第四章 化学反应与电能 强基习题 （含解析）-2024-2025学年人教版高二年级上册化学选择性必修1

第四章化学反应与电能强基习题

一、单选题

1.下列实验装置或操作能达到实验目的的是

Na2cO3NazSiCh溶液

T

A.图甲：检验某溶液中是否含有K

B.图乙：将。口+2人8?4。3=2人8+(：11(?^03)2设计成原电池

C.图丙：用乙醇萃取碘水中的碘

D.图丁：验证非金属性S>C>Si

2.微生物燃料电池(MFC)是一种能实现化学能直接转化为电能的装置，其基本工作原理如图所下，其负极附着有

产电微生物希瓦氏菌等。下列说法错误的是

B.放电时正极区酸性溶液的pH增大

+

C.负极反应式为：CH3CH2OH-12e-+3H2O=2CO2T+12H

D.正极区消耗氧气0.224L,则电路中转移0.02mol电子

3.为探究原电池的构成条件，进行了如下两组实验，装置如图1和图2所示，下列说法不正顿的是

2025年

份

盐桥铜棒

ZnCu

二一F一=).一二「三

Z11SO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液CuSC>4溶液

图1图2

A.图1中电子经导线从Zn移向CuB.图1中铜片上发生还原反应

C.图2中铜棒的a处会变粗D.图2中电流计指针不发生偏转

4.下列现象或操作可用勒夏特列原理解释的是

A.食品包装袋内常放一小袋铁屑

B.制取氢气时，用粗锌产生气泡的速率比用纯锌快

C.合成氨工业中，将氨液化后分离出来，以提高氮气的转化率

D.对于反应2Hl(g)H2(g)+I2(g),达到平衡后压缩容器体积，混合气体颜色变深

5.我国最近在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示.下列说法错误的是

A.a极区Fe'+和Fe?+的浓度会影响H2s分解效率

B.能量转化方式主要为“光能—化学能-电能”

光昭

C.该装置的总反应为&S音三a+s

催化齐(J

D.为使电池持续放电，应选用质子交换膜

6.下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是

NaCl进口—ci2出口广

1/c

司

Na出口少fv向i

1月极T1阴极

阳极II

A.冶炼金属钠B.普通锌铳电池C.天然气燃烧D.太阳能电池

A.AB.BC.CD.D

7.下列离子方程式与所给事实不相符的是

+

A.氯化镂的水溶液呈酸性：NH：+H2ONH3H2O+H

,通电不

2++

B.用惰性电极电解CuSO”溶液：2CU+2H2O-2CU+4H+02T

3+

C.泡沫灭火器的灭火原理：2A1+3CO^+H2O=2Al(OH)3+3CO2T

D.KI溶液将AgCl转化为Agl：r(aq)+A/l(s]Agl(s)+C「(aq)

8.用金属Pt和Ti为电极电解O.lmol/LKOH溶液与O.lmol/L甘油(用C3H8O3表示)的混合液可制备甲酸钾

(HCOOK)o下列说法正确的是

A.HCOOK的水溶液呈中性

B.基态钛原子的价电子排布式为3d34sl

C.阳极反应为C3H8O3-8e-+11OH-=3HCOCT+8H2O

D.一段时间后，电解质溶液的碱性增强

9.类推的思维方法在化学学习和研究中经常用到，但是有时会产生错误的结论。因此，推出的结论最终要经过检

验才能决定其是否正确。以下几种类推结论不正确的是

A.金属镁失火不能用CO2灭火器灭火；金属钠失火也不能用CO?灭火器灭火

B.FejOq可以写成FeO-Fe?。？；PbjOd也可以写成2PbO-PbC)2

C.不能用电解AlCh溶液来制取金属铝；也不能用电解MgCl2溶液来制取金属镁

D.A1和S直接化合时可得到Al2s3；Fe与S直接化合时也可得到Fe2s3

10.氨硼烷(NH3BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。该电池工作时的总反应为

NH3BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O„下列说法正确的是

A.正极附近溶液的pH减小

2025年

B.电池工作时，H+通过质子交换膜向负极移动

C.消耗3.1g氨硼烷，理论上有0.3molH2O2被氧化

+

D.电池负极反应式为NH3BH3+2H2O-6e=NH；+BO2+6H

11.铅蓄电池效率低，污染大，目前正逐步被锌电池取代。锌电池的原料为锌、空气和电解质溶液，电池反应为

2Zn+O2=2ZnO,下列关于锌电池的叙述中，正确的是（）

A.锌为负极，空气进入负极发生反应

B.正极发生氧化反应，负极发生还原反应

C.负极电极反应是：Zn-2e+2OH=ZnO+H2O

D.电池工作时，溶液的pH变小

12.我国科研人员以Zn和尖晶石百镒酸锂（ZnMmCU）为电极材料，研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应

放电

方程式：（）下列说法正确的是

xZn+Zm-xMn2O4<充=电=^ZnMn2O40<x<lo

A.ZnMmO4是负极材料

B.充电时，Z/+向ZnMmCU电极迁移

C.充电时，阳极反应：ZnMn2O4-xZn2+-2xe_===Zm-xMn2O4

D.充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化

13.用下列装置进行相应实验，正确的是

温度计

或用手

触摸外壁

A.装置甲：可实现化学能转化为电能B.装置乙：配制2moi/L的稀硫酸

C.装置丙：未知浓度盐酸的测定D.装置丁：验证镁片与稀盐酸反应放热

14.科学家以石墨烯为电极材料，设计出种处理工业尾气中NH3的新方案，其原理如图所示，下列说法不正确的

是

电源

A.上述装置工作时H+向阴极迁移，阳极上发生氧化反应

B.电路中每转移0.3mole,理论上可处理2.24L氨气

C.电解总反应方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O

2++3+

D.阴极区反应包括Fe3++e-—Fe2+,4Fe+O2+4H=4Fe+2H2O

15.观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是

①②③④

小直流电源

1~~--------&淡效现hnfaaOH溶液

氧气f

就-”妻_将较入口

整僵即豪古交嵋少量

舞CuSO-：-二鎏%制品ag

溶液二一••,

NaCl溶液换膜NaOH)

电解溶液装置电镀铜实验装置氢氧燃料电池示意图离子交换膜法电解原理示意图

A.装置①中阳极上析出红色固体

B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连

C.装置③中外电路电子由a极流向b极

D.装置④中的离子交换膜允许阴离子、水分子自由通过

二、填空题

16.如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交

(1)甲是燃料电池，通入甲烷的电极作极(填“正”或"负”)，电极反应式为

2025年

⑵乙是池，石墨(C)极的电极反应式为

(3)丙中粗铜作极(填“阴”或“阳”)，若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中析出精铜的质量

为_________go

17.回答下列问题：

(1)土壤中的微生物可将H2s经两步反应氧化成SO：,两步反应的能量变化示意图如图:

Lt能

I.19Umor'

\AX-22AW-585-20kJmol

SO；(aqhZIHaq)

反应过程反应过程

(第二步反应)

ImolH2s(g)全部氧化为SO：(aq)的热化学方程式为

(2)标准摩尔生成婚是指在25℃和WlkPa时，最稳定的单质生成Imol化合物的焰变。已知25℃和lOlkPa时下列

反应：

①2c2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l)AH,

②C(s,石墨)+()2(g)=C02(g)AH2

③2H2(。+0式。=2凡0⑴AH3

写出乙烷(C2H6)标准摩尔生成焰的熔变AH=(用含AH|、AH2,AH3的式子表示)。

(3)我国某科研团队设计了一种电解装置，将CO2和NaCl高效转化为CO和NaClO,原理如图2所示:

NaCI溶液NaCl溶液

pH=4.5图2

通入CO2气体的一极为(填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”)，写出该极的电极反应

式:,若电解时电路中转移0.4mol电子，则理论上生成NaClO的物质的量为

molo

18.(1)把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片逐渐溶解，并有气体产生，再平行地插入一块

铜片(如图甲所示)，可观察到铜片上_____(填“有”或“没有”)气泡产生，再用导线把锌片和铜片连接起来(如图乙所

示)，可观察到铜片上(填“有”或“没有”)气泡产生。

(2)用导线连接灵敏电流表的两端后，再与溶液中的锌片和铜片相连(如图丙所示)，观察到灵敏电流表的指针发生了

偏转，说明了导线中有电流通过。图乙、图丙是一个将能转化为能的装置，人们把它叫做原电池。

(3)从上述现象中可以归纳出构成原电池的一些条件是,有关的电极反应式：锌片；铜片o

19.完成下列填空

(1)25℃时，将该pH=13Ba(OH)2溶液与pH=2的HC1溶液混合，若所得混合溶液pH=7,则Ba(OH)2溶液与HC1溶

液的体积比为o

⑵二甲醛(分子式C2H6。)可作燃料电池的燃料，以二甲醛、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料

电池。请写出该电池中负极上的电极反应式是：。

(3)草酸分解所需燃料可以是CO,通过甲烷制备CO：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)AH>0„常温下，在

2L的密闭容器中通入4moic出气体和6moic。2气体发生反应，5min后达到平衡，测得CO气体的浓度为

O.lmol.U'o

①平衡时，该反应的平均反应速率v(CC>2)=mol-U1mini。

②在不改变反应混合物用量的前提下，为了提高CH4气体的转化率，可采取的措施是o

(4)含有CnO；的废水毒性较大，某工厂废水中含5.00x10-3010卜1>的CnO：。为使废水能达标排放，做如下处

3+H

理：Cr©>C产、Fe^—>Cr(QH)3,Fe(0H)3o若处理后的废水中残留的(:伽3+)=2*10-3„10卜匚1,贝U

3831

残留的CF+的浓度为mol/L(已知：Ksp[Fe(OH)J=4.0xlO-,KspfCr(OH)J=6.0xlO-o

20.燃料电池

一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置

特点：清洁、安全、高效；能量转化率可以达到80%以上；反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电

量易于调节。

燃料电池与一般的电池不同的是，反应物不是储存在—，而是由外部提供，电池装置起着类似于试管、烧杯等反

2025年

应容器的作用。

工作原理：利用原电池的工作原理将燃料(如氏)和氧化剂(如02)分别在两个电极上反应所放出的化学能直接转化

为(实验装置如下)

21.2017年12月，我省多地对除电能汽车外的其他小型车辆实行限行，这将大力推动电能汽车时代的开启。请回

答下列有关电化学问题。

(1)下图原电池装置中，正极反应式为。若在工作过程中右侧电极质量增加3.2g,左侧电极质量减少

2.4g,则该电池工作时化学能转化为电能的百分比为=

CuSO4(aq)

(2)若将上述电池改进成如下图的装置，可以大大提高电能的转化率，其理由是。若起始两侧溶液的体积

均为100mL,(放电过程中的体积变化忽略不计)，当左侧消耗2.8gFe时，左侧溶液中｛SO7)=。

(3)工业上采用电解NO的方法制备NH4NO3,其工作原理如下图。两极均为Pt电极，为使电解产物全部转化为

NH4NO3,需补充NH3。

NH4NO3稀溶液

①阴极上的电极反应式为。

②若两极上共有22.4L(标准状况)NO发生反应，则生成NH4NO3的质量为go

22.电化学原理在电池制造、能量转换、物质合成等方面应用广泛。

(1)若用如图装置，依据反应Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+设计原电池，则电极X应为(填化学式)，石墨电极的

电极反应式为o将石墨换成铁电极后，电池总反应变为。

电流表

石墨」®JKX

(2)燃料电池必须从电池外部源源不断地向电池提供天然气、甲烷、煤气等含氢化合物作为燃料。基于甲烷(CH4)-

空气燃料电池，其工作原理如图，a、b均为惰性电极。a为极，正极的电极反应式为0当通入

4.48L(标准状况下)甲烷气体时，测得电路中转移l.lmol电子，则甲烷的利用率为。(保留小数点后1

(3)以如图所示装置模拟生产硫酸:

2025年

so2

（只允许H+通过）

写出通入02的电极的电极反应式,若此过程中转移了0.2mol电子，则质子膜两侧电解液的质量变化差

（Am左-Am右）为g（忽略气体的溶解）。

（4）一种可充电电池装置如图所示，充放电过程中，存在LiCoCh与Lii-xCoCh之间的转化。

隔膜

①放电过程中Li+的移动方向（填“A-B”或“B-A”）；

②写出该电池放电时A极反应________,充电时，阳极的电极反应式为：

③放电时，当电路中转移0.2NA电子时，A极质量减少g»

23.科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用钳作电极催化

剂，电池中的质子交换膜只允许质子（就是H+）和水分子通过。其工作原理的示意图如下图，请回答下列问题:

Pt(a)负载一Pt(b)

CO2+H2OH2O+空气

CHOH+HOn—।।—空气（。2）

32质子交换膜

o电解质溶液为稀硫酸

（1）该装置的能量转化形式为=

⑵Pt（a）电极是电池的（填“正”或"负”）极o

（3）电解液中的H+向（填“a"或"b"）极移动。

⑷如果该电池工作时消耗ImolClhOH,则电路中通过mol电子，其通入空气（。2）一极的电极反应式

为o

（5）比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化率高，

其次是=

24.氢能源是最具应用前景的能源之一。

（1）氢氧燃料电池是一种高效无污染的清洁电池，用KOH溶液作电解质溶液，其负极反应式为,理

论上，正极消耗氧气2.8L（标况下）时，电路中有mol「通过。

（2）高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制双控

开关，可交替得到H2和。2。

①太阳能光伏电池是将光能转化为能。

②当连接Ki时可制得气体。

③当连接K2时，电极2附近pH（填“变大”、“变小”或“不变”）。

④当连接K2时，电极3作极，其电极反应式为o

25.某兴趣小组依据反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu探究原电池设计及工作原理，将质量相等的锌片和铜片用导线相

连浸入硫酸铜溶液中构成如图1的装置：

图1图2图3

⑴该反应的能量变化可用图2（填“甲”或"乙”）表示。

⑵图1连接K,锌片上的电极反应式为2min后测得锌片和铜片之间的质量差为1.29g,则导线中流过的电子

的物质的量为—moL

（3）操作一段时间后测得铜片增加了3.2g,同时锌片减少了3.3g,计算这段时间内该装置消耗的化学能转化为电能

的百分比为

2025年

(4)将图1装置改为图3所示的装置，能达到相同的作用且提高化学能转化为电能的效率。其中KC1溶液起连通两

边溶液形成闭合回路的作用，同时又能阻止反应物直接接触。则硫酸铜溶液应该注入(填“左侧”“右侧”或“两

侧”)烧杯中。

2025年

参考答案：

1.D

【详解】A.用焰色反应检验K+时，观察火焰的颜色时要透过蓝色的钻玻璃，不能达到实

验目的，A错误;

B.图乙装置中锌为负极，失电子变为ZM+,溶液中Ag+在Cu上得电子生成Ag,对应总

反应为Zn+2AgNO3=2Ag+Zn(NO3)2,B错误；

C.乙醇与水互溶，不能萃取碘水中的碘，C错误；

D.稀硫酸与碳酸钠反应生成CO2,CO2和硅酸钠反应生成不溶性硅酸，说明酸性：

H2sC)4>H2cO3>H2SiC>3,根据元素非金属性越强，最高价含氧酸酸性越强，故可以验证非金

属性S>C>Si,D正确；

本题选D。

2.D

【详解】A.根据图示可知在石墨电极上CH3cH20H失去电子被氧化产生CO2,所以石墨

电极为负极，珀碳电极上02获得电子与溶液中的H+结合H2O,则柏碳电极为正极，因此

电池放电时，电流由铝碳电极经导线流向石墨电极，A正确；

+

B.放电时正极区电极反应式为：O2+4H+4e-=2H2O,为维持电荷守恒，溶液中的H+通过

离子交换膜进入正极区，但正极区反应产生H20,对附近溶液中H+起稀释作用，导致

c(H+)减小，因此附近酸性溶液的pH增大，B正确；

C.根据上述分析可知：负极上CH3cH20H失去电子被氧化产生CCh,则负极的电极反应

+

式为CH3cH20H-12e-+3Hq=2CO2T+12H,C正确；

D.正极上消耗02所处的外界条件未知，不能确定02的物质的量，因此不能计算反应过

程中电子转移的物质的量，D错误；

故合理选项是Do

3.D

【详解】A.图1中构成原电池，Zn为负极，失去电子，电子经导线从Zn移向Cu,A正

确；

B.图1中Zn为负极，失去电子，铜片上铜离子得到电子生成铜，发生还原反应，B正

确；

C.图2中构成Zn-Cu-CuSCU原电池，而铜棒构成了电解池，铜棒的a极为阴极，铜离子

得到电子生成铜，a处会变粗，C正确；

2025年

D.图2中构成Zn-Cu-CuSCU原电池，而铜棒构成了电解池，电流计指针发生偏转，D错

误；

故选D。

4.C

【详解】A.食品包装袋内常放一小袋铁屑，主要作抗氧化剂，与平衡移动无关，故A不

符合题意；

B.制取氢气时，用粗锌产生气泡的速率比用纯锌快，主要是原电池原理，加快反应速

率，故B不符合题意；

C.合成氨工业中，将氨液化后分离出来，氨气浓度降低，平衡正向移动，有利于提高氮

气的转化率，可用勒夏特列原理解释，故c符合题意；

D.对于反应2Hl(g)-H2(g)+I2(g),达到平衡后压缩容器体积，浓度增大，混合气体

颜色变深，但平衡没有移动，不能用勒夏特列原理解释，故D不符合题意。

综上所述，答案为C。

5.B

【详解】A.负极区利用氧化性强的铁离子捕获H2s得到S,三价铁离子为催化剂，铁离

子和亚铁离子的浓度会影响硫化氢分解效率，A项正确；

B.该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，B项错误；

C.该装置发生的有关反应为H2s+2Fe3+=2H++S+2Fe"(a极区)、2Fe?+-2e.=2Fe?+(a极)、

光昭

2H++2e-=H2(b极)，这三个反应相加，结合反应条件得到总反应为H2s充乩+S,C项

催化剂

正确；

D.氢离子由a极区产生通过交换膜流动到b极，故为使电池持续放电，应选用质子交换

膜，D项正确；

答案选B。

6.B

【详解】A.冶炼金属钠是电解原理，是电能转化为化学能，故A错误；

B.锌锦电池是原电池，将化学能直接转化为电能，故B正确；

C.天然气燃烧是化学能转化为热能，故C错误；

D.太阳能电池是将光能转化为电能，故D错误；

2025年

故选Bo

7.C

【详解】A.氯化镂是强酸弱碱盐，有弱就水解，氯化核的水溶液呈酸性原因是钱根离子

的水解，A正确；

B.用惰性电极电解CuSO,溶液，水溶液中的铜离子和水提供的氢氧根放电，生成铜单质

的同时释放氧气，B正确；

C.泡沫灭火器的灭火原理利用的是铝离子和碳酸氢根的双水解，C错误；

D.碘化银比氯化银更难溶，能发生沉淀间的转化，D正确；

故选C。

8.C

【详解】A.HCOOK为强碱弱酸盐，其水溶液呈碱性，A项错误；

B.钛为22号元素，基态钛原子的价电子排布式为3d24s2,B项错误；

C.阳极上发生氧化反应：C3H8O3-8e+11OH=3HCOO+8H2O,C项正确；

D.阴极发生反应8H2O+8e-=4H2T+8OH；由两电极反应可知总反应消耗OIT，一段

时间后，电解质溶液的碱性减弱，D项错误；

故选C。

9.D

【详解】A.镁会和二氧化碳反应，钠和氧气生成的过氧化钠也会和二氧化碳，故推理正

确，A正确；

B.铅的化合价为+2、+4,PbsO4可以写成ZPbO-Pb。？，B正确；

C.不能用电解A1CL溶液来制取金属铝；也不能用电解MgCl2溶液来制取金属镁，电解两

者的溶液时，水中氢离子会放电生成氢气，故推理正确，C正确；

D.Fe与S直接化合时也可得到FeS,D错误；

故选D。

10.D

【详解】A.根据电池总反应可知，正极上应。?发生还原反应；

+

H2O2+2e+2H=2H2O,正极附近c（T）减小，溶液pH增大，选项A错误;

2025年

B.原电池工作时，阳离子向正极移动，故H+通过质子交换膜向正极移动，选项B错误；

C.NHj-BHs转化为NH,BOz，N的化合价不变，B的化合价升高，根据

6e

NH3-BH3^>NH4BO2,可知，消耗3.1g(0.1mol)氨硼烷，反应中转移0.6mol电

子，理论上有0.3molH2O2被还原，选项C错误；

D.根据电池总反应，负极上氨硼烷发生氧化反应：

NH3-BH3+2H夕-6e~=NH；+BO；+6H+,选项D正确；

答案选D。

11.C

【详解】A.锌是活泼的金属，因此锌为负极，空气进入正极发生还原反应，A错误；

B.正极发生得到电子的还原反应，负极发生失去电子的氧化反应，B错误；

C.锌为负极，失去电子，根据总反应式可知负极电极反应是：Zn-2e+2OH=ZnO+H2O,

C正确；

D.根据电池反应2Zn+O2=2ZnO可知，电池工作时，氢氧根离子浓度不变，溶液的pH不

变，D错误；

答案选C。

12.C

【详解】A.原电子放电是Zn失电子发生氧化反应，为负极材料，故A错误；

B.充电时其原理为电解原理，充电时原来的负极连接电源的负极变为Zn极，Zn2+向阴极

即Zn电极迁移，故B错误；

C.充电时，阳极ZnMmCU发生氧化生成Zm-xMmCU,其电极反应为

2+

ZnMn2O4-xZn-2xe^=Zni-xMnzO4,故C正确；

D.充放电过程中，只有Zn元素的化合价降低，Mn元素的化合价升高，故D错误；

故答案为C»

13.D

【详解】A.甲中两边的电解液交换才能成为原电池装置，才可以实现化学能转化为电

能，A错误；

B.乙图稀释浓硫酸不可以直接在容量瓶中进行，B错误；

C.图丙中盛装NaOH溶液的滴定管，不能使用酸式滴定管，C错误；

D.镁和稀盐酸反应放热，无论是用温度计或用手触摸试管外壁，均能得到结果，D正

2025年

确；

故选D。

14.B

【解析】如图所示，电解装置左侧电极为电解池的阴极，三价铁离子得到电子还原为亚铁

离子，氧气又把亚铁离子氧化与氢离子结合生成水，右侧为阳极，氨气失去电子转化为氮

气，氢离子由阳极向阴极移动。

【详解】A.上述装置左侧为阴极，右侧为阳极，工作时H+向阴极迁移，阳极上氨气失去

电子，发生氧化反应，A正确；

B.没有指明气体条件是否是标准状况，B错误；

C.电解总反应方程式为4NH3+3C)2=2N2+6H2O,C正确；

D.根据左侧阴极发生还原反应，阴极区反应包括Fe3++e--Fe2+,

2++3+

4Fe+O2+4H=4Fe+2H2O,D正确；

故选B。

15.C

【详解】A.装置①电解氯化铜的装置图中没有标明电极材料的名称，但根据溶液的组成

及所给提示“电解CuCb溶液实验装置示意图”，不难判断，铜应该在阴极上析出，故A错

误；

B.装置②电镀实验中，待镀金属作为阴极，故在装置②电镀铜实验中，待镀铁制品应与

电源负极相连，故B错误；

C.装置③，根据氢气的入口，故很容易判断出原电池的左边为负极，氢气在左边电极上

失电子，故外电路电子由a极流向b极，故C正确；

D.装置④的离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子、水分子自由通过，不允许阴离

子通过，故D错误；

故答案：Co

16.(1)负CH4-8e-+10OH=CO；-+7H2O

(2)电解2CF-2e=Cl2T

(3)阳12.8

【分析】甲池为原电池做电源，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，乙池、

2025年

丙池为电解池，乙池为氯碱工业，其中Fe电极连电源负极做阴极，石墨作阳极，丙池为粗

铜的精炼，其中精铜做阴极，粗铜做阳极。

【详解】(1)甲是燃料电池，甲烷转化为二氧化碳，失电子发生氧化反应，为负极反应

物，通入甲烷的电极作负极，电极反应为CH4-8e-+10OH-=CO；+7H2。；

(2)乙池以燃料电池作电源，为电解池，电解饱和食盐水,，电解饱和氯化钠溶液，碳做

阳极，阳极上氯离子放电，电极反应式为：2Cr-2e=Cl2T;

(3)丙池中粗铜连接原电池的正极，做阳极；标准状况下，2.24L氧气的物质的量为

994T

———=0.1mol,正极方程式为。2+4"+2%。=4。”一，电路中转移电子的物质的量

22.4L/mol

为0.4mol,丙池中阴极有Cu析出，方程式为C"2++2，=C"，故得精铜的质量为

0.4mol,,,,,一八

---x64g/mol=12.8g。

-+1

17.(1)H2S(g)+2O2(g)=SO4(aq)+2H(aq)AH=-806.39kJmol

31

(2)2AH2+-AH3--AHI

(3)阴极2H++CO2+2e=CO+H2O0.2

【详解】(1)第一步反应为H2s(g)+0.5C)2(g)=S(s)+H2O(g)AH=-221.19kJ/mol,第二步反应

为S(s)+1.5C)2(g)+H2O(g尸SO：(aq)+2H+AH=-585.2kJ/mol,根据盖斯定律，两式相加得所求

+1

热化学方程式：H2S(g)+2O2(g)=SO^(aq)+2H(aq)AH=-806.39kJ-mol；

(2)①2c2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l)AH1；

②C(s,石墨)+C)2(g)=CO2(g)AH2；

13

根据盖斯定律，乙烷标准摩尔生成焰的焰变AH=2②-彳①+：③，即乙烷标准摩尔生成

22

31

焰的热化学方程式为2c(石墨，s)+3旦(g)=C2H6(g)AH=(2AH,+-AH3--AHJkJ/mol；

(3)该装置为电解池，CO2->CO,碳元素化合价降低，发生还原反应，则通入CO2气体

+

一极为阴极，电极反应式：2H+CO2+2e=CO+H2O,阳极a上的反应式为：

+

Cl-2e+2H2O=C1O+H,若电解时，电路中转移0.4mol电子，则理论上生成NaClO的物

2025年

质的量为0.2mol。

18.没有有化学电能有两个活泼性不同的电极、能自发的进行

氧化还原反应、能形成闭合回路Zn—2e-=Zn2+2H++=H2f

【详解】(1)如果不用导线连接Zn和Cu,该装置不能构成原电池，锌发生化学腐蚀，Cu

和稀硫酸不反应，所以Cu片上没有气泡产生；如果用导线把锌片和铜片连接起来(如图

乙所示)，该装置构成原电池，Zn作负极、Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，所

以观察到铜片上有气泡产生；

(2)用导线连接灵敏电流表的两端后，再与溶液中的锌片和铜片相连(如图丙所示)，观察到

灵敏电流表的指针发生了偏转，说明了导线中有电流通过，说明该装置将化学能转化为电

能；

(3)用导线连接灵敏电流表的两端后，再与溶液中的锌片和铜片相连(如图丙所示)，观察到

灵敏电流表的指针发生了偏转，说明了导线中有电流通过，由此得出原电池构成条件是：

有两个活泼性不同的电极、能自发的进行氧化还原反应、能形成闭合回路；负极，锌片

2+

上：Zn-2e"=Zn；正极，铜片：2H++=H2T=

19.(1)1：10

⑵C2H6。+16OH--12e-=2CO；+11H2O

⑶0.01升温或减少压强

⑷3.0x10-6

【详解】(1)氢氧化钢为强碱，常温下,pH=13的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=lxlO-imol-LT,

pH=2的HC1溶液中c(H+)=lxlO-2molLi,两种溶液混合后，所得pH=7,说明n(OH-)=n(H

+),推出Ba(OH)2与HC1溶液的体积比为10-2：10-i=i：10,故答案为1：10；

(2)燃料电池中通燃料一极为负极，通空气的一极为正极，二甲醛在负极上参与反应，因

为氢氧化钾溶液为电解质，因此二甲醛中的碳原子转化成CO：,即负极反应式为C2H6。

-"

-12e-+16OH=2CO+11H2O；故答案为C2H6O-12e+16OH-=2CO3+HH2O；

(3)①达到平衡后，生成CO的浓度为O.lmoLL-i,这段时间内，CCh浓度变化为日

mol-L^O.OSmol-L-1,v(CO2)=—=0.01mol/(L-min)；故答案为0.01；

5min

②提高甲烷的转化率，采取措施是升高温度，降低压强等；故答案为升温或减少压强;

2025年

（4）处理后的废水中存在*=詈詈%

代入数值，解得c（CN+）=

c（Fe）Ksp[Fe（OH）3〕

6-0x10

LxZxlO^mol-L-M.OxlO^molL'；故答案为3.0义10-6。

4.0x10-38

20.电池内部电能

【详解】燃料电池中的燃料一般不储存在电池内部，而是由外部提供，例如氢气和氧气从

两个电极上通入，在电极上反应，将化学能变成电能。

21.Cu2++2e=Cu50%避免了负极和电解质溶液直接反应，电子必须通

过导线传递到正极才能发生反应，从而提高了电能的转化率L5mol/L

NO+5e一+6H+=NH：+Hq50g

【分析】。）当负极铁直接与硫酸铜溶液接触时，化学能除了转化为电能以外，还有部分反

应直接发生在负极表面，没有实现电能转化，而是转化为热能，结合电极反应，并利用差

量法进行计算；

（2）阴离子交换膜只允许阴离子通过，可以避免铁电极和铜离子直接接触；根据电极反应

式分别计算两侧溶液中阳离子Fe2+、Cu2+的变化，溶液呈电中性，利用平恒电荷的原则，

判断硫酸根移动的物质的量，进而计算左侧硫酸根的浓度；

（3）根据工作原理图，判断阴阳极、写出电极反应式，进而写出总反应式，进行计算。

【详解】（1）铁作负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+,铜作正极，电极反应式为：

Cu2++2e=Cu，

右侧电极质量增加3.2g,即右侧正极生成0.05mol铜，说明电子转移形成了电流，为实现

电能转化的部分，同时左侧负极会消耗0.05mol铁，即2.8g铁，但是左侧电极质量仅减少

2.4g,这说明置换反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu部分直接发生在负极表面，没有实现电能转化，

Fe+Cu2+=Fe2++CuAm

并导致负极增重0.4g,根据差量法计算，56g64g8g,直接发生在负极表

2.8g3.2g0.4g

面的置换反应，消耗铁2.8g,生成铜3.2g,则化学能转化成电能的百分比为

浸£1。。％=5。％,故答案为：CuJ2—。％

（2）阴离子交换膜只允许阴离子通过，可以避免铁电极和铜离子直接接触，避免了在负极

2025年

表面上直接置换，提高电能的转化率；负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为：

Cu2++2e-=Cu,当甲池消耗2.8g铁，即0.05mol铁，会有0.05molFe2+进入溶液，同时乙

池溶液中会有0.05molCu2+得电子生成铜单质析出，则会有0.05mol硫酸根从乙池进入甲

池，平恒电荷，贝上(SOj)=1.5mol/L,故答案为：避免了负极和电解质溶液直接反

应，电子必须通过导线传递到正极才能发生反应，从而提高了电能的转化率(合理答案即

可得分)；1.5mol/L；

(3)根据工作原理图，左侧为阴极，NO得电子转化为NH；,阴极反应式：

+

NO+5e+6H=NH：+H2O；右侧为阳极，NO失电子转化为NO],阳极反应式为：

+

NO-3e+2H2O=NO；+4H,则总反应式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,根据反应方程式

3

中的比例关系可知，若两极共消耗ImolNO,则直接生成电解产物NH,NC^zmol,生成

8

22

HNO-mol,HNO3再与通入的氨气反应生成NH4NO37mo1,则最后生成

388

+

NH4NO3-mol,质量为2moix80g/mol=50g；故答案为：NO+5e+6H=NH^+H2O；

88

50go

22.(1)CuFe3++e-=Fe2+Fe+2Fe3+=3Fe2+

(2)负Ch+4e-+4H+=2m068.8%

+

(3)o2+4e-+4H=2H2O4.4

++

(4)ATBLixC6-xe=xLi+6CLiCoO2-xe=Lii.xCoO2+xLi1.4

【详解】(1)根据总反应Cu+2Fe3+=Cu"+2Fe2+可知，负极电极反应为Cu-2e「=Ci?+,

电极X为负极，则X为Cu；石墨电极为正极，电极反应为Fe3++e=Fe2+；将石墨换为Fe

电极，则Fe电极为负极，Cu电极为正极，发生的总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+；

(2)如图所示，电子由a经外电路到b,电子由负极经外电路到正极，则a为负极；由题

可知，该电池为甲烷(CHJ-空气燃料电池，电解质为稀硫酸，则正极通入。2,正极反应

+

式为O2+4e.+4H+=2凡0；负极电极反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H,通入

4.48L甲烷的物质的量：0.2mol,理论上OZmolCH”应该转移1.6mol电子，实际转移电子

l.lmoL则甲烷利用率：—X100%-68.8%；

2025年

(3)氧气发生还原反应，为电池正极，电极反应式为O2+4e-+4H+=2七0。左侧产生的部分

氢离子通过质子交换膜移向右侧，右侧氧气获得电子，酸性条件下生成水，若此过程中转

移了0.2mol电子，则通过质子交换膜的氢离子为0.2mol,根据电子转移守恒，反应的二氧

化硫为,质量为0.1molx64g/mol=6.4g,反应的氧气为必=0.05mol,

氧气质量为0.05molx32g/mol=1.6g,则质子膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m

=m(SO2)-m(H+)-[m(O2)+m(H+)]=6.4g-1.6g-2x0.2molxlg/mol=4.4g；

(4)由电子移动方向可知，A电极为原电池的负极、B电极为正极，则放电过程中阳离子

锂离子由A电极移向B电极；LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，电极

++

反应式为LixC6—xe-=xLi+6CLixC6—xe-=xLi+6C,当电路中转移0.2NA电子时，A极减

少质量为^7^x7g/mol=1.4g.

NA

+

23.