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2022届高三化学一轮高考复习常考题型：69原电池原理理解和应用基础题
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这是一份2022届高三化学一轮高考复习常考题型：69原电池原理理解和应用基础题，共20页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上等内容，欢迎下载使用。
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2022届高三化学一轮高考复习常考题型：69原电池原理理解和应用基础题
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题（共15题）
1．下列对Zn-Cu原电池(如图所示)的描述错误的是
A．Cu为正极，电子沿导线从Zn流向Cu
B．负极发生氧化反应，其反应式为：Zn-2e-=Zn2+
C．向Cu极移动
D．若有1mol电子流经导线，则可产生0.5mol气体
2．锂水电池是一种可用于鱼雷和潜艇的贮备电池。该电池的电极材料是Li和钢板，电解质为LiOH，使用时加水即可工作。下列有关该电池的说法正确的是
A．Li为负极，电池工作时，Li电极生成
B．钢板为正极，水在该电极被氧化
C．放电时，水中的向正极移动
D．电池工作时，水只起到溶剂作用，溶解电解质
3．如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是
A．铁环作为柠檬电池的正极
B．电子由铜线经过发光二极管流向Fe环
C．负极的电极反应为：Fe-2e-= Fe2+
D．可将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置
4．现有一种甲醇、氧气和强碱溶液组成的新型电池，充满电后可连续使用一个月，其电池反应式为，则下列有关说法正确的是（ ）
A．放电时，参与反应的电极为正极
B．放电时，负极的电极反应式为
C．标准状况下，通入并完全反应后，有电子转移
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低
5．科技工作者利用催化剂和电化学原理还原，使其转化为可被利用的燃料。如图所示装置就可以将转化为燃料CO。下列有关判断正确的是
A．该装置的电化学原理为电解原理，M电极发生氧化反应
B．该装置工作时，N电极的电极反应为
C．质子由N电极区通过质子交换膜移向M电极区
D．外电路中流过10mol电子，理论上可收集70g燃料
6．碱性电池具有容量大，放电电流大等特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为。下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，理论上锌的质量减小6.5g
7．某化学兴趣小组利用反应，设计了如图所示的装置，下列说法正确的是（ ）
A．为负极，发生还原反应
B．石墨电极上发生的反应为
C．电子流动方向为石墨电极→电流表→锌电极
D．盐桥中移向溶液，移向溶液
8．将图所示装置中的盐桥(琼脂-饱和溶液)换成铜导线与石墨棒连接得到装置Ⅱ，发现电流计指针仍然有偏转。下列说法正确的是
A．装置Ⅰ中，电路转移电子，则甲池溶液的质量增加
B．装置Ⅰ中的石墨电极与装置Ⅱ中的石墨a电极的电极反应式相同
C．两装置均是将化学能转化为电能
D．装置Ⅱ中电子流向为→电流计→石墨a→经电解质溶液到达石墨b→铜丝→石墨c→
9．2019年诺贝尔化学奖授予了锂离子电池开发的三位科学家。一种锂离子电池的反应式为LixC6+Li1-xCoO26C+LiCoO2(x＜1)其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．放电时A极电极式为:LixC6–xe-=6C+xLi+
B．放电时，若转移0.3mol电子，石墨电极将减重2.1g
C．充电时，A极接外电源的负极
D．该电池放电过程中Co元素化合价不变
10．某小组为研究电化学原理，设计如图装置，下列叙述不正确的是（ ）
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2++2e-=Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a、b连接起来，铁失电子的速率等于两端不连接的速率
11．在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下，密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮()以达到消除污染的目的。其工作原理的示意图如图：
下列说法不正确的是
A．Ir的表面发生反应：H2+N2ON2+H2O
B．导电基体上的正极反应之一：+8e-+10H+=+3H2O
C．若导电基体上只有单原子铜，也能消除含氮污染物
D．若导电基体上的Pt颗粒增多，不利于降低溶液中的含氮量
12．最近，科学家研发了一种“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．左边吸附层中发生了还原反应
B．电池的总反应为
C．正极的电极反应为
D．电解质溶液中向左移动，向右移动
13．熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO阴极、多孔陶瓷电解质(熔融碱金属碳酸盐)隔膜、多孔金属Ni阳极、金属极板构成的燃料电池。工作时，该电池的阴极(正极)反应为O2+2CO2+4e-=2CO，下列有关说法中错误的是
A．该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率
B．该类电池的H2不能用CO、CH4等替代
C．该电池工作时，要避免H2、O2的接触
D．放电时，阳极(负极)反应式为2H2+2CO-4e-=2CO2+2H2O
14．锌-空气燃料电池(ZAFC)具有携带方便、成本低及安全无污染等优点，在离网电源及汽车电源的应用上具有广阔的前景。我国研制的新型锌-空气燃料电池工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为Zn+4OH- -2e-=[Zn(OH)4]2-
B．充电时，电解质溶液中c(OH)-逐渐增大
C．放电时，当负极减少6. 5 g，通过隔膜的电子个数约为1.204×1023
D．多孔炭可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于O2扩散至电极表面
15．锌-空气电池由活性炭(空气扩散极)、锌、苛性碱溶液构成，其中活性炭部分浸泡在苛性碱溶液中，其工作原理如图所示，负极产物是ZnO。下列说法不正确的是。
A．活性炭的作用是吸附空气，为电池提供氧化剂
B．原理图中的隔离膜为质子交换膜
C．负极反应式为Zn+2OH--2e=ZnO+H2O
D．电池工作时，当消耗1.6gO2，负极消耗0.1molZn
二、填空题（共5题）
16．氮氧化物的任意排放会造成酸雨、光化学烟雾等环境污染问题，有效处理氮氧化物目前已经成为一项重要的研究课题。
Ⅰ．利用燃料电池的原理来处理氮氧化物是一种方向。装置如图所示，在处理过程中石墨电极Ⅰ上反应生成一种氧化物Y。
(1)写出氧化物Y的化学式________。
(2)电流的流向：石墨Ⅰ_________石墨Ⅱ(填“→”或“←”)；石墨Ⅱ的电极反应式为________。
(3)当外电路每转移2 mol e-时理论上可以处理标准状况下的NO2________L。
Ⅱ．用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理，其原理示意如图所示(质子膜允许H+和H2O通过)
(4)图中电极Ⅰ应接电源的_________(填“正极”或“负极”)，接通电源工作一段时间后，电极Ⅰ附近的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)吸收塔中发生反应的离子方程式为________________________________________。
17．铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域也发挥着举足轻重的作用。回答下列问题：
(1)某同学根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)，设计如图所示的原电池。
①电极X的化学式为Cu，电极Y的化学式为___。
②盐桥中的阴离子向___(填化学式)溶液中移动。
(2)新型电池中的铝电池类型较多。
①Li－Al/FeS是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe。放电时的正极反应式为___。
②Al－空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多使用NaOH溶液为电解液。电池工作过程中电解液的pH___(填“增大”“减小”或“不变”)。
③如图为AlAg2O电池的原理结构示意图，这种电池可用作水下动力电源。该电池反应的化学方程式为2Al+3Ag2O+2NaOH=2NaAlO2+6Ag+H2O，当电极上析出1.08gAg时，电路中转移的电子为___mol。
(3)如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
请回答下列问题：
①写出电解饱和食盐水的离子方程式：___。
②离子交换膜的作用为：阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸、__。
③精制饱和食盐水从图中a位置补充，氢氧化钠溶液从图中___位置流出(选填“c”或“d”)。
18．观察如图A、B、C三个装置，回答下列问题：
(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯中，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一碳棒，可观察到碳棒上__(填“有”或“没有”)气泡产生。用导线把锌片和碳棒连接起来组成一个原电池(图A)，正极的反应式为___。
(2)如果烧杯中最初装入的是500 mL2 mol•L-1硫酸溶液，构成铜锌原电池(图B，假设产生的气体没有损失)，当收集到11.2 L(标准状况下)H2时，溶液体积变化忽略不计，则烧杯内溶液中溶质及其物质的量浓度为______。
(3)如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中(图C)，放置数天后，铁片生锈。负极反应式为__。
(4)将铜粉末用10%H2O2和3.0 mol•L-1的H2SO4混合溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率如表：
温度/℃
20
30
40
50
60
70
80
铜的平均溶解速率/(×10-3 mol•L-1•min-1)
7.34
8.01
9.25
7.98
7.24
6.73
5.76
由表中数据可知，当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，其主要原因是___。
19．原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图装置。
①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是_______。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池_______极(填“正”或“负”)，该电极反应式是_______，溶液中的H＋移向_______(填“Cu”或“Zn”)极。
③无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，若转移了0.2 mol电子，则理论上Zn片质量减轻_______g。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是_______(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为：_______。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)现有下列三个氧化还原反应：
A．2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2
B．2FeCl2+Cl2=2FeCl3
C．2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
Fe3+、I2、Cl2、MnO的氧化性由强到弱的顺序为_______
20．Ⅰ.某 0.2L 无土栽培用的营养液中含有 KCl、K2SO4、NH4Cl三种溶质，测得该营养液中部分离子的浓度柱状图如图甲所示。
(1)该营养液中 K2SO4的物质的量浓度为___________mol/L。
(2)若 NH不参与其他任何反应，将该营养液加水稀释，稀释过程中NH的浓度(c)随溶液体积(V)变化的曲线如图乙所示，则V1=___________，V2=___________。
Ⅱ.锂锰电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4，溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2，回答下列问题：
(1)外电路的电流方向是由___________极流向___________极(填字母)。
(2)电池正极反应式为___________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？___________(填“是”或“否”)，原因是___________。
参考答案
1．C
【详解】
A．Zn比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，电子沿导线从Zn流向Cu，A正确；
B．负极发生失电子的氧化反应，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B正确；
C．原电池中阴离子移向负极，向Zn极移动，C错误；
D．Cu极电极反应式为2H++2e-=H2↑，若有1mol电子流经导线，则可产生0.5mol氢气，D正确；
答案选C。
2．C
【详解】
A．Li为负极，负极反应为，不产生，正极才产生，A项错误；
B．钢板为正极，正极反应为，水被还原，B项错误；
C．电池工作时，阳离子移向正极，C项正确；
D．电池工作时，水既是溶剂又是氧化剂，D项错误；
故选C。
3．C
【详解】
A．铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，故A错误；
B．铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，铜为正极，电子由Fe环经过发光二极管流向铜线，故B错误；
C．铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，负极铁失电子，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故C正确；
D．酒精是非电解质，不能导电，不能将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置，故D错误；
答案选C。
4．B
【分析】
放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；充电时，阴极上得电子发生还原反应，阳极上失电子发生氧化反应，结合电极反应式进行分析解答。
【详解】
A. 放电时，正极上氧气得电子发生还原反应，所以氧气参与反应的电极是正极，故A错误；
B. 放电时，负极的电极反应为：，故B正确；
C. 正极的电极反应式为，标准状况下，的物质的量为，转移电子为lmol，故C错误；
D. 放电时，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+3H2O+6e−=6OH−，所以通入氧气的电极附近溶液的pH升高，故D错误；
故选B。
5．B
【详解】
A.该电化学装置为原电池装置，A项错误；
B.发生氧化反应，发生还原反应，故M电极为负极，N电极为正极，N电极的电极反应为，B项正确；
C.原电池工作时，阳离子从负极移向正极，即质子从M电极区通过质子交换膜移向N电极区，C项错误；
D.由N电极的电极反应式可知，外电路中通过2mol电子时，生成1molCO，故外电路中通过10mol电子，理论上可生成5molCO，即140gCO，D项错误；
答案选B。
6．C
【详解】
A.根据碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为可知,锌做负极失电子，电极反应式为，故A正确；
B.根据反应可知，正极电极反应式为，故B正确；
C.原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，故C错误；
D.根据锌电极反应式可知，外电路中每通过0.2mol电子，有0.1mol锌参加反应，其质量为6.5g，故D正确；
故答案：C。
7．B
【详解】
A．根据反应总式可知，锌化合价升高失去电子，故为负极，发生氧化反应，A错误；
B．石墨为正极，在正极得电子发生还原反应，生成，B正确；
C．电子从负极（锌电极）流出，经电流表流向正极（石墨电极），C错误；
D．由于在石墨电极上得到电子生成，右侧烧杯中正电荷减少，所以盐桥中的阳离子移向溶液（阳向正），阴离子移向溶液（阴向负），D错误；
答案选B。
8．B
【详解】
A．装置Ⅰ中，电路转移电子，电极溶解生成进入甲池，同时盐桥中的阴离子也进入甲池，所以甲池中溶液的质量增加不止，故A不选；
B．装置Ⅱ中，甲池相当于原电池，乙池相当于电解池，乙池石墨a电极连接电池负极，为阴极，发生还原反应，故装置Ⅰ中的石墨电极与装置Ⅱ中的石墨a电极的电极反应式均为，故选B；
C．装置Ⅰ是将化学能转化为电能，装置Ⅱ中，甲池是将化学能转化为电能，乙池则是将电能转化为化学能，故C不选；
D．电子只能在外电路的导线中流动，故D不选。
9．D
【分析】
根据锂离子电池的反应式为LixC6+Li1-xCoO26C+LiCoO2(x＜1)可判断出，放电时Li元素化合价升高， LixC6(可看作单质Li和C)作负极，A极电极式为：LixC6–xe-=6C+xLi+，Li1-xCoO2作正极，Co元素化合价降低，由此分析。
【详解】
A．放电时Li元素化合价升高， LixC6(可看作单质Li和C)作负极，A极电极式为：LixC6–xe-=6C+xLi+，故A正确；
B．放电时，根据A极电极式为：LixC6–xe-=6C+xLi+，可知转移xmol电子时，石墨电极减少xmol锂离子，若转移0.3mol电子，石墨电极将减重0.3mol×7g/mol=2.1g，故B正确；
C．放电时，A作负极，充电时，A极是阴极，接外电源的负极，故C正确；
D．放电时，Li1-xCoO2作正极，Co元素化合价降低，故D错误；
答案选D。
10．D
【详解】
A．a、b不连接，未形成原电池，Cu2+与Fe在接触面上直接反应，A项正确；
B．a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2+在该电极上得电子，B项正确；
C．a、b连接与否，溶液中的Cu2+均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2+，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；
D．a、b用导线连接，形成原电池，原电池可以加快氧化还原反应速率，所以铁失电子的速率大于两端不连接的速率，D项错误；
综上所述答案为D。
11．C
【详解】
A． 根据图示可知，Ir的表面发生反应：H2+N2ON2+H2O，A正确；
B． 导电基体上Pt颗粒上转化为，发生还原反应，则正极反应之一：+8e-+10H+=+3H2O，B正确；
C． 由图可知，若导电基体上只有单原子铜，转化为NO，不能消除含氮污染物，C错误；
D． 由图可知，Pt颗粒上转化为，则若导电基体上的Pt颗粒增多，不利于降低溶液中的含氮量，D正确；
故选C。
12．B
【分析】
由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应。
【详解】
A．左边为负极，发生氧化反应，A项错误；
B．氢气在负极上发生氧化反应，电解质中有强碱，故负极的电极反应为H2－2e－＋2OH－=2H2O，H+在正极发生还原反应，电极反应为2H++2e－=H2，电池总反应为：，B项正确；
C．H+在正极发生还原反应，电极反应为2H++2e－=H2，C项错误；
D．电解质溶液中Na＋向右边的正极移动，向左边的负极移动，D项错误；
答案选B。
13．B
【分析】
该燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，通入氧化剂氧气的电极是正极，负极反应式为H2-2e-+CO=CO2+H2O，正极反应式为O2+2CO2+4e-═2CO，放电时，电解质中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。
【详解】
A． 升高温度能加快反应速率，该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率，故A正确；
B． 还原性物质在负极发生氧化反应，该类电池的H2可以用CO、CH4等替代，故B错误；
C． H2、O2混合物在一定条件下可能发生爆炸，该电池工作时，要避免H2、O2的接触，防止爆炸，产生安全事故，故C正确；
D． 放电时，氢气失电子发生氧化反应，阳极(负极)反应式为2H2+2CO-4e-=2CO2+2H2O，故D正确；
故选B。
14．C
【分析】
根据图示，Zn失去电子生成[Zn(OH)4]2-，Zn为负极，电极反应式为Zn+4OH--2e-═[Zn(OH)4]2-，通入O2的电极为原电池的正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；电池充电与放电时电极反应相反，据此分析解答。
【详解】
A．放电时，Zn失电子生成[Zn(OH)4]2-，电极反应式为Zn+4OH--2e-═[Zn(OH)4]2-，故A正确；
B．充电时，电池反应为[Zn(OH)4]2-=2Zn+O2+4OH-+2H2O，电解质溶液中c(OH-)逐渐增大，故B正确；
C．放电时，电子由负极经过导线流向正极，不能通过隔膜进入电解质溶液中，故C错误；
D．采用多孔炭可提高电极与电解质溶液的接触面积、有利于氧气扩散至电极表面，使原电池工作持续、稳定，故D正确；
故选C。
15．B
【分析】
该装置为化学电池，锌为负极，负极产物是ZnO，则负极反应式为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，活性炭为正极，氧气在正极上得电子，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，据此分析；
【详解】
A．根据上述分析，氧气在正极上得到电子，活性炭的作用是吸附空气，为电池提供氧化剂，故A正确；
B．电解质为碱溶液，因此交换膜不能是质子交换膜，应用阴离子交换膜，故B错误；
C．根据上述分析，负极电极反应式为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，故C正确；
D．利用得失电子数目守恒，有，解得n(Zn)=0.1mol，故D正确；
答案为B。
16．N2O5 ← O2+4e-+2N2O5═4 44.8 负极 不变 2NO + 2S2O+2H2O ═ 4HSO+N2
【分析】
Ⅰ．通氧气的电极为正极，O2得到电子与N2O5作用生成NO3-；该电池中，NO2、O2发生反应生成N2O5。Ⅱ．HSO3-在电极I上转化为S2O，过程中S的化合价降低，得到电子发生还原反应，则电极I为阴极，电极反应：2HSO+2e-+2H+═S2O+2H2O，则电极Ⅱ为阳极，发生电极反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O，电解池中阳离子向阴极移动，电解池中H+通过质子膜向电极I处移动，处理NO时，产生HSO3-进入电解池，O2逸出电解池，S2O流出电解池，吸收塔中通入NO和S2O离子反应，生成N2和HSO，所以反应方程式为：2NO+2S2O+2H2O=N2+4HSO。
【详解】
(1)通氧气的电极为正极，则石墨Ⅱ电极为正极；O2得到电子与N2O5作用生成NO，氧化物Y的化学式N2O5。故答案为：N2O5；
(2)通氧气的电极为正极，则石墨Ⅱ电极为正极，石墨Ⅰ为负极，电流的流向：石墨Ⅰ←石墨Ⅱ(填“→”或“←”)；石墨Ⅱ的电极反应式为O2+4e-+2N2O5═4。故答案为：←；O2+4e-+2N2O5═4；
(3)该电池中，NO2、O2发生反应生成N2O5，该电池反应的方程式4NO2+O2=2N2O5，每处理4molNO2转移4mol电子，当外电路每转移2 mol e-时理论上可以处理标准状况下的NO244.8L。故答案为：44.8；
(4)HSO3-在电极I上转化为S2O，过程中S的化合价降低，得到电子发生还原反应，则电极I为阴极，图中电极Ⅰ应接电源的负极(填“正极”或“负极”)，接通电源工作一段时间后，电解池中阳离子向阴极移动，电解池中H+通过质子膜向电极I处移动，电极Ⅰ附近的pH将不变(填“增大”、“减小”或“不变”)。故答案为：负极；不变；
(5)吸收塔中通入NO和S2O离子反应，生成N2和HSO，吸收塔中发生反应的离子方程式为2NO + 2S2O+2H2O ═ 4HSO+N2。故答案为：2NO + 2S2O+2H2O ═ 4HSO+N2。
17．Al Al2(SO4)3 2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe或 FeS+2e-=S2-+Fe 减小 0.01 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O d
【详解】
(1)①根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)设计原电池，Al作负极，则根据装置图可知，电极X为Cu，作正极，电极Y为Al；
②原电池中，阴离子移动向负极，则盐桥中的阴离子向Al2(SO4)3溶液中移动；
(2)①Li－Al/FeS是一种二次电池，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe，由化合价变化可知，Li作负极，FeS作正极，则放电时的正极反应式为2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe或 FeS+2e-=S2-+Fe；
②Al－空气燃料电池，Al作负极，空气从正极通入，该电池多使用NaOH溶液为电解液，负极反应式为，正极反应式为，总反应式为，故电池工作过程中，氢氧根离子浓度减小，则pH减小；
③1.08gAg的物质的量为0.01mol，Ag的化合价从+1价降低为0，则电路中转移的电子为0.01mol；
(3)①阳极上氯离子放电生成氯气，则阳极反应式为，阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，则阴极反应式为，则电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；
②离子交换膜的作用为：阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸、阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；
③阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，则氢氧化钠溶液从图中d位置流出。
18．没有 2H++2e-=H2↑ c(H2SO4)=1 mol•L-1，c(ZnSO4)=1 mol•L-1 Fe-2e-=Fe2+ 温度越高，H2O2越容易分解
【详解】
(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯中，由于活动性：Zn＞H，所以Zn能够与硫酸发生置换反应，因此可观察到锌片上有气泡。再平行插入一碳棒，由于C不能与硫酸发生反应，因此不能观察到碳棒上产生气泡；若用导线把锌片和碳棒连接起来组成一个原电池(图A)，由于活动性：Zn＞C，所以Zn、C、硫酸构成原电池，Zn为原电池的负极，C为原电池的正极，在负极上Zn失去电子被氧化为Zn2+进入溶液，电子由负极Zn电极流到正极C电极，溶液中的H+在正极上得到电子，发生还原反应变为H2逸出，故正极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
(2)溶液中开始有H2SO4的物质的量n(H2SO4)=c·V=2 mol/L×0.5 mol=1 mol，反应产生H2的物质的量n(H2)==0.5 mol，根据反应方程式：Zn+H2SO4=ZnSO4+ H2↑可知：若反应产生0.5 mol H2，就会消耗0.5 mol H2SO4，反应产生0.5 mol的ZnSO4，则c(ZnSO4)==1 mol/L，溶液中剩余硫酸的物质的量为n(H2SO4)=1 mol-0.5 mol=0.5 mol，所以此时溶液中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)==1 mol/L；
(3)铁片、石墨和氯化钠溶液构成的原电池中，负极是铁，失电子变为Fe2+，发生氧化反应，所以负极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
(4)Cu在不同温度下的反应速率先是逐渐增大，后又逐渐减小，这是温度升高，物质的内能增大，活化分子的数目增大，单位时间内的有效碰撞次数增大，反应速率加快，但由于H2O2具有强氧化性和不稳定性，温度过高时双氧水易发生分解，氧化能力降低，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，因此要控制反应的温度不能过高。
19．Zn＋2H＋=Zn2+＋H2↑ 正 2H＋＋2e-=H2↑ Cu 6.5 a CH4＋10OH--8e-= CO＋7H2O 减小 MnO>Cl2>Fe3+>I2
【详解】
(1)①a和b不连接时，锌比铜更活泼，故锌能与稀硫酸反应，烧杯中发生反应的离子方程式是Zn＋2H＋=Zn2+＋H2↑，故答案为：Zn＋2H＋=Zn2+＋H2↑；
②a和b用导线连接，此时构成原电池，锌比铜活泼，则锌为负极，铜为正极，故Cu极为原电池正极，发生还原反应，该电极反应式是2H＋＋2e-=H2↑，原电池内部的电解质溶液中的阳离子由负极移向正极，故H＋移向Cu极，故答案为：正；2H＋＋2e-=H2↑；Cu；
③无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，根据1molZn在反应中失去2mol电子，若转移了0.2 mol电子，腐蚀的Zn的物质的量为0.1mol，则理论上Zn片质量减轻0.1 mol×65 g/mol=6.5 g，故答案为：6.5；
(2) ①根据图示可知电解质溶液为碱性电解质，故该极的总反应为：CH4+2O2+2OH-= CO+3H2O，在燃料电池中，通O2的一极为正极，该电极反应为：2O2+4H2O+8e-=8OH-，通燃料的一极为负极，故电池的负极是a电极，电极反应式为总反应式减去正极反应式，故负极反应式为：CH4＋10OH--8e-= CO＋7H2O，故答案为：a；CH4＋10OH- - 8e-= CO＋7H2O；
②根据电池的总反应式可知，反应中消耗OH-，故电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小，故答案为：减小；
(3)根据在同一个氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，故有：
A．2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2中FeCl3为氧化剂，I2为氧化产物，故氧化性：FeCl3＞I2，
B．2FeCl2+Cl2=2FeCl3中Cl2为氧化剂，FeCl3为氧化产物，故氧化性：Cl2＞FeCl3，
C．2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑中KMnO4为氧化剂，Cl2为氧化产物，故氧化性：KMnO4＞Cl2；
综上所述可知，Fe3+、I2、Cl2、MnO的氧化性由强到弱的顺序为MnO>Cl2>Fe3+>I2；
故答案为：MnO>Cl2>Fe3+>I2。
20．4.0 0.2 1.0 b a MnO2+e-+Li+=LiMnO2 否 电极Li是活泼金属，能与水反应
【分析】
Ⅰ．根据柱状图可知，K+、、Cl-的浓度分别是 9.0mol/L、4.0mol/L、9.0mol/L，由电荷守恒得c()≈c(Cl-)+2c()-c(K+)= 9.0mol/L+8.0mol/L-9.0mol/L=8.0mol/L；
Ⅱ．Li作负极，失电子，变为Li+；MnO2作正极，得电子，变为LiMnO2。
【详解】
Ⅰ．(1)只有K2SO4含，因此c(K2SO4)=c()=4.0mol/L，故答案为：4.0；
(2)由图可知V1时c()=8.0mol/L，则V1=0.2；根据c(浓)×V(浓)=c(稀)×V(稀)得8.0mol/L×0.2L=1.6mol/L×V2，可求出 V2=1.0，故答案为：0.2；1.0；
Ⅱ．(1)锂作负极，因此外电路的电流方向是由正极 b 流向负极 a，故答案为：b；a；
(2)MnO2在电池正极b上得到电子变成LiMnO2，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，故答案为：MnO2+e-+Li+=LiMnO2；
(3)由于负极材料 Li 是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂，故答案为：否；电极 Li 是活泼金属，能与水反应。
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2022届高三化学一轮高考复习常考题型：69原电池原理理解和应用基础题
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题（共15题）
1．下列对Zn-Cu原电池(如图所示)的描述错误的是
A．Cu为正极，电子沿导线从Zn流向Cu
B．负极发生氧化反应，其反应式为：Zn-2e-=Zn2+
C．向Cu极移动
D．若有1mol电子流经导线，则可产生0.5mol气体
2．锂水电池是一种可用于鱼雷和潜艇的贮备电池。该电池的电极材料是Li和钢板，电解质为LiOH，使用时加水即可工作。下列有关该电池的说法正确的是
A．Li为负极，电池工作时，Li电极生成
B．钢板为正极，水在该电极被氧化
C．放电时，水中的向正极移动
D．电池工作时，水只起到溶剂作用，溶解电解质
3．如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是
A．铁环作为柠檬电池的正极
B．电子由铜线经过发光二极管流向Fe环
C．负极的电极反应为：Fe-2e-= Fe2+
D．可将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置
4．现有一种甲醇、氧气和强碱溶液组成的新型电池，充满电后可连续使用一个月，其电池反应式为，则下列有关说法正确的是（ ）
A．放电时，参与反应的电极为正极
B．放电时，负极的电极反应式为
C．标准状况下，通入并完全反应后，有电子转移
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低
5．科技工作者利用催化剂和电化学原理还原，使其转化为可被利用的燃料。如图所示装置就可以将转化为燃料CO。下列有关判断正确的是
A．该装置的电化学原理为电解原理，M电极发生氧化反应
B．该装置工作时，N电极的电极反应为
C．质子由N电极区通过质子交换膜移向M电极区
D．外电路中流过10mol电子，理论上可收集70g燃料
6．碱性电池具有容量大，放电电流大等特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为。下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，理论上锌的质量减小6.5g
7．某化学兴趣小组利用反应，设计了如图所示的装置，下列说法正确的是（ ）
A．为负极，发生还原反应
B．石墨电极上发生的反应为
C．电子流动方向为石墨电极→电流表→锌电极
D．盐桥中移向溶液，移向溶液
8．将图所示装置中的盐桥(琼脂-饱和溶液)换成铜导线与石墨棒连接得到装置Ⅱ，发现电流计指针仍然有偏转。下列说法正确的是
A．装置Ⅰ中，电路转移电子，则甲池溶液的质量增加
B．装置Ⅰ中的石墨电极与装置Ⅱ中的石墨a电极的电极反应式相同
C．两装置均是将化学能转化为电能
D．装置Ⅱ中电子流向为→电流计→石墨a→经电解质溶液到达石墨b→铜丝→石墨c→
9．2019年诺贝尔化学奖授予了锂离子电池开发的三位科学家。一种锂离子电池的反应式为LixC6+Li1-xCoO26C+LiCoO2(x＜1)其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．放电时A极电极式为:LixC6–xe-=6C+xLi+
B．放电时，若转移0.3mol电子，石墨电极将减重2.1g
C．充电时，A极接外电源的负极
D．该电池放电过程中Co元素化合价不变
10．某小组为研究电化学原理，设计如图装置，下列叙述不正确的是（ ）
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2++2e-=Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a、b连接起来，铁失电子的速率等于两端不连接的速率
11．在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下，密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮()以达到消除污染的目的。其工作原理的示意图如图：
下列说法不正确的是
A．Ir的表面发生反应：H2+N2ON2+H2O
B．导电基体上的正极反应之一：+8e-+10H+=+3H2O
C．若导电基体上只有单原子铜，也能消除含氮污染物
D．若导电基体上的Pt颗粒增多，不利于降低溶液中的含氮量
12．最近，科学家研发了一种“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．左边吸附层中发生了还原反应
B．电池的总反应为
C．正极的电极反应为
D．电解质溶液中向左移动，向右移动
13．熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO阴极、多孔陶瓷电解质(熔融碱金属碳酸盐)隔膜、多孔金属Ni阳极、金属极板构成的燃料电池。工作时，该电池的阴极(正极)反应为O2+2CO2+4e-=2CO，下列有关说法中错误的是
A．该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率
B．该类电池的H2不能用CO、CH4等替代
C．该电池工作时，要避免H2、O2的接触
D．放电时，阳极(负极)反应式为2H2+2CO-4e-=2CO2+2H2O
14．锌-空气燃料电池(ZAFC)具有携带方便、成本低及安全无污染等优点，在离网电源及汽车电源的应用上具有广阔的前景。我国研制的新型锌-空气燃料电池工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为Zn+4OH- -2e-=[Zn(OH)4]2-
B．充电时，电解质溶液中c(OH)-逐渐增大
C．放电时，当负极减少6. 5 g，通过隔膜的电子个数约为1.204×1023
D．多孔炭可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于O2扩散至电极表面
15．锌-空气电池由活性炭(空气扩散极)、锌、苛性碱溶液构成，其中活性炭部分浸泡在苛性碱溶液中，其工作原理如图所示，负极产物是ZnO。下列说法不正确的是。
A．活性炭的作用是吸附空气，为电池提供氧化剂
B．原理图中的隔离膜为质子交换膜
C．负极反应式为Zn+2OH--2e=ZnO+H2O
D．电池工作时，当消耗1.6gO2，负极消耗0.1molZn
二、填空题（共5题）
16．氮氧化物的任意排放会造成酸雨、光化学烟雾等环境污染问题，有效处理氮氧化物目前已经成为一项重要的研究课题。
Ⅰ．利用燃料电池的原理来处理氮氧化物是一种方向。装置如图所示，在处理过程中石墨电极Ⅰ上反应生成一种氧化物Y。
(1)写出氧化物Y的化学式________。
(2)电流的流向：石墨Ⅰ_________石墨Ⅱ(填“→”或“←”)；石墨Ⅱ的电极反应式为________。
(3)当外电路每转移2 mol e-时理论上可以处理标准状况下的NO2________L。
Ⅱ．用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理，其原理示意如图所示(质子膜允许H+和H2O通过)
(4)图中电极Ⅰ应接电源的_________(填“正极”或“负极”)，接通电源工作一段时间后，电极Ⅰ附近的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)吸收塔中发生反应的离子方程式为________________________________________。
17．铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域也发挥着举足轻重的作用。回答下列问题：
(1)某同学根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)，设计如图所示的原电池。
①电极X的化学式为Cu，电极Y的化学式为___。
②盐桥中的阴离子向___(填化学式)溶液中移动。
(2)新型电池中的铝电池类型较多。
①Li－Al/FeS是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe。放电时的正极反应式为___。
②Al－空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多使用NaOH溶液为电解液。电池工作过程中电解液的pH___(填“增大”“减小”或“不变”)。
③如图为AlAg2O电池的原理结构示意图，这种电池可用作水下动力电源。该电池反应的化学方程式为2Al+3Ag2O+2NaOH=2NaAlO2+6Ag+H2O，当电极上析出1.08gAg时，电路中转移的电子为___mol。
(3)如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
请回答下列问题：
①写出电解饱和食盐水的离子方程式：___。
②离子交换膜的作用为：阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸、__。
③精制饱和食盐水从图中a位置补充，氢氧化钠溶液从图中___位置流出(选填“c”或“d”)。
18．观察如图A、B、C三个装置，回答下列问题：
(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯中，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一碳棒，可观察到碳棒上__(填“有”或“没有”)气泡产生。用导线把锌片和碳棒连接起来组成一个原电池(图A)，正极的反应式为___。
(2)如果烧杯中最初装入的是500 mL2 mol•L-1硫酸溶液，构成铜锌原电池(图B，假设产生的气体没有损失)，当收集到11.2 L(标准状况下)H2时，溶液体积变化忽略不计，则烧杯内溶液中溶质及其物质的量浓度为______。
(3)如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中(图C)，放置数天后，铁片生锈。负极反应式为__。
(4)将铜粉末用10%H2O2和3.0 mol•L-1的H2SO4混合溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率如表：
温度/℃
20
30
40
50
60
70
80
铜的平均溶解速率/(×10-3 mol•L-1•min-1)
7.34
8.01
9.25
7.98
7.24
6.73
5.76
由表中数据可知，当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，其主要原因是___。
19．原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图装置。
①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是_______。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池_______极(填“正”或“负”)，该电极反应式是_______，溶液中的H＋移向_______(填“Cu”或“Zn”)极。
③无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，若转移了0.2 mol电子，则理论上Zn片质量减轻_______g。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是_______(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为：_______。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)现有下列三个氧化还原反应：
A．2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2
B．2FeCl2+Cl2=2FeCl3
C．2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
Fe3+、I2、Cl2、MnO的氧化性由强到弱的顺序为_______
20．Ⅰ.某 0.2L 无土栽培用的营养液中含有 KCl、K2SO4、NH4Cl三种溶质，测得该营养液中部分离子的浓度柱状图如图甲所示。
(1)该营养液中 K2SO4的物质的量浓度为___________mol/L。
(2)若 NH不参与其他任何反应，将该营养液加水稀释，稀释过程中NH的浓度(c)随溶液体积(V)变化的曲线如图乙所示，则V1=___________，V2=___________。
Ⅱ.锂锰电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4，溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2，回答下列问题：
(1)外电路的电流方向是由___________极流向___________极(填字母)。
(2)电池正极反应式为___________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？___________(填“是”或“否”)，原因是___________。
参考答案
1．C
【详解】
A．Zn比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，电子沿导线从Zn流向Cu，A正确；
B．负极发生失电子的氧化反应，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B正确；
C．原电池中阴离子移向负极，向Zn极移动，C错误；
D．Cu极电极反应式为2H++2e-=H2↑，若有1mol电子流经导线，则可产生0.5mol氢气，D正确；
答案选C。
2．C
【详解】
A．Li为负极，负极反应为，不产生，正极才产生，A项错误；
B．钢板为正极，正极反应为，水被还原，B项错误；
C．电池工作时，阳离子移向正极，C项正确；
D．电池工作时，水既是溶剂又是氧化剂，D项错误；
故选C。
3．C
【详解】
A．铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，故A错误；
B．铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，铜为正极，电子由Fe环经过发光二极管流向铜线，故B错误；
C．铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，负极铁失电子，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故C正确；
D．酒精是非电解质，不能导电，不能将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置，故D错误；
答案选C。
4．B
【分析】
放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；充电时，阴极上得电子发生还原反应，阳极上失电子发生氧化反应，结合电极反应式进行分析解答。
【详解】
A. 放电时，正极上氧气得电子发生还原反应，所以氧气参与反应的电极是正极，故A错误；
B. 放电时，负极的电极反应为：，故B正确；
C. 正极的电极反应式为，标准状况下，的物质的量为，转移电子为lmol，故C错误；
D. 放电时，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+3H2O+6e−=6OH−，所以通入氧气的电极附近溶液的pH升高，故D错误；
故选B。
5．B
【详解】
A.该电化学装置为原电池装置，A项错误；
B.发生氧化反应，发生还原反应，故M电极为负极，N电极为正极，N电极的电极反应为，B项正确；
C.原电池工作时，阳离子从负极移向正极，即质子从M电极区通过质子交换膜移向N电极区，C项错误；
D.由N电极的电极反应式可知，外电路中通过2mol电子时，生成1molCO，故外电路中通过10mol电子，理论上可生成5molCO，即140gCO，D项错误；
答案选B。
6．C
【详解】
A.根据碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为可知,锌做负极失电子，电极反应式为，故A正确；
B.根据反应可知，正极电极反应式为，故B正确；
C.原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，故C错误；
D.根据锌电极反应式可知，外电路中每通过0.2mol电子，有0.1mol锌参加反应，其质量为6.5g，故D正确；
故答案：C。
7．B
【详解】
A．根据反应总式可知，锌化合价升高失去电子，故为负极，发生氧化反应，A错误；
B．石墨为正极，在正极得电子发生还原反应，生成，B正确；
C．电子从负极（锌电极）流出，经电流表流向正极（石墨电极），C错误；
D．由于在石墨电极上得到电子生成，右侧烧杯中正电荷减少，所以盐桥中的阳离子移向溶液（阳向正），阴离子移向溶液（阴向负），D错误；
答案选B。
8．B
【详解】
A．装置Ⅰ中，电路转移电子，电极溶解生成进入甲池，同时盐桥中的阴离子也进入甲池，所以甲池中溶液的质量增加不止，故A不选；
B．装置Ⅱ中，甲池相当于原电池，乙池相当于电解池，乙池石墨a电极连接电池负极，为阴极，发生还原反应，故装置Ⅰ中的石墨电极与装置Ⅱ中的石墨a电极的电极反应式均为，故选B；
C．装置Ⅰ是将化学能转化为电能，装置Ⅱ中，甲池是将化学能转化为电能，乙池则是将电能转化为化学能，故C不选；
D．电子只能在外电路的导线中流动，故D不选。
9．D
【分析】
根据锂离子电池的反应式为LixC6+Li1-xCoO26C+LiCoO2(x＜1)可判断出，放电时Li元素化合价升高， LixC6(可看作单质Li和C)作负极，A极电极式为：LixC6–xe-=6C+xLi+，Li1-xCoO2作正极，Co元素化合价降低，由此分析。
【详解】
A．放电时Li元素化合价升高， LixC6(可看作单质Li和C)作负极，A极电极式为：LixC6–xe-=6C+xLi+，故A正确；
B．放电时，根据A极电极式为：LixC6–xe-=6C+xLi+，可知转移xmol电子时，石墨电极减少xmol锂离子，若转移0.3mol电子，石墨电极将减重0.3mol×7g/mol=2.1g，故B正确；
C．放电时，A作负极，充电时，A极是阴极，接外电源的负极，故C正确；
D．放电时，Li1-xCoO2作正极，Co元素化合价降低，故D错误；
答案选D。
10．D
【详解】
A．a、b不连接，未形成原电池，Cu2+与Fe在接触面上直接反应，A项正确；
B．a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2+在该电极上得电子，B项正确；
C．a、b连接与否，溶液中的Cu2+均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2+，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；
D．a、b用导线连接，形成原电池，原电池可以加快氧化还原反应速率，所以铁失电子的速率大于两端不连接的速率，D项错误；
综上所述答案为D。
11．C
【详解】
A． 根据图示可知，Ir的表面发生反应：H2+N2ON2+H2O，A正确；
B． 导电基体上Pt颗粒上转化为，发生还原反应，则正极反应之一：+8e-+10H+=+3H2O，B正确；
C． 由图可知，若导电基体上只有单原子铜，转化为NO，不能消除含氮污染物，C错误；
D． 由图可知，Pt颗粒上转化为，则若导电基体上的Pt颗粒增多，不利于降低溶液中的含氮量，D正确；
故选C。
12．B
【分析】
由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应。
【详解】
A．左边为负极，发生氧化反应，A项错误；
B．氢气在负极上发生氧化反应，电解质中有强碱，故负极的电极反应为H2－2e－＋2OH－=2H2O，H+在正极发生还原反应，电极反应为2H++2e－=H2，电池总反应为：，B项正确；
C．H+在正极发生还原反应，电极反应为2H++2e－=H2，C项错误；
D．电解质溶液中Na＋向右边的正极移动，向左边的负极移动，D项错误；
答案选B。
13．B
【分析】
该燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，通入氧化剂氧气的电极是正极，负极反应式为H2-2e-+CO=CO2+H2O，正极反应式为O2+2CO2+4e-═2CO，放电时，电解质中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。
【详解】
A． 升高温度能加快反应速率，该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率，故A正确；
B． 还原性物质在负极发生氧化反应，该类电池的H2可以用CO、CH4等替代，故B错误；
C． H2、O2混合物在一定条件下可能发生爆炸，该电池工作时，要避免H2、O2的接触，防止爆炸，产生安全事故，故C正确；
D． 放电时，氢气失电子发生氧化反应，阳极(负极)反应式为2H2+2CO-4e-=2CO2+2H2O，故D正确；
故选B。
14．C
【分析】
根据图示，Zn失去电子生成[Zn(OH)4]2-，Zn为负极，电极反应式为Zn+4OH--2e-═[Zn(OH)4]2-，通入O2的电极为原电池的正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；电池充电与放电时电极反应相反，据此分析解答。
【详解】
A．放电时，Zn失电子生成[Zn(OH)4]2-，电极反应式为Zn+4OH--2e-═[Zn(OH)4]2-，故A正确；
B．充电时，电池反应为[Zn(OH)4]2-=2Zn+O2+4OH-+2H2O，电解质溶液中c(OH-)逐渐增大，故B正确；
C．放电时，电子由负极经过导线流向正极，不能通过隔膜进入电解质溶液中，故C错误；
D．采用多孔炭可提高电极与电解质溶液的接触面积、有利于氧气扩散至电极表面，使原电池工作持续、稳定，故D正确；
故选C。
15．B
【分析】
该装置为化学电池，锌为负极，负极产物是ZnO，则负极反应式为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，活性炭为正极，氧气在正极上得电子，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，据此分析；
【详解】
A．根据上述分析，氧气在正极上得到电子，活性炭的作用是吸附空气，为电池提供氧化剂，故A正确；
B．电解质为碱溶液，因此交换膜不能是质子交换膜，应用阴离子交换膜，故B错误；
C．根据上述分析，负极电极反应式为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，故C正确；
D．利用得失电子数目守恒，有，解得n(Zn)=0.1mol，故D正确；
答案为B。
16．N2O5 ← O2+4e-+2N2O5═4 44.8 负极 不变 2NO + 2S2O+2H2O ═ 4HSO+N2
【分析】
Ⅰ．通氧气的电极为正极，O2得到电子与N2O5作用生成NO3-；该电池中，NO2、O2发生反应生成N2O5。Ⅱ．HSO3-在电极I上转化为S2O，过程中S的化合价降低，得到电子发生还原反应，则电极I为阴极，电极反应：2HSO+2e-+2H+═S2O+2H2O，则电极Ⅱ为阳极，发生电极反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O，电解池中阳离子向阴极移动，电解池中H+通过质子膜向电极I处移动，处理NO时，产生HSO3-进入电解池，O2逸出电解池，S2O流出电解池，吸收塔中通入NO和S2O离子反应，生成N2和HSO，所以反应方程式为：2NO+2S2O+2H2O=N2+4HSO。
【详解】
(1)通氧气的电极为正极，则石墨Ⅱ电极为正极；O2得到电子与N2O5作用生成NO，氧化物Y的化学式N2O5。故答案为：N2O5；
(2)通氧气的电极为正极，则石墨Ⅱ电极为正极，石墨Ⅰ为负极，电流的流向：石墨Ⅰ←石墨Ⅱ(填“→”或“←”)；石墨Ⅱ的电极反应式为O2+4e-+2N2O5═4。故答案为：←；O2+4e-+2N2O5═4；
(3)该电池中，NO2、O2发生反应生成N2O5，该电池反应的方程式4NO2+O2=2N2O5，每处理4molNO2转移4mol电子，当外电路每转移2 mol e-时理论上可以处理标准状况下的NO244.8L。故答案为：44.8；
(4)HSO3-在电极I上转化为S2O，过程中S的化合价降低，得到电子发生还原反应，则电极I为阴极，图中电极Ⅰ应接电源的负极(填“正极”或“负极”)，接通电源工作一段时间后，电解池中阳离子向阴极移动，电解池中H+通过质子膜向电极I处移动，电极Ⅰ附近的pH将不变(填“增大”、“减小”或“不变”)。故答案为：负极；不变；
(5)吸收塔中通入NO和S2O离子反应，生成N2和HSO，吸收塔中发生反应的离子方程式为2NO + 2S2O+2H2O ═ 4HSO+N2。故答案为：2NO + 2S2O+2H2O ═ 4HSO+N2。
17．Al Al2(SO4)3 2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe或 FeS+2e-=S2-+Fe 减小 0.01 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O d
【详解】
(1)①根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)设计原电池，Al作负极，则根据装置图可知，电极X为Cu，作正极，电极Y为Al；
②原电池中，阴离子移动向负极，则盐桥中的阴离子向Al2(SO4)3溶液中移动；
(2)①Li－Al/FeS是一种二次电池，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe，由化合价变化可知，Li作负极，FeS作正极，则放电时的正极反应式为2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe或 FeS+2e-=S2-+Fe；
②Al－空气燃料电池，Al作负极，空气从正极通入，该电池多使用NaOH溶液为电解液，负极反应式为，正极反应式为，总反应式为，故电池工作过程中，氢氧根离子浓度减小，则pH减小；
③1.08gAg的物质的量为0.01mol，Ag的化合价从+1价降低为0，则电路中转移的电子为0.01mol；
(3)①阳极上氯离子放电生成氯气，则阳极反应式为，阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，则阴极反应式为，则电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；
②离子交换膜的作用为：阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸、阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；
③阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，则氢氧化钠溶液从图中d位置流出。
18．没有 2H++2e-=H2↑ c(H2SO4)=1 mol•L-1，c(ZnSO4)=1 mol•L-1 Fe-2e-=Fe2+ 温度越高，H2O2越容易分解
【详解】
(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯中，由于活动性：Zn＞H，所以Zn能够与硫酸发生置换反应，因此可观察到锌片上有气泡。再平行插入一碳棒，由于C不能与硫酸发生反应，因此不能观察到碳棒上产生气泡；若用导线把锌片和碳棒连接起来组成一个原电池(图A)，由于活动性：Zn＞C，所以Zn、C、硫酸构成原电池，Zn为原电池的负极，C为原电池的正极，在负极上Zn失去电子被氧化为Zn2+进入溶液，电子由负极Zn电极流到正极C电极，溶液中的H+在正极上得到电子，发生还原反应变为H2逸出，故正极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
(2)溶液中开始有H2SO4的物质的量n(H2SO4)=c·V=2 mol/L×0.5 mol=1 mol，反应产生H2的物质的量n(H2)==0.5 mol，根据反应方程式：Zn+H2SO4=ZnSO4+ H2↑可知：若反应产生0.5 mol H2，就会消耗0.5 mol H2SO4，反应产生0.5 mol的ZnSO4，则c(ZnSO4)==1 mol/L，溶液中剩余硫酸的物质的量为n(H2SO4)=1 mol-0.5 mol=0.5 mol，所以此时溶液中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)==1 mol/L；
(3)铁片、石墨和氯化钠溶液构成的原电池中，负极是铁，失电子变为Fe2+，发生氧化反应，所以负极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
(4)Cu在不同温度下的反应速率先是逐渐增大，后又逐渐减小，这是温度升高，物质的内能增大，活化分子的数目增大，单位时间内的有效碰撞次数增大，反应速率加快，但由于H2O2具有强氧化性和不稳定性，温度过高时双氧水易发生分解，氧化能力降低，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，因此要控制反应的温度不能过高。
19．Zn＋2H＋=Zn2+＋H2↑ 正 2H＋＋2e-=H2↑ Cu 6.5 a CH4＋10OH--8e-= CO＋7H2O 减小 MnO>Cl2>Fe3+>I2
【详解】
(1)①a和b不连接时，锌比铜更活泼，故锌能与稀硫酸反应，烧杯中发生反应的离子方程式是Zn＋2H＋=Zn2+＋H2↑，故答案为：Zn＋2H＋=Zn2+＋H2↑；
②a和b用导线连接，此时构成原电池，锌比铜活泼，则锌为负极，铜为正极，故Cu极为原电池正极，发生还原反应，该电极反应式是2H＋＋2e-=H2↑，原电池内部的电解质溶液中的阳离子由负极移向正极，故H＋移向Cu极，故答案为：正；2H＋＋2e-=H2↑；Cu；
③无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，根据1molZn在反应中失去2mol电子，若转移了0.2 mol电子，腐蚀的Zn的物质的量为0.1mol，则理论上Zn片质量减轻0.1 mol×65 g/mol=6.5 g，故答案为：6.5；
(2) ①根据图示可知电解质溶液为碱性电解质，故该极的总反应为：CH4+2O2+2OH-= CO+3H2O，在燃料电池中，通O2的一极为正极，该电极反应为：2O2+4H2O+8e-=8OH-，通燃料的一极为负极，故电池的负极是a电极，电极反应式为总反应式减去正极反应式，故负极反应式为：CH4＋10OH--8e-= CO＋7H2O，故答案为：a；CH4＋10OH- - 8e-= CO＋7H2O；
②根据电池的总反应式可知，反应中消耗OH-，故电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小，故答案为：减小；
(3)根据在同一个氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，故有：
A．2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2中FeCl3为氧化剂，I2为氧化产物，故氧化性：FeCl3＞I2，
B．2FeCl2+Cl2=2FeCl3中Cl2为氧化剂，FeCl3为氧化产物，故氧化性：Cl2＞FeCl3，
C．2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑中KMnO4为氧化剂，Cl2为氧化产物，故氧化性：KMnO4＞Cl2；
综上所述可知，Fe3+、I2、Cl2、MnO的氧化性由强到弱的顺序为MnO>Cl2>Fe3+>I2；
故答案为：MnO>Cl2>Fe3+>I2。
20．4.0 0.2 1.0 b a MnO2+e-+Li+=LiMnO2 否 电极Li是活泼金属，能与水反应
【分析】
Ⅰ．根据柱状图可知，K+、、Cl-的浓度分别是 9.0mol/L、4.0mol/L、9.0mol/L，由电荷守恒得c()≈c(Cl-)+2c()-c(K+)= 9.0mol/L+8.0mol/L-9.0mol/L=8.0mol/L；
Ⅱ．Li作负极，失电子，变为Li+；MnO2作正极，得电子，变为LiMnO2。
【详解】
Ⅰ．(1)只有K2SO4含，因此c(K2SO4)=c()=4.0mol/L，故答案为：4.0；
(2)由图可知V1时c()=8.0mol/L，则V1=0.2；根据c(浓)×V(浓)=c(稀)×V(稀)得8.0mol/L×0.2L=1.6mol/L×V2，可求出 V2=1.0，故答案为：0.2；1.0；
Ⅱ．(1)锂作负极，因此外电路的电流方向是由正极 b 流向负极 a，故答案为：b；a；
(2)MnO2在电池正极b上得到电子变成LiMnO2，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，故答案为：MnO2+e-+Li+=LiMnO2；
(3)由于负极材料 Li 是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂，故答案为：否；电极 Li 是活泼金属，能与水反应。
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