周周测02 第一章 化学反应与能量转化 第2节（周测）化学鲁科版选择性必修1

**基本信息** 以电化学知识为核心，融合暖宝宝、体温枪电池等生活情境及锂-空气电池、微生物燃料电池等科技前沿，通过基础判断与综合分析题，适配周测对化学观念与科学思维的巩固需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|15/30|原电池构成、电极反应、离子移动方向|结合装置图判断（如第1题原电池装置），联系生活应用（如第2题暖宝宝原理）| |非选择题|4/30|燃料电池设计、键能计算、微生物脱盐池分析|注重综合探究（如第16题氢氧燃料电池电解质选择），体现科学探究与实践（如第19题双阴极电池废水处理）|

周周测02 一、选择题：本题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 C B B D C D C D D A B B C D C 二、非选择题：本题共4小题，除标明外，每空1分，共30分。 16．（8分）(1)(2分) (2)溶液或KOH溶液 (3)考虑到催化活性、稳定性、成本等因素，对于碱性环境一般选用碳载镍作为电极材料，而酸性环境则一般选用碳载铂作为电极材料，电极材料上留有孔洞，以使氢气、氧气和溶液接触进行反应 (4)以电解质溶液作为离子导体的氢氧燃料电池在使用时生成的水会稀释电解质溶液，碱性电解质溶液还会与二氧化碳反应，这些问题都会导致电池内阻增大，从而降低电池的工作效率 (5)在设计电池时，可以附设电解质溶液循环系统，这样既便于浓缩电解质溶液或补充电解质，又便于更换已污染的电解质溶液；也可以更换离子导体，如使用酸性电解质溶液作为离子导体，避免电解质与二氧化碳反应，或采用固体材料作为离子导体，避免电解质被生成的水稀释，同时将生成的水冷凝回收再利用 17．（9分）(1) 389 (2) 0.4 阴 (3) 正 得 18． （8分） (1) 还原 电极b→电极a (2) ，加入稀硫酸，使水解平衡逆向移动，抑制水解 负极 (3) 左到右 19．（5分）(1)阳 (2) (3)26 (4) 不变 18 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 周周测01 （范围：第一章 化学反应与能量转化 第2节 限时：45分钟 总分：60分） 一、选择题：本题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 2．“暖宝宝”的主要原料有铁粉、活性炭、水、食盐等。启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。下列说法不正确的是 A．活性炭作为原电池的正极，加速铁粉的氧化 B．铁粉作负极，电极反应为 C．食盐溶于水形成电解质溶液，做离子导体 D．“暖宝宝”放出的热量是铁被氧化时产生的 3．下列电池工作时，电极质量均不发生改变的是 A．银锌电池 B．燃料电池 C．锌锰电池 D．铅蓄电池 A．A B．B C．C D．D 4．下列事实不用原电池原理解释的是 A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块 B．烧过菜的铁锅加入清水放置，出现红棕色的锈斑 C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快 D．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 5．Romanenko利用微生物电池将催化还原的工作原理如图所示；下列说法正确的是 A．电池工作过程中，电子由a极经溶液流向b极 B．升高温度一定可以提高该电池的工作效率 C．每处理1 mol，理论上可生成(标准状况下)33.6 L D．a极的电极反应式为： 6．微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有0.4mol电子转移 B．该电池可在高温环境下工作 C．负极反应为 D．Y为阳离子选择性交换膜 7．关于如图装置的说法中正确的是 A．该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于电解池 B．盐桥的存在使内电路离子流动不畅，因此灯泡忽明忽暗 C．相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定 D．盐桥中K+向左侧烧杯移动，因为左侧是负极区 8．一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是(　　) A．放电时，多孔碳材料电极为负极 B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1—）O2 9．体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如图所示)，电池的总反应式为Zn+Ag2O=ZnO+2Ag。下列关于该电池的说法正确的是 A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应 B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动 C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极 D．该电池的负极反应为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O 10．微生物燃料电池可同时处理废水中的有机物[(CH2O)n]和，其工作原理如图所示，已知：质子交换膜只允许H+通过，该电池工作时，下列说法正确的是 A．电极b的电极反应式为 B．H+ 通过质子交换膜从右向左移动 C．电极a为负极，发生还原反应 D．电子由电极a经过质子交换膜流向电极b 11．某原电池反应为Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2，下列说法正确的是 A．负极材料为Fe，正极材料为Zn B．正极发生的反应为 C．电子由正极经导线流向负极 D．电解质溶液中Cl-向正极移动 12．有关电化学知识的描述正确的是 A．反应可设计成原电池 B．利用，可设计如图所示原电池装置，盐桥内向溶液移动 C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为 D．由与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为 13．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．图1：装置中铜表面出现气泡 B．图2：晶体与盐酸反应能量变化 C．图3：锌锰干电池中发生还原反应 D．图4：装置可验证金属活动性： 14．某固体酸燃料电池以固体为电解质传递，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为。下列有关说法错误的是 A．电子通过外电路从a极流向b极 B．a极上的电极反应式为 C．由a极通过固体酸电解质传递到b极 D．理论上电池工作一段时间后固体的质量减小 15．一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．催化重整制和时，使用催化剂可以提高反应的焓变 B．电极A上参与的电极反应为： C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 二、非选择题：本题共4小题，除标明外，每空1分，共30分。 16．某载人飞船中使用的氢氧燃料电池部分结构示意图如下： (1)请写出该电池的电极反应和总反应方程式。 负极反应：______________（2分）；正极反应：______________；总反应：______________。 (2)降低电池内阻可以提高电池的工作效率，从而增大电池单位质量输出的电能。电池内阻与离子导体的导电性等因素有关。例如在298 K时，无限稀释溶液中几种离子的无限稀释摩尔电导率如表： 离子种类 H+ OH- Cl- K+ Na+ 无限稀释摩尔电导率× 104/(S·m2·mol-1) 349.82 198.0 79.8 76.34 72 73.52 50.11 (摩尔电导率是指把含有1 mol电解质的溶液置于相距单位距离的电导池的两个平行电极之间时所具有的电导。摩尔电导率越大，溶液的导电性越好。) 根据以上材料分析，氢氧燃料电池选择哪些物质作为电解质(离子导体)较理想？______________。 (3)已知铂、镍对燃料电池反应具有催化作用。该氢氧燃料电池中如何选择电极材料？______________。 (4)为了保持电池的工作效率、有效地利用电极反应产物，如图所示电池还要解决哪些问题？______________。 (5)如果你是电池设计人员，你会提出哪些思路或方案来解决该电池存在的问题？______________。 17．肼(N2H4其结构式如图所示)和氨都是氮的两种重要的氢化物，都是应用广泛的化工原料。 (1)有关化学键的键能如表所示： 共价键 N-N N≡N N-H H-H 键能/(kJ·mol-1) 304.4 942 X 431.8 ①利用表中数据可判断出________键(填“N-N”或“N≡N”)更稳定。依题如图所示及表中数据计算，“N-H”键能为________kJ·mol-1。 ②若N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)   ΔH=a kJ·mol-1    ΔH=b kJ·mol-1 则反应N2H4(g)=N2(g)+2H2(g)的ΔH=________kJ·mol-1(用a和b表示)。 (2)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O设计成原电池，能消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图所示。 ①电极a电极反应式为________。 ②当有2.24 L NO2(标准状况下)被处理时，转移电子为________mol。 ③为使电池持续放电，该离子交换膜需选用________(选填“阳”或“阴”)离子交换膜。 (3)据报道，科学家在实验室已研制出在燃料电池(原电池的一种)的反应容器中，利用特殊电极材料以H2和O2为原料制取过氧化氢的新工艺。原理如图所示： 电极甲是________极，______电子(“得”或“失”)，请写出甲电极的电极反应式：_______________。 18．“新能源”汽车的核心是新型电池的研究与开发，下面是几种原电池，请回答问题。 (1)以代替氢气研发燃料电池，使用的电解质溶液是的溶液，如图： ①此电池消耗的与物质的量之比为___________。 ②电极b上发生___________(填“氧化”或“还原”)反应，导线中电流方向为___________(填“电极b→电极a”或“电极a→电极b”)。 (2)现有如下双液原电池装置： ①配制稀的溶液时需要加入适量的稀硫酸，原因是___________(用必要的文字和离子方程式表示)。 ②石墨a是___________(填“正极”或“负极”)，石墨b上的电极反应式是___________。 (3)某新型储能电池原理如图所示： 已知：充电时，多孔碳电极的电极反应式为。 ①写出放电时正极的电极反应式___________。 ②充电时，穿过质子交换膜由___________(填“左到右”或“右到左”)移动。 19．双阴极微生物燃料电池处理含的废水的工作原理如图所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图所示。 (1)Y离子交换膜为______填“阳”或“阴”离子交换膜。 (2)Ⅲ室中除了，主要发生的反应还有______用离子方程式表示。 (3)生成，理论上需要消耗______。 (4)减弱温室效应的方法之一是将回收利用。科学家利用如图所示装置可以将转化为气体燃料电解质溶液为稀硫酸，该装置工作时，导线中通过2mol电子后，假定溶液体积不变，M极电解质溶液的pH______填“增大”“减小”或“不变”，N极电解质溶液变化的质量______g。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 周周测01 （范围：第一章 化学反应与能量转化 第2节 限时：45分钟 总分：60分） 一、选择题：本题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．两个电极分在两个独立烧杯，电解质没有连通，不能形成闭合回路，不能构成原电池，A错误； B．两个电极都是Cu，活泼性完全相同，没有电势差，无法发生电子转移，不能构成原电池，B错误； C．Fe（活泼金属负极）、石墨（惰性正极）活泼性不同；同一 U 型管稀硫酸电解质连通；导线形成闭合回路；Fe与稀硫酸能自发发生氧化还原反应，全部满足条件，可以构成原电池，C正确； D．乙醇是非电解质，不能电离导电，不属于电解质溶液，不能构成原电池，D错误； 故答案选C。 2．“暖宝宝”的主要原料有铁粉、活性炭、水、食盐等。启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。下列说法不正确的是 A．活性炭作为原电池的正极，加速铁粉的氧化 B．铁粉作负极，电极反应为 C．食盐溶于水形成电解质溶液，做离子导体 D．“暖宝宝”放出的热量是铁被氧化时产生的 【答案】B 【详解】A．暖宝宝利用铁的吸氧腐蚀原理构成原电池，活性炭导电性好，作原电池正极，可加快铁粉的氧化速率，A正确； B．铁粉作负极时，失去电子生成，电极反应为，而非直接失去3个电子生成，B错误； C．食盐的主要成分是，溶于水后电离出自由移动的和，可作为原电池的离子导体，C正确； D．暖宝宝放热的本质是铁发生氧化反应时，将化学能转化为热能释放，D正确； 故选B。 3．下列电池工作时，电极质量均不发生改变的是 A．银锌电池 B．燃料电池 C．锌锰电池 D．铅蓄电池 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．银锌电池工作时，负极锌失电子发生氧化反应，负极质量减小，A错误； B．燃料电池工作时，燃料和氧化剂分别在负极和正极上反应，电极材料本身不参与反应，质量均不发生改变，B正确； C．锌锰电池工作时，负极锌失电子发生氧化反应，负极质量减小，C错误； D．铅蓄电池工作时，负极反应为，质量增加，正极反应为，质量也增加，电极质量发生改变，D错误； 故选B。 4．下列事实不用原电池原理解释的是 A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块 B．烧过菜的铁锅加入清水放置，出现红棕色的锈斑 C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快 D．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 【答案】D 【详解】A．轮船水线下的锌块、铁与海水构成原电池，锌作负极被腐蚀、铁作正极被保护，用到原电池原理，A不符合题意； B．烧过菜的铁锅残留电解质溶液，同铁锅的铁、碳构成原电池，铁发生吸氧腐蚀生成红棕色锈斑，用到原电池原理，B不符合题意； C．锌置换出中的铜，锌、铜与稀硫酸构成原电池，加快了反应速率，用到原电池原理，C不符合题意； D．红热铁丝与冷水接触，是铁和水蒸气直接发生化学反应生成四氧化三铁，无原电池结构形成，不用原电池原理解释，D符合题意； 答案选D。 5．Romanenko利用微生物电池将催化还原的工作原理如图所示；下列说法正确的是 A．电池工作过程中，电子由a极经溶液流向b极 B．升高温度一定可以提高该电池的工作效率 C．每处理1 mol，理论上可生成(标准状况下)33.6 L D．a极的电极反应式为： 【答案】C 【分析】由图可知，在b极被还原生成，在a极被氧化生成，则a极为负极，电极反应式为：，b极为正极，电极反应式为：。 【详解】A．电池工作过程中，电子由负极流向正极，故由a极经导线流向b极，A错误； B．该电池为微生物电池，高温条件会杀死微生物，因此不能在高温下工作，B错误； C．处理1 mol时转移6 mol，据得失电子守恒可知，负极上生成，在标准状况下的体积为，C正确； D．a极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为：，D错误； 故选C。 6．微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有0.4mol电子转移 B．该电池可在高温环境下工作 C．负极反应为 D．Y为阳离子选择性交换膜 【答案】D 【分析】该装置为原电池，有机废水中的CH3COO-发生失电子的氧化反应生成CO2，负极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，正极反应式为4H++O2+4e-═2H2O，原电池工作时，阴离子移向负极、阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜移向正极、Cl-通过阴离子交换膜移向负极，可实现海水淡化，则隔膜Y为阳离子交换膜，据此分析解答。 【详解】A．标况下2.24L空气中含有n(O2)=×20%=0.02mol，每消耗1mol氧气转移4mol电子，据此计算消耗0.02mol氧气转移电子物质的量=0.02mol×4=0.08mol，A错误； B．该装置为微生物脱盐电池，温度过高会导致微生物死亡，海水淡化效果变差，B错误； C．负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳，同时生成氢离子，电极反应式为，C错误； D．负极区生成氢离子，需要氯离子；正极区消耗氢离子，需要钠离子，所以Y是阳离子交换膜，D正确； 故选D。 7．关于如图装置的说法中正确的是 A．该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于电解池 B．盐桥的存在使内电路离子流动不畅，因此灯泡忽明忽暗 C．相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定 D．盐桥中K+向左侧烧杯移动，因为左侧是负极区 【答案】C 【详解】A．由图中所示可知，该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于原电池，A错误； B．盐桥内的K+和Cl-可以自由移动，故盐桥的存在使内电路离子流动顺畅，因此灯泡不会出现忽明忽暗的现象，B错误； C．相比于单池单液原电池，该装置使用了盐桥能够有效防止锌和硫酸铜直接接触而发生反应，这样电流更持续和稳定，C正确； D．在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故盐桥中K+向右侧烧杯移动，因为右侧是正极区，D错误； 故答案为：C。 8．一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是(　　) A．放电时，多孔碳材料电极为负极 B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1—）O2 【答案】D 【详解】A．放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，A错误； B．因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），B错误； C．充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，C错误； D．根据图示和上述分析，电池的正极反应是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li + （1—）O2 ＝ Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-X ＝ 2Li +（1—）O2，选项D正确； 答案选D。 9．体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如图所示)，电池的总反应式为Zn+Ag2O=ZnO+2Ag。下列关于该电池的说法正确的是 A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应 B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动 C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极 D．该电池的负极反应为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O 【答案】D 【分析】由总反应可知，银锌电池中，在碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氧化锌和水，电极反应式为，氧化银为正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为。 【详解】A．电极为正极，正极发生得电子的还原反应而非氧化反应，A错误； B．原电池放电时阳离子向正极移动，应向正极电极移动，B错误； C．电池工作时，外电路中电流从正极经导线流向负极，电解质溶液中电流方向为从流向，不会经隔板从流向，C错误； D．由分析可知，负极的电极反应为，D正确； 故选D。 10．微生物燃料电池可同时处理废水中的有机物[(CH2O)n]和，其工作原理如图所示，已知：质子交换膜只允许H+通过，该电池工作时，下列说法正确的是 A．电极b的电极反应式为 B．H+ 通过质子交换膜从右向左移动 C．电极a为负极，发生还原反应 D．电子由电极a经过质子交换膜流向电极b 【答案】A 【分析】根据图示，(CH2O)n在电极a上失电子发生氧化反应生成CO2，a是负极；在电极b上得电子发生还原反应生成N2，b是正极；H+通过质子交换膜由a极移向b电极。 【详解】A．电极b为正极，得电子转化为，电极反应式为，故A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，电极b为正极，故通过质子交换膜从左向右移动，故B错误； C．电极a上失电子发生氧化反应生成，故C错误； D．电子只能在外电路中移动，由电极a经外电路流向电极b，电子不能通过质子交换膜，故D错误； 选A。 11．某原电池反应为Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2，下列说法正确的是 A．负极材料为Fe，正极材料为Zn B．正极发生的反应为 C．电子由正极经导线流向负极 D．电解质溶液中Cl-向正极移动 【答案】B 【分析】原电池负极为氧化反应，根据总反应可知，负极的电极反应为；正极为还原反应，根据总反应可知，正极的电极反应为，由此解答； 【详解】A．由分析可知，负极发生的反应为，因此负极为Zn；正极反应为，正极材料不参与反应，正极应选择活泼性弱于Zn的导电材料，A错误； B．由分析可知，正极的电极反应为，B正确； C．原电池的外电路中，电子由负极经导线流向正极，C错误； D．原电池电解质溶液中，阴离子向负极移动，故向负极移动，D错误； 故答案为B。 12．有关电化学知识的描述正确的是 A．反应可设计成原电池 B．利用，可设计如图所示原电池装置，盐桥内向溶液移动 C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为 D．由与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为 【答案】B 【详解】A．Cu与硫酸在常温下不能发生反应，根据金属活动顺序表，Cu排在H后面，Cu不能置换出H2，所以该反应不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误； B．根据电池总反应式，可知失电子，作原电池的负极，正极上得电子生成，利用盐桥组成原电池，将氧化剂和还原剂分开，原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动，则盐桥内向溶液移动，故B正确； C．将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，由于在室温下铁遇浓硝酸会发生钝化，所以金属铜作负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，故C错误； D．由与溶液组成的原电池，与溶液不能发生反应，而与溶液发生氧化还原反应，所以该原电池中作负极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为，故D错误； 答案为B。 13．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．图1：装置中铜表面出现气泡 B．图2：晶体与盐酸反应能量变化 C．图3：锌锰干电池中发生还原反应 D．图4：装置可验证金属活动性： 【答案】C 【详解】A．装置未形成闭合回路，所以铜片表面不会产生气泡，故A错误； B．晶体与盐酸反应是吸热反应，生成物总能量大于反应物总能量，故B错误； C．锌锰干电池中在正极发生还原反应，故C正确； D．活泼金属为负极，失电子，质量减少；不活泼金属为正极，溶液中氢离子得电子，生成氢气。因此金属活动性：M>N，故D错误； 故答案为C。 14．某固体酸燃料电池以固体为电解质传递，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为。下列有关说法错误的是 A．电子通过外电路从a极流向b极 B．a极上的电极反应式为 C．由a极通过固体酸电解质传递到b极 D．理论上电池工作一段时间后固体的质量减小 【答案】D 【分析】根据电池总反应可知，通入氢气的一极为电池的负极，通入氧气的一极为电池的正极，即a极是负极，b极是正极。 【详解】A．通入的a极为负极，通入的b极为正极，原电池中电子从负极经外电路流向正极，因此电子从a极流向b极，A正确； B．a极为负极，失电子生成，电极反应式为，B正确； C．原电池中阳离子向正极移动，因此由a极通过固体酸电解质传递到b极，C正确； D．仅作为电解质传递，不参与总反应，理论上电池工作时其质量不变，D错误； 故选D。 15．一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．催化重整制和时，使用催化剂可以提高反应的焓变 B．电极A上参与的电极反应为： C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 【答案】C 【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入氧化剂的一极为正极，正极上发生还原反应，则A为负极、B为正极，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极； 【详解】A．焓变(ΔH)由反应物和生成物的总能量决定，催化剂只能降低反应活化能、加快反应速率，不能改变焓变，A错误； B．该电池为熔融碳酸盐燃料电池，电解质中无OH⁻，电极A（负极）上CO失去电子被氧化生成二氧化碳，，B错误； C．电池工作时，阴离子向负极移动，电极A为负极，故向电极A移动，C正确； D．电极B为正极，氧气发生还原反应，得到电子生成碳酸根离子，，D错误； 故选C。 二、非选择题：本题共4小题，除标明外，每空1分，共30分。 16．某载人飞船中使用的氢氧燃料电池部分结构示意图如下： (1)请写出该电池的电极反应和总反应方程式。 负极反应：______________（2分）；正极反应：______________；总反应：______________。 (2)降低电池内阻可以提高电池的工作效率，从而增大电池单位质量输出的电能。电池内阻与离子导体的导电性等因素有关。例如在298 K时，无限稀释溶液中几种离子的无限稀释摩尔电导率如表： 离子种类 H+ OH- Cl- K+ Na+ 无限稀释摩尔电导率× 104/(S·m2·mol-1) 349.82 198.0 79.8 76.34 72 73.52 50.11 (摩尔电导率是指把含有1 mol电解质的溶液置于相距单位距离的电导池的两个平行电极之间时所具有的电导。摩尔电导率越大，溶液的导电性越好。) 根据以上材料分析，氢氧燃料电池选择哪些物质作为电解质(离子导体)较理想？______________。 (3)已知铂、镍对燃料电池反应具有催化作用。该氢氧燃料电池中如何选择电极材料？______________。 (4)为了保持电池的工作效率、有效地利用电极反应产物，如图所示电池还要解决哪些问题？______________。 (5)如果你是电池设计人员，你会提出哪些思路或方案来解决该电池存在的问题？______________。 【答案】(1) (2)溶液或KOH溶液 (3)考虑到催化活性、稳定性、成本等因素，对于碱性环境一般选用碳载镍作为电极材料，而酸性环境则一般选用碳载铂作为电极材料，电极材料上留有孔洞，以使氢气、氧气和溶液接触进行反应 (4)以电解质溶液作为离子导体的氢氧燃料电池在使用时生成的水会稀释电解质溶液，碱性电解质溶液还会与二氧化碳反应，这些问题都会导致电池内阻增大，从而降低电池的工作效率 (5)在设计电池时，可以附设电解质溶液循环系统，这样既便于浓缩电解质溶液或补充电解质，又便于更换已污染的电解质溶液；也可以更换离子导体，如使用酸性电解质溶液作为离子导体，避免电解质与二氧化碳反应，或采用固体材料作为离子导体，避免电解质被生成的水稀释，同时将生成的水冷凝回收再利用 【详解】（1）燃料电池是原电池，由图可知，该电池电解质为KOH碱性溶液，通入燃料（氢气）的电极发生氧化反应，作负极；通入氧化剂（氧气）的电极发生还原反应，作正极，所以负极反应式为，正极反应式为，总反应式为。 （2）根据表中数据，的摩尔电导率最高，且电导率较高，所以溶液导电能力最强；若依据碱性环境（氢氧化钾溶液），则为综合最优，故氢氧燃料电池选择溶液或KOH溶液作为电解质(离子导体)较理想。 （3）考虑到催化活性、稳定性、成本等因素，对于碱性环境一般选用碳载镍作为电极材料，而酸性环境则一般选用碳载铂作为电极材料，电极材料上留有孔洞，以使氢气、氧气和溶液接触进行反应。 （4）以电解质溶液作为离子导体的氢氧燃料电池在使用时生成的水会稀释电解质溶液，碱性电解质溶液还会与二氧化碳反应，这些问题都会导致电池内阻增大，从而降低电池的工作效率。 （5）在设计电池时，可以附设电解质溶液循环系统，这样既便于浓缩电解质溶液或补充电解质，又便于更换已污染的电解质溶液；也可以更换离子导体，如使用酸性电解质溶液作为离子导体，避免电解质与二氧化碳反应，或采用固体材料作为离子导体，避免电解质被生成的水稀释，同时将生成的水冷凝回收再利用。 17．肼(N2H4其结构式如图所示)和氨都是氮的两种重要的氢化物，都是应用广泛的化工原料。 (1)有关化学键的键能如表所示： 共价键 N-N N≡N N-H H-H 键能/(kJ·mol-1) 304.4 942 X 431.8 ①利用表中数据可判断出________键(填“N-N”或“N≡N”)更稳定。依题如图所示及表中数据计算，“N-H”键能为________kJ·mol-1。 ②若N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)   ΔH=a kJ·mol-1    ΔH=b kJ·mol-1 则反应N2H4(g)=N2(g)+2H2(g)的ΔH=________kJ·mol-1(用a和b表示)。 (2)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O设计成原电池，能消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图所示。 ①电极a电极反应式为________。 ②当有2.24 L NO2(标准状况下)被处理时，转移电子为________mol。 ③为使电池持续放电，该离子交换膜需选用________(选填“阳”或“阴”)离子交换膜。 (3)据报道，科学家在实验室已研制出在燃料电池(原电池的一种)的反应容器中，利用特殊电极材料以H2和O2为原料制取过氧化氢的新工艺。原理如图所示： 电极甲是________极，______电子(“得”或“失”)，请写出甲电极的电极反应式：_______________。 【答案】(1) 389 (2) 0.4 阴 (3) 正 得 【详解】（1）① 键能越大，化学键越稳定，表中的键能最大，故其更稳定；由图可知，反应 的，反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，即，代入数据得，解得； ② 已知：I. II.根据盖斯定律，由I - 2II可得目标反应 ，则； （2）① 在反应中，中N元素化合价由-3价升高到0价，发生氧化反应，故通入的电极a为负极，由于电解质溶液为KOH溶液，呈碱性，故电极a的反应式为； ② 标准状况下2.24 L的物质的量为，转化为时，N元素化合价由+4价降低到0价，故反应转移的电子数为 ； ③ 原电池工作时，负极消耗，正极生成，为保持溶液电中性并使电池持续放电，阴离子（）需从正极区向负极区移动，因此应选用阴离子交换膜； （3）由图可知，甲电极通入并生成，O元素化合价由0价降低到-1价，发生还原反应，得到电子，故甲电极为正极，由于电解质溶液为盐酸，呈酸性，故甲电极的反应式为。 18．“新能源”汽车的核心是新型电池的研究与开发，下面是几种原电池，请回答问题。 (1)以代替氢气研发燃料电池，使用的电解质溶液是的溶液，如图： ①此电池消耗的与物质的量之比为___________。 ②电极b上发生___________(填“氧化”或“还原”)反应，导线中电流方向为___________(填“电极b→电极a”或“电极a→电极b”)。 (2)现有如下双液原电池装置： ①配制稀的溶液时需要加入适量的稀硫酸，原因是___________(用必要的文字和离子方程式表示)。 ②石墨a是___________(填“正极”或“负极”)，石墨b上的电极反应式是___________。 (3)某新型储能电池原理如图所示： 已知：充电时，多孔碳电极的电极反应式为。 ①写出放电时正极的电极反应式___________。 ②充电时，穿过质子交换膜由___________(填“左到右”或“右到左”)移动。 【答案】(1) 还原 电极b→电极a (2) ，加入稀硫酸，使水解平衡逆向移动，抑制水解 负极 (3) 左到右 【详解】（1）ａ极是氨气转化为氮气，化合价升高，ａ极是负极，电极反应式为，ｂ极是正极，电极反应式为，电池总反应为； 消耗的氨气与氧气物质的量比为4：3； ②电极b是正极，发生还原反应，导线中电流方向为正极流向负极，故为电极b→电极a； （2）①硫酸亚铁溶液中的亚铁离子会水解，，加入稀硫酸，使水解平衡逆向移动，抑制水解； ②在该双液原电池中，溶液中Fe2+会失去电子发生氧化反应，所以FeSO4溶液所在的甲池为负极池，与之相连的石墨a是负极；在乙池中，KMnO4中的Mn元素化合价从+7价降低到+2价，得到电子发生还原反应，石墨b的电极反应式为； （3）①充电时多孔碳电极反应：，多孔碳为阴极，则放电时多孔碳为负极，左侧电极为正极，正极的电极反应式为：； ②充电时阳离子向阴极移动，多孔碳电极为阴极，因此氢离子从阳极区（左侧）穿过质子交换膜移向阴极区（右侧），方向为“左到右”。 19．双阴极微生物燃料电池处理含的废水的工作原理如图所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图所示。 (1)Y离子交换膜为______填“阳”或“阴”离子交换膜。 (2)Ⅲ室中除了，主要发生的反应还有______用离子方程式表示。 (3)生成，理论上需要消耗______。 (4)减弱温室效应的方法之一是将回收利用。科学家利用如图所示装置可以将转化为气体燃料电解质溶液为稀硫酸，该装置工作时，导线中通过2mol电子后，假定溶液体积不变，M极电解质溶液的pH______填“增大”“减小”或“不变”，N极电解质溶液变化的质量______g。 【答案】(1)阳 (2) (3)26 (4) 不变 18 【分析】由题图可知，电子由M极流向N极，说明M极为负极；M极的电极反应式为，N极的电极反应式为，据此分析； 【详解】（1）双阴极微生物燃料电池处理NH废水的工作原理如图(a)所示，III中O2与氢离子反应，同时得电子生成H2O，发生还原反应，为正极，电极方程式为：4H++O2+4e-=2H2O，I室由硝酸根离子得电子生成N2，发生还原反应，为正极，则II中CH3COO-转化为CO2，发生氧化反应，为负极，II室生成的H+需要向I室和III室移动，说明X、Y是阳离子交换膜； （2）由图b可知，III中反应后的溶液进入I中反应，而I中的反应是NO→N2，说明III中NH转化为了NO，该过程的离子方程式为：； （3）I中的反应是NO→N2，电极方程式为：12H++2NO+10e-=N2+6H2O，III中发生反应：4H++O2+4e-=2H2O、NH+2O2=NO+H2O+2H+，3.5 g N2的物质的量为=0.125 mol，消耗0.25 mol NO，转移电子1.25 mol电子，则理论上需要消耗O2的物质的量为0.25 mol2+=0.8125 mol，质量为0.8125 mol32 g/mol=26 g； （4）由题图可知，电子由M极流向N极，说明M极为负极，电极反应式为；N极为正极，电极反应式为。导线中通过电子后，此时有H+，通过质子交换膜移向N极，N极上进入1 mol CO2和2 mol H+，出来1 mol CO，则N极质量变化。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $