第四章《化学反应与电能》单元测试（培优提升）（教师版）人教2019选择性必修1 高二化学 精讲专练 学案

《化学反应与电能》单元测试（培优提升）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题(共45分)1．(本题3分)下列叙述正确的是①电解池是将化学能转变成电能的装置②原电池是将电能转变成化学能的装置③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化④电解池两个电极材料可以相同A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③【答案】B【详解】①电解池是将电能转变成化学能的装置，故①错误；②原电池是将化学能转变成电能的装置，故②错误；③金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的实质是电解，属于化学变化，故③正确；④电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，故④正确；选B。2．(本题3分)铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾。下面两种原电池说法错误的是A．原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu2+=Zn2++CuB．电池工作时，导线中电子流向为Zn→CuC．正极反应为Zn-2e-=Zn2+，发生还原反应D．电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动【答案】C【分析】在原电池中，若两金属做电极，一般活泼金属做负极，不活泼金属做正极。Ⅰ和Ⅱ两个原电池装置中，都是锌做负极，铜做正极。【详解】A．原电池Ⅰ和Ⅱ中，Zn为负极，Cu为正极，CuSO4为电解质溶液，工作原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故A正确；B．在原电池中，负极锌失去电子，经外电路流向正极铜，故B正确；C．正极反应为Cu2++2e-=Cu，发生还原反应，故C错误；D．在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极，装置Ⅱ中，右侧烧杯中的铜为正极，左侧烧杯中的锌为负极，所以盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动，故D正确；故选C。3．(本题3分)控制合适的条件，将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示原电池(甲池为FeCl3溶液，乙池为KI溶液，盐桥的作用是形成闭合回路)，下列判断不正确的是A．反应开始时，电流方向是从甲池石墨棒流向乙池石墨棒B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中加入FeCl2固体后，乙中石墨电极为负极【答案】D【分析】根据装置图及原电池反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2可知，开始时乙池中碘离子失电子生成碘单质，乙中石墨电极为负极，而甲池的铁离子发生得电子的还原反应生成亚铁离子，甲中石墨电极为正极，该原电池反应为可逆反应，当电流为零时，反应达到平衡状态，并结合物质浓度的改变对化学平衡的影响分析判断。【详解】A．反应开始时，乙中石墨电极为负极，甲中石墨电极为正极，则电流方向是从甲池石墨棒流向乙池石墨棒，故A正确；B．由总反应方程式知，Fe3+得电子、被还原成Fe2+，故B正确；C．当电流计为零时，说明没有电子发生转移，各物质的浓度不变，则反应达到平衡状态，故C正确；D．电流计读数为零后，甲中加入Fe2+，导致平衡逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，为负极反应，则甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，故D错误；故选D。4．(本题3分)一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极，两电极插入KOH溶液中，向两极分别通入乙烷和氧气，其中一电极反应式为C2H6＋18OH--14e-=2＋12H2O。有关此电池的推断正确的是A．通入氧气的电极为正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e-=4OH-B．电池工作过程中，溶液的OH-浓度减小，pH逐渐增大C．电解质溶液中的OH-向正极移动，K+向负极移动D．正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为2∶7【答案】A【分析】燃料电池中发生的反应一般是燃料和氧气的氧化还原反应，通入氧气的一极为正极，通入燃料的一极为负极。【详解】A．根据题目已知：其中一电极反应式为C2H6＋18OH--14e-=2＋12H2O可知，通入乙烷的一极为负极，则通入氧气的一极为正极，在碱性溶液中，正极电极反应式为2H2O＋O2＋4e-=4OH-，故A正确；B．电池工作的总反应为：2C2H6+7O2+8OH-=4+10H2O，消耗了OH-，OH-浓度减小，溶液的pH逐渐降低，故B错误；C．在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以OH-向负极移动，K+向正极移动，故C错误；D．正极上参加反应的气体为氧气，负极上参加反应的气体为乙烷，根据总反应方程式：2C2H6+7O2+8OH-=4+10H2O，正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2，故D错误；故选A。5．(本题3分)三元电池是电动汽车的新能源，其正极材料可表示为LiNixCoyMnzO2。充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO2+6C(石墨)=Li1-aNixCoyMnzO2+LiaC6，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法正确的是A．允许离子X通过的隔膜属于阴离子交换膜B．放电时，电流由A经负载回到BC．充电时，B为阴极，发生还原反应D．放电时，负极反应式为：LiaC6-ae-=6C(石墨)+aLi+【答案】D【分析】根据题目正极材料可表示为LiNixCoyMnzO2，判断LiaC6为负极材料，故A为负极，B为正极，根据充电时电池总反应是阴极和阳极的总反应，该反应逆过程即是原电池的反应，也是正极和负极的总反应。【详解】A．根据分析得B为正极，原电池中离子移动的方向是阳离子移向正极，故离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜，故A不正确；B．放电时是原电池，电流从正极流向负极，故从B经负载回到A，故B不正确；C．充电时，根据正极接电源的正极判断，B为阳极，发生氧化反应，故C不正确；D．放电时，是原电池反应，负极反应与电解池中的阴极反应刚好相反，根据题目中的充电时电池反应进行书写电极反应：LiaC6-ae-=6C(石墨)+aLi+，故D正确；故选答案D。【点睛】本题考查二次电池的原理，注意二次电池充电时，正极做的是阳极，负极做的是阴极，根据总反应方程式进行改写可以得到电极反应。6．(本题3分)一种以液态肼(N2H4)为燃料、氧气为氧化剂、某固体氧化物为电解质的新型燃料电池的工作原理如图所示。在700~900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动。生成物为无毒无害的物质。下列说法正确的是A．该装置将电能转化为化学能 B．甲电极上N2H4失去电子C．电池内的O2-由电极甲移向电极乙 D．电池总反应为：N2H4+2O2=2NO+2H2O【答案】B【分析】该燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，产物为无毒无害物质，则电极反应式为：N2H4+2O2--4e-=N2↑+2H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-=2O2-，电池总反应为：N2H4+O2=N2↑+2H2O，结合离子的移动方向、电流的方向分析解答。【详解】A．该装置为燃料电池，是将化学能转化为电能，故A错误；B．由图示知，甲电极反应为：N2H4+2O2--4e-=N2↑+2H2O，N2H4失去电子，故B正确；C．根据上述分析，电池内的O2-由电极乙移向电极甲，故C错误；D．根据上述分析，电池总反应为：N2H4+O2=N2↑+2H2O，故D错误；故选：B。7．(本题3分)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理见如图。下列说法正确的是A．此电池在常温时也能工作B．正极电极反应式为：O2+2CO2+4e-=2C．向正极移动D．a为CH4，b为CO【答案】B【分析】燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子流向知，左边a电极是负极、右边b电极是正极，所以a是CH4，b为空气。【详解】A．电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，A错误；B．正极上O2得电子和CO2反应生成，电极反应式为O2+2CO2-4e-═2，B正确；C．原电池放电时，向负极移动，C错误；D．根据分析，a是CH4，b为空气，D错误；故选B。8．(本题3分)工业上通过惰性电极电解Na2SO4浓溶液来制备氢氧化钠和硫酸，a、b为离子交换膜，装置如下图所示，下列说法正确的是A．c电极与外接电源负极相连B．a为阴离子交换膜C．从d端注入的是稀NaOH溶液D．生成标状况下22.4L的O2，将有2molNa+穿过阳离子交换膜【答案】C【分析】由题干电解装置图可知，c电极区产生O2，故说明该电极区发生氧化反应，电极方程式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故c电极区为阳极区，c电极与外接电源的正极相连，左侧区为阴极区，发生还原反应，电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，又知电解池中阳离子移向阴极区，阴离子移向阳极区，故Na+经过阳离子交换膜a进入左侧区，左侧区进入口d进入的稀NaOH，出口为浓NaOH，硫酸根离子经过阴离子交换膜b进入右侧阳极区，故右侧区进入的是稀硫酸，流出的为浓硫酸，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，c电极与外接电源正极相连，A错误；B．由分析可知，a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，B错误；C．由分析可知，从d端注入的是稀NaOH溶液，C正确；D．生成标状况下22.4L即=1mol的O2，则线路上流过的电子为4mol，故将有4molNa+穿过阳离子交换膜，D错误；故答案为：C。9．(本题3分)如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液在F极附近显红色。则下列说法正确的是A．电源B极是正极B．(甲)(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1：2：2：1C．欲用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D．装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明Fe(OH)3胶体带正电荷【答案】C【详解】A．根据图片知，该装置是电解池，将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极附近有大量氢氧根离子，由此得出F极上氢离子放电生成氢气，所以F极是阴极，则电源B极是负极，A极是正极，A错误；B．甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极上氯离子放电生成氯气，F电极上氢离子放电生成氢气，所以甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成；生成1mol氧气需要4mol电子，生成1mol铜时需要2mol电子，生成1mol氯气时需要2mol电子，生成1mol氢气时需要2mol子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1：2：2：2，B错误；C．若用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，H是Cu，电镀液是AgNO3溶液，C正确；D．丁装置中Y电极是阴极，如果Y极附近红褐色变深，说明Fe(OH)3胶粒带正电荷，Fe(OH)3胶体是不带电的，D错误；故选C。10．(本题3分)下列金属防护的做法中，运用了电化学原理的是A．健身器材刷油漆以防锈 B．衣架外面包上一层塑料层C．地下钢铁管道连接镁块以防腐 D．自行车链条涂抹润滑油【答案】C【详解】A．健身器材刷油漆为外加防护膜的保护法，可以隔绝空气，只运用了化学防腐蚀的原理，故A不选；

B．衣架的外面包上一层塑料层为外加防护膜的保护法，可以隔绝空气，只运用了化学防腐蚀的原理，故B不选；

C．地下钢铁管道连接镁块，金属镁比铁活泼，属于牺牲阳极的阴极保护法，运用了电化学原理，故C选；

D．自行车链条涂抹润滑油，可以隔绝空气，只运用了化学防腐蚀的原理，故D不选；

故选：C。11．(本题3分)“西气东输”工程中，需要地下埋入铸铁管道。在下列情况下，铸铁管道被腐蚀速率最慢的是A．在含铁元素较多的酸性土壤中 B．在潮湿疏松的碱性土壤中C．在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中 D．在干燥致密的不透气的土壤中【答案】D【详解】A．在含铁元素较多的酸性土壤中，铸铁管道发生析氢腐蚀，铸铁管道腐蚀较快，故不选A；B．在潮湿疏松的碱性土壤中，铸铁管道发生吸氧腐蚀，铸铁管道腐蚀较快，故不选B；C．在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中，铸铁管道发生吸氧腐蚀，铸铁管道腐蚀较快，故不选C；D．在干燥致密的不透气的土壤中，铁不与氧气、水接触，铸铁管道被腐蚀速率最慢，故选D。选D。12．(本题3分)利用如图装置，完成很多电化学实验．下列有关此装置的叙述中，正确的是A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极保护法B．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度将减小【答案】C【详解】A．开关K置于M处，则该装置为原电池，由于活动性Zn＞Fe，所以Zn为负极，Fe为正极，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，A错误；B．开关K置于N处，，则该装置为电解池，若阳极X为碳棒，Y为NaCl溶液，Fe为阴极，被保护，不会引起Fe的腐蚀，B错误；C．开关K置于M处，则该装置为原电池，若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，由于活动性Fe＞Cu，Fe作负极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+，Cu为正极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，此时铜棒质量将增加，在外电路中的电子由Zn经导线向铜电极移动，C正确；D．开关K置于N处，则该装置为电解池，Y为硫酸铜溶液，若阳极X为铜棒，电极反应：Cu-2e-=Cu2+，Fe为阴极，电极反应：Cu2++2e-=Cu可用于铁表面镀铜，由于两电极溶解的Cu的质量和析出的Cu的质量相等，所以溶液中铜离子浓度将不变，D错误；故选C。13．(本题3分)如图，甲池的总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O。下列说法不正确的是A．甲池中每消耗2molCH3OH，电解液中通过12mol电子B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO固体能使CuSO4溶液恢复原浓度C．反应一段时间后，丙池中会产生白色沉淀且不会溶解D．反应一段时间后，甲、乙两池pH均减小【答案】A【详解】A．甲池中CH3OH由-2价转化为CO2中得+4价，故每消耗2molCH3OH，电路中通过2×[+4-（-2）]=12mol电子，但电子不可能通过电解液溶液，A错误；B．甲池中投放甲醇的电极是负极，投放氧气的电极是正极，所以乙池中石墨是阳极，银极是阴极，电解时，石墨极上析出氧气，银极上析出铜，所以要想使CuSO4溶液恢复到原浓度应加入氧化物，B正确；C．反应一段时间后，丙池中会产生白色沉淀且不会溶解，两电极发生得反应分别为：左电极：2Cl--2e-=Cl2↑，右电极为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，然后阴极和阳极的产物发生反应Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓，Mg(OH)2不溶于NaOH溶液中，C正确；

D．根据甲、乙两池的总反应式分别为：2CH3OH+3O2+4OH-=2+6H2O和2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4，可知反应一段时间后，甲、乙两池pH均减小，D正确；故答案为：A。14．(本题3分)2019年12月17日，中国首艘国产航母山东舰正式列装服役，山东舰所用特种钢材全部国产，研发过程中重点提高了材料的耐腐蚀性。在一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表所示，下列说法正确的是pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeOA．当pH＜6.5时，碳钢主要发生化学腐蚀B．当pH＜4和pH＞13.5时，碳钢主要发生析氢腐蚀C．pH越大，碳钢的腐蚀速率越慢D．pH＝14时，负极反应为4OH-+Fe-3e-=+2H2O【答案】D【详解】A．当pH＜4时，碳钢主要发生化学腐蚀，当4＜pH＜6.5时，主要发生电化学腐蚀，A不正确；B．当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀，当pH＞13.5，碳钢主要发生吸氧腐蚀，B不正确；C．从表中信息可以得出，pH在6~8之间时，碳钢的腐蚀速率慢，但pH＞8时，碳钢的腐蚀速率加快，C不正确；D．pH＝14时，在负极，Fe失电子的产物与OH-反应生成等，电极反应式为4OH-+Fe-3e-=+2H2O，D正确；故选D。15．(本题3分)某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，原理示意图如下。经过一段时间后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀随废水排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是A．阴极区发生的电极反应包括：2H++2e-=H2↑B．还原的主要方式是：+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2OC．废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率D．电解槽工作时，通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室【答案】D【分析】耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，在阴极，水电离产生的H+得电子生成H2；在阳极，Fe失电子生成Fe2+，Fe2+将还原为Cr3+；、OH-从阴极室进入阳极室，与Fe3+、Cr3+反应生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀。【详解】A．在阴极区，水电离产生的H+得电子，发生的电极反应包括：2H++2e-=H2↑，A正确；B．在阳极区，Fe失电子生成的Fe2+还原，主要方式是：+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，B正确；C．若废水的pH过高，会直接与Fe2+反应生成Fe(OH)2沉淀，影响的还原，若pH过低，会将Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀溶解，都会降低铬的去除率，C正确；D．电解槽工作时，因为要进入阳极区被Fe2+还原，所以通过阴离子交换膜从阴极室进入阳极室，D不正确；故选D。二、填空题(共37分)16．(本题10分)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。（1）如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。

①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则_______(填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。②a试管中铁发生的是_______(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式为_______。（2）如图两个图都是金属防护的例子。

①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用_______(填字母)，此方法叫做_______保护法。A．铜B．钠C．锌D．石墨②图乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_______(填“正”或“负”)极。③以上两种方法中，_______填“甲”或“乙”)方法能使铁闸门保护得更好。【答案】（1）b析氢（2）C牺牲阳极的阴极负乙【分析】（1）①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则a发生析氢腐蚀，a中盛有氯化铵溶液，b发生吸氧腐蚀，b中盛有食盐水，故答案为b。②a试管中铁发生的是析氢腐蚀，生铁中碳为正极，正极上发生还原反应，故发生的电极反应式为。b试管中铁发生的是吸氧腐蚀，生铁中碳为正极，发生的电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-；铁为负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+。（2）①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钠能够与水反应，不能做电极材料，所以选锌，此方法叫做牺牲阳极的阴极保护法，故答案为C；牺牲阳极的阴极；②电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极，故答案为负。③因为电解池的保护比原电池保护更好，所以方法乙能使铁闸门保护得更好；故答案为乙。17．(本题12分)按要求完成下列问题。（1）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示：HS-在硫氧化菌作用下转化为的电极反应式是_______。②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是_______。（2）PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb。①放电过程中，Li+向_______(填“负极”或“正极”)移动。②负极反应式为_______。③电路中每转移0.2mol电子，理论上生成_______gPb。（3）氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。a电极的电极反应式是_______；②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是_______。【答案】（1）HS-+4H2O-8e-=+9H+HS-、浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子（2）正极Ca+2Cl--2e-=CaCl220.7（3）2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O发生反应4NH3+3O2=2N2+6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH【分析】（1）①酸性环境中反应物为HS-，产物为，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：HS-+4H2O-8e-=+9H+，答案为：HS-+4H2O-8e-=+9H+；②从质量守恒角度来说，HS-、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子，答案为：HS-、浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子；（2）①放电过程中，Li+向正极移动，答案为：正极；②原电池的钙电极为负极，负极反应式为Ca+2Cl--2e-=CaCl2，答案为：Ca+2Cl--2e-=CaCl2；③根据方程式，电路中每转移0.2mol电子，生成0.1molPb，即20.7gPb，答案为：20.7；（3）①a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，答案为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；②一段时间后，需向装置中补充KOH，原因是发生反应4NH3+3O2=2N2+6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH，答案为：发生反应4NH3+3O2=2N2+6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH。18．(本题15分)回答下列问题（1）高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，如图是高铁电池的模拟实验装置，实验过程中碳电极周围出现红褐色沉淀：①该电池放电时正极的电极反应式为___________；②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向___________移动(填“左”或“右”)；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向___________移动(填“左”或“右”)。（2）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___________，A是___________。（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(固熔体)内自由移动，工作时O2-的移动方向___________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为___________。【答案】（1）右左（2）氯化铵或NH4Cl（3）从b到aCO+O2-－2e-=CO2【解析】（1）①根据电池装置可知C为正极，Zn为负极，高铁酸钾具有较强的氧化性，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3，电极反应为：；②盐桥中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，因此氯离子向右侧移动，K+向左侧移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则K+向左侧移动；（2）由图可知，该装置的总反应是合成氨的反应，氢气失去电子，在负极发生氧化反应，氮气得到电子，在正极发生还原反应，那么正极的电极反应为：，氨气与HCl反应生成NH4Cl，因此电解质是NH4Cl；（3）电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子由负极流向正极，因此O2−由电极b向电极a移动电子由电极a通过传感器流向电极b；该装置中CO为燃料，在负极(即a极)通入，失电子发生氧化反应，电极反应为：。三、原理综合题(共18分)19．(本题18分)Ⅰ.甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。如图是甲醇燃料电池工作的示意图，工作一段时间后，断开。（1）甲中负极的电极反应式为___________。（2）若丙中为铝，为石墨，溶液为稀，若能使铝的表面生成一层致密的氧化膜，则电极反应式为___________。（3）若、、、均为石墨，溶液为饱和氯化钠溶液：a．丙中电解的总化学方程式为___________。b．工作一段时间后，向乙中所得溶液加入后恰好使电解质溶液复原，则丙中电极上生成的气体标况下的体积为___________。c．丙中为使两极产物不发生反应，可以在两极之间放置___________(“阴”或“阳”)离子交换膜。（4）若把乙装置改为精炼铜装置(粗铜含、、、、等杂质)，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．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（5）用盐酸和溶液反应测定中和热，实验中测得起始平均温度为，反应后最高温度为，反应后溶液的比热容为，盐酸和溶液的密度都近似认为是，则中和热___________。Ⅱ.甲烷是一种重要的化工原料和清洁能源，研究其相关反应并合理利用具有重要意义。请回答下列问题：（6）已知：a．工业上甲烷可用于制造合成气，常温常压下其反应为；b．、的燃烧热依次为、。常温常压下，甲烷完全燃烧生成液态水放出的热量为___________。（7）甲烷属于易燃易爆气体，可用电化学原理测定空气中甲烷的含量防止爆炸事故的发生，其原理如图所示，则负极的电极反应式为___________；若测得标准状况下空气中甲烷的含量为，当甲烷完全被氧化时消耗的为___________。【答案】（1）（2）（3）阳（4）B（5）（6）890.3（7）0【分析】通入燃料（甲醇或甲烷）的一极为原电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的电极为正极，发生还原反应。因此甲为原电池，乙、丙为电解池，结合原电池和电解池原理分析解答；根据盖斯定律分析解答；先根据Q=m•c•△T计算反应放出的热量，然后根据△H=-kJ/mol计算出中和热。（1）甲醇燃料电池是原电池反应，甲醇在负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O，故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O；（2）丙中C为铝，Al与正极相连为阳极，D为石墨，与负极相连为阴极，阳极上铝失电子生成氧化铝，则阳极的电极反应式为2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+，故答案为：2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+；（3）若A、B、C、D均为石墨，W溶液为饱和氯化钠溶液，a．电解饱和氯化钠溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠，电解反应式：2Na