字母编号）。
（2）采用双极膜（BMP）技术电解也可以制备氢氧化钠。
在电场的作用下，水在双极膜（BMP）作用下离解成H+和OH﹣分别向电解池的两极移动，工作原理如图所示。请回答下列问题：
①在 室（填M”或“N”）获得NaOH。
②C膜为 （填“阴”或“阳”）离子交换膜。
③电解后NaBr溶液浓度 （填“增大”或“减小”）。
④阳极的电极反应式为 。
⑤写出该装置的总反应的化学方程式 。
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 和平区校级期中）如图为铜、银和AgNO3溶液构成的原电池的示意图，下列说法错误的是（ ）
A．铜片为负极，且铜片逐渐溶解
B．银片为正极，且银片的质量增加
C．电子由银片通过导线流向铜片
D．该装置能将化学能转化为电能
【答案】C
【分析】铜、银和AgNO3溶液构成的原电池中，Ag+得电子生成Ag，Cu失电子生成Cu2+，Ag作正极、Cu作负极，负极反应式为Cu﹣2e﹣＝Cu2+，正极反应式为Ag++e﹣＝Ag，放电时电子由负极经过导线流向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，Ag作正极、Cu作负极，铜片逐渐溶解生成Cu2+，故A正确；
B．银片为正极，正极上Ag+得电子生成Ag，则银片的质量增加，故B正确；
C．放电时电子由负极经过导线流向正极，即由铜片通过导线流向银片，故C错误；
D．该装置是原电池，将化学能转化为电能，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查原电池原理，侧重辨析能力和运用能力考查，明确电极判断、电极反应及电极反应式书写即可解答，题目难度不大。
2．（2025春 福清市期末）银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O＝Zn（OH）2+2Ag，其工作示意图如图。下列说法不正确的是（ ）
A．Ag2O电极是正极
B．电流从Ag2O电极流向Zn电极
C．该装置能将化学能转化为电能
D．电池工作时，K+向Zn电极移动
【答案】D
【分析】原电池反应为Zn+Ag2O+H2O＝Zn（OH）2+2Ag，Zn发生失电子的反应生成Zn（OH）2，Ag2O发生得电子的反应生成Ag，则Zn作负极，Ag2O作正极，负极反应为Zn+2OH﹣﹣2e﹣＝Zn（OH）2、正极反应为Ag2O+H2O+2e﹣＝2Ag+2OH﹣，放电时电子由负极经过导线流向正极，阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，Zn作负极，Ag2O作正极，故A正确；
B．放电时，Zn作负极，Ag2O作正极，电流从Ag2O电极流向Zn电极，故B正确；
C．该装置是原电池，将化学能转化为电能，故C正确；
D．放电时Zn作负极，Ag2O作正极，阳离子移向正极，即K+向Ag2O电极移动，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查原电池工作原理，侧重辨析能力和运用能力考查，明确电极判断、电极反应、离子移动方向即可解答，题目难度不大。
3．（2025 贵州四模）一种水性电解液Zn﹣MnO2可充电电池如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．放电时，M电极是正极
B．放电时，N电极反应：
C．充电时，Ⅱ区中K2SO4溶液的浓度减小
D．充电时，转移0.2mole﹣，Ⅲ区溶液质量减少6.5g
【答案】D
【分析】装置放电时，Zn电极为负极，Zn失电子产物与电解质反应，生成，负极反应式为：，同时K+透过阳离子交换膜向Ⅱ区移动；正极为MnO2，MnO2得电子产物与电解质反应，生成Mn2+等，正极反应为：MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，同时透过阴离子交换膜向Ⅱ区移动；据此分析。
【解答】解：装置放电时，Zn电极为负极，Zn失电子产物与电解质反应，生成，负极反应式为：，同时K+透过阳离子交换膜向Ⅱ区移动；正极为MnO2，MnO2得电子产物与电解质反应，生成Mn2+等，正极反应为：MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，同时透过阴离子交换膜向Ⅱ区移动；
A．放电时，M电极是正极，故A正确；
B．放电时，N为负极，电极反应：，故B正确；
C．充电时M为阳极、N为阴极，K+透过阳离子交换膜向Ⅲ区移动，透过阴离子交换膜向Ⅰ区移动；Ⅱ区中K2SO4溶液的浓度减小，故C正确；
D．充电时，Ⅲ区电极反应为，转移0.2mole﹣，K+透过阳离子交换膜向Ⅲ区移动，溶液质量增重，故D错误；
故选：D。
【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。
4．（2025春 锦州期末）用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪的工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．X电极为负极
B．电池工作时，H+通过质子交换膜从左侧向右侧迁移
C．理论上，在标准状况下消耗氧气2.24L时，可检测出乙醇蒸气9.2g
D．该电池的负极反应式为CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O═4H++CH3COOH
【答案】C
【分析】乙醇酸性燃料电池工作时，乙醇发生失电子的氧化反应生成醋酸，则电极X为负极、电极Y为正极，负极反应式为CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O＝4H++CH3COOH，正极上O2发生得电子的还原反应生成H2O，正极反应式为O2+4e﹣+4H+═2H2O，放电时，氢离子由负极通过交换膜移向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，电极X为负极、电极Y为正极，故A正确；
B．电池工作时电极X为负极、电极Y为正极，氢离子由负极通过交换膜移向正极，即H+通过质子交换膜从左侧向右侧迁移，故B正确；
C．乙醇燃料电池工作时总反应为CH3CH2OH+O2→CH3COOH+2H2O，n（CH3CH2OH）＝n（O2）0.1mol，m（CH3CH2OH）＝4.6g，故C错误；
D．负极上乙醇发生失电子的反应生成醋酸，负极反应式为CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O＝4H++CH3COOH，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查燃料电池工作原理，侧重分析能力和运用能力考查，把握原电池工作原理、电极判断、结合电解质的酸碱性书写电极反应式是解题关键，注意电子或离子移动方向，题目难度不大。
5．（2025春 锦州期末）原电池装置的总反应为Fe+2Fe3+═3Fe2+电池工作时电子的移动方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电极X可为Cu片
B．电极Y上发生还原反应
C．负极的电极反应式为Fe3++e﹣═Fe2+
D．Z可为FeCl3溶液，电池工作时Cl﹣向Y电极移动
【答案】B
【分析】A.原电池中失电子的那一极为负极，得电子的为正极，电子由负极通过外电路流向正极，总反应中铁失电子，做负极；
B.原电池中得电子的那一极为正极，发生还原反应；
C.原电池中失电子的那一极为负极，发生氧化反应，电极反应为：Fe﹣2e﹣═Fe2+；
D.原电池中阴离子通过内电路移向负极，阳离子通过内电路移向正极；
【解答】解：A.原电池中失电子的那一极为负极，得电子的为正极，电子由负极通过外电路流向正极，总反应中铁失电子，铁做负极，铜可以做正极，电极Y可为Cu片，故A错误；
B.电极Y可为Cu片，做正极，发生还原反应，故B正确；
C.原电池中失电子的那一极为负极，发生氧化反应，电极反应为：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故C错误；
D.原电池中阴离子通过内电路移向负极，阳离子通过内电路移向正极，电池工作时Cl﹣向铁电极移动，故D错误；
故选：B。
【点评】Z可为FeCl3溶液，其实也可以为硫酸铁等，只要溶液中含有铁离子，在正极发生Fe3++e﹣═Fe2+即可。
6．（2025春 广州期末）氮氧化物（NOx）能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物（NO），其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电极A为原电池的正极，发生还原反应
B．H+通过质子交换膜由A极向B极移动
C．该电池正极电极反应为2NO﹣4e﹣+4H+═N2+2H2O
D．当A电极转移0.6mole﹣时，两极共产生2.24LN2（标况下）
【答案】B
【分析】由图可知，氨气转变为氮气的反应为负极上的氧化反应，则该电池的负极为A电极，负极发生的电极反应式为 2NH3﹣6e﹣═N2+6H+，电极B为正极，NO被还原成N2，电极方程式为：2NO+4e﹣+4H+＝N2+2H2O。
【解答】解：A．由图可知，氨气转变为氮气的反应为负极上的氧化反应，则该电池的负极为A电极，故A错误；
B．原电池中阳离子移向正极，即H+通过质子交换膜由A极向B极移动，故B正确；
C．电极B为正极，NO被还原成N2，电极方程式为：2NO+4e﹣+4H+＝N2+2H2O，故C错误；
D．负极发生的电极反应式为 2NH3﹣6e﹣═N2+6H+，当A电极转移0.6mole﹣时，负极生成0.1molN2，正极方程式为：2NO+4e﹣+4H+＝N2+2H2O，当A电极转移0.6mole﹣时，正极生成0.15molN2，两极共产生标况下0.25mol×22.4L/mol＝5.6LN2，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查了原电池的工作原理，根据正负极上发生的反应、电子移动方向、离子移动方向等知识点来分析解答，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，为易错点。
7．（2025春 重庆期末）某微生物燃料电池可处理废水中的有机物[主要成分是（C6H10O5）n]，工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．N极是电池正极
B．该装置能将化学能转化为电能
C．工作时，H+从N极透过质子交换膜迁移到M极
D．M极电极反应：（C6H10O5）n+7nH2O﹣24ne﹣＝6nCO2↑+24nH+
【答案】C
【分析】微生物燃料电池工作时，（C6H10O5）n发生失电子的反应生成CO2，O2得电子生成H2O，则M电极为负极、N电极为正极，负极反应式为（C6H10O5）n+7nH2O﹣24ne﹣＝6nCO2↑+24nH+，正极反应式为O2+4H++4e﹣═2H2O，溶液中的阳离子移向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，M电极为负极、N电极为正极，故A正确；
B．该装置属于原电池，能将化学能转化为电能，故B正确；
C．工作时阳离子移向正极，即H+从M极透过质子交换膜迁移到N极，故C错误；
D．M电极为负极，（C6H10O5）n失电子生成CO2，电极反应式为（C6H10O5）n+7nH2O﹣24ne﹣＝6nCO2↑+24nH+，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查化学电源新型电池工作原理，明确电极判断、各个电极上发生的反应及电极反应式书写是解题关键，注意结合电解质的酸碱性书写电极反应式，题目难度不大。
8．（2025春 汕尾期末）如图所示的原电池装置中，X、Y为两金属电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示。关于该装置下列说法正确的是（ ）
A．电流方向：X电极→外电路→Y电极
B．移向X电极，Y电极上产生H2
C．X电极上发生还原反应，Y电极上发生氧化反应
D．若两电极分别为Cu和Fe，则X电极为Cu，Y电极为Fe
【答案】B
【分析】该原电池中X、Y为两金属电极、电解质溶液为稀硫酸，放电时电子由负极经过导线流向正极，根据外电路中的电子流向可知，X电极为负极，Y电极为正极，金属性：X＞Y，负极上X发生失电子的氧化反应、正极上氢离子发生得电子的还原反应生成H2，放电时阴离子移向负极、阳离子移向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．该原电池工作时，X电极为负极，Y电极为正极，电流方向：Y电极→外电路→X电极，故A错误；
B．该原电池工作时，X电极为负极，Y电极为正极，正极上氢离子得电子生成H2，硫酸根离子移向负极X电极，故B正确；
C．X电极为负极，Y电极为正极，负极上X发生失电子的氧化反应、正极上氢离子发生得电子的还原反应生成H2，故C错误；
D．由上述分析可知，金属性：X＞Y，若两电极分别为Cu和Fe，则X电极为Fe，Y电极为Cu，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查原电池工作原理，明确原电池的工作原理、电极的判断及电极反应为解题关键，侧重基础知识检测和灵活运用能力考查，题目难度不大。
9．（2025春 赣榆区期中）暖贴是利用钢铁电化学腐蚀原理制成的，内部结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．铁作负极，其电极反应式：Fe﹣3e﹣＝Fe3+
B．暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触
C．暖贴短时间内产生较多的热是因为活性炭被氧化
D．暖贴使用后产生的红色固体成分为Fe（OH）2
【答案】B
【分析】该装置构成原电池，Fe发生吸氧腐蚀，Fe作负极，活性炭作正极，负极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，正极上O2得电子发生还原反应。
【解答】解：A．该装置构成原电池，Fe易失生成Fe2+而作负极，电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故A错误；
B．正极上O2得电子和水反应生成OH﹣，所以暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触，故B正确；
C．暖贴短时间内产生较多的热是因为铁被氧化，故C错误；
D．Fe（OH）2是白色固体，且不稳定，易被氧化生成红褐色的Fe（OH）3，则暖贴使用后产生的红色固体成分为Fe（OH）3，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查金属的腐蚀与防护，侧重考查分析、判断及知识的综合运用能力，明确铁发生吸氧腐蚀的原理是解本题关键，题目难度不大。
10．（2025春 潍坊期末）某同学用如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列说法错误的是（ ）
A．最先观察到变红的区域是①
B．③处铁片质量减轻
C．②处多孔石墨上生成黄绿色气体
D．④处多孔石墨上发生反应2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣
【答案】D
【分析】右边为原电池，Fe为负极，电极反应Fe﹣2e﹣＝Fe2+，C为正极，石墨电极上氧气得电子，O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，左边为电解池，石墨为阳极，石墨电极上氯离子得电子发生氧化反应，电极反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，Fe为阴极，电极反应：2H++2e﹣＝H2↑，据此分析。
【解答】解：A．Fe为阴极，电极反应：2H++2e﹣＝H2↑，电解反应快，最先观察到变红的区域是①，故A正确；
B．③处Fe为负极，电极反应Fe﹣2e﹣＝Fe2+，铁片质量减轻，故B正确；
C．②处石墨为阳极，石墨电极上氯离子得电子发生氧化反应，电极反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，多孔石墨上生成黄绿色气体，故C正确；
D．④处多孔石墨为原电池正极，石墨上发生反应O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查了原电池原理和电解池原理的应用，题目难度不大，注意把握电极的判断和电极方程式的书写。
11．（2024秋 越秀区期末）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。下列说法正确的是（ ）
A．钢铁发生吸氧腐蚀正极反应为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
B．导线与Zn块连接为外加电流法
C．导线应连接外接电源的正极
D．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
【答案】A
【分析】A．高铁发生吸氧腐蚀时，正极上O2得电子和H2O反应生成OH﹣；
B．导线与Zn块连接时没有外加电流；
C．采用外加电流法保护钢铁输水管时，钢铁输水管应该作阴极；
D．导线与Cu块连接时，钢铁输水管作负极。
【解答】解：A．高铁发生吸氧腐蚀时，正极上O2得电子和H2O反应生成OH﹣，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，故A正确；
B．导线与Zn块连接时没有外加电流，属于牺牲阳极的阴极保护法，故B错误；
C．采用外加电流法保护钢铁输水管时，钢铁输水管应该作阴极，连接电源的负极，故C错误；
D．导线与Cu块连接时，钢铁输水管作负极，加速被腐蚀，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查金属的腐蚀与防护，侧重考查基础知识的灵活运用能力，明确金属的腐蚀原理是解本题关键，题目难度不大。
12．（2025春 河北月考）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用盐酸酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化（不考虑温度的影响），如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．t1～t2时铁粉主要发生吸氧腐蚀
B．整个腐蚀过程中，碳粉始终做正极
C．铁的生锈过程中负极一直是Fe失电子
D．铁的生锈过程中正极一直是O2得电子
【答案】D
【分析】该反应是Fe与C形成原电池，酸化的饱和食盐水润洗后，刚开始是酸性环境，0～t1时发生析氢腐蚀，碳粉表面发生的电极反应式为：2H++2e﹣＝H2↑，生成的气体为H2；t1～t2时压强下降，发生吸氧腐蚀，碳粉为电池正极，碳粉表面发生的电极反应式为：；而负极始终是Fe失电子，电极反应式为：Fe﹣2e﹣＝Fe2+，正极先是H+得电子，后来是O2得电子。
【解答】解：该反应是Fe与C形成原电池，酸化的饱和食盐水润洗后，刚开始是酸性环境，0～t1时发生析氢腐蚀，碳粉表面发生的电极反应式为：2H++2e﹣＝H2↑，生成的气体为H2；t1～t2时压强下降，发生吸氧腐蚀，碳粉为电池正极，碳粉表面发生的电极反应式为：；而负极始终是Fe失电子，电极反应式为：Fe﹣2e﹣＝Fe2+，正极先是H+得电子，后来是O2得电子；
A．根据分析可知，t1～t2时铁粉主要发生吸氧腐蚀，故A正确；
B．根据分析可知，碳粉始终做正极，故B正确；
C．根据分子可知，Fe始终做负极，故C正确；
D．正极先是H+得电子，后来是O2得电子，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生金属腐蚀和防护的掌握情况，试题难度中等。
13．（2025春 浙江期中）海港、码头的钢制管会受到海水的长期侵蚀，常用外加电流法对其进行保护（如图所示，其中高硅铸铁为辅助性阳极）。下列叙述错误的是（ ）
A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
B．通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩
C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整
D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
【答案】A
【分析】外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，被保护金属与电源的负极相连作为阴极，电子从电源负极流出，给被保护的金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，让被保护金属结构电位低于周围环境，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生，阳极若是惰性电极，则是电解质溶液中的离子在阳极失电子，据此解答。
【解答】解：A．高硅铸铁为惰性辅助阳极，阳极周边发生氧化反应，电极不损耗，故A错误；
B．通电后，惰性高硅铸铁作阳极，海水中的氯离子等在阳极失电子发生氧化反应，电子经导线流向电源正极，再从电源负极流出经导线流向钢管桩，故B正确；
C.在保护过程中要使被保护金属结构电位低于周围环境，则通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，故C正确；
D.被保护的钢管桩应作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱电化学腐蚀的发生，故D正确；
故选：A。
【点评】本题考查金属的电化学腐蚀与防护，题目难度中等，明确外加电流阴极保护法的工作原理是解答本题的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意化学与生活的联系。
14．（2025 湖南开学）下列装置的有关说法正确的是（ ）
A．装置Ⅰ中Al电极的电极反应式：Al﹣3e﹣+3H2O═Al（OH）3+3H+
B．装置Ⅱ中将镁块换成锌块也能起到保护作用
C．装置Ⅲ中可根据右面试管中现象验证铁的析氢腐蚀
D．装置Ⅳ可用于蒸发MgCl2溶液制取MgCl2固体
【答案】B
【分析】A．装置Ⅰ中，碱性条件下Al比Mg易失电子，则Al作负极、Mg作正极，Al电极上Al失电子和OH﹣反应生成[Al（OH）4]﹣；
B．作原电池负极的金属被腐蚀，作原电池正极的金属被保护；
C．弱酸性或中性溶液中，铁钉发生吸氧腐蚀；
D．加热氯化镁溶液时，镁离子水解生成Mg（OH）2和HCl，加热促进盐酸挥发。
【解答】解：A．装置Ⅰ中，碱性条件下Al比Mg易失电子，则Al作负极、Mg作正极，Al电极上Al失电子和OH﹣反应生成[Al（OH）4]﹣，电极反应式为：Al﹣3e﹣+4OH﹣，故A错误；
B．装置Ⅱ中钢管道一镁块一潮湿的碱性土壤构成原电池，镁块作为负极被消耗，钢管道作为正极被保护，换为锌块后，锌比铁活泼，仍是锌块作负极被消耗，钢管道作正极被保护，故B正确；
C．装置Ⅲ中溶液呈中性，铁钉发生吸氧腐蚀，故C错误；
D．加热氯化镁溶液时，镁离子水解生成Mg（OH）2和HCl，加热促进盐酸挥发，故应该在HCl气流中加热蒸发MgCl2溶液制取MgCl2固体，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查金属的腐蚀与防护，侧重考查分析、判断及知识综合运用能力，明确原电池和电解池原理、析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别是解本题关键，题目难度不大。
15．（2025春 青秀区校级期末）以铅蓄电池为电源（放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O），利用电解法获得NaOH与H3PO4的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．M膜为阴离子交换膜
B．电解过程中，产品室1的pH逐渐减小
C．产品室2中反应为H2H+＝H3PO4
D．双极膜共解离4mol H2O时，理论上铅蓄电池中生成4mol PbSO4
【答案】C
【分析】由图可知，电解池工作时阳离子向阴极迁移，由于H+向电极a移动，即电极a为阴极，那么电极b为阳极，M膜为阳离子交换膜，原料室中钠离子通过M膜进入产品室1得到氢氧化钠，N膜为阴离子交换膜，原料室中磷酸二氢根离子通过N膜进入产品室2，与双极膜产生的氢离子反应生成磷酸。
【解答】解：A．原料室中钠离子通过M膜进入产品室1得到氢氧化钠，M为阳离子交换膜，故A错误；
B．由分析，产品室1生成氢氧化钠，pH逐渐增大，故B错误；
C．原料室中磷酸二氢根离子通过N膜进入产品室2，与双极膜产生的氢离子反应生成磷酸，反应为：H2H+＝H3PO4，故C正确；
D．双极膜共解离4mol H2O，即电极a、b处各解离2mol H2O，电极a的电极反应式为：2H++2e﹣＝H2↑，解离2mol H2O得到2mol H+，转移电子数为2mol，结合反应Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，理论上铅蓄电池中生成2mol PbSO4，故D错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意知识的熟练掌握，题目难度中等。
16．（2025 合肥模拟）为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3，闭合K2时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH﹣并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法错误的是（ ）
A．理论上，该电化学装置运行过程中左侧要补充H2SO4，右侧不需要补充KOH溶液
B．蓄电时，碳锰电极为阳极，锌电极为阴极
C．蓄电时，右池中右侧电极发生的总反应为2ZnO2Zn+O2↑
D．放电时，每消耗1mol MnO2，理论上有2mol H+由双极膜向碳锰电极迁移
【答案】A
【分析】由图可知，当闭合K1和K3、打开K2时，左侧装置为电解池，Mn元素价态升高失电子，故碳锰电极为阳极，电极反应式为Mn2+﹣2e﹣+2H2O＝MnO2+4H+，右侧装置为电解池，锌电极为阴极，电极反应式为ZnO+2e﹣+H2O＝Zn+2OH﹣，阳极电极反应式为4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O，当打开K1和K3、闭合K2时，该装置为原电池，Zn作负极，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，据此作答。
【解答】解：A．该电化学装置运行过程中H+得电子生成H2，但实际过程为消耗溶液水，H+浓度增大，OH﹣失电子生成O2，实际也消耗溶液水，OH﹣浓度同样增大，则不需要不断补充H2SO4和KOH溶液，故A错误；
B．蓄电时即为电解池，Mn2+失电子生成二氧化锰，碳锰电极为阳极，锌电极为阴极，故B正确；
C．蓄电时，右侧电解池中氧化锌得电子生成锌，电极反应式为ZnO+2e﹣+H2O＝Zn+2OH﹣，OH﹣失电子生成O2，电极反应式为4OH﹣﹣4e﹣＝O2+2H2O，发生的总反应为：2ZnO2Zn+O2↑，故C正确；
D．放电时，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2+4H++2e﹣＝Mn2++2H2O，每消耗1mol MnO2，需要消耗4mol H+，但碳锰电极只生成2mol正电荷，剩余正电荷需要从双极膜间解离出H+转移至左侧，则理论上有2mol H+由双极膜向碳锰电极迁移，故D正确；
故选：A。
【点评】本题考查原电池原理和电解池原理，题目难度中等，能依据图象和题目信息准确判断正负极和阴阳极是解题的关键，难点是电极反应式的书写。
17．（2025春 天河区期末）某实验小组利用如图所示装置制备Fe（OH）2已知甲装置的工作原理为：2Na2S2+NaBr3＝Na2S4+3NaBr，电极a、b采用石墨或Fe。下列说法正确的是（ ）
A．乙装置中电极a应为石墨，b电极为Fe
B．乙装置中可用CuCl2溶液代替NaCl溶液
C．乙装置中发生的总反应为：2H2O+FeH2↑+Fe（OH）2↓
D．理论上每生成9.0gFe（OH）2，甲装置中将有0.2mol Na+向惰性电极Ⅰ移动
【答案】C
【分析】甲装置的工作原理为：2Na2S2+NaBr3═Na2S4+3NaBr，为原电池反应，电极Ⅰ为负极，电极a为电解池的阴极，电极Ⅱ为原电池正极，电极b为电解池的阳极，制备Fe（OH）2，乙装置中电极a应为Fe，电极反应：Fe﹣2e﹣+2OH﹣＝Fe（OH）2，b电极为石墨，电极b发生的反应：2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣，结合电子守恒和电极反应分析判断。
【解答】解：A．分析可知，乙装置中电极a应为Fe，b电极为石墨，故A错误；
B．乙装置中若用CuCl2溶液代替NaCl溶液，阴极电极反应为Cu2++2e﹣＝Cu，不能生成氢氧化亚铁，故B错误；
C．乙装置中电极a应为Fe，电极反应：Fe﹣2e﹣+2OH﹣＝Fe（OH）2，电极b是电解池阴极，氢离子得到电子生成氢气，产生氢氧根离子，发生的电极反应：2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣，乙装置中发生的总反应为：2H2O+FeH2↑+Fe（OH）2↓，故C正确；
D．理论上每生成9.0gFe（OH）2，物质的量n═0.1mol，电极反应Fe﹣2e﹣+2OH﹣＝Fe（OH）2，电子转移0.2mol，甲装置中将有0.2mol Na+向惰性电极Ⅱ移动，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了原电池和电解池的原理、电极反应书写电子守恒的计算应用，题目难度中等。
18．（2025 江西模拟）工业生产产生的氨逸到空气中会造成污染，科学家采用石墨烯作电极材料设计了一种新型绿色处理尾气中NH3的方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．M极接直流电源的负极，发生氧化反应
B．N极的电极反应式为2NH3﹣6e﹣═N2+6H+
C．当电解质溶液中传导0.3mole﹣时，有0.3mol H+穿过质子交换膜
D．若用铅酸蓄电池作电源，当电源负极增重4.8g时，M极消耗1.12L（折合成标准状况）O2
【答案】B
【分析】由装置图可知，NH3失电子转化为N2，则NH3在阳极上反应，阳极的电极反应式为2NH3﹣6e﹣＝N2+6H+，阴极上铁离子得电子生成亚铁离子，则阴极的电极反应为Fe3++e﹣═Fe2+，Fe2+又被氧气氧化为Fe3+，反应的离子方程式：4Fe2++O2+4H+＝2H2O+4Fe3+，该过程的总反应方程式为4NH3+3O22N2+6H2O，据此分析解答。
【解答】解：A．由图示可知，M极为电解池的阴极，接直流电源的负极，发生还原反应，故A错误；
B．N极作为阳极，电极反应式为：2NH3﹣6e﹣═N2+6H+，故B正确；
C．电解质溶液不传导电子，故C错误；
D．若用铅酸蓄电池作电源，负极电极反应：Pb﹣2e﹣PbSO4，当电源负极增重4.8g时，增重的是硫酸根离子，物质的量0.05mol，电子转移0.1mol，O2+4e﹣+4H+＝2H2O，M极消耗O2的体积在标准状况下22.4L/mol＝0.56L，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查电解原理的应用，为高频考点，把握离子的移动、放电顺序、电极反应为解题关键，侧重分析与运用能力的考查，题目难度不大。
19．（2025 黑龙江校级二模）我国科学家发现，利用如下装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知：双极膜（膜a、膜b）中间层中的H2O可解离为H+和OH﹣分别向两极迁移，下列说法错误的是（ ）
A．N极为正极
B．M极电极反应为
C．工作一段时间后，装置需要定期补充H2O和NaOH
D．当电路中转移1.2mol电子时，双极膜中有1.4mol OH﹣透过膜a进入到左侧区域
【答案】D
【分析】由图可知，M电极为原电池的负极，碱性条件下乙硼烷在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，N电极为正极，酸性条件下邻苯二醌类物质在正极得电子发生还原反应生成邻苯二酚类物质，中间层中水电离出的氢离子移向N极、氢氧根离子移向M极。
【解答】解：由图可知，M电极为原电池的负极，碱性条件下乙硼烷在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，N电极为正极，酸性条件下邻苯二醌类物质在正极得电子发生还原反应生成邻苯二酚类物质，中间层中水电离出的氢离子移向N极、氢氧根离子移向M极；
A．由分析可知，N电极为正极，故A正确；
B．由分析可知，M电极为原电池的负极，碱性条件下乙硼烷在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，电极反应式为，故B正确；
C．N电极为正极，双极膜的b膜产生氢离子移向N电极，a膜产生氢氧根离子移向M电极，由得失电子数目守恒和电荷守恒可知，原电池工作时需要定期补充水和氢氧化钠，故C正确；
D．由结构简式可知，1mol邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质时，反应转移电子的物质的量为4mol，则制取0.2mol邻苯二酚类物质转移0.8mol电子时，a膜透过氢氧根离子为0.8mol，故D错误；
故选：D。
【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。
20．（2025 武鸣区校级模拟）利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
① 0.1mol/LCuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体生成，气体减少。经检验电解液中有Fe2+
② 0.1mol/LCuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素
下列说法不正确的是（ ）
A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少
B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3 [Cu（NH3）4]2+平衡逆移
D．②中Cu2+生成，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【分析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使得溶液中铜离子浓度比①中要小，电解速率减慢，铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。
【解答】解：A．由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；
B．由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为Fe+2H+＝Fe2++H2、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，故B正确；
C．由分析可知，铜离子在阴极得到电子发生还原反应，在阴极析出铜，但阳极发生Cu﹣2e﹣＝Cu2+的反应，铜离子浓度不变，Cu2++4NH3 [Cu（NH3）4]2+平衡不移动，故C错误；
D．由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使得溶液中铜离子浓度比①中要小，电解速率减慢，铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查电解原理，侧重考查对比、分析、判断及知识综合运用能力，正确理解表中实验现象、明确元素化合物的性质是解本题关键，难点是正确分析实验现象，题目难度不大。
二．解答题（共4小题）
21．（2025春 通州区期末）甲醇是一种重要的清洁能源，也是重要的化工原料。可通过CO2加氢法制备甲醇：
CO2+3H2 CH3OH+H2O
（1）CO2的结构式是 O＝C＝O 。
（2）反应中1mol CO2和3mol H2化学键断裂共需约2798kJ能量，而形成1mol CH3OH和1mol H2O要释放约2981kJ能量，如图中能正确表示该反应能量变化的是 b （填序号）。
（3）工业上制备CH3OH一定条件下，将CO2与H2以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示。
已知：甲醇时空收率表示在单时间内，单位体积（或质量）催化剂能获得CH3OH的产量。
①该反应的最佳条件是 Y催化剂、240℃ 。
②请解释在催化剂Y作用下，200～240℃过程中甲醇时空收率随温度逐渐升高的原因是 温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大 。
（4）燃料电池的能量密度通常以单位体积内可提供的能量来衡量，CH3OH燃料电池是一种高能量密度燃料电池的代表之一，其工作原理如图所示。
已知：甲醇的沸点为64.7℃。
①请在图中虚线框内用箭头标出H+的运动方向 。
②产物CO2来自电池的 负 极（填“正”或“负），每消耗3.2gCH3OH转移电子 0.6 mol。
③甲醇燃料电池与氢氧燃料电池均为清洁能源装置，在实际应用中，相较于氢氧燃料电池，甲醇燃料电池的优势有 安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面 （写两条）。
【答案】（1）O＝C＝O；
（2）b；
（3）①Y催化剂、240℃；
②温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大；
（4）①；
②负；0.6；
③安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面。
【分析】（1）CO2是直线型分子，碳原子分别和两个氧原子形成两个共价键；
（2）反应的焓变ΔH＝生成物总键能﹣反应物总键能；
（3）①根据图像，Y催化剂在240℃时甲醇时空收率最大；
②在催化剂Y作用下，200～240℃过程中，温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大；
（4）CH3OH燃料电池中，通入甲醇的电极为原电池负极，电极反应：CH3OH﹣6e﹣+2H2O＝6H++CO2+H2O，通入空气的电极为原电池正极，电极反应：O2+4e﹣+4H+＝2H2O，结合电子守恒进行计算，原电池中阳离子移向正极，甲醇燃料电池在安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面具有明显优势。
【解答】解：（1）CO2是直线型分子，结构式为：O＝C＝O，
故答案为：O＝C＝O；
（2）反应CO2+3H2 CH3OH+H2O中，1mol CO2和3mol H2化学键断裂共需约2798kJ能量，而形成1mol CH3OH和1mol H2O要释放约2981kJ能量，反应的焓变ΔH＝2981kJ/mol﹣2798kJ/mol＝+183kJ/mol，反应为吸热反应，如图中能正确表示该反应能量变化的是b，
故答案为：b；
（3）①根据图像，Y催化剂在240℃时甲醇时空收率最大，该反应的最佳条件是：Y催化剂、240℃，
故答案为：Y催化剂、240℃；
②在催化剂Y作用下，200～240℃过程中甲醇时空收率随温度逐渐升高的原因：温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大，
故答案为：温度升高，反应速率加快，单位时间内生成的甲醇量增多，所以甲醇时空收率增大；
（4）①分析可知X为负极，Y为正极，溶液中的氢离子移向Y电极，如图：，
故答案为：；
②通入甲醇的电极为原电池负极，电极反应：CH3OH﹣6e﹣+2H2O＝6H++CO2+H2O，产物CO2来自电池的负极，每消耗3.2gCH3OH，物质的量n0.1mol，转移电子0.6mol，
故答案为：负；0.6；
③甲醇燃料电池与氢氧燃料电池均为清洁能源装置，在实际应用中，相较于氢氧燃料电池，甲醇燃料电池的优势为：安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面，
故答案为：安全性、能量密度、技术路径、环保、噪音、操作维护和方便性等方面。
【点评】本题考查了化学反应能力变化和热化学方程式、原电池原理和计算应用，注意知识的熟练掌握，题目难度不大。
22．（2025春 番禺区校级期中）生活的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同事伴随能量的变化。
（1）汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。1mol N2和1mol O2完全反应生成NO会 吸收 （填“吸收”或“放出”） 180 kJ能量。
（2）通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示：
（提示：O2﹣可在此固体电解质中自由移动）
①NiO电极上发生的是 氧化 反应（填“氧化”或“还原”）。
②外电路中，电子是从 NiO 电极流出（填“NiO”或“Pt”）。
③Pt电极上的电极反应式为： O2+4e﹣＝2O2﹣ 。
（3）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下逆反应；
反应Ⅰ：2NH4（l）+H2O（l）+CO2（g） （NH4）2CO3（aq）
反应Ⅱ：NH3（l）+H2O（l）+CO2（g） NH3HCO3（aq）ΔH2
反应Ⅲ：（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+CO2（g）＝2NH4HCO3（aq）ΔH2
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝ 2ΔH2﹣ΔH1 。
（4）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染，在一定条件下CH4也可用于燃料电池。CH4—空气碱性燃料电池能量转化率高，某甲烷燃料电池如图。放电时，电子由铂极流出，经电流表流向石墨电极。
①在石墨电极附近充入 空气 （填“CH4”或“空气”）。
②Pt电极上的电极反应式为：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═ +7H2O
（5）根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是 BC 。
A.Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
B.Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+
C.2H2+O2＝2H2O
D.Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2+2NH3↑
【答案】（1）吸收；180；
（2）①氧化；
②NiO；
③O2+4e﹣＝2O2﹣；
（3）2ΔH2﹣ΔH1；
（4）①空气；
②；
（5）BC。
【分析】（1）由图可知，1mol N2和1mol O2完全反应断键所需热量为946kJ+498kJ＝1444kJ，生成2mol NO放出热量为2×632kJ＝1264kJ＜1444kJ；
（2）该原电池工作时，NO在NiO电极上发生失电子的氧化反应生成NO2，O2在Pt电极上发生得电子的还原反应生成O2﹣，则NiO电极为负极，Pt电极为正极，正极反应式为O2+4e﹣＝2O2﹣，负极反应式为NO﹣2e﹣+O2﹣＝NO2，放电时电子由负极经过导线流向正极；
（3）反应Ⅱ×2﹣反应Ⅰ＝反应Ⅲ，根据盖斯定律进行计算；
（4）CH4—空气碱性燃料电池工作时，负极上CH4被氧化生成，正极上O2得电子生成OH﹣，放电时电子由铂极流出，经电流表流向石墨电极，即电子由负极经过导线流向正极，则铂极为负极，石墨电极为正极，负极反应式为CH4﹣8e﹣+10OH﹣═7H2O，通正极反应式为O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣；
（5）理论上，自发进行的、放热的氧化还原反应都可设计成原电池，结合氧化还原反应概念分析判断。
【解答】解：（1）由图可知，1mol N2和1mol O2完全反应断键所需热量为946kJ+498kJ＝1444kJ，生成2mol NO放出热量为2×632kJ＝1264kJ＜1444kJ，1mol N2和1mol O2完全反应生成NO会吸收热量，数值为1444kJ﹣1264kJ＝180kJ，
故答案为：吸收；180；
（2）①由上述分析可知，Pt电极为原电池的正极，NiO为负极，负极上NO发生失电子的氧化反应生成NO2，
故答案为：氧化；
②放电时电子由负极经过导线流向正极，即电子是从NiO电极流出，
故答案为：NiO；
③Pt电极为正极，正极上O2得电子生成O2﹣，正极反应式为O2+4e﹣＝2O2﹣，
故答案为：O2+4e﹣＝2O2﹣；
（3）反应Ⅱ×2﹣反应Ⅰ＝反应Ⅲ，根据盖斯定律可知，ΔH3＝2ΔH2﹣ΔH1，
故答案为：2ΔH2﹣ΔH1；
（4）①放电时电子由铂极流出，经电流表流向石墨电极，则铂极为负极，石墨电极为正极，正极上O2得电子生成OH﹣，即正极上通入空气，
故答案为：空气；
②Pt电极为负极，负极上CH4被氧化生成，负极反应式为CH4﹣8e﹣+10OH﹣═7H2O，
故答案为：；
（5）A．Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑，不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+，反应为自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，故B正确；
C．2H2+O2＝2H2O，反应为自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，故C正确；
D．Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2+2NH3↑，不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故D错误；
故答案为：BC。
【点评】本题考查原电池工作原理、反应热与焓变，侧重分析判断能力和运用能力的考查，把握原电池构成条件、电极判断及电极反应式书写、盖斯定律的计算应用、吸放热反应的判定是解题关键，注意掌握原电池工作时电子或离子的移动方向，题目难度中等。
23．（2025春 浦东新区校级期末）（1）关于如图所示装置的叙述，正确的是 D 。
A.铜是阳极，铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减少
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原
（2）某原电池总反应离子方程式：2Fe3++Fe＝3Fe2+不能实现该反应的是 D 。
A.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液FeCl3
B.正极为C，负极为Fe，电解质溶液Fe（NO3）3
C.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液Fe2（SO4）3
D.正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液CuSO4
（3）把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中，当有0.2mol电子通过时，负极的质量变化为 B 。
A.减少0.1g
B.减少6.5g
C.减少5.6g
D.增加6.4g
（4）如图，下列装置属于原电池的是 AC （不定项）
如图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。
（5）（ⅰ）中反应的离子方程式为 Fe+2H+＝Fe2++H2↑ ，（ⅱ）中Sn极附近溶液的pH（填增大、减小或不变） 增大 ，（ⅲ）中被腐蚀的金属是 Zn 。
（6）比较（ⅰ）、（ⅱ）、（ⅲ）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 （ii）＞（i）＞（iii） 肼（N2H4）是可燃性液体，一种以肼为原料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH为电解质。
（7）请书写出肼（N2H4）燃料电池总反应式 N2H4+O2＝N2+2H2O 。由得失电子判断通入氧气为电池的 正极 （填“正极”或“负极”。）
【答案】（1）D；
（2）D；
（3）B；
（4）AC；
（5）Fe+2H+＝Fe2++H2↑；增大；Zn；
（6）（ii）＞（i）＞（iii）；
（7）N2H4+O2＝N2+2H2O；正极。
【分析】（1）如图所示装置为原电池，Zn为原电池负极，失电子发生氧化反应，溶解质量减少，Cu电极为正极，氢离子在Cu片表面的电子被还原为氢气，有气泡冒出；
（2）由原电池总反应，可知负极为Fe，正极材料活动比铁的活动性差，可以用Cu、Ag、石墨等，电解质溶液必须含有Fe3+，可以是Fe（NO3）3溶液、FeCl3溶液、Fe2（SO4）3溶液等；
（3）把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中形成原电池，Zn为原电池负极；
（4）原电池的构成条件为：①活动性不同的电极，②电解质溶液，③形成闭合回路；
（5）（ⅰ）中只发生Fe和稀硫酸的化学腐蚀；（ⅱ）中Fe比Sn活泼，Fe作负极被腐蚀，Sn为正极，2H+得电子被还原为氢气电极附近溶液的pH增大；（ⅲ）中Zn比Fe活泼，作负极保护了铁；（6）（ⅰ）中只发生Fe和稀硫酸的化学腐蚀，（ⅱ）中Fe比Sn活泼，Fe作负极被腐蚀，腐蚀程度大于化学腐蚀，（ⅲ）中Zn比Fe活泼，作负极保护了铁，铁的腐蚀最慢；
（7）如图所示，肼在反应中N元素化i合价升高被氧化为N2，正极通入了空气，电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，以此分析判断。
【解答】解：（1）如图所示装置为原电池，Zn为原电池负极，失电子发生氧化反应，溶解质量减少，Cu电极为正极，电流有正极Cu流向Zn，氢离子在Cu片表面的电子被还原为氢气，有气泡冒出，故ABC错误，D项正确；
故答案为：D；
（2）由原电池总反应离子方程式：2Fe3++Fe＝3Fe2+，可知负极为Fe，正极材料活动性比铁的活动性差，可以用Cu、Ag、石墨等，电解质溶液必须含有Fe3+，可以是Fe（NO3）3溶液、FeCl3溶液、Fe2（SO4）3溶液等，故ABC正确，D.正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液CuSO4，总反应是Cu2++Fe＝Cu+Fe2+，故D错误；
故答案为：D；
（3）把铁棒和锌棒用导线连接后插入硫酸铜溶液中形成原电池，Zn为原电池负极，失电子发生氧化反应，当有0.2mol电子通过时，负极参加反应的Zn的物质的量为0.1mol，质量为6.5g；
故答案为：B；
（4）原电池的构成条件为：①活动性不同的电极，②电解质溶液，③形成闭合回路；B项中酒精为非电解质，D项中只有Zn没有另一电极，故BD错误；
故答案为：AC；
（5）（ⅰ）中只发生Fe和稀硫酸的化学腐蚀，方程式为：Fe+2H+＝Fe2++H2↑；（ⅱ）中Fe比Sn活泼，Fe作负极被腐蚀，Sn为正极，电极反应式为：2H++2e﹣＝+H2↑，电极附近溶液的pH增大；（ⅲ）中Zn比Fe活泼，作负极保护了铁；
故答案为：Fe+2H+＝Fe2++H2↑；增大；Zn；
（6）（ⅰ）中只发生Fe和稀硫酸的化学腐蚀，（ⅱ）中Fe比Sn活泼，Fe作负极被腐蚀，腐蚀程度大于化学腐蚀，（ⅲ）中Zn比Fe活泼，作负极保护了铁，铁的腐蚀最慢，则铁倍腐蚀由快到慢的顺序为（ii）＞（i）＞（iii）；
故答案为：（ii）＞（i）＞（iii）；
（7）如图所示，肼（N2H4）燃料电池中N2H4在反应中N元素化合价升高被氧化为N2，正极通入了空气，空气中氧气被还原为OH﹣，O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，总反应为：N2H4+O2＝N2+2H2O；由O2得电子，判断通入氧气为电池的正极；
故答案为：N2H4+O2＝N2+2H2O；正极。
【点评】本题考查电化学原理，涉及原电池的构成、原电池的工作原理、原电池的设计和电极反应式的书写等等，题目难度不大。
24．（2024秋 越秀区期末）氢氧化钠是重要的化工原料。
（1）通过氯碱工业可以得到氢氧化钠，原理如图所示。
①写出电解饱和食盐水总反应的化学方程式 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 。
②产品NaOH溶液从 c 口导出（填字母编号）。
（2）采用双极膜（BMP）技术电解也可以制备氢氧化钠。
在电场的作用下，水在双极膜（BMP）作用下离解成H+和OH﹣分别向电解池的两极移动，工作原理如图所示。请回答下列问题：
①在 M 室（填M”或“N”）获得NaOH。
②C膜为 阳 （填“阴”或“阳”）离子交换膜。
③电解后NaBr溶液浓度 减小 （填“增大”或“减小”）。
④阳极的电极反应式为 4OH﹣﹣4e﹣＝H2O+O2↑ 。
⑤写出该装置的总反应的化学方程式 2H2O2H2↑+O2↑ 。
【答案】（1）①2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
②c；
（2）①M；
②阳；
③减小；
④4OH﹣﹣4e﹣＝H2O+O2↑；
⑤2H2O2H2↑+O2↑。
【分析】（1）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，通过氯碱工业可以得到氢氧化钠，阳极电极反应2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，阴极电极反应：2H2O+2e﹣＝H2↑+OH﹣，据此分析判断；
（2）用双极膜BMP技术电解制备氢氧化钠和溴化氢，阳极水中的氢氧根离子失电子生成氧气，阴极水中的氢离子失电子生成氢气，右侧双极膜解离出的氢离子进入N室，原料室中的溴离子进过阴离子交换膜进入N室，生成溴化氢，左侧双极膜解离出的氢氧根离子进入M室，原料室中的钠离子进过C膜（阳离子交换膜）进入M室，生成氢氧化钠。
【解答】解：（1）①电解饱和食盐水总反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，
故答案为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
②阴极电极反应：2H2O+2e﹣＝H2↑+OH﹣，产品NaOH溶液从c口导出，
故答案为：c；
（2）①左侧双极膜解离出的氢氧根离子进入M室，原料室中的钠离子进过C膜（阳离子交换膜）进入M室，生成氢氧化钠，M室获得NaOH，
故答案为：M；
②左侧双极膜解离出的氢氧根离子进入M室，原料室中的钠离子进过C膜（阳离子交换膜）进入M室，
故答案为：阳；
③分析可知M室得到NaOH，N室得到HBr，则电解后NaBr溶液浓度减小，
故答案为：减小；
④阳极的电极反应式为：4OH﹣﹣4e﹣＝H2O+O2↑，
故答案为：4OH﹣﹣4e﹣＝H2O+O2↑；
⑤装置的总反应的化学方程式为：2H2O2H2↑+O2↑，
故答案为：2H2O2H2↑+O2↑。
【点评】本题考查了电解原理、电极反应等知识点，注意知识的熟练掌握，题目难度不大。
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