第四章化学反应与电能同步习题2023---2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

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第四章 化学反应与电能同步习题

一、单选题
1．下列实验操作规范且能达到目的的是
A
B
C
D




除去碳酸钠中的碳酸氢钠
氯气的净化
粗铜精炼
收集NO气体

A．A B．B C．C D．D
2．下列叙述和所作解释均正确的是
选项
叙述
解释
A
可作食品干燥剂
具有很强的吸水性
B
浓硝酸保存在棕色试剂瓶
浓硝酸见光易分解
C
牺牲阳极的阴极保护法可用于钢铁防腐
钢铁不能在电解池阴极上得电子
D
可溶性铝盐能用于饮用水杀菌消毒
铝盐能吸附水中悬浮杂质
A．A B．B C．C D．D
3．某种锂电池用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂( LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯  中形成的，电池总反应方程式为:4Li+2SOCl2==4LiCl+SO2↑+S，下列叙述中正确的是
A．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响
B．金属锂被还原作电池的负极
C．电池工作过程中，Cl—向石墨电极移动
D．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4:1
4． Li-SO2Cl2电池是一种新型电池。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SO2Cl2，电池的总反应可表示为。若用该电池电解CuSO4溶液，装置如图所示，膜两侧的溶液均为足量CuSO4和H2SO4混合溶液，且两侧溶液质量相同。下列说法正确的是

A．该新型电池的正极反应为
B．若Li-SO2Cl2电池产生了标况下22.4 L气体，则电解池膜两侧溶液的质量差为44 g
C．可加入磷酸溶液代替电解液LiAlCl4-SO2Cl2以提高电解质的导电率
D．该装置工作时，电解池溶液中的H+从左池进入右池
5．用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理，其原理如图所示，质子膜允许和通过。有关说法正确的是

A．电极Ⅰ为电解池的阳极，吸收塔反应为
B．电解池中的质子运动方向：左室→质子膜→右室
C．吸收塔中每处理1mol NO则右室会生成
D．电极Ⅱ发生的反应为：
6．一种混合水性可充电电池的能量密度较传统锂电池有明显提高，其放电时工作原理如图所示。下列叙述正确的是

A．放电刚开始，电池负极材料为Zn，正极材料为
B．充电过程中K+通过离子交换膜移向溶液
C．放电过程总反应：
D．充电时电路中每通过，理论上可使电极增重1.4g
7．类比是预测物质性质与化学反应的重要方法，下列类比结果合理的是
A．是非极性分子，则也是非极性分子
B．是分子晶体，也是分子晶体
C．溶液蒸干得到固体，溶液蒸干也得到固体
D．铁碳合金插入食盐水发生吸氧腐蚀，则铜碳合金插入食盐水也会发生吸氧腐蚀
8．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。硫化氢-空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l) ∆H=-632kJ/mol，下列说法中错误的是

A．电子从电极a流出，经负载流向电极b
B．当电极a的质量增加64g时，电池内部释放632kJ的热能
C．电极b上发生的电极反应为
D．标准状况下，每11.2LH2S参与反应，有1molH+经固体电解质膜进入正极区
9．我国首先研制出以铝-空气-海水电池作为新型航标灯。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝氧化而源源不断地产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其能量比干电池高20～50倍，其结构如下图。下列说法不正确的是

A．Al是负极
B．正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-
C．电池工作时，正极附近的溶液的PH降低
D．若消耗27g铝，理论上需要0.75mol的氧气
10．中国科学院福建物质结构研究所课题组基于二氧化碳和甲酸的相互转化反应设计并实现了一种可逆的水系金属—二氧化碳二次电池，放电时工作原理如图所示。下列有关电池放电时的说法错误的是

A．N极发生还原反应
B．电子由N极流出经导线流入M极
C．N极的电极反应式为
D．若电路中流过个电子，则理论上M极有3.25g锌参加反应
11．下列有关装置的说法正确的是

A．装置Ⅰ中为原电池的负极
B．装置Ⅱ为一次电池
C．装置Ⅲ可构成原电池
D．装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒
12．粗铜中含有锌、铁、金、银等杂质，通过电解法将其精炼，下列说法不正确的是
A．粗铜与电源的正极相连发生氧化反应：Cu-2e－= Cu2+
B．精铜作为阴极材料，不参与电极反应，电解过程中逐渐变粗
C．用CuSO4作电解质溶液，电解过程中CuSO4溶液浓度略减小
D．锌、铁、金、银等杂质沉积在阳极周围，成为阳极泥
13．一种利用生物电化学方法脱除水体中NH的原理如图所示。

下列说法正确的是
A．M为电源的负极，N为电源的正极
B．装置工作时，电极a周围溶液的pH降低
C．装置内工作温度越高，NH的脱除率一定越大
D．电极b上发生的反应之一为2NO+8H++8e-=N2↑+4H2O

二、填空题
14．镍氢电池广泛用于油电一体的混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。
Ⅰ.某品牌镍氢电池的总反应为，其中，MH为吸附了氢原子的储氢合金。图1为该电池放电时的工作原理示意图。

(1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。
①电极A是 (填“正极”或“负极”)。
②正极的电极反应式为 。
(2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，此时电极A附近的pH (填“变大”“不变”或“变小”)
Ⅱ.该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如下：

转化过程中所用和NaOH溶液通过电解溶液获得，装置如图2。
已知：阴离子交换膜可选择性透过阴离子，阳离子交换膜可选择性透过阳离子。

(3)图2中，电极C为电解池的 (填“阴极”或“阳极”)。
(4)产生的是 (填“甲池”“乙池”或“丙池”)，结合化学用语说明产生的原理： 。
(5)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体134.4L(标准状况下)，理论上最多可回收得到(摩尔质量为)的质量为 。
15．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是AgNO3溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：
①电解池中Y电极上的电极反应式为 。在Y电极附近观察到的实验现象是 ；检验该电极反应产物的方法是 。
②X电极上的电极反应式为 。
（2）如要用电解方法精炼粗镍，电解液a选用Ni(NO3)2溶液，则：
①X电极的材料是 ，电极反应式为 ；
②Y电极的材料是 ，电极反应式为 。
16．如图，p、q为直流电源两极，A由+2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：

(1)p为 极，A极发生了 反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)D为 极，试管里收集到的气体是 。
(3)C极的电极反应方程式为 。
(4)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)当电路中通过0.004mol电子时，B电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为 。
17．认真观察下列装置，回答下列问题：

(1)装置B中PbO2上发生的电极反应为： 。连接装置B、C的U形管中装填含有琼脂的KCl饱和溶液，其作用是 。
(2)装置A中总反应的离子方程式为 。
(3)若用装置D实现在铜上镀银，则极板N的材料为 ，X溶液为
18．现有以下反应：
A．CaCO3CaO+CO2↑       B．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
C．C+CO22CO            D．2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O
(1)上述四个反应中属于氧化还原反应且反应过程中能量变化符合如图所示的是 (填反应序号)

(2)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氨氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。

①电极B是电池的 极(填“正”或者“负”)
②电极A极的反应式 。
③已知：离子交换膜是一种让溶液中的对应离子选择性通过的高分子膜，为了维持该电池持续放电)该交换膜需选用 。
A．阳离子交换膜      B．阴离子交换膜         C．质子交换膜
19．燃料电池可以将燃料的化学能直接转化为电能，能量利用率高。
(1)碱性燃料电池(AFC)是最早进入实用阶段的燃料电池之一，也是最早用于车辆的燃料电池，以KOH、NaOH溶液之类的强碱性溶液为电解质溶液。其优点为性能可靠，具有较高的效率。甲烷碱性燃料电池正极的电极反应式为
(2)某燃料电池主要构成要素如图所示

电流方向为 ；电池工作时，X为 ； a电极的反应式为 ； b电极的反应式为 。
20．CO2是一种自然界大量存在的“碳源”化合物，借助零碳能源(太阳能等)制得的H2可将CO2转化为燃料，能缓解温室效应和解决能源危机问题。
(1)硅太阳能电池可实现太阳能向电能的转化，Si在元素周期表中的位置 。
(2)电解水制H2，阴极电极反应式是 。
(3)聚乙烯亚胺捕获CO2并原位氢化为甲醇，反应历程如图1所示。

①写出CO2的电子式 。
②写出生成甲醇的总反应 。
(4)微生物电解池能将CO2转化为CH4，其工作原理如图2所示，写出所有生成CH4的反应 。

21．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。

（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择 (填字母)。
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）图2中，钢闸门C作 极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应为 ，检测该电极反应产物的方法是 。
22．1mol水蒸气和炽热的焦炭反应生成水煤气，反应吸热131.4 kJ ·mol－1。利用该反应生成的氢气和空气中的氮气合成氨，其反应的△H＜0。氨可以用于制备硝酸。请回答：
（1）生成水煤气的热化学方程式是 ；
（2）合成氨需要在较大的压力下进行的原因是 ；
（3）温度过高或过低对合成氨的影响是 ；
（4）由氨生成HNO3的各步反应的化学方程式是 ；
（5）某化肥厂由NH3制备HNO3，进而生产硝铵（NH4NO3）。假设由氨氧化生成HNO3的总产率是85%，而HNO3和NH3完全反应生成NH4NO3。列式计算：
①从NH3制取NH4NO3过程中，用于中和硝酸所需的氨占总的氨消耗量的分数；
②若氨的消耗总量为100 kg，可生产NH4NO3的量。
23．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。
(1)铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。负极电极反应式为 。
(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为 ，当线路中转移0．2 mol电子时，则被腐蚀铜的质量为 g。
(3)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，以甲醇做燃料的电池，如图所示，

①负极反应式是 ，H+从 极到 极(填a或b)。
②正极反应式为 。

参考答案：
1．D
【详解】A．加热固体应在坩埚中进行，A错误；
B．除去氯气中的氯化氢和水，应先通入饱和食盐水，再通入浓硫酸，B错误；
C．粗铜精炼时粗铜应作阳极，与电源正极相连，C错误；
D．NO能与氧气反应，但不溶于水，故用排水法收集NO，D正确；
答案选D。
2．B
【详解】A．P2O5有毒，不能做食品干燥剂，A错误；
B．浓硝酸见光易分解，所以要保存在棕色试剂瓶中，B正确；
C．牺牲阳极的阴极保护法是原电池原理，钢铁做正极，难以失电子，C错误；
D．可溶性铝盐水解生成氢氧化铝胶体，可以吸附水中悬浮杂质，不能杀菌消毒，D错误；
答案选B
3．D
【详解】A项Li可与水反应，A项错误；
B项金属锂做负极，被氧化，B项错误；
C项阴离子向负极区移动，石墨为正极，C项错误；
D项由反应方程式4Li+2SOCl2==4LiCl+SO2↑+S可知，金属锂失去4mol电子，反应生成1mol硫，故D项正确。
故选D。
【点睛】掌握原电池中负极失去电子被氧化，正极得到电子被还原，电解质中的阴离子向负极移动。
4．B
【详解】A．该新型电池的正极得到电子发生还原反应，则正极的电极反应式为：，A错误；
B．Li-SO2Cl2产生标况下气体SO2气体22.4 L，转移电子的物质的量n(e-)=2 mol，内由路H+从右侧移向负电荷较多的左侧，，左侧为阴极，发生还原反应，电极反应为：，62 g。右侧为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，当电子转移2 mol时，右侧电极质量变化为，所以两侧溶液质量差△m=△m (左)-△m(右)=62 g-18 g=44 g，B正确；
C．Li是活泼金属，能够与水发生反应，所以锂电池不能接触水溶液，因此不能加入磷酸溶液代替LiAlCl4-SO2Cl2，C错误；
D．该电解池装置左池为阴极，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则可知：溶液中的H+会从右池进入左池，D错误；
故合理选项是B。
5．D
【分析】HSO在电极I上转化未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HSO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，据此分析判断。
【详解】A．电极Ⅰ中HSO→S2O得到电子发生还原反应，故为阴极，电解池中没有负极，故A错误；
B．电极Ⅰ是阴极，电极Ⅱ是阳极，电解池中阳离子向阴极移动，所以质子的移动方向是：右室→质子膜→左室，故B错误；
C．吸收塔中处理1molNO，转移电子数为2mol，则生成O2为0.5mol，标准状况下为11.2L，但选项没有注明温度和压强，故C错误；
D．电极Ⅱ是阳极，水电离出的氢氧根被氧化生成氧气，发生的反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，故D正确；
故选：D。
6．C
【分析】由图可知，放电时Zn失去电子生成，故锌为负极，为正极，正极Li+嵌入生成，故放电时发生的反应为：，正极区存在K+，故放电时K+移向正极区（溶液），离子交换膜为阳离子交换膜。充电和放电为相反过程，Zn接电源负极，为阴极，接电源正极，为阳极，充电时发生的反应为：。
【详解】A．根据分析，放电刚开始时，锌为负极，为正极，A错误；
B．根据分析，放电过程中，K+移向正极区（溶液），B错误；
C．根据分析，放电时的电池总反应式正确，C正确；
D．根据分析，充电时Li2Mn2O4转化为LiMn2O4，电极反应式为： ，每通过0.2mol电子，LiMn2O4电极质量减轻的质量为：，D错误；
故选C。
7．D
【详解】A．O2为直线结构，正负电荷中心重合，为非极性分子，臭氧为V形结构，正负电荷中心不重合，属于极性分子，A错误；
B．CO2为分子晶体，SiO2为共价晶体，B错误；
C．FeCl3溶液水解生成氢氧化铁和氯化氢，氯化氢加热挥发，水解平衡正向移动，则氯化铁溶液加热蒸干得到氢氧化铁固体，C错误；
D．铜碳合金插入食盐水会形成原电池，铜作负极被腐蚀，故也会发生吸氧腐蚀，D正确；
故答案选D。
8．B
【详解】A．a为负极，b为正极，电子从电极a流出，经负载流向电极b，选项A正确；
B．当电极a的质量增加64g时，即生成1molS2(s)，反应中化学能主要转化为电能，则电池内部释放的热能远小于632kJ，选项B错误；
C．该电池是质子固体做电解质，所以电极b反应式为，选项C正确；
D．由电极反应式2H2S-4e-=4H++S2可知，标准状况下，每11.2LH2S 物质的量=，H2S 参与反应，有1molH+经固体电解质膜进入正极区，选项D正确；
答案选B。
9．C
【详解】原电池中，较活泼金属做负极，较不活泼金属或非金属做正极，铝较活泼，易失去电子，发生氧化反应，做原电池负极，电极反应式为：,碳上氧气得电子，发生还原反应，作为原电池正极，电极反应式为：；
A．Al较活泼作为负极，A项正确；
B．正极的电极反应式为，B项正确；
C．电池工作时，正极发生反应生成，附近的溶液的PH升高，C项错误；
D．若消耗27g铝即消耗1mol铝，因为消耗4mol铝需要3mol氧气，则消耗1mol铝，理论上需要0.75mol的氧气，D项正确；
答案选C。
10．B
【分析】由图可知，放电时，M极为二次电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，双极膜中产生的氢氧根离子移向负极区，N极为正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，双极膜中产生的氢离子移向正极区。
【详解】A．由分析可知，N极为二次电池的正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，故A正确；
B．由分析可知，放电时，M极为二次电池的负极，N极为正极，电子由负极M极流出经导线流入正极N极，故B错误；
C．由分析可知，N极为二次电池的正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为，故C正确；
D．由分析可知，放电时，M极为二次电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电路中流过个电子时，M极理论上参加反应的锌的质量为××65g/mol=3.25 g，故D正确；
故选B。
11．D
【详解】A．镁与氢氧化钠溶液不反应，铝能够与氢氧化钠溶液反应，装置Ⅰ中铝为负极，镁为正极，故A错误；
B．铅蓄电池是二次电池，可以放电充电，故B错误；
C．装置Ⅲ中的两个材料相同、都是Zn，不能构成原电池，故C错误；
D．装置Ⅳ为干电池，锌为负极，碳棒为正极，工作时，原电池中电子由负极沿导线流向正极，因此电子由锌通过导线流向碳棒，故D正确；
故选D。
12．D
【分析】电解法精炼粗铜时，阴极(纯铜)的电极反应式：Cu2++2e－=Cu(还原反应)，含有其他活泼金属原子放电，阳极(粗铜)的电极反应式：Cu-2e－=Cu2+(氧化反应)，相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，据此分析解答。
【详解】根据上述分析可知，
A. 粗铜与电源的正极相连发生失电子的氧化反应：Cu-2e－= Cu2+，故A正确；
B. 精铜作为阴极材料，不参与电极反应，电极反应式：Cu2++2e－=Cu(还原反应)，电解过程中不断生成铜，使材料逐渐变粗，故B正确；
C. 根据上述分析可知，用CuSO4作电解质溶液，电解过程中会形成阳极泥，根据电子转移数守恒可知，消耗的铜离子会略大于生成的铜离子，即CuSO4溶液浓度略减小，故C正确；
D. 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，如金、银等金属杂质，但锌、铁会以离子形式存在于溶液中，故D错误；
答案选D。
13．B
【详解】A．电极a上失电子反应生成，电极a为阳极，所以M为电源的正极，N为电源的负极，A说法错误；
B．电极a上的反应为-6e-+2H2O=+8H+或者-8e-+3H2O= +10H+电极a周围溶液的pH降低，B说法正确；
C．细菌需要在正常温度范围内才能有效工作，温度太高容会使细菌死亡，C说法错误；
D．电极B上反应之一应该是2+8H++6e-=N2↑+4H2O，D说法错误；
答案为B。
14．(1) 负极 H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-
(2)变大
(3)阳极
(4) 甲 电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时通过阴离子交换膜进入甲池，产生
(5)558

【详解】（1）①由电池中电子流向可知，电极A是负极；
②镍氢电池的总反应为，正极NiOOH得电子发生还原反应，电极方程式为：H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-。
（2）电池充电时A是阴极，由可知，充电时M得电子生成MH，电极方程式为：H2O+M+e-=MH+OH-，此时电极A附近的氢氧根浓度增大，pH变大。
（3）电解池中阳离子向阴极移动，由Na+的流向可知，电极D为阴极，电极C为阳极。
（4）电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时通过阴离子交换膜进入甲池，产生的是甲池。
（5）电解过程中，H2O在阴极得到电子生成H2，电极方程式为：2H2O+2e-= H2↑+2OH-，在阴极收集到H2的体积为134.4L(标准状况下)，物质的量为，转移电子12mol，则在阳极生成6mol，则生成6molNiSO4，最终得到6mol，质量为6mol×=558g。
15．(1)①2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑（3分）；有无色气体放出，溶液变红（3分）；
用带火星的木条检验，木条复燃。（3分）②4Ag＋＋4e－＝4Ag（3分）
(2)纯镍（1.5分）；Ni2＋＋2e－＝Ni（3分）粗镍（1.5分）；Ni－2e－＝Ni2＋（3分）
【详解】（1）①和电源的负极相连的电极X是阴极，Y是阳极，该电极上氢氧根放电生成氧气，电极反应式为2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑；生成氧气，所以该电极附近氢离子浓度增大，酸性增强，溶液变红色；检验氧气的方法是用带火星的木条检验，木条复燃。
②X是阴极，溶液中的银离子放电，电极反应式为4Ag＋＋4e－＝4Ag；
（2）①精炼粗镍时，X为阴极，是纯镍，电极反应为溶液中的镍离子得到电子生成镍，电极反应为Ni2＋＋2e－＝Ni。
②Y是阳极，电极材料是粗镍，电极反应式为Ni－2e－＝Ni2＋。
16．(1) 正 氧化
(2) 阴 氢气
(3)2H2O-4e-=O2↑+4H+
(4)不变
(5)64g/mol

【分析】根据题中信息，该装置为电解池，金属X沉积于B极，B极发生X2＋＋2e－=X，根据电解原理，B电极为阴极，A电极为阳极，p为正极，q为负极，据此分析；
【详解】（1）根据上述分析，p极为正极；A极为金属单质X制成，根据电解原理，A极电极反应式为A－2e－=A2＋，A元素的化合价升高，发生氧化反应；故答案为正；氧化；
（2）D电极与q相连，即D电极为阴极，该电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，D电极收到的气体为氢气；故答案为阴；氢气；
（3）C电极为阳极，水电离出OH－在C电极上放电，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；故答案为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；
（4）A电极反应式A－2e－=A2＋，B电极反应式为A2＋＋2e－=A，A、B电极附近溶液的pH不变；故答案为不变；
（5）B电极反应式为A2＋＋2e－=A，电路中通过0.004mol电子，生成A物质的量为0.002mol，则A的摩尔质量为=64g·mol－1；故答案为64g·mol－1。
17．(1) PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O 使装置B和C构成闭合回路，平衡电荷
(2)Cu+2H+Cu2++ H2↑
(3) 银 AgNO3溶液

【分析】B和C装置形成原电池，Pb作负极，PbO2作正极，正极上PbO2得电子和硫酸根离子反应生成PbSO4，盐桥的作用是使装置B和C构成闭合回路，平衡电荷。A为电解池，Cu电极连接电源正极为阳极，Pt电极连接电源负极为阴极。在阴极上H+得到电子生成H2；若用装置D实现在铜上镀银，则镀件为阴极，连接电源负极，镀层金属银为阳极，连接电源正极，含有Ag+的溶液为电解质溶液，据此分析解答。
（1）
B和C装置形成原电池，PbO2为正极，Pb得到电子变为Pb2+，然后Pb2+与溶液中结合形成PbSO4，故原电池的正极的电极反应式为：PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O；
连接装置B、C的U形管中装填含有琼脂的KCl饱和溶液，其作用是使装置B和C构成闭合回路，平衡电荷；
（2）
装置A为电解池，在阳极Cu上，Cu失去电子变为Cu2+进入溶液，阳极电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+；在阴极Pt上，溶液中的H+得到电子变为H2逸出，故阴极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，则装置A电解总反应方程式为：Cu+2H+Cu2++ H2↑；
（3）
若用装置D实现在铜上镀银，则与电源负极连接的极板M为阴极，材料为镀件铜，与电源正极连接的极板N为阳极，材料为金属银，电解质溶液为AgNO3溶液。
18． A 正 2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O B
【详解】(1)根据图象可知生成物总能量高于反应物总能量，所以是吸热反应。
A.CaCO3CaO+CO2↑属于吸热反应；
B.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑属于放热反应；
C.C+CO22CO属于放热反应；
D.2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O属于放热反应；
答案选A。
(2)原电池反应为6NO2+8NH3=7N2+12H2O中，NO2中N元素化合价降低，发生得电子的还原反应，则B电极为原电池的正极，NH3中N元素化合价升高，通入NH3的电极上发生失去电子的氧化反应，A电极为原电池的负极，负极反应式为2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O，正极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极。
①根据以上分析可知电极B是电池的正极；
②电极A极是负极，电极的反应式为2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O。
③原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，负极反应式为2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O，正极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，负极需要消耗OH-，正极产生OH-，因此离子交换膜需选用阴离子交换膜，故答案为B。
19．(1)
(2) a到b H2O

【分析】（1）对于燃料电池，燃料作负极发生氧化反应，氧气作正极发生还原反应；
（2）根据图像分析，氧气通入的a电极为正极，则b为电池负极；酸性条件下，a极发生反应，b极发生；
【详解】（1）甲烷燃料电池的正极为氧气发生还原反应，；
故答案为：；
（2）根据分析，a为正极，b为负极，电流由正极流向负极；根据分析X为H2O；a极发生还原反应，b极发生氧化反应；
故答案为：a到b；H2O；；。
20．(1)第三周期ⅣA族
(2)2H2O+2e-=2OH-+H2↑或2H++2e-=H2↑
(3) CO2+3H2CH3OH+H2O
(4)CO2+4H2CH4+2H2O，CO2+8H++8e-= CH4+2H2O

【分析】电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上氧化剂得到电子发生还原反应，阳极上还原剂失去电子发生氧化反应；电解水时阴极上水电离产生的氢离子得电子变氢气。
【详解】（1）硅原子序数为14，核外电子分3层排布，依次为2、8、4个，Si在元素周期表中的位置第三周期ⅣA族。
（2）电解水制H2，阴极上水电离产生的氢离子得电子变氢气，阴极电极反应式是2H2O+2e-=2OH-+H2↑或2H++2e-=H2↑。
（3）①CO2是共价化合物，分子内每个氧原子和碳原子共用两对电子对、电子式。
②由图知，CO2和H2反应生成CH3OH和H2O，在生成甲醇的反应中聚乙烯亚胺是催化剂，则生成甲醇的总反应为CO2+3H2CH3OH+H2O。
（4）由图知，右侧电极上在产甲烷菌的作用下CO2与H2反应生成了CH4和H2O，右侧为阴极区，CO2得电子被还原为CH4，则所有生成CH4的反应为：CO2+4H2CH4+2H2O，CO2+8H++8e-= CH4+2H2O。
21． b 锌等作原电池的负极，(失电子，Zn－2e－===Zn2＋)不断遭受腐蚀，需定期拆换 阴 2Cl－－2e－===Cl2↑ 将湿润的淀粉KI试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成Cl2(或取阳极附近溶液滴加淀粉KI溶液，变蓝)
【详解】（1）图1采用牺牲阳极的阴极保护法，牺牲的金属的活泼性应强于被保护的金属的活泼性，材料B可以为锌板，b正确；材料B需定期拆换的原因：锌作原电池的负极，失电子，发生Zn－2e－===Zn2＋反应，不断遭受腐蚀，需定期拆换；正确答案：b；锌等作原电池的负极，失电子，发生Zn－2e－===Zn2＋，不断遭受腐蚀，需定期拆换。
(2)图2为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源负极相连，C作阴极，则D作阳极，Cl-在阳极发生失电子反应生成Cl2，极反应方程式：2Cl－－2e－===Cl2↑ ；可以用湿润的淀粉-KI试纸或淀粉-KI溶液来检验Cl2，如果试纸或溶液变蓝，证明有氯气产生；正确答案：阴；2Cl－－2e－===Cl2↑ ；将湿润的淀粉­KI试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成Cl2(或取阳极附近溶液滴加淀粉­KI溶液，变蓝)。
22． C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g） △H=+131.4 kJ ·mol－1 合成氨是体积减少的反应，加大压力有利于平衡向生成氨的方向移动 温度过低反应速率慢；合成氨为放热反应，温度过高反应向氨分解的方向进行 4NH3+5O24NO+6H2O，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO 中和硝酸所需的氨占总的氨消耗量的分数为 216kg
【详解】（1）根据题目的叙述和书写热化学方程式的步骤和注意事项，很容易写出生成水煤气的热化学方程式为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  △H=+131.4 kJ ·mol－1。
（2）工业合成氨的化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应的特点是：正反应为气体体积减小的放热反应。因此根据平衡移动原理，应采用较大的压强，使平衡向生成氨的方向移动。
（3）在工业上，选择反应条件是既要考虑反应速率，又要考虑反应的产率（即化学平衡）；还要考虑催化剂的催化活性问题。因此在合成氨工业中采用的温度为500℃左右，因为在此温度时催化剂——铁触媒的催化活性最高，温度过低反应速率慢，温度过高反应向氨分解的方向进行。
（4）工业制硝酸采用的是氨催化氧化法，其反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO。
（5）①由氨制备NH4NO3，涉及的反应有：4NH3+5O24NO+6H2O，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO、NH3＋HNO3=NH4NO3，根据N守恒，有NH3~HNO3~NH4NO3，假设用于中和硝酸所用氨气的物质的量为1 mol，则氨催化氧化生成的硝酸为1 mol。根据题目生产硝酸时的总产率为85%，则生产这1 mol硝酸需要氨的物质的量为，所以用于中和硝酸所需的氨占总的氨消耗量的分数为。
②根据①，100kg氨中用于中和硝酸的氨有100kg×46%=46kg。则
NH3＋HNO3=NH4NO3
17           80
46kg       m(NH4NO3)
所以m(NH4NO3)= =216kg。
23． Pb – 2e- + SO= PbSO4 Cu 6.4 g 2CH3OH – 12e- + 2H2O =2 CO2 +12H+ b a 3O2 + 12e- + 12H+ = 6H2O
【分析】原电池中负极发生失电子的氧化反应；根据原电池的工作原理，负极发生氧化反应，铜元素由0价变为+2价，铜发生氧化反应；根据图示CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，b极为负极；O2发生得电子的还原反应生成H2O，a极为正极。
【详解】(1)在原电池中负极发生失电子的氧化反应，Pb失电子，化合价升高发生氧化反应，则负极电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4。
(2)根据原电池的工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜化合价升高，则负极电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，铁元素化合价降低，则正极电极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+，故负极所用电极材料为Cu；根据电极反应式可知，当线路中转移0.2mol电子时，被腐蚀Cu的物质的量为0.1mol，被腐蚀铜的质量为0.1mol×64g/mol=6.4g。
(3)根据图示CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，b极为负极；O2发生得电子的还原反应生成H2O，a极为正极。
①综上分析，负极反应物为CH3OH，原电池中阳离子向正极迁移，H+从负极到正极，H+从b极到a极。
②正极O2发生得电子的还原反应生成H2O，1moO2得到4mol电子，正极电极反应式为3O2+12e-+12H+=6H2O。