第四章化學反應與電能強基習題

一、單選題

1.下列實驗裝置或操作能達到實驗目的的是

Na2cO3NazSiCh溶液

T

A.圖甲：檢驗某溶液中是否含有K

B.圖乙：將。口+2人8?4。3=2人8+(：11(?^03)2設計成原電池

C.圖丙：用乙醇萃取碘水中的碘

D.圖丁：驗證非金屬性S>C>Si

2.微生物燃料電池(MFC)是一種能實現化學能直接轉化為電能的裝置，其基本工作原理如圖所下，其負極附著有

產電微生物希瓦氏菌等。下列說法錯誤的是

B.放電時正極區酸性溶液的pH增大

+

C.負極反應式為：CH3CH2OH-12e-+3H2O=2CO2T+12H

D.正極區消耗氧氣0.224L,則電路中轉移0.02mol電子

3.為探究原電池的構成條件，進行了如下兩組實驗，裝置如圖1和圖2所示，下列說法不正頓的是

2025年

份

鹽橋銅棒

ZnCu

二一F一=).一二「三

Z11SO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液CuSC>4溶液

圖1圖2

A.圖1中電子經導線從Zn移向CuB.圖1中銅片上發生還原反應

C.圖2中銅棒的a處會變粗D.圖2中電流計指針不發生偏轉

4.下列現象或操作可用勒夏特列原理解釋的是

A.食品包裝袋內常放一小袋鐵屑

B.制取氫氣時，用粗鋅產生氣泡的速率比用純鋅快

C.合成氨工業中，將氨液化后分離出來，以提高氮氣的轉化率

D.對于反應2Hl(g)H2(g)+I2(g),達到平衡后壓縮容器體積，混合氣體顏色變深

5.我國最近在太陽能光電催化-化學耦合分解硫化氫研究中獲得新進展，相關裝置如圖所示.下列說法錯誤的是

A.a極區Fe'+和Fe?+的濃度會影響H2s分解效率

B.能量轉化方式主要為“光能—化學能-電能”

光昭

C.該裝置的總反應為&S音三a+s

催化齊(J

D.為使電池持續放電，應選用質子交換膜

6.下列裝置或過程能實現化學能轉化為電能的是

NaCl進口—ci2出口廣

1/c

司

Na出口少fv向i

1月極T1陰極

陽極II

A.冶煉金屬鈉B.普通鋅銃電池C.天然氣燃燒D.太陽能電池

A.AB.BC.CD.D

7.下列離子方程式與所給事實不相符的是

+

A.氯化鏤的水溶液呈酸性：NH：+H2ONH3H2O+H

,通電不

2++

B.用惰性電極電解CuSO”溶液：2CU+2H2O-2CU+4H+02T

3+

C.泡沫滅火器的滅火原理：2A1+3CO^+H2O=2Al(OH)3+3CO2T

D.KI溶液將AgCl轉化為Agl：r(aq)+A/l(s]Agl(s)+C「(aq)

8.用金屬Pt和Ti為電極電解O.lmol/LKOH溶液與O.lmol/L甘油(用C3H8O3表示)的混合液可制備甲酸鉀

(HCOOK)o下列說法正確的是

A.HCOOK的水溶液呈中性

B.基態鈦原子的價電子排布式為3d34sl

C.陽極反應為C3H8O3-8e-+11OH-=3HCOCT+8H2O

D.一段時間后，電解質溶液的堿性增強

9.類推的思維方法在化學學習和研究中經常用到，但是有時會產生錯誤的結論。因此，推出的結論最終要經過檢

驗才能決定其是否正確。以下幾種類推結論不正確的是

A.金屬鎂失火不能用CO2滅火器滅火；金屬鈉失火也不能用CO?滅火器滅火

B.FejOq可以寫成FeO-Fe?。？；PbjOd也可以寫成2PbO-PbC)2

C.不能用電解AlCh溶液來制取金屬鋁；也不能用電解MgCl2溶液來制取金屬鎂

D.A1和S直接化合時可得到Al2s3；Fe與S直接化合時也可得到Fe2s3

10.氨硼烷(NH3BH3)電池可在常溫下工作，裝置如圖所示。該電池工作時的總反應為

NH3BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O?下列說法正確的是

A.正極附近溶液的pH減小

2025年

B.電池工作時，H+通過質子交換膜向負極移動

C.消耗3.1g氨硼烷，理論上有0.3molH2O2被氧化

+

D.電池負極反應式為NH3BH3+2H2O-6e=NH；+BO2+6H

11.鉛蓄電池效率低，污染大，目前正逐步被鋅電池取代。鋅電池的原料為鋅、空氣和電解質溶液，電池反應為

2Zn+O2=2ZnO,下列關于鋅電池的敘述中，正確的是（）

A.鋅為負極，空氣進入負極發生反應

B.正極發生氧化反應，負極發生還原反應

C.負極電極反應是：Zn-2e+2OH=ZnO+H2O

D.電池工作時，溶液的pH變小

12.我國科研人員以Zn和尖晶石百鎰酸鋰（ZnMmCU）為電極材料，研制出一種水系鋅離子電池。該電池的總反應

放電

方程式：（）下列說法正確的是

xZn+Zm-xMn2O4<充=電=^ZnMn2O40<x<lo

A.ZnMmO4是負極材料

B.充電時，Z/+向ZnMmCU電極遷移

C.充電時，陽極反應：ZnMn2O4-xZn2+-2xe_===Zm-xMn2O4

D.充放電過程中，只有Zn元素的化合價發生變化

13.用下列裝置進行相應實驗，正確的是

溫度計

或用手

觸摸外壁

A.裝置甲：可實現化學能轉化為電能B.裝置乙：配制2moi/L的稀硫酸

C.裝置丙：未知濃度鹽酸的測定D.裝置丁：驗證鎂片與稀鹽酸反應放熱

14.科學家以石墨烯為電極材料，設計出種處理工業尾氣中NH3的新方案，其原理如圖所示，下列說法不正確的

是

電源

A.上述裝置工作時H+向陰極遷移，陽極上發生氧化反應

B.電路中每轉移0.3mole,理論上可處理2.24L氨氣

C.電解總反應方程式為4NH3+3O2=2N2+6H2O

2++3+

D.陰極區反應包括Fe3++e-—Fe2+,4Fe+O2+4H=4Fe+2H2O

15.觀察下列幾個裝置示意圖，有關敘述正確的是

①②③④

小直流電源

1~~--------&淡效現hnfaaOH溶液

氧氣f

就-”妻_將較入口

整僵即豪古交嵋少量

舞CuSO-：-二鎏%制品ag

溶液二一??,

NaCl溶液換膜NaOH)

電解溶液裝置電鍍銅實驗裝置氫氧燃料電池示意圖離子交換膜法電解原理示意圖

A.裝置①中陽極上析出紅色固體

B.裝置②的待鍍鐵制品應與電源正極相連

C.裝置③中外電路電子由a極流向b極

D.裝置④中的離子交換膜允許陰離子、水分子自由通過

二、填空題

16.如圖所示，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交

(1)甲是燃料電池，通入甲烷的電極作極(填“正”或"負”)，電極反應式為

2025年

⑵乙是池，石墨(C)極的電極反應式為

(3)丙中粗銅作極(填“陰”或“陽”)，若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應，丙裝置中析出精銅的質量

為_________go

17.回答下列問題：

(1)土壤中的微生物可將H2s經兩步反應氧化成SO：,兩步反應的能量變化示意圖如圖:

Lt能

I.19Umor'

\AX-22AW-585-20kJmol

SO；(aqhZIHaq)

反應過程反應過程

(第二步反應)

ImolH2s(g)全部氧化為SO：(aq)的熱化學方程式為

(2)標準摩爾生成婚是指在25℃和WlkPa時，最穩定的單質生成Imol化合物的焰變。已知25℃和lOlkPa時下列

反應：

①2c2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l)AH,

②C(s,石墨)+()2(g)=C02(g)AH2

③2H2(。+0式。=2凡0⑴AH3

寫出乙烷(C2H6)標準摩爾生成焰的熔變AH=(用含AH|、AH2,AH3的式子表示)。

(3)我國某科研團隊設計了一種電解裝置，將CO2和NaCl高效轉化為CO和NaClO,原理如圖2所示:

NaCI溶液NaCl溶液

pH=4.5圖2

通入CO2氣體的一極為(填“陰極”、“陽極”、“正極”或“負極”)，寫出該極的電極反應

式:,若電解時電路中轉移0.4mol電子，則理論上生成NaClO的物質的量為

molo

18.(1)把一塊純凈的鋅片插入盛有稀硫酸的燒杯里，可觀察到鋅片逐漸溶解，并有氣體產生，再平行地插入一塊

銅片(如圖甲所示)，可觀察到銅片上_____(填“有”或“沒有”)氣泡產生，再用導線把鋅片和銅片連接起來(如圖乙所

示)，可觀察到銅片上(填“有”或“沒有”)氣泡產生。

(2)用導線連接靈敏電流表的兩端后，再與溶液中的鋅片和銅片相連(如圖丙所示)，觀察到靈敏電流表的指針發生了

偏轉，說明了導線中有電流通過。圖乙、圖丙是一個將能轉化為能的裝置，人們把它叫做原電池。

(3)從上述現象中可以歸納出構成原電池的一些條件是,有關的電極反應式：鋅片；銅片o

19.完成下列填空

(1)25℃時，將該pH=13Ba(OH)2溶液與pH=2的HC1溶液混合，若所得混合溶液pH=7,則Ba(OH)2溶液與HC1溶

液的體積比為o

⑵二甲醛(分子式C2H6。)可作燃料電池的燃料，以二甲醛、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料

電池。請寫出該電池中負極上的電極反應式是：。

(3)草酸分解所需燃料可以是CO,通過甲烷制備CO：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)AH>0?常溫下，在

2L的密閉容器中通入4moic出氣體和6moic。2氣體發生反應，5min后達到平衡，測得CO氣體的濃度為

O.lmol.U'o

①平衡時，該反應的平均反應速率v(CC>2)=mol-U1mini。

②在不改變反應混合物用量的前提下，為了提高CH4氣體的轉化率，可采取的措施是o

(4)含有CnO；的廢水毒性較大，某工廠廢水中含5.00x10-3010卜1>的CnO：。為使廢水能達標排放，做如下處

3+H

理：Cr?>C產、Fe^—>Cr(QH)3,Fe(0H)3o若處理后的廢水中殘留的(:伽3+)=2*10-3?10卜匚1,貝U

3831

殘留的CF+的濃度為mol/L(已知：Ksp[Fe(OH)J=4.0xlO-,KspfCr(OH)J=6.0xlO-o

20.燃料電池

一種將燃料(如氫氣、甲烷、乙醇)和氧化劑(如氧氣)的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置

特點：清潔、安全、高效；能量轉化率可以達到80%以上；反應物不是儲存在電池內部，而是從外部提供，供電

量易于調節。

燃料電池與一般的電池不同的是，反應物不是儲存在—，而是由外部提供，電池裝置起著類似于試管、燒杯等反

2025年

應容器的作用。

工作原理：利用原電池的工作原理將燃料(如氏)和氧化劑(如02)分別在兩個電極上反應所放出的化學能直接轉化

為(實驗裝置如下)

21.2017年12月，我省多地對除電能汽車外的其他小型車輛實行限行，這將大力推動電能汽車時代的開啟。請回

答下列有關電化學問題。

(1)下圖原電池裝置中，正極反應式為。若在工作過程中右側電極質量增加3.2g,左側電極質量減少

2.4g,則該電池工作時化學能轉化為電能的百分比為=

CuSO4(aq)

(2)若將上述電池改進成如下圖的裝置，可以大大提高電能的轉化率，其理由是。若起始兩側溶液的體積

均為100mL,(放電過程中的體積變化忽略不計)，當左側消耗2.8gFe時，左側溶液中｛SO7)=。

(3)工業上采用電解NO的方法制備NH4NO3,其工作原理如下圖。兩極均為Pt電極，為使電解產物全部轉化為

NH4NO3,需補充NH3。

NH4NO3稀溶液

①陰極上的電極反應式為。

②若兩極上共有22.4L(標準狀況)NO發生反應，則生成NH4NO3的質量為go

22.電化學原理在電池制造、能量轉換、物質合成等方面應用廣泛。

(1)若用如圖裝置，依據反應Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+設計原電池，則電極X應為(填化學式)，石墨電極的

電極反應式為o將石墨換成鐵電極后，電池總反應變為。

電流表

石墨」?JKX

(2)燃料電池必須從電池外部源源不斷地向電池提供天然氣、甲烷、煤氣等含氫化合物作為燃料。基于甲烷(CH4)-

空氣燃料電池，其工作原理如圖，a、b均為惰性電極。a為極，正極的電極反應式為0當通入

4.48L(標準狀況下)甲烷氣體時，測得電路中轉移l.lmol電子，則甲烷的利用率為。(保留小數點后1

(3)以如圖所示裝置模擬生產硫酸:

2025年

so2

（只允許H+通過）

寫出通入02的電極的電極反應式,若此過程中轉移了0.2mol電子，則質子膜兩側電解液的質量變化差

（Am左-Am右）為g（忽略氣體的溶解）。

（4）一種可充電電池裝置如圖所示，充放電過程中，存在LiCoCh與Lii-xCoCh之間的轉化。

隔膜

①放電過程中Li+的移動方向（填“A-B”或“B-A”）；

②寫出該電池放電時A極反應________,充電時，陽極的電極反應式為：

③放電時，當電路中轉移0.2NA電子時，A極質量減少g?

23.科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電能的重要途徑。近幾年開發的甲醇燃料電池是采用鉗作電極催化

劑，電池中的質子交換膜只允許質子（就是H+）和水分子通過。其工作原理的示意圖如下圖，請回答下列問題:

Pt(a)負載一Pt(b)

CO2+H2OH2O+空氣

CHOH+HOn—??—空氣（。2）

32質子交換膜

o電解質溶液為稀硫酸

（1）該裝置的能量轉化形式為=

⑵Pt（a）電極是電池的（填“正”或"負”）極o

（3）電解液中的H+向（填“a"或"b"）極移動。

⑷如果該電池工作時消耗ImolClhOH,則電路中通過mol電子，其通入空氣（。2）一極的電極反應式

為o

（5）比起直接燃燒燃料產生電力，使用燃料電池有許多優點，其中主要有兩點：首先是燃料電池的能量轉化率高，

其次是=

24.氫能源是最具應用前景的能源之一。

（1）氫氧燃料電池是一種高效無污染的清潔電池，用KOH溶液作電解質溶液，其負極反應式為,理

論上，正極消耗氧氣2.8L（標況下）時，電路中有mol「通過。

（2）高純氫的制備是目前的研究熱點。可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如下。通過控制雙控

開關，可交替得到H2和。2。

①太陽能光伏電池是將光能轉化為能。

②當連接Ki時可制得氣體。

③當連接K2時，電極2附近pH（填“變大”、“變小”或“不變”）。

④當連接K2時，電極3作極，其電極反應式為o

25.某興趣小組依據反應Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu探究原電池設計及工作原理，將質量相等的鋅片和銅片用導線相

連浸入硫酸銅溶液中構成如圖1的裝置：

圖1圖2圖3

⑴該反應的能量變化可用圖2（填“甲”或"乙”）表示。

⑵圖1連接K,鋅片上的電極反應式為2min后測得鋅片和銅片之間的質量差為1.29g,則導線中流過的電子

的物質的量為—moL

（3）操作一段時間后測得銅片增加了3.2g,同時鋅片減少了3.3g,計算這段時間內該裝置消耗的化學能轉化為電能

的百分比為

2025年

(4)將圖1裝置改為圖3所示的裝置，能達到相同的作用且提高化學能轉化為電能的效率。其中KC1溶液起連通兩

邊溶液形成閉合回路的作用，同時又能阻止反應物直接接觸。則硫酸銅溶液應該注入(填“左側”“右側”或“兩

側”)燒杯中。

2025年

參考答案：

1.D

【詳解】A.用焰色反應檢驗K+時，觀察火焰的顏色時要透過藍色的鉆玻璃，不能達到實

驗目的，A錯誤;

B.圖乙裝置中鋅為負極，失電子變為ZM+,溶液中Ag+在Cu上得電子生成Ag,對應總

反應為Zn+2AgNO3=2Ag+Zn(NO3)2,B錯誤；

C.乙醇與水互溶，不能萃取碘水中的碘，C錯誤；

D.稀硫酸與碳酸鈉反應生成CO2,CO2和硅酸鈉反應生成不溶性硅酸，說明酸性：

H2sC)4>H2cO3>H2SiC>3,根據元素非金屬性越強，最高價含氧酸酸性越強，故可以驗證非金

屬性S>C>Si,D正確；

本題選D。

2.D

【詳解】A.根據圖示可知在石墨電極上CH3cH20H失去電子被氧化產生CO2,所以石墨

電極為負極，珀碳電極上02獲得電子與溶液中的H+結合H2O,則柏碳電極為正極，因此

電池放電時，電流由鋁碳電極經導線流向石墨電極，A正確；

+

B.放電時正極區電極反應式為：O2+4H+4e-=2H2O,為維持電荷守恒，溶液中的H+通過

離子交換膜進入正極區，但正極區反應產生H20,對附近溶液中H+起稀釋作用，導致

c(H+)減小，因此附近酸性溶液的pH增大，B正確；

C.根據上述分析可知：負極上CH3cH20H失去電子被氧化產生CCh,則負極的電極反應

+

式為CH3cH20H-12e-+3Hq=2CO2T+12H,C正確；

D.正極上消耗02所處的外界條件未知，不能確定02的物質的量，因此不能計算反應過

程中電子轉移的物質的量，D錯誤；

故合理選項是Do

3.D

【詳解】A.圖1中構成原電池，Zn為負極，失去電子，電子經導線從Zn移向Cu,A正

確；

B.圖1中Zn為負極，失去電子，銅片上銅離子得到電子生成銅，發生還原反應，B正

確；

C.圖2中構成Zn-Cu-CuSCU原電池，而銅棒構成了電解池，銅棒的a極為陰極，銅離子

得到電子生成銅，a處會變粗，C正確；

2025年

D.圖2中構成Zn-Cu-CuSCU原電池，而銅棒構成了電解池，電流計指針發生偏轉，D錯

誤；

故選D。

4.C

【詳解】A.食品包裝袋內常放一小袋鐵屑，主要作抗氧化劑，與平衡移動無關，故A不

符合題意；

B.制取氫氣時，用粗鋅產生氣泡的速率比用純鋅快，主要是原電池原理，加快反應速

率，故B不符合題意；

C.合成氨工業中，將氨液化后分離出來，氨氣濃度降低，平衡正向移動，有利于提高氮

氣的轉化率，可用勒夏特列原理解釋，故c符合題意；

D.對于反應2Hl(g)-H2(g)+I2(g),達到平衡后壓縮容器體積，濃度增大，混合氣體

顏色變深，但平衡沒有移動，不能用勒夏特列原理解釋，故D不符合題意。

綜上所述，答案為C。

5.B

【詳解】A.負極區利用氧化性強的鐵離子捕獲H2s得到S,三價鐵離子為催化劑，鐵離

子和亞鐵離子的濃度會影響硫化氫分解效率，A項正確；

B.該制氫工藝中光能轉化為電能，最終轉化為化學能，B項錯誤；

C.該裝置發生的有關反應為H2s+2Fe3+=2H++S+2Fe"(a極區)、2Fe?+-2e.=2Fe?+(a極)、

光昭

2H++2e-=H2(b極)，這三個反應相加，結合反應條件得到總反應為H2s充乩+S,C項

催化劑

正確；

D.氫離子由a極區產生通過交換膜流動到b極，故為使電池持續放電，應選用質子交換

膜，D項正確；

答案選B。

6.B

【詳解】A.冶煉金屬鈉是電解原理，是電能轉化為化學能，故A錯誤；

B.鋅錦電池是原電池，將化學能直接轉化為電能，故B正確；

C.天然氣燃燒是化學能轉化為熱能，故C錯誤；

D.太陽能電池是將光能轉化為電能，故D錯誤；

2025年

故選Bo

7.C

【詳解】A.氯化鏤是強酸弱堿鹽，有弱就水解，氯化核的水溶液呈酸性原因是錢根離子

的水解，A正確；

B.用惰性電極電解CuSO,溶液，水溶液中的銅離子和水提供的氫氧根放電，生成銅單質

的同時釋放氧氣，B正確；

C.泡沫滅火器的滅火原理利用的是鋁離子和碳酸氫根的雙水解，C錯誤；

D.碘化銀比氯化銀更難溶，能發生沉淀間的轉化，D正確；

故選C。

8.C

【詳解】A.HCOOK為強堿弱酸鹽，其水溶液呈堿性，A項錯誤；

B.鈦為22號元素，基態鈦原子的價電子排布式為3d24s2,B項錯誤；

C.陽極上發生氧化反應：C3H8O3-8e+11OH=3HCOO+8H2O,C項正確；

D.陰極發生反應8H2O+8e-=4H2T+8OH；由兩電極反應可知總反應消耗OIT，一段

時間后，電解質溶液的堿性減弱，D項錯誤；

故選C。

9.D

【詳解】A.鎂會和二氧化碳反應，鈉和氧氣生成的過氧化鈉也會和二氧化碳，故推理正

確，A正確；

B.鉛的化合價為+2、+4,PbsO4可以寫成ZPbO-Pb。？，B正確；

C.不能用電解A1CL溶液來制取金屬鋁；也不能用電解MgCl2溶液來制取金屬鎂，電解兩

者的溶液時，水中氫離子會放電生成氫氣，故推理正確，C正確；

D.Fe與S直接化合時也可得到FeS,D錯誤；

故選D。

10.D

【詳解】A.根據電池總反應可知，正極上應。?發生還原反應；

+

H2O2+2e+2H=2H2O,正極附近c（T）減小，溶液pH增大，選項A錯誤;

2025年

B.原電池工作時，陽離子向正極移動，故H+通過質子交換膜向正極移動，選項B錯誤；

C.NHj-BHs轉化為NH,BOz，N的化合價不變，B的化合價升高，根據

6e

NH3-BH3^>NH4BO2,可知，消耗3.1g(0.1mol)氨硼烷，反應中轉移0.6mol電

子，理論上有0.3molH2O2被還原，選項C錯誤；

D.根據電池總反應，負極上氨硼烷發生氧化反應：

NH3-BH3+2H夕-6e~=NH；+BO；+6H+,選項D正確；

答案選D。

11.C

【詳解】A.鋅是活潑的金屬，因此鋅為負極，空氣進入正極發生還原反應，A錯誤；

B.正極發生得到電子的還原反應，負極發生失去電子的氧化反應，B錯誤；

C.鋅為負極，失去電子，根據總反應式可知負極電極反應是：Zn-2e+2OH=ZnO+H2O,

C正確；

D.根據電池反應2Zn+O2=2ZnO可知，電池工作時，氫氧根離子濃度不變，溶液的pH不

變，D錯誤；

答案選C。

12.C

【詳解】A.原電子放電是Zn失電子發生氧化反應，為負極材料，故A錯誤；

B.充電時其原理為電解原理，充電時原來的負極連接電源的負極變為Zn極，Zn2+向陰極

即Zn電極遷移，故B錯誤；

C.充電時，陽極ZnMmCU發生氧化生成Zm-xMmCU,其電極反應為

2+

ZnMn2O4-xZn-2xe^=Zni-xMnzO4,故C正確；

D.充放電過程中，只有Zn元素的化合價降低，Mn元素的化合價升高，故D錯誤；

故答案為C?

13.D

【詳解】A.甲中兩邊的電解液交換才能成為原電池裝置，才可以實現化學能轉化為電

能，A錯誤；

B.乙圖稀釋濃硫酸不可以直接在容量瓶中進行，B錯誤；

C.圖丙中盛裝NaOH溶液的滴定管，不能使用酸式滴定管，C錯誤；

D.鎂和稀鹽酸反應放熱，無論是用溫度計或用手觸摸試管外壁，均能得到結果，D正

2025年

確；

故選D。

14.B

【解析】如圖所示，電解裝置左側電極為電解池的陰極，三價鐵離子得到電子還原為亞鐵

離子，氧氣又把亞鐵離子氧化與氫離子結合生成水，右側為陽極，氨氣失去電子轉化為氮

氣，氫離子由陽極向陰極移動。

【詳解】A.上述裝置左側為陰極，右側為陽極，工作時H+向陰極遷移，陽極上氨氣失去

電子，發生氧化反應，A正確；

B.沒有指明氣體條件是否是標準狀況，B錯誤；

C.電解總反應方程式為4NH3+3C)2=2N2+6H2O,C正確；

D.根據左側陰極發生還原反應，陰極區反應包括Fe3++e--Fe2+,

2++3+

4Fe+O2+4H=4Fe+2H2O,D正確；

故選B。

15.C

【詳解】A.裝置①電解氯化銅的裝置圖中沒有標明電極材料的名稱，但根據溶液的組成

及所給提示“電解CuCb溶液實驗裝置示意圖”，不難判斷，銅應該在陰極上析出，故A錯

誤；

B.裝置②電鍍實驗中，待鍍金屬作為陰極，故在裝置②電鍍銅實驗中，待鍍鐵制品應與

電源負極相連，故B錯誤；

C.裝置③，根據氫氣的入口，故很容易判斷出原電池的左邊為負極，氫氣在左邊電極上

失電子，故外電路電子由a極流向b極，故C正確；

D.裝置④的離子交換膜是陽離子交換膜，只允許陽離子、水分子自由通過，不允許陰離

子通過，故D錯誤；

故答案：Co

16.(1)負CH4-8e-+10OH=CO；-+7H2O

(2)電解2CF-2e=Cl2T

(3)陽12.8

【分析】甲池為原電池做電源，通入甲烷的一極為負極，通入氧氣的一極為正極，乙池、

2025年

丙池為電解池，乙池為氯堿工業，其中Fe電極連電源負極做陰極，石墨作陽極，丙池為粗

銅的精煉，其中精銅做陰極，粗銅做陽極。

【詳解】(1)甲是燃料電池，甲烷轉化為二氧化碳，失電子發生氧化反應，為負極反應

物，通入甲烷的電極作負極，電極反應為CH4-8e-+10OH-=CO；+7H2。；

(2)乙池以燃料電池作電源，為電解池，電解飽和食鹽水,，電解飽和氯化鈉溶液，碳做

陽極，陽極上氯離子放電，電極反應式為：2Cr-2e=Cl2T;

(3)丙池中粗銅連接原電池的正極，做陽極；標準狀況下，2.24L氧氣的物質的量為

994T

———=0.1mol,正極方程式為。2+4"+2%。=4。”一，電路中轉移電子的物質的量

22.4L/mol

為0.4mol,丙池中陰極有Cu析出，方程式為C"2++2，=C"，故得精銅的質量為

0.4mol,,,,,一八

---x64g/mol=12.8g。

-+1

17.(1)H2S(g)+2O2(g)=SO4(aq)+2H(aq)AH=-806.39kJmol

31

(2)2AH2+-AH3--AHI

(3)陰極2H++CO2+2e=CO+H2O0.2

【詳解】(1)第一步反應為H2s(g)+0.5C)2(g)=S(s)+H2O(g)AH=-221.19kJ/mol,第二步反應

為S(s)+1.5C)2(g)+H2O(g尸SO：(aq)+2H+AH=-585.2kJ/mol,根據蓋斯定律，兩式相加得所求

+1

熱化學方程式：H2S(g)+2O2(g)=SO^(aq)+2H(aq)AH=-806.39kJ-mol；

(2)①2c2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l)AH1；

②C(s,石墨)+C)2(g)=CO2(g)AH2；

13

根據蓋斯定律，乙烷標準摩爾生成焰的焰變AH=2②-彳①+：③，即乙烷標準摩爾生成

22

31

焰的熱化學方程式為2c(石墨，s)+3旦(g)=C2H6(g)AH=(2AH,+-AH3--AHJkJ/mol；

(3)該裝置為電解池，CO2->CO,碳元素化合價降低，發生還原反應，則通入CO2氣體

+

一極為陰極，電極反應式：2H+CO2+2e=CO+H2O,陽極a上的反應式為：

+

Cl-2e+2H2O=C1O+H,若電解時，電路中轉移0.4mol電子，則理論上生成NaClO的物

2025年

質的量為0.2mol。

18.沒有有化學電能有兩個活潑性不同的電極、能自發的進行

氧化還原反應、能形成閉合回路Zn—2e-=Zn2+2H++=H2f

【詳解】(1)如果不用導線連接Zn和Cu,該裝置不能構成原電池，鋅發生化學腐蝕，Cu

和稀硫酸不反應，所以Cu片上沒有氣泡產生；如果用導線把鋅片和銅片連接起來(如圖

乙所示)，該裝置構成原電池，Zn作負極、Cu作正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，所

以觀察到銅片上有氣泡產生；

(2)用導線連接靈敏電流表的兩端后，再與溶液中的鋅片和銅片相連(如圖丙所示)，觀察到

靈敏電流表的指針發生了偏轉，說明了導線中有電流通過，說明該裝置將化學能轉化為電

能；

(3)用導線連接靈敏電流表的兩端后，再與溶液中的鋅片和銅片相連(如圖丙所示)，觀察到

靈敏電流表的指針發生了偏轉，說明了導線中有電流通過，由此得出原電池構成條件是：

有兩個活潑性不同的電極、能自發的進行氧化還原反應、能形成閉合回路；負極，鋅片

2+

上：Zn-2e"=Zn；正極，銅片：2H++=H2T=

19.(1)1：10

⑵C2H6。+16OH--12e-=2CO；+11H2O

⑶0.01升溫或減少壓強

⑷3.0x10-6

【詳解】(1)氫氧化鋼為強堿，常溫下,pH=13的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=lxlO-imol-LT,

pH=2的HC1溶液中c(H+)=lxlO-2molLi,兩種溶液混合后，所得pH=7,說明n(OH-)=n(H

+),推出Ba(OH)2與HC1溶液的體積比為10-2：10-i=i：10,故答案為1：10；

(2)燃料電池中通燃料一極為負極，通空氣的一極為正極，二甲醛在負極上參與反應，因

為氫氧化鉀溶液為電解質，因此二甲醛中的碳原子轉化成CO：,即負極反應式為C2H6。

-"

-12e-+16OH=2CO+11H2O；故答案為C2H6O-12e+16OH-=2CO3+HH2O；

(3)①達到平衡后，生成CO的濃度為O.lmoLL-i,這段時間內，CCh濃度變化為日

mol-L^O.OSmol-L-1,v(CO2)=—=0.01mol/(L-min)；故答案為0.01；

5min

②提高甲烷的轉化率，采取措施是升高溫度，降低壓強等；故答案為升溫或減少壓強;

2025年

（4）處理后的廢水中存在*=詈詈%

代入數值，解得c（CN+）=

c（Fe）Ksp[Fe（OH）3〕

6-0x10

LxZxlO^mol-L-M.OxlO^molL'；故答案為3.0義10-6。

4.0x10-38

20.電池內部電能

【詳解】燃料電池中的燃料一般不儲存在電池內部，而是由外部提供，例如氫氣和氧氣從

兩個電極上通入，在電極上反應，將化學能變成電能。

21.Cu2++2e=Cu50%避免了負極和電解質溶液直接反應，電子必須通

過導線傳遞到正極才能發生反應，從而提高了電能的轉化率L5mol/L

NO+5e一+6H+=NH：+Hq50g

【分析】。）當負極鐵直接與硫酸銅溶液接觸時，化學能除了轉化為電能以外，還有部分反

應直接發生在負極表面，沒有實現電能轉化，而是轉化為熱能，結合電極反應，并利用差

量法進行計算；

（2）陰離子交換膜只允許陰離子通過，可以避免鐵電極和銅離子直接接觸；根據電極反應

式分別計算兩側溶液中陽離子Fe2+、Cu2+的變化，溶液呈電中性，利用平恒電荷的原則，

判斷硫酸根移動的物質的量，進而計算左側硫酸根的濃度；

（3）根據工作原理圖，判斷陰陽極、寫出電極反應式，進而寫出總反應式，進行計算。

【詳解】（1）鐵作負極，電極反應式為：Fe-2e-=Fe2+,銅作正極，電極反應式為：

Cu2++2e=Cu，

右側電極質量增加3.2g,即右側正極生成0.05mol銅，說明電子轉移形成了電流，為實現

電能轉化的部分，同時左側負極會消耗0.05mol鐵，即2.8g鐵，但是左側電極質量僅減少

2.4g,這說明置換反應Fe+Cu2+=Fe2++Cu部分直接發生在負極表面，沒有實現電能轉化，

Fe+Cu2+=Fe2++CuAm

并導致負極增重0.4g,根據差量法計算，56g64g8g,直接發生在負極表

2.8g3.2g0.4g

面的置換反應，消耗鐵2.8g,生成銅3.2g,則化學能轉化成電能的百分比為

浸￡1。。％=5。％,故答案為：CuJ2—。％

（2）陰離子交換膜只允許陰離子通過，可以避免鐵電極和銅離子直接接觸，避免了在負極

2025年

表面上直接置換，提高電能的轉化率；負極反應式為：Fe-2e-=Fe2+,正極反應式為：

Cu2++2e-=Cu,當甲池消耗2.8g鐵，即0.05mol鐵，會有0.05molFe2+進入溶液，同時乙

池溶液中會有0.05molCu2+得電子生成銅單質析出，則會有0.05mol硫酸根從乙池進入甲

池，平恒電荷，貝上(SOj)=1.5mol/L,故答案為：避免了負極和電解質溶液直接反

應，電子必須通過導線傳遞到正極才能發生反應，從而提高了電能的轉化率(合理答案即

可得分)；1.5mol/L；

(3)根據工作原理圖，左側為陰極，NO得電子轉化為NH；,陰極反應式：

+

NO+5e+6H=NH：+H2O；右側為陽極，NO失電子轉化為NO],陽極反應式為：

+

NO-3e+2H2O=NO；+4H,則總反應式為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,根據反應方程式

3

中的比例關系可知，若兩極共消耗ImolNO,則直接生成電解產物NH,NC^zmol,生成

8

22

HNO-mol,HNO3再與通入的氨氣反應生成NH4NO37mo1,則最后生成

388

+

NH4NO3-mol,質量為2moix80g/mol=50g；故答案為：NO+5e+6H=NH^+H2O；

88

50go

22.(1)CuFe3++e-=Fe2+Fe+2Fe3+=3Fe2+

(2)負Ch+4e-+4H+=2m068.8%

+

(3)o2+4e-+4H=2H2O4.4

++

(4)ATBLixC6-xe=xLi+6CLiCoO2-xe=Lii.xCoO2+xLi1.4

【詳解】(1)根據總反應Cu+2Fe3+=Cu"+2Fe2+可知，負極電極反應為Cu-2e「=Ci?+,

電極X為負極，則X為Cu；石墨電極為正極，電極反應為Fe3++e=Fe2+；將石墨換為Fe

電極，則Fe電極為負極，Cu電極為正極，發生的總反應為Fe+2Fe3+=3Fe2+；

(2)如圖所示，電子由a經外電路到b,電子由負極經外電路到正極，則a為負極；由題

可知，該電池為甲烷(CHJ-空氣燃料電池，電解質為稀硫酸，則正極通入。2,正極反應

+

式為O2+4e.+4H+=2凡0；負極電極反應式為：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H,通入

4.48L甲烷的物質的量：0.2mol,理論上OZmolCH”應該轉移1.6mol電子，實際轉移電子

l.lmoL則甲烷利用率：—X100%-68.8%；

2025年

(3)氧氣發生還原反應，為電池正極，電極反應式為O2+4e-+4H+=2七0。左側產生的部分

氫離子通過質子交換膜移向右側，右側氧氣獲得電子，酸性條件下生成水，若此過程中轉

移了0.2mol電子，則通過質子交換膜的氫離子為0.2mol,根據電子轉移守恒，反應的二氧

化硫為,質量為0.1molx64g/mol=6.4g,反應的氧氣為必=0.05mol,

氧氣質量為0.05molx32g/mol=1.6g,則質子膜兩側電解液的質量變化差(△m左-△m

=m(SO2)-m(H+)-[m(O2)+m(H+)]=6.4g-1.6g-2x0.2molxlg/mol=4.4g；

(4)由電子移動方向可知，A電極為原電池的負極、B電極為正極，則放電過程中陽離子

鋰離子由A電極移向B電極；LixC6在負極失去電子發生氧化反應生成鋰離子和碳，電極

++

反應式為LixC6—xe-=xLi+6CLixC6—xe-=xLi+6C,當電路中轉移0.2NA電子時，A極減

少質量為^7^x7g/mol=1.4g.

NA

+

23.