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2022届高三化学高考备考一轮复习原电池专项训练
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这是一份2022届高三化学高考备考一轮复习原电池专项训练，共21页。试卷主要包含了单选题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（15题）
1．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是
A．负载通过0.04 ml电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
2．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错误的是
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
3．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是
A．放电时，a电极反应为
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
4．利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是
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．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
5．控制适合的条件，将反应设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应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，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
6．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是
A．正极反应为AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl－
B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D．当电路中转移0.01 ml e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 ml离子
7．将下图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是
A．Cu 电极上发生还原反应
B．电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动
C．片刻后甲池中c(SO42-)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
8．Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是
A．Mg 电极是该电池的正极
B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的pH 增大
D．溶液中Cl－向正极移动
9．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（ ）
A．反应，每消耗1ml CH4转移12ml 电子
B．电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH--2e-=2H2O
C．电池工作时，CO32-向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e－=2CO32-
10．人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是
A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程
B．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生
C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强
D．催化剂b表面的反应是CO2+2H++2e一=HCOOH
11． 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：
C．放电过程中，从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1ml氧气，理论上能生成标准状况下气体
12．金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是
A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高
C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n
D．在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
13．锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法不正确的是
A．金属锂作负极，发生氧化反应
B．Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C．正极的电极反应：O2+4e—==2O2—
D．电池总反应：4Li+O2+2H2O==4LiOH
14．最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．右边吸附层中发生了还原反应
B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－=2H2O
C．电池的总反应是2H2＋O2=2H2O
D．电解质溶液中Na＋向右移动，向左移动
15．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，ClO4－向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－=2CO32－＋C
D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－=Na
二、原理综合题（4大题）
16．科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。
（1）实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为_______。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是_______。
（2）右图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na+xS＝Na2Sx，正极的电极反应式为______。M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是___。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的__倍。
（3）Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为________，向该溶液中加入少量固体CuSO4，溶液pH_____（填“增大”“减小”或“不变”），Na2S溶液长期放置有硫析出，原因为__________（用离子方程式表示）。
17．氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、保存和应用三个环节。回答下列问题：
（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是______________（至少答出两点）。但是氢气直接燃烧的能量及转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_____________________________。
（2）氢气可用于制备H2O2。已知：H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2，其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)+ O2(g)=H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。
（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)+yH2(g)=MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。
a.容器内气体压强保持不变b.吸收y ml H2只需1 ml MHx
c.若降温，该反应的平衡常数增大d.若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
（4）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_______。
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH− FeO42−+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH-)降低的区域在_______（填“阴极室”或“阳极室”）。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是________________。
③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_______________________________________________。
18．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知：①（g）+（g）=（g）+（g）=
②（g）+（g）=（g）+（g）=
③（g）=（g）+（g）=
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。（g）与（g）反应生成（g）和（g）的热化学方程式为______。
（2）热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分燃烧，其目的是_____；燃烧生成的与进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式：_______。
（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图11所示。图中A、B表示的物质依次是_______。
（4）电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图12（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为_______。
（5）Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为_______。
19．酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/（g/100g水）
回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为 ________________，电池反应的离子方程式为_______________
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn____g。（已经F＝96500C/ml）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过____分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、______和_____，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是____________，其原理是______。
（4）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，铁变为_____，加碱调节至pH为_____时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10-5ml/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为_____时，锌开始沉淀（假定Zn2＋浓度为0.1ml/L）。若上述过程不加H2O2后果是_______，原因是______。
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
参考答案
1．B
【分析】
根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成和，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，据此分析。
【详解】
A．当负极通过0.04ml电子时，正极也通过0.04ml电子，根据正极的电极方程式，通过0.04ml电子消耗0.01ml氧气，在标况下为0.224L，A正确；
B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；
C．根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，C正确；
D．电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极，D正确；
故选B。
【点睛】
本题在解答时应注意正极的电极方程式的书写，电解质溶液为碱性，则空气中的氧气得电子生成氢氧根；在判断电池中电流流向时，电流流向与电子流向相反。
2．A
【详解】
A．根据图象，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子和H+反应生成水，负极的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+，正极的电极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O，因此CO2在负极产生，故A错误；
B．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，有电流产生，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；
C．通过原电池的电极反应可知，负极区产生了H+，根据原电池中阳离子向正极移动，可知质子(H+)通过交换膜从负极区移向正极区，故C正确；
D．该反应属于燃料电池，燃料电池的电池反应式和燃烧反应式相同，则电池反应式为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，故D正确；
故选A。
3．D
【分析】
放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn-2e－═Zn2＋，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，充电时，阳极反应式为Br－+2I－-2e－=I2Br－、阴极反应式为Zn2＋+2e－=Zn，只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能穿过交换膜，据此分析解答。
【详解】
A、放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，故A正确；
B、放电时，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，溶液中离子数目增大，故B正确；
C、充电时，b电极反应式为Zn2＋+2e－=Zn，每增加0.65g，转移0.02ml电子，阳极反应式为Br－+2I－-2e－=I2Br－，有0.02mlI－失电子被氧化，故C正确；
D、充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误；
故选D。
【点睛】
本题考查化学电源新型电池，会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键，会正确书写电极反应式，易错选项是B，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，溶液中离子数目增大。
4．B
【分析】
由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
【详解】
A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；
B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；
C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；
D项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。
故选B。
【点睛】
本题考查原池原理的应用，注意原电池反应的原理和离子流动的方向，明确酶的作用是解题的关键。
5．D
【详解】
A.乙中I－失去电子放电，发生氧化反应，A正确；
B.由总反应方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，B正确；
C.当电流计为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，C正确；
D.甲中加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作为负极，则乙中石墨电极为正极，D错误。
答案选D。
6．D
【详解】
A项正确的正极反应式为Cl2＋2e－＝2Cl－，错误；
B项由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，故在左侧溶液中才会有大量白色沉淀生成，错误；
C项若用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不变，错误；
D项当电路中转移0.01 ml e－时，交换膜左侧产生0.01 ml Ag＋与盐酸反应产生AgCl沉淀，同时约有0.01 ml H＋通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，故左侧溶液共约0.02 ml离子减少，正确。
故选D。
7．A
【分析】
关闭K后，甲、乙装置能自发的进行氧化还原反应，所以是原电池，锌易失电子作负极，铜作正极，则含有硫酸钠溶液的滤纸是电解池，a是阴极，b是阳极。
【详解】
A、铜电极上铜离子得电子发生还原反应生成铜，故A正确；
B、电子从Zn→a，b→Cu路径流动，电子不能进入电解质溶液，故B错误；
C、锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子进入溶液，硫酸根离子不参加反应，所以硫酸根离子浓度不变，故C错误；
D、电解池中，a电极上氢离子放电生成氢气，同时a电极附近生成氢氧根离子，导致溶液碱性增强，所以a点变红色，故D错误；
答案选A。
8．C
【详解】
A.组成原电池的负极被氧化，在Mg－H2O2电池中，镁为负极，而非正极，A项错误；
B. H2O2在石墨电极上得电子发生还原反应，B项错误；
C.工作时，正极反应式为H2O2+2H++2e-═2H2O，不断消耗H+离子，正极周围海水的pH增大，C项正确；
D.原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，形成闭合回路，所以溶液中的Cl－向负极移动，D项错误。
答案选C。
【点睛】
本题考查原电池的工作原理等知识。正确书写电极反应式为解答该题的关键，镁-H2O2酸性燃料电池中，镁为活泼金属，应为原电池的负极，被氧化，电极反应式为Mg-2e-═Mg2+，H2O2具有氧化性，应为原电池的正极，被还原，电极反应式为H2O2+2H++2e-═2H2O，根据电极反应式判断原电池总反应式，根据电极反应判断溶液pH的变化。
9．D
【详解】
A、1ml CH4→CO，化合价由-4价→+2上升6价，1ml CH4参加反应共转移6ml电子，故A错误；
B、环境不是碱性，否则不会产生CO2，其电极反应式：CO+H2+2CO32--4e-=3CO2＋H2O，故B错误；
C、根据原电池工作原理，电极A是负极，电极B是正极，阴离子向负极移动，故C错误；
D、根据电池原理，O2、CO2共同参加反应，其电极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO32-，故D正确；
故合理选项为D。
10．C
【分析】
根据装置图中电子的流向，判断催化剂a为负极电极反应：2H2O-4 e-═O2+4H+，酸性增强；催化剂b为正极，电极反应：CO2+2H++2e-═HCOOH，酸性减弱，总的电池反应为2H2O+2CO2═2 HCOOH+O2，该过程把太阳能转化为化学能
【详解】
A、过程中是光合作用，太阳能转化为化学能，故A正确；
B、催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生，故B正确；
C、催化剂a附近酸性增强，催化剂b附近酸性条件下生成弱酸，酸性减弱，故C错误；
D、催化剂b表面的反应是通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应为：CO2+2H++2e一═HCOOH，故D正确；
故选C。
11．B
【详解】
A项，高温条件下微生物会变性，所以A错；
B项，负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以B对；
C项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以C错；
D项，消耗1ml氧气生成1ml二氧化碳，标准状况下体积是22.4L，D错。
故选B。
12．B
【详解】
A. 反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，故A正确；
B. 正极上氧气得电子和水反应生成OH−，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e−=4OH−，故B错误；
C. 电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为×2=ml、×3=ml、×2=ml，所以Al−空气电池的理论比能量最高，故C正确；
D. 负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg(OH)2，则阴极区溶液不能含有大量OH−，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，故D正确；
故选B。
13．C
【详解】
A项，在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，故A项正确；
B项，Li在负极失去电子变成了Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，故B项正确；
C项，正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故C项错误；
D项，负极的反应式为Li-e-= Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为4Li+O2+2H2O==4LiOH，故D项正确。
综上所述，本题的正确答案为C。
14．C
【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】
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，故选项A、B正确；电池的总反应没有O2参与，总反应方程式不存在氧气，故C选项不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D选项正确。答案选C。
A. 右边吸附层中发生了还原反应，A正确；
B. 氢气在负极上发生氧化反应，电解质中有强碱，故负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－=2H2O，B正确；
C. 没有氧气参与反应，C不正确；
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正确。
综上所述，本题选不正确的，故选C。
15．D
【分析】
原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。
【详解】
A. 放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A正确；
B. 电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；
C. 放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−＝2CO32－+C，C正确；
D. 充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32－+C－4e−＝3CO2，D错误。答案选D。
【点睛】
本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键，注意充电与放电关系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。
16．2CH3CH2OH+2Na=2CH3CH2ONa+H2↑ CS2[或（热）NaOH溶液] xS+2e－=Sx2－（或2Na＋+xS+2e－=Na2Sx） 离子导电和隔离钠与硫 4.5 c(Na＋)>c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)>c(H＋) 减小 2S2－+O2+2H2O=2S↓+4OH－
【详解】
（1）乙醇能和钠反应，方程式为2CH3CH2OH+2Na=2CH3CH2ONa+H2↑，硫极易溶于二硫化碳，微溶于酒精，不溶于水，还能和热的氢氧化钠溶液反应，所以要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是CS2[或（热）NaOH溶液]，故答案为2CH3CH2OH+2Na=2CH3CH2ONa+H2↑；CS2[或（热）NaOH溶液]；
(2)原电池正极发生得电子的还原反应，在反应2Na+xS=Na2Sx中，硫单质得电子，故正极反应为xS+2e－=Sx2－（或2Na＋+xS+2e－=Na2Sx），M作为电解质的同时又将钠和硫隔开，与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质铅和钠时，铅成为铅离子时转移电子的物质的量是钠成为钠离子时转移的电子的物质的量的4.5倍，即钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池4.5倍，故答案为xS+2e－=Sx2－（或2Na＋+xS+2e－=Na2Sx）；离子导电和隔离钠与硫；4.5；
(3)硫化钠电离出的离子有钠离子和硫离子，理论上钠离子浓度是硫离子的2倍，故c(Na＋)>c(S2－)，但少量的硫离子水解，第一步水解强于第二步，两步水解均生成氢氧根，故c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)，溶液显碱性，氢离子浓度最小；加硫酸铜后，溶液由碱性硫化钠溶液变为中性硫酸钠溶液，故pH减小；硫离子有很强的还原性，很容易被空气氧化，反应的离子方程式为：2S2－+O2+2H2O=2S↓+4OH－，故答案为c(Na＋)>c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)>c(H＋)；减小；2S2－+O2+2H2O=2S↓+4OH－。
17．污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高 H2+2OH--2e-=2H2O ＜ ac 光能转化为化学能 阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)
【详解】
（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高等，碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O，故答案为污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH--2e-=2H2O
(2)①H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1，②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2，两反应的ΔS＜0，根据ΔG=ΔH−TΔS，因为均为两反应自发反应，因此ΔH均小于0，将①+②得：H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH1＜0，故答案为＜；
（3）MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0，该反应属于气体的物质的量发生变化的反应。a.平衡时气体的物质的量不变，压强不变，正确；b.该反应为可逆反应，吸收y ml H2需要大于1 ml的MHx，错误；c.降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，正确；d.向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)＜v(吸氢)，错误；故选ac；
（4）利用太阳能直接分解水制氢，是将光能转化为化学能，故答案为光能转化为化学能；
（5）①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH−)降低的区域在阳极室，故答案为阳极室；
②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，故答案为防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；
③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低，故答案为M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。
【点晴】
本题考查的知识点较多，以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时，要注意掌握一般的书写方法：①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；④溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。本题的易错点和难点是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析时，要注意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。
18．CH4(g)+2H2O(g) = CO2(g)+4H2(g)H= 165.0kJ·ml-1 为H2S热分解反应提供热量 2H2S+SO2 = 2H2O+3S (或4H2S+2SO2= 4H2O+3S2) H、O（或氢原子、氧原子） CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O 2Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2
【详解】
（1）把给出的反应2×①-②即可得到CH4(g)+2H2O(g) = CO2(g)+4H2(g)，H=2×206.2-247.4= 165.0kJ·ml-1。
（2）热分解制氢是吸热反应，向反应器中通入一定比例空气，使部分燃烧放热，可以为H2S热分解反应提供热量。与进一步发生归中反应，中的+4价硫和中的-2价硫都生成单质硫。该反应的化学方程式为：2H2S+SO2 = 2H2O+3S (或4H2S+2SO2= 4H2O+3S2)。
（3）化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键的形成的过程。由图可知，水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子，氢原子结合生成氢气，氧原子结合生成氧气，由水的分子式可知氢原子物质的量是氧原子2倍，故A为氢原子、B为氧原子。
（4）电解质是尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液，电解时，阳极得到N2，是CO(NH2)2中的-3价N失去电子生成的，碳的化合价没有变化，仍为+4价，在碱性溶液中以CO32-形式存在，所以电极反应式为：CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O。
（5）Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2，从Mg2Cu和MgCu2的组成可以看出，生成的另一种物质是由镁和氢组成的氢化物。根据氢的质量分数为0.077可计算出此氢化物的化学式为MgH2，Mg2Cu与H2反应的化学方程式为：2Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2。
19．MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH 0.05g 加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 在空气中加热 碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2 Fe3＋ 2.7 6 Zn2＋和Fe2＋分离不开 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
【解析】
（1）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，锌是活泼的金属，锌是负极，电解质显酸性，则负极电极反应式为Zn—2e—＝Zn2＋。中间是碳棒，碳棒是正极，其中二氧化锰得到电子转化为MnOOH，则正极电极反应式为MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH，所以总反应式为Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH。
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则通过的电量是0.5×300＝150，因此通过电子的物质的量是，锌在反应中失去2个电子，则理论消耗Zn的质量是。
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵。根据表中数据可知氯化锌的溶解度受温度影响较大，因此两者可以通过结晶分离回收，即通过蒸发浓缩、冷却结晶实现分离。二氧化锰、铁粉、MnOOH均难溶于水，因此滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉、MnOOH。由于碳燃烧生成CO2，MnOOH能被氧化转化为二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是在空气中灼烧。
（4）双氧水具有强氧化性，能把铁氧化为铁离子，因此加入稀硫酸和双氧水，溶解后铁变为硫酸铁。根据氢氧化铁的溶度积常数可知，当铁离子完全沉淀时溶液中铁离子浓度为10—5ml/L，则溶液中氢氧根的浓度＝，所以氢离子浓度是2×10—3ml/L，pH＝2.7，因此加碱调节pH为2.7时铁刚好完全沉淀。Zn2＋浓度为0.1ml/L，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为＝＝10—8ml/L，氢离子浓度是10—6ml/L，pH＝6，即继续加碱调节pH为6时锌开始沉淀。如果不加双氧水，则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，由于氢氧化亚铁和氢氧化锌的溶度积常数接近，因此在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀，导致生成的氢氧化锌不纯，无法分离开Zn2＋和Fe2＋。
【考点定位】本题主要是考查原电池原理的应用、物质的分离与提纯等，涉及电极反应式书写、电解计算、溶度积常数的应用、pH计算、化学实验基本操作等。
一、单选题（15题）
1．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是
A．负载通过0.04 ml电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
2．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错误的是
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
3．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是
A．放电时，a电极反应为
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
4．利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是
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．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
5．控制适合的条件，将反应设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应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，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
6．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是
A．正极反应为AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl－
B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D．当电路中转移0.01 ml e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 ml离子
7．将下图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是
A．Cu 电极上发生还原反应
B．电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动
C．片刻后甲池中c(SO42-)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
8．Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是
A．Mg 电极是该电池的正极
B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的pH 增大
D．溶液中Cl－向正极移动
9．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（ ）
A．反应，每消耗1ml CH4转移12ml 电子
B．电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH--2e-=2H2O
C．电池工作时，CO32-向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e－=2CO32-
10．人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是
A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程
B．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生
C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强
D．催化剂b表面的反应是CO2+2H++2e一=HCOOH
11． 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：
C．放电过程中，从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1ml氧气，理论上能生成标准状况下气体
12．金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是
A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高
C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n
D．在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
13．锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法不正确的是
A．金属锂作负极，发生氧化反应
B．Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C．正极的电极反应：O2+4e—==2O2—
D．电池总反应：4Li+O2+2H2O==4LiOH
14．最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．右边吸附层中发生了还原反应
B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－=2H2O
C．电池的总反应是2H2＋O2=2H2O
D．电解质溶液中Na＋向右移动，向左移动
15．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，ClO4－向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－=2CO32－＋C
D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－=Na
二、原理综合题（4大题）
16．科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。
（1）实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为_______。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是_______。
（2）右图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na+xS＝Na2Sx，正极的电极反应式为______。M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是___。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的__倍。
（3）Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为________，向该溶液中加入少量固体CuSO4，溶液pH_____（填“增大”“减小”或“不变”），Na2S溶液长期放置有硫析出，原因为__________（用离子方程式表示）。
17．氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、保存和应用三个环节。回答下列问题：
（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是______________（至少答出两点）。但是氢气直接燃烧的能量及转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_____________________________。
（2）氢气可用于制备H2O2。已知：H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2，其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)+ O2(g)=H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。
（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)+yH2(g)=MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。
a.容器内气体压强保持不变b.吸收y ml H2只需1 ml MHx
c.若降温，该反应的平衡常数增大d.若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
（4）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_______。
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH− FeO42−+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH-)降低的区域在_______（填“阴极室”或“阳极室”）。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是________________。
③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_______________________________________________。
18．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知：①（g）+（g）=（g）+（g）=
②（g）+（g）=（g）+（g）=
③（g）=（g）+（g）=
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。（g）与（g）反应生成（g）和（g）的热化学方程式为______。
（2）热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分燃烧，其目的是_____；燃烧生成的与进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式：_______。
（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图11所示。图中A、B表示的物质依次是_______。
（4）电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图12（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为_______。
（5）Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为_______。
19．酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/（g/100g水）
回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为 ________________，电池反应的离子方程式为_______________
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn____g。（已经F＝96500C/ml）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过____分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、______和_____，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是____________，其原理是______。
（4）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，铁变为_____，加碱调节至pH为_____时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10-5ml/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为_____时，锌开始沉淀（假定Zn2＋浓度为0.1ml/L）。若上述过程不加H2O2后果是_______，原因是______。
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
参考答案
1．B
【分析】
根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成和，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，据此分析。
【详解】
A．当负极通过0.04ml电子时，正极也通过0.04ml电子，根据正极的电极方程式，通过0.04ml电子消耗0.01ml氧气，在标况下为0.224L，A正确；
B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；
C．根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，C正确；
D．电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极，D正确；
故选B。
【点睛】
本题在解答时应注意正极的电极方程式的书写，电解质溶液为碱性，则空气中的氧气得电子生成氢氧根；在判断电池中电流流向时，电流流向与电子流向相反。
2．A
【详解】
A．根据图象，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子和H+反应生成水，负极的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+，正极的电极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O，因此CO2在负极产生，故A错误；
B．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，有电流产生，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；
C．通过原电池的电极反应可知，负极区产生了H+，根据原电池中阳离子向正极移动，可知质子(H+)通过交换膜从负极区移向正极区，故C正确；
D．该反应属于燃料电池，燃料电池的电池反应式和燃烧反应式相同，则电池反应式为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，故D正确；
故选A。
3．D
【分析】
放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn-2e－═Zn2＋，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，充电时，阳极反应式为Br－+2I－-2e－=I2Br－、阴极反应式为Zn2＋+2e－=Zn，只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能穿过交换膜，据此分析解答。
【详解】
A、放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，故A正确；
B、放电时，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，溶液中离子数目增大，故B正确；
C、充电时，b电极反应式为Zn2＋+2e－=Zn，每增加0.65g，转移0.02ml电子，阳极反应式为Br－+2I－-2e－=I2Br－，有0.02mlI－失电子被氧化，故C正确；
D、充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误；
故选D。
【点睛】
本题考查化学电源新型电池，会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键，会正确书写电极反应式，易错选项是B，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，溶液中离子数目增大。
4．B
【分析】
由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
【详解】
A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；
B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；
C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；
D项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。
故选B。
【点睛】
本题考查原池原理的应用，注意原电池反应的原理和离子流动的方向，明确酶的作用是解题的关键。
5．D
【详解】
A.乙中I－失去电子放电，发生氧化反应，A正确；
B.由总反应方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，B正确；
C.当电流计为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，C正确；
D.甲中加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作为负极，则乙中石墨电极为正极，D错误。
答案选D。
6．D
【详解】
A项正确的正极反应式为Cl2＋2e－＝2Cl－，错误；
B项由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，故在左侧溶液中才会有大量白色沉淀生成，错误；
C项若用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不变，错误；
D项当电路中转移0.01 ml e－时，交换膜左侧产生0.01 ml Ag＋与盐酸反应产生AgCl沉淀，同时约有0.01 ml H＋通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，故左侧溶液共约0.02 ml离子减少，正确。
故选D。
7．A
【分析】
关闭K后，甲、乙装置能自发的进行氧化还原反应，所以是原电池，锌易失电子作负极，铜作正极，则含有硫酸钠溶液的滤纸是电解池，a是阴极，b是阳极。
【详解】
A、铜电极上铜离子得电子发生还原反应生成铜，故A正确；
B、电子从Zn→a，b→Cu路径流动，电子不能进入电解质溶液，故B错误；
C、锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子进入溶液，硫酸根离子不参加反应，所以硫酸根离子浓度不变，故C错误；
D、电解池中，a电极上氢离子放电生成氢气，同时a电极附近生成氢氧根离子，导致溶液碱性增强，所以a点变红色，故D错误；
答案选A。
8．C
【详解】
A.组成原电池的负极被氧化，在Mg－H2O2电池中，镁为负极，而非正极，A项错误；
B. H2O2在石墨电极上得电子发生还原反应，B项错误；
C.工作时，正极反应式为H2O2+2H++2e-═2H2O，不断消耗H+离子，正极周围海水的pH增大，C项正确；
D.原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，形成闭合回路，所以溶液中的Cl－向负极移动，D项错误。
答案选C。
【点睛】
本题考查原电池的工作原理等知识。正确书写电极反应式为解答该题的关键，镁-H2O2酸性燃料电池中，镁为活泼金属，应为原电池的负极，被氧化，电极反应式为Mg-2e-═Mg2+，H2O2具有氧化性，应为原电池的正极，被还原，电极反应式为H2O2+2H++2e-═2H2O，根据电极反应式判断原电池总反应式，根据电极反应判断溶液pH的变化。
9．D
【详解】
A、1ml CH4→CO，化合价由-4价→+2上升6价，1ml CH4参加反应共转移6ml电子，故A错误；
B、环境不是碱性，否则不会产生CO2，其电极反应式：CO+H2+2CO32--4e-=3CO2＋H2O，故B错误；
C、根据原电池工作原理，电极A是负极，电极B是正极，阴离子向负极移动，故C错误；
D、根据电池原理，O2、CO2共同参加反应，其电极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO32-，故D正确；
故合理选项为D。
10．C
【分析】
根据装置图中电子的流向，判断催化剂a为负极电极反应：2H2O-4 e-═O2+4H+，酸性增强；催化剂b为正极，电极反应：CO2+2H++2e-═HCOOH，酸性减弱，总的电池反应为2H2O+2CO2═2 HCOOH+O2，该过程把太阳能转化为化学能
【详解】
A、过程中是光合作用，太阳能转化为化学能，故A正确；
B、催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生，故B正确；
C、催化剂a附近酸性增强，催化剂b附近酸性条件下生成弱酸，酸性减弱，故C错误；
D、催化剂b表面的反应是通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应为：CO2+2H++2e一═HCOOH，故D正确；
故选C。
11．B
【详解】
A项，高温条件下微生物会变性，所以A错；
B项，负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以B对；
C项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以C错；
D项，消耗1ml氧气生成1ml二氧化碳，标准状况下体积是22.4L，D错。
故选B。
12．B
【详解】
A. 反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，故A正确；
B. 正极上氧气得电子和水反应生成OH−，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e−=4OH−，故B错误；
C. 电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为×2=ml、×3=ml、×2=ml，所以Al−空气电池的理论比能量最高，故C正确；
D. 负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg(OH)2，则阴极区溶液不能含有大量OH−，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，故D正确；
故选B。
13．C
【详解】
A项，在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，故A项正确；
B项，Li在负极失去电子变成了Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，故B项正确；
C项，正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故C项错误；
D项，负极的反应式为Li-e-= Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为4Li+O2+2H2O==4LiOH，故D项正确。
综上所述，本题的正确答案为C。
14．C
【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】
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，故选项A、B正确；电池的总反应没有O2参与，总反应方程式不存在氧气，故C选项不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D选项正确。答案选C。
A. 右边吸附层中发生了还原反应，A正确；
B. 氢气在负极上发生氧化反应，电解质中有强碱，故负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－=2H2O，B正确；
C. 没有氧气参与反应，C不正确；
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正确。
综上所述，本题选不正确的，故选C。
15．D
【分析】
原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。
【详解】
A. 放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A正确；
B. 电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；
C. 放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−＝2CO32－+C，C正确；
D. 充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32－+C－4e−＝3CO2，D错误。答案选D。
【点睛】
本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键，注意充电与放电关系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。
16．2CH3CH2OH+2Na=2CH3CH2ONa+H2↑ CS2[或（热）NaOH溶液] xS+2e－=Sx2－（或2Na＋+xS+2e－=Na2Sx） 离子导电和隔离钠与硫 4.5 c(Na＋)>c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)>c(H＋) 减小 2S2－+O2+2H2O=2S↓+4OH－
【详解】
（1）乙醇能和钠反应，方程式为2CH3CH2OH+2Na=2CH3CH2ONa+H2↑，硫极易溶于二硫化碳，微溶于酒精，不溶于水，还能和热的氢氧化钠溶液反应，所以要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是CS2[或（热）NaOH溶液]，故答案为2CH3CH2OH+2Na=2CH3CH2ONa+H2↑；CS2[或（热）NaOH溶液]；
(2)原电池正极发生得电子的还原反应，在反应2Na+xS=Na2Sx中，硫单质得电子，故正极反应为xS+2e－=Sx2－（或2Na＋+xS+2e－=Na2Sx），M作为电解质的同时又将钠和硫隔开，与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质铅和钠时，铅成为铅离子时转移电子的物质的量是钠成为钠离子时转移的电子的物质的量的4.5倍，即钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池4.5倍，故答案为xS+2e－=Sx2－（或2Na＋+xS+2e－=Na2Sx）；离子导电和隔离钠与硫；4.5；
(3)硫化钠电离出的离子有钠离子和硫离子，理论上钠离子浓度是硫离子的2倍，故c(Na＋)>c(S2－)，但少量的硫离子水解，第一步水解强于第二步，两步水解均生成氢氧根，故c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)，溶液显碱性，氢离子浓度最小；加硫酸铜后，溶液由碱性硫化钠溶液变为中性硫酸钠溶液，故pH减小；硫离子有很强的还原性，很容易被空气氧化，反应的离子方程式为：2S2－+O2+2H2O=2S↓+4OH－，故答案为c(Na＋)>c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)>c(H＋)；减小；2S2－+O2+2H2O=2S↓+4OH－。
17．污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高 H2+2OH--2e-=2H2O ＜ ac 光能转化为化学能 阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)
【详解】
（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高等，碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O，故答案为污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH--2e-=2H2O
(2)①H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1，②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2，两反应的ΔS＜0，根据ΔG=ΔH−TΔS，因为均为两反应自发反应，因此ΔH均小于0，将①+②得：H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH1＜0，故答案为＜；
（3）MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0，该反应属于气体的物质的量发生变化的反应。a.平衡时气体的物质的量不变，压强不变，正确；b.该反应为可逆反应，吸收y ml H2需要大于1 ml的MHx，错误；c.降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，正确；d.向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)＜v(吸氢)，错误；故选ac；
（4）利用太阳能直接分解水制氢，是将光能转化为化学能，故答案为光能转化为化学能；
（5）①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH−)降低的区域在阳极室，故答案为阳极室；
②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，故答案为防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；
③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低，故答案为M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。
【点晴】
本题考查的知识点较多，以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时，要注意掌握一般的书写方法：①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；④溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。本题的易错点和难点是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析时，要注意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。
18．CH4(g)+2H2O(g) = CO2(g)+4H2(g)H= 165.0kJ·ml-1 为H2S热分解反应提供热量 2H2S+SO2 = 2H2O+3S (或4H2S+2SO2= 4H2O+3S2) H、O（或氢原子、氧原子） CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O 2Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2
【详解】
（1）把给出的反应2×①-②即可得到CH4(g)+2H2O(g) = CO2(g)+4H2(g)，H=2×206.2-247.4= 165.0kJ·ml-1。
（2）热分解制氢是吸热反应，向反应器中通入一定比例空气，使部分燃烧放热，可以为H2S热分解反应提供热量。与进一步发生归中反应，中的+4价硫和中的-2价硫都生成单质硫。该反应的化学方程式为：2H2S+SO2 = 2H2O+3S (或4H2S+2SO2= 4H2O+3S2)。
（3）化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键的形成的过程。由图可知，水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子，氢原子结合生成氢气，氧原子结合生成氧气，由水的分子式可知氢原子物质的量是氧原子2倍，故A为氢原子、B为氧原子。
（4）电解质是尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液，电解时，阳极得到N2，是CO(NH2)2中的-3价N失去电子生成的，碳的化合价没有变化，仍为+4价，在碱性溶液中以CO32-形式存在，所以电极反应式为：CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O。
（5）Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2，从Mg2Cu和MgCu2的组成可以看出，生成的另一种物质是由镁和氢组成的氢化物。根据氢的质量分数为0.077可计算出此氢化物的化学式为MgH2，Mg2Cu与H2反应的化学方程式为：2Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2。
19．MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH 0.05g 加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 在空气中加热 碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2 Fe3＋ 2.7 6 Zn2＋和Fe2＋分离不开 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
【解析】
（1）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，锌是活泼的金属，锌是负极，电解质显酸性，则负极电极反应式为Zn—2e—＝Zn2＋。中间是碳棒，碳棒是正极，其中二氧化锰得到电子转化为MnOOH，则正极电极反应式为MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH，所以总反应式为Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH。
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则通过的电量是0.5×300＝150，因此通过电子的物质的量是，锌在反应中失去2个电子，则理论消耗Zn的质量是。
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵。根据表中数据可知氯化锌的溶解度受温度影响较大，因此两者可以通过结晶分离回收，即通过蒸发浓缩、冷却结晶实现分离。二氧化锰、铁粉、MnOOH均难溶于水，因此滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉、MnOOH。由于碳燃烧生成CO2，MnOOH能被氧化转化为二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是在空气中灼烧。
（4）双氧水具有强氧化性，能把铁氧化为铁离子，因此加入稀硫酸和双氧水，溶解后铁变为硫酸铁。根据氢氧化铁的溶度积常数可知，当铁离子完全沉淀时溶液中铁离子浓度为10—5ml/L，则溶液中氢氧根的浓度＝，所以氢离子浓度是2×10—3ml/L，pH＝2.7，因此加碱调节pH为2.7时铁刚好完全沉淀。Zn2＋浓度为0.1ml/L，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为＝＝10—8ml/L，氢离子浓度是10—6ml/L，pH＝6，即继续加碱调节pH为6时锌开始沉淀。如果不加双氧水，则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，由于氢氧化亚铁和氢氧化锌的溶度积常数接近，因此在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀，导致生成的氢氧化锌不纯，无法分离开Zn2＋和Fe2＋。
【考点定位】本题主要是考查原电池原理的应用、物质的分离与提纯等，涉及电极反应式书写、电解计算、溶度积常数的应用、pH计算、化学实验基本操作等。
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