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2024届高三化学高考备考一轮复习训练--原电池有关计算
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这是一份2024届高三化学高考备考一轮复习训练--原电池有关计算，共25页。试卷主要包含了单选题，实验题等内容，欢迎下载使用。
2024届高三化学高考备考一轮复习训练--原电池有关计算
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．一种应用比较广泛的甲醇()燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是
A．M极为负极，发生氧化反应
B．N极电极反应为
C．甲池溶液增大，乙池溶液减小
D．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池
2．一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法错误的是
A．a电极上发生还原反应
B．负极的电极反应式为
C．铁表面发生的反应为
D．若标准状况下33.6L空气参与反应，电路中理论上有6mol电子转移
3．氢氧熔融碳酸盐(主要成分为碳酸钠和碳酸钾)燃料电池是一种高温电池(800~900℃)，工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是
A．该电池在室温下也可以正常工作
B．负极反应式为
C．该电池可消耗工厂中排出的，减少温室气体的排放
D．电池工作时，外电路中通过0.2mol电子时，消耗0.8mol
4．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1mol氯苯，同时产生11.2L(标准状况)CO2
5．微生物燃料电池碳氮联合去除的氮转化系统原理如图所示。下列说法错误的是
A．a极电势低于b极
B．离子交换膜是质子交换膜
C．a、b两极生成和的物质的量之比为5∶4
D．好氧微生物反应器中反应的离子方程式为
6．质量均为的铁片、铜片和的溶液组成的装置如图所示。下列说法正确的是
A．a和b用导线连接时，电子通过电解质溶液转移到铜片上
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，铁片上均有铜析出
D．a和b用导线连接后，当电路中有个电子通过时，理论上铁片与铜片的质量差为
7．一种双膜二次电池放电时的工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．充电时，极的电极反应式为
B．为阳离子交换膜，为阴离子交换膜
C．充电时的总反应：
D．放电时，每消耗(标准状况)，理论上有电子通过用电器
8．科学家设计了一种以镍基普鲁士蓝为电极材料的“热再生电化学循环”转化电池(如图所示)，用于收集废热，提高能源利用率。该电池以KCl溶液和Ni(NO3)2溶液作电解质溶液，电极之间用多孔隔膜分隔，工作时发生反应：K2Ni[Fe(CN)6]+AgClKNi[Fe(CN)6]+K++Ag+Cl-。下列说法不正确的是
A．收集废热时，阴极上附着的AgCl减少
B．收集废热时，阳极发生的反应为K2Ni[Fe(CN)6]-e-=KNi[Fe(CN)6]+K+
C．低温工作时，K+通过多孔隔膜移向Ag电极
D．低温工作时，Ag电极增重7.1g，理论上外电路转移电子0.2mol
9．某钠离子可充电电池的工作主要靠Na+在两极间的迁移，工作原理如图：
其中-R1代表没参与反应的-COONa，-R2代表没参与反应的-ONa。下列有关说法错误的是
A．放电时，b极为正极
B．充电时，Na+由b极向a极移动
C．充电时，阴极发生反应为
D．若电池充满电时a、b两极室质量相等，则放电过程中转移0.3mol电子时，两极质量差为13.8g
10．锌—空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时转化为。该电池工作时，下列说法正确的是
A．向石墨电极移动
B．石墨电极的电极反应式：
C．电极发生还原反应
D．当电路中流过电子，消耗的体积为(标准状况下)
11．镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b极转化关系为：下列说法不正确的是
A．充电或放电时，a极电势均高于b极
B．放电过程中电子经导线由a极向b极移动
C．充电时阳极的电极反应式为
D．该电池工作时，若通过电路转移电子的物质的量为0.2mol，则负极质量变化2.4g
12．肼-空气燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述不正确的是
A．b电极为正极
B．a电极的电极反应式为
C．理论上当燃料电池消耗时，电路中转移4个电子
D．工作一段时间后，KOH溶液的浓度基本不变
13．我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可充电“Na-CO2”电池，工作过程中，Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极。其工作原理如图所示。下列叙述错误的是
A．充电时，多壁碳纳米管为阳极，Na+向钠箔电极方向移动
B．放电时，电路中转移0.1mole-，多壁碳纳米管电极增重1.1g
C．采用多壁碳纳米管作电极可以增强吸附CO2的能力
D．充电时，阳极反应式为2Na2CO3+ C-4e- = 3CO2+4Na+
14．锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：(s表示固体，l表示液体)。下列说法错误的是
A．电池工作时，移向Zn电极
B．该电池放电时化学能转化为电能
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过电子时，理论上消耗锌的质量为6.5g
15．贮备电池主要用于应急救援和武器系统。Mg－AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池总反应为Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag。下列叙述错误的是
A．放电时电子从负极经电解质溶液移动到正极
B．正极反应为AgCl+e-=Cl-+Ag
C．放电时Cl-向Mg电极迁移
D．若电路中转移了0.2mole-，则有2.4gMg参与反应
二、实验题
16．为了更好地利用化学反应中的物质变化和能量变化，在化学研究和工业生产中还需要关注化学反应的快慢和进行的程度等。
Ⅰ．影响化学反应速率的因素很多，某校化学小组用实验的方法进行探究。
实验：利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸溶液(0.5 mol/L、2 mol/L、18.4 mol/L)，设计实验方案来研究影响反应速率的因素。
甲同学的实验报告如表：
实验步骤
现象
结论
①分别取等体积的2 mol/L硫酸溶液于三支试管中②___________
反应速率：Fe＞Cu，Cu不反应
金属的性质越活泼，反应速率越快
(1)甲同学表中的实验步骤②为___________。
(2)甲同学的实验目的是___________。
(3)乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，设计了实验，为完成实验应选用的药品除了金属镁外，还需要选择___________。
(4)乙同学在实验中应该测定的数据是___________。
Ⅱ．人们利用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需求。现提供纯锌片、纯铜片和500 mL0.4 mol/LH2SO4溶液、导线、1000 mL量筒，试用如图装置测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量(a、b为可上下移动的金属片)。
(5)如图所示，装置气密性良好，且1000 mL量筒中已充满了水，实验开始时，先用导线连接a、b，然后先将金属片___________(填“a”或“b”)插入溶液中。
(6)a电极的材料为___________，其电极反应式为___________。
(7)当量筒中收集到672 mL(已折算为标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为___________。
17．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，填写空格由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验：
装置
现象
B上有气体产生
D不断溶解
C质量增加
(1)装置甲中SO向____极移动(填“A”或“B”)。
(2)四种金属活动性由强到弱的顺序是____。
(3)请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池，正极上出现的现象是____。若导线上转移电子1mol，则生成银____g，理论上电解质溶液质量变化____g。
(4)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该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。
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____。
18．I.如图是某锌-铜原电池装置的示意图：Zn：65
(1)负极的反应式为_______，外电路中每转移NA个电子，负极电极质量减小_______克。
(2)某电化学装置如图所示(电极a、b均为碳棒)。
烧杯中盛有100mL 0.2mol/L CuSO4溶液。通电反应一段时间，在两极收集到的气体体积相等，则此段时间e-转移的物质的量为_______mol。
Ⅱ.为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：
(3)上述装置中，能用来证明“锌和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是_______(填序号)。
(4)某同学选用装置I进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入食盐水和稀盐酸，再加入一生铁块。一段时间后U形管中可观察到的现象是_______。
19．某学习小组用如图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应，实验过程中装置A内溶液的温度升高，装置B的电流计指针发生偏转，请回答以下问题：
(1)装置B中Zn电极是___________(填“正”或“负”)极，Zn电极上的电极反应式为___________，Cu电极上的现象是___________。
(2)从能量转化的角度来看，装置A中反应物的总能量___________(填“大于”，“小于”或“等于”)生成物的总能量。
(3)装置B中稀硫酸用足量硫酸铜溶液代替，溶液中Cu2+向___________(填“左”或“右”)移动，起始时锌电极和铜电极的质量相等，当导线中有0.2mol电子转移时，铜电极和锌电极的质量差为___________。
(4)该小组同学由此得到的结论正确的是___________(填标号)。
A．原电池反应的过程中一定有电子转移
B．原电池装置中2个电极的电极材料一定不同
C．电极一定不能参加反应
D．氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生
20．某同学测定镀锌铁皮锌镀层厚度，步骤如下：
(1)测量三块镀锌铁皮的长度与宽度，记录数据。
(2)用电子天平分别测量三块镀锌铁皮的质量。
(3)将镀锌铁皮放入烧杯中，加入盐酸，反应时应小心将铁片翻动，该操作的目的是______________________。
若没有此类操作，则测得的锌镀层厚度____________。
当反应速率显著减小时，立即取出铁片并__________________，该操作的目的是__________________。
(4)将铁片放在石棉网上，用小火烘干，该操作的目的是___________________。若不烘干，则计算得到的锌镀层厚度结果将____________。若改用酒精灯持续加强热，则会造成______________________。
(5)根据实验数据，完成下表，求出镀锌铁皮的锌镀层厚度(锌的密度取7.14 g·cm－3)。
数据记录
数据处理
镀锌铁皮A长4.94 cm、宽4.90 cm镀锌铁皮B长5.05 cm、宽5.00 cm
镀锌铁皮C长5.05 cm、宽4.90 cm
镀锌铁皮A m1(A)＝2.455 g
镀锌铁皮B m1(B)＝2.508 g
镀锌铁皮C m1(C)＝2.500 g
镀锌铁皮A m2(A)＝2.201 g
镀锌铁皮B m2(B)＝2.247 g
镀锌铁皮C m2(C)＝2.238 g
镀锌铁皮编号
镀锌铁皮厚度(单侧) /cm
镀锌铁皮平均厚度(单侧)/cm
镀锌铁皮A
_____
_____
镀锌铁皮B
________
镀锌铁皮C
______
参考答案：
1．C
【详解】A．从电子流向分析，M为电子流出的一极，为原电池的负极，发生氧化反应，A正确；
B．N为原电池的正极，是氧气得到电子，根据质子交换膜分析，该电极反应为，B正确；
C．甲池中电极反应为，溶液的pH减小，乙池中电极反应为，消耗氢离子，溶液的pH增大，C错误；
D．由分析，若有1mol二氧化碳生成，转移6mol电子，则有6mol氢离子从甲池进行乙池，D正确；
故选C。
2．D
【分析】由新型中温全瓷铁--空气电池的装置图可知，a极上空气中的氧气发生得电子的还原反应，则a极为正极，b极为负极，正极反应式为O2+4e-═2O2-，铁与水蒸气在铁表面发生反应生成氢气，反应为xH2O(g)+Fe═FeOx+xH2，氢气在负极发生失电子的氧化反应，生成FeOx和H2，负极反应式为H2-2e-+O2-=H2O，原电池工作时，阴离子O2-由正极a移向负极b，据此分析解答。
【详解】A．a极上空气中的氧气发生得电子的还原反应，则a极为正极，正极反应式为O2+4e-═2O2-，A正确；
B．b极为负极，负极反应式为H2-2e-+O2-=H2O，B正确；
C．铁与水蒸气在铁表面发生反应生成氢气，反应为xH2O(g)+Fe═FeOx+xH2，C正确；
D．有33.6L(标准状况)空气参与反应时，氧气的物质的量为=0.3mol，正极反应为O2+4e-═2O2-，则电路中转移1.2mol电子，D错误；
故答案为：D。
3．B
【分析】该原电池工作时，H2发生失电子的氧化反应，O2发生得电子的还原反应，则左侧电极为负极，右侧电极为正极，负极反应为，正极反应为O2+2CO2+4e-=2，总反应为2H2+O2=2H2O，据此分析解答。
【详解】A．氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池，常温下不能正常工作，A错误；
B．由分析可知，原电池工作时，H2发生失电子的氧化反应，为负极，负极反应为，B正确；
C．原电池工作时总反应为2H2+O2=2H2O，不能利用工厂中排出的CO2，不能减少温室气体的排放，C错误；
D．正极反应为O2+2CO2+4e-=2，外电路中通过0.2mol电子时消耗=0.05molO2，D错误；
故答案为：B。
4．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1mol氯苯，转移2mol电子，N极反应式为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，得到mol=0.5molCO2，在标况下的体积为11.2L，D正确；
故选D。
5．C
【详解】从图分析，a电极上为乙酸根离子生成二氧化碳，失去电子，为负极反应，b为正极。据此解答。
A．a为负极，b为正极，正极电极比负极高，A正确；
B．a的电极反应为，b的电极反应为，氢离子向正极移动，故使用质子交换膜膜，B正确；
C．根据ab电极反应分析，电子守恒，则二氧化碳和氮气的物质的量比为10:4=5:2，C错误；
D．从图分析，铵根离子和氧气进去反应生成硝酸根离子，故反应的离子方程式为：，D正确；
故选C。
6．D
【分析】a和b用导线连接时为原电池，Fe为负极，电极反应式为，Cu为正极，电极反应式为，a和b不用导线连接时，Fe与CuSO4反应生成FeSO4和Cu。
【详解】A．a和b用导线连接时为原电池，电子由负极Fe经过导线流向正极Cu，不能进入溶液中，故A错误；
B．a和b用导线连接时为原电池，Cu作正极，电极反应式为，故B错误；
C．a和b用导线连接时为原电池，Fe作负极，电极反应式为，Cu作正极，电极反应式为，铜片上有Cu析出，铁片上无Cu析出，故C错误；
D．a和b用导线连接后，Fe为负极，发生反应，Cu为正极，发生反应，当电路中有0.2NA个电子通过时，溶解0.1molFe，生成0.1molCu，即溶解5.6gFe，生成6.4gCu，理论上铁片与铜片的质量差为5.6g+6.4g=12g，故D正确；
故答案选D。
7．B
【分析】由图可知，放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，则M是负极，Cl2在N极得到电子生成Cl-，则N极为正极，以此解答。
【详解】A．放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，M是负极，则充电时，Fe3+在M极得到电子生成Fe2+，电极方程式为：，故A正确；
B．放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，即FeCl2转化为FeCl3，NaCl溶液中的Cl-要通过X进入M极区，为阴离子交换膜；Cl2在N极得到电子生成Cl-，由电荷守恒可知，NaCl溶液中的Na+要通过Y进入N极区，Y为阳离子交换膜，故B错误；
C．放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，Cl2在N极得到电子生成Cl-，则充电时，FeCl3转化为FeCl2和Cl2，总反应：，故C正确；
D．放电时，Cl2在N极得到电子生成Cl-，电极方程式为：Cl2+2e-=2Cl-，标准状况下2.24L的物质的量为0.1mol，转移0.2mole-，理论上有电子通过用电器，故D正确；
故选B。
8．C
【分析】收集废热时，K2Ni[Fe(CN)6]的一极为阳极，电极反应为K2Ni[Fe(CN)6]-e-= KNi[Fe(CN)6]+K+，AgCl-极为阴极，电极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-。低温工作时，Ag电极为负极，电极反应为Ag-e-+Cl-=AgCl，KNi[Fe(CN)6]电极为正极，电极反应为KNi[Fe(CN)6]+e-+K+= K2Ni[Fe(CN)6]。
【详解】A．收集废热时，阴极电极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-，AgCl转化为Ag和Cl-，阴极上附着的AgCl减少，A正确；
B．收集废热时，阳极电极反应式为K2Ni[Fe(CN)6]-e-= KNi[Fe(CN)6]+K+，B正确；
C．低温工作时，Ag电极为负极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，K+通过多孔隔膜移向KNi[Fe(CN)6]电极，C错误；
D．低温工作时，负极上Ag-e-+Cl-=AgCl，Ag电极增重7.1g，说明有0.2molCl-参与反应，则理论上外电路中转移电子为0.2mol，D正确；
故答案选C。
9．C
【分析】放电时，在a极，-2e-=+2Na+，则a极为负极；在b极，+2e-+2Na+=，则b极为正极；充电时，a极为阴极，b极为阳极。
【详解】A．由分析可知，放电时，b极为正极，A正确；
B．充电时，阳离子向阴极移动，则Na+由b极(阳极)向a极(阴极)移动，B正确；
C．充电时，a极为阴极，发生反应为+2e-+2Na+=，C错误；
D．若电池充满电时a、b两极室质量相等，放电过程中转移0.3mol电子时，则正极结合0.3molNa+，负极生成0.3molNa+，两极质量差为0.6mol×23g/mol=13.8g，D正确；
故选C。
10．A
【分析】锌—空气电池中锌作负极，正极上通入空气，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e−＝4OH−，再结合离子移动方向分析解答。
【详解】A．原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，向石墨电极移动，故A正确；
B．正极上通入空气，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e−＝4OH−，故B错误；
C．锌作负极，发生氧化反应；故C错误；
D．根据电极反应式O2＋2H2O＋4e−＝4OH−，电路中流过电子，标准状况下消耗的体积为；故D错误；
故答案选A。
【点睛】本题考查了原电池原理，会根据电池反应式中元素化合价变化来确定正负极上发生的电极反应，注意电极反应式的书写。
11．A
【详解】A.由题可知，放电时b为正极，充电时b为阳极，充电或放电时，b极电势均高于a极，A项错误；
B.放电时，b为正极，则电子经导线由a极向b极移动，B项正确；
C.已知放电时，b极转化关系为VS2→LixVS2，则充电时b为阳极，转化关系为LixVS2→VS2，电极反应式为 LixVS2−xe−=VS2+Li+，C项正确；
D.放电时，负极反应为Mg-2e－=Mg2＋，则转移电子为0.2mol时，负极质量变化2.4g，D项正确。
答案选A。
12．D
【分析】燃料电池中，通入燃料的为负极，通入氧气或空气的为正极，根据图中信息可知，通入肼的a电极为负极，通入空气的b电极为正极；
【详解】A．b电极通入空气，氧气得电子发生还原反应，为正极，选项A正确；
B．a电极上肼失电子产生氮气，电极反应式为，选项B正确；
C．由该电池的正极反应式可知，每消耗，理论上转移4 mol电子，即个电子，选项C正确；
D．由电池总反应可知，工作过程中不消耗KOH，但生成的会保留在电解质溶液中，故工作一段时间后，KOH溶液的浓度会降低，选项D错误；
答案选D。
13．B
【分析】放电时，Na在钠箔处失去电子生成Na+，则钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极，则充电时，电源电极a为正极，b为负极，以此解答。
【详解】A．由分析可知，充电时，电源电极a为正极，多壁碳纳米管为阳极，Na+向阴极钠箔电极移动，故A正确；
B．放电时，Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极上，多壁碳纳米管上的电极反应式为3CO2+4e-+4Na+=2Na2CO3+C，电路中转移0.1mole-，多壁碳纳米管电极增重 =5.6g，故B错误；
C．采用多壁碳纳米管表面积大，吸附能力强，作电极可以增强吸附CO2的能力，故C正确；
D．充电时，阳极碳失电子发生氧化反应，阳极反应式为2Na2CO3+ C-4e- = 3CO2+4Na+，故D正确；
故选B。
14．C
【分析】根据电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，可知反应中Zn被氧化，为原电池的负极，负极反应为Zn-2e-＋2OH-=Zn(OH)2，MnO2为原电池的正极，发生还原反应，正极反应为2MnO2＋H2O+2e-= Mn2O3+2OH-。
【详解】A．原电池工作时，阴离子向负极移动，故OH-向Zn电极移动，A正确；
B．原电池放电时化学能转化为电能，B正确；
C．电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误；
D．由负极反应可知，n(Zn)=n(e-)=0.1mol，m(Zn)=65g/mol×0.1mol=6.5g，D正确；
故选C。
15．A
【分析】从总反应看，Mg发生氧化反应的为负极，而AgCl发生还原反应为正极。
【详解】A．放电时，电子从负极经导线流向正极，电子不能进入溶液，A项错误；
B．正极发生还原反应为AgCl+e-=Cl-+Ag，B项正确；
C．原电池中离子的移动：带负电的离子移向负极，带正电的离子移向正极，即Cl-移向Mg，C项正确；
D．由电子守恒得关系式为Mg~2e-，2mol电子需要消耗24gMg。则转移了0.2mole-，则有2.4gMg参与反应，D项正确；
故选A。
16．(1)向三支试管中分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg
(2)研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系
(3)0.5 mol/L的硫酸溶液、2 mol/L的硫酸溶液
(4)一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需的时间)
(5)b
(6) 纯锌片 Zn-2e-=Zn2+
(7)0.06 mol
【分析】Ⅰ．在探究影响化学反应速率的因素时，要采用控制变量方法，即其它外界条件相同，只改变一个条件，通过对比，判断反应速率；在进行定量实验测定浓度对反应速率的影响时，可以是同一种金属，和不同浓度稀硫酸反应，可以通过测定相同时间产生氢气体积的大小，也可以是相同体积的氢气所需的时间长短进行比较；
Ⅱ．在原电池反应中，较活泼的金属为负极，不活泼的金属为正极。负极失去电子，变为金属阳离子进入溶液，电子由导线进入到正极上，溶液中的H+在正极上得到电子产生H2，H2通过导气管进入量筒中，通过量筒体积读数确定反应产生H2的体积大小，利用电子守恒确定反应中转移电子的物质的量。
(1)
甲同学的实验操作是①分别取等体积的2 mol/L硫酸溶液于三支试管中，根据看到实验现象是：反应速率：Fe＞Cu，Cu不反应，和实验结论：金属的性质越活泼，反应速率越快，说明其操作②是：三支试管中分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg三种金属；
(2)
根据实验操作可知甲同学的实验目的是研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系；
(3)
乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，设计了实验，由于18.4 mol/L的浓硫酸主要以酸分子存在，其中H+浓度很小，因此不能使用。为完成实验应选用的药品除了金属镁外，还需要选择0.5 mol/L的硫酸溶液、2 mol/L的硫酸溶液；
(4)
乙同学要探究不同浓度的硫酸与一定质量Mg反应速率的大小，在实验中应该测定的数据是一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需的时间)；
(5)
Zn、Cu与硫酸溶液可以构成Zn-Cu-稀H2SO4原电池，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，失去电子变为Zn2+进入溶液中，H+在正极Cu上得到电子变为H2逸出，H2通过导气管进入量筒中被用排水的方法收集起来，在实验时，为安全，同时便于收集气体，实验开始时，先用导线连接a、b，然后先将金属片b插入溶液中；
(6)
电极a是负极，电极材料是纯锌片，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+；电极b为正极，电极材料是纯铜片，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
(7)
n(H2)=，根据电极反应式2H++2e-=H2↑可知：每反应产生1 mol H2，反应过程中转移2 mol电子，现在反应产生了0.03 mol H2，故反应过程中转移电子的物质的量n(e-)=0.03 mol×2=0.06 mol。
17．(1)A
(2)D>A>B>C
(3) 电极上出现银白色物质 108 76
(4) b a
【分析】甲、乙、丙都为原电池装置，其中装置甲B电极上有气体产生，电极反应为，发生还原反应，所以A为负极，B为正极；装置乙中D不断溶解，说明D电极为负极，A为正极；装置丙中C的质量增加，发生电极反应，说明C为正极，B为负极，据此分析来解题。
(1)
根据上面分析，A为负极，B为正极，依据原电池中电解质溶液中的阴离子向负极发生移动，所以装置甲中向A极移动，故答案为A；
(2)
根据上面的分析，由于在原电池中一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极，则有四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C，故答案为D>A>B>C；
(3)
根据题意设计一个化学电池，可知负极反应为：，正极反应为：，所以正极上出现的现象是电极上出现银白色物质，若导线上转移电子1mol，根据正极反应，则生成1mol银单质，则生成银108g，根据电池总反应，运用差量法，可知理论上电解质溶液质量变化，故答案为电极上出现银白色物质，108，76；
(4)
根据Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2，可知Mn的化合价降低发生还原反应为正极，锂锰电池中Li为负极，MnO2为正极，则有外电路的电流方向是由b流向a，电池正极反应式为，故答案为b，a， ；
18．(1) 32.5
(2)0.08
(3)I、II
(4)左边液柱降低，右边液柱升高
【分析】（1）图示形成Zn-Cu-H2SO4原电池，Zn作负极失电子，负极的反应式为；外电路中每转移NA个电子，即1mol，负极有0.5molZn溶解，即电极质量减小0.5mol×65g/mol=32.5克；
（2）图中所示为电解池装置，b为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，a为阴极，两极都收集到气体，则阴极依次发生Cu2++2e-=Cu、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，烧杯中盛有100mL 0.2mol/L CuSO4溶液，n(CuSO4)=0.02mol，则发生Cu2++2e-=Cu阶段转移0.04mol电子，根据电子守恒可知此阶段阳极产生0.01mol氧气；设发生2H2O+2e-=H2↑+2OH-阶段转移电子xmol，则此阶段产生0.5xmolH2，根据电子守恒可知该阶段产生0.25xmolO2，通电反应一段时间，在两极收集到的气体体积相等，则有0.01+0.25x=0.5x，解得x=0.04mol，则电子转移总物质的量为0.04mol+0.04mol=0.08mol；
（3）装置I中若反应放热，则U形管会出现左低右高，若反应吸热，则U形管会出现左高右低；装置Ⅱ中若反应放热，则导管口会冒泡，若反应吸热，则导管口水会倒吸；装置Ⅲ中长颈漏斗甲与具支试管外大气相连，无论反应吸热还是放热，均无明显现象；综上所述，能用来证明“锌和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是I、II；
（4）在甲试管里加入食盐水和稀盐酸，再加入一生铁块，则甲内形成Fe-C-HCl原电池，发生析氢腐蚀，放出热量，一段时间后U形管中可观察到的现象是左边液柱降低，右边液柱升高。
19．(1) 负 Zn-2e-=Zn2+ 有气泡产生
(2)大于
(3) 右 12.9 g
(4)AD
【分析】（1）
由于金属活动性Zn＞Cu，所以在装置B构成的原电池中Zn电极是负极，失去电子变为Zn2+进入溶液，故Zn电极的反应式是：Zn-2e-=Zn2+。
Cu电极为正极，在Cu电极上溶液中的H+得到电子变为H2逸出，故会看到Cu电极上有大量气泡产生。
（2）
在装置A中Zn与硫酸发生置换反应产生ZnSO4、H2，发生反应过程中会放出热量，使溶液的温度升高，说明反应物的总能量大于生成物的总能量。
（3）
装置B中稀硫酸用足量硫酸铜溶液代替，发生反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu。根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，溶液中Cu2+向负电荷较多的正极Cu电极方向移动，即向右移动。Zn是+2价金属，每1 molZn发生反应，转移2 mol电子，因此若导线上转移0.2 mol电子，反应消耗0.1 molZn，Zn电极质量减少6.5 g，反应产生0.1 mol的Cu，Cu电极质量增加6.4 g，则两个电极质量差△m=6.5 g+6.4 g=12.9 g。
（4）
A．原电池反应的过程中负极失去电子，电子经导线流向正极，因此一定有电子转移，A正确；
B．若是形成的燃料电池，电极材料可以相同，在两个电极上分别通入燃料和氧气(或空气)，发生氧化反应、还原反应，故原电池原电池装置中2个电极的电极材料不一定不同，B错误；
C．在原电池反应中，电极可能参加反应，也可能不参加化学反应，C错误；
D．在原电池的负极上发生氧化反应，在原电池的正极上发生还原反应，说明氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生，D正确；
故合理选项是AD。
20． 使Zn充分反应 偏低 冲洗铁片上的酸液体 避免铁被腐蚀 除去水分 偏低 铁片氧化 7.348×10－4 7.239×10－4 7.415×10－4 7.334×10－4
【分析】测定镀锌铁皮锌镀层厚度，可以根据公式h＝，而V＝，则h＝；反应时小心地将铁片翻动，是为了使Zn与盐酸充分反应；当反应速率显著减小时，说明Zn与盐酸反应完成，此时立即取出铁片并冲洗铁片上的酸液体；用小火烘干，该操作可以除去上一步冲洗留下的水，可以避免误差；最后测量数据，即可计算，得到镀锌铁皮锌镀层厚度，据此作答。
【详解】(3)反应时小心地将铁片翻动，是为了使Zn与盐酸充分反应；没有翻动铁片，下层反应不到，根据公式：h＝可以知道，会使测得的锌镀层厚度偏低；在盐酸中，Zn与Fe构成原电池，因为Zn的活泼性比Fe的强，Zn失去电子被氧化，随着Zn的消耗，原电池作用减弱，反应速率减慢，当反应速率显著减小时，说明Zn与盐酸反应完成，此时立即取出铁片并冲洗铁片上的酸液体，避免铁被腐蚀，故答案为：使Zn充分反应；偏低；冲洗铁片上的酸液体；避免铁被腐蚀；
(4)将铁片放在石棉网上，用小火烘干，该操作可以除去上一步冲洗留下的水；若不烘干，因为水的存在，根据公式：h＝可以知道，会使计算得到的锌镀层厚度结果将偏低；铁金属在加热下易氧化，若改用酒精灯持续加强热，则会造成铁片氧化，故答案为：除去水分；偏低；铁片氧化；
(5)根据公式：h＝可以知道，镀锌铁皮A的厚度hA==；镀锌铁皮B的厚度hB==；镀锌铁皮C的厚度hC==；则镀锌铁皮平均厚度=，故答案为：7.348×10－4；7.239×10－4；7.415×10－4；7.334×10－4。
【点睛】本题重点(3)，要注意两种金属放在电解质中，容易构成原电池。本题中，将镀锌铁皮在盐酸中，Zn与Fe构成原电池，因为Zn的活泼性比Fe的强，Zn失去电子被氧化，随着Zn的消耗，原电池作用减弱，反应速率减慢，当反应速率显著减小时，说明Zn与盐酸反应完成
2024届高三化学高考备考一轮复习训练--原电池有关计算
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．一种应用比较广泛的甲醇()燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是
A．M极为负极，发生氧化反应
B．N极电极反应为
C．甲池溶液增大，乙池溶液减小
D．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池
2．一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法错误的是
A．a电极上发生还原反应
B．负极的电极反应式为
C．铁表面发生的反应为
D．若标准状况下33.6L空气参与反应，电路中理论上有6mol电子转移
3．氢氧熔融碳酸盐(主要成分为碳酸钠和碳酸钾)燃料电池是一种高温电池(800~900℃)，工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是
A．该电池在室温下也可以正常工作
B．负极反应式为
C．该电池可消耗工厂中排出的，减少温室气体的排放
D．电池工作时，外电路中通过0.2mol电子时，消耗0.8mol
4．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1mol氯苯，同时产生11.2L(标准状况)CO2
5．微生物燃料电池碳氮联合去除的氮转化系统原理如图所示。下列说法错误的是
A．a极电势低于b极
B．离子交换膜是质子交换膜
C．a、b两极生成和的物质的量之比为5∶4
D．好氧微生物反应器中反应的离子方程式为
6．质量均为的铁片、铜片和的溶液组成的装置如图所示。下列说法正确的是
A．a和b用导线连接时，电子通过电解质溶液转移到铜片上
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，铁片上均有铜析出
D．a和b用导线连接后，当电路中有个电子通过时，理论上铁片与铜片的质量差为
7．一种双膜二次电池放电时的工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．充电时，极的电极反应式为
B．为阳离子交换膜，为阴离子交换膜
C．充电时的总反应：
D．放电时，每消耗(标准状况)，理论上有电子通过用电器
8．科学家设计了一种以镍基普鲁士蓝为电极材料的“热再生电化学循环”转化电池(如图所示)，用于收集废热，提高能源利用率。该电池以KCl溶液和Ni(NO3)2溶液作电解质溶液，电极之间用多孔隔膜分隔，工作时发生反应：K2Ni[Fe(CN)6]+AgClKNi[Fe(CN)6]+K++Ag+Cl-。下列说法不正确的是
A．收集废热时，阴极上附着的AgCl减少
B．收集废热时，阳极发生的反应为K2Ni[Fe(CN)6]-e-=KNi[Fe(CN)6]+K+
C．低温工作时，K+通过多孔隔膜移向Ag电极
D．低温工作时，Ag电极增重7.1g，理论上外电路转移电子0.2mol
9．某钠离子可充电电池的工作主要靠Na+在两极间的迁移，工作原理如图：
其中-R1代表没参与反应的-COONa，-R2代表没参与反应的-ONa。下列有关说法错误的是
A．放电时，b极为正极
B．充电时，Na+由b极向a极移动
C．充电时，阴极发生反应为
D．若电池充满电时a、b两极室质量相等，则放电过程中转移0.3mol电子时，两极质量差为13.8g
10．锌—空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时转化为。该电池工作时，下列说法正确的是
A．向石墨电极移动
B．石墨电极的电极反应式：
C．电极发生还原反应
D．当电路中流过电子，消耗的体积为(标准状况下)
11．镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b极转化关系为：下列说法不正确的是
A．充电或放电时，a极电势均高于b极
B．放电过程中电子经导线由a极向b极移动
C．充电时阳极的电极反应式为
D．该电池工作时，若通过电路转移电子的物质的量为0.2mol，则负极质量变化2.4g
12．肼-空气燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述不正确的是
A．b电极为正极
B．a电极的电极反应式为
C．理论上当燃料电池消耗时，电路中转移4个电子
D．工作一段时间后，KOH溶液的浓度基本不变
13．我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可充电“Na-CO2”电池，工作过程中，Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极。其工作原理如图所示。下列叙述错误的是
A．充电时，多壁碳纳米管为阳极，Na+向钠箔电极方向移动
B．放电时，电路中转移0.1mole-，多壁碳纳米管电极增重1.1g
C．采用多壁碳纳米管作电极可以增强吸附CO2的能力
D．充电时，阳极反应式为2Na2CO3+ C-4e- = 3CO2+4Na+
14．锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：(s表示固体，l表示液体)。下列说法错误的是
A．电池工作时，移向Zn电极
B．该电池放电时化学能转化为电能
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过电子时，理论上消耗锌的质量为6.5g
15．贮备电池主要用于应急救援和武器系统。Mg－AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池总反应为Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag。下列叙述错误的是
A．放电时电子从负极经电解质溶液移动到正极
B．正极反应为AgCl+e-=Cl-+Ag
C．放电时Cl-向Mg电极迁移
D．若电路中转移了0.2mole-，则有2.4gMg参与反应
二、实验题
16．为了更好地利用化学反应中的物质变化和能量变化，在化学研究和工业生产中还需要关注化学反应的快慢和进行的程度等。
Ⅰ．影响化学反应速率的因素很多，某校化学小组用实验的方法进行探究。
实验：利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸溶液(0.5 mol/L、2 mol/L、18.4 mol/L)，设计实验方案来研究影响反应速率的因素。
甲同学的实验报告如表：
实验步骤
现象
结论
①分别取等体积的2 mol/L硫酸溶液于三支试管中②___________
反应速率：Fe＞Cu，Cu不反应
金属的性质越活泼，反应速率越快
(1)甲同学表中的实验步骤②为___________。
(2)甲同学的实验目的是___________。
(3)乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，设计了实验，为完成实验应选用的药品除了金属镁外，还需要选择___________。
(4)乙同学在实验中应该测定的数据是___________。
Ⅱ．人们利用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需求。现提供纯锌片、纯铜片和500 mL0.4 mol/LH2SO4溶液、导线、1000 mL量筒，试用如图装置测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量(a、b为可上下移动的金属片)。
(5)如图所示，装置气密性良好，且1000 mL量筒中已充满了水，实验开始时，先用导线连接a、b，然后先将金属片___________(填“a”或“b”)插入溶液中。
(6)a电极的材料为___________，其电极反应式为___________。
(7)当量筒中收集到672 mL(已折算为标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为___________。
17．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，填写空格由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验：
装置
现象
B上有气体产生
D不断溶解
C质量增加
(1)装置甲中SO向____极移动(填“A”或“B”)。
(2)四种金属活动性由强到弱的顺序是____。
(3)请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池，正极上出现的现象是____。若导线上转移电子1mol，则生成银____g，理论上电解质溶液质量变化____g。
(4)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该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。
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____。
18．I.如图是某锌-铜原电池装置的示意图：Zn：65
(1)负极的反应式为_______，外电路中每转移NA个电子，负极电极质量减小_______克。
(2)某电化学装置如图所示(电极a、b均为碳棒)。
烧杯中盛有100mL 0.2mol/L CuSO4溶液。通电反应一段时间，在两极收集到的气体体积相等，则此段时间e-转移的物质的量为_______mol。
Ⅱ.为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：
(3)上述装置中，能用来证明“锌和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是_______(填序号)。
(4)某同学选用装置I进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入食盐水和稀盐酸，再加入一生铁块。一段时间后U形管中可观察到的现象是_______。
19．某学习小组用如图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应，实验过程中装置A内溶液的温度升高，装置B的电流计指针发生偏转，请回答以下问题：
(1)装置B中Zn电极是___________(填“正”或“负”)极，Zn电极上的电极反应式为___________，Cu电极上的现象是___________。
(2)从能量转化的角度来看，装置A中反应物的总能量___________(填“大于”，“小于”或“等于”)生成物的总能量。
(3)装置B中稀硫酸用足量硫酸铜溶液代替，溶液中Cu2+向___________(填“左”或“右”)移动，起始时锌电极和铜电极的质量相等，当导线中有0.2mol电子转移时，铜电极和锌电极的质量差为___________。
(4)该小组同学由此得到的结论正确的是___________(填标号)。
A．原电池反应的过程中一定有电子转移
B．原电池装置中2个电极的电极材料一定不同
C．电极一定不能参加反应
D．氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生
20．某同学测定镀锌铁皮锌镀层厚度，步骤如下：
(1)测量三块镀锌铁皮的长度与宽度，记录数据。
(2)用电子天平分别测量三块镀锌铁皮的质量。
(3)将镀锌铁皮放入烧杯中，加入盐酸，反应时应小心将铁片翻动，该操作的目的是______________________。
若没有此类操作，则测得的锌镀层厚度____________。
当反应速率显著减小时，立即取出铁片并__________________，该操作的目的是__________________。
(4)将铁片放在石棉网上，用小火烘干，该操作的目的是___________________。若不烘干，则计算得到的锌镀层厚度结果将____________。若改用酒精灯持续加强热，则会造成______________________。
(5)根据实验数据，完成下表，求出镀锌铁皮的锌镀层厚度(锌的密度取7.14 g·cm－3)。
数据记录
数据处理
镀锌铁皮A长4.94 cm、宽4.90 cm镀锌铁皮B长5.05 cm、宽5.00 cm
镀锌铁皮C长5.05 cm、宽4.90 cm
镀锌铁皮A m1(A)＝2.455 g
镀锌铁皮B m1(B)＝2.508 g
镀锌铁皮C m1(C)＝2.500 g
镀锌铁皮A m2(A)＝2.201 g
镀锌铁皮B m2(B)＝2.247 g
镀锌铁皮C m2(C)＝2.238 g
镀锌铁皮编号
镀锌铁皮厚度(单侧) /cm
镀锌铁皮平均厚度(单侧)/cm
镀锌铁皮A
_____
_____
镀锌铁皮B
________
镀锌铁皮C
______
参考答案：
1．C
【详解】A．从电子流向分析，M为电子流出的一极，为原电池的负极，发生氧化反应，A正确；
B．N为原电池的正极，是氧气得到电子，根据质子交换膜分析，该电极反应为，B正确；
C．甲池中电极反应为，溶液的pH减小，乙池中电极反应为，消耗氢离子，溶液的pH增大，C错误；
D．由分析，若有1mol二氧化碳生成，转移6mol电子，则有6mol氢离子从甲池进行乙池，D正确；
故选C。
2．D
【分析】由新型中温全瓷铁--空气电池的装置图可知，a极上空气中的氧气发生得电子的还原反应，则a极为正极，b极为负极，正极反应式为O2+4e-═2O2-，铁与水蒸气在铁表面发生反应生成氢气，反应为xH2O(g)+Fe═FeOx+xH2，氢气在负极发生失电子的氧化反应，生成FeOx和H2，负极反应式为H2-2e-+O2-=H2O，原电池工作时，阴离子O2-由正极a移向负极b，据此分析解答。
【详解】A．a极上空气中的氧气发生得电子的还原反应，则a极为正极，正极反应式为O2+4e-═2O2-，A正确；
B．b极为负极，负极反应式为H2-2e-+O2-=H2O，B正确；
C．铁与水蒸气在铁表面发生反应生成氢气，反应为xH2O(g)+Fe═FeOx+xH2，C正确；
D．有33.6L(标准状况)空气参与反应时，氧气的物质的量为=0.3mol，正极反应为O2+4e-═2O2-，则电路中转移1.2mol电子，D错误；
故答案为：D。
3．B
【分析】该原电池工作时，H2发生失电子的氧化反应，O2发生得电子的还原反应，则左侧电极为负极，右侧电极为正极，负极反应为，正极反应为O2+2CO2+4e-=2，总反应为2H2+O2=2H2O，据此分析解答。
【详解】A．氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池，常温下不能正常工作，A错误；
B．由分析可知，原电池工作时，H2发生失电子的氧化反应，为负极，负极反应为，B正确；
C．原电池工作时总反应为2H2+O2=2H2O，不能利用工厂中排出的CO2，不能减少温室气体的排放，C错误；
D．正极反应为O2+2CO2+4e-=2，外电路中通过0.2mol电子时消耗=0.05molO2，D错误；
故答案为：B。
4．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1mol氯苯，转移2mol电子，N极反应式为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，得到mol=0.5molCO2，在标况下的体积为11.2L，D正确；
故选D。
5．C
【详解】从图分析，a电极上为乙酸根离子生成二氧化碳，失去电子，为负极反应，b为正极。据此解答。
A．a为负极，b为正极，正极电极比负极高，A正确；
B．a的电极反应为，b的电极反应为，氢离子向正极移动，故使用质子交换膜膜，B正确；
C．根据ab电极反应分析，电子守恒，则二氧化碳和氮气的物质的量比为10:4=5:2，C错误；
D．从图分析，铵根离子和氧气进去反应生成硝酸根离子，故反应的离子方程式为：，D正确；
故选C。
6．D
【分析】a和b用导线连接时为原电池，Fe为负极，电极反应式为，Cu为正极，电极反应式为，a和b不用导线连接时，Fe与CuSO4反应生成FeSO4和Cu。
【详解】A．a和b用导线连接时为原电池，电子由负极Fe经过导线流向正极Cu，不能进入溶液中，故A错误；
B．a和b用导线连接时为原电池，Cu作正极，电极反应式为，故B错误；
C．a和b用导线连接时为原电池，Fe作负极，电极反应式为，Cu作正极，电极反应式为，铜片上有Cu析出，铁片上无Cu析出，故C错误；
D．a和b用导线连接后，Fe为负极，发生反应，Cu为正极，发生反应，当电路中有0.2NA个电子通过时，溶解0.1molFe，生成0.1molCu，即溶解5.6gFe，生成6.4gCu，理论上铁片与铜片的质量差为5.6g+6.4g=12g，故D正确；
故答案选D。
7．B
【分析】由图可知，放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，则M是负极，Cl2在N极得到电子生成Cl-，则N极为正极，以此解答。
【详解】A．放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，M是负极，则充电时，Fe3+在M极得到电子生成Fe2+，电极方程式为：，故A正确；
B．放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，即FeCl2转化为FeCl3，NaCl溶液中的Cl-要通过X进入M极区，为阴离子交换膜；Cl2在N极得到电子生成Cl-，由电荷守恒可知，NaCl溶液中的Na+要通过Y进入N极区，Y为阳离子交换膜，故B错误；
C．放电时Fe2+在M极失去电子生成Fe3+，Cl2在N极得到电子生成Cl-，则充电时，FeCl3转化为FeCl2和Cl2，总反应：，故C正确；
D．放电时，Cl2在N极得到电子生成Cl-，电极方程式为：Cl2+2e-=2Cl-，标准状况下2.24L的物质的量为0.1mol，转移0.2mole-，理论上有电子通过用电器，故D正确；
故选B。
8．C
【分析】收集废热时，K2Ni[Fe(CN)6]的一极为阳极，电极反应为K2Ni[Fe(CN)6]-e-= KNi[Fe(CN)6]+K+，AgCl-极为阴极，电极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-。低温工作时，Ag电极为负极，电极反应为Ag-e-+Cl-=AgCl，KNi[Fe(CN)6]电极为正极，电极反应为KNi[Fe(CN)6]+e-+K+= K2Ni[Fe(CN)6]。
【详解】A．收集废热时，阴极电极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-，AgCl转化为Ag和Cl-，阴极上附着的AgCl减少，A正确；
B．收集废热时，阳极电极反应式为K2Ni[Fe(CN)6]-e-= KNi[Fe(CN)6]+K+，B正确；
C．低温工作时，Ag电极为负极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，K+通过多孔隔膜移向KNi[Fe(CN)6]电极，C错误；
D．低温工作时，负极上Ag-e-+Cl-=AgCl，Ag电极增重7.1g，说明有0.2molCl-参与反应，则理论上外电路中转移电子为0.2mol，D正确；
故答案选C。
9．C
【分析】放电时，在a极，-2e-=+2Na+，则a极为负极；在b极，+2e-+2Na+=，则b极为正极；充电时，a极为阴极，b极为阳极。
【详解】A．由分析可知，放电时，b极为正极，A正确；
B．充电时，阳离子向阴极移动，则Na+由b极(阳极)向a极(阴极)移动，B正确；
C．充电时，a极为阴极，发生反应为+2e-+2Na+=，C错误；
D．若电池充满电时a、b两极室质量相等，放电过程中转移0.3mol电子时，则正极结合0.3molNa+，负极生成0.3molNa+，两极质量差为0.6mol×23g/mol=13.8g，D正确；
故选C。
10．A
【分析】锌—空气电池中锌作负极，正极上通入空气，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e−＝4OH−，再结合离子移动方向分析解答。
【详解】A．原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，向石墨电极移动，故A正确；
B．正极上通入空气，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e−＝4OH−，故B错误；
C．锌作负极，发生氧化反应；故C错误；
D．根据电极反应式O2＋2H2O＋4e−＝4OH−，电路中流过电子，标准状况下消耗的体积为；故D错误；
故答案选A。
【点睛】本题考查了原电池原理，会根据电池反应式中元素化合价变化来确定正负极上发生的电极反应，注意电极反应式的书写。
11．A
【详解】A.由题可知，放电时b为正极，充电时b为阳极，充电或放电时，b极电势均高于a极，A项错误；
B.放电时，b为正极，则电子经导线由a极向b极移动，B项正确；
C.已知放电时，b极转化关系为VS2→LixVS2，则充电时b为阳极，转化关系为LixVS2→VS2，电极反应式为 LixVS2−xe−=VS2+Li+，C项正确；
D.放电时，负极反应为Mg-2e－=Mg2＋，则转移电子为0.2mol时，负极质量变化2.4g，D项正确。
答案选A。
12．D
【分析】燃料电池中，通入燃料的为负极，通入氧气或空气的为正极，根据图中信息可知，通入肼的a电极为负极，通入空气的b电极为正极；
【详解】A．b电极通入空气，氧气得电子发生还原反应，为正极，选项A正确；
B．a电极上肼失电子产生氮气，电极反应式为，选项B正确；
C．由该电池的正极反应式可知，每消耗，理论上转移4 mol电子，即个电子，选项C正确；
D．由电池总反应可知，工作过程中不消耗KOH，但生成的会保留在电解质溶液中，故工作一段时间后，KOH溶液的浓度会降低，选项D错误；
答案选D。
13．B
【分析】放电时，Na在钠箔处失去电子生成Na+，则钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极，则充电时，电源电极a为正极，b为负极，以此解答。
【详解】A．由分析可知，充电时，电源电极a为正极，多壁碳纳米管为阳极，Na+向阴极钠箔电极移动，故A正确；
B．放电时，Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极上，多壁碳纳米管上的电极反应式为3CO2+4e-+4Na+=2Na2CO3+C，电路中转移0.1mole-，多壁碳纳米管电极增重 =5.6g，故B错误；
C．采用多壁碳纳米管表面积大，吸附能力强，作电极可以增强吸附CO2的能力，故C正确；
D．充电时，阳极碳失电子发生氧化反应，阳极反应式为2Na2CO3+ C-4e- = 3CO2+4Na+，故D正确；
故选B。
14．C
【分析】根据电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，可知反应中Zn被氧化，为原电池的负极，负极反应为Zn-2e-＋2OH-=Zn(OH)2，MnO2为原电池的正极，发生还原反应，正极反应为2MnO2＋H2O+2e-= Mn2O3+2OH-。
【详解】A．原电池工作时，阴离子向负极移动，故OH-向Zn电极移动，A正确；
B．原电池放电时化学能转化为电能，B正确；
C．电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误；
D．由负极反应可知，n(Zn)=n(e-)=0.1mol，m(Zn)=65g/mol×0.1mol=6.5g，D正确；
故选C。
15．A
【分析】从总反应看，Mg发生氧化反应的为负极，而AgCl发生还原反应为正极。
【详解】A．放电时，电子从负极经导线流向正极，电子不能进入溶液，A项错误；
B．正极发生还原反应为AgCl+e-=Cl-+Ag，B项正确；
C．原电池中离子的移动：带负电的离子移向负极，带正电的离子移向正极，即Cl-移向Mg，C项正确；
D．由电子守恒得关系式为Mg~2e-，2mol电子需要消耗24gMg。则转移了0.2mole-，则有2.4gMg参与反应，D项正确；
故选A。
16．(1)向三支试管中分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg
(2)研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系
(3)0.5 mol/L的硫酸溶液、2 mol/L的硫酸溶液
(4)一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需的时间)
(5)b
(6) 纯锌片 Zn-2e-=Zn2+
(7)0.06 mol
【分析】Ⅰ．在探究影响化学反应速率的因素时，要采用控制变量方法，即其它外界条件相同，只改变一个条件，通过对比，判断反应速率；在进行定量实验测定浓度对反应速率的影响时，可以是同一种金属，和不同浓度稀硫酸反应，可以通过测定相同时间产生氢气体积的大小，也可以是相同体积的氢气所需的时间长短进行比较；
Ⅱ．在原电池反应中，较活泼的金属为负极，不活泼的金属为正极。负极失去电子，变为金属阳离子进入溶液，电子由导线进入到正极上，溶液中的H+在正极上得到电子产生H2，H2通过导气管进入量筒中，通过量筒体积读数确定反应产生H2的体积大小，利用电子守恒确定反应中转移电子的物质的量。
(1)
甲同学的实验操作是①分别取等体积的2 mol/L硫酸溶液于三支试管中，根据看到实验现象是：反应速率：Fe＞Cu，Cu不反应，和实验结论：金属的性质越活泼，反应速率越快，说明其操作②是：三支试管中分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg三种金属；
(2)
根据实验操作可知甲同学的实验目的是研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系；
(3)
乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，设计了实验，由于18.4 mol/L的浓硫酸主要以酸分子存在，其中H+浓度很小，因此不能使用。为完成实验应选用的药品除了金属镁外，还需要选择0.5 mol/L的硫酸溶液、2 mol/L的硫酸溶液；
(4)
乙同学要探究不同浓度的硫酸与一定质量Mg反应速率的大小，在实验中应该测定的数据是一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需的时间)；
(5)
Zn、Cu与硫酸溶液可以构成Zn-Cu-稀H2SO4原电池，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，失去电子变为Zn2+进入溶液中，H+在正极Cu上得到电子变为H2逸出，H2通过导气管进入量筒中被用排水的方法收集起来，在实验时，为安全，同时便于收集气体，实验开始时，先用导线连接a、b，然后先将金属片b插入溶液中；
(6)
电极a是负极，电极材料是纯锌片，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+；电极b为正极，电极材料是纯铜片，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
(7)
n(H2)=，根据电极反应式2H++2e-=H2↑可知：每反应产生1 mol H2，反应过程中转移2 mol电子，现在反应产生了0.03 mol H2，故反应过程中转移电子的物质的量n(e-)=0.03 mol×2=0.06 mol。
17．(1)A
(2)D>A>B>C
(3) 电极上出现银白色物质 108 76
(4) b a
【分析】甲、乙、丙都为原电池装置，其中装置甲B电极上有气体产生，电极反应为，发生还原反应，所以A为负极，B为正极；装置乙中D不断溶解，说明D电极为负极，A为正极；装置丙中C的质量增加，发生电极反应，说明C为正极，B为负极，据此分析来解题。
(1)
根据上面分析，A为负极，B为正极，依据原电池中电解质溶液中的阴离子向负极发生移动，所以装置甲中向A极移动，故答案为A；
(2)
根据上面的分析，由于在原电池中一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极，则有四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C，故答案为D>A>B>C；
(3)
根据题意设计一个化学电池，可知负极反应为：，正极反应为：，所以正极上出现的现象是电极上出现银白色物质，若导线上转移电子1mol，根据正极反应，则生成1mol银单质，则生成银108g，根据电池总反应，运用差量法，可知理论上电解质溶液质量变化，故答案为电极上出现银白色物质，108，76；
(4)
根据Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2，可知Mn的化合价降低发生还原反应为正极，锂锰电池中Li为负极，MnO2为正极，则有外电路的电流方向是由b流向a，电池正极反应式为，故答案为b，a， ；
18．(1) 32.5
(2)0.08
(3)I、II
(4)左边液柱降低，右边液柱升高
【分析】（1）图示形成Zn-Cu-H2SO4原电池，Zn作负极失电子，负极的反应式为；外电路中每转移NA个电子，即1mol，负极有0.5molZn溶解，即电极质量减小0.5mol×65g/mol=32.5克；
（2）图中所示为电解池装置，b为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，a为阴极，两极都收集到气体，则阴极依次发生Cu2++2e-=Cu、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，烧杯中盛有100mL 0.2mol/L CuSO4溶液，n(CuSO4)=0.02mol，则发生Cu2++2e-=Cu阶段转移0.04mol电子，根据电子守恒可知此阶段阳极产生0.01mol氧气；设发生2H2O+2e-=H2↑+2OH-阶段转移电子xmol，则此阶段产生0.5xmolH2，根据电子守恒可知该阶段产生0.25xmolO2，通电反应一段时间，在两极收集到的气体体积相等，则有0.01+0.25x=0.5x，解得x=0.04mol，则电子转移总物质的量为0.04mol+0.04mol=0.08mol；
（3）装置I中若反应放热，则U形管会出现左低右高，若反应吸热，则U形管会出现左高右低；装置Ⅱ中若反应放热，则导管口会冒泡，若反应吸热，则导管口水会倒吸；装置Ⅲ中长颈漏斗甲与具支试管外大气相连，无论反应吸热还是放热，均无明显现象；综上所述，能用来证明“锌和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是I、II；
（4）在甲试管里加入食盐水和稀盐酸，再加入一生铁块，则甲内形成Fe-C-HCl原电池，发生析氢腐蚀，放出热量，一段时间后U形管中可观察到的现象是左边液柱降低，右边液柱升高。
19．(1) 负 Zn-2e-=Zn2+ 有气泡产生
(2)大于
(3) 右 12.9 g
(4)AD
【分析】（1）
由于金属活动性Zn＞Cu，所以在装置B构成的原电池中Zn电极是负极，失去电子变为Zn2+进入溶液，故Zn电极的反应式是：Zn-2e-=Zn2+。
Cu电极为正极，在Cu电极上溶液中的H+得到电子变为H2逸出，故会看到Cu电极上有大量气泡产生。
（2）
在装置A中Zn与硫酸发生置换反应产生ZnSO4、H2，发生反应过程中会放出热量，使溶液的温度升高，说明反应物的总能量大于生成物的总能量。
（3）
装置B中稀硫酸用足量硫酸铜溶液代替，发生反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu。根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，溶液中Cu2+向负电荷较多的正极Cu电极方向移动，即向右移动。Zn是+2价金属，每1 molZn发生反应，转移2 mol电子，因此若导线上转移0.2 mol电子，反应消耗0.1 molZn，Zn电极质量减少6.5 g，反应产生0.1 mol的Cu，Cu电极质量增加6.4 g，则两个电极质量差△m=6.5 g+6.4 g=12.9 g。
（4）
A．原电池反应的过程中负极失去电子，电子经导线流向正极，因此一定有电子转移，A正确；
B．若是形成的燃料电池，电极材料可以相同，在两个电极上分别通入燃料和氧气(或空气)，发生氧化反应、还原反应，故原电池原电池装置中2个电极的电极材料不一定不同，B错误；
C．在原电池反应中，电极可能参加反应，也可能不参加化学反应，C错误；
D．在原电池的负极上发生氧化反应，在原电池的正极上发生还原反应，说明氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生，D正确；
故合理选项是AD。
20． 使Zn充分反应 偏低 冲洗铁片上的酸液体 避免铁被腐蚀 除去水分 偏低 铁片氧化 7.348×10－4 7.239×10－4 7.415×10－4 7.334×10－4
【分析】测定镀锌铁皮锌镀层厚度，可以根据公式h＝，而V＝，则h＝；反应时小心地将铁片翻动，是为了使Zn与盐酸充分反应；当反应速率显著减小时，说明Zn与盐酸反应完成，此时立即取出铁片并冲洗铁片上的酸液体；用小火烘干，该操作可以除去上一步冲洗留下的水，可以避免误差；最后测量数据，即可计算，得到镀锌铁皮锌镀层厚度，据此作答。
【详解】(3)反应时小心地将铁片翻动，是为了使Zn与盐酸充分反应；没有翻动铁片，下层反应不到，根据公式：h＝可以知道，会使测得的锌镀层厚度偏低；在盐酸中，Zn与Fe构成原电池，因为Zn的活泼性比Fe的强，Zn失去电子被氧化，随着Zn的消耗，原电池作用减弱，反应速率减慢，当反应速率显著减小时，说明Zn与盐酸反应完成，此时立即取出铁片并冲洗铁片上的酸液体，避免铁被腐蚀，故答案为：使Zn充分反应；偏低；冲洗铁片上的酸液体；避免铁被腐蚀；
(4)将铁片放在石棉网上，用小火烘干，该操作可以除去上一步冲洗留下的水；若不烘干，因为水的存在，根据公式：h＝可以知道，会使计算得到的锌镀层厚度结果将偏低；铁金属在加热下易氧化，若改用酒精灯持续加强热，则会造成铁片氧化，故答案为：除去水分；偏低；铁片氧化；
(5)根据公式：h＝可以知道，镀锌铁皮A的厚度hA==；镀锌铁皮B的厚度hB==；镀锌铁皮C的厚度hC==；则镀锌铁皮平均厚度=，故答案为：7.348×10－4；7.239×10－4；7.415×10－4；7.334×10－4。
【点睛】本题重点(3)，要注意两种金属放在电解质中，容易构成原电池。本题中，将镀锌铁皮在盐酸中，Zn与Fe构成原电池，因为Zn的活泼性比Fe的强，Zn失去电子被氧化，随着Zn的消耗，原电池作用减弱，反应速率减慢，当反应速率显著减小时，说明Zn与盐酸反应完成
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