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人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池精品课时练习
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这是一份人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池精品课时练习，文件包含41原电池原卷版docx、41原电池解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共56页， 欢迎下载使用。
『知识梳理』
一、原电池的工作原理
〖原电池〗
◆原电池的工作原理
◆电子、电流和离子的移动方向
〖盐桥原电池的组成和作用〗
◆盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子的盐溶液，否则可能影响效果。
◆盐桥：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶。胶体不流出，离子可在其中自由移动。
◆盐桥的作用
①连接内电路，形成闭合回路。
②平衡电荷，使原电池不断产生电流。
〖原电池中正、负极的判断方法〗
◆根据电极材料判断
①对于金属-金属电极，一般地，相对活泼金属是负极，相对不活泼金属是正极。
②对于金属-非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等。
③对于金属-化合物电极，金属是负极，化合物是正极。
◆根据电极反应判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
◆根据“三个方向”判断
①电流方向：在外电路，电流是由正极流向负极。
②电子移动方向：电子是由负极流向正极。
③离子迁移方向：在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
◆根据电极质量判断
一般情况下，若某电极不断溶解或质量不断减小，则此电极为负极；若某电极的质量不断增大或不变，则此电极为正极。如Zn-C-CuSO₄溶液构成的原电池中，C电极上会析出红色固体物质，则C为原电池的正极。
◆根据有无气泡判断：原电池中有气泡产生的电极为正极，一般是溶液中 H⁺被还原成H₂；无气泡产生的电极为负极。
二、化学电源
〖一次电池〗
◆活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度就不能再使用的电池，如普通锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等干电池。
◆碱性锌锰干电池
负极： Zn+2OH⁻−2e⁻=ZnOH₂
正极： 2MnO₂+2H₂O+2e⁻ =2MnOOH+2OH⁻
电池总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=== Zn(OH)2+2MnO(OH)
◆锌银电池
负极： Zn+2OH⁻−2e⁻=ZnOH₂
正极： Ag₂O+H₂O+2e⁻=2Ag+2OH⁻
电池总反应式：Zn+Ag2O+H2O = Zn(OH)2+2Ag
〖二次电池〗
◆可多次充、放电的电池，如铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等蓄电池。
◆铅酸蓄电池放电时电极反应：
负极： Pb+SO42−−2e−=PbSO4
正极： PbO2+4H++SO42−+2e−=PbSO4+2H2O
◆铅酸蓄电池充电时电极反应：
阳极： PbSO₄+2H₂O−2e⁻= PbO2+4H++SO42−
阴极： PbSO4+2e−=Pb+SO42−
电池总反应式： PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
〖燃料电池〗
◆工作原理：连续将氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体燃料和氧化剂的化学能直接转换为电能。电极本身不包含活性物质，不参与氧化还原反应。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出。
◆燃料电池的优点
①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。
②能量转化率高(超过80%)，有利于节约能源。
③排放的废弃物少甚至零排放，绿色环保。
◆常见的燃料电池
〖原电池原理在化学中的应用〗
◆设计原电池：从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。
◆设计思路：
电解质溶液：一般能与负极反应或者溶解在溶液中的物质(如O₂)与负极反应。
电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。
◆原电池工作原理的其他应用
①比较金属活动性强弱
一般作负极的金属比正极的活泼。
电极质量减少作负极，较活泼。
有气体生成、电极质量不断增加或不变的作正极，较不活泼。
②加快化学反应的速率
构成原电池时反应速率比直接接触的反应速率快。如实验室制H2时，在稀硫酸中加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率会更快，这样做的原因是Zn与置换出的Cu、稀硫酸构成原电池，加快了反应的进行。
③利用原电池原理进行金属防腐。
『题型分析』
『题型一』原电池的工作原理
〖典例1〗自发热“暖宝宝”的主要成分包含铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石(保温)、水，发热原因是基于钢铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀原理。下列有关“暖宝宝”的说法错误的是（ ）
A．发热过程中化学能转化为电能和热能
B．氯化钠和水作电解质溶液
C．发热过程中铁粉作负极
D．发热过程中正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O
【答案】D
【分析】发热原因是基于钢铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀原理，则反应中铁做负极、活性炭做正极，氯化钠溶液做电解质溶液，会形成原电池。
【详解】A．由分析可知，发热过程中化学能转化为电能和热能，A正确；B．氯化钠和水作电解质溶液，B正确；C．发热过程中铁粉失去电子发生氧化反应作负极，C正确；D．发热过程中正极反应为O2+4e-+2H2O =4OH-，D错误；故选D。
〖变式1-1〗化学与生活密切相关，下列事实、现象或应用中，不能用勒夏特列原理解释的是（ ）
A．CO中毒者应及时移至空气流通处，必要时应放入高压氧舱
B．去除锅炉水垢中的，先用溶液浸泡处理
C．镀锡铁皮的镀层破损后，铁皮会加速腐蚀
D．施肥时不宜将草木灰与铵态氮肥混合使用
【答案】C
【详解】A．CO中毒原理为：，中毒者应及时移至空气流通处，有利于CO与血红蛋白分离而解毒，必要时应放入高压氧舱，A不符题意；B．去除锅炉水垢中的，先用溶液将转化为(属于沉淀的转化)，能用平衡移动原理解释，B不符题意；C．镀层破损后，锡、铁和电解质溶液构成原电池，铁为负极，铁皮腐蚀加快，与平衡移动原理无关，C符合题意；D．草木灰中的碳酸钾与铵盐水解相互促进，有更多的铵盐转化为氨气，脱离土壤，降低肥效，D不符题意；故答案为：C。
〖变式1-2〗锌锰干电池放电时，总反应为，在如图所示装置中，电池放电时，正极(石墨棒)上发生反应的物质是（ ）
A．ZnB．石墨
C．D．
【答案】C
【详解】根据原电池原理，锌发生氧化反应为负极，碳棒为正极，锌应参加负极反应，而MnO2在反应中得到电子，应当在正极区发生反应，又由于NH移向正极，在正极发生反应生成NH3，结合总反应方程式知，在正极上发生反应的物质为MnO2和NH；故选C。
〖变式1-3〗科学家近年发明了一种新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH。下列说法正确的是（ ）
A．Zn为正极B．发生还原反应
C．电子由正极流向负极D．电能转化为化学能
【答案】B
【分析】新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH，二氧化碳发生还原反应，为正极，则锌为负极。
【详解】A．由分析可知，锌为负极，A错误；B．发生还原反应为原电池的正极，B正确；C．原电池中电子由负极流向正极，C错误；D．原电池是化学能转化为电能的装置，D错误；故选B。
『题型二』原电池电极反应式的书写
〖典例2〗铜锌原电池装置如图所示，下列分析不正确的是（ ）
A．使用盐桥可以清楚地揭示出电池中的化学反应
B．原电池工作时，Cu电极流出电子，发生氧化反应
C．原电池工作时，总反应为Zn＋Cu2+=Zn2+＋Cu
D．原电池工作一段时间，右侧容器中的溶液增重
【答案】B
【分析】该原电池中锌为负极，铜为正极。
【详解】A．使用盐桥能使电池的正负极的反应分开，清楚电池中的化学反应，A正确；B．原电池工作时，铜电极为正极，发生还原反应，B错误；C．锌为负极，铜为正极，总反应为锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，反应为Zn＋Cu2+=Zn2+＋Cu，C正确；D．右侧溶液中铜离子得到电子生成铜，每转移2ml电子，有1ml铜析出，减少64克，有盐桥中的2ml钾离子进入溶液中，溶液质量增加78克，故溶液的质量增加78-64=14克，D正确；故选B。
〖变式2-1〗Cu-Zn (假设起始时两电极质量完全相同)原电池的装置示意图如图，下列说法正确的是(不考虑水解反应)（ ）
A．M为Zn电极，发生还原反应，失去电子
B．电池工作一段时间后，溶液的pH保持不变
C．电池工作一段时间后，M和N两电极质量仍相同
D．每转移0.2 ml电子，同时生成2.24 L
【答案】B
【分析】由题干图示中电子转移的方向可知，M即为负极，失去电子，发生氧化反应，故M为Zn，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，N为Cu，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，M为Zn电极，发生氧化反应，失去电子，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，A错误；B．由分析可知，电池工作一段时间后，溶液溶质由CuCl2转化为ZnCl2，若不考虑水解反应，溶液的pH保持不变，B正确；C．由分析可知，M为Zn，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，N为Cu，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，电池工作一段时间后，M电极质量减少，N电极质量增大，故两电极质量不相同M＜N，C错误；D．由分析可知，该电极反应中不生成Cl2，D错误；故答案为：B。
〖变式2-2〗利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时在电极与酶之间传递电子，下列说法不正确的是（ ）
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．负极区，在氢化酶作用下发生反应：
C．正极区电极反应式为，固氮酶表面发生还原反应生成
D．当外电路通过1ml电子时，有1ml质子通过交换膜由正极区向负极区移动
【答案】D
【分析】生物燃料电池的工作原理是N2+3H22NH3，其中N2在正极区得电子发生还原反应，H2在负极区失电子发生氧化反应，原电池工作时阳离子向正极区移动，据此分析判断。
【详解】A．利用生物燃料电池在室温下合成氨，既不需要高温加热，同时还能将化学能转化为电能，故A正确；B．由分析可知，H2在负极区失电子发生氧化反应，反应式为H2+2MV2+═2H++2MV+，故B正确；C．由分析可知，在正极得到电子生成，电极方程式为：，N2在正极区和发生还原反应，生成NH3，故C正确；D．燃料电池工作时，负极区生成的H+透过质子交换膜进入正极区，故D错误；故选D。
〖变式2-3〗下列叙述对应反应的离子方程式书写错误的是（ ）
A．用、石墨设计“双液”原电池：
B．医疗上不能用作“钡餐”：
C．用溶液与不同浓度的稀硫酸反应探究浓度对化学反应速率的影响：
D．用溶液探究或大小对化学平衡的影响：
【答案】A
【详解】A．用、石墨设计“双液”原电池的总反应为氯化铁和铜反应:，A项错误；B．医疗上不能用作“钡餐”，胃酸的成分是HCl，反应的离子方程式为，B项正确；C．用溶液与不同浓度的稀硫酸反应探究浓度对化学反应速率的影响，硫代硫酸根和氢离子反应离子方程式为：，C项正确；D．用溶液探究或大小对化学平衡的影响， ，D项正确；答案选A。
『题型三』一次电池
〖典例3〗常见锌锰干电池的构造如下图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．该电池属于一次电池
B．电池工作时，电能转化为化学能
C．电池工作时，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒
D．电池工作时，锌筒作负极，电极反应式为
【答案】B
【分析】由图可知，锌锰干电池为不能充电的一次电池，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极。
【详解】A．锌锰干电池不能充电，属于一次电池，故A正确；B．锌锰干电池工作时，化学能转化为电能，故B错误；C．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒，故C正确；D．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为，故D正确；故选B。
〖变式3-1〗化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是（ ）
A．干电池放置过久可能漏液失效，其原因是显酸性的氯化铵溶液和外壳锌反应
B．燃煤时，适当地鼓入氧气，可减轻温室效应
C．硫酸铝可用来除去水体中的悬浮杂质且具有杀菌消毒的作用
D．氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钠都是常见的胃酸中和剂
【答案】A
【详解】A．干电池中电解质铵根离子水解而使溶液呈酸性，酸能和外壳锌反应而腐蚀Zn，导致干电池放置过久可能漏夜而失效，故A正确；B．燃煤时，适当地鼓入氧气，不能减少排放CO2的含量，所以不能减轻温室效应，故B错误；C．硫酸铝中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮物而净水，但没有强氧化性，所以不能杀菌消毒，故C错误；D．NaOH具有强腐蚀性，能腐蚀胃壁，所以不能用作常见的胃酸中和剂，氢氧化镁和氢氧化铝可以作胃酸中和剂，故D错误；故选A。
〖变式3-2〗日常所用锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为：Zn-2e-=Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌-锰干电池的叙述中，正确的是（ ）
A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极
B．干电池可实现电能向化学能的转化
C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器
D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒
【答案】C
【详解】A．干电池中较活泼的金属锌作负极，较不活泼的导电的非金属石墨棒作正极，故A错误；B．干电池是一次电池，所以不能实现电能向化学能的转化，故B错误；C．NH4Cl是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器，故C正确；D．干电池工作时，电流由正极石墨棒经外电路流向负极锌，故D错误；故选C。
〖变式3-3〗碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)，下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
C．电池负极上发生氧化反应
D．外电路中每通过0.4ml电子，锌的质量理论上减小13.0g
【答案】B
【分析】根据电池总反应式Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)可知，电池工作时，负极材料是Zn，Zn发生氧化反应生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn-2e-+2OH-= Zn(OH)2，正极材料为MnO2，MnO2发生还原反应，电极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-，电子从负极沿导线流向正极。
【详解】A．电池工作时，负极材料是Zn，Zn失去电子，故A正确；B．电池工作时，电子由负极流出流向正极，，故B错误；C．原电池工作时，负极Zn失去电子发生氧化反应，故C正确；D．由电池总反应式可知，65gZn反应转移电子为2ml，则外电离通过0.4ml电子，理论上消耗锌13.0g，故D正确；本题答案B。
『题型四』二次电池
〖典例4〗下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是（ ）
A．放电时，铅被还原
B．放电时，电解质溶液增大
C．充电时，原极接电源的负极即可复原
D．放电时总反应：
【答案】B
【详解】A．放电时，铅作负极，化合价升高，失去电子，被氧化，故A错误；B．放电时，铅、二氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，硫酸浓度降低，因此电解质溶液增大，故B正确；C．放电时，极为正极，则充电时，原极接电源的正极即可复原，故C错误；D．是充电时总反应，放电时总反应为，故D错误。
综上所述，答案为B。
〖变式4-1〗关于铅酸蓄电池的说法正确的是（ ）
A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋(aq)-2e-=PbSO4(s)
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在放电时，负极质量减轻
【答案】B
【详解】A．在放电时，负极发生的反应是Pb(s)＋(aq)-2e-=PbSO4(s)，故A错误；B．铅蓄电池中铅作负极，二氧化铅作正极，故B正确；C．充电时，电池反应为：，由反应可知硫酸浓度不断增大，故C错误；D．放电时，负极发生的反应是Pb(s)＋(aq)-2e-=PbSO4(s)，由反应可知负极质量增加，故D错误；故选：B。
〖变式4-2〗下列有关四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（ ）
A．图1所示电池中，的作用是作为催化剂
B．图2所示电池充电过程中，硫酸浓度不断降低
C．图3所示装置工作过程中，电解质溶液浓度始终不变
D．图4所示电池中，是正极反应物，电池工作过程中被还原为Ag
【答案】D
【详解】A．该电池反应中二氧化锰得到电子被还原，为原电池的正极，不是催化剂，故A错误；B．铅蓄电池放电时电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，该反应中浓硫酸参加反应，所以充电时，有硫酸生成，浓度升高，故B错误；C．粗铜中不仅含有铜还含有其它金属，电解时，粗铜中有铜和其它金属失电子，纯铜上只有铜离子得电子，所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜，所以溶液中铜离子浓度降低，故C错误；D．该原电池中，正极上Ag2O得电子生成银，故D正确；故选：D。
〖变式4-3〗下列说法正确的是（ ）
A．对铅蓄电池进行充电时，铅电极应连接外电源的正极
B．增大气体压强或使用催化剂能能提高活化分子的百分数，从而加快反应速率
C．N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，其他条件不变时升高温度，反应速率和氢气的平衡转化率均增大
D．将图中的活塞快速推至A处固定，气体颜色先变深、再变浅，但比起始时深
【答案】D
【详解】A．铅蓄电池中铅电极为负极，充电时，应连接外电源的负极，故A错误；B．增大气体压强只能增大单位体积活化分子数，不能提高活化分子的百分数，使用催化剂能能提高活化分子的百分数，但二者都能加快反应速率，故B错误；C．该反应的正反应为放热反应，其他条件不变时升高温度，反应速率增大，平衡逆移，氢气的平衡转化率减小，故C错误；D．将图中的活塞快速推至A处固定，二氧化氮的浓度变大，故颜色变深，后平衡2NO2(g) N2O4(g)右移，故颜色又逐渐变浅，但由于平衡移动的结果是减弱而不是抵消，故颜色比原来深，故D正确；答案选D。
『题型五』燃料电池
〖典例5〗氢能源汽车在北京冬奥会上大批量使用为减少碳排放立下了大功劳。下列关于氢氧燃料电池的说法正确的是（ ）
A．氢氧燃料电池工作时负极通入
B．氢氧燃料电池正极发生氧化反应
C．氢氧燃料电池客车不能在寒冷天气中使用
D．氢氧燃料电池工作时的总反应为
【答案】D
【详解】A．氢氧燃料电池工作时正极通入，故A错误；B．氢氧燃料电池，正极氧气得电子发生还原反应，故B错误；C．氢氧燃料电池，可以有效使用辅助系统改善传质、增湿，所以氢氧燃料电池客车能在寒冷天气中使用，故C错误；D．氢氧燃料电池工作时，氢气和氧气反应生成水，总反应为，故D正确；选D。
〖变式5-1〗微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法正确的是（ ）
A．燃料电池总反应和燃料燃烧方程式不相同
B．正极的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+
C．质子通过交换膜从正极区移向负极区
D．葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池
【答案】D
【详解】A．燃料电池是根据燃料燃烧的方程式设计成的，所以燃料电池总反应和燃料燃烧方程式相同，A错误；B．正极反应是还原反应，负极是氧化反应，负极电极反应式为，B错误；C．内电路电流的方向是从负极到正极，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，C错误；D．葡萄糖在微生物的作用下发生氧化还原将化学能转化为电能，形成原电池，D正确；故选D。
〖变式5-2〗用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
A．电极2发生还原反应
B．电池工作时，Na+向负极移动
C．电子由电极1经外电路流向电极2
D．电极1的电极反应为
【答案】B
【分析】根据电池的工作原理示意图，知道通氧气的电极2是正极，电极1是负极。
【详解】A．在燃料电池的负极上发生燃料失电子的氧化反应，在正极上氧气发生得电子的还原反应，所以电极2氧气为正极发生还原反应，故A正确；B．原电池工作时，电解质中的阳离子向正极移动，即Na+向正极移动，故B错误；C．原电池中，电流是从正极电极2流向负极电极1，则电子由电极1经外电路流向电极2，故C正确；D．在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极1发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，故D正确；故选B。
〖变式5-3〗化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示，下列有关描述正确的是（ ）
A．电池工作时H＋移向负极
B．该电池用的电解质溶液是KOH溶液
C．甲电极反应式：CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2＋N2＋6H＋
D．电池工作时，理论上每净化1mlCO(NH2)2，消耗33.6LO2
【答案】C
【分析】在原电池中负极失电子，正极得电子，乙电极中O2得电子转化为H2O为正极，则甲电极为负极，尿素失去电子转化为氮气和二氧化碳，据此分析解答。
【详解】A．原电池中阳离子向正极移动，则电池工作时H+移向正极，A错误；B．该原电池是酸性电解质，质子交换膜只允许氢离子通过，电解质溶液不能使KOH溶液，B错误；C．负极上是CO(NH2)2失电子生成二氧化碳和氮气，则负极反应式CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+，C正确；D．未指明是否是标准状况，无法准确计算氧气的体积，D错误；故答案为：C。
『巩固练习』
一、单选题
1．锌铜原电池产生电流时，下列说法正确的是（ ）
A．阳离子和阴离子都移向Cu极B．阳离子移向Cu极，阴离子移向Zn极
C．阳离子和阴离子都移向Zn极D．阳离子移向Zn极，阴离子移向Cu极
【答案】B
【分析】锌铜原电池，锌做负极，铜做正极，溶液中的阳离子移动到正极，阴离子移动到负极；【详解】根据分析，阳离子移动到铜极，阴离子移动到锌极，A、C、D错误，B正确；故答案为：B。
2．某Mg-Al原电池的示意图如图，下列说法正确的是（ ）
A．M电极的材料为Mg
B．N电极上发生氧化反应，得到电子
C．电池工作时，向M电极移动
D．电池工作时，电路中电子的流动方向为N→导线→M→NaOH溶液→N
【答案】A
【分析】由图知，电池总反应为，负极上铝失去电子被氧化，电子从N极流出沿着导线流入M极，则N为负极、M为正极。
【详解】A．据分析，N为铝，则 M电极的材料为Mg，A正确；B． N电极上铝发生氧化反应，失去电子，B错误；C． 电池工作时，阴离子向负极移动，则向N电极移动，C错误；D． 电池工作时，电子只在外电路移动，不会进入溶液，则电路中电子的流动方向为N→导线→M，D错误；答案选A。
3．某种电池充放电时的反应原理为。下列物质为放电时负极产物的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】放电的总反应式为，负极上发生氧化反应，化合价升高，由放电的总反应式可知Al元素的化合价升高，故负极产物为，故B正确；故选B。
4．铅蓄电池构造如图所示，放电时正极和负极均会生成。当导线中有电子通过时，则理论上两极共生成（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】铅蓄电池总反应为：，电子转移情况为，则当导线中有电子通过时，则理论上两极共生成1.0ml；故选B。
5．中国古代文化博大精深，下列对有关古文献内容的解读正确的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【答案】D
【详解】A．燃烧是放热反应，和反应条件无关，A错误；B．碳和水蒸气反应是吸热，产生的CO和燃烧火焰明亮，但是总热量不变，B错误；C．铁失电子发生氧化反应，为负极，C错误；D．绿色的属于强酸弱碱盐，水解显酸性，火烧之后会转化为红色的氧化铁，发生氧化还原反应，D正确；故选D。
6．我国科学家最近发明了一种电池，电解质为、和KOH，通过a和b两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如下。下列说法不正确的是（ ）
A．a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜
B．电子由Zn电极经过外电路流向电极
C．放电时，Zn电极反应为
D．消耗6.5gZn的同时，电极理论上应增重3.2g
【答案】D
【分析】该电池为Zn-PbO2电池，从图中可知，Zn发生氧化反应转化为，故锌极为负极、PbO2极为正极，则M区为KOH，R区为K2SO4，N区为H2SO4；放电时正极反应为 ，负极反应为，为了溶液维持电中性，M区钾离子进入R、N区硫酸根离子进入R，故a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。
【详解】A．由分析可知，a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜，A项正确；B．电子由负极经外电路流向正极，故电子由Zn电极经过外电路流向电极，B项正确；C．根据分析，放电过程中Zn 电极反应为：，C项正确；D．消耗6.5gZn，电子转移0.2ml，根据电子守恒可知，电极反应为，理论上应增重 0.1ml×303g/ml-0.1ml×239g/ml=6.4g，D项错误；故选D。
7．氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法错误的是（ ）
A．氢能有可能成为人类未来的主要能源
B．反应的
C．氢氧燃料电池放电过程中消耗，则转移电子的数目约为
D．反应的反应中断裂旧共价键的键能之和一反应中形成新共价键的键能之和
【答案】C
【详解】A．氢能热值高、无污染，有可能成为人类未来的主要能源，A正确；B．反应后气体分子数减少，△S<0，B正确；C．气体所处温度压强未知，无法计算转移电子数，C错误；D．反应焓变=反应中断裂旧共价键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和，D正确；答案选C。
8．沉积物燃料电池可以将沉积物中的化学能直接转化为可用的电能，同时加速沉积物中污染物的去除。工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．该电池可在较高温度下工作
B．硫化物、腐殖质和含碳有机物都是重要的电子供体
C．能量转化过程有涉及：化学能、电能、光能、生物质能
D．硫在碳棒b上发生的电极反应：
【答案】A
【详解】A．该电池多处用到菌类，若高温菌类会死掉，该电池不能在较高的温度下进行，A项错误；B．硫酸根加入腐殖质及有机物后可转化为低价的硫化物而发生还原反应表现为得电子，所以腐殖质及有机物为电子的供体，硫化物中硫为低价态具有强还原性，它也是重要的电子供体，B项正确；C．从图看出该装置涉及到化学能、电能、光能、生物质能，C项正确；D．从图看S在碳棒上转化为硫酸根失电子，D项正确；故选A。
9．我国科研人员以二硫化钼(MS2)作为电极催化剂，研发出一种Zn-NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如下图所示(双极膜可将水解离成H+和OH-，并实现其定向通过)。下列说法正确的是（ ）
A．使用MS2电极能加快合成氨的速率B．外电路中电子从MS2电极流向Zn/ZnO电极
C．双极膜左侧为阳离子交换膜D．当电路中转移0.2 ml电子时负极质量减小6.5 g
【答案】A
【分析】由图可知，一氧化氮在电极做催化剂的作用和酸性条件下，在MS2电极得到电子发生还原反应生成氨气和水，则MS2为原电池的正极，电极反应式为NO+5e-+5H+=NH3+H2O，Zn/ZnO电极为负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O。
【详解】A．MS2是电极反应的催化剂，催化剂能降低反应的活化能，加快合成氨的速率，故A正确；B．电子流向：负极→负载→正极，Zn/ZnO电极为负极，MS2电极为正极，外电路中电子从Zn/ZnO电极流向MS2电极，故B错误；C．Zn/ZnO电极为负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，OH-移向Zn/ZnO电极，双极膜左侧为阴离子交换膜，故C错误；D．负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，负极由Zn→ZnO，质量增加为O元素质量，转移0.2ml电子时，负极上增加0.1ml氧原子，负极质量增加量为0.1ml×16g/ml=1.6g，故D错误；答案选A。
10．燃料电池是利用燃料(如、、等)跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于甲烷燃料电池(溶液作电解质)的说法中正确的是（ ）
A．正极反应为：
B．负极反应为：
C．放电时负极发生氧化反应，电子从负极经电解质溶液流向正极
D．随着放电的进行，溶液的pH保持不变
【答案】B
【详解】A．因为电解质溶液为，所以该电池的正极反应为：，A错误；B．燃料电池，燃料为负极，电极反应为：，B正确；C．放电时负极失电子发生氧化反应，电子从负极经导线流向正极，C错误；D．总反应为：，反应消耗，所以随着放电的进行，溶液的pH保持减小，D错误；故选B。
11．一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电子从电极A经熔融碳酸盐转移到电极B
B．熔融碳酸盐中CO向电极B移动
C．CH4在电极A放电生成CO2
D．反应过程熔融盐中CO的物质的量不变
【答案】D
【分析】由图可知，CO、H2在A电极失电子生成CO2、H2O，电极A是负极，电极B是正极。
【详解】A．电极A是负极，电极B是正极，电子不能经过内电路，故A错误；B．A是负极、B是正极，熔融碳酸盐中CO向电极A移动，故B错误；C．CO、H2在电极A放电生成CO2、H2O，故C错误；D．电池总反应为，反应过程熔融盐中CO的物质的量不变，故D正确；选D。
12．NOx是主要大气污染物，利用反应NO2 + NH3 → N2 + H2O消除NO2污染的电化学装置如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．外电路的电流方向为b → a
B．b极的电极反应为：4H2O + 2NO2 + 8e− = N2 + 8OH−
C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则左池NaOH溶液浓度将增大
D．电路中转移4 ml电子时理论上可消除标准状况下1 ml NO2的污染
【答案】C
【分析】利用反应NO2 + NH3 → N2 + H2O消除NO2污染，a极氨气失去电子发生氧化反应，为负极；b极二氧化氮得到电子发生还原反应，为正极；【详解】A．电流由正极流向负极，故外电路的电流方向为b → a，A正确；B．b极二氧化氮得到电子发生还原反应生成氮气和氢氧根离子，b极的电极反应为：4H2O + 2NO2 + 8e− = N2 + 8OH−，B正确；C．a极氨气失去电子发生氧化反应，反应为，若离子交换膜为阴离子交换膜，消耗氢氧根离子由右侧迁移过来，但是反应生成水导致左池NaOH溶液浓度将减少，C错误；D．根据电子转移可知，2NO2~8e−，电路中转移4 ml电子时理论上可消除标准状况下1 ml NO2的污染，D正确；故选C。
13．下列说法不正确的是（ ）
A．已知反应2NO2(g)N2O4(g)在低温下可自发进行，则△H＞0
B．夏天冰箱保鲜食品的原理是降低温度，减小化学反应速率
C．当锌粒和稀硫酸反应制氢气时，往溶液中加少量醋酸钠固体会减缓反应
D．当锌粒和盐酸反应制氢气时，往溶液中滴加少量CuSO4溶液可加快反应
【答案】A
【详解】A．反应2NO2(g)N2O4(g)的ΔS＜0，在低温下可自发进行，则正反应为放热反应，△H＜0，A不正确；B．夏天冰箱保鲜食品的原理是降低温度，降低分子的能量，从而减小分子有效碰撞的次数，降低化学反应速率，B正确；C．锌粒和稀硫酸反应制氢气，加入少量醋酸钠固体，可与稀硫酸反应，从而减小溶液中的氢离子浓度，减缓反应速率，C正确；D．当锌粒和盐酸反应制氢气时，往溶液中滴加少量CuSO4溶液，锌与Cu2+发生反应生成Cu，Zn、Cu、盐酸构成原电池，从而加快锌与盐酸反应的速率，D正确；故选A。
14．利用微生物除去废水中的乙酸钠和氯苯，其原理如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．电流方向：N极→导线→M极
B．M极的电极反应式为 ＋e－＝Cl－＋
C．该装置在高温环境下工作效率更高
D．每除去1ml氯苯，同时产生11.2L(标准状况)CO2
【答案】D
【分析】根据氢离子移动方向，M电极为正极，N电极为负极，M极上氯苯得电子转化为苯和氯离子，N极上，乙酸根离子失电子，转化为二氧化碳，据此解答。
【详解】A．M为正极，N为负极，电流方向：M极→导线（负载）→N极，A错误；B．M极上氯苯得电子转化为苯和氯离子，电极反应式为 ＋H++e－＝Cl－＋ ，B错误；C．该反应中需要微生物参与，若温度过高，微生物的蛋白质发生变性，将失去其生理活性，因此电池工作时需控制温度不宜过高，C错误；D．M极电极反应式为 +2e-+H+=Cl-+ ，除去1ml氯苯，转移2ml电子，N极反应式为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，得到ml=0.5mlCO2，在标况下的体积为11.2L，D正确；故选D。
15．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是（ ）
A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．移向X电极，Y电极上有氢气产生
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
【答案】C
【详解】A．根据电子流动的方向，X为负极，Y为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，电子不能经过电解质溶液，选项A错误；B．X为负极，Zn为活泼金属，作负极，石墨作正极，选项B错误；C．原电池中，阴离子向负极移动，移向X电极，稀硫酸作为电解质，正极上产生，选项C正确；D．X为负极，失去电子，发生氧化反应，Y极为正极，得电子发生的是还原反应，选项D错误；答案选C。
16．苯酚是一种重要的化工原料，广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。我国目前工业上采用磺化法和异丙苯法制取苯酚。化工厂的含酚废水对生物具有毒害作用，会对水体造成严重污染。对于高浓度的酚类废水，可以通过萃取或吸附等方法对酚类物质进行提取回收，浓度非常小没有回收价值的废水，可以使用生物处理法或化学法进行处理。苯酚在芳香烃和酯类溶剂中的分配系数分别为1.2 -2.0，27~50(分配系数指苯酚在萃取剂和水中的浓度比)。利用K2Cr2O7处理含苯酚废水的装置如下图所示，其中a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。处理后的废水毒性降低且不引入其它杂质。工作一段时间后，下列说法错误的是（ ）
A．正极区溶液的pH变大
B．高温下处理含苯酚废水的效率更高
C．中间室NaCl的物质的量保持不变
D．M极的电极反应式：C6H5OH + 11H2O-28e-=6CO2↑+28H+
【答案】B
【分析】由图可知，苯酚失去电子发生氧化反应为负极，；重铬酸根离子得到电子发生还原反应为正极，。
【详解】A．由分析可知，正极区生成氢氧根离子，溶液pH变大，A正确；B．高温下微生物失去活性，导致处理含苯酚废水的效率变低，B错误；C．a为阳离子交换膜，氢离子通过a进入中间室；b为阴离子交换膜，氢氧根离子通过b进入中间室，氢离子与氢氧根离子生成水，中间室NaCl的物质的量保持不变，C正确；D．由分析可知，M极的电极反应式：C6H5OH + 11H2O-28e-=6CO2↑+28H+，D正确；故选B。
二、原理综合题
17．异丙醇(用C3H8O表示)可由生物质转化得到，催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(用C3H6)的工业化技术已引起人们的关注，其主要反应如图：
Ⅰ. C3H8O(g)⇌C3H6(g)+H2O(g) ΔH1=+52 kJ·ml-1
Ⅱ. 2C3H6(g)⇌C6H12(g) ΔH2=-97 kJ·ml-1
(1)已知2C3H8O(g)+9O2(g)=6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3750 kJ·ml-1，则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为____。
(2)图为反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数与温度的关系曲线。曲线M和曲线N分别代表反应___和反应___。
(3)在1350℃下，刚性密闭容器中进行反应I和Ⅱ。反应体系内水蒸气浓度与反应时间关系如表：
4~8 μs内，v(C3H8O)=_____ppm·μs-1；t_____16(填“>” “<”或“=”)。
(4)在一定条件下，若反应Ⅰ、Ⅱ的转化率分别为98%和40%，则丙烯的产率为______。
(5)某科研团队设计的光电催化反应器，实现了由CO2制得异丙醇。
其中CO2转化为异丙醇(用C3H8O表示即可)的电极反应式为______。
【答案】(1)2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-3854 kJ·ml-1
(2) Ⅱ Ⅰ
(3) 190 >
(4)58.8%
(5)3CO2+18e-+18H+=C3H8O+5H2O
【详解】（1）设III 2C3H8O(g)+9O2(g)=6CO2(g)+8H2O(g) △H3=-3750kJ•ml-1，根据盖斯定律III-2I得，2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(g) △H=△H3-2△H1=-3854kJ•ml-1。
（2）反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应。升高温度，反应I往正向移动，平衡常数K增大，对应曲线N；反应II往逆向移动，平衡常数K减小，对应曲线M。
（3）4~8µs内，v(H2O)= ppm·µs-1=190 ppm·µs-1，则v(C3H8O)= v(H2O)= 190 ppm·µs-1；0~4µs，4~8µs，8~12µs，△c(H2O)逐渐减小，说明反应速率减小，8~12µs内，△c(H2O)=400 ppm，12~ t µs内，△c(H2O)=400 ppm，则t-12>4，即t>16。
（4）设C3H8O的物质的量为1ml，若1mlC3H8O完全反应，理论上生成1mlC3H6，因为反应I、II的转化率分别为98％和40%，反应I生成1ml98％=0.98ml C3H6，反应II消耗了40% C3H6，则达平衡时C3H6的物质的量为0.98ml(1-40%)=0.588ml，所以丙烯的产率为。
（5）在A电极上CO2得到电子变为异丙醇C3H8O，反应方程式为：3CO2+18e-+18H+=C3H8O+5H2O。
18．甲醇燃料电池具有广泛的应用前景，以二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于降低温室效应。
已知：①
②
③
回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的反应的___________。
(2)在恒温恒容密闭容器中，能够说明已达到化学平衡状态的是___________(填序号)
A．混合气体的密度不随时间的变化而变化
B．反应容器内压强保持不变
C．浓度与浓度的比值不再发生变化
D．
(3)在时，将和通入恒容密闭容器中制备甲醇，后达到化学平衡，平衡后测得的体积分数为0.3.则内___________，的转化率为___________，化学平衡常数为___________(平衡常数的计算结果保留三位有效数字)。
(4)工业上用和也可以合成甲醇，反应为，若将合成气以通入恒容密闭反应器中，其中的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示，则反应的焓变___________0(填“>”“=”或“<”)；压强和由大到小的顺序是___________；若在和时，起始的，则平衡时的转化率___________50%(填“>”“=”或“<”)。
(5)甲醇燃料电池中甲醇在___________(填“正”或“负”)极发生反应。
(6)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为___________。
【答案】(1)
(2)BC
(3) 0.045 75%
(4) < <
(5)负
(6)
【详解】（1）根据盖斯定律可知，①×3-②-③得到。
（2）恒温恒容体系，反应物和生成物均为气体，混合气体的密度一直不变，A项错误；反应前后气体的分子数变少，当平衡时气体的总物质的量不变，压强也不再随时间变化而变化，因此压强不变可以判断可逆反应达到了化学平衡状态，B项正确；浓度与浓度的比值随反应而变，当不再发生变化，可以判断反应达到了化学平衡状态，C项正确；速率之比等于化学计量数之比，当时可以说明可逆反应达到了化学平衡状态，D项错误；故选BC。
（3）设转化的物质的量为，则
平衡后测得的体积分数为0.3，则，解得，以氢气表示的化学反应速率；的转化率；平衡常数。
（4）由题可知升高温度的平衡转化率减小，升高温度平衡逆向移动，故；该反应为反应前后气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，的平衡转化率增大，则；若起始时减小，其他条件不变，平衡逆向移动，则平衡时的转化率减小。
（5）甲醇燃料电池中甲醇在负极失电子发生氧化反应。
（6）在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为。
19．甲醇是基本有机原料之一，可用于燃料电池、制取等有机产品。
(1)一种“直接甲醇燃料电池”结构如图所示，电解质为强酸溶液，该燃料电池正极的电极反应式为___________。
(2)水煤气法制取甲醇的反应其反应的焓变、平衡常数如下：
平衡常数K1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.1kJ/ml 平衡常数K2
2CH4(g)+O2(g) CH3OH(g) ΔH3平衡常数K3
则相同温度下K3=___________(用含K1代数式表示)。
(3)二氧化碳加氢也可合成甲醇[CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)]，在10.0L的密闭容器中投入和，在不同条件下发生反应，实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强变化如图所示。
①图中二氧化碳合成甲醇正反应为___________反应(选填：“放热”或“吸热”)。
②图中压强P1___________P2 (选填：“>”或“<”)。
③在图中“M”点，平衡常数K=___________(填数值，保留2位小数)。
(4)甲醇与醇ROH在浓硫酸及加热条件下可制备汽油抗爆震剂MTBE，反应原理为：CH3OH+ROHCH3OR+H2O
已知MTBE的分子式为，其核磁共振氢谱如图所示。
①ROH的结构简式为___________。
②写出制备MTBE的化学方程式：___________。
【答案】(1)O2 + 4e- +4H+ = 2H2O
(2)
(3) 放热 > 1.04
(4)
【详解】（1）燃料电池中，作正极，燃料作负极，转化为，在正极氧气得到电子结合氢离子生成水，电极方程式为：O2 + 4e- +4H+ = 2H2O。
（2），。
（3）①由图2知随着温度的升高，减小，说明升温使平衡逆向移动，则正反应为放热反应；②在图2中作一垂线，即温度相同时，对应的大，而该反应为体积减小的反应，高压下，多，即；③M点，，根据三段式知：
。
（4）醇与醇分子间可以脱水成醚。与生成醚中含有4个碳原子。的结构简式为，其中只有2种峰，有1种为甲基上的H，则只有一种峰，则结构为，的结构简式为 ，名称为2-甲基-2-丙醇。生成的化学反应方程式为：。
三、实验题
20．为验证化学反应“2Fe3++2I-=2Fe2++I2”是可逆反应，并探究平衡移动与物质的浓度、性质的关系，甲、乙两同学进行如下实验。
已知：a.含I2的溶液呈黄色或棕黄色。
b.利用色度计可测定溶液的透光率，通常溶液颜色越深，透光率数值越小。
I.甲同学设计下列实验进行相关探究，实验如图1所示。
回答下列问题：
(1)甲同学利用实验②中ⅰ和ⅱ证明Fe2(SO4)3溶液与KI溶液的反应为可逆反应，实验ⅰ中的现象是_____，实验ⅱ中a是_____(填化学式)溶液。
(2)用离子方程式表示实验②ⅲ中产生黄色沉淀的原因_____。
II.乙同学：利用色度计对Fe2(SO4)3溶液与KI溶液的反应进行再次探究。
【实验过程】
实验中溶液的透光率数据变化如图2所示。
回答下列问题：
(3)乙同学实验③的目的是_____。
(4)乙同学通过透光率变化推断：FeCl3溶液与KI溶液的反应为可逆反应.理由是_____。
(5)乙同学根据氧化还原反应的规律，用图3装置(a、b均为石墨电极)，探究化学平衡移动与I-、Fe2+的浓度及还原性强弱关系，操作过程如图：
①K闭合时，电流计指针向右偏转，乙同学得出结论：2Fe3++2I-2Fe2++I2向正反应方向进行，b作______(填“正”或“负”)极，还原性I-＞Fe2+。
②当指针归零(反应达到平衡)后，向U型管右管滴加0.1ml•L-1FeSO4溶液，电流计指针向左偏转，由此得出还原性为Fe2+______I-(填“>”或“<”)。
(6)综合甲、乙两位同学的实验探究过程，可得出结论：2Fe3++2I-=2Fe2++I2为可逆反应，改变条件可使平衡移动；Fe3+和I2的氧化性强弱受______影响。
【答案】(1) 溶液变蓝 KSCN
(2)Ag++I-=AgI↓
(3)排除实验④和实验⑤中Fe3+对溶液透光率的干扰
(4)溶液的透光率不再随时间改变后，实验⑤的溶液透光率低于实验④，说明实验④中虽然KI过量但仍有未反应的Fe3+
(5) 正 ＞
(6)浓度
【详解】（1）该反应的化学方程式：2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2，产物有碘单质，加入到淀粉溶液，可观察到溶液变蓝，若该反应存在限度，则应剩余Fe3+，实验ii中a是KSCN溶液，Fe3+与SCN−形成配合物，溶液呈红色。
（2）反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2，存在反应限度，则还剩余I−，加入AgNO3溶液，形成黄色沉淀，用离子方程式表示为：Ag++I−=AgI↓。
（3）该探究实验是探究I−浓度对反应的影响，而透光率与溶液的颜色有关，故用实验③加蒸馏水，把Fe3+的浓度影响控制一致，与实验④、⑤对照，排除实验④和实验⑤中Fe3+对溶液透光率的干扰。
（4）分析实验④和⑤，溶液透光率不再随时间改变后，实验⑤的溶液透光率低于实验④的溶液透光率，说明实验④中虽然KI过量，但仍有未反应的Fe3+，可以说明该反应存在限度。
（5）①电流计指针向右偏转，说明b极Fe3+得到电子，作正极；②电流计指针向左偏转，说明a极的I2得电子生成I−，由此得出还原性Fe2+＞I−。
（6）甲同学实验是为了证明该反应存在限度，乙同学是探究浓度对物质的氧化性和还原性的影响，综合甲、乙两位同学的实验探究过程，得出的结论有：2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2存在限度；改变条件可使平衡移动；物质的氧化性与还原性强弱受浓度影响。
电池
负极反应
正极反应
总反应式
氢氧燃料电池(H2SO4)
H2-2e-==2H+
O2+4e-+4H+==2H2O
2H2+O2==2H2O
氢氧燃料电池(Na2SO4)
H2-2e-==2H⁺
O2+4e-+2H2O==4OH-
2H2+O2==2H2O
氢氧燃料电池(KOH)
H2-2e-+20H-==2H2O
O2+4e-+2H2O==4OH⁻
2H2+O2==2H2O
CH4燃料电池(KOH)
CH4+10OH--8e-==CO2-3+7H2O
O2+2H2O+4e-==40H⁻
CH4+2O2+20H-==CO2-3+3H2O
CH3OH燃料电池(KOH)
CH3OH-6e-+8OH-==CO³+6H2O
O2+2H2O+4e-==4OH⁻
2CH3OH+3O2+4OH-==2CO2-3+6H2O
熔融盐燃料电池(Li2CO3)
2CO+2CO²-4e-==4CO2
O2+4e-+2CO2==2CO2-3
2CO+O2==2CO2
选项
古文献内容
解读
A
野火烧不尽，春风吹又生
枯草秸秆的燃烧需要点燃，是吸热反应
B
投泥泼水愈光明
向泥煤上加一点水，能够使泥煤产热更多
C
石胆化铁为铜
铁锅和硫酸铜溶液形成原电池，铁为正极
D
盖此矾色绿味酸，烧之则赤
硫酸亚铁在溶液中水解显酸性，灼烧发生氧化还原反应
反应时间/μs
0
4
8
12
t
20
H2O(g)浓度/ppm
0
2440
3200
3600
4000
4100
序号
实验步骤1
实验步骤2
实验③
将盛有2mL蒸馏水的比色皿放入色度计的槽孔中
向比色皿中逐滴滴入5滴(每滴约0.025mL)0.05ml•L-1Fe2(SO4)3溶液，同时采集溶液的透光率数据
实验④
将盛有2mL0.1ml•L-1KI溶液的比色皿放入色度计的槽孔中
同上
实验⑤
将盛有2mL0.2ml•L-1KI溶液的比色皿放入色度计的槽孔中
同上
『知识梳理』
一、原电池的工作原理
〖原电池〗
◆原电池的工作原理
◆电子、电流和离子的移动方向
〖盐桥原电池的组成和作用〗
◆盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子的盐溶液，否则可能影响效果。
◆盐桥：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶。胶体不流出，离子可在其中自由移动。
◆盐桥的作用
①连接内电路，形成闭合回路。
②平衡电荷，使原电池不断产生电流。
〖原电池中正、负极的判断方法〗
◆根据电极材料判断
①对于金属-金属电极，一般地，相对活泼金属是负极，相对不活泼金属是正极。
②对于金属-非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等。
③对于金属-化合物电极，金属是负极，化合物是正极。
◆根据电极反应判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
◆根据“三个方向”判断
①电流方向：在外电路，电流是由正极流向负极。
②电子移动方向：电子是由负极流向正极。
③离子迁移方向：在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
◆根据电极质量判断
一般情况下，若某电极不断溶解或质量不断减小，则此电极为负极；若某电极的质量不断增大或不变，则此电极为正极。如Zn-C-CuSO₄溶液构成的原电池中，C电极上会析出红色固体物质，则C为原电池的正极。
◆根据有无气泡判断：原电池中有气泡产生的电极为正极，一般是溶液中 H⁺被还原成H₂；无气泡产生的电极为负极。
二、化学电源
〖一次电池〗
◆活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度就不能再使用的电池，如普通锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等干电池。
◆碱性锌锰干电池
负极： Zn+2OH⁻−2e⁻=ZnOH₂
正极： 2MnO₂+2H₂O+2e⁻ =2MnOOH+2OH⁻
电池总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=== Zn(OH)2+2MnO(OH)
◆锌银电池
负极： Zn+2OH⁻−2e⁻=ZnOH₂
正极： Ag₂O+H₂O+2e⁻=2Ag+2OH⁻
电池总反应式：Zn+Ag2O+H2O = Zn(OH)2+2Ag
〖二次电池〗
◆可多次充、放电的电池，如铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等蓄电池。
◆铅酸蓄电池放电时电极反应：
负极： Pb+SO42−−2e−=PbSO4
正极： PbO2+4H++SO42−+2e−=PbSO4+2H2O
◆铅酸蓄电池充电时电极反应：
阳极： PbSO₄+2H₂O−2e⁻= PbO2+4H++SO42−
阴极： PbSO4+2e−=Pb+SO42−
电池总反应式： PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
〖燃料电池〗
◆工作原理：连续将氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体燃料和氧化剂的化学能直接转换为电能。电极本身不包含活性物质，不参与氧化还原反应。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出。
◆燃料电池的优点
①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。
②能量转化率高(超过80%)，有利于节约能源。
③排放的废弃物少甚至零排放，绿色环保。
◆常见的燃料电池
〖原电池原理在化学中的应用〗
◆设计原电池：从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。
◆设计思路：
电解质溶液：一般能与负极反应或者溶解在溶液中的物质(如O₂)与负极反应。
电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。
◆原电池工作原理的其他应用
①比较金属活动性强弱
一般作负极的金属比正极的活泼。
电极质量减少作负极，较活泼。
有气体生成、电极质量不断增加或不变的作正极，较不活泼。
②加快化学反应的速率
构成原电池时反应速率比直接接触的反应速率快。如实验室制H2时，在稀硫酸中加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率会更快，这样做的原因是Zn与置换出的Cu、稀硫酸构成原电池，加快了反应的进行。
③利用原电池原理进行金属防腐。
『题型分析』
『题型一』原电池的工作原理
〖典例1〗自发热“暖宝宝”的主要成分包含铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石(保温)、水，发热原因是基于钢铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀原理。下列有关“暖宝宝”的说法错误的是（ ）
A．发热过程中化学能转化为电能和热能
B．氯化钠和水作电解质溶液
C．发热过程中铁粉作负极
D．发热过程中正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O
【答案】D
【分析】发热原因是基于钢铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀原理，则反应中铁做负极、活性炭做正极，氯化钠溶液做电解质溶液，会形成原电池。
【详解】A．由分析可知，发热过程中化学能转化为电能和热能，A正确；B．氯化钠和水作电解质溶液，B正确；C．发热过程中铁粉失去电子发生氧化反应作负极，C正确；D．发热过程中正极反应为O2+4e-+2H2O =4OH-，D错误；故选D。
〖变式1-1〗化学与生活密切相关，下列事实、现象或应用中，不能用勒夏特列原理解释的是（ ）
A．CO中毒者应及时移至空气流通处，必要时应放入高压氧舱
B．去除锅炉水垢中的，先用溶液浸泡处理
C．镀锡铁皮的镀层破损后，铁皮会加速腐蚀
D．施肥时不宜将草木灰与铵态氮肥混合使用
【答案】C
【详解】A．CO中毒原理为：，中毒者应及时移至空气流通处，有利于CO与血红蛋白分离而解毒，必要时应放入高压氧舱，A不符题意；B．去除锅炉水垢中的，先用溶液将转化为(属于沉淀的转化)，能用平衡移动原理解释，B不符题意；C．镀层破损后，锡、铁和电解质溶液构成原电池，铁为负极，铁皮腐蚀加快，与平衡移动原理无关，C符合题意；D．草木灰中的碳酸钾与铵盐水解相互促进，有更多的铵盐转化为氨气，脱离土壤，降低肥效，D不符题意；故答案为：C。
〖变式1-2〗锌锰干电池放电时，总反应为，在如图所示装置中，电池放电时，正极(石墨棒)上发生反应的物质是（ ）
A．ZnB．石墨
C．D．
【答案】C
【详解】根据原电池原理，锌发生氧化反应为负极，碳棒为正极，锌应参加负极反应，而MnO2在反应中得到电子，应当在正极区发生反应，又由于NH移向正极，在正极发生反应生成NH3，结合总反应方程式知，在正极上发生反应的物质为MnO2和NH；故选C。
〖变式1-3〗科学家近年发明了一种新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH。下列说法正确的是（ ）
A．Zn为正极B．发生还原反应
C．电子由正极流向负极D．电能转化为化学能
【答案】B
【分析】新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH，二氧化碳发生还原反应，为正极，则锌为负极。
【详解】A．由分析可知，锌为负极，A错误；B．发生还原反应为原电池的正极，B正确；C．原电池中电子由负极流向正极，C错误；D．原电池是化学能转化为电能的装置，D错误；故选B。
『题型二』原电池电极反应式的书写
〖典例2〗铜锌原电池装置如图所示，下列分析不正确的是（ ）
A．使用盐桥可以清楚地揭示出电池中的化学反应
B．原电池工作时，Cu电极流出电子，发生氧化反应
C．原电池工作时，总反应为Zn＋Cu2+=Zn2+＋Cu
D．原电池工作一段时间，右侧容器中的溶液增重
【答案】B
【分析】该原电池中锌为负极，铜为正极。
【详解】A．使用盐桥能使电池的正负极的反应分开，清楚电池中的化学反应，A正确；B．原电池工作时，铜电极为正极，发生还原反应，B错误；C．锌为负极，铜为正极，总反应为锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，反应为Zn＋Cu2+=Zn2+＋Cu，C正确；D．右侧溶液中铜离子得到电子生成铜，每转移2ml电子，有1ml铜析出，减少64克，有盐桥中的2ml钾离子进入溶液中，溶液质量增加78克，故溶液的质量增加78-64=14克，D正确；故选B。
〖变式2-1〗Cu-Zn (假设起始时两电极质量完全相同)原电池的装置示意图如图，下列说法正确的是(不考虑水解反应)（ ）
A．M为Zn电极，发生还原反应，失去电子
B．电池工作一段时间后，溶液的pH保持不变
C．电池工作一段时间后，M和N两电极质量仍相同
D．每转移0.2 ml电子，同时生成2.24 L
【答案】B
【分析】由题干图示中电子转移的方向可知，M即为负极，失去电子，发生氧化反应，故M为Zn，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，N为Cu，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，M为Zn电极，发生氧化反应，失去电子，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，A错误；B．由分析可知，电池工作一段时间后，溶液溶质由CuCl2转化为ZnCl2，若不考虑水解反应，溶液的pH保持不变，B正确；C．由分析可知，M为Zn，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，N为Cu，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，电池工作一段时间后，M电极质量减少，N电极质量增大，故两电极质量不相同M＜N，C错误；D．由分析可知，该电极反应中不生成Cl2，D错误；故答案为：B。
〖变式2-2〗利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时在电极与酶之间传递电子，下列说法不正确的是（ ）
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．负极区，在氢化酶作用下发生反应：
C．正极区电极反应式为，固氮酶表面发生还原反应生成
D．当外电路通过1ml电子时，有1ml质子通过交换膜由正极区向负极区移动
【答案】D
【分析】生物燃料电池的工作原理是N2+3H22NH3，其中N2在正极区得电子发生还原反应，H2在负极区失电子发生氧化反应，原电池工作时阳离子向正极区移动，据此分析判断。
【详解】A．利用生物燃料电池在室温下合成氨，既不需要高温加热，同时还能将化学能转化为电能，故A正确；B．由分析可知，H2在负极区失电子发生氧化反应，反应式为H2+2MV2+═2H++2MV+，故B正确；C．由分析可知，在正极得到电子生成，电极方程式为：，N2在正极区和发生还原反应，生成NH3，故C正确；D．燃料电池工作时，负极区生成的H+透过质子交换膜进入正极区，故D错误；故选D。
〖变式2-3〗下列叙述对应反应的离子方程式书写错误的是（ ）
A．用、石墨设计“双液”原电池：
B．医疗上不能用作“钡餐”：
C．用溶液与不同浓度的稀硫酸反应探究浓度对化学反应速率的影响：
D．用溶液探究或大小对化学平衡的影响：
【答案】A
【详解】A．用、石墨设计“双液”原电池的总反应为氯化铁和铜反应:，A项错误；B．医疗上不能用作“钡餐”，胃酸的成分是HCl，反应的离子方程式为，B项正确；C．用溶液与不同浓度的稀硫酸反应探究浓度对化学反应速率的影响，硫代硫酸根和氢离子反应离子方程式为：，C项正确；D．用溶液探究或大小对化学平衡的影响， ，D项正确；答案选A。
『题型三』一次电池
〖典例3〗常见锌锰干电池的构造如下图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．该电池属于一次电池
B．电池工作时，电能转化为化学能
C．电池工作时，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒
D．电池工作时，锌筒作负极，电极反应式为
【答案】B
【分析】由图可知，锌锰干电池为不能充电的一次电池，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极。
【详解】A．锌锰干电池不能充电，属于一次电池，故A正确；B．锌锰干电池工作时，化学能转化为电能，故B错误；C．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒，故C正确；D．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为，故D正确；故选B。
〖变式3-1〗化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是（ ）
A．干电池放置过久可能漏液失效，其原因是显酸性的氯化铵溶液和外壳锌反应
B．燃煤时，适当地鼓入氧气，可减轻温室效应
C．硫酸铝可用来除去水体中的悬浮杂质且具有杀菌消毒的作用
D．氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钠都是常见的胃酸中和剂
【答案】A
【详解】A．干电池中电解质铵根离子水解而使溶液呈酸性，酸能和外壳锌反应而腐蚀Zn，导致干电池放置过久可能漏夜而失效，故A正确；B．燃煤时，适当地鼓入氧气，不能减少排放CO2的含量，所以不能减轻温室效应，故B错误；C．硫酸铝中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮物而净水，但没有强氧化性，所以不能杀菌消毒，故C错误；D．NaOH具有强腐蚀性，能腐蚀胃壁，所以不能用作常见的胃酸中和剂，氢氧化镁和氢氧化铝可以作胃酸中和剂，故D错误；故选A。
〖变式3-2〗日常所用锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为：Zn-2e-=Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌-锰干电池的叙述中，正确的是（ ）
A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极
B．干电池可实现电能向化学能的转化
C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器
D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒
【答案】C
【详解】A．干电池中较活泼的金属锌作负极，较不活泼的导电的非金属石墨棒作正极，故A错误；B．干电池是一次电池，所以不能实现电能向化学能的转化，故B错误；C．NH4Cl是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器，故C正确；D．干电池工作时，电流由正极石墨棒经外电路流向负极锌，故D错误；故选C。
〖变式3-3〗碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)，下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
C．电池负极上发生氧化反应
D．外电路中每通过0.4ml电子，锌的质量理论上减小13.0g
【答案】B
【分析】根据电池总反应式Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)可知，电池工作时，负极材料是Zn，Zn发生氧化反应生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn-2e-+2OH-= Zn(OH)2，正极材料为MnO2，MnO2发生还原反应，电极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-，电子从负极沿导线流向正极。
【详解】A．电池工作时，负极材料是Zn，Zn失去电子，故A正确；B．电池工作时，电子由负极流出流向正极，，故B错误；C．原电池工作时，负极Zn失去电子发生氧化反应，故C正确；D．由电池总反应式可知，65gZn反应转移电子为2ml，则外电离通过0.4ml电子，理论上消耗锌13.0g，故D正确；本题答案B。
『题型四』二次电池
〖典例4〗下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是（ ）
A．放电时，铅被还原
B．放电时，电解质溶液增大
C．充电时，原极接电源的负极即可复原
D．放电时总反应：
【答案】B
【详解】A．放电时，铅作负极，化合价升高，失去电子，被氧化，故A错误；B．放电时，铅、二氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，硫酸浓度降低，因此电解质溶液增大，故B正确；C．放电时，极为正极，则充电时，原极接电源的正极即可复原，故C错误；D．是充电时总反应，放电时总反应为，故D错误。
综上所述，答案为B。
〖变式4-1〗关于铅酸蓄电池的说法正确的是（ ）
A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋(aq)-2e-=PbSO4(s)
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在放电时，负极质量减轻
【答案】B
【详解】A．在放电时，负极发生的反应是Pb(s)＋(aq)-2e-=PbSO4(s)，故A错误；B．铅蓄电池中铅作负极，二氧化铅作正极，故B正确；C．充电时，电池反应为：，由反应可知硫酸浓度不断增大，故C错误；D．放电时，负极发生的反应是Pb(s)＋(aq)-2e-=PbSO4(s)，由反应可知负极质量增加，故D错误；故选：B。
〖变式4-2〗下列有关四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（ ）
A．图1所示电池中，的作用是作为催化剂
B．图2所示电池充电过程中，硫酸浓度不断降低
C．图3所示装置工作过程中，电解质溶液浓度始终不变
D．图4所示电池中，是正极反应物，电池工作过程中被还原为Ag
【答案】D
【详解】A．该电池反应中二氧化锰得到电子被还原，为原电池的正极，不是催化剂，故A错误；B．铅蓄电池放电时电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，该反应中浓硫酸参加反应，所以充电时，有硫酸生成，浓度升高，故B错误；C．粗铜中不仅含有铜还含有其它金属，电解时，粗铜中有铜和其它金属失电子，纯铜上只有铜离子得电子，所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜，所以溶液中铜离子浓度降低，故C错误；D．该原电池中，正极上Ag2O得电子生成银，故D正确；故选：D。
〖变式4-3〗下列说法正确的是（ ）
A．对铅蓄电池进行充电时，铅电极应连接外电源的正极
B．增大气体压强或使用催化剂能能提高活化分子的百分数，从而加快反应速率
C．N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，其他条件不变时升高温度，反应速率和氢气的平衡转化率均增大
D．将图中的活塞快速推至A处固定，气体颜色先变深、再变浅，但比起始时深
【答案】D
【详解】A．铅蓄电池中铅电极为负极，充电时，应连接外电源的负极，故A错误；B．增大气体压强只能增大单位体积活化分子数，不能提高活化分子的百分数，使用催化剂能能提高活化分子的百分数，但二者都能加快反应速率，故B错误；C．该反应的正反应为放热反应，其他条件不变时升高温度，反应速率增大，平衡逆移，氢气的平衡转化率减小，故C错误；D．将图中的活塞快速推至A处固定，二氧化氮的浓度变大，故颜色变深，后平衡2NO2(g) N2O4(g)右移，故颜色又逐渐变浅，但由于平衡移动的结果是减弱而不是抵消，故颜色比原来深，故D正确；答案选D。
『题型五』燃料电池
〖典例5〗氢能源汽车在北京冬奥会上大批量使用为减少碳排放立下了大功劳。下列关于氢氧燃料电池的说法正确的是（ ）
A．氢氧燃料电池工作时负极通入
B．氢氧燃料电池正极发生氧化反应
C．氢氧燃料电池客车不能在寒冷天气中使用
D．氢氧燃料电池工作时的总反应为
【答案】D
【详解】A．氢氧燃料电池工作时正极通入，故A错误；B．氢氧燃料电池，正极氧气得电子发生还原反应，故B错误；C．氢氧燃料电池，可以有效使用辅助系统改善传质、增湿，所以氢氧燃料电池客车能在寒冷天气中使用，故C错误；D．氢氧燃料电池工作时，氢气和氧气反应生成水，总反应为，故D正确；选D。
〖变式5-1〗微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法正确的是（ ）
A．燃料电池总反应和燃料燃烧方程式不相同
B．正极的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+
C．质子通过交换膜从正极区移向负极区
D．葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池
【答案】D
【详解】A．燃料电池是根据燃料燃烧的方程式设计成的，所以燃料电池总反应和燃料燃烧方程式相同，A错误；B．正极反应是还原反应，负极是氧化反应，负极电极反应式为，B错误；C．内电路电流的方向是从负极到正极，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，C错误；D．葡萄糖在微生物的作用下发生氧化还原将化学能转化为电能，形成原电池，D正确；故选D。
〖变式5-2〗用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
A．电极2发生还原反应
B．电池工作时，Na+向负极移动
C．电子由电极1经外电路流向电极2
D．电极1的电极反应为
【答案】B
【分析】根据电池的工作原理示意图，知道通氧气的电极2是正极，电极1是负极。
【详解】A．在燃料电池的负极上发生燃料失电子的氧化反应，在正极上氧气发生得电子的还原反应，所以电极2氧气为正极发生还原反应，故A正确；B．原电池工作时，电解质中的阳离子向正极移动，即Na+向正极移动，故B错误；C．原电池中，电流是从正极电极2流向负极电极1，则电子由电极1经外电路流向电极2，故C正确；D．在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极1发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，故D正确；故选B。
〖变式5-3〗化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示，下列有关描述正确的是（ ）
A．电池工作时H＋移向负极
B．该电池用的电解质溶液是KOH溶液
C．甲电极反应式：CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2＋N2＋6H＋
D．电池工作时，理论上每净化1mlCO(NH2)2，消耗33.6LO2
【答案】C
【分析】在原电池中负极失电子，正极得电子，乙电极中O2得电子转化为H2O为正极，则甲电极为负极，尿素失去电子转化为氮气和二氧化碳，据此分析解答。
【详解】A．原电池中阳离子向正极移动，则电池工作时H+移向正极，A错误；B．该原电池是酸性电解质，质子交换膜只允许氢离子通过，电解质溶液不能使KOH溶液，B错误；C．负极上是CO(NH2)2失电子生成二氧化碳和氮气，则负极反应式CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+，C正确；D．未指明是否是标准状况，无法准确计算氧气的体积，D错误；故答案为：C。
『巩固练习』
一、单选题
1．锌铜原电池产生电流时，下列说法正确的是（ ）
A．阳离子和阴离子都移向Cu极B．阳离子移向Cu极，阴离子移向Zn极
C．阳离子和阴离子都移向Zn极D．阳离子移向Zn极，阴离子移向Cu极
【答案】B
【分析】锌铜原电池，锌做负极，铜做正极，溶液中的阳离子移动到正极，阴离子移动到负极；【详解】根据分析，阳离子移动到铜极，阴离子移动到锌极，A、C、D错误，B正确；故答案为：B。
2．某Mg-Al原电池的示意图如图，下列说法正确的是（ ）
A．M电极的材料为Mg
B．N电极上发生氧化反应，得到电子
C．电池工作时，向M电极移动
D．电池工作时，电路中电子的流动方向为N→导线→M→NaOH溶液→N
【答案】A
【分析】由图知，电池总反应为，负极上铝失去电子被氧化，电子从N极流出沿着导线流入M极，则N为负极、M为正极。
【详解】A．据分析，N为铝，则 M电极的材料为Mg，A正确；B． N电极上铝发生氧化反应，失去电子，B错误；C． 电池工作时，阴离子向负极移动，则向N电极移动，C错误；D． 电池工作时，电子只在外电路移动，不会进入溶液，则电路中电子的流动方向为N→导线→M，D错误；答案选A。
3．某种电池充放电时的反应原理为。下列物质为放电时负极产物的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】放电的总反应式为，负极上发生氧化反应，化合价升高，由放电的总反应式可知Al元素的化合价升高，故负极产物为，故B正确；故选B。
4．铅蓄电池构造如图所示，放电时正极和负极均会生成。当导线中有电子通过时，则理论上两极共生成（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】铅蓄电池总反应为：，电子转移情况为，则当导线中有电子通过时，则理论上两极共生成1.0ml；故选B。
5．中国古代文化博大精深，下列对有关古文献内容的解读正确的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【答案】D
【详解】A．燃烧是放热反应，和反应条件无关，A错误；B．碳和水蒸气反应是吸热，产生的CO和燃烧火焰明亮，但是总热量不变，B错误；C．铁失电子发生氧化反应，为负极，C错误；D．绿色的属于强酸弱碱盐，水解显酸性，火烧之后会转化为红色的氧化铁，发生氧化还原反应，D正确；故选D。
6．我国科学家最近发明了一种电池，电解质为、和KOH，通过a和b两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如下。下列说法不正确的是（ ）
A．a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜
B．电子由Zn电极经过外电路流向电极
C．放电时，Zn电极反应为
D．消耗6.5gZn的同时，电极理论上应增重3.2g
【答案】D
【分析】该电池为Zn-PbO2电池，从图中可知，Zn发生氧化反应转化为，故锌极为负极、PbO2极为正极，则M区为KOH，R区为K2SO4，N区为H2SO4；放电时正极反应为 ，负极反应为，为了溶液维持电中性，M区钾离子进入R、N区硫酸根离子进入R，故a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。
【详解】A．由分析可知，a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜，A项正确；B．电子由负极经外电路流向正极，故电子由Zn电极经过外电路流向电极，B项正确；C．根据分析，放电过程中Zn 电极反应为：，C项正确；D．消耗6.5gZn，电子转移0.2ml，根据电子守恒可知，电极反应为，理论上应增重 0.1ml×303g/ml-0.1ml×239g/ml=6.4g，D项错误；故选D。
7．氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法错误的是（ ）
A．氢能有可能成为人类未来的主要能源
B．反应的
C．氢氧燃料电池放电过程中消耗，则转移电子的数目约为
D．反应的反应中断裂旧共价键的键能之和一反应中形成新共价键的键能之和
【答案】C
【详解】A．氢能热值高、无污染，有可能成为人类未来的主要能源，A正确；B．反应后气体分子数减少，△S<0，B正确；C．气体所处温度压强未知，无法计算转移电子数，C错误；D．反应焓变=反应中断裂旧共价键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和，D正确；答案选C。
8．沉积物燃料电池可以将沉积物中的化学能直接转化为可用的电能，同时加速沉积物中污染物的去除。工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．该电池可在较高温度下工作
B．硫化物、腐殖质和含碳有机物都是重要的电子供体
C．能量转化过程有涉及：化学能、电能、光能、生物质能
D．硫在碳棒b上发生的电极反应：
【答案】A
【详解】A．该电池多处用到菌类，若高温菌类会死掉，该电池不能在较高的温度下进行，A项错误；B．硫酸根加入腐殖质及有机物后可转化为低价的硫化物而发生还原反应表现为得电子，所以腐殖质及有机物为电子的供体，硫化物中硫为低价态具有强还原性，它也是重要的电子供体，B项正确；C．从图看出该装置涉及到化学能、电能、光能、生物质能，C项正确；D．从图看S在碳棒上转化为硫酸根失电子，D项正确；故选A。
9．我国科研人员以二硫化钼(MS2)作为电极催化剂，研发出一种Zn-NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如下图所示(双极膜可将水解离成H+和OH-，并实现其定向通过)。下列说法正确的是（ ）
A．使用MS2电极能加快合成氨的速率B．外电路中电子从MS2电极流向Zn/ZnO电极
C．双极膜左侧为阳离子交换膜D．当电路中转移0.2 ml电子时负极质量减小6.5 g
【答案】A
【分析】由图可知，一氧化氮在电极做催化剂的作用和酸性条件下，在MS2电极得到电子发生还原反应生成氨气和水，则MS2为原电池的正极，电极反应式为NO+5e-+5H+=NH3+H2O，Zn/ZnO电极为负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O。
【详解】A．MS2是电极反应的催化剂，催化剂能降低反应的活化能，加快合成氨的速率，故A正确；B．电子流向：负极→负载→正极，Zn/ZnO电极为负极，MS2电极为正极，外电路中电子从Zn/ZnO电极流向MS2电极，故B错误；C．Zn/ZnO电极为负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，OH-移向Zn/ZnO电极，双极膜左侧为阴离子交换膜，故C错误；D．负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，负极由Zn→ZnO，质量增加为O元素质量，转移0.2ml电子时，负极上增加0.1ml氧原子，负极质量增加量为0.1ml×16g/ml=1.6g，故D错误；答案选A。
10．燃料电池是利用燃料(如、、等)跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于甲烷燃料电池(溶液作电解质)的说法中正确的是（ ）
A．正极反应为：
B．负极反应为：
C．放电时负极发生氧化反应，电子从负极经电解质溶液流向正极
D．随着放电的进行，溶液的pH保持不变
【答案】B
【详解】A．因为电解质溶液为，所以该电池的正极反应为：，A错误；B．燃料电池，燃料为负极，电极反应为：，B正确；C．放电时负极失电子发生氧化反应，电子从负极经导线流向正极，C错误；D．总反应为：，反应消耗，所以随着放电的进行，溶液的pH保持减小，D错误；故选B。
11．一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电子从电极A经熔融碳酸盐转移到电极B
B．熔融碳酸盐中CO向电极B移动
C．CH4在电极A放电生成CO2
D．反应过程熔融盐中CO的物质的量不变
【答案】D
【分析】由图可知，CO、H2在A电极失电子生成CO2、H2O，电极A是负极，电极B是正极。
【详解】A．电极A是负极，电极B是正极，电子不能经过内电路，故A错误；B．A是负极、B是正极，熔融碳酸盐中CO向电极A移动，故B错误；C．CO、H2在电极A放电生成CO2、H2O，故C错误；D．电池总反应为，反应过程熔融盐中CO的物质的量不变，故D正确；选D。
12．NOx是主要大气污染物，利用反应NO2 + NH3 → N2 + H2O消除NO2污染的电化学装置如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．外电路的电流方向为b → a
B．b极的电极反应为：4H2O + 2NO2 + 8e− = N2 + 8OH−
C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则左池NaOH溶液浓度将增大
D．电路中转移4 ml电子时理论上可消除标准状况下1 ml NO2的污染
【答案】C
【分析】利用反应NO2 + NH3 → N2 + H2O消除NO2污染，a极氨气失去电子发生氧化反应，为负极；b极二氧化氮得到电子发生还原反应，为正极；【详解】A．电流由正极流向负极，故外电路的电流方向为b → a，A正确；B．b极二氧化氮得到电子发生还原反应生成氮气和氢氧根离子，b极的电极反应为：4H2O + 2NO2 + 8e− = N2 + 8OH−，B正确；C．a极氨气失去电子发生氧化反应，反应为，若离子交换膜为阴离子交换膜，消耗氢氧根离子由右侧迁移过来，但是反应生成水导致左池NaOH溶液浓度将减少，C错误；D．根据电子转移可知，2NO2~8e−，电路中转移4 ml电子时理论上可消除标准状况下1 ml NO2的污染，D正确；故选C。
13．下列说法不正确的是（ ）
A．已知反应2NO2(g)N2O4(g)在低温下可自发进行，则△H＞0
B．夏天冰箱保鲜食品的原理是降低温度，减小化学反应速率
C．当锌粒和稀硫酸反应制氢气时，往溶液中加少量醋酸钠固体会减缓反应
D．当锌粒和盐酸反应制氢气时，往溶液中滴加少量CuSO4溶液可加快反应
【答案】A
【详解】A．反应2NO2(g)N2O4(g)的ΔS＜0，在低温下可自发进行，则正反应为放热反应，△H＜0，A不正确；B．夏天冰箱保鲜食品的原理是降低温度，降低分子的能量，从而减小分子有效碰撞的次数，降低化学反应速率，B正确；C．锌粒和稀硫酸反应制氢气，加入少量醋酸钠固体，可与稀硫酸反应，从而减小溶液中的氢离子浓度，减缓反应速率，C正确；D．当锌粒和盐酸反应制氢气时，往溶液中滴加少量CuSO4溶液，锌与Cu2+发生反应生成Cu，Zn、Cu、盐酸构成原电池，从而加快锌与盐酸反应的速率，D正确；故选A。
14．利用微生物除去废水中的乙酸钠和氯苯，其原理如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．电流方向：N极→导线→M极
B．M极的电极反应式为 ＋e－＝Cl－＋
C．该装置在高温环境下工作效率更高
D．每除去1ml氯苯，同时产生11.2L(标准状况)CO2
【答案】D
【分析】根据氢离子移动方向，M电极为正极，N电极为负极，M极上氯苯得电子转化为苯和氯离子，N极上，乙酸根离子失电子，转化为二氧化碳，据此解答。
【详解】A．M为正极，N为负极，电流方向：M极→导线（负载）→N极，A错误；B．M极上氯苯得电子转化为苯和氯离子，电极反应式为 ＋H++e－＝Cl－＋ ，B错误；C．该反应中需要微生物参与，若温度过高，微生物的蛋白质发生变性，将失去其生理活性，因此电池工作时需控制温度不宜过高，C错误；D．M极电极反应式为 +2e-+H+=Cl-+ ，除去1ml氯苯，转移2ml电子，N极反应式为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，得到ml=0.5mlCO2，在标况下的体积为11.2L，D正确；故选D。
15．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是（ ）
A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．移向X电极，Y电极上有氢气产生
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
【答案】C
【详解】A．根据电子流动的方向，X为负极，Y为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，电子不能经过电解质溶液，选项A错误；B．X为负极，Zn为活泼金属，作负极，石墨作正极，选项B错误；C．原电池中，阴离子向负极移动，移向X电极，稀硫酸作为电解质，正极上产生，选项C正确；D．X为负极，失去电子，发生氧化反应，Y极为正极，得电子发生的是还原反应，选项D错误；答案选C。
16．苯酚是一种重要的化工原料，广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。我国目前工业上采用磺化法和异丙苯法制取苯酚。化工厂的含酚废水对生物具有毒害作用，会对水体造成严重污染。对于高浓度的酚类废水，可以通过萃取或吸附等方法对酚类物质进行提取回收，浓度非常小没有回收价值的废水，可以使用生物处理法或化学法进行处理。苯酚在芳香烃和酯类溶剂中的分配系数分别为1.2 -2.0，27~50(分配系数指苯酚在萃取剂和水中的浓度比)。利用K2Cr2O7处理含苯酚废水的装置如下图所示，其中a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。处理后的废水毒性降低且不引入其它杂质。工作一段时间后，下列说法错误的是（ ）
A．正极区溶液的pH变大
B．高温下处理含苯酚废水的效率更高
C．中间室NaCl的物质的量保持不变
D．M极的电极反应式：C6H5OH + 11H2O-28e-=6CO2↑+28H+
【答案】B
【分析】由图可知，苯酚失去电子发生氧化反应为负极，；重铬酸根离子得到电子发生还原反应为正极，。
【详解】A．由分析可知，正极区生成氢氧根离子，溶液pH变大，A正确；B．高温下微生物失去活性，导致处理含苯酚废水的效率变低，B错误；C．a为阳离子交换膜，氢离子通过a进入中间室；b为阴离子交换膜，氢氧根离子通过b进入中间室，氢离子与氢氧根离子生成水，中间室NaCl的物质的量保持不变，C正确；D．由分析可知，M极的电极反应式：C6H5OH + 11H2O-28e-=6CO2↑+28H+，D正确；故选B。
二、原理综合题
17．异丙醇(用C3H8O表示)可由生物质转化得到，催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(用C3H6)的工业化技术已引起人们的关注，其主要反应如图：
Ⅰ. C3H8O(g)⇌C3H6(g)+H2O(g) ΔH1=+52 kJ·ml-1
Ⅱ. 2C3H6(g)⇌C6H12(g) ΔH2=-97 kJ·ml-1
(1)已知2C3H8O(g)+9O2(g)=6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3750 kJ·ml-1，则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为____。
(2)图为反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数与温度的关系曲线。曲线M和曲线N分别代表反应___和反应___。
(3)在1350℃下，刚性密闭容器中进行反应I和Ⅱ。反应体系内水蒸气浓度与反应时间关系如表：
4~8 μs内，v(C3H8O)=_____ppm·μs-1；t_____16(填“>” “<”或“=”)。
(4)在一定条件下，若反应Ⅰ、Ⅱ的转化率分别为98%和40%，则丙烯的产率为______。
(5)某科研团队设计的光电催化反应器，实现了由CO2制得异丙醇。
其中CO2转化为异丙醇(用C3H8O表示即可)的电极反应式为______。
【答案】(1)2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-3854 kJ·ml-1
(2) Ⅱ Ⅰ
(3) 190 >
(4)58.8%
(5)3CO2+18e-+18H+=C3H8O+5H2O
【详解】（1）设III 2C3H8O(g)+9O2(g)=6CO2(g)+8H2O(g) △H3=-3750kJ•ml-1，根据盖斯定律III-2I得，2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(g) △H=△H3-2△H1=-3854kJ•ml-1。
（2）反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应。升高温度，反应I往正向移动，平衡常数K增大，对应曲线N；反应II往逆向移动，平衡常数K减小，对应曲线M。
（3）4~8µs内，v(H2O)= ppm·µs-1=190 ppm·µs-1，则v(C3H8O)= v(H2O)= 190 ppm·µs-1；0~4µs，4~8µs，8~12µs，△c(H2O)逐渐减小，说明反应速率减小，8~12µs内，△c(H2O)=400 ppm，12~ t µs内，△c(H2O)=400 ppm，则t-12>4，即t>16。
（4）设C3H8O的物质的量为1ml，若1mlC3H8O完全反应，理论上生成1mlC3H6，因为反应I、II的转化率分别为98％和40%，反应I生成1ml98％=0.98ml C3H6，反应II消耗了40% C3H6，则达平衡时C3H6的物质的量为0.98ml(1-40%)=0.588ml，所以丙烯的产率为。
（5）在A电极上CO2得到电子变为异丙醇C3H8O，反应方程式为：3CO2+18e-+18H+=C3H8O+5H2O。
18．甲醇燃料电池具有广泛的应用前景，以二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于降低温室效应。
已知：①
②
③
回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的反应的___________。
(2)在恒温恒容密闭容器中，能够说明已达到化学平衡状态的是___________(填序号)
A．混合气体的密度不随时间的变化而变化
B．反应容器内压强保持不变
C．浓度与浓度的比值不再发生变化
D．
(3)在时，将和通入恒容密闭容器中制备甲醇，后达到化学平衡，平衡后测得的体积分数为0.3.则内___________，的转化率为___________，化学平衡常数为___________(平衡常数的计算结果保留三位有效数字)。
(4)工业上用和也可以合成甲醇，反应为，若将合成气以通入恒容密闭反应器中，其中的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示，则反应的焓变___________0(填“>”“=”或“<”)；压强和由大到小的顺序是___________；若在和时，起始的，则平衡时的转化率___________50%(填“>”“=”或“<”)。
(5)甲醇燃料电池中甲醇在___________(填“正”或“负”)极发生反应。
(6)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为___________。
【答案】(1)
(2)BC
(3) 0.045 75%
(4) < <
(5)负
(6)
【详解】（1）根据盖斯定律可知，①×3-②-③得到。
（2）恒温恒容体系，反应物和生成物均为气体，混合气体的密度一直不变，A项错误；反应前后气体的分子数变少，当平衡时气体的总物质的量不变，压强也不再随时间变化而变化，因此压强不变可以判断可逆反应达到了化学平衡状态，B项正确；浓度与浓度的比值随反应而变，当不再发生变化，可以判断反应达到了化学平衡状态，C项正确；速率之比等于化学计量数之比，当时可以说明可逆反应达到了化学平衡状态，D项错误；故选BC。
（3）设转化的物质的量为，则
平衡后测得的体积分数为0.3，则，解得，以氢气表示的化学反应速率；的转化率；平衡常数。
（4）由题可知升高温度的平衡转化率减小，升高温度平衡逆向移动，故；该反应为反应前后气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，的平衡转化率增大，则；若起始时减小，其他条件不变，平衡逆向移动，则平衡时的转化率减小。
（5）甲醇燃料电池中甲醇在负极失电子发生氧化反应。
（6）在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为。
19．甲醇是基本有机原料之一，可用于燃料电池、制取等有机产品。
(1)一种“直接甲醇燃料电池”结构如图所示，电解质为强酸溶液，该燃料电池正极的电极反应式为___________。
(2)水煤气法制取甲醇的反应其反应的焓变、平衡常数如下：
平衡常数K1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.1kJ/ml 平衡常数K2
2CH4(g)+O2(g) CH3OH(g) ΔH3平衡常数K3
则相同温度下K3=___________(用含K1代数式表示)。
(3)二氧化碳加氢也可合成甲醇[CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)]，在10.0L的密闭容器中投入和，在不同条件下发生反应，实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强变化如图所示。
①图中二氧化碳合成甲醇正反应为___________反应(选填：“放热”或“吸热”)。
②图中压强P1___________P2 (选填：“>”或“<”)。
③在图中“M”点，平衡常数K=___________(填数值，保留2位小数)。
(4)甲醇与醇ROH在浓硫酸及加热条件下可制备汽油抗爆震剂MTBE，反应原理为：CH3OH+ROHCH3OR+H2O
已知MTBE的分子式为，其核磁共振氢谱如图所示。
①ROH的结构简式为___________。
②写出制备MTBE的化学方程式：___________。
【答案】(1)O2 + 4e- +4H+ = 2H2O
(2)
(3) 放热 > 1.04
(4)
【详解】（1）燃料电池中，作正极，燃料作负极，转化为，在正极氧气得到电子结合氢离子生成水，电极方程式为：O2 + 4e- +4H+ = 2H2O。
（2），。
（3）①由图2知随着温度的升高，减小，说明升温使平衡逆向移动，则正反应为放热反应；②在图2中作一垂线，即温度相同时，对应的大，而该反应为体积减小的反应，高压下，多，即；③M点，，根据三段式知：
。
（4）醇与醇分子间可以脱水成醚。与生成醚中含有4个碳原子。的结构简式为，其中只有2种峰，有1种为甲基上的H，则只有一种峰，则结构为，的结构简式为 ，名称为2-甲基-2-丙醇。生成的化学反应方程式为：。
三、实验题
20．为验证化学反应“2Fe3++2I-=2Fe2++I2”是可逆反应，并探究平衡移动与物质的浓度、性质的关系，甲、乙两同学进行如下实验。
已知：a.含I2的溶液呈黄色或棕黄色。
b.利用色度计可测定溶液的透光率，通常溶液颜色越深，透光率数值越小。
I.甲同学设计下列实验进行相关探究，实验如图1所示。
回答下列问题：
(1)甲同学利用实验②中ⅰ和ⅱ证明Fe2(SO4)3溶液与KI溶液的反应为可逆反应，实验ⅰ中的现象是_____，实验ⅱ中a是_____(填化学式)溶液。
(2)用离子方程式表示实验②ⅲ中产生黄色沉淀的原因_____。
II.乙同学：利用色度计对Fe2(SO4)3溶液与KI溶液的反应进行再次探究。
【实验过程】
实验中溶液的透光率数据变化如图2所示。
回答下列问题：
(3)乙同学实验③的目的是_____。
(4)乙同学通过透光率变化推断：FeCl3溶液与KI溶液的反应为可逆反应.理由是_____。
(5)乙同学根据氧化还原反应的规律，用图3装置(a、b均为石墨电极)，探究化学平衡移动与I-、Fe2+的浓度及还原性强弱关系，操作过程如图：
①K闭合时，电流计指针向右偏转，乙同学得出结论：2Fe3++2I-2Fe2++I2向正反应方向进行，b作______(填“正”或“负”)极，还原性I-＞Fe2+。
②当指针归零(反应达到平衡)后，向U型管右管滴加0.1ml•L-1FeSO4溶液，电流计指针向左偏转，由此得出还原性为Fe2+______I-(填“>”或“<”)。
(6)综合甲、乙两位同学的实验探究过程，可得出结论：2Fe3++2I-=2Fe2++I2为可逆反应，改变条件可使平衡移动；Fe3+和I2的氧化性强弱受______影响。
【答案】(1) 溶液变蓝 KSCN
(2)Ag++I-=AgI↓
(3)排除实验④和实验⑤中Fe3+对溶液透光率的干扰
(4)溶液的透光率不再随时间改变后，实验⑤的溶液透光率低于实验④，说明实验④中虽然KI过量但仍有未反应的Fe3+
(5) 正 ＞
(6)浓度
【详解】（1）该反应的化学方程式：2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2，产物有碘单质，加入到淀粉溶液，可观察到溶液变蓝，若该反应存在限度，则应剩余Fe3+，实验ii中a是KSCN溶液，Fe3+与SCN−形成配合物，溶液呈红色。
（2）反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2，存在反应限度，则还剩余I−，加入AgNO3溶液，形成黄色沉淀，用离子方程式表示为：Ag++I−=AgI↓。
（3）该探究实验是探究I−浓度对反应的影响，而透光率与溶液的颜色有关，故用实验③加蒸馏水，把Fe3+的浓度影响控制一致，与实验④、⑤对照，排除实验④和实验⑤中Fe3+对溶液透光率的干扰。
（4）分析实验④和⑤，溶液透光率不再随时间改变后，实验⑤的溶液透光率低于实验④的溶液透光率，说明实验④中虽然KI过量，但仍有未反应的Fe3+，可以说明该反应存在限度。
（5）①电流计指针向右偏转，说明b极Fe3+得到电子，作正极；②电流计指针向左偏转，说明a极的I2得电子生成I−，由此得出还原性Fe2+＞I−。
（6）甲同学实验是为了证明该反应存在限度，乙同学是探究浓度对物质的氧化性和还原性的影响，综合甲、乙两位同学的实验探究过程，得出的结论有：2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2存在限度；改变条件可使平衡移动；物质的氧化性与还原性强弱受浓度影响。
电池
负极反应
正极反应
总反应式
氢氧燃料电池(H2SO4)
H2-2e-==2H+
O2+4e-+4H+==2H2O
2H2+O2==2H2O
氢氧燃料电池(Na2SO4)
H2-2e-==2H⁺
O2+4e-+2H2O==4OH-
2H2+O2==2H2O
氢氧燃料电池(KOH)
H2-2e-+20H-==2H2O
O2+4e-+2H2O==4OH⁻
2H2+O2==2H2O
CH4燃料电池(KOH)
CH4+10OH--8e-==CO2-3+7H2O
O2+2H2O+4e-==40H⁻
CH4+2O2+20H-==CO2-3+3H2O
CH3OH燃料电池(KOH)
CH3OH-6e-+8OH-==CO³+6H2O
O2+2H2O+4e-==4OH⁻
2CH3OH+3O2+4OH-==2CO2-3+6H2O
熔融盐燃料电池(Li2CO3)
2CO+2CO²-4e-==4CO2
O2+4e-+2CO2==2CO2-3
2CO+O2==2CO2
选项
古文献内容
解读
A
野火烧不尽，春风吹又生
枯草秸秆的燃烧需要点燃，是吸热反应
B
投泥泼水愈光明
向泥煤上加一点水，能够使泥煤产热更多
C
石胆化铁为铜
铁锅和硫酸铜溶液形成原电池，铁为正极
D
盖此矾色绿味酸，烧之则赤
硫酸亚铁在溶液中水解显酸性，灼烧发生氧化还原反应
反应时间/μs
0
4
8
12
t
20
H2O(g)浓度/ppm
0
2440
3200
3600
4000
4100
序号
实验步骤1
实验步骤2
实验③
将盛有2mL蒸馏水的比色皿放入色度计的槽孔中
向比色皿中逐滴滴入5滴(每滴约0.025mL)0.05ml•L-1Fe2(SO4)3溶液，同时采集溶液的透光率数据
实验④
将盛有2mL0.1ml•L-1KI溶液的比色皿放入色度计的槽孔中
同上
实验⑤
将盛有2mL0.2ml•L-1KI溶液的比色皿放入色度计的槽孔中
同上
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