第1章 化学反应与能量转化 单元测试卷（含解析）高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 单元测试卷
一、单选题
1．有科学研究提出：锂电池负极材料()由于生成而不利于电池容量的保持。一定温度下，利用足量重水与含的负极材料反应，通过测定可以获知。
已知：①
②
下列说法不正确的是
A．可用质谱区分和
B．与的反应：
C．若越大，则越小
D．反应所得比反应所得大
2．我国科研团队研制的一种新型二次电池能量密度高、持续时间长，有望代替传统的锂离子电池，其示意图如图所示。该电池充电时，嵌入电极。下列说法正确的是
A．放电时，负极的电极反应式为
B．放电时，内电路的电流方向为Al-Li合金→
C．充电时，导线中流过2mol ，理论上阳极质量增加14g
D．充电或放电时，均存在上的电势低于Al-Li合金上的电势
3．双极膜在电渗析中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成(盐电离出的阴、阳离子均不能通过双极膜)。双极膜内层为水层，工作时水层中的解离成和，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。
下列说法错误的是
A．出口1、2的物质分别为溶液、NaOH溶液
B．出口4、5的物质分别为NaBr溶液、溶液
C．出口3出来的溶液的密度小于进入盐室的溶液的密度
D．阴极的电极反应为
4．浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备磷酸二氢钠，用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法错误的是
A．电极a应与Ag(II)相连
B．电渗析装置中膜b为阳离子交换膜
C．电渗析过程中左、右室中H2SO4和NaOH的浓度均增大
D．电池从开始到停止放电，理论上可制备2.4gNaH2PO4
5．通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理如图所示。
下列说法错误的是
A．系统(Ⅰ)制氢的热化学方程式为
B．系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式为
C．系统(Ⅰ)中氢气和氧气在不同反应步骤中产生，过程中不需要补充
D．系统(Ⅱ)中和可以看做是反应的催化剂
6．如图所示原电池的反应原理为。下列说法正确的是
A．石墨为电池的负极
B．电池工作时Zn逐渐被消耗
C．电子由石墨电极经外电路流向Zn电极
D．反应在负极上发生
7．据报道，最近有科学家设计了一种在常压下运行的集成基质子陶瓷膜反应器(PCMR)，将PCMR与质子陶瓷燃料电池相结合进行电化学法合成氨的原理如图所示，下列说法不正确的是
A．阴极可能发生副反应：
B．阳极的电极反应式：
C．质子通过交换膜由阳极区向阴极区移动
D．理论上电路中通过电子时，阴极最多产生
8．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。下列叙述不正确的是
A．充电时，电池的总反应
B．充电时，电子沿导线从右边电极流向左边电极
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
9．下列实验装置设计合理的是
A．甲装置可制备氢氧化铁胶体 B．乙装置可验证铁的吸氧腐蚀
C．丙装置可用来制备NaClO消毒液 D．丁装置可用于模拟粗铜的电解精炼
10．氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装置如图所示，已知：空气中氧气的体积分数为20%。下列叙述错误的是
A．X为Cl2，Y为H2
B．c>a>b
C．燃料电池中阳离子的移动方向是从右侧移向左侧
D．标准状况下，若生成22.4LX，则消耗空气56L
11．工业上先后用下列方法制备金属钠：
①用石墨作电极电解熔融氢氧化钠制钠。
②铁与熔融氢氧化钠作用制钠：。
③电解熔融氯化钠。
下列有关说法正确的是
A．电解熔融氢氧化钠制钠的反应为
B．在电解熔融氯化钠的电解槽(如图)中，石墨为阳极，铁为阴极
C．电解熔融氯化钠时，向阳极移动
D．方法①与②制得等量的钠，两反应中转移的电子总数相等
12．碳固体氧化物电池是一种高效、环境友好的燃料电池。电池工作时，物质的转化原理如图所示。下列说法正确的是
A．多孔电极a为负极
B．多孔电极b的反应：CO-2e-+O2-=CO2
C．整个装置的总反应：CO2+C=2CO
D．该电池能将碳燃料产生的能量100%转化为电能
13．科学家利用水凝胶固态电解质建构了一种微型燃料电池，电池结构示意图如图。下列说法正确的是
A．a极为负极，发生还原反应
B．外电路中，电子由a极流向b极
C．内电路中，水凝胶中的H+向b极移动
D．b极反应方程式为2HCOOH－4e－=2CO2↑+4H+
14．燃料电池的装置如图所示，电池工作时，下列说法错误的是
A．将化学能转化为电能
B．电极b上发生氧化反应
C．总反应式为
D．向电极a方向迁移
二、填空题
15．实验小组同学利用装置对电化学原理进行了一系列探究活动。请结合实验小组探究活动原理图，回答下列问题：
(1)甲池装置为________(填“原电池”或“电解池)。
(2)甲池反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差，导线中通过________电子。
(3)实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变)。
(4)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入________。(填化学式)
(5)若把乙池改为精炼铜装置(粗铜含、、、、等杂质)，电解质溶液为溶液，则下列说法正确的是________。
A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
B．乙池左侧电极为粗铜，发生氧化反应
C．溶液的浓度保持不变
D．杂质都将以单质的形式沉淀到池底
16．电化学装置可实现化学能与电能的直接转化，是助力实现“30、60”双碳目标的一种重要路径。
(1)图1所示的盐桥电池工作时，Zn为_______极(填“正”或“负”)，Cu电极的电极反应式为_______，盐桥中的移向_______池(填“左”或“右”)。
(2)图2所示装置是用甲烷燃料电池电解饱和NaCl溶液的实验。
①甲烷燃料电池工作时，负极的电极反应式为_______。
②乙池工作时，电子由_______(填“c”或“d”)极流出，电解总方程式为_______，d电极附近观察到的现象是_______，阳离子交换膜的作用是_______(任写一点)。
(3)图3是牺牲阳极保护法实验装置。请根据提供的试剂完成探究防止Fe腐蚀的实验方案：按图3所示连接装置，过一段时间，取Fe电极区域少量溶液于试管中，_______，说明铁片没有被腐蚀(即能有效防腐)。供选试剂：KSCN溶液、溶液、新制氯水、(铁氰化钾)溶液、淀粉KI溶液
17．电池的种类繁多，应用广泛，根据电化学原理回答下列问题。
(1)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔，如图甲为“镁-次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。E电极为该燃料电池的_______(填“正”或“负”)极。F电极上的电极反应式为_______。
(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图乙所示，该电池从浓缩海水中提取的同时又获得了电能。X极生成时，____移向____(填“X”或“Y”)极。
(3)微生物脱盐电池是一种高效，经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化，与跨膜定向移动，现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图丙装置处理有机废水(以含的溶液为例)。
①隔膜1为_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
②负极的电极反应式为_______。
③当电路中转移电子时，模拟海水理论上除盐_______g。
18．化学反应常伴有能量变化，回答下列问题。
(1)在微生物作用的条件下，经过两步反应被氧化成。两步反应的能量变化示意图如下：
①第一步反应是_______(填“放热”或“吸执”)反应，判断依据是_______。
②全部氧化成的热化学方程式是_______。
(2)已知：
则与反应放出热量时，反应转移电子的物质的量为_______。
(3)已知，其他相关数据如下表：
物质
分子中的化学键断裂时需要吸收的能量 436 192 a
则表中_______。
19．已知下列热化学方程式：
①H2(g)＋O2(g)=H2O(l)　 ΔH= 285.8 kJ mol 1
②H2(g)＋O2(g)=H2O(g)　ΔH= 241.8 kJ mol 1
③C(s)＋O2(g)=CO(g)　 ΔH= 110.5 kJ mol 1
④C(s)＋O2(g) =CO2(g)　 ΔH= 393.5 kJ mol 1
回答下列问题：
(1)上述反应中属于放热反应的是_______。(填序号)
(2)CO的燃烧热为_______，其热化学方程式为_______。
(3)在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为______
(4)已知拆开1mol H H键，1molN H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_______。
三、实验题
20．磷酸亚铁锂(化学式：LiFePO4)，为近年来新开发的锂离子电池电极材料，主要用于动力锂离子电池，作为电极活性物质使用，能可逆地嵌入、脱出锂，其作为锂离子电池电极材料的研究及应用得到广泛关注。通过水热法制备磷酸亚铁锂的一种方法如图(装置如图所示，夹持装置、加热装置等省略未画出)：
制备步骤：
I.在仪器A中加入40mL蒸馏水、0.01molH3PO4和0.01molFeSO4 7H2O，用搅拌器搅拌溶解后，缓慢加入0.03molLiOH H2O，继续搅拌。
II.向反应液中加入少量抗坏血酸(维生索C)，继续搅拌5min。
III.快速将反应液装入反应釜中，保持170℃恒温5h。
IV.冷却至室温，过滤。
V.用蒸馏水洗涤沉淀。
VI.干燥，得到磷酸亚铁锂产品。
回答下列问题：
(1)装置图中仪器A的名称是_____，根据上述实验药品的用量，A的最适宜规格为_____(填标号)。
A．50mL B．100mL C．250mL D．500mL
(2)步骤II中，抗坏血酸的作用是______，以下能代替抗坏血酸使用的是_____(填标号)。
A．Na2SO3 B．铁粉 C．酸性高锰酸钾溶液
(3)若所加H3PO4、FeSO4 7H2O、LiOH H2O恰好完全反应，请写出制备磷酸亚铁锂的化学方程式：______。
(4)确定所得产品中未混有Fe(OH)3、FePO4杂质的方法是_____。
(5)干燥后称量，若实验共得到无杂质产品1.1g，则LiFePO4的产率为_____%(保留小数点后一位)。
(6)某种以LiFePO4作电极材料的锂电池总反应可表示为LiFePO4+CLi1-xFePO4+CLix。放电时正极的电极反应式为_____。
21．某兴趣小组在电解食盐水实验中发现两极产生气体体积不相等，该组同学猜测阳极除外可能有产生。小组同学利用如图装置进行实验探究。
已知：在酸性条件下能被氧化为。
(1)配制溶液，实验所用到的玻璃仪器有量筒、玻璃棒、烧杯、胶头滴管、_______。
(2)利用上述装置检验阳极是否产生，其连接顺序为_______：A→_______→_______→_______。实验前从a处通入氮气的目的为_______。
(3)小组同学根据实验现象判断有产生，用电极反应式表示产生的原因_______。
(4)该小组在恒定电压下进行电解实验，探究不同、不同浓度的溶液对产生的影响，用传感器测得在时间内阳极区溶解氧的浓度变化，装置如图所示，数据记录如下表。
编号 溶解氧的浓度
1 50.0 0 0 0 8.3~7.3
2 5.0 0 45.0 0 8.3~10.5
3 5.0 5.0 x 0 8.3~15.0
4 0 0 50.0 0 8.3
5 0 0 0 50.0 8.3~15.5
①实验2、3是判断相同浓度在不同下是否有氧气产生，其中_______。
②实验2和5条件下，测得溶解氧的曲线如图中Ⅰ、Ⅱ所示，分析实验2溶解氧先降低后升高的原因是_______。
③实验3中时间段内溶液溶解氧逐渐增大，电解后取阳极区溶液于试管a，加入淀粉溶液，没有明显现象；然后滴加稀硫酸，溶液变蓝。电解后另取阳极区溶液于试管b，加入淀粉溶液，溶液变蓝。由上述实验现象可获得的实验结论是_______。
④工业上在一定条件下电解食盐水制备较纯净的，除了控制一定的电压，采用活性电极外，可采取的措施有_______(写一种)。
四、原理综合题
22．I.高铁酸钾是一种新型非氯高效消毒剂。用下图所示的装置可以制取。
(铅酸蓄电池放电时发生反应：)
(1)净水时，起絮凝作用的原理是_______(结合化学用语和文字说明)。
(2)铅酸蓄电池放电时负极的电极反应式为_______。
(3)上图装置中铁电极上的电极反应式为_______。
(4)隔膜最好是_______交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)
II.某种燃料电池的工作原理如图所示，a、b均为惰性电极。
(5)假设使用的“燃料”是甲醇，a极的电极反应式为_______。
23．图甲为甲烷燃料电池，图乙是在铜钥匙上镀银，图丙是电解精炼铜(粗铜中只含银、铜和锌)，请回答下列问题：
(1)甲装置中a极发生_______反应(填“氧化”、“还原”)，电极反应式为_______。电解质溶液中OH-从_______极移向_______极(填“a、b”)。
(2)丙装置中A电极上发生的电极反应有_______、_______。溶液中c(Cu2+)_______(填“变大”、“变小”或“不变”。)
(3)乙装置电解质溶液中c(Ag+)_______(填“变大”、“变小”或“不变”。)
(4)如果利用甲电池给铅蓄电池充电，阳极的电极反应式为_______。 (已知铅蓄电池的工作原理为：)
参考答案：
1．C
【详解】A．D2和HD的相对分子质量不同，可以用质谱区分，A正确；
B．类似于钠和水的反应， Li与D2O反应生成LiOD与D2，化学方程式是2Li+2D2O=2LiOD+D2↑，B正确；
C．D2由Li与D2O反应生成，HD 通过反应LiH+D2O=LiOD+HD，越大，则越大，C错误；
D．升高温度，2Li(s)+H2(g) 2LiH(s)△H＜0，平衡左移，Li增多，LiH减少，则结合选项C可知：80℃下的大于25℃下的 ，D正确；
故选C。
2．B
【详解】A．放电时，电极为正极，Al-Li合金电极为负极，负极的电极反应方程式为，A项错误；
B．放电时，在内电路，电流由负极(Al-Li合金)流向正极()，B项正确；
C．充电时，导线中流过2mol，理论上阴极生成2mol Li单质，质量增加14g，C项错误；
D．放电时，电极为正极，充电时，电极为阳极，所以电极上的电势高于Al-Li合金电极上的电势，D项错误；
故选：B。
3．B
【详解】A．电解时，阴极液中的水电离出的H+在阴极上得到电子生成H2，左侧双极膜中的H+向阴极迁移，补充阴极液中所消耗的H+，不能通过双极膜，故出口1的物质为Na2SO4溶液；左侧双极膜中的OH-进入交换室1，盐室中的Na+通过阳离子交换膜进入交换室1，则交换室1中的溶质为NaOH，故出口2的物质为NaOH溶液，A正确；
B．阳极液中的水电离出的OH-在阳极上失去电子生成O2，右侧双极膜中的OH-向阳极迁移，补充阳极液中所消耗的OH-，Na+不能通过双极膜，故出口5的物质为Na2SO4溶液；右侧双极膜中的H+进入交换室2，盐室中的Br-通过阴离子交换膜进入交换室2，则交换室2中的溶质为HBr，故出口4的物质为HBr溶液，B错误；
C．NaBr溶液进入盐室后，Na+通过阳离子交换膜进入交换室1，Br-通过阴离子交换膜进入交换室2，则出口3出来的溶液的密度小于进入盐室的溶液的密度，C正确；
D．阴极发生还原反应，水电离出H+和OH-，且H+放电能力远远强于Na+，则在阴极上发生的电极反应为，D正确；
故选B。
4．D
【分析】电化学题目重点在于电极的判断，浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，则Ag(I)为负极，Ag(II)正极。
【详解】A．浓差电池中由于右侧AgNO3，浓度大，则Ag(I)为负极，Ag(II)正极；电渗析法制备磷酸二氢钠，左室中的氢离子通过膜a进入中间室，中间室中的钠离子通过膜b进入右室，则电a为阳极，电极b为阴极；电极a应与Ag(II)相连，故A正确；
B．左室中的氢离子通过膜a进入中间室，中间室中的钠离子通过膜b进人右室，膜b为阳离子交换膜，故B正确；
C．阳极中的水失电子电解生成氧气和氢离子，氢离子通过膜a进入中间室，消耗水，硫酸的浓度增大；阴极水得电子电解生成氢气，中间室中的钠离子通过膜b进入右室NaOH的浓度增大，故C正确；
D．电池从开始到停止放电时，则浓差电池两边AgNO3浓度相等，所以正极析出0.02mol银，电路中转移0.02 mol电子，电渗析装置生成0.01 mol NaH2PO4，质量为1.2g，故D错误；
故选D。
5．C
【详解】A．将题给热方程式依次编号为①、②、③、④，由盖斯定律可知，①+②+③可得系统(Ⅰ)制氢的反应，则反应焓变，反应的热化学方程式为，故A正确；
B．将题给热方程式依次编号为①、②、③、④，由盖斯定律可知，②+③+④可得系统(Ⅱ)制氢的反应则反应焓变，反应的热化学方程式为，故B正确；
C．将题给热方程式依次编号为①、②、③、④，由盖斯定律可知，①+②+③可得系统(Ⅰ)制氢的反应，反应中消耗水，所以反应过程中需要补充水，故C错误；
D．将题给热方程式依次编号为①、②、③、④，由盖斯定律可知，②+③+④可得系统(Ⅱ)制氢的反应，则系统(Ⅱ)中二氧化硫和碘可以看做是反应的催化剂，故D正确；
故选C。
6．B
【分析】在原电池反应中，负极失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，在外电路中电子由负极流向正极，在溶液中阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动。
【详解】A．由于电极活动性：Zn＞C(石墨)，所以Zn为负极，石墨电极为正极，A错误；
B．电池工作时Zn作为负极，失去电子被氧化产生Zn2+进入溶液，因此Zn逐渐被消耗，B正确；
C．电池工作时电子由负极Zn电极经外电路流向正极石墨电极，C错误；
D．电池工作时，负极Zn失去电子被氧化产生Zn2+，负极的电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，正极的电极反应式为：2+2e-=2NH3↑+H2↑ ，总反应方程式为：Zn+2=Zn2++2NH3↑+H2↑，故该反应总方程式为两个电极反应式的和，D错误；
故合理选项是B。
7．B
【详解】A. 阴极得电子，右边为阴极，阴极主要是氮气得到电子变为氨气，可能发生副反应2H+ +2e－=H2 ↑，故A正确；
B. 根据图中信息分析，CH4化合价升高变为CO2，因此左边为阳极，阳极的电极反应式为CH4+2H2O 8e－ = CO2 +8H+，故B错误；
C. 根据电解池“异性相吸”原理，质子(H+)通过交换膜由阳极区向阴极区移动，故C正确；
D. 阴极发生反应：，理论上电路中通过电子时，阴极最多产生，故D正确；
故选：B。
8．C
【详解】A．根据驱动阴极反应()和阳极反应()对电池进行充电，两者电极相加得到充电时电池的总反应，故A正确；
B．放电时左边为负极，右边为正极，充电时，左边为阴极，右边为阳极，阳极失去电子，则电子沿导线从右边电极流向左边电极，故B正确；
C．放电时，根据原电池“同性相吸”，则从负极穿过离子交换膜向正极迁移，故C错误；
D．根据充电时阳极反应，则放电时正极是氧气得到电子变为，其正极发生反应，故D正确。
综上所述，答案为C。
9．B
【详解】A．制备氢氧化铁胶体时，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，而甲装置将饱和氯化铁溶液滴入NaOH溶液中，将会生成氢氧化铁沉淀，A不正确；
B．乙装置中，若看到导气管内形成一段水柱，则表明具支试管内的氧气被消耗，从而验证铁发生吸氧腐蚀，B正确；
C．丙装置中，与“+”相连的石墨电极为阳极，电解反应发生时生成Cl2，直接逸出，不能与阴极产生的NaOH反应，不能用来制备NaClO消毒液，C不正确；
D．丁装置中，Zn电极作负极，则粗铜作阴极，纯铜作阳极，不能用于模拟粗铜的电解精炼，D不正确；
故选B。
10．C
【分析】由图可知，B池为燃料电池、A池为电解池，通入除去二氧化碳的空气的一极是燃料电池的正极，水分子作用下空气中氧气在正极得到电子生成氢氧根离子，所以氢氧化钠溶液的浓度a%大于b%，与该电极相连的逸出气体X的电极为电解池的阳极、逸出气体Y的电极为阴极，则X为氯气、Y为氢气，通入氢气的电极为燃料电池的负极，A池中水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，所以氢氧化钠溶液的浓度b%大于a%。
【详解】A．由分析可知，A池为电解池，X为氯气、Y为氢气，故A正确；
B．由分析可知，B池中氢氧化钠溶液的浓度a%大于b%，A池中氢氧化钠溶液的浓度b%大于a%，所以c>a>b，故B正确；
C．由分析可知，B池为燃料电池，通入除去二氧化碳的空气的一极是燃料电池的正极，所以燃料电池中阳离子的移动方向是从左侧移向右侧，故C错误；
D．由得失电子数目守恒可知，标准状况下，若生成22.4L氯气，则消耗空气的体积为=56L，故D正确；
故选C。
11．B
【详解】A．电解熔融氢氧化钠时，生成钠、水和氧气，电池总反应为，故A错误；
B．电解熔融氯化钠时，电解槽的阳极如果用活泼金属材料，则会导致电解时阳极放电而不是电解质中的阴离子放电，可用石墨作阳极，故B正确；
C．电解熔融氯化钠时，钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，故C错误；
D．方法①中只有钠离子得电子，方法②中不仅有钠离子还有氢离子得电子，所以制得相等量的钠，两反应中转移的电子总数不相等，故D错误；
故选：B。
12．B
【分析】根据电子移动方向判断，电子流入的a为正极，电子流出的b为负极，氧气在正极上发生还原反应，O2+4e-=2O2-；CO在负极上发生氧化反应，CO-2e-+O2-=CO2，以此分析；
【详解】A．根据分析，a为正极，A错误；
B．CO在b极发生氧化反应，则电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2，B正确；
C．根据分析，总反应式为2CO+O2=2CO2，C错误；
D．总反应中产生的CO2一部分转化为CO参加反应，所以碳燃料无法100%转化为电能，D错误；
故答案为：B。
13．D
【分析】a极是通入的氧气，作正极，b极是HCOOH变为二氧化碳，化合价升高，失去电子，作负极。
【详解】A．根据前面分析a极为正极，发生还原反应，故A错误；
B．a为正极，b为负极，外电路中，电子由b极流向a极，故B错误；
C．根据原电池“同性相吸”，则内电路中，水凝胶中的H+向正极(a极)移动，故C错误；
D．根据前面分析b极是HCOOH失去电子变为CO2，其电极反应方程式为2HCOOH－4e－=2CO2↑+4H+，故D正确。
综上所述，答案为D。
14．D
【分析】该燃料电池的装置中，通入氧气的a电极作正极，电极反应式为；通入氨气的b电极作负极，电极反应式为；总反应为；据此分析解答。
【详解】A．原电池是将化学能转化为电能的装置，A正确；
B．根据分析，b电极作负极，发生氧化反应，B正确；
C．根据分析，总反应式为，C正确；
D．根据分析，a电极作正极，b电极作负极，向电极b方向迁移，D错误；
故选D。
15．(1)原电池
(2)0.1
(3)增大
(4)Ag2O
(5)B
【分析】由题干装置图可知，甲池中有两个活泼性不同的金属电极，有电解质溶液和一个自发进行的氧化还原反应Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，通过盐桥形成闭合的回路，故甲池为原电池，Cu电极为负极，发生的电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，Ag电极为正极，发生的电极反应为：2Ag++2e-=2Ag，乙池为电解池，左侧Pt电极是阳极，发生氧化反应，右侧Pt电极为阴极，发生还原反应
【详解】（1）由分析可知，甲池为原电池，故答案为：原电池；
（2）甲池中总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，1mol Cu反应生成2mol Ag时转移2mol电子，反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差14g，导线中通过电子的物质的量为×2mol=0.1mol，故答案为：0.1；
（3）实验过程中，盐桥中的阴离子即移向负极，阳离子即K+移向正极，甲池左侧烧杯中的浓度增大。故答案为：增大；
（4）若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，阴极生成Ag,阳极生成氧气，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入Ag2O，故答案为：Ag2O；
（5）A．电解过程中，阳极为粗铜，Cu极比Cu活泼的多种金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子析出，故阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，故A错误；
B．乙池左侧电极为阳极，电极材料为粗铜，发生氧化反应，故B正确；
C．电解过程中，阳极为粗铜，Cu极比Cu活泼的多种金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子析出，CuSO4溶液的浓度减小，故C错误；
D．阳极为粗铜，Cu极比Cu活泼的多种金属如Zn、Fe等放电生成金属阳离子进入溶液，比铜活泼性差的金属如Au、Ag等形成阳极泥，以单质的形式沉淀到池底，故D错误；
故答案为：B。
16．(1) 负极 Cu2++2e-=Cu 右池
(2) CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ d 2NaCl+2H2O2NaOH+2H2↑+Cl2↑ 溶液变红，有气泡产生 只让Na+通过，向d极移动
(3)加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，没有现象
【详解】（1）原电池负极发生氧化反应，锌失去电子被氧化，故为负极；Cu电极为正极，发生还原反应，电极反应式Cu2++2e-=Cu；阳离子向正极移动，故盐桥中的K+移向右池；
故答案为：负极；Cu2++2e-=Cu；右池。
（2）①甲为原电池，负极发生氧化反应，a极为负极，电极反应为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；②原电池a极为负极，b为正极，电子从负极流向正极，a→d→c→b，则电子由d极流出；氯化钠饱和溶液电解产生氢氧化钠、氯气和氢气，反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+2H2+Cl2；d为阴极，电极反应为2H2O-2e-=2OH-+H2，有氢氧根生成，使酚酞溶液变红，同时产生氢气，有气泡产生；电解时，阳离子向阴极移动，故阳离子交换膜只让Na+通过，向d极移动；
故答案为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；d；2NaCl+2H2O2NaOH+2H2+Cl2；溶液变红，有气泡产生；只让Na+通过，向d极移动。
（3）按图3所示连接装置，过一段时间，如果Fe片被腐蚀，则溶液中有Fe2+，加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，会产生蓝色沉淀，如果没有现象证明铁片没有被腐蚀；
故答案为：加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，没有现象。
17．(1) 负
(2) 0.2 X
(3) 阴 11.7
【详解】（1）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，化合价升高，正极上氧化剂得电子发生还原反应，化合价降低，根据题图可知，Mg元素化合价由0变为 +2、C1元素化合价由+1变为-1，所以E是负极、F是正极，正极上次氯酸根离子得电子和水反应生成氯离子和氢氧根离子，电极反应式为 ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-。
（2）Y极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，失电子发生氧化反应，Y为负极，生成1mol Cl2时，电路中转移2mol电子，由得失电子守恒可知，正极X电极生成1molH2。那么X极生成时，由电荷守恒可知，0.2移向X极。
（3）由图可知,该装置为原电池，模拟海水中氯离子移向负极a极、钠离子移向正极 b极，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜。a极为负极，CHCOO-发生氧化反应生成CO2和H+，电极反应式为CHCOO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+。当电路中转移0.2 mol电子时，根据电荷守恒可知，模拟海水中会有0.2mol Cl-移向负极，同时有0.2 mol Na+移向正极，即除盐0.2mol×58.5 g·mol-1 =11.7 g。
18．(1) 放热
(2)2
(3)365
【详解】（1）①由能量变化示意图可知，第一步反应，是放热反应；
②由能量变化示意图可知，第一步反应为：(aq)+O2(g)=(aq)+2H+(aq)+H2O(1)△H=-273 kJ·mol-1，第二步反应为：(aq)+O2(g)=(aq)△H=-73kJ/mol，则1mol(aq)全部氧化成(aq)的热化学方程式是。
（2）给热化学方程式编号：I．，II．，根据盖斯定律，II+I×得Na2O2(s)+ CO(g)=Na2CO3(s) ΔH=(-226 kJ·mol-1)+(-566 kJ·mol-1)×=-509 kJ·mol-1，则当反应放出509kJ热量时，转移电子的物质的量为×2=2mol。
（3）该反应中反应物的键能之和-生成物的键能之和，即436kJ·mol-1+192kJ·mol-1-2a kJ·mol-1=-102kJ·mol-1，解得a=365。
19．(1)①②③④
(2) 283.0 kJ mol 1 CO(g)+ O2(g)=CO2(g) △H = 283.0 kJ mol 1
(3)CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H= 725.8 kJ mol 1
(4)3H2(g)+N2(g) 2NH3(g) △H = 92 kJ mol 1
【详解】（1）上述反应焓变为负，说明都是放热反应，因此属于放热反应的是①②③④；故答案为：①②③④。
（2）将方程式④减去方程③得到CO(g)＋O2(g)= CO2(g) ΔH= 393.5 kJ mol 1 ( 110.5 kJ mol 1) = 283.0 kJ mol 1，则CO的燃烧热为283.0 kJ mol 1，其热化学方程式为CO(g)＋O2(g)= CO2(g) ΔH= 283.0 kJ mol 1；故答案为：283.0 kJ mol 1；CO(g)＋O2(g)= CO2(g) ΔH= 283.0 kJ mol 1。
（3）在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则1mol甲醇(质量为32g)燃烧生成CO2和液态水时放热725.8kJ，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H= 725.8 kJ mol 1；故答案为：CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H= 725.8 kJ mol 1。
（4）已知拆开1mol H H键，1molN H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为3H2(g)+N2(g) 2NH3(g) △H =436 kJ mol 1×3+946 kJ mol 1 391 kJ mol 1×6= 92 kJ mol 1；故答案为：3H2(g)+N2(g) 2NH3(g) △H = 92 kJ mol 1。
20．(1) 三颈烧瓶 B
(2) 做还原剂，防止Fe2+被氧化 A
(3)
(4)取少量产品溶于适量盐酸中，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液不会变为血红色，说明不含有杂质
(5)69.6%
(6)Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4
【分析】本实验为由向A中加入蒸馏水、H3PO4和FeSO4·7H2O，用搅拌器搅拌溶解后，缓慢加入LiOH·H2O，继续搅拌，加入少量抗坏血酸(即维生素C)，继续搅拌，快速将反应液装入反应釜中恒温加热，冷却过滤、洗涤、干燥得到磷酸亚铁锂产品，据此分析回答问题。
【详解】（1）由图示可知，仪器A的名称是三颈烧瓶；由信息可知，在A中加入40mL蒸馏水，还有一些化学试剂，故最适宜规格为100mL，故选B ；
（2）溶液中Fe2+可能被氧化成Fe3+，所以抗坏血酸可以吸收氧气，主要作用是做还原剂，防止Fe2+被氧化；能代替抗坏血酸使用的是具有还原性的离子，Na2SO3可以与O2反应生成Na2SO4，不能选B,否则固体产品中引入铁粉新杂质。故选A；
（3）若所加H3PO4、FeSO4 7H2O、LiOH H2O恰好完全反应生成LiFePO4，则制备磷酸亚铁锂的化学方程式为；
（4）Fe(OH)3和FePO4都难溶于水，但可以溶解在酸中，溶解后有Fe3+生成，用检验Fe3+的方法检验，所以方法是：取少量产品溶于适量盐酸中，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明含有杂质，反之则不含，故答案为：取少量产品溶于适量盐酸中，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液不会变为血红色，说明不含有杂质；
（5）制备磷酸亚铁锂的原理为H3PO4+FeSO4+LiOH=LiFePO4+H2O+H2SO4，以0.01molFeSO4反应物完全反应来计算，理论上得到0.01mol LiFePO4， ，产率为；
（6）电池工作时的总反应为：LiFePO4+CLi1-xFePO4+CLix，放电时，Li1-xFePO4在正极上得电子发生还原反应生成LiFePO4，正极反应为：
Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4。
21．(1)250mL容量瓶
(2) A→C→B→D 排出装置内及溶解的氧气的干扰
(3)2H2O 4e－＝4H＋＋O2↑
(4) 40.0 Cl－放电产生氯气导致溶解氧降低，后OH－放电导致溶解氧升高 该条件下OH－比Cl－先放电 电解过程加入NaCl控制合适的氯离子浓度或离子交换膜(其他合理答案即可)
【分析】探究电解氯化钠溶液中阳极是否有氧气产生，首先排出装置及溶解的氧气，再利用生成的气体通入先除掉氯气，再检验氯气是否除尽，再检验是否产生氯气。
【详解】（1）配制溶液，实验所用到的玻璃仪器有量筒、玻璃棒、烧杯、胶头滴管、250mL容量瓶；故答案为：250mL容量瓶。
（2）利用上述装置检验阳极是否产生，将产生的混合气体先用氢氧化钠溶液除掉氯气，再用淀粉-KI溶液检验氯气是否除尽，除尽后再通入到酸性淀粉-KI溶液中检验是否有氧气生成，因此其通入其连接顺序为A→C→B→D。空气中有氧气，要检验是否有氧气生成，因此电解前要排出装置内及溶液中的氧气，因此实验前从a处通入氮气的目的为排出装置内的空气；故答案为：A→C→B→D；排出装置内及溶解的氧气的干扰。
（3）小组同学根据实验现象判断有产生，说明是溶液中的水失去电子变为氧气和氢离子，其用电极反应式表示产生的原因2H2O 4e－＝4H＋＋O2↑；故答案为：2H2O 4e－＝4H＋＋O2↑。
（4）①根据题意，要使得实验2、3是判断相同浓度在不同下是否有氧气产生，则溶液的总体积应该相等，因此其中40.0；故答案为：40.0。
②根据图中信息分析，实验1分析，氯气量越多，溶解氧的含量减少，实验2与实验3分析同样浓度的氯化钠在中性和碱性条件下溶解氧是不相同，在碱性条件下溶解氧含量增多，根据实验5分析在碳酸钠碱性条件下溶解氧含量增加，因此根据前面分析得到实验2溶解氧先降低后升高的原因是生成氯气量增多，溶解氧含量减少，当氯化钠反应完，溶液呈碱性，氯气逸出，此时溶解氧又慢慢增大即Cl－放电产生氯气导致溶解氧降低，后OH－放电导致溶解氧升高；故答案为：Cl－放电产生氯气导致溶解氧降低，后OH－放电导致溶解氧升高。
③根据题意，由上述实验现象可获得的实验结论是说明开始阶段是OH－放电溶解氧增多，后来Cl－放电氯气含量增多即该条件下OH－比Cl－先放电；故答案为：该条件下OH－比Cl－先放电。
④根据题意分析，根据实验1得到是氯离子放电，而实验3是OH－比Cl－先放电，因此可采取的措施有电解过程加入NaCl控制合适的氯离子浓度或离子交换膜；故答案为：电解过程加入NaCl控制合适的氯离子浓度或离子交换膜(其他合理答案即可)。
22．(1)被还原为Fe(OH)3，Fe(OH)3胶体具有吸附性
(2)
(3)Fe＋8OH--6e-＝FeO＋4H2O
(4)阳离子
(5)CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O
【详解】（1）具有强氧化性，会被还原为Fe(OH)3，Fe(OH)3胶体具有吸附性，起到絮凝作用；
（2）铅酸蓄电池放电时，Pb失电子作为负极，负极的电极反应式为；
（3）Fe一极失电子生成，阳极：Fe＋8OH--6e-＝FeO＋4H2O；
（4）隔膜最好是阳离子交换膜，允许钾离子通过，因为生成要消耗钾离子；
（5）根据图中所示电子从a极流向b极，即a为负极b为正极，燃料电池中通入燃料的一极为负极，使用的“燃料”是甲醇，a极的电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O；
23．(1) 氧化 b a
(2) Zn-2e-=Zn2+ Cu-2e-=Cu2+ 变小
(3)不变
(4)
【分析】由题可知，甲为甲烷燃料电池，属于原电池，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，与正极相连接的银电极为阳极，与负极相连接的B电极为阴极，则待镀金属为阴极，A电极为阳极。图乙是在铜钥匙上镀银，图丙是电解精炼铜，所以A电极为粗铜，B电极为纯铜，据此分析解答。
【详解】（1）由分析可知，甲图中a极为负极，发生氧化反应，电极反应式为：；原电池中阴离子移向负极，则电解质溶液中从b极移向a极；故答案为：氧化；；b；a；
（2）丙中A电极为粗铜，只含银、铜和锌，则A极上发生的电极反应有：Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+；由于阳极锌和铜均失去电子，而阴极只有铜离子得到电子，所以溶液中变小；故答案为：Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+；变小；
（3）乙图中阴极上银离子得到电子生成银单质，发生的电极反应式为：Ag++e-=Ag；阳极银单质失去电子生成银离子，阴极银离子得到电子生成银单质，所以溶液中不变；故答案为：不变；
（4）根据铅蓄电池的总反应：可得，充电时阳极的电极方程式为：；故答案为：。