2023年高考真题变式分类汇编：原电池工作原理及应用5
一、选择题
1．（2016·上海）图1是铜锌原电池示意图．图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示（ ）
A．铜棒的质量 B．c（Zn2+） C．c（H+） D．c（SO42﹣）
2．（2022·广东）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的 溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是（ ）
A．加入 溶液产生沉淀
B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C．加入 溶液无红色出现
D．加入 溶液无蓝色沉淀生成
3．（2022·广东）科学家基于 易溶于 的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备（如图）。充电时电极a的反应为：
下列说法正确的是（ ）
A．充电时电极b是阴极
B．放电时 溶液的 减小
C．放电时 溶液的浓度增大
D．每生成 ，电极a质量理论上增加
4．（2022·全国乙卷）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景．近年来科学家研究了一种光照充电电池（如图所示）．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电．下列叙述错误的是（ ）
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
5．（2023·湖南模拟）一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作支撑材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，相关图示如图1、图2，电池总反应为MnO2+Zn+(1+)Zn+ZnSO4MnOOH+[ZnSO4 3Zn(OH)2 xH2O]，下列说法错误的是
A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维的反应为Zn+H2O+ZnSO4+OH--e-=[ZnSO4 3Zn(OH)2 xH2O]
B．充电时，含有MnO2膜的碳纳米管纤维与外电源正极相连
C．合成图2中的有机高聚物分子的反应为缩聚反应
D．有机高聚物中通过氢键的缔合作用，增强了高聚物的稳定性
6．（2023·武威模拟）三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱的装置示意图如图，下列说法正确的是
A．酸碱的浓度：进等于出
B．右侧电极的电极反应式为
C．装置工作一段时间后，
D．右侧离子交换膜为阴离子交换膜
7．（2023·龙岩模拟）利用Cl2易溶于CCl4的性质，科学家研发了一种如图所示可作储能设备的无膜新型氯流电池。放电时电极a的反应为：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+。下列说法错误的是
A．放电时NaCl溶液的pH不变
B．充电时NaCl溶液的浓度减小
C．充电时电极b反应为：Cl2+2e-=2Cl-
D．电极a增重4.6g时，设备内生成0.1molCl2
8．（2023·汕头模拟）我国科学家利用电池，以水溶液作为锌离子电池的介质，可实现快速可逆的协同转化反应。如图所示，放电时该电池总反应为：。下列说法正确的是
A．放电时，为负极，发生氧化反应
B．放电时，参与反应，转移
C．充电时，通过阳离子交换膜从极移向极
D．充电时，阳极发生反应：
9．（2023·绵阳模拟）pH计的工作原理(如图所示)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)而确定待测溶液的pH。电池电动势E与待测溶液pH关系为： (E的单位为V，K为常数)。下列说法错误的是
A．计工作时，化学能转化为电能
B．玻璃电极玻璃膜内外的差异会引起电池电动势的变化
C．若玻璃电极电势比参比电极低，玻璃电极反应：
D．若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数
10．（2023·淮北模拟）一种新型电池装置如图所示。下列叙述错误的是
A．镍钴电极反应：
B．II区的通过a交换膜向I区迁移，通过b交换膜向III区迁移
C．该装置工作时总反应：
D．该装置工作时还利用了中和能
11．（2022·通州模拟）我国科研人员将单独脱除的反应与的制备反应相结合，实现协同转化。
①单独制备：，不能自发进行
②单独脱除：，能自发进行
协同转化装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列分析错误的是
A．反应②释放的能量可以用于反应①
B．产生 H2O2的电极反应：
C．反应过程中不需补加稀
D．协同转化总反应：
12．（2022·惠州模拟）中科院科学家设计出一套利用SO2和太阳能综合制氢方案，其基本工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．该电化学装置中，Pt电极作正极
B．BiVO4电极上的反应孔为-2e-+2OH-=+H2O
C．Pt电极的电势高于BiVO4电极的电势
D．电子流向：Pt电极→外电路→BiVO4电极
13．（2022·柳州模拟）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是( )
A．放电时，负极区pH升高
B．放电时，1mol转化为HCOOH，转移的电子数为4mol
C．充电时，Zn电极连电源正极
D．充电时，产生22.4L(标准状况下)，生成的Zn为130g
二、多选题
14．（2016·海南）某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液．下列说法正确的是（ ）
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO42﹣+10H++6e﹣=Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时OH﹣向负极迁移
15．（2020·潍坊模拟）我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池，其工作原理示意图如下。已知电池反应：Na1-xMnO2+NaxCn NaMnO2+nC。下列说法正确的是（ ）
A．电池放电过程中，NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势
B．电池放电时，正极可发生反应Na1-xMnO2+xNa++xe-=NaMnO2
C．电池充电时，外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极
D．电池充电时，Na+由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极
16．（2018·重庆模拟）一种可连续使用的锂电池结构如图所示，下列有关该电池放电时的说法正确的是（ ）
A．电子由Li电极经Li+透过膜进入Fe2+、Fe3+的水溶液移向Ti电极
B．Ti电极上发生的电极反应为：Fe3+ + e- ＝ Fe2+
C．Li+透过膜除允许Li+通过外，还允许H2O分子通过
D．贮罐中发生的离子反应为：S2O82- + 2Fe2+ ＝ 2Fe3+ + 2SO42-
17．（2020高三上·海林期末）下图所示为镍锌可充电电池放电时电极发生物质转化的示意图，电池使用KOH 和K2Zn(OH)4为电解质溶液,下列关于该电池说法正确的是（ ）
A．放电时溶液中的K+移向负极
B．充电时阴极附近的pH会升高
C．放电时正极反应为H+ +NiOOH+e-=Ni(OH)2
D．负极质量每减少6.5 g,溶液质量增加6.3 g
18．（2018高二上·黑龙江期末）某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当K闭合时，Y极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是( )
A．溶液中c(A2＋)增大
B．B极的电极反应：B－2e－=B2＋
C．Y电极上有Cl2产生，发生还原反应
D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀
19．（2018高二上·黑龙江期末）某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是( )
A．b电极上发生还原反应
B．外电路电流方向是从a到b
C．电池工作时，盐桥中的SO42-移向甲烧杯
D．a电极上发生的反应为MnO4-＋8H＋＋5e－=Mn2＋＋4H2O
20．（2018高二上·黑龙江期末）研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为2H＋＋2e－=H2↑
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑
21．（2018高一下·扬州期末）某原电池装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．Zn棒作原电池的正极
B．Cu棒的质量逐渐增大
C．Zn棒处的电极反应式：Zn - 2e- = Zn2+
D．该装置能将电能转化为化学能
22．（2018高一下·海安期末）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．电子由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
23．（2017高二上·天水期末）由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源．根据如图所示的装置，判断下列说法不正确的是（ ）
A．该装置中Pt极为阳极
B．当c极的质量变化了2.16g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为1.12L
C．该装置中b极的电极反应式是：H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O
D．该装置中a极为正极，发生氧化反应
24．（2017高二上·吉林期末）下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO43﹣+2I﹣+2H+ AsO33﹣+I2+H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒．甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液．下列叙述中正确的是（ ）
A．甲组操作时，微安表（G）指针发生偏转
B．甲组操作时，溶液颜色变深
C．乙组操作时，C2做正极
D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2+2e﹣═2I﹣
25．（2017高二上·石河子期末）某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池是（ ）
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液
B．正极为C，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液
C．正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2（SO4）3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液
26．（2016高一下·武汉期末）在盛有稀硫酸的烧杯中，放入用导线连接的铜片和锌片，下列说法正确的是（ ）
A．一段时间负极质量明显减轻
B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．只有正极上有氢气逸出，正极电极反应式为：2H++2e﹣═H2↑
D．正极附近的SO42﹣离子浓度逐渐增大
三、非选择题
27．（2022高二上·重庆市期末）为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用下图所示的装置进行实验。据图回答问题。
（1）I.用图甲所示装置进行第一组实验时：
在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是（ ） (填字母)。
A．石墨 B．镁 C．银 D．铂
（2）实验过程中， (填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动；滤纸上能观察到的现象是 。
（3）II.该小组同学用图乙所示装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根()在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，回答下列问题：
电解过程中，X极处溶液的OH-浓度 (填“增大”“减小”或“不变)。
（4）电解过程中，Y极发生的电极反应为 ， 。
（5）电解进行一段时间后，若在X极收集到672mL气体，Y电板(铁电极)质量减小0.28g，则在Y极收集到气体为 mL(均己折算为标准状况时气体体积)。
（6）K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电池反应总反应式为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极发生的电极反应式为 。
28．（2022高二上·成都期末）铁是中学化学的重要物质。某学校的三个兴趣小组根据反应Fe+2H+=Fe2++H2↑设计了如图三个原电池装置，丙装置的盐桥中装的是琼脂—饱和KCl溶液。回答下列问题：
（1）上述三个装置中能实现题给反应的是 (填装置序号)。
（2）①原电池装置甲中，铜电极上发生的现象是 。
②原电池装置乙中有明显现象发生时，铁电极上的电极反应方程式为 。
③原电池装置丙中，原电池工作时盐桥中的K+移向 (填“铜”或“铁”)极，若反应产生2.24L气体(标准状况)，则右侧溶液中溶质的质量增加 g。
（3）实验后同学们经过充分讨论，得出了有关原电池如下结论，你认为这些结论正确的是____(填标号)。
A．氧化还原反应都能设计为原电池
B．凡是有盐桥的原电池，盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持两侧溶液呈电中性
C．在经典原电池中，活动性强的金属做原电池的负极，与电解质溶液种类无关
D．上述装置丙中，右侧电解质溶液用硫酸铁溶液代替，对原电池的放电效率无影响
29．（2022高二上·顺义期末）某小组探究硝酸银与碘化钾的反应。
（1）实验Ⅰ：向盛有溶液的试管中，加入溶液，振荡试管，产生黄色沉淀，然后向其中滴入淀粉溶液，溶液无明显变化。
①常温下，溶液中， (填“>”、“<”或“=”)。
②发生反应生成黄色沉淀的离子方程式是 。
（2）小组同学依据物质性质分析，反应产物中可能存在Ag。依据是 。
（3）经检验，黄色沉淀中不含Ag。小组同学设计实验Ⅱ证实了溶液与KI溶液可以发生反应得到Ag。装置如图。
①甲溶液是 。
②该装置中发生的总反应的离子方程式是 。(该反应的平衡常数)。
（4）结合实验及数据，推测实验Ⅰ中生成黄色沉淀而没有产生Ag的原因 。
30．（2022高二上·河东期末）
（1）Ⅰ、某小组同学用下列试剂研究将转化为。(已知：，)
实验操作：所用试剂：溶液，溶液，溶液；向盛有溶液的试管中滴加2滴溶液，充分振荡后， (将操作补充完整)。
（2）实验现象：上述实验中，沉淀由白色变为 色现象可证明转化为。
（3）分析及讨论
①该沉淀转化反应的离子方程式是 。
②定量分析。由上述沉淀转化反应的化学平衡常数表达式可推导： (列式即可，不必计算结果)。
③同学们结合②中的分析方法，认为教材中的表述：“一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现”，可进一步表述为对于组成形式相同的沉淀， (填“小”或者“大”)的沉淀转化为 (填“更小”或者“更大”)的沉淀容易实现。
（4）Ⅱ、某同学设计如图实验装置研究溶液和溶液间的反应(a、b均为石墨)。
当K闭合后，发现电流计指针偏转，b极附近溶液变蓝。
①b极发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应。
②a极上的电极反应式是 。
（5）事实证明：溶液与的溶液混合只能得到沉淀，对比(4)中反应，从反应原理的角度解释产生该事实的可能原因是与之间发生沉淀反应比氧化还原反应的速率或限度 (填“小”或者“大”)。
31．（2022高二上·宁德期末）甲烷在化工领域中应用广泛，是一种重要能源。
（1）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分 步进行，其中，第 步的正反应活化能最大。
（2）用甲烷催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物污染，发生的主反应如下：
①CH4(g)＋4NO2(g)= 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1=-574.0 kJ·mol 1
②CH4(g)＋4NO(g)= 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1=-1160.0 kJ·mol 1
③CH4(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3
则：ΔH3= kJ·mol 1
（3）如图所示，装置甲为甲烷-空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置乙实现铁棒上镀铜。
①电镀结束后，装置甲溶液中的阴离子除了OH-以外还含有 (忽略水解)，装置乙中Cu电极的质量将 (填“变大”“变小”或“不变” )。
②在此过程中每消耗2.24L(标准状况下)甲烷，理论上装置乙中阴极质量变化 g。
（4）模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可以用甲烷-空气燃料电池作为电源，用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阴极反应式为 。此时通过阳离子交换膜的离子数 (填“大于”“小于”或“等于”)通过阴离子交换膜的离子数。
②制得的硫酸溶液从出口 (填“A”“B”“C”或“D”)导出。
32．（2022高二上·延庆期末）电化学在工业生产中有广泛的应用价值。
（1）下图中，为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B可以选择 (填字母序号)。
a.碳棒 b.锌板 c.铜板
用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因： 。
（2）利用电解法制备(下图为简易原理装置)。
在 (填“A”或“C”)区生成。请结合电极反应式分析产生的过程 。
（3）用二甲醚()燃料电池电解法可将酸性含铬废水(主要含有)转化为。原理如下图：
①燃料电池中的负极是 (填“M”或“N”)电极，其电极反应为 。
②用电极反应式和离子反应方程式解释阳极区域能将酸性含铬废水(主要含有)转化为的原因 。
33．（2021高二上·深圳期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出。
（1）电解池的阳极反应式为 。
（2）通入空气的电极的电极反应式为 ，燃料电池中的离子交换膜是 (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
（3）电解池中产生1molCl2，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量为 。
（4）a、b的大小关系为： 。
34．（2022高三上·大兴期末）二氧化碳的综合利用是实现碳达峰、碳中和的关键。
（1）I.利用和合成甲醇，涉及的主要反应如下：
已知：a.
b.
c.
计算 。
（2）一定条件下，向密闭容器中充入物质的量之比为1：3的和发生上述反应，使用不同催化剂经相同反应时间，的转化率和甲醇的选择性随温度的变化如图所示：
甲醇的选择性
①210-270℃间，在甲醇的选择性上，催化效果较好的是 。
②210-270℃间，催化剂2条件下的转化率随温度的升高而增大，可能原因为 。
（3）II.工业上用和通过如下反应合成尿素：。t℃时，向容积恒定为的密闭容器中充入和发生反应。
下列能说明反应达到化学平衡状态的是 (填字母)。
a.相同时间内，键断裂，同时有键形成
b.容器内气体总压强不再变化
c.
d.容器内气体的密度不再改变
（4） 的物质的量随时间的变化如下表所示：
时间/min 0 30 70 80 100
1.6 l.0 0.8 0.8 0.8
的平衡转化率为 ；t℃时，该反应的平衡常数K= 。
（5）III.中科院研究所利用和甲酸(HCOOH)的相互转化设计并实现了一种可逆的水系金属二氧化碳电池，结构如图所示：
放电时，正极上的电极反应为 ；若电池工作时产生a库仑的电量，则理论上消耗锌的质量为 g。(已知：转移1mol电子所产生的电量为96500库仑)
35．（2022高一下·吉林期末）回答下列问题
（1）如图，某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。
①若两个电极分别是锌、铜，电解质溶液是稀硫酸，正极的电极反应式 ；
②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠时，该原电池的负极为 ；该原电池的电池总反应为 ；
③若电池的总反应是，正极反应式是 ；若该电池反应消耗了0.1mol，则转移电子的数目约为 。
（2）为了验证与氧化性强弱，下列装置能达到实验目的是 (填序号)。
36．（2022高一下·农安期末）根据所学知识，回答下列问题。
（1）I.铁片与稀硫酸反应的能量变化特征如图所示：
该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
（2）若要使该反应速率加快，下列措施可行的是____(填正确选项的字母编号)。
A．改用铁粉 B．改用98％的硫酸 C．适当升高温度
（3）II.以相同大小铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如下表所示：
实验编号 水果种类 电极间距离/cm 电流
1 番茄 1 98.7
2 番茄 2 72.5
3 苹果 2 27.2
该实验目的是研究水果种类和 对水果电池电流大小的影响。
（4）该实验装置中，正极的材料是 ，负极的电极反应式是 。
（5）当有3.25gZn参与反应，转移的电子数目为 。
（6）III.某温度下，体积为1L恒容密闭容器中，X、Y两种气体物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题：
由图中数据分析，该反应的化学方程式为 。
（7）2min时容器内的压强与起始压强之比为 。
（8）在0～2min内，用Y表示的反应速率为 。
（9）不能说明该反应达到平衡状态的是____(填正确选项的字母编号)。
A．容器内压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．X气体与Y气体的浓度不再变化
D．容器内混合气体平均摩尔质量不再变化
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】铜锌原电池中，Zn是负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Zn﹣2e﹣=Zn2+，Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为 2H++2e﹣=H2↑，
A．Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，Cu棒的质量不变，故A错误；
B．由于Zn是负极，不断发生反应Zn﹣2e﹣=Zn2+，所以溶液中c（Zn2+）增大，故B错误；
C．由于反应不断消耗H+，所以溶液的c（H+）逐渐降低，故C正确；
D．SO42﹣不参加反应，其浓度不变，故D错误；
故选：C．
【分析】铜锌原电池中，Zn是负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Zn﹣2e﹣=Zn2+，Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为2H++2e﹣=H2↑，据此解答．考查原电池基本原理和溶液中离子浓度变化，解答的关键是掌握活泼金属锌为负极，铜为正极，锌和硫酸之间发生氧化还原反应，题目比较简单．
2．【答案】D
【知识点】二价铁离子和三价铁离子的检验；物质的检验和鉴别；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．加入的AgNO3溶液能与NaCl反应生成AgCl白色沉淀，不能确定铁片是否被腐蚀，A不符合题意；
B．若铁片被腐蚀，则有Fe2+生成，由于I2的氧化性比Fe2+强，所以KI与Fe2+不反应，不能确定铁片是否被腐蚀，B不符合题意；
C．KSCN溶液用于检验Fe3+，铁片被腐蚀，会有Fe2+生成，不能确定铁片是否被腐蚀，C不符合题意；
D．K3[Fe(CN)6]用于检验Fe2+，且遇Fe2+变蓝，若铁片没被腐蚀，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】若镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入酸化的NaCl溶液中会构成原电池，其中锌作负极，铁作正极，溶液中破损的位置会变大，溶液中会有亚铁离子生成，铁会和酸反应产生H2。
3．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据分析可知，充电时电极b是阳极，A不符合题意；
B．放电时电极反应式与充电时相反，根据题干信息可知，放电时电极a的反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，没有涉及c(H+)，所以NaCl溶液的pH不变，B不符合题意；
C．放电时负极的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，正极的电极反应式为Cl2+2e-=2Cl-，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，C符合题意；
D．充电时阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3，根据得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加2molNa原子，即23g/mol2mol=46g，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】充电时为电解池，正极与阳极连接，负极与阴极连接，阴极得电子发生还原反应，阳极失电子发生氧化反应，根据题干信息可知电极a为阴极，则电极b为阳极，且电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。放电时为原电池，电极a为负极，电极b为正极，且电极反应式与充电时的相反。
4．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，充电时阴、阳极的电极反应式，将两电极反应式相加即可得电池总反应为Li2O2=2Li+O2，A不符合题意；
B．根据题干信息可知，充电时，光照会使光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，即充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B不符合题意；
C．由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C符合题意；
D．由分析可知放电时正极反应是O2+2e-+2Li+= Li2O2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置放电时为原电池，金属锂作负极，电极反应式为Li-e-=Li+；光催化电极作正极，电极反应式为O2+2e-+2Li+= Li2O2。充电时为电解池，金属锂作阴极，电极反应式为Li++e-=Li；光催化电极作阳极，电极反应式为Li2O2- 2e-= O2+2 Li+。
5．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维为原电池的负极，电极反应式为Zn+H2O+ZnSO4+OH—e-=[ZnSO4 3Zn(OH)2 xH2O]，故A不符合题意；
B．由分析可知，充电时，与直流电源正极相连的含有二氧化锰膜的碳纳米管纤维为阳极，故B不符合题意；
C．由结构片段可知，一定条件下CH2=CHCONH2发生加聚反应生成有机高聚物分子，故C符合题意；
D．由结构片段可知，有机高聚物中含有氢键，通过氢键的缔合作用能增强了高聚物的稳定性，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据电池的总反应可知，放电时，锌膜为负极，电极反应式为Zn+H2O+ZnSO4+OH--e-=[ZnSO4 3Zn(OH)2 xH2O]，MnO2膜为正极，电极反应式为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，则充电时，二氧化锰膜为阳极，锌膜为阴极。
6．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，左室有生成氢离子和迁移过来的硫酸根离子，硫酸浓度变大；右室有生成的氢氧根离子和迁移过来的锂离子，氢氧化锂浓度变大，A不符合题意；
B．右侧电极水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为，B符合题意；
C．由分析可知，a为生成的氧气、b为生成的氢气，根据电子守恒可知，生成气体，C不符合题意；
D．右侧离子交换膜可以让锂离子通过，为阳离子交换膜，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】 根据题意可知，该装置可回收硫酸和LiOH，则硫酸锂电离产生的硫酸根通过左侧离子交换膜进入左室，即左侧离子交换膜为阴离子交换膜，锂离子通过右侧离子交换膜进入右室，即右侧离子交换膜为阳离子交换膜，左侧电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，右侧电极反应式为：，则气体a为氧气，气体b为氢气。
7．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时电极a的反应为：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，电极b的反应为，NaCl溶液浓度变大，pH不变，故A不符合题意；
B．充电时，电极a电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na+ +2e-=Na3Ti2(PO4)3，电极b电极反应为，故充电时NaCl溶液的浓度减小，故B不符合题意；
C．充电时电极b反应为：，故C符合题意；
D．电极a增重4.6g时，应为充电过程，电极a电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na+ +2e-=Na3Ti2(PO4)3，4.6gNa+物质的量为0.2mol，转移电子0.2mol，此时电极b发生反应为，根据两电极转移电子数相同，可知设备内生成0.1molCl2，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】 放电时电极a的反应为：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，则电极a为负极，电极b为正极，则充电时，电极a为阴极，电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na+ +2e-=Na3Ti2(PO4)3，电极b为阳极，电极反应式为。
8．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由总反应可知，放电时，Zn为负极，发生氧化反应，故A不符合题意；
B．由总反应可知，反应时生成2molBi，转移6mol电子，参与反应，转移，故B不符合题意；
C．充电时，Zn电极作阴极，极作阳极，溶液中阳离子向阴极移动，则通过阳离子交换膜从极移向极，故C不符合题意；
D．充电时的总反应为：，阳极发生反应：，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据放电时的总反应可知，放电时，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，为正极，则充电时，Zn为阴极，为阳极，电极反应式为。
9．【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．原电池是把化学能转化为电能，pH计是以玻璃电极（在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag-AgCl电极）和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池，计工作时，化学能转化为电能，A不符合题意；
B．pH与电池的电动势E存在关系：，则pH=，利用玻璃膜内外氢离子浓度的差异引起电动势的变化达到测量溶液的pH目的，B不符合题意；
C．若玻璃电极电势比参比电极低，为原电池负极，负极上是银失电子生成氯化银，电极反应为：Ag-e-+Cl-═AgCl，C符合题意；
D．pH与电池的电动势E存在关系：，若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数K=E-0.059pH=0.377-0.059×3=0.2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．原电池是把化学能转化为电能；
B．利用pH与电池的电动势E存在关系：；
C．玻璃电极电势比参比电极低，为原电池负极；
D．依据pH与电池的电动势E存在关系：。
10．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．据分析可知，镍钴电极反应：，A不符合题意；
B．原电池中阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，据分析可知，II区的通过a交换膜向I区迁移，通过b交换膜向III区迁移，B不符合题意；
C．据分析可知，正负极反应式相加得到总反应，则该装置工作时总反应：，C符合题意；
D．根据正负极反应式可知，该装置工作时还利用了中和能，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置为原电池，铂电极发生反应为2H++2e-=H2，说明铂电极为正极，则镍钴电极为负极，其电极反应式为。
11．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．反应①不能自发进行，则反应①是吸热反应，反应②能自发进行，则反应②是放热反应，反应②释放的能量可以用于反应①，A项不符合题意；
B．由图可知，生成H2O2的电极反应为，B项不符合题意；
C．根据总反应可知，右侧消耗H+的量等于迁移过来H+的量，硫酸的总量不变，所以反应过程中不需补加稀H2SO4，C项不符合题意；
D．负极反应式为，正极反应式为，则协同转化总反应为SO2+O2+2NaOH=H2O2+Na2SO4，D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.一般自发反应为放热反应，非自发反应为吸热反应。
B.O2→H2O2中，氧元素化合价降低，则O2得电子发生还原反应。
C.右侧消耗H+的量等于迁移过来H+的量。
D.总反应可通过正极和负极反应式相加得到。
12．【答案】D
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据入料可知BiVO4 电极为负极，所以Pt 电极发生还原反应作正极，故A不符合题意；
B．根据入料可知BiVO4 电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为-2e-+2OH-=+H2O，故B不符合题意；
C．Pt电极为正极， BiVO4电极为负极所以Pt电极电势高于BiVO4电极，故C不符合题意；
D．电子从BiVO4电极(负极)经导线流向Pt电极(正极)，且不能进入溶液，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．根据反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；
B．负极失电子发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应；
C．正极电势高于负极；
D．放电时，电子由负极经外电路流向正极。
13．【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算；化学方程式的有关计算
【解析】【解答】A．负极上Zn失电子，生成Zn2+，Zn2+结合OH-生成，消耗了溶液中的氢氧根离子，负极区pH下降，A不符合题意；
B．放电时，正极反应为，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol，B不符合题意；
C．充电时，Zn电极连接电源负极，阴极反应为，C不符合题意；
D．充电时总反应式为，生成1mol氧气的同时，生成Zn2mol，即生成的Zn为130g，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据图示信息，放电时Zn失电子转化为，则Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=，正极的电极反应式为：。充电时，Zn电极连接电源负极，阴极反应为，阳极反应式为：2H2O-4e-=O2+4H+。
14．【答案】A,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，故A正确；
B．KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2FeO42﹣+6e﹣+8H2O=2Fe（OH）3+10OH﹣，故B错误；
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，故错误；
D．电池工作时阴离子OH﹣向负极迁移，故D正确．
故选AD．
【分析】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液，原电池发生工作时，Zn被氧化，为原电池的负极，K2FeO4具有氧化性，为正极，碱性条件下被还原生成Fe（OH）3，结合电极方程式以及离子的定向移动解答该题．本题考查原电池知识，侧重考查学生的分析能力，题目较为基础，注意从元素化合价的角度分析，把握原电池与氧化还原反应的关系，难度不大．
15．【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.由分析可知，电池放电过程中，NaMnO2/Al电极为正极，石墨烯/Al电极为负极，因此NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al上的电势，A不符合题意；
B.由分析可知，电池放电时，正极的电极反应式为：Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋=NaMnO2，B符合题意；
C.电池充电时，NaMnO2/Al电极为阳极，应与外接电源的正极相连，C不符合题意；
D.电池充电时为电解池，在电解池中，阳离子移向阴极，因此Na＋由NaMnO2/Al（阳极）移向石墨烯/Al（阴极），D符合题意；
故答案为：BD
【分析】由电池总反应可知，电池放电时，负极的电极反应式为：NaxCn－xe－=xNa＋＋Cn，正极的电极反应式为：Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋=NaMnO2；电池充电过程中，阴极的电极反应式为：xNa＋＋Cn+xe－=NaxCn，阳极的电极反应式为：NaMnO2-xe－=Na1－xMnO2＋xNa＋；据此结合选项进行分析。
16．【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．电子由负极经外电路移向正极即由Li电极经外电路移向Ti电极，不能经过溶液，溶液是通过离子导电的，故A不符合题意；
B.Ti电极为正极，正极上三价铁离子得电子生成亚铁离子，反应式为：Fe3++e-=Fe2+，故B符合题意；
C. Li+透过膜为阳离子透过膜，允许Li+通过，不允许H2O分子通过，故C不符合题意；
D.贮罐中S2O82-将亚铁离子氧化成铁离子，发生的离子反应为S2O82-+2Fe2+═2Fe3++2SO42-，故D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】首先根据装置中离子变化判断原电池的正负极，结合原电池原理书写电极方程式等即可。
17．【答案】B,D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、放电时是原电池，溶液中的K+移向正极，故A不符合题意；
B、充电时是电解池，锌电极是阴极，电极反应式为Zn(OH)42－+2e－＝Zn+4OH－，阴极附近的pH会升高，故B符合题意；
C、放电时正极发生还原反应，反应环境为碱性，因此反应为H2O+NiOOH+e－=Ni(OH)2+OH－，故C不符合题意；
D、负极电极反应式为：Zn+4OH--2e-═Zn（OH）42-，负极反应使溶液增重等于Zn的质量，即负极使溶液增重为6.5g，6.5gZn的物质的量为 =0.1mol，转移电子为0.2mol，正极电极反应式为：2NiOOH+2 H2O+2e-═2Ni（OH）2+2OH-，故正极中溶液质量减少的质量为0.2mol×（18g/mol-17g/mol）=0.2g，则整个溶液质量增重为6.5g-0.2g=6.3g，故D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】A、电池充电是电解池，电池放电是原电池；
B、充电时是电解池，锌电极是阴极；
C、放电时，NiOOH在正极得电子；
D、根据转移电子守恒进行作答。
18．【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A. Y极上产生黄绿色气体氯气，氯气是氧化产物，所以Y是阳极，相应地A是负极，产生A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A符合题意；
B. B极是正极，发生还原反应，B不符合题意；
C. Y电极上有Cl2产生，发生氧化反应，C不符合题意；
D. 反应初期，X电极产生的OH－与Al3+反应生成白色胶状沉淀Al(OH)3，D符合题意；
故答案为：AD
【分析】“K闭合时，Y电极上产生黄绿色气体”则Y电极的电极反应式为：2Cl－－2e－=Cl2↑，则Y电极为阳极，X电极为阴极，其电极反应式为：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，产生的OH-与溶液中的Al3+结合成Al(OH)3沉淀；左边原电池装置中B为正极，A为负极。据此结合选项进行分析。
19．【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.从电池总反应看，FeSO4失电子生成Fe2(SO4)3，石墨b为负极,发生氧化反应，A不符合题意，
B.外电路中，电子从负极b流向正极a，则电流从正极a流向负极b，B符合题意；
C.溶液中和盐桥内，阳离子（K+等）移向正极a，阴离子（SO42-等）移向负极b，C不符合题意
D.电极反应为Fe2+-e-=Fe3+；KMnO4得电子生成MnSO4，石墨a为正极,发生还原反应，电极反应为MnO4-＋8H＋＋5e－=Mn2＋＋4H2O，D符合题意;
故答案为：BD
【分析】由总反应可知，a石墨电极上反应的电极反应式为：2MnO4－＋10e－＋16H＋=2Mn2＋＋8H2O，b石墨电极上反应的电极反应式为：10Fe2＋－10e－=10Fe3＋；据此结合选项进行分析。
20．【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. d为石墨，石墨是正极，铁片是负极，铁片腐蚀加快，A不符合题意；
B. d为石墨，石墨上电极反应为O2+2H2O+4e－=4OH－，B符合题意；
C. d为锌块，锌较铁活泼，锌作负极，铁作正极，铁片不易被腐蚀，C不符合题意；
D. d为锌块，铁作正极，铁片上发生还原反应，D符合题意；
故答案为：BD
【分析】A.d为石墨，则铁片做负极；
B.海水显中性，d为石墨时，由O2发生得电子的还原反应；
C.d为锌块时，锌的活动性比铁强，锌做负极；
D.d为锌块时，铁片为正极，由O2法神得电子的还原反应；
21．【答案】B,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.锌比铜活泼， Zn棒作原电池的负极，故A不符合题意；
B. Cu棒是正极，电极反应式为：Cu2++2e-- =Cu，Cu棒的质量增加，故B符合题意；
C. Zn棒为负极，电极反应式：Zn - 2e- = Zn2+，故C符合题意；
D. 该装置是原电池，将化学能转化为电能，故D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】根据原电池原理分析原电池装置中的反应、电极方程式的书写等即可。
22．【答案】B,C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 该装置是原电池，将化学能转化为电能，A不符合题意；
B. 锌失去电子，锌是负极，石墨是正极，氧气在石墨电极上发生得到电子的还原反应，B符合题意；
C. 电子由Zn电极即负极经导线流向石墨电极，C符合题意；
D. 该电池放电时OH-向负极，即向锌电极移动，D不符合题意，
故答案为：BC。
【分析】原电池的正极发生得电子的还原反应，是电子流入的方向。原电池的负极是发生失电子的氧化反应，是电子流出的方向。离子的流动方向与电子的流动方向相反，整体形成闭合回路。
23．【答案】B,D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解：左边装置是原电池，通入氢气电极b为负极，电极反应为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，通入氧气的电极为正极，电极反应为 O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣，右侧装置为电解池，C棒为阴极，电极反应为 Ag++e﹣=Ag，铂丝为阳极，电极反应为4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，
A．通过以上分析知，Pt为阳极，故A正确；
B．当c极生成单质银，质量变化为2.16g，所以物质的量为： =0.02mol，所以a极上消耗的O2的物质的量为0.005mol；标准状况下的体积为0.112L，故B错误；
C．b电极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，故C正确；
D．通入氧气的电极为正极，正极上得电子发生还原反应，故D错误；
故选BD．
【分析】左边装置是原电池，通入氢气电极b为负极，电极反应为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，通入氧气的电极为正极，电极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣，右侧装置为电解池，C棒为阴极，电极反应为Ag++e﹣=Ag，铂丝为阳极，电极反应为4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，据此分析解答．
24．【答案】B,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A．甲组操作时，两个电极均为碳棒，不发生原电池反应，则微安表（G）指针不发生偏转，故A错误；
B．发生反应生成碘单质，则溶液颜色加深，故B正确；
C．乙组操作时，C2做负极，因As元素失去电子，故C错误；
D．乙组操作时，C1上得到电子，为正极，发生的电极反应为I2+2e﹣═2I﹣，故D正确；
故选BD．
【分析】甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸，发生氧化还原反应，不发生原电池反应，以此分析A、B；
乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液，不发生化学反应，发生原电池反应，A中发生I2+2e﹣═2I﹣，为正极反应，而B中As化合价升高，发生氧化反应，以此分析C、D．
25．【答案】C,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：根据2Fe3++Fe=3Fe2+知，铁易失电子而作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，铁离子得电子发生还原反应，所以电解质溶液为可溶性的铁盐，
A．铁作负极，铜作正极，电解质为可溶性的氯化铁，则符合题意，故A不选；
B．铁作负极，碳作正极，电解质为可溶性的硝酸铁，则符合题意，故B不选；
C．铁作正极，锌作负极，电解质为可溶性的硫酸铁，电池总反应为：2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+，则不符合题意，故C选；
D．铁作负极，银作正极，电解质为可溶性的铁盐而不是铜盐，则不符合条件，所以不能构成该条件下的原电池，故D选；
故选CD．
【分析】根据2Fe3++Fe=3Fe2+知，铁易失电子而作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，铁离子得电子发生还原反应，所以电解质溶液为可溶性的铁盐，据此分析解答．
26．【答案】A,C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A、负极锌失电子，变成锌离子，所以一段时间负极质量明显减轻，故A正确；
B、铜﹣锌﹣稀硫酸原电池中，活泼金属锌作负极，铜作正极，原电池放电时，电子从负极锌沿导线流向正极铜，故B错误；
C、正极上氢离子得电子生成氢气，正极电极反应式为：2H++2e﹣═H2↑，故C正确；
D、该原电池放电时，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以硫酸根离子向负极移动，负极附近SO42﹣浓度逐渐增大，故D错误；
故选：AC．
【分析】铜﹣锌﹣稀硫酸原电池中，活泼金属锌作负极，铜作正极；负极上锌失电子生成锌离子，正极上氢离子得电子生成氢气；溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；由此分析解答．
27．【答案】（1）B
（2）从右向左；滤纸上有蓝色沉淀产生(答出“蓝色沉淀”或“蓝色斑点”即可)
（3）增大
（4）4OH__ 4e-=2H2O+O2↑；Fe-6e-+8OH-=+4H2O
（5）168
（6）2+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）甲装置是原电池，Zn作负极，Cu作正极。若要保证电极反应不变，则另一个电极的活动性只要比Zn弱即可。根据金属活动性顺序可知Mg>Zn，因此不能是Mg，
故答案为：B。
（2）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，实验过程中，会向正电荷较多的Zn电极方向移动。即从右向左移动。利用该原电池电解氢氧化钠溶液，由于电极均是铜，在阳极上发生反应Cu-2e-=Cu2+，产生的Cu2+在溶液中发生反应Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓，所以在滤纸上能观察到的现象是有蓝色沉淀产生。
（3）由图可知：X为阴极。电解过程中，X极上发生：2H++2e-=H2↑，破坏了水的电离平衡，水继续电离，最终导致溶液的c(OH-)增大，所以X极处溶液的c(OH-)增大。
（4）由于实验时发现，两极均有气体产生，且Y极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。又因为高铁酸根(FeO42-)在溶液中呈紫红色，所以在电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH -4e =2H2O+O2↑和Fe-6e +8OH = +4H2O；
（5）X电极产生氢气，n(H2)=0.672L÷22.4L/mol=0.03mol，n(e-)=0.06mol。在整个电路中电子转移数目相等，则4×n(O2)+6×(0.28g÷56g/mol)=0.06mol，解得n(O2)=0.0075mol，所以V(O2)=0.0075mol×22.4L/mol=0.168L=168mL；
（6）K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，Zn作负极，负极的电极反应式为3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2。K2FeO4在电池中作为正极材料，其电池反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2。用总反应式减去负极电极式可得该电池正极发生的电极反应式为2+6e +5H2O=Fe2O3+10OH 。
【分析】（1）根据金属活动性顺序；
（2）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则；
（3）利用放电过程中水的电离平衡的影响分析；
（5）根据串联电路中得失电子守恒计算。
（6）用总反应式减去负极电极式可得该电池正极发生的电极反应式。
28．【答案】（1）甲、丙
（2）有气泡产生；NO+2H++2e-=NO2↑+H2O；铜；12.7
（3）B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）由图可知，甲池中金属性强的铁为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，原电池的总反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑；乙池中铁在浓硝酸中钝化，阻碍反应的继续进行，则能与浓硝酸反应的铜为原电池的负极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，铁为正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水，原电池的总反应为Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O；丙池中金属性强的铁为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，原电池的总反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑，则能实现题给反应的是甲、丙，故答案为：甲、丙；
（2）①原电池装置甲中，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，则实验现象为有气泡产生，故答案为：有气泡产生；
②原电池装置乙中，铁为正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水，电极反应式为NO+2H++2e-=NO2↑+H2O，故答案为：NO+2H++2e-=NO2↑+H2O；
③原电池装置丙中，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，铁为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，则盐桥中阳离子钾离子移向正极、阴离子氯离子移向负极，若标准状况下反应产生2.24L氢气，则右侧溶液中增加亚铁离子和氯离子的质量之和为××56g/mol+×2×35.5g/mol=12.7g，故答案为：铜；12.7；
（3）A．能自发发生的氧化还原反应且为放热反应才能设计成原电池，故A不正确；
B．有盐桥的原电池，盐桥的作用始终是使整个装置构成通路并保持两侧溶液呈电中性，故B正确；
C．在经典原电池中，活动性强的金属不一定做原电池的负极，如装置乙中铜做负极，说明金属是否做原电池的负极，与电解质溶液的种类有关，故C不正确；
D．金属在中活性强的为负极，若装置丙中右侧电解质溶液用硫酸铁溶液代替，铁与氯化铁溶液反应，不可能构成铁铜原电池，故D不正确；
故答案为：B。
【分析】（1）原电池的构成条件是有活动性不同的两种金属（或一种是非金属）、有电解质溶液、形成闭合回路，必须是自发的氧化还原反应。
（2）①依据电极反应判断现象；
②酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水；
③依据得失电子守恒；
（3）A．能自发发生的氧化还原反应且为放热反应才能设计成原电池；
B．盐桥的作用始终是使整个装置构成通路并保持两侧溶液呈电中性；
C．电极与电极材料和电解质溶液的种类有关；
D．铁与氯化铁溶液反应。
29．【答案】（1）＞；
（2）银离子具有氧化性，碘离子具有强还原性，银离子被碘离子还原生成Ag
（3）KI溶液；2Ag++2I-=2Ag+I2
（4）Ag+和I-生成沉淀反应的平衡常数比发生氧化还原反应的平衡常数大，则沉淀反应进行得程度大，Ag+和I-生成沉淀反应的活化能比发生氧化还原反应的活化能小，反应速率比氧化还原的速率大
【知识点】探究沉淀溶解；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①常温下，溶液中由于银离子发生水解反应使溶液显酸性，则＞。
②发生反应生成黄色沉淀的离子方程式是。
（2）小组同学依据物质性质分析，反应产物中可能存在Ag，依据是银离子具有氧化性，碘离子具有强还原性，银离子被碘离子还原生成Ag。
（3）①为验证溶液与KI溶液可以发生反应得到Ag，甲溶液是KI溶液。
②该装置为原电池，负极上碘离子失去电子，正极上银离子得电子生成Ag，发生的总反应的离子方程式是2Ag++2I-=2Ag+I2。
（4）推测实验Ⅰ中生成黄色沉淀而没有产生Ag的原因为Ag+和I-生成沉淀反应的平衡常数比发生氧化还原反应的平衡常数大，则沉淀反应进行得程度大，Ag+和I-生成沉淀反应的活化能比发生氧化还原反应的活化能小，反应速率比氧化还原的速率大。
【分析】（1）①依据盐类水解规律；
②AgI是黄色不溶物；
（2）物质含元素处于最高价，只有氧化性，物质含元素处于最低价，只有还原性；物质含元素处于中间价态既有氧化性又有还原性。
（3）①反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；
②原电池，负极上失去电子，正极上得电子；
（4）沉淀反应的平衡常数比氧化还原反应的平衡常数大。
30．【答案】（1）再向其中加入4滴0.1mo/LKI溶液
（2）黄
（3）AgCl(s)+I-(aq)=AgI(s)+Cl-(aq)；；小；更小
（4）氧化；Ag-+e-=Ag
（5）Ag+与 I-之间发生沉淀反应比氧化还原反应的速率或限度大
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）Ksp(AgCl)=1.8×10-10＞Ksp(AgI)=8.5×10-17，将AgCl转化为AgI，向盛有2mL 0.1mol/L NaCl溶液的试管中先滴加硝酸银溶液生成氯化银沉淀，在滴入碘化钾溶液，白色沉淀转化为黄色沉淀，实现沉淀转化，向盛有2mL 0.1mol/L NaCl溶液的试管中，滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液，充分振荡后，再向其中加入4滴0.1mo/LKI溶液。
（2）向盛有2mL 0.1mol/L NaCl溶液的试管中先滴加硝酸银溶液生成氯化银沉淀，在滴入碘化钾溶液，白色沉淀转化为黄色沉淀，转化为。
（3）①沉淀转化反应是氯化银转化为碘化银，反应的离子方程式：AgCl(s)+I-(aq)=AgI(s)+Cl-(aq)；
②AgCl(s)+I-(aq)=AgI(s)+Cl-(aq)，平衡常数K=；
③一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现，可进一步表述为：对于组成形式相同的沉淀，Ksp小的沉淀转化为Ksp更小的沉淀容易实现。
（4）①D当K闭合后，发现电流计指针偏转， b极附近溶液变蓝，I遇到淀粉变蓝色，则b极附近I-转化为I2，发生氧化反应；
②b极发生氧化反应，则b极为负极，则a极为正极，a极上的电极反应式为Ag-+e-=Ag。
（5）根据实验现象可知，Ag-与I-之间发生沉淀反应比氧化还原反应的速率或限度大，因此AgNO3溶液与KI溶液混合只能得到AgI沉淀，而不能发生氧化还原反应。
【分析】（1）依据溶度积常数及沉淀转化分析；
（2）溶度积大的转化为溶度积小；
（3）①沉淀转化反应是氯化银转化为碘化银；
②依据溶度积常数计算；
③一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现；
（4）依据实验现象和放电原理分析。
31．【答案】（1）4；4
（2）-867
（3）CO；变小；25.6
（4）2H2O+2e =H2↑+2OH ；大于；A
【知识点】盖斯定律及其应用；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）由图可知，反应过程中能量变化出现了4个峰，即吸收了4次活化能，经历了4步反应；且从左往右看4次活化能吸收中，第4次对应的峰最高，即正反应方向第4步吸收的能量最多，对应的正反应活化能最大；
（2）由热化学方程式可知，③式可由由×(①+②)得到，根据盖斯定律，ΔH3=×(-1160-574)=-867kJ/mol；
（3）①a是燃料电池的负极，负极发生氧化反应， a极的电极反应是CH4-8e - + 10OH- = CO+ 7H2O，因此溶液中存在CO；乙装置中Cu电极为阳极，阳极反应Cu-2e-=Cu2+，故Cu电极质量变小；
②CH4的物质的量为=0.1mol，转移电子的物质的量为0.8mol，乙装置中阴极反应为Cu2++2e-=Cu，生成Cu的物质的量为0.4mol，质量为0.4mol×64g/mol=25.6g；
（4）①若用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾，阴极是水得到电子生成OH-和H2，2H2O+2e =H2↑+2OH ；阳极是水失去电子生成H+、O2，2H2O-4e =O2↑+4H+，K+穿过阳离子交换膜进入阴极区形成KOH，穿过阴离子交换膜进入阳极区形成H2SO4，根据电荷守恒，K+的穿过的数目应是的2倍，即阳离子数目大于阴离子数目；
②H2SO4在阳极区形成，B出的是气体，即O2，H2SO4从A口出。
【分析】（1）有多少组峰则有多少步反应，活化能越大则上升的峰值越高；
（2）盖斯定律的应用要注意，判断列出的热化学方程式的对应关系，左右两边相同的物质互相抵消则相加，在同一边相同的物质互相抵消则相减；
（3） ① 甲烷燃料电池在碱性条件下不会生成二氧化碳而是生成碳酸根；
② 结合公式n=V/Vm和化学计量数之比等于物质的量之比判断；
（4） ① 阴极为氢离子放电，其电极反应式为水得到电子生成氢气和氢氧根离子；
② 硫酸根离子为阴离子，移向阳极，同时氢氧根离子在阳极放电，氢离子浓度增加，形成硫酸。
32．【答案】（1）B；锌板做铁锌原电池的负极，发生氧化反应而被损耗
（2）C；C为阴极区，水发生还原反应生成氢气和氢氧根离子
（3）M；；铁为活泼电极，失去电子发生氧化反应，，亚铁离子具有还原性和发生氧化还原反应生成铁离子、铬离子，
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B应该选择比铁活泼的金属，
故答案为：锌板，选b；锌板做铁锌原电池的负极，发生氧化反应而被损耗，故锌板需要定期拆换；
（2）由图可知，C为阴极区，水发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，，B处钠离子进入C中得到氢氧化钠；
（3）①由燃料电池中氢离子移动方向可知，M为电池的负极，该极上二甲醚失去电子发生氧化反应，电极反应为。
②N极为正极，则电解池中左侧电极为阳极；铁为活泼电极，失去电子发生氧化反应，，亚铁离子具有还原性和发生氧化还原反应生成铁离子、铬离子，。
【分析】（1）利用牺牲阳极的阴极保护法；
（2）利用电解时离子的放电情况及离子移动方向判断；
（3）①燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应；氧气在正极得电子，发生还原反应；
②电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极失电子，发生氧化反应，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上得电子，发生还原反应。
33．【答案】（1）2Cl--2e-=Cl2↑
（2）O2+2H2O+4e-=4OH-；阳离子交换膜
（3）0.5mol
（4）b>a或a
【解析】【解答】（1）根据电解原理，与电源正极相连一极为阳极，电解池中阳极上产生氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；故答案为2Cl--2e-=Cl2↑；
（2）通入空气一极为正极，电解质溶液为NaOH溶液，该电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；负极反应式为H2+2OH-－2e-=2H2O，负极上消耗OH-，维持电荷守恒，多余Na+移向正极区，离子交换膜为阳离子交换膜；故答案为O2+2H2O+4e-=4OH-；阳离子交换膜；
（3）阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，根据转移电子物质的量相同，因此有2Cl2～O2，电解池中产生1mol氯气，理论上燃料电池中消耗氧气的物质的量为0.5mol，故答案为0.5mol；
（4）正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，Na+从负极移向正极，NaOH物质的量增大，即c(NaOH)增大，即b＞a或者a＜b；故答案为b＞a或者a＜b。
【分析】电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，则X为氯气，Y为氢气，B池为氢气、氧气，燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应。
34．【答案】（1）
（2）催化剂Ⅰ；升高温度，催化剂活性增大，反应速率加快，相同反应时间 转化率增大
（3）bd
（4）；25
（5）；
【知识点】盖斯定律及其应用；化学平衡的影响因素；化学平衡转化过程中的变化曲线；化学平衡的计算；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）根据盖斯定律，方程式 ，
（2）根据图中曲线，使用催化剂Ⅰ，甲醇的选择性较高；升高温度，催化剂Ⅱ活性增大，反应速率加快，在相同反应时间反应 增多，转化率增大。
（3）对于反应：
a.相同时间内， 键断裂，同时有 键形成，都表示正反应速率，不能判断反应达平衡状态，a不正确；
b. 容积恒定的容器中，反应前后气体分子数不相等，压强是变量，当容器内气体总压强不再变化，反应达平衡状态，b正确
c. ，c不正确；
d.根据 ， 是变量，密度 是变量，当容器内气体的密度不再改变，反应达平衡状态，d正确。
故答案为：bd。
（4）根据三段式， ，
（5）放电时，正极上 ，电极反应为： ，根据反应： ，列式计算， 。
【分析】（1）根据盖斯定律计算；
（2）①使用催化剂Ⅰ，甲醇的选择性较高；
②升高温度，催化剂活性增大，反应速率加快，相同反应时间 转化率增大；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
（4）列出反应的三段式计算；
（5）电子由负极移向正极，则双功能催化钠米片为正极，Zn薄片为负极。
35．【答案】（1）；Al；；；
（2）②
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①若两个电极分别是锌、铜，电解质溶液是稀硫酸，则负极为锌，正极为铜，氢离子在正极得电子发生还原反应，正极的电极反应式：；②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠时，铝为负极，镁为正极。故该原电池的负极为Al，电池的总反应为：；③若电池的总反应是，正极发生还原反应，为铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应式是：；若该电池反应消耗了0.1mol，则转移电子的物质的量为0.1mol，数目约为：；
（2）为了验证与氧化性强弱，设计原电池且总反应为：，即铜作负极，失去电子生成铜离子，铁离子在正极得电子生成亚铁离子，①中Fe为负极，不满足；②中铜为负极，正极铁离子得电子，满足；③中铜作负极，正极为硝酸根得电子，不满足；④中铜作正极，不满足，故答案为：②。
【分析】 （1）①Zn、Cu和稀硫酸构成的原电池中，锌发生氧化反应生成Zn2+，为负极，铜为正极，正极上H+得电子生成H2；
②Al、Mg、NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极，负极上Al失去电子生成AlO，正极上水得到电子H2；
③总反应为2FeCl3+Fe=3FeCl2的电池中，Fe作负极，其它活泼性比铁弱的金属或非金属作正极，Fe失电子生成Fe2+，正极上Fe3+得电子生成Fe2+，结合电极反应式计算转移电子数目；
（2）验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱，利用原电池原理时，铜作负极、其它活泼性比铜弱的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐溶液。
36．【答案】（1）放热
（2）A；C
（3）电极间距离
（4）Cu或铜；
（5）
（6）
（7）3∶4
（8）
（9）B
【知识点】吸热反应和放热反应；化学反应速率的影响因素；化学平衡状态的判断；化学平衡转化过程中的变化曲线；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）
由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应，故答案为：放热；
（2）
A.改用铁粉，反应接触面积增大，反应速率加快，故A正确；
B.改用98%的硫酸，常温下，Fe遇浓硫酸钝化，无氢气产生，故B不正确；
C.适当升高温度，反应速率加快，故C正确；
故答案为：AC。
（3）
通过图表可以发现，该实验目的是研究水果种类和电极间距离对水果电池电流大小的影响，故答案为：电极间距离；
（4）
该实验装置中，Zn比较活泼，作负极，所以正极的材料是Cu或铜，负极的电极反应式是Zn-2e-=Zn2+，故答案为：Cu或铜；Zn-2e-=Zn2+；
（5）
根据负极的电极反应式Zn-2e-=Zn2+可知，当有3.25gZn即，所以转移的电子数目为0.1NA，故答案为：0.1NA；
（6）
随着反应进行，X的物质的量增加，则X为生成物，Y的物质的量减少，则Y为反应物，由图0~2min内 n(Y)=10-6=4mol， n(X)=3-2=1mol，由变化的物质的量与化学计量数成正比，则该反应的化学方程式为；
（7）
恒温恒容条件下气体的物质的量与压强成正比，开始时气体的物质的量为10+2=12，2min时容器内的物质的量为为6+3=9，则2min时容器内的压强与起始压强之比为9：12=3：4；
（8）
在0～2min内，用Y表示的反应速率为；
（9）
A.容器内压强不再变化，混合气的总物质的量不变，反应达到平衡状态，故A不正确；
B.反应前后气体总质量不变，容器容积不变，容器内混合气体的密度始终不变，无法判断反应是否达到平衡状态，故B正确；
C.X气体与Y气体的浓度不再变化，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C不正确；
D.反应前后气体总质量不变，容器内混合气体平均摩尔质量不再变化，混合气的总物质的量不变，反应达到平衡状态，故D不正确；
故答案为：B。
【分析】（1）反应物的总能量高于生成物总能量的反应为放热反应；
（2）化学反应速率的影响因素有：温度、反应物浓度、接触面积等；
（3）该实验的变量为电极间的距离和水果种类；
（4）原电池装置中，活泼金属一般作负极，失去电子发生氧化反应；
（5）根据Zn-2e-=Zn2+计算；
（6）Y的物质的量减少，则Y为反应物，而X的物质的量增加，可知X为生成物，物质的量变化量之比等于化学计量数之比；
（7）恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比；
（8）根据计算；
（9）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变。
2023年高考真题变式分类汇编：原电池工作原理及应用5
一、选择题
1．（2016·上海）图1是铜锌原电池示意图．图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示（ ）
A．铜棒的质量 B．c（Zn2+） C．c（H+） D．c（SO42﹣）
【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】铜锌原电池中，Zn是负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Zn﹣2e﹣=Zn2+，Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为 2H++2e﹣=H2↑，
A．Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，Cu棒的质量不变，故A错误；
B．由于Zn是负极，不断发生反应Zn﹣2e﹣=Zn2+，所以溶液中c（Zn2+）增大，故B错误；
C．由于反应不断消耗H+，所以溶液的c（H+）逐渐降低，故C正确；
D．SO42﹣不参加反应，其浓度不变，故D错误；
故选：C．
【分析】铜锌原电池中，Zn是负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Zn﹣2e﹣=Zn2+，Cu是正极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为2H++2e﹣=H2↑，据此解答．考查原电池基本原理和溶液中离子浓度变化，解答的关键是掌握活泼金属锌为负极，铜为正极，锌和硫酸之间发生氧化还原反应，题目比较简单．
2．（2022·广东）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的 溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是（ ）
A．加入 溶液产生沉淀
B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C．加入 溶液无红色出现
D．加入 溶液无蓝色沉淀生成
【答案】D
【知识点】二价铁离子和三价铁离子的检验；物质的检验和鉴别；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．加入的AgNO3溶液能与NaCl反应生成AgCl白色沉淀，不能确定铁片是否被腐蚀，A不符合题意；
B．若铁片被腐蚀，则有Fe2+生成，由于I2的氧化性比Fe2+强，所以KI与Fe2+不反应，不能确定铁片是否被腐蚀，B不符合题意；
C．KSCN溶液用于检验Fe3+，铁片被腐蚀，会有Fe2+生成，不能确定铁片是否被腐蚀，C不符合题意；
D．K3[Fe(CN)6]用于检验Fe2+，且遇Fe2+变蓝，若铁片没被腐蚀，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】若镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入酸化的NaCl溶液中会构成原电池，其中锌作负极，铁作正极，溶液中破损的位置会变大，溶液中会有亚铁离子生成，铁会和酸反应产生H2。
3．（2022·广东）科学家基于 易溶于 的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备（如图）。充电时电极a的反应为：
下列说法正确的是（ ）
A．充电时电极b是阴极
B．放电时 溶液的 减小
C．放电时 溶液的浓度增大
D．每生成 ，电极a质量理论上增加
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据分析可知，充电时电极b是阳极，A不符合题意；
B．放电时电极反应式与充电时相反，根据题干信息可知，放电时电极a的反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，没有涉及c(H+)，所以NaCl溶液的pH不变，B不符合题意；
C．放电时负极的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，正极的电极反应式为Cl2+2e-=2Cl-，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，C符合题意；
D．充电时阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3，根据得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加2molNa原子，即23g/mol2mol=46g，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】充电时为电解池，正极与阳极连接，负极与阴极连接，阴极得电子发生还原反应，阳极失电子发生氧化反应，根据题干信息可知电极a为阴极，则电极b为阳极，且电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。放电时为原电池，电极a为负极，电极b为正极，且电极反应式与充电时的相反。
4．（2022·全国乙卷）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景．近年来科学家研究了一种光照充电电池（如图所示）．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电．下列叙述错误的是（ ）
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，充电时阴、阳极的电极反应式，将两电极反应式相加即可得电池总反应为Li2O2=2Li+O2，A不符合题意；
B．根据题干信息可知，充电时，光照会使光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，即充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B不符合题意；
C．由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C符合题意；
D．由分析可知放电时正极反应是O2+2e-+2Li+= Li2O2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置放电时为原电池，金属锂作负极，电极反应式为Li-e-=Li+；光催化电极作正极，电极反应式为O2+2e-+2Li+= Li2O2。充电时为电解池，金属锂作阴极，电极反应式为Li++e-=Li；光催化电极作阳极，电极反应式为Li2O2- 2e-= O2+2 Li+。
5．（2023·湖南模拟）一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作支撑材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，相关图示如图1、图2，电池总反应为MnO2+Zn+(1+)Zn+ZnSO4MnOOH+[ZnSO4 3Zn(OH)2 xH2O]，下列说法错误的是
A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维的反应为Zn+H2O+ZnSO4+OH--e-=[ZnSO4 3Zn(OH)2 xH2O]
B．充电时，含有MnO2膜的碳纳米管纤维与外电源正极相连
C．合成图2中的有机高聚物分子的反应为缩聚反应
D．有机高聚物中通过氢键的缔合作用，增强了高聚物的稳定性
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维为原电池的负极，电极反应式为Zn+H2O+ZnSO4+OH—e-=[ZnSO4 3Zn(OH)2 xH2O]，故A不符合题意；
B．由分析可知，充电时，与直流电源正极相连的含有二氧化锰膜的碳纳米管纤维为阳极，故B不符合题意；
C．由结构片段可知，一定条件下CH2=CHCONH2发生加聚反应生成有机高聚物分子，故C符合题意；
D．由结构片段可知，有机高聚物中含有氢键，通过氢键的缔合作用能增强了高聚物的稳定性，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据电池的总反应可知，放电时，锌膜为负极，电极反应式为Zn+H2O+ZnSO4+OH--e-=[ZnSO4 3Zn(OH)2 xH2O]，MnO2膜为正极，电极反应式为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，则充电时，二氧化锰膜为阳极，锌膜为阴极。
6．（2023·武威模拟）三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱的装置示意图如图，下列说法正确的是
A．酸碱的浓度：进等于出
B．右侧电极的电极反应式为
C．装置工作一段时间后，
D．右侧离子交换膜为阴离子交换膜
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，左室有生成氢离子和迁移过来的硫酸根离子，硫酸浓度变大；右室有生成的氢氧根离子和迁移过来的锂离子，氢氧化锂浓度变大，A不符合题意；
B．右侧电极水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为，B符合题意；
C．由分析可知，a为生成的氧气、b为生成的氢气，根据电子守恒可知，生成气体，C不符合题意；
D．右侧离子交换膜可以让锂离子通过，为阳离子交换膜，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】 根据题意可知，该装置可回收硫酸和LiOH，则硫酸锂电离产生的硫酸根通过左侧离子交换膜进入左室，即左侧离子交换膜为阴离子交换膜，锂离子通过右侧离子交换膜进入右室，即右侧离子交换膜为阳离子交换膜，左侧电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，右侧电极反应式为：，则气体a为氧气，气体b为氢气。
7．（2023·龙岩模拟）利用Cl2易溶于CCl4的性质，科学家研发了一种如图所示可作储能设备的无膜新型氯流电池。放电时电极a的反应为：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+。下列说法错误的是
A．放电时NaCl溶液的pH不变
B．充电时NaCl溶液的浓度减小
C．充电时电极b反应为：Cl2+2e-=2Cl-
D．电极a增重4.6g时，设备内生成0.1molCl2
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时电极a的反应为：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，电极b的反应为，NaCl溶液浓度变大，pH不变，故A不符合题意；
B．充电时，电极a电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na+ +2e-=Na3Ti2(PO4)3，电极b电极反应为，故充电时NaCl溶液的浓度减小，故B不符合题意；
C．充电时电极b反应为：，故C符合题意；
D．电极a增重4.6g时，应为充电过程，电极a电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na+ +2e-=Na3Ti2(PO4)3，4.6gNa+物质的量为0.2mol，转移电子0.2mol，此时电极b发生反应为，根据两电极转移电子数相同，可知设备内生成0.1molCl2，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】 放电时电极a的反应为：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，则电极a为负极，电极b为正极，则充电时，电极a为阴极，电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na+ +2e-=Na3Ti2(PO4)3，电极b为阳极，电极反应式为。
8．（2023·汕头模拟）我国科学家利用电池，以水溶液作为锌离子电池的介质，可实现快速可逆的协同转化反应。如图所示，放电时该电池总反应为：。下列说法正确的是
A．放电时，为负极，发生氧化反应
B．放电时，参与反应，转移
C．充电时，通过阳离子交换膜从极移向极
D．充电时，阳极发生反应：
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由总反应可知，放电时，Zn为负极，发生氧化反应，故A不符合题意；
B．由总反应可知，反应时生成2molBi，转移6mol电子，参与反应，转移，故B不符合题意；
C．充电时，Zn电极作阴极，极作阳极，溶液中阳离子向阴极移动，则通过阳离子交换膜从极移向极，故C不符合题意；
D．充电时的总反应为：，阳极发生反应：，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据放电时的总反应可知，放电时，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，为正极，则充电时，Zn为阴极，为阳极，电极反应式为。
9．（2023·绵阳模拟）pH计的工作原理(如图所示)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)而确定待测溶液的pH。电池电动势E与待测溶液pH关系为： (E的单位为V，K为常数)。下列说法错误的是
A．计工作时，化学能转化为电能
B．玻璃电极玻璃膜内外的差异会引起电池电动势的变化
C．若玻璃电极电势比参比电极低，玻璃电极反应：
D．若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数
【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．原电池是把化学能转化为电能，pH计是以玻璃电极（在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag-AgCl电极）和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池，计工作时，化学能转化为电能，A不符合题意；
B．pH与电池的电动势E存在关系：，则pH=，利用玻璃膜内外氢离子浓度的差异引起电动势的变化达到测量溶液的pH目的，B不符合题意；
C．若玻璃电极电势比参比电极低，为原电池负极，负极上是银失电子生成氯化银，电极反应为：Ag-e-+Cl-═AgCl，C符合题意；
D．pH与电池的电动势E存在关系：，若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数K=E-0.059pH=0.377-0.059×3=0.2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．原电池是把化学能转化为电能；
B．利用pH与电池的电动势E存在关系：；
C．玻璃电极电势比参比电极低，为原电池负极；
D．依据pH与电池的电动势E存在关系：。
10．（2023·淮北模拟）一种新型电池装置如图所示。下列叙述错误的是
A．镍钴电极反应：
B．II区的通过a交换膜向I区迁移，通过b交换膜向III区迁移
C．该装置工作时总反应：
D．该装置工作时还利用了中和能
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．据分析可知，镍钴电极反应：，A不符合题意；
B．原电池中阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，据分析可知，II区的通过a交换膜向I区迁移，通过b交换膜向III区迁移，B不符合题意；
C．据分析可知，正负极反应式相加得到总反应，则该装置工作时总反应：，C符合题意；
D．根据正负极反应式可知，该装置工作时还利用了中和能，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置为原电池，铂电极发生反应为2H++2e-=H2，说明铂电极为正极，则镍钴电极为负极，其电极反应式为。
11．（2022·通州模拟）我国科研人员将单独脱除的反应与的制备反应相结合，实现协同转化。
①单独制备：，不能自发进行
②单独脱除：，能自发进行
协同转化装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列分析错误的是
A．反应②释放的能量可以用于反应①
B．产生 H2O2的电极反应：
C．反应过程中不需补加稀
D．协同转化总反应：
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．反应①不能自发进行，则反应①是吸热反应，反应②能自发进行，则反应②是放热反应，反应②释放的能量可以用于反应①，A项不符合题意；
B．由图可知，生成H2O2的电极反应为，B项不符合题意；
C．根据总反应可知，右侧消耗H+的量等于迁移过来H+的量，硫酸的总量不变，所以反应过程中不需补加稀H2SO4，C项不符合题意；
D．负极反应式为，正极反应式为，则协同转化总反应为SO2+O2+2NaOH=H2O2+Na2SO4，D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.一般自发反应为放热反应，非自发反应为吸热反应。
B.O2→H2O2中，氧元素化合价降低，则O2得电子发生还原反应。
C.右侧消耗H+的量等于迁移过来H+的量。
D.总反应可通过正极和负极反应式相加得到。
12．（2022·惠州模拟）中科院科学家设计出一套利用SO2和太阳能综合制氢方案，其基本工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．该电化学装置中，Pt电极作正极
B．BiVO4电极上的反应孔为-2e-+2OH-=+H2O
C．Pt电极的电势高于BiVO4电极的电势
D．电子流向：Pt电极→外电路→BiVO4电极
【答案】D
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据入料可知BiVO4 电极为负极，所以Pt 电极发生还原反应作正极，故A不符合题意；
B．根据入料可知BiVO4 电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为-2e-+2OH-=+H2O，故B不符合题意；
C．Pt电极为正极， BiVO4电极为负极所以Pt电极电势高于BiVO4电极，故C不符合题意；
D．电子从BiVO4电极(负极)经导线流向Pt电极(正极)，且不能进入溶液，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．根据反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；
B．负极失电子发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应；
C．正极电势高于负极；
D．放电时，电子由负极经外电路流向正极。
13．（2022·柳州模拟）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是( )
A．放电时，负极区pH升高
B．放电时，1mol转化为HCOOH，转移的电子数为4mol
C．充电时，Zn电极连电源正极
D．充电时，产生22.4L(标准状况下)，生成的Zn为130g
【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算；化学方程式的有关计算
【解析】【解答】A．负极上Zn失电子，生成Zn2+，Zn2+结合OH-生成，消耗了溶液中的氢氧根离子，负极区pH下降，A不符合题意；
B．放电时，正极反应为，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol，B不符合题意；
C．充电时，Zn电极连接电源负极，阴极反应为，C不符合题意；
D．充电时总反应式为，生成1mol氧气的同时，生成Zn2mol，即生成的Zn为130g，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据图示信息，放电时Zn失电子转化为，则Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=，正极的电极反应式为：。充电时，Zn电极连接电源负极，阴极反应为，阳极反应式为：2H2O-4e-=O2+4H+。
二、多选题
14．（2016·海南）某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液．下列说法正确的是（ ）
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO42﹣+10H++6e﹣=Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时OH﹣向负极迁移
【答案】A,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，故A正确；
B．KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2FeO42﹣+6e﹣+8H2O=2Fe（OH）3+10OH﹣，故B错误；
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，故错误；
D．电池工作时阴离子OH﹣向负极迁移，故D正确．
故选AD．
【分析】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液，原电池发生工作时，Zn被氧化，为原电池的负极，K2FeO4具有氧化性，为正极，碱性条件下被还原生成Fe（OH）3，结合电极方程式以及离子的定向移动解答该题．本题考查原电池知识，侧重考查学生的分析能力，题目较为基础，注意从元素化合价的角度分析，把握原电池与氧化还原反应的关系，难度不大．
15．（2020·潍坊模拟）我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池，其工作原理示意图如下。已知电池反应：Na1-xMnO2+NaxCn NaMnO2+nC。下列说法正确的是（ ）
A．电池放电过程中，NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势
B．电池放电时，正极可发生反应Na1-xMnO2+xNa++xe-=NaMnO2
C．电池充电时，外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极
D．电池充电时，Na+由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极
【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.由分析可知，电池放电过程中，NaMnO2/Al电极为正极，石墨烯/Al电极为负极，因此NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al上的电势，A不符合题意；
B.由分析可知，电池放电时，正极的电极反应式为：Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋=NaMnO2，B符合题意；
C.电池充电时，NaMnO2/Al电极为阳极，应与外接电源的正极相连，C不符合题意；
D.电池充电时为电解池，在电解池中，阳离子移向阴极，因此Na＋由NaMnO2/Al（阳极）移向石墨烯/Al（阴极），D符合题意；
故答案为：BD
【分析】由电池总反应可知，电池放电时，负极的电极反应式为：NaxCn－xe－=xNa＋＋Cn，正极的电极反应式为：Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋=NaMnO2；电池充电过程中，阴极的电极反应式为：xNa＋＋Cn+xe－=NaxCn，阳极的电极反应式为：NaMnO2-xe－=Na1－xMnO2＋xNa＋；据此结合选项进行分析。
16．（2018·重庆模拟）一种可连续使用的锂电池结构如图所示，下列有关该电池放电时的说法正确的是（ ）
A．电子由Li电极经Li+透过膜进入Fe2+、Fe3+的水溶液移向Ti电极
B．Ti电极上发生的电极反应为：Fe3+ + e- ＝ Fe2+
C．Li+透过膜除允许Li+通过外，还允许H2O分子通过
D．贮罐中发生的离子反应为：S2O82- + 2Fe2+ ＝ 2Fe3+ + 2SO42-
【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．电子由负极经外电路移向正极即由Li电极经外电路移向Ti电极，不能经过溶液，溶液是通过离子导电的，故A不符合题意；
B.Ti电极为正极，正极上三价铁离子得电子生成亚铁离子，反应式为：Fe3++e-=Fe2+，故B符合题意；
C. Li+透过膜为阳离子透过膜，允许Li+通过，不允许H2O分子通过，故C不符合题意；
D.贮罐中S2O82-将亚铁离子氧化成铁离子，发生的离子反应为S2O82-+2Fe2+═2Fe3++2SO42-，故D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】首先根据装置中离子变化判断原电池的正负极，结合原电池原理书写电极方程式等即可。
17．（2020高三上·海林期末）下图所示为镍锌可充电电池放电时电极发生物质转化的示意图，电池使用KOH 和K2Zn(OH)4为电解质溶液,下列关于该电池说法正确的是（ ）
A．放电时溶液中的K+移向负极
B．充电时阴极附近的pH会升高
C．放电时正极反应为H+ +NiOOH+e-=Ni(OH)2
D．负极质量每减少6.5 g,溶液质量增加6.3 g
【答案】B,D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、放电时是原电池，溶液中的K+移向正极，故A不符合题意；
B、充电时是电解池，锌电极是阴极，电极反应式为Zn(OH)42－+2e－＝Zn+4OH－，阴极附近的pH会升高，故B符合题意；
C、放电时正极发生还原反应，反应环境为碱性，因此反应为H2O+NiOOH+e－=Ni(OH)2+OH－，故C不符合题意；
D、负极电极反应式为：Zn+4OH--2e-═Zn（OH）42-，负极反应使溶液增重等于Zn的质量，即负极使溶液增重为6.5g，6.5gZn的物质的量为 =0.1mol，转移电子为0.2mol，正极电极反应式为：2NiOOH+2 H2O+2e-═2Ni（OH）2+2OH-，故正极中溶液质量减少的质量为0.2mol×（18g/mol-17g/mol）=0.2g，则整个溶液质量增重为6.5g-0.2g=6.3g，故D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】A、电池充电是电解池，电池放电是原电池；
B、充电时是电解池，锌电极是阴极；
C、放电时，NiOOH在正极得电子；
D、根据转移电子守恒进行作答。
18．（2018高二上·黑龙江期末）某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当K闭合时，Y极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是( )
A．溶液中c(A2＋)增大
B．B极的电极反应：B－2e－=B2＋
C．Y电极上有Cl2产生，发生还原反应
D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀
【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A. Y极上产生黄绿色气体氯气，氯气是氧化产物，所以Y是阳极，相应地A是负极，产生A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A符合题意；
B. B极是正极，发生还原反应，B不符合题意；
C. Y电极上有Cl2产生，发生氧化反应，C不符合题意；
D. 反应初期，X电极产生的OH－与Al3+反应生成白色胶状沉淀Al(OH)3，D符合题意；
故答案为：AD
【分析】“K闭合时，Y电极上产生黄绿色气体”则Y电极的电极反应式为：2Cl－－2e－=Cl2↑，则Y电极为阳极，X电极为阴极，其电极反应式为：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，产生的OH-与溶液中的Al3+结合成Al(OH)3沉淀；左边原电池装置中B为正极，A为负极。据此结合选项进行分析。
19．（2018高二上·黑龙江期末）某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是( )
A．b电极上发生还原反应
B．外电路电流方向是从a到b
C．电池工作时，盐桥中的SO42-移向甲烧杯
D．a电极上发生的反应为MnO4-＋8H＋＋5e－=Mn2＋＋4H2O
【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.从电池总反应看，FeSO4失电子生成Fe2(SO4)3，石墨b为负极,发生氧化反应，A不符合题意，
B.外电路中，电子从负极b流向正极a，则电流从正极a流向负极b，B符合题意；
C.溶液中和盐桥内，阳离子（K+等）移向正极a，阴离子（SO42-等）移向负极b，C不符合题意
D.电极反应为Fe2+-e-=Fe3+；KMnO4得电子生成MnSO4，石墨a为正极,发生还原反应，电极反应为MnO4-＋8H＋＋5e－=Mn2＋＋4H2O，D符合题意;
故答案为：BD
【分析】由总反应可知，a石墨电极上反应的电极反应式为：2MnO4－＋10e－＋16H＋=2Mn2＋＋8H2O，b石墨电极上反应的电极反应式为：10Fe2＋－10e－=10Fe3＋；据此结合选项进行分析。
20．（2018高二上·黑龙江期末）研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为2H＋＋2e－=H2↑
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑
【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. d为石墨，石墨是正极，铁片是负极，铁片腐蚀加快，A不符合题意；
B. d为石墨，石墨上电极反应为O2+2H2O+4e－=4OH－，B符合题意；
C. d为锌块，锌较铁活泼，锌作负极，铁作正极，铁片不易被腐蚀，C不符合题意；
D. d为锌块，铁作正极，铁片上发生还原反应，D符合题意；
故答案为：BD
【分析】A.d为石墨，则铁片做负极；
B.海水显中性，d为石墨时，由O2发生得电子的还原反应；
C.d为锌块时，锌的活动性比铁强，锌做负极；
D.d为锌块时，铁片为正极，由O2法神得电子的还原反应；
21．（2018高一下·扬州期末）某原电池装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．Zn棒作原电池的正极
B．Cu棒的质量逐渐增大
C．Zn棒处的电极反应式：Zn - 2e- = Zn2+
D．该装置能将电能转化为化学能
【答案】B,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.锌比铜活泼， Zn棒作原电池的负极，故A不符合题意；
B. Cu棒是正极，电极反应式为：Cu2++2e-- =Cu，Cu棒的质量增加，故B符合题意；
C. Zn棒为负极，电极反应式：Zn - 2e- = Zn2+，故C符合题意；
D. 该装置是原电池，将化学能转化为电能，故D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】根据原电池原理分析原电池装置中的反应、电极方程式的书写等即可。
22．（2018高一下·海安期末）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．电子由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,C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 该装置是原电池，将化学能转化为电能，A不符合题意；
B. 锌失去电子，锌是负极，石墨是正极，氧气在石墨电极上发生得到电子的还原反应，B符合题意；
C. 电子由Zn电极即负极经导线流向石墨电极，C符合题意；
D. 该电池放电时OH-向负极，即向锌电极移动，D不符合题意，
故答案为：BC。
【分析】原电池的正极发生得电子的还原反应，是电子流入的方向。原电池的负极是发生失电子的氧化反应，是电子流出的方向。离子的流动方向与电子的流动方向相反，整体形成闭合回路。
23．（2017高二上·天水期末）由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源．根据如图所示的装置，判断下列说法不正确的是（ ）
A．该装置中Pt极为阳极
B．当c极的质量变化了2.16g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为1.12L
C．该装置中b极的电极反应式是：H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O
D．该装置中a极为正极，发生氧化反应
【答案】B,D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解：左边装置是原电池，通入氢气电极b为负极，电极反应为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，通入氧气的电极为正极，电极反应为 O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣，右侧装置为电解池，C棒为阴极，电极反应为 Ag++e﹣=Ag，铂丝为阳极，电极反应为4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，
A．通过以上分析知，Pt为阳极，故A正确；
B．当c极生成单质银，质量变化为2.16g，所以物质的量为： =0.02mol，所以a极上消耗的O2的物质的量为0.005mol；标准状况下的体积为0.112L，故B错误；
C．b电极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，故C正确；
D．通入氧气的电极为正极，正极上得电子发生还原反应，故D错误；
故选BD．
【分析】左边装置是原电池，通入氢气电极b为负极，电极反应为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，通入氧气的电极为正极，电极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣，右侧装置为电解池，C棒为阴极，电极反应为Ag++e﹣=Ag，铂丝为阳极，电极反应为4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，据此分析解答．
24．（2017高二上·吉林期末）下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO43﹣+2I﹣+2H+ AsO33﹣+I2+H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒．甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液．下列叙述中正确的是（ ）
A．甲组操作时，微安表（G）指针发生偏转
B．甲组操作时，溶液颜色变深
C．乙组操作时，C2做正极
D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2+2e﹣═2I﹣
【答案】B,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A．甲组操作时，两个电极均为碳棒，不发生原电池反应，则微安表（G）指针不发生偏转，故A错误；
B．发生反应生成碘单质，则溶液颜色加深，故B正确；
C．乙组操作时，C2做负极，因As元素失去电子，故C错误；
D．乙组操作时，C1上得到电子，为正极，发生的电极反应为I2+2e﹣═2I﹣，故D正确；
故选BD．
【分析】甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸，发生氧化还原反应，不发生原电池反应，以此分析A、B；
乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液，不发生化学反应，发生原电池反应，A中发生I2+2e﹣═2I﹣，为正极反应，而B中As化合价升高，发生氧化反应，以此分析C、D．
25．（2017高二上·石河子期末）某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池是（ ）
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液
B．正极为C，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液
C．正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2（SO4）3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液
【答案】C,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：根据2Fe3++Fe=3Fe2+知，铁易失电子而作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，铁离子得电子发生还原反应，所以电解质溶液为可溶性的铁盐，
A．铁作负极，铜作正极，电解质为可溶性的氯化铁，则符合题意，故A不选；
B．铁作负极，碳作正极，电解质为可溶性的硝酸铁，则符合题意，故B不选；
C．铁作正极，锌作负极，电解质为可溶性的硫酸铁，电池总反应为：2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+，则不符合题意，故C选；
D．铁作负极，银作正极，电解质为可溶性的铁盐而不是铜盐，则不符合条件，所以不能构成该条件下的原电池，故D选；
故选CD．
【分析】根据2Fe3++Fe=3Fe2+知，铁易失电子而作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，铁离子得电子发生还原反应，所以电解质溶液为可溶性的铁盐，据此分析解答．
26．（2016高一下·武汉期末）在盛有稀硫酸的烧杯中，放入用导线连接的铜片和锌片，下列说法正确的是（ ）
A．一段时间负极质量明显减轻
B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．只有正极上有氢气逸出，正极电极反应式为：2H++2e﹣═H2↑
D．正极附近的SO42﹣离子浓度逐渐增大
【答案】A,C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A、负极锌失电子，变成锌离子，所以一段时间负极质量明显减轻，故A正确；
B、铜﹣锌﹣稀硫酸原电池中，活泼金属锌作负极，铜作正极，原电池放电时，电子从负极锌沿导线流向正极铜，故B错误；
C、正极上氢离子得电子生成氢气，正极电极反应式为：2H++2e﹣═H2↑，故C正确；
D、该原电池放电时，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以硫酸根离子向负极移动，负极附近SO42﹣浓度逐渐增大，故D错误；
故选：AC．
【分析】铜﹣锌﹣稀硫酸原电池中，活泼金属锌作负极，铜作正极；负极上锌失电子生成锌离子，正极上氢离子得电子生成氢气；溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；由此分析解答．
三、非选择题
27．（2022高二上·重庆市期末）为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用下图所示的装置进行实验。据图回答问题。
（1）I.用图甲所示装置进行第一组实验时：
在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是（ ） (填字母)。
A．石墨 B．镁 C．银 D．铂
（2）实验过程中， (填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动；滤纸上能观察到的现象是 。
（3）II.该小组同学用图乙所示装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根()在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，回答下列问题：
电解过程中，X极处溶液的OH-浓度 (填“增大”“减小”或“不变)。
（4）电解过程中，Y极发生的电极反应为 ， 。
（5）电解进行一段时间后，若在X极收集到672mL气体，Y电板(铁电极)质量减小0.28g，则在Y极收集到气体为 mL(均己折算为标准状况时气体体积)。
（6）K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电池反应总反应式为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极发生的电极反应式为 。
【答案】（1）B
（2）从右向左；滤纸上有蓝色沉淀产生(答出“蓝色沉淀”或“蓝色斑点”即可)
（3）增大
（4）4OH__ 4e-=2H2O+O2↑；Fe-6e-+8OH-=+4H2O
（5）168
（6）2+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）甲装置是原电池，Zn作负极，Cu作正极。若要保证电极反应不变，则另一个电极的活动性只要比Zn弱即可。根据金属活动性顺序可知Mg>Zn，因此不能是Mg，
故答案为：B。
（2）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，实验过程中，会向正电荷较多的Zn电极方向移动。即从右向左移动。利用该原电池电解氢氧化钠溶液，由于电极均是铜，在阳极上发生反应Cu-2e-=Cu2+，产生的Cu2+在溶液中发生反应Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓，所以在滤纸上能观察到的现象是有蓝色沉淀产生。
（3）由图可知：X为阴极。电解过程中，X极上发生：2H++2e-=H2↑，破坏了水的电离平衡，水继续电离，最终导致溶液的c(OH-)增大，所以X极处溶液的c(OH-)增大。
（4）由于实验时发现，两极均有气体产生，且Y极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。又因为高铁酸根(FeO42-)在溶液中呈紫红色，所以在电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH -4e =2H2O+O2↑和Fe-6e +8OH = +4H2O；
（5）X电极产生氢气，n(H2)=0.672L÷22.4L/mol=0.03mol，n(e-)=0.06mol。在整个电路中电子转移数目相等，则4×n(O2)+6×(0.28g÷56g/mol)=0.06mol，解得n(O2)=0.0075mol，所以V(O2)=0.0075mol×22.4L/mol=0.168L=168mL；
（6）K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，Zn作负极，负极的电极反应式为3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2。K2FeO4在电池中作为正极材料，其电池反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2。用总反应式减去负极电极式可得该电池正极发生的电极反应式为2+6e +5H2O=Fe2O3+10OH 。
【分析】（1）根据金属活动性顺序；
（2）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则；
（3）利用放电过程中水的电离平衡的影响分析；
（5）根据串联电路中得失电子守恒计算。
（6）用总反应式减去负极电极式可得该电池正极发生的电极反应式。
28．（2022高二上·成都期末）铁是中学化学的重要物质。某学校的三个兴趣小组根据反应Fe+2H+=Fe2++H2↑设计了如图三个原电池装置，丙装置的盐桥中装的是琼脂—饱和KCl溶液。回答下列问题：
（1）上述三个装置中能实现题给反应的是 (填装置序号)。
（2）①原电池装置甲中，铜电极上发生的现象是 。
②原电池装置乙中有明显现象发生时，铁电极上的电极反应方程式为 。
③原电池装置丙中，原电池工作时盐桥中的K+移向 (填“铜”或“铁”)极，若反应产生2.24L气体(标准状况)，则右侧溶液中溶质的质量增加 g。
（3）实验后同学们经过充分讨论，得出了有关原电池如下结论，你认为这些结论正确的是____(填标号)。
A．氧化还原反应都能设计为原电池
B．凡是有盐桥的原电池，盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持两侧溶液呈电中性
C．在经典原电池中，活动性强的金属做原电池的负极，与电解质溶液种类无关
D．上述装置丙中，右侧电解质溶液用硫酸铁溶液代替，对原电池的放电效率无影响
【答案】（1）甲、丙
（2）有气泡产生；NO+2H++2e-=NO2↑+H2O；铜；12.7
（3）B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）由图可知，甲池中金属性强的铁为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，原电池的总反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑；乙池中铁在浓硝酸中钝化，阻碍反应的继续进行，则能与浓硝酸反应的铜为原电池的负极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，铁为正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水，原电池的总反应为Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O；丙池中金属性强的铁为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，原电池的总反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑，则能实现题给反应的是甲、丙，故答案为：甲、丙；
（2）①原电池装置甲中，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，则实验现象为有气泡产生，故答案为：有气泡产生；
②原电池装置乙中，铁为正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水，电极反应式为NO+2H++2e-=NO2↑+H2O，故答案为：NO+2H++2e-=NO2↑+H2O；
③原电池装置丙中，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，铁为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，则盐桥中阳离子钾离子移向正极、阴离子氯离子移向负极，若标准状况下反应产生2.24L氢气，则右侧溶液中增加亚铁离子和氯离子的质量之和为××56g/mol+×2×35.5g/mol=12.7g，故答案为：铜；12.7；
（3）A．能自发发生的氧化还原反应且为放热反应才能设计成原电池，故A不正确；
B．有盐桥的原电池，盐桥的作用始终是使整个装置构成通路并保持两侧溶液呈电中性，故B正确；
C．在经典原电池中，活动性强的金属不一定做原电池的负极，如装置乙中铜做负极，说明金属是否做原电池的负极，与电解质溶液的种类有关，故C不正确；
D．金属在中活性强的为负极，若装置丙中右侧电解质溶液用硫酸铁溶液代替，铁与氯化铁溶液反应，不可能构成铁铜原电池，故D不正确；
故答案为：B。
【分析】（1）原电池的构成条件是有活动性不同的两种金属（或一种是非金属）、有电解质溶液、形成闭合回路，必须是自发的氧化还原反应。
（2）①依据电极反应判断现象；
②酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水；
③依据得失电子守恒；
（3）A．能自发发生的氧化还原反应且为放热反应才能设计成原电池；
B．盐桥的作用始终是使整个装置构成通路并保持两侧溶液呈电中性；
C．电极与电极材料和电解质溶液的种类有关；
D．铁与氯化铁溶液反应。
29．（2022高二上·顺义期末）某小组探究硝酸银与碘化钾的反应。
（1）实验Ⅰ：向盛有溶液的试管中，加入溶液，振荡试管，产生黄色沉淀，然后向其中滴入淀粉溶液，溶液无明显变化。
①常温下，溶液中， (填“>”、“<”或“=”)。
②发生反应生成黄色沉淀的离子方程式是 。
（2）小组同学依据物质性质分析，反应产物中可能存在Ag。依据是 。
（3）经检验，黄色沉淀中不含Ag。小组同学设计实验Ⅱ证实了溶液与KI溶液可以发生反应得到Ag。装置如图。
①甲溶液是 。
②该装置中发生的总反应的离子方程式是 。(该反应的平衡常数)。
（4）结合实验及数据，推测实验Ⅰ中生成黄色沉淀而没有产生Ag的原因 。
【答案】（1）＞；
（2）银离子具有氧化性，碘离子具有强还原性，银离子被碘离子还原生成Ag
（3）KI溶液；2Ag++2I-=2Ag+I2
（4）Ag+和I-生成沉淀反应的平衡常数比发生氧化还原反应的平衡常数大，则沉淀反应进行得程度大，Ag+和I-生成沉淀反应的活化能比发生氧化还原反应的活化能小，反应速率比氧化还原的速率大
【知识点】探究沉淀溶解；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①常温下，溶液中由于银离子发生水解反应使溶液显酸性，则＞。
②发生反应生成黄色沉淀的离子方程式是。
（2）小组同学依据物质性质分析，反应产物中可能存在Ag，依据是银离子具有氧化性，碘离子具有强还原性，银离子被碘离子还原生成Ag。
（3）①为验证溶液与KI溶液可以发生反应得到Ag，甲溶液是KI溶液。
②该装置为原电池，负极上碘离子失去电子，正极上银离子得电子生成Ag，发生的总反应的离子方程式是2Ag++2I-=2Ag+I2。
（4）推测实验Ⅰ中生成黄色沉淀而没有产生Ag的原因为Ag+和I-生成沉淀反应的平衡常数比发生氧化还原反应的平衡常数大，则沉淀反应进行得程度大，Ag+和I-生成沉淀反应的活化能比发生氧化还原反应的活化能小，反应速率比氧化还原的速率大。
【分析】（1）①依据盐类水解规律；
②AgI是黄色不溶物；
（2）物质含元素处于最高价，只有氧化性，物质含元素处于最低价，只有还原性；物质含元素处于中间价态既有氧化性又有还原性。
（3）①反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；
②原电池，负极上失去电子，正极上得电子；
（4）沉淀反应的平衡常数比氧化还原反应的平衡常数大。
30．（2022高二上·河东期末）
（1）Ⅰ、某小组同学用下列试剂研究将转化为。(已知：，)
实验操作：所用试剂：溶液，溶液，溶液；向盛有溶液的试管中滴加2滴溶液，充分振荡后， (将操作补充完整)。
（2）实验现象：上述实验中，沉淀由白色变为 色现象可证明转化为。
（3）分析及讨论
①该沉淀转化反应的离子方程式是 。
②定量分析。由上述沉淀转化反应的化学平衡常数表达式可推导： (列式即可，不必计算结果)。
③同学们结合②中的分析方法，认为教材中的表述：“一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现”，可进一步表述为对于组成形式相同的沉淀， (填“小”或者“大”)的沉淀转化为 (填“更小”或者“更大”)的沉淀容易实现。
（4）Ⅱ、某同学设计如图实验装置研究溶液和溶液间的反应(a、b均为石墨)。
当K闭合后，发现电流计指针偏转，b极附近溶液变蓝。
①b极发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应。
②a极上的电极反应式是 。
（5）事实证明：溶液与的溶液混合只能得到沉淀，对比(4)中反应，从反应原理的角度解释产生该事实的可能原因是与之间发生沉淀反应比氧化还原反应的速率或限度 (填“小”或者“大”)。
【答案】（1）再向其中加入4滴0.1mo/LKI溶液
（2）黄
（3）AgCl(s)+I-(aq)=AgI(s)+Cl-(aq)；；小；更小
（4）氧化；Ag-+e-=Ag
（5）Ag+与 I-之间发生沉淀反应比氧化还原反应的速率或限度大
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）Ksp(AgCl)=1.8×10-10＞Ksp(AgI)=8.5×10-17，将AgCl转化为AgI，向盛有2mL 0.1mol/L NaCl溶液的试管中先滴加硝酸银溶液生成氯化银沉淀，在滴入碘化钾溶液，白色沉淀转化为黄色沉淀，实现沉淀转化，向盛有2mL 0.1mol/L NaCl溶液的试管中，滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液，充分振荡后，再向其中加入4滴0.1mo/LKI溶液。
（2）向盛有2mL 0.1mol/L NaCl溶液的试管中先滴加硝酸银溶液生成氯化银沉淀，在滴入碘化钾溶液，白色沉淀转化为黄色沉淀，转化为。
（3）①沉淀转化反应是氯化银转化为碘化银，反应的离子方程式：AgCl(s)+I-(aq)=AgI(s)+Cl-(aq)；
②AgCl(s)+I-(aq)=AgI(s)+Cl-(aq)，平衡常数K=；
③一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现，可进一步表述为：对于组成形式相同的沉淀，Ksp小的沉淀转化为Ksp更小的沉淀容易实现。
（4）①D当K闭合后，发现电流计指针偏转， b极附近溶液变蓝，I遇到淀粉变蓝色，则b极附近I-转化为I2，发生氧化反应；
②b极发生氧化反应，则b极为负极，则a极为正极，a极上的电极反应式为Ag-+e-=Ag。
（5）根据实验现象可知，Ag-与I-之间发生沉淀反应比氧化还原反应的速率或限度大，因此AgNO3溶液与KI溶液混合只能得到AgI沉淀，而不能发生氧化还原反应。
【分析】（1）依据溶度积常数及沉淀转化分析；
（2）溶度积大的转化为溶度积小；
（3）①沉淀转化反应是氯化银转化为碘化银；
②依据溶度积常数计算；
③一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现；
（4）依据实验现象和放电原理分析。
31．（2022高二上·宁德期末）甲烷在化工领域中应用广泛，是一种重要能源。
（1）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分 步进行，其中，第 步的正反应活化能最大。
（2）用甲烷催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物污染，发生的主反应如下：
①CH4(g)＋4NO2(g)= 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1=-574.0 kJ·mol 1
②CH4(g)＋4NO(g)= 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1=-1160.0 kJ·mol 1
③CH4(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3
则：ΔH3= kJ·mol 1
（3）如图所示，装置甲为甲烷-空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置乙实现铁棒上镀铜。
①电镀结束后，装置甲溶液中的阴离子除了OH-以外还含有 (忽略水解)，装置乙中Cu电极的质量将 (填“变大”“变小”或“不变” )。
②在此过程中每消耗2.24L(标准状况下)甲烷，理论上装置乙中阴极质量变化 g。
（4）模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可以用甲烷-空气燃料电池作为电源，用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阴极反应式为 。此时通过阳离子交换膜的离子数 (填“大于”“小于”或“等于”)通过阴离子交换膜的离子数。
②制得的硫酸溶液从出口 (填“A”“B”“C”或“D”)导出。
【答案】（1）4；4
（2）-867
（3）CO；变小；25.6
（4）2H2O+2e =H2↑+2OH ；大于；A
【知识点】盖斯定律及其应用；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）由图可知，反应过程中能量变化出现了4个峰，即吸收了4次活化能，经历了4步反应；且从左往右看4次活化能吸收中，第4次对应的峰最高，即正反应方向第4步吸收的能量最多，对应的正反应活化能最大；
（2）由热化学方程式可知，③式可由由×(①+②)得到，根据盖斯定律，ΔH3=×(-1160-574)=-867kJ/mol；
（3）①a是燃料电池的负极，负极发生氧化反应， a极的电极反应是CH4-8e - + 10OH- = CO+ 7H2O，因此溶液中存在CO；乙装置中Cu电极为阳极，阳极反应Cu-2e-=Cu2+，故Cu电极质量变小；
②CH4的物质的量为=0.1mol，转移电子的物质的量为0.8mol，乙装置中阴极反应为Cu2++2e-=Cu，生成Cu的物质的量为0.4mol，质量为0.4mol×64g/mol=25.6g；
（4）①若用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾，阴极是水得到电子生成OH-和H2，2H2O+2e =H2↑+2OH ；阳极是水失去电子生成H+、O2，2H2O-4e =O2↑+4H+，K+穿过阳离子交换膜进入阴极区形成KOH，穿过阴离子交换膜进入阳极区形成H2SO4，根据电荷守恒，K+的穿过的数目应是的2倍，即阳离子数目大于阴离子数目；
②H2SO4在阳极区形成，B出的是气体，即O2，H2SO4从A口出。
【分析】（1）有多少组峰则有多少步反应，活化能越大则上升的峰值越高；
（2）盖斯定律的应用要注意，判断列出的热化学方程式的对应关系，左右两边相同的物质互相抵消则相加，在同一边相同的物质互相抵消则相减；
（3） ① 甲烷燃料电池在碱性条件下不会生成二氧化碳而是生成碳酸根；
② 结合公式n=V/Vm和化学计量数之比等于物质的量之比判断；
（4） ① 阴极为氢离子放电，其电极反应式为水得到电子生成氢气和氢氧根离子；
② 硫酸根离子为阴离子，移向阳极，同时氢氧根离子在阳极放电，氢离子浓度增加，形成硫酸。
32．（2022高二上·延庆期末）电化学在工业生产中有广泛的应用价值。
（1）下图中，为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B可以选择 (填字母序号)。
a.碳棒 b.锌板 c.铜板
用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因： 。
（2）利用电解法制备(下图为简易原理装置)。
在 (填“A”或“C”)区生成。请结合电极反应式分析产生的过程 。
（3）用二甲醚()燃料电池电解法可将酸性含铬废水(主要含有)转化为。原理如下图：
①燃料电池中的负极是 (填“M”或“N”)电极，其电极反应为 。
②用电极反应式和离子反应方程式解释阳极区域能将酸性含铬废水(主要含有)转化为的原因 。
【答案】（1）B；锌板做铁锌原电池的负极，发生氧化反应而被损耗
（2）C；C为阴极区，水发生还原反应生成氢气和氢氧根离子
（3）M；；铁为活泼电极，失去电子发生氧化反应，，亚铁离子具有还原性和发生氧化还原反应生成铁离子、铬离子，
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）为了减缓海水对铁闸门A的腐蚀，材料B应该选择比铁活泼的金属，
故答案为：锌板，选b；锌板做铁锌原电池的负极，发生氧化反应而被损耗，故锌板需要定期拆换；
（2）由图可知，C为阴极区，水发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，，B处钠离子进入C中得到氢氧化钠；
（3）①由燃料电池中氢离子移动方向可知，M为电池的负极，该极上二甲醚失去电子发生氧化反应，电极反应为。
②N极为正极，则电解池中左侧电极为阳极；铁为活泼电极，失去电子发生氧化反应，，亚铁离子具有还原性和发生氧化还原反应生成铁离子、铬离子，。
【分析】（1）利用牺牲阳极的阴极保护法；
（2）利用电解时离子的放电情况及离子移动方向判断；
（3）①燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应；氧气在正极得电子，发生还原反应；
②电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极失电子，发生氧化反应，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上得电子，发生还原反应。
33．（2021高二上·深圳期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出。
（1）电解池的阳极反应式为 。
（2）通入空气的电极的电极反应式为 ，燃料电池中的离子交换膜是 (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
（3）电解池中产生1molCl2，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量为 。
（4）a、b的大小关系为： 。
【答案】（1）2Cl--2e-=Cl2↑
（2）O2+2H2O+4e-=4OH-；阳离子交换膜
（3）0.5mol
（4）b>a或a
【解析】【解答】（1）根据电解原理，与电源正极相连一极为阳极，电解池中阳极上产生氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；故答案为2Cl--2e-=Cl2↑；
（2）通入空气一极为正极，电解质溶液为NaOH溶液，该电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；负极反应式为H2+2OH-－2e-=2H2O，负极上消耗OH-，维持电荷守恒，多余Na+移向正极区，离子交换膜为阳离子交换膜；故答案为O2+2H2O+4e-=4OH-；阳离子交换膜；
（3）阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，根据转移电子物质的量相同，因此有2Cl2～O2，电解池中产生1mol氯气，理论上燃料电池中消耗氧气的物质的量为0.5mol，故答案为0.5mol；
（4）正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，Na+从负极移向正极，NaOH物质的量增大，即c(NaOH)增大，即b＞a或者a＜b；故答案为b＞a或者a＜b。
【分析】电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，则X为氯气，Y为氢气，B池为氢气、氧气，燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应。
34．（2022高三上·大兴期末）二氧化碳的综合利用是实现碳达峰、碳中和的关键。
（1）I.利用和合成甲醇，涉及的主要反应如下：
已知：a.
b.
c.
计算 。
（2）一定条件下，向密闭容器中充入物质的量之比为1：3的和发生上述反应，使用不同催化剂经相同反应时间，的转化率和甲醇的选择性随温度的变化如图所示：
甲醇的选择性
①210-270℃间，在甲醇的选择性上，催化效果较好的是 。
②210-270℃间，催化剂2条件下的转化率随温度的升高而增大，可能原因为 。
（3）II.工业上用和通过如下反应合成尿素：。t℃时，向容积恒定为的密闭容器中充入和发生反应。
下列能说明反应达到化学平衡状态的是 (填字母)。
a.相同时间内，键断裂，同时有键形成
b.容器内气体总压强不再变化
c.
d.容器内气体的密度不再改变
（4） 的物质的量随时间的变化如下表所示：
时间/min 0 30 70 80 100
1.6 l.0 0.8 0.8 0.8
的平衡转化率为 ；t℃时，该反应的平衡常数K= 。
（5）III.中科院研究所利用和甲酸(HCOOH)的相互转化设计并实现了一种可逆的水系金属二氧化碳电池，结构如图所示：
放电时，正极上的电极反应为 ；若电池工作时产生a库仑的电量，则理论上消耗锌的质量为 g。(已知：转移1mol电子所产生的电量为96500库仑)
【答案】（1）
（2）催化剂Ⅰ；升高温度，催化剂活性增大，反应速率加快，相同反应时间 转化率增大
（3）bd
（4）；25
（5）；
【知识点】盖斯定律及其应用；化学平衡的影响因素；化学平衡转化过程中的变化曲线；化学平衡的计算；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）根据盖斯定律，方程式 ，
（2）根据图中曲线，使用催化剂Ⅰ，甲醇的选择性较高；升高温度，催化剂Ⅱ活性增大，反应速率加快，在相同反应时间反应 增多，转化率增大。
（3）对于反应：
a.相同时间内， 键断裂，同时有 键形成，都表示正反应速率，不能判断反应达平衡状态，a不正确；
b. 容积恒定的容器中，反应前后气体分子数不相等，压强是变量，当容器内气体总压强不再变化，反应达平衡状态，b正确
c. ，c不正确；
d.根据 ， 是变量，密度 是变量，当容器内气体的密度不再改变，反应达平衡状态，d正确。
故答案为：bd。
（4）根据三段式， ，
（5）放电时，正极上 ，电极反应为： ，根据反应： ，列式计算， 。
【分析】（1）根据盖斯定律计算；
（2）①使用催化剂Ⅰ，甲醇的选择性较高；
②升高温度，催化剂活性增大，反应速率加快，相同反应时间 转化率增大；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
（4）列出反应的三段式计算；
（5）电子由负极移向正极，则双功能催化钠米片为正极，Zn薄片为负极。
35．（2022高一下·吉林期末）回答下列问题
（1）如图，某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。
①若两个电极分别是锌、铜，电解质溶液是稀硫酸，正极的电极反应式 ；
②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠时，该原电池的负极为 ；该原电池的电池总反应为 ；
③若电池的总反应是，正极反应式是 ；若该电池反应消耗了0.1mol，则转移电子的数目约为 。
（2）为了验证与氧化性强弱，下列装置能达到实验目的是 (填序号)。
【答案】（1）；Al；；；
（2）②
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①若两个电极分别是锌、铜，电解质溶液是稀硫酸，则负极为锌，正极为铜，氢离子在正极得电子发生还原反应，正极的电极反应式：；②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠时，铝为负极，镁为正极。故该原电池的负极为Al，电池的总反应为：；③若电池的总反应是，正极发生还原反应，为铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应式是：；若该电池反应消耗了0.1mol，则转移电子的物质的量为0.1mol，数目约为：；
（2）为了验证与氧化性强弱，设计原电池且总反应为：，即铜作负极，失去电子生成铜离子，铁离子在正极得电子生成亚铁离子，①中Fe为负极，不满足；②中铜为负极，正极铁离子得电子，满足；③中铜作负极，正极为硝酸根得电子，不满足；④中铜作正极，不满足，故答案为：②。
【分析】 （1）①Zn、Cu和稀硫酸构成的原电池中，锌发生氧化反应生成Zn2+，为负极，铜为正极，正极上H+得电子生成H2；
②Al、Mg、NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极，负极上Al失去电子生成AlO，正极上水得到电子H2；
③总反应为2FeCl3+Fe=3FeCl2的电池中，Fe作负极，其它活泼性比铁弱的金属或非金属作正极，Fe失电子生成Fe2+，正极上Fe3+得电子生成Fe2+，结合电极反应式计算转移电子数目；
（2）验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱，利用原电池原理时，铜作负极、其它活泼性比铜弱的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐溶液。
36．（2022高一下·农安期末）根据所学知识，回答下列问题。
（1）I.铁片与稀硫酸反应的能量变化特征如图所示：
该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
（2）若要使该反应速率加快，下列措施可行的是____(填正确选项的字母编号)。
A．改用铁粉 B．改用98％的硫酸 C．适当升高温度
（3）II.以相同大小铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如下表所示：
实验编号 水果种类 电极间距离/cm 电流
1 番茄 1 98.7
2 番茄 2 72.5
3 苹果 2 27.2
该实验目的是研究水果种类和 对水果电池电流大小的影响。
（4）该实验装置中，正极的材料是 ，负极的电极反应式是 。
（5）当有3.25gZn参与反应，转移的电子数目为 。
（6）III.某温度下，体积为1L恒容密闭容器中，X、Y两种气体物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题：
由图中数据分析，该反应的化学方程式为 。
（7）2min时容器内的压强与起始压强之比为 。
（8）在0～2min内，用Y表示的反应速率为 。
（9）不能说明该反应达到平衡状态的是____(填正确选项的字母编号)。
A．容器内压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．X气体与Y气体的浓度不再变化
D．容器内混合气体平均摩尔质量不再变化
【答案】（1）放热
（2）A；C
（3）电极间距离
（4）Cu或铜；
（5）
（6）
（7）3∶4
（8）
（9）B
【知识点】吸热反应和放热反应；化学反应速率的影响因素；化学平衡状态的判断；化学平衡转化过程中的变化曲线；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）
由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应，故答案为：放热；
（2）
A.改用铁粉，反应接触面积增大，反应速率加快，故A正确；
B.改用98%的硫酸，常温下，Fe遇浓硫酸钝化，无氢气产生，故B不正确；
C.适当升高温度，反应速率加快，故C正确；
故答案为：AC。
（3）
通过图表可以发现，该实验目的是研究水果种类和电极间距离对水果电池电流大小的影响，故答案为：电极间距离；
（4）
该实验装置中，Zn比较活泼，作负极，所以正极的材料是Cu或铜，负极的电极反应式是Zn-2e-=Zn2+，故答案为：Cu或铜；Zn-2e-=Zn2+；
（5）
根据负极的电极反应式Zn-2e-=Zn2+可知，当有3.25gZn即，所以转移的电子数目为0.1NA，故答案为：0.1NA；
（6）
随着反应进行，X的物质的量增加，则X为生成物，Y的物质的量减少，则Y为反应物，由图0~2min内 n(Y)=10-6=4mol， n(X)=3-2=1mol，由变化的物质的量与化学计量数成正比，则该反应的化学方程式为；
（7）
恒温恒容条件下气体的物质的量与压强成正比，开始时气体的物质的量为10+2=12，2min时容器内的物质的量为为6+3=9，则2min时容器内的压强与起始压强之比为9：12=3：4；
（8）
在0～2min内，用Y表示的反应速率为；
（9）
A.容器内压强不再变化，混合气的总物质的量不变，反应达到平衡状态，故A不正确；
B.反应前后气体总质量不变，容器容积不变，容器内混合气体的密度始终不变，无法判断反应是否达到平衡状态，故B正确；
C.X气体与Y气体的浓度不再变化，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C不正确；
D.反应前后气体总质量不变，容器内混合气体平均摩尔质量不再变化，混合气的总物质的量不变，反应达到平衡状态，故D不正确；
故答案为：B。
【分析】（1）反应物的总能量高于生成物总能量的反应为放热反应；
（2）化学反应速率的影响因素有：温度、反应物浓度、接触面积等；
（3）该实验的变量为电极间的距离和水果种类；
（4）原电池装置中，活泼金属一般作负极，失去电子发生氧化反应；
（5）根据Zn-2e-=Zn2+计算；
（6）Y的物质的量减少，则Y为反应物，而X的物质的量增加，可知X为生成物，物质的量变化量之比等于化学计量数之比；
（7）恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比；
（8）根据计算；
（9）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变。
