5.3化学变化中的能量变化（第2课时）-高一化学教材解读（沪科版2020）

第五章金属及其化合物5.3化学变化中的能量变化第2课时化学能与电能的转化课标导航课标导航1.以铜锌原电池为例认识化学能可以转化为电能2.认识原电池的组成和工作原理3.知道化学电源的简单分类知识点拨知识点拨知识点拨01原电池1、原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。2、形成原电池的条件：电极：有两种活性不同的金属（或一种是非金属导体）做电极，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属（或非金属）为正极。电解质溶液：电极材料均插入电解质溶液中。整个装置必须形成闭合电路。自发进行的氧化还原反应3、原电池的化学原理：（1）自发进行的氧化还原反应在两极进行（2）电子从负极（较活泼的金属）流向正极（较不活泼的金属或非金属），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。电子只在导线上定向流动，电解质溶液中有离子的定向移动，从而形成闭合回路如：Cu─H2SO4─Zn原电池：正极：2H++2e=H2↑正极得电子，发生还原反应负极：Zn2e=Zn2+负极失电子，发生氧化反应总反应式：Zn+2H+==Zn2++H2↑知识点拨02原电池的正负极电极反应方程式钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀：正极：O2+2H2O+4e=4OH负极：2Fe4e=2Fe2+总反应式：2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH)2氢氧燃料电池（中性介质）：正极：O2+2H2O+4e=4OH负极：2H24e=4H+总反应式：2H2+O2=2H2O氢氧燃料电池（酸性介质）：正极：O2+4H++4e=2H2O负极：2H24e=4H+总反应式：2H2+O2=2H2O氧燃料电池（碱性介质）：正极：O2+2H2O+4e=4OH负极：2H24e+4OH=4H2O总反应式：2H2+O2=2H2O铅蓄电池（放电）：正极(PbO2)：PbO2+2e+SO42+4H+=PbSO4+2H2O负极(Pb)：Pb2e+(SO4)2=PbSO4总反应式：Pb+PbO2+4H++2(SO4)2=2PbSO4+2H2OAl─NaOH─Mg原电池：正极：6H2O+6e=3H2↑+6OH负极：2Al6e+8OH=2AlO2+4H2O总反应式：2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑知识点拨03电解池一、电解池1、电解池：一种将电能转化为化学能的装置。2、电解：电解是使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极发生氧化还原反应过程。3、电解池反应原理：阴极：与电源负极相连，本身不反应，溶液中阳离子得电子发生还原反应。阳极：与电源正极相连，发生氧化反应，若是惰性中极，则是溶液中阴离子失电子；若是非惰性电极，则电极本身失电子电子的流向：负极—阴极—阳极—正极电流的流向：正极—阳极—阴极—负极4、电解反应中反应物的判断——放电顺序⑴阴极A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表：K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<(H+)<Cu2+<Hg2+<Ag+（阳离子放电顺序与浓度有关，并不绝对）⑵阳极A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时：阴离子失电子：S2＞I＞Br＞Cl＞OH＞NO3等含氧酸根离子＞FB.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。二、原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经过导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行使电流通过电解质溶液而在阴,阳两极上引起氧化还原反应的过程.形成条件①电极：两种不同的导体相连；②电解质溶液：能与电极反应。①电源；②电极（惰性或非惰性）；③电解质（水溶液或熔化态）。反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应负极：Zn2e=Zn2+（氧化反应）正极：2H++2e=H2↑（还原反应）阴极：Cu2++2e=Cu（还原反应）阳极：2Cl2e=Cl2↑（氧化反应）电子流向负极(外电路)→正极阳极→电源正极阴极←电源负极电流方向正极(外电路)→负极阳极←电源正极阴极→电源负极能量转化化学能→电能电能→化学能应用①抗金属的电化腐蚀；②实用电池。①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。5、电解原理的应用（1）、铜的电解精炼阳极（粗铜棒）：Cu－2e－＝Cu2＋阴极（精铜棒）：Cu2＋＋2e－＝Cu电解质溶液：含铜离子的可溶性电解质（2）、电镀阳极（镀层金属）：Cu－2e－＝Cu2＋阴极（镀件）：Cu2＋＋2e－＝Cu电镀液：含镀层金属的电解质因为由得失电子数目守恒可知，阳极放电形成的Cu2＋离子和阴极Cu2＋离子放电的量相等，所以电解质溶液的浓度、质量、pH均不会改变。（3）电解饱和食盐水——氯碱工业氯碱工业所得的NaOH、Cl2、H2都是重要的化工生产原料，进一步加工可得多种化工产品，涉及多种化工行业，如：有机合成、医药、农药、造纸、纺织等，与人们的生活息息相关。阳极：石墨或金属钛2Cl――2e＝Cl2↑阴极：铁网2H＋＋2e＝H2↑电解质溶液：饱和食盐水总方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑（4）、电解法冶炼活泼金属：（1）电解熔融的氯化钠制金属钠：2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑（2）电解熔融的氯化镁制金属镁：MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑（3）电解熔融的氧化铝制金属铝：2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑知识点拨04化学电源的分类1.一次电池普通干电池大都是锰锌电池，中间是正极碳棒，外包石墨和二氧化锰的混合物，再外是一层纤维网.网上涂有很厚的电解质糊，其构成是氯化氨溶液和淀粉，另有少量防腐剂。最外层是金属锌皮做的筒，也就是负极，电池放电就是氯化氨与锌的电解反应,释放出的电荷由石墨传导给正极碳棒。2.蓄电池又称为二次电池，是指放电之后可再充电反复使用的化学电池，如作为机动车电源的铅酸蓄电池、广泛使用的锂离子电池等都属于二次电池。3.燃料电池是将氢气、甲醇等燃料的化学能直接转化成电能的化学电池，其燃料可以从外部供给，从而可以长期不间断的工作，大大的提高了燃料的利用率，例如氢燃料电池、甲醇燃料电池就是一些高校、环境友好的燃料电池。思维探究思维探究探究一、有一研究性学习小组在探究有关钢铁的腐蚀情况.他们进行了如下实验：在一个水槽中盛装1000mL水，加入一定量的NaCl固体溶解后通入SO2气体至溶液pH值约为4左右，另取一支试管（带刻度，规格50mL），一条约5cm的细钢丝，将钢丝放入试管中，加入约10mL前面配好的溶液，迅速用拇指扣住试管口倒扣于水槽中，用铁架台将试管固定，如右下图。过一会儿：（1）观察到试管中的液面逐渐下降，这说明在该条件下，铁丝发生了腐蚀，正极材料是电极反应是（2）再过一段时间发现液面停止下降，并且开始逐渐上升，露在液面上的铁丝表面由原来的银白色变棕褐色，这说明在该条件下，铁丝发生了腐蚀，正极的电极反应为①总反应为：；①反应的产物极易被进一步氧化，生成红褐色物质，②该反应的化学方程式为：若铁锈的组成为：Fe2O3·xH2O，试写出由②反应的产物在通常条件下生成铁锈的反应方程式：③(3）已知原来铁丝质量为2g，发生（1）情况时，依液面下降的高度折为标准状况下的体积是5.6mL，则此时，铁丝的质量变为g，随后液面开始上升，即发生（2）的变化，依最终液面上升的高度折算为标准状况下的体积比最开始刚倒扣于水槽中试管中溶液的体积多了1.12mL，通过计算，（2）的过程共消耗氧气mL，若x值为2，那么铁丝的质量应为g（以上计算有效数字保留至小数点后三位）【答案】析氢C2H++2e−=H2↑吸氧O2+4e−+2H2O=4OH−2Fe+O2+2H2O═2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)2Fe(OH)3═Fe2O3⋅xH2O+(3−x)H2O1.9866.722.0028【详解】(1)通入SO2气体至溶液pH值约为4左右，说明溶液显酸性，在酸性条件下,Fe发生析氢腐蚀,C作正极,正极上氢离子得电子,正极反应式为：2H++2e−=H2↑；故答案为析氢;C;2H++2e−=H2↑；(2)当溶液的酸性较弱时,发生吸氧腐蚀,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,正极反应式为：O2+4e−+2H2O=4OH−；故答案为吸氧;O2+4e−+2H2O=4OH−；①负极上Fe失电子生成亚铁离子,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,则发生的总反应为：2Fe+O2+2H2O═2Fe(OH)2；故答案为2Fe+O2+2H2O═2Fe(OH)2；②反应生成的Fe(OH)2被氧气氧化为氢氧化铁,其反应方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3;氢氧化铁分解生成Fe2O3⋅xH2O,其反应方程式为：2Fe(OH)3═Fe2O3⋅xH2O+(3−x)H2O；故答案为4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3;2Fe(OH)3═Fe2O3⋅xH2O+(3−x)H2O；(3)生成氢气的反应为2H++2e−=H2↑;生成氢气为5.6mL,则n(H2)=0.00025mol,铁电极发生的反应为Fe−2e−=Fe2−,由电子守恒可知,反应的Fe为0.00025mol,则消耗的铁的质量为0.014g,所以铁丝的质量变为2−0.014=1.986g;最终液面上升的高度折算为标准状况下的体积比最开始刚倒扣于水槽中试管中溶液的体积多了1.12mL,则被吸收氧气的体积应为5.6+1.12=6.72mL;设生成氢氧化亚铁为xmol,则0.5x+0.25x=0.03mol,解得x=0.04mol,则Fe2O3⋅2H2O中水的物质的量为0.04mol，Fe转化为Fe2O3⋅2H2O,增加了O的质量和水的质量,则铁丝的质量应为：1.986+0.00672L22.4L/mol×32g/mol+0.0004mol×18g/mol=2.0028g；故答案为1.986；6.72；2.0028。探究二、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。实验结果记录如下：实验编号电极材料电解质溶液电流表指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、石墨稀盐酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg5Zn、Al浓硝酸偏向Al根据上表中记录的实验现象，回答下列问题：(1)与实验2中Al电极的作用相同的实验为(填写实验编号)。(2)实验1中镁为极，电极反应式为。(3)实验4中铝为极，电极反应式为，若该实验反应一段时间后，收集到标准状况下的气体体积为224mL，则转移电子的物质的量为。(4)实验5中指针偏向Al的原因为。(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中做正极或负极的因素：。【答案】(1)3、4(2)负(3)负(4)铝在浓硝酸中钝化，锌在浓硝酸中被氧化，锌做负极，铝做正极，所以电流表指针偏向(5)另一电极材料的活泼性和电解质溶液的性质【分析】实验1中Mg为负极，Al为正极，实验2中Al为负极，Cu为正极，实验3中Al为负极，石墨为正极，实验4中Mg不与NaOH反应，Al为负极，Mg为正极，实验5Al遇浓硝酸发生钝化，Zn为负极，Al为正极。【详解】（1）实验2中Al电极为负极，同样以Al电极为负极的还有实验3、实验4。（2）实验1中镁的金属活动性强于Al，镁电极为负极，电极反应式为Mg2e=Mg2+。（3）实验4中Mg和NaOH不反应，Al能与NaOH反应，因此Al为负极，电极反应为Al3e+4OH=+2H2O。正极电极反应为2H2O+2e=H2↑+2OH，实验一段时间后收集到标准状况下气体体积为224mL即收集到H20.01mol，此时转移电子数为0.02mol。（4）实验5中常温下Al遇浓硝酸发生钝化，因此Zn为负极，Al为正极，导致指针偏向Al。（5）从以上五个实验可以看出，铝在原电池中作负极还是正极受另一电极材料的金属活泼性和电解质溶液的性质的影响。核心技巧突破核心技巧突破技巧1判断原电池正、负极的方法原电池的两个电极一般是活泼性不同的两种金属或一种金属与一种能导电的非金属构成。判断原电池的正负极有多种方法：若从电极材料来判断，活泼的金属一般作负极，不活泼的金属或能导电的非金属材料构成的电极一般作正极；若从反应的类型来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极；若从质量变化的情况来判断，质量减轻的一极一般是负极；若从电子的得失及电流的方向来判断，电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极。技巧2注意点粗铜中含有金、银、锌、铁、镍等杂质，电解时，比铜活泼的锌、铁、镍会在阳极放电形成阳离子进入溶液中，Zn－2e－=Zn2+、Fe－2e－=Fe2+、Ni－2e－=Ni2+，Fe2+、Zn2+、Ni2+不会在阴极析出，最终留存溶液中，所以电解质溶液的浓度、质量、pH均会改变。还原性比铜差的银、金等不能失去电子，它们以单质的形式沉积在电解槽溶液中，成为阳极泥。阳极泥可再用于提炼金、银等贵重金属。技巧3电解熔融的注意点电解熔融NaCl和饱和NaCl溶液的区别；不能用MgO替代MgCl2的原因；不能用AlCl3替代Al2O3的原因。技巧4电镀注意：1.电镀是电解的应用。电镀是以镀层金属为阳极，待镀金属制品为阴极，含镀层金属离子为电镀液。2.电镀过程的特点：牺牲阳极；电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变；在电镀的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电。技巧5饱和食盐水的精制在饱和食盐水中接通直流电源后，溶液中带负电的OH—和Cl—向阳极移动，由于Cl—比OH—容易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出；溶液中带正电的Na+和H+向阴极移动，由于H+比Na+容易失去电子，在阴极被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子放出；在阴极上得到NaOH。（1）饱和食盐水的精制：原因：除去NaCl中的MｇCl2、Na2SO4等杂质，防止生成氢氧化镁沉淀影响溶液的导电性，防止氯化钠中混有硫酸钠影响烧碱的质量。试剂加入的顺序：先加过量的BaCl2和过量的NaOH（顺序可换），再加入过量的Na2CO3，过滤，加盐酸调节pH为7。隔膜的作用：防止氢气和氯气混合发生爆炸；防止氯气和氢氧化钠反应影响烧碱的质量。技巧6原电池的对比【例题解析】【例1】直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是A．电极Ⅰ为负极B．电极Ⅱ的反应式为：C．电池总反应为：D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异【答案】C【分析】由K+向电极Ⅱ所在区域迁移可知，电极Ⅱ为正极发生还原反应，电极Ⅰ为负极发生氧化反应；正极电极反应式：，负极电极反应式：。【解析】A．电极Ⅰ为负极，A正确；B．电极Ⅱ为正极发生还原反应：，B正确；C．两极酸碱度不一样，氢离子和氢氧根离子不能电池总反应为：，C错误；D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异，D正确；故选C。【例2】某种利用垃圾渗透液发电的装置示意图如图所示。工作时，下列说法中不正确的是A．盐桥中向Y电极移动B．该装置将化学能转化为电能C．电子由X电极沿导线流向Y电极D．Y电极发生的反应为，周围增大【答案】A【解析】A．NH3转化为N2，氮元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，X电极作负极；转化为N2，氮元素化合价降低，得电子，发生还原反应，Y电极作正极，盐桥中Cl向负极(X电极)移动，故A错误；B．垃圾在微生物的作用下，发生氧化还原反应，形成了原电池，化学能转化为电能，故B正确；C．根据分析可知X电极作负极，Y电极作正极，电子由负极(X电极)沿导线流向正极(Y电极)，故C正确；D．Y电极为正极，发生的电极反应为，反应生成氢氧根离子，pH增大，故D正确；故选A。【例3】电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是和，电解质溶液为溶液，总反应式为。下列说法不正确的是A．是正极，是负极B．工作时，电池负极区溶液减小C．工作时，电极上反应式为D．工作时，电子由极经外电路流向极【答案】C【解析】结合总反应为Ag2O+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag，可知Zn发生失去电子的氧化反应，为负极，电极反应式为Zn+2OH2e=Zn(OH)2；氧化银发生得到电子的还原反应，为正极，电极反应式为Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH，据此分析解答。A．由分析可知锌是负极，氧化银是正极，A正确；B．负极上电极反应式为Zn2e+2OH=Zn(OH)2，由于氢氧根离子参加反应而导致负极附近氢氧根离子浓度降低，负极区溶液的pH减小，B正确；C．氧化银作正极，得电子，结合总反应可知正极反应式为Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH，C错误；D．锌作负极，氧化银作正极，电子从负极锌沿导线流向正极氧化银，D正确；故选C。【例4】某种酒驾检测仪具有吹气流量监测与控制的功能，其结构与工作原理如图所示。下列有关说法正确的是A．该装置将电能转化为化学能B．电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极ⅠC．在电解液中迁移的微粒X可能是电子D．电极Ⅱ的电极反应式可能是：O2+H2O+4e→4OH【答案】B【解析】从图中可以看出，电极Ⅰ中CH3CH2OH转化为CH3COOH，CH2中的C元素由1价升高到+3价，则其为负极；电极Ⅱ中O2得电子产物与电解质作用生成H2O，其为正极。负极反应为CH3CH2OH4e+H2O→CH3COOH+4H+，正极反应为O2+4e+4H+=2H2O。A．由分析可知，电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，则该装置为原电池，将化学能转化为电能，A不正确；B．在原电池中，电流由正极沿导线流入负极，则该装置中，电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ，B正确；C．在电解液中，负极产生H+，电解质溶液中的H+通过分隔膜迁移到正极，所以微粒X是H+，电子不可能在溶液中迁移，C不正确；D．由分析知，电极Ⅱ的电极反应式为：O2+4e+4H+=2H2O，D不正确；故选B。【例5】一种可逆电池实现了对的高效可逆利用，其原理如图所示。下列说法中错误的是A．转化为过程中，多孔电极的电势低于电极B．充电时，电极反应式为C．多孔电极可能具有催化作用，使更易转化为，同时防止放电D．当外电路通过电子时，双极膜中离解水的物质的量为【答案】A【解析】A．CO2转化为HCOOH时为放电过程，Zn电极为负极，多孔Pd电极为正极，负极电势较低，即多孔电极的电势高于电极，A错误；B．充电时，Zn为阴极，得到电子，电极反应为，B正确；C．由分析，多孔电极为正极，正极H+也可放电生成H2，结合电池原理图可推知Pt电极可能具有催化作用，使更易转化为，同时防止放电，C正确；D．复合膜层间的H2O解离成H+和OH，根据总的电极反应：Zn+2OH+2H2O+CO2=+HCOOH，锌的化合价从0价升高到+2价，外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1molH2O解离，D正确；答案选A。【例６】一种检测空气中甲醛含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．传感器工作时，工作电极为原电池的正极B．工作时，通过交换膜向工作电极附近移动C．工作时，对电极上的反应式为D．当导线中通过电子，进入传感器的甲醛为【答案】C【解析】电化学传感器工作时，HCHO在工作电极上发生失电子的氧化反应生成CO2，工作电极作负极，对电极作正极，负极反应为HCHO+H2O4e=CO2+4H+，O2在正极上得电子生成H2O，正极反应为O2+4e+4H+=2H2O，原电池工作时，电子由负极流出经导线流向正极，阳离子移向正极，阴离子移向负极。A．由上述分析可知，传感器工作时，工作电极为负极，对电极作正极，A错误；B．传感器工作时，工作电极为负极，对电极作正极，阳离子移向正极，即H+通过交换膜向对电极附近移动，B错误；C．传感器工作时对电极为正极，正极上的反应式为O2+4e+4H+=2H2O，C正确；D．负极反应式为HCHO+H2O4e=CO2+4H+，电路中转移1.2×106mol电子时，消耗HCHO的物质的量为3×107mol，则HCHO质量为3×107mol×30g/mol=9×103mg，D错误；【例7】锌—空气电池(原理如下图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是A．将电能转化为化学能 B．氧气在石墨电极上发生还原反应C．电流由Zn电极经导线流向石墨电极 D．该电池放电时OH—向石墨电极移动【答案】B【解析】由图可知，该装置为化学能转化为电能的原电池，锌电极为电池的负极，石墨电极为电池的正极。A．由分析可知，该装置为化学能转化为电能的原电池，故A错误；B．由分析可知，石墨电极为电池的正极，水分子作用下氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，故B正确；C．由分析可知，锌电极为电池的负极，石墨电极为电池的正极，则电流由正极石墨电极经导线流向负极锌电极，故C错误；D．由分析可知，锌电极为电池的负极，石墨电极为电池的正极，则电池放电时阴离子氢氧根离子向锌电极移动，故D错误；故选B。【例8】太阳水电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中a为电极，b为Pt电极，c为电极，电解质溶液为的溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有保护。下列关于该电池的说法正确的是A．若用导线连接b、c，b电极附近pH增大，可实现太阳能向电能转化B．若用导线连接b、c，c电极为正极，可实现转化为C．若用导线连接a、c，则a为负极，该电极附近pH减小D．若用导线连接a、c，则c电极的电极反应式为【答案】C【解析】A．用导线连接b、c，b电极发生O2→H2O，为正极，电极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，b电极附近pH增大，可实现化学能向电能转化，故A错误；B．c电极为负极，发生反应：HxWO3−xe−=WO3+xH+，可实现HxWO3转化为WO3，故B错误；C．由图可知，连接a、c时，a电极上H2O→O2，发生失电子的氧化反应，则a电极为负极，电极反应式为2H2O4e=O2↑+4H+，生成H+，a电极附近pH减小，故C正确；D．由图可知，连接a、c时，a电极为负极，c电极为正极，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为WO3+xH++xe−=HxWO3，故D错误；答案选C。【例9】由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_______(金属用对应字母表示)。(2)装置乙中正极的电极反应式是_______。(3)装置丙中溶液的氢离子浓度_______(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性的强弱顺序是_______。(5)是一种大气污染物。工业尾气中含有，会造成严重的环境污染；未脱除的煤气，运输过程中还会腐蚀管道。干法氧化铁脱硫是目前除去煤气中的常用方法，其原理如图所示。脱硫反应_______。再生过程中反应_______。【答案】(1)A2e=A2+(2)Cu2++2e═Cu(3)变小(4)D>A>B>C(5)

3H2S+Fe2O3·H2O=3H2O+Fe2S3·H2O

2Fe2S3·H2O+3O2=6S+2Fe2O3·H2O【解析】（1）该装置中，二价金属A不断溶解说明A失电子发生氧化反应生成金属阳离子进入溶液而作负极，所以负极电极反应式为A2e=A2+。（2）乙装置中，C的质量增加说明C电极上铜离子得电子发生还原反应，则C作正极，电极反应式为Cu2++2e═Cu。（3）装置丙中A上有气体产生，则A极电极方程式为：2H++2e=H2↑，氢离子浓度变小。（4）甲装置中，二价金属A不断溶解说明该装置构成了原电池，且A失电子发生氧化反应而作负极，B作正极；乙中C的质量增加，说明C上铜离子得电子发生还原反应，则C作原电池正极，B作负极；丙装置中A上有气体产生，说明A上氢离子得电子发生还原反应，则A作原电池正极，D作负极，作原电池负极的金属活动性大于作正极金属，所以金属活动性强弱顺序是：D>A>B>C。（5）由图可知，脱硫过程中H2S和Fe2O3▪H2O反应生成H2O和Fe2S3▪H2O，方程式为：3H2S+Fe2O3▪H2O=3H2O+Fe2S3▪H2O，再生过程中Fe2S3▪H2O和O2反应生成S和Fe2O3▪H2O，方程式为：2Fe2S3▪H2O+3O2=6S+2Fe2O3▪H2O。【例10】卤族元素在性质上具有相似性与递变性。为了验证卤族部分元素递变规律，设计如图装置进行实验。请回答下列问题。(1)A中发生反应的化学方程式是_______。(2)根据上述实验操作步骤，为确保“非金属性：氯>溴>碘”的实验结论可靠，你认为做好本实验最关键因素是_______。(3)下列性质的递变规律正确，且能作为卤族元素非金属性递变规律判断依据的是A．Cl、Br、I的还原性逐渐增强 B．Cl2、Br2、I2的熔点逐渐升高C．HCl、HBr、HI的酸性逐渐减弱 D．HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱IBr、ICl等称为卤素互化物，(CN)2、(SCN)2、(OCN)2等称之为拟卤素，它们的化学性质与卤素单质相似，请回答下列问题。(4)氯化碘(ICl)能与水发生反应：ICl+H2O=HIO+HCl，该反应_______填“是”或“不是”氧化还原反应；(CN)2与NaOH水溶液反应的化学方程式为_______。(5)从原子结构角度解释分子(CN)2中两种元素非金属性的强弱_______。(6)已知某些离子的还原性强弱顺序为I>SCN>CN>Br>Cl。在NaBr和KSCN的混合溶液中通入(CN)2，反应的离子方程式为_______。(7)如图所示，E是用饱和NaCl溶液和淀粉KI溶液的混合液湿润的滤纸，用石墨做电极，通电后发现乙周围滤纸褪为蓝色，则下列判断正确的是A．b是阳极，a是阴极 B．a是正极，b是负极C．乙是正极，甲是负极 D．乙是阳极，甲是阴极(8)下图是用强光照射广口瓶中新制氯水时传感器所获得数据的图像，下列各项代表纵坐标的物理量，其中与图像不相符的是A．溶液中氯离子的浓度 B．溶液的pHC．瓶中氧气的体积分数 D．溶液的导电能力(9)下列变化不需要破坏化学键的是A．液态水变为水蒸气 B．HCl气体溶于水C．NaHCO3受热分解 D．NaCl熔化【答案】(1)(2)氯气通入少(适)量(3)AD(4)

不是

(5)C原子与N原子电子层数相等，核电荷数N大于C，原子半径N小于C，原子核对核外电子的吸引力N大于C，非金属性N大于C(6)2SCN＋(CN)2=(SCN)2＋2CN(7)D(8)B(9)A【解析】（1）A中氯气和溴化钠反应生成氯化钠和溴单质，发生反应的化学方程式是。（2）通过反应，，证明氧化性，证明“非金属性：氯＞溴＞碘”，需防止发生、防止过量的氯气干扰实验，故根据上述实验操作步骤，为确保“非金属性：氯＞溴＞碘”的实验结论可靠，好本实验最关键因素是氯气通入少(适)量。（3）A．非金属性越强，对应阴离子的还原性越弱，则Cl、Br、I的还原性逐渐增强，能作为卤族元素非金属性递变规律判断依据，A符合；B．Cl2、Br2、I2的熔点逐渐升高是因为分子间作用力逐渐增大，不能作为卤族元素非金属性递变规律判断依据，B不符合；C．非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，与氢化物水溶液的酸性无关，则HCl、HBr、HI的酸性逐渐减弱，不能作为卤族元素非金属性递变规律判断依据，C不符合；D．非金属性越强，简单氢化物越稳定，则HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，能作为卤族元素非金属性递变规律判断依据，D符合；选AD。IBr、ICl等称为卤素互化物，(CN)2、(SCN)2、(OCN)2等称之为拟卤素，它们的化学性质与卤素单质相似，请回答下列问题。（4）ICl+H2O=HIO+HCl反应前后元素化合价不变，则该反应不是氧化还原反应；拟卤素的化学性质与卤素单质相似，则(CN)2与NaOH水溶液反应生成NaCN、NaCNO和水，化学方程式为。（5）(CN)2中两种元素非金属性的强弱：C＜N，从原子结构角度解释原因为：C原子与N原子电子层数相等，核电荷数N大于C，原子半径N小于C，原子核对核外电子的吸引力N大于C，非金属性N大于C。（6）已知某些离子的还原性强弱顺序为I＞SCN＞CN＞Br＞Cl，则在NaBr和KSCN的混合溶液中通入(CN)2，(CN)2能氧化SCN、但不能氧化Br，故反应的离子方程式为：2SCN＋(CN)2=(SCN)2＋2CN。（7）通电后发现乙周围滤纸为蓝色，则乙周围有碘单质生成，乙为阳极，发生的反应为碘离子被氧化为碘单质，则b为正极，a为负极，甲为阴极；选D。（8）用强光照射广口瓶中新制氯水生成盐酸和氧气；A．生成盐酸，溶液中氯离子的浓度增大，A符合；

B．溶液的pH减小，B不符合；C．生成氧气，瓶中氧气的体积分数增大，C符合；

D．次氯酸为弱电解质，盐酸为强电解质，次氯酸转变为盐酸，溶液的导电能力增大，D符合；选B。（9）下列变化不需要破坏化学键的是A．液态水变为水蒸气，克服分子间作用力，不破坏化学键，A符合；

B．HCl气体溶于水发生电离得到氢离子和氯离子，破坏化学键，B不符合；C．NaHCO3受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，破坏化学键，C不符合；

D．NaCl熔化发生电离得到钠离子和氯离子，破坏离子键，D不符合；选A。【基础提升】1．下列装置能将化学能转化为电能的是A． B．C． D．【答案】B【详解】A．铜和稀硫酸不反应，不能形成原电池，故A不符合题意；B．铁活泼性比铜强，铁为负极，铜为正极，氯化铁为电解液，形成了原电池，故B符合题意；C．酒精是非电解质，不能形成原电池，故C不符合题意；D．没有形成闭合回路，不能形成原电池，故D不符合题意。综上所述，答案为B。2．氢氧燃料电池可用于太空航行中，反应产生的水经冷却后可作为航天员的饮用水。下列关于碱性氢氧燃料电池的说法正确的是A．电池工作时，负极电势高于正极电势B．电池工作时，负极的电极反应为：C．电池工作时，正极区附近溶液碱性减弱D．当得到0.9L饮用水时，转移电子为100mol【答案】D【分析】碱性氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子结合氢氧根离子生成水，正极上氧气得电子结合水生成氢氧根离子。【详解】A．氢氧燃料电池工作时，正极电势高于负极电势，A错误；B．碱性氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子结合氢氧根离子生成水，电极反应为H22e+2OH=2H2O，B错误；C．电池工作时，正极区电极反应为O2+4e+2H2O=4OH，正极区有氢氧根离子生成，溶液碱性增强，C错误；D．该原电池总反应为2H2+O2=2H2O，生成2mol水转移4mol电子，现得到0.9L即50mol水，转移电子数为100mol，D正确；故答案选D。3．如图装置能够组成原电池的是A． B．C． D．【答案】B【分析】原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行放热的氧化还原反应。【详解】A．该装置中两个电极材料相同，所以不能构成原电池，没有电流产生，故A错误；B．该装置符合原电池构成条件，所以能构成原电池，能产生电流，故B正确；C．该装置不能自发的进行氧化还原反应，且酒精为非电解质，所以不能构成原电池，不能产生电流，故C错误；D．该装置不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，不能产生电流，故D错误；故选B。4．在理论上不能用于设计成原电池的化学反应是A．B．C．D．【答案】A【分析】自发的氧化还原反应可以设计成原电池；【详解】反应为中和反应，不是氧化还原反应，错误；BCD的反应均为自发的氧化还原反应可以设计成原电池；故选A。5．化学电源在生活中有广泛的应用，各种电池的示意图如图，下列有关说法正确的是A．甲：电流由锌片经导线流向铜片B．乙：负极的电极反应式为Zn2e=Zn2+C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，使用一段时间锌筒会变薄D．丁：使用一段时间后电解质溶液的酸性增强，导电能力增大【答案】C【详解】A．活泼金属做负极，所以Zn为负极，Cu为正极，电流由铜片经导线流向锌片，A错误；B．电解质溶液是KOH溶液，负极的电极反应式为Zn2e+2OH=Zn(OH)2，B错误；C．锌筒作负极，发生氧化反应，锌失电子生成Zn2+，使用一段时间锌筒会变薄，C正确；D．铅蓄电池放电时，Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，使用一段时间后电解质溶液的酸性增减弱，导电能力减弱，D错误；故答案选C。6．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是A．铁锅发生的是析氢腐蚀B．腐蚀过程中，负极是CC．O2在C表面上发生还原反应D．正极的电极反应式为4OH－4e=2H2O＋O2↑反应【答案】C【详解】A．在中性溶液中，铁易发生吸氧腐蚀，故A错误；B．腐蚀过程中，Fe失电子发生氧化反应，负极是Fe，故B错误；C．O2在C表面上得电子发生还原反应，故C正确；D．正极的电极反应式为2H2O＋O2+4e=4OH，故D错误；选C。7．如图所示装置，一段时间后右侧电极质量增加，下列叙述错误的是A．该装置能将化学能转化为电能 B．铁为负极，发生氧化反应C．电流从铁电极经导线流向银电极 D．正极电极反应式为Cu2++2e=Cu【答案】C【详解】A．该装置是原电池，能将化学能转化为电能，故A正确；

B．铁的活泼性大于银，铁为负极，铁失电子发生氧化反应，故B正确；C．铁的活泼性大于银，铁为负极、银是正极，电流从银电极经导线流向铁电极，故C错误；D．铁的活泼性大于银，铁为负极、银是正极，正极铜离子得电子生成铜，电极反应式为Cu2++2e=Cu，故D正确；选C。8．一种NO空气燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是A．电子的流动方向：负极→电解质溶液→正极B．H+通过质子交换膜向左侧多孔石墨棒移动C．若产生lmolHNO3，则通入O2的体积应大于16.8LD．放电过程中负极的电极反应式为NO3e+2H2O=+4H+【答案】D【详解】A．空气燃料电池，通入的电级为原电池的负极，通入的电级为原电池的正极，电子从负极经导线流向正极，A错误；B．在原电池中，阳离子向正极移动，所以通过质子交换膜从左侧向右侧多孔石墨棒移动，B错误；C．计算的体积，需要在标准状况下才能用摩尔体积计算，C错误；D．根据题目信息，在负极放电，电极反应式为：，D正确；故选D。9．某化学兴趣小组在实验室中设计如图所示装置(a、b、c、d均为惰性电极)，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水。下列分析错误的是A．乙装置中，d极上发生氧化反应，移向该电极B．理论上d极消耗的CH4与b极生成的O2物质的量之比为1∶2C．气体X为CO2，且c极通入的CO2与d极冒出的CO2不相等D．一段时间后，甲装置中生成的O2与消耗的O2物质的量相等【答案】D【详解】A．在原电池中，阴离子向负极移动。在乙装置中，通入甲烷的d极为负极，失去电子发生氧化反应，d极上发生氧化反应，则向d极移动，A正确；B．在d电极反应中每有1molCH4发生反应转化为CO2，转移8mol电子；在b电极上每反应产生1molO2，转移4mol电子，在同一闭合回路中电子转移数目相等，所以理论上d极消耗的CH4与b极生成的O2物质的量之比为1∶2，B正确；C．在c电极上电极反应式：O2+4e+2CO2=2，d电极上电极反应式：CH48e+4=5CO2↑+2H2O，则转移8mol电子时，c极通入4molCO2，d极冒出的5molCO2，两者质量不相等，C正确；D．a电极与负极连接，作阴极，发生反应：O2+2e+2H+=H2O2；b电极与电源正极连接，作阳极，电极反应式为：2H2O4e=4H++O2↑，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，所以a电极消耗的O2与b电极产生的O2的物质的量的比是2：1，生成氧气的量和消耗氧气的量不相等，D错误；故选：D。10．类比推理是化学中常用的思维方法。下列推理正确的是A．与Fe反应生成，推测S与Fe反应生成B．通入紫色石蕊试液能显红色，推测通入紫色石蕊试液也能显红色C．通入溶液中无白色沉淀产生，推测通入溶液中也无白色沉淀产生D．原电池在稀硫酸介质中Mg作负极，推测在稀氢氧化钠溶液介质中Mg也作负极【答案】B【详解】A．硫具有弱氧化性，能将变价金属氧化为低价态，所以Fe和S反应生成FeS，故A错误；B．SO2溶于水生成亚硫酸显酸性，使紫色石蕊溶液显红色，故B正确；C．二氧化硫溶于水生成亚硫酸，其电离出氢离子，氢离子与硝酸根起HNO3的作用，表现强氧化性，会将SO2氧化成H2SO4而产生硫酸根，硫酸根与钡离子产生硫酸钡沉淀，故C错误；D．在稀氢氧化钠溶液介质中Mg和氢氧化钠不反应，铝和氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，铝失去电子发生氧化反应，作负极，故D错误；故答案为B。11．糕点礼盒中经常放入食品脱氧剂。有一种常见固体脱氧剂的组成为铁粉、炭粉、氯化钠等，下列对脱氧剂所涉及的物质的说法正确的是A．过量的铁粉与稀硝酸反应的产物为硝酸铁B．和互为同素异形体C．氯化钠的形成过程可表示为

D．该脱氧剂在潮湿的环境中会形成原电池【答案】D【详解】A．过量的铁粉与稀硝酸反应的产物为硝酸亚铁，A错误；B．具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素；和互为同位素，B错误；C．氯化钠为离子化合物，形成过程可表示为

，C错误；D．该脱氧剂在潮湿的环境中铁、碳、氯化钠溶液会形成原电池，D正确；故选D。12．如图是一种新型的K－O2可充电电池，a、b是两个电极，其中一个电极是金属钾。放电时，下列有关说法正确的是A．a电极是电池的正极 B．隔膜不允许O2通过，但可以让K+通过C．b电极是金属钾 D．电子流向是a电极→隔膜→b电极【答案】B【分析】由图可知电池总反应K+O2=KO2，a极上K的化合价升高，失电子发生氧化反应生成K+，则a电极为负极，负极反应式为Ke=K+，b电极为正极，正极反应式为K++O2+e═KO2，O2氧化性强、K是活泼金属，为防止电池损坏则隔膜不允许O2通过，放电时，K+由a电极经隔膜移向b电极。【详解】A．a极上K的化合价升高，失电子发生氧化反应生成K+，则a电极为负极，A项错误；B．O2氧化性强、K是活泼金属，为防止电池损坏则隔膜不允许O2通过，放电时，K+由a电极经隔膜移向b电极，B项正确；C．根据分析，a极上K的化合价升高，则a电极为K，C项错误；D．电子不能在电解质中流动，只能从导线和外电路中穿过，电子流向是a电极→外电路→b电极，D项错误；故选B。13．装置如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状况C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜【答案】D【详解】滴入CuSO4溶液后，形成原电池，Fe作负极，Ag作正极，在铁圈上：Fe－2e－=Fe2+，使铁圈质量减少；在Ag圈上：Cu2++2e－=Cu，生成的Cu附着在Ag上，使得Ag圈质量增多，铁圈质量下降，因此银圈向下倾斜，故D符合题意。综上所述，答案为D。14．能源危机似乎一直以来都是我们的社会普遍问题，即使锂离子电池及其他成熟的能源技术现在还足以应付我们的能源需求。最近，国际能源期刊NanoEnergy报道了一种正负电极均利用涉及氢气反应的全氢电池，将酸碱中和反应放出的热量转化为电能，则下列说法正确的是A．该电池是利用电极反应和特殊的隔膜材料将电能转化为化学能B．电池外电路电子由吸附层M经导线向吸附层N移动，内电路通过离子交换膜由左往右移动C．吸附层M发生氧化反应，发生的电极反应是D．吸附层N释放出体积为2.24L时，负极电解质溶液的质量减少2g【答案】C【分析】该装置属于原电池装置，通入氢气一极为负极，产生氢气一极为正极，即吸附层M为负极，吸附层N为正极，据此分析；【详解】A．该装置为化学电源，根据题中所给信息，“产生能源的源泉为酸和碱的中和能”，因此该电池是利用化学能转化成电能，故A错误；B．根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即电子从吸附层M流向吸附层N，根据装置图可知，吸附层M上产生H＋与电解质溶液中OH－反应生成H2O，右侧电解液中H＋在吸附层N上得电子转化为H2，H＋几乎没有移动，内电路Na＋通过离子交换膜由左往右移动，故B错误；C．吸附层M电极反应式是H2－2e－＋2OH－=2H2O，故C正确；D．题中没有指明是否是标准状况，因此无法判断产生氢气物质的量，故D错误；答案为C。15．锌一空气电池(原理如图所示)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法正确的是A．电池工作时，电子从石墨电极经电解质溶液流向Zn电极B．该电池放电时OH向Zn电极移动C．该电池的负极反应为Zn+H2O2e=ZnO+2H+D．反应前后电解质溶液的pH变大【答案】B【详解】A．根据题意可知，Zn为负极，失去电子发生氧化反应；石墨电极为正极，得到电子发生还原反应，则电池工作时，电子从Zn电极经外电路流向石墨电极，故A项错误；B．Zn作负极，电池放电时阴离子在溶液中向负极移动，即OH向Zn电极移动，故B项正确；C．根据电解质溶液为KOH溶液，则该电池的负极反应为，故C项错误；D．该电池的总反应原理为，可知反应前后电解质溶液的pH不变，故D项错误；答案选B。16．一种利用蓝绿藻制氢贮氢及氢气应用的图示如下。下列说法正确的是A．图中能量的转化方式只有1种B．氢气液化过程吸收能量C．蓝绿藻分解水产生H2和O2，同时释放能量D．能量转换效率：燃料电池比H2直接燃烧高【答案】D【详解】A．图中能量的转化方式包括光能转化为化学能、化学能转化为电能，则不止1种能量转化方式，故A错误；B．物质由气态转化为液态过程释放能量，故B错误；C．水的分解过程为吸热反应，则蓝绿藻分解水产生H2，同时吸收能量，故C错误；D．若以等量的氢气均转化为电能为例:氢气的燃烧先将化学能转化为热能，热能再转化为机械能，最后机械能再转化为电能，转化过程中都有能量损失，燃料电池直接将化学能转化为电能，避免了能量转化过程中的能量损失，则能量利用率：燃料电池比H2直接燃烧高，故D正确；答案选D。17．将Zn块连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法不正确的是A．该装置设计利用了原电池原理B．Zn的金属性比Fe的金属性强C．Zn极的电极反应式为Zn2e=Zn2+D．工作时电子经外电路由钢铁设施流向金属Zn【答案】D【详解】A．锌和铁相连浸泡在海水里构成了原电池，锌做负极，失去电子被氧化，钢铁设施做正极被保护，该装置设计利用了原电池原理，故Ａ正确；B．在该原电池中锌失去电子做负极，所以锌的金属性比铁强，故Ｂ正确；C．锌做负极，失去电子被氧化，电极反应式为Zn2e=Zn2+，故Ｃ正确；D．原电池中电子由负极流向正极，锌为负极，钢铁设施为正极，工作时电子经外电路由金属锌流向钢铁设施，故Ｄ错误；故选Ｄ。18．下列关于原电池的说法不正确的是A．①②装置都能将化学能转化为电能B．②装置中的Zn片质量逐渐减少C．②装置中的电子由Zn电极经导线流向Cu电极D．②装置中电流方向是由正极到负极【答案】A【详解】A．①装置是非电解质，不能形成原电池，不能将化学能转化为电能，故A错误；B．②装置形成原电池，Zn作负极，失去电子，因此Zn片质量逐渐减少，故B正确；C．②装置中Zn为负极，Cu为正极，则装置中的电子由Zn(负极)电极经导线流向Cu(正极)电极，故C正确；D．根据前面选项得到②装置中电流方向是由正极(Cu)到负极(Zn)，故D正确。综上所述，答案为A。19．微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统，示意图如图所示，其中a、b表示两个电极，X、Y表示离子交换膜。下列说法正确的是A．电极a为正极B．Y为阴离子交换膜C．负极反应为D．微生物脱盐池可在高温下进行，以加快脱氮的速率【答案】C【分析】燃料电池中，燃料一极为负极，通入氧气的一极为正极，所以a为负极，b为正极。【详解】A．由图可知，在电极a上，CH3COO转化为CO2，失去电子，故其为负极，A错误；B．原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；C．由图可知，负极为CH3COO失电子转化为CO2，发生氧化反应，电极反应为：CH3COO8e+2H2O=2CO2↑+7H+，C正确；D．高温下微生物发生变性，不利于脱盐，D错误；故选C。20．关于原电池的叙述中正确的是A．任何化学反应，均可以设计成原电池B．原电池是把化学能直接转化成电能的装置C．原电池的两极必须都是金属D．原电池都可以提供持续稳定的电流，应用十分广泛【答案】B【详解】A．原电池反应是自发进行的氧化还原反应，所以不是任何化学反应都可以设计成原电池，故A错误；B．自发进行的氧化还原反应设计成原电池，可将化学能转化成电能，故B正确；C．原电池的电极材料不一定是金属，如干电池的正极是碳棒，为非金属，故C错误；D．原电池是一种简易的装置，能产生电流但不稳定，故D错误；答案选B。21．对原电池的反应本质，最准确的描述是（

）A．置换反应 B．化合反应C．氧化还原反应 D．复分解反应【答案】C【分析】将化学能转变为电能的装置称为原电池。在原电池中，发生的化学反应是氧化还原反应，发生氧化反应的一极上有电子流出，做负极，失去电子的物质是还原剂。电子通过原电池的负极经导线流向正极，在正极上氧化剂得到电子，发生还原反应。【详解】A．置换反应一定是氧化还原反应，是一种单质和一种化合物反应，但氧化还原反应不一定是置换反应，故A错误；B．有的化合反应不一定是氧化还原反应，也有非氧化还原反应，故B错误；C．化学电池的反应本质是氧化还原反应，故C正确；D．复分解反应是非氧化还原反应，不能制成原电池，故D错误；故选C选项。22．下列装置能形成原电池的是A． B． C． D．【答案】C【分析】原电池的构成要素：两个活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路和自发的氧化还原反应。【详解】A．该装置中两个电极活动性相同，所以不能形成原电池，故A不选；B．酒精是非电解质，不能导电，该装置中不能自发的进行氧化还原反应，所以不能构成原电池，故B不选；C．该装置中符合原电池构成条件，所以能形成原电池，且锌作负极，铜作正极，故C选；D．该装置中不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，故D不选；故选C。23．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是A．负极发生氧化反应 B．电子由铜片通过导线流向锌片C．该装置能将电能转化为化学能 D．铜片上发生的反应为【答案】A【分析】由图可知，锌电极为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜电极为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，电子由负极锌片通过导线流向正极铜。【详解】A．由分析可知，锌电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，故A正确；B．电子由负极锌片通过导线流向正极铜，故B错误；C．由分析可知，该装置是将化学能转化为电能的原电池，故C错误；D．铜电极为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，反应为，故D错误；故选A。24．利用反应设计的电池装置如图所示，该装置既能有效消除氮氧化物的排放减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法不正确的是A．电极A上发生氧化反应，电极A为负极B．电池工作时，透过交换膜从右向左迁移C．当有被处理时，溶液中通过电子D．电极B的电极反应式为【答案】C【详解】A．电极A通入NH3，NH3中N元素失电子化合价升高生成氮气，电极A发生氧化反应，电极A为负极，故A正确；B．电池工作时，A是负极，阴离子向负极移动，透过交换膜从右向左迁移，故B正确；C．没有明确是否为标准状况，且二氧化氮标况下为液态，不能计算被处理时转移电子的物质的量，且电子不能进入溶液中，故C错误；D．电极B是正极，电极B上NO2得电子生成氮气，电极反应式为，故D正确；选C。25．如图为一原电池示意图，在原电池两极之间设有隔膜，Zn2+、SO可以自由通过。则下列说法不正确的是A．Zn2+通过隔膜从负极区向正极区移动B．电子由Cu极通过导线流向Zn极C．一段时间后，ZnSO4溶液浓度增大，CuSO4溶液浓度减小D．隔膜可以避免Zn极直接接触CuSO4溶液，提高了能量转换效率【答案】B【分析】该原电池中，锌易失电子作负极，铜作正极，负极上电极反应式为Zn2e+=Zn2+，正极上电极反应式为Cu2++2e+=Cu，电池反应式为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，放电时，电子从负极沿导线流向正极，电流从铜沿导线流向锌，原电池工作时阳离子向正极移动。【详解】A．原电池工作时，阳离子向正极移动，则Zn2+通过隔膜从负极区向正极区移动，故A正确；B．Zn失去电子被氧化，电子沿导线从Zn极流向Cu极，故B错误；C．该原电池总反应为Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，故CuSO4浓度减小，ZnSO4浓度增大，故C正确；D．隔膜可以避免Zn极直接接触CuSO4溶液，提高电池中氧化剂和还原剂的利用率，提高了能量转换效率，故D正确；故选B。26．如图所示，组成一个原电池。(1)当电解质溶液为稀硫酸时：①Zn电极是(填“正”或“负”)极，其电极反应为。②Cu电极是极，其电极反应为。③电子的流向。(2)由铜、铁和稀硫酸组成的原电池中，铁是极，电极反应式是；原电池总反应方程式是。(写离子方程式)。【答案】(1)负Zn2e=Zn2+正2H++2e=H2↑Zn到Cu(2)负Fe2e=Fe2+Fe+2H+=Fe2++H2↑【详解】（1）当电解质溶液为稀硫酸时，因为Zn的金属活动性比Cu强，所以Zn作负极，Cu作正极。①由分析可知，Zn电极是负极，Zn失电子生成Zn2+，其电极反应为Zn2e=Zn2+。②由分析可知，Cu电极是正极，在该电极上，电解质溶液中的H+得电子生成H2，其电极反应为2H++2e=H2↑。③在原电池中，电子由负极出发，沿导线流向正极，则电子的流向是Zn到Cu。答案为：负；Zn2e=Zn2+；正；2H++2e=H2↑；Zn到Cu；（2）由铜、铁和稀硫酸组成的原电池中，由于铁的金属活动性比铜强，所以铁是负极，铁失电子生成Fe2+，电极反应式是Fe2e=Fe2+；原电池中，Fe失电子生成Fe2+，溶液中的H+得电子生成H2，总反应方程式是Fe+2H+=Fe2++H2↑。答案为：负；Fe2e=Fe2+；Fe+2H+=Fe2++H2↑。【点睛】在原电池中，负极金属与电解质溶液一定能发生氧化还原反应。27．电池在我们的生活中有着重要的应用，请回答下列问题：(1)为了验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是(填序号)。若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过0.1mol电子时，两个电极的质量差为。(2)将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。实验测得OH向B电极定向移动，则(填“A”或“B”)处电极入口通甲烷，其电极反应式为。当消耗甲烷的体积为33.6L(标准状况下)时，假设电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的物质的量为。(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2的移向(填“电极a”或“电极b”)，负极发生的电极反应式为。(4)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。电池正极的电极反应式是。【答案】(1)③6g(2)BCH4－8e－+10OH－＝CO+7H2O9.6mol(3)电极aCO－2e－+O2－＝CO2(4)N2+6e－+8H+=2NH【详解】（1）①中铜是负极，②中铁在浓硝酸中钝化，铜是负极。为了验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，装置能达到实验目的的是③，形成原电池中铁做负极，Fe失电子发生氧化反应，铜离子在正极铜上析出，反应为：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物，则Fe2+与Cu2+氧化性强弱为：Fe2+＜Cu2+，若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过0.1mol电子时，负极电极反应Fe2e=Fe2+，质量减小，减小质量为：0.05mol×56g/mol=2.8g，正极电极反应：Cu2++2e=Cu，质量增加0.05mol铜，增加的质量为：0.05mol×64g/mol=3.2g，所以两个电极的质量差为：2.8g+3.2g=6g；（2）实验测得OH－定问移向B电极，得到B为负极、A为正极，燃料电池中通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，所以B处通入甲烷，甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4－8e－+10OH－＝CO+7H2O，当消耗甲烷的体积为33.6L（标准状况下）时，物质的量=33.6L÷22.4L/mol=1.5mol，根据CH4－8e－+10OH－＝CO+7H2O知，假设电池的能量转化率为80%，导线中转移电子的物质的量=1.5mol×8×80%=9.6mol；（3）氧气得到电子，通入空气的电极b是正极，通入CO的电极a是负极，原电池中阴离子移向负极，工作时O2－的移向电极a，负极发生的电极反应式为CO－2e－+O2－＝CO2。（4）氮气通入极为正极，电极反应式为N2+6e－+8H+=2NH，氮气与氢气合成氨气，氨气和HCl反应生成氯化铵，故A为氯化铵。28．电池在生产生活中有着重要应用。(1)下列化学反应，理论上可以设计成原电池的是(填字母代号)。A．B．C．(2)纸电池是未来电池发展的重要研究方向，其组成与传统电池类似，电极和电解液均“嵌"在纸中。根据下图纸电池结构示意图，利用氯化钠、蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜，用铜片分别与锌片和另一种银白色金属片，制作了两个纸电池，用电流表测试时，发现指针偏转方向相反。①银白色金属片的位置是(填“a”或“b”，下同)，电池工作时阴离子移向。②电流表指针偏转方向相反的原因是，铜片与锌片组成的纸电池，电流表指针偏向。③研究表明，酸性条件下参与的原电池电极反应可视为两步完成：；。【答案】(1)BC(2)ab铜片与锌片相连，铜片为正极，电流由铜片到锌片；另一电池，铜片为负极，电流由银白色金属片到铜片铜片【详解】（1）能设计成原电池的反应通常是放热反应，且必须是能自发进行的氧化还原反应。A项，该反应是吸热反应，所以不能设计成原电池；B项，该反应是放热反应且是能自发进行的氧化还原反应，所以能设计成原电池；C项，该反应是放热反应且是能自发进行的氧化还原反应，所以能设计成原电池。故选BC。（2）①铜片与锌片食物，锌活泼，做负极；铜片和另外银白色金属时，电流表指针偏转方向相反，故铜做负极。根据电子的方向可知，b为负极，故银白色金属片的位置是a。阴离子流向负极b。②铜片与锌片相连，铜片为正极，电流由铜片到锌片；另一电池，铜片为负极，电流由银白色金属片到铜片，所以电流表指针偏转方向相反。铜片与锌片组成的纸电池，铜片作正极，故电流表指针偏向铜片。③酸性条件下得电子最终生成H2O，总电极反应式为O2+4e+4H+=2H2O，故分两步：，。29．I.关于工业合成氨的反应，已知HH键、NH键、N≡N键的键能分别为436kJ·mol1、391kJ·mol1、946kJ·mol1。请根据键能的数据判断下列问题。(1)由N2和H2合成氨时，若有1molNH3生成，反应需要(填“吸收”或“放出”)kJ的能量。II.符合某些特征的化学反应理论上都可以设计成原电池。(2)下列化学反应(填字母)可以设计成原电池。①CH4+2O2=CO2+2H2O②Fe+CuSO4=FeSO4+Cu③2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O④Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O⑤Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O(3)如图是一个简易的原电池装置。请回答下列问题：①若a电极材料为Ag、b为硝酸银溶液，反应一段时间后，铜片质量(填“增加”、“不变”或“减轻”)，银片质量(填“增加”、“不变”或“减轻”)。②若a电极材料为碳、b为FeCl3溶