第29讲-原电池、化学电源(原卷版).docx

备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练
第29讲 原电池、化学电源
【复习目标】
1．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
2．能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
3．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。

【知识精讲】
考点一　原电池原理
1．原电池的概念
把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。
2．原电池的构成条件
(1)有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨，燃料电池的两个电极可以相同)。
(2)将电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
(4)能自发发生氧化还原反应。
3．原电池的工作原理
如图是Cu­Zn原电池装置：

电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
电极质量变化
减小
增大
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn片沿导线流向Cu片
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
盐桥作用
a.连接内电路形成闭合回路
b．维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流
【温馨提示】
①两装置的不同之处：
Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗；
Ⅱ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长，电流效率高。
②盐桥的作用是使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。
4．电极的判断

5．原电池原理的应用
(1)设计制作化学电源

(2)加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量 CuSO4 溶液构成原电池，反应速率增大。
(3)比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属导体)作正极。
(4)用于金属的防护
使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
【例题1】如图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中正确的是(　　)

A．b极是电池的正极
B．甲烧杯中K＋经盐桥流向乙烧杯
C．甲烧杯中溶液的pH逐渐减小
D．电池的总反应离子方程式为MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
【例题2】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作负极，电极反应式为Mg—2e－+2OH－===Mg(OH)2↓
C．③中Cu作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
【例题3】电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．b电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．溶液中OH－向电极b移动
C．NH3的还原产物为N2
D．电流方向：由a经外电路到b

考点二　常见的化学电源
1．电池优劣的标准
一是看电池单位质量或体积输出的电能多少(比能量)或输出功率多少(比功率)，二是电池储存的时间长短。
2．一次电池——干电池
只能使用一次，放电后不能再充电复原继续使用。
(1)碱性锌锰电池

碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
(2)银锌电池

银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

3．二次电池——充电电池或蓄电池
放电后可以再充电而反复使用。
(1)铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。

①放电时的反应
负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应
阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。
铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
(2)锂离子电池
一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其总反应为LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy，其放电时电极反应式为
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；
正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。

4．燃料电池
特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。常见燃料有H2、烃、肼、烃的衍生物、NH3、煤气等。电能转化率超过80%。
(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，其中电解质溶液可以是酸性的，也可以是碱性的。
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋　
2H2＋4OH－－4e－===4H2O　
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－　
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
备注
燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用

注意：
①H＋在碱性环境中不存在；
②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；
③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。
(2)燃料电池常用的燃料
H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。
(3)燃料电池常用的电解质
①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；
②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；
③熔融氧化物；
④熔融碳酸盐，如K2CO3等。
(4)燃料电池电极反应式书写的常用方法
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：
燃料电池电解质
正极反应式
酸性电解质
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性电解质
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
固体电解质(高温下能传导O2－)
O2＋4e－===2O2－
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)
O2＋2CO2＋4e－===2CO

第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。

【例题4】乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图所示，下列说法中正确的是(　　)

A．电池工作时，质子向电池的负极迁移
B．电池工作时，电流由b极沿导线流向a极
C．a极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2↑＋12H＋
D．b极上发生的电极反应是2H2O＋O2＋4e－===4OH－
【例题5】有一种MCFC型燃料电池，该电池所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO－2e－===H2O＋CO2。下列说法正确的是(　　)
A．电路中的电子经正极、熔融的K2CO3、负极后再到正极，形成闭合回路
B．电池放电时，电池中CO的物质的量将逐渐减少
C．正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．放电时CO向负极移动
【例题6】书写不同环境下甲烷燃料电池的电极反应式。
(1)酸性条件
正极反应式：______________________________________________________________；
负极反应式：_____________________________________________________________。
(2)碱性条件
正极反应式：______________________________________________________________；
负极反应式：______________________________________________________________。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
正极反应式：_____________________________________________________________；
负极反应式：____________________________________________________________。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
正极反应式：_________________________________________________________；
负极反应式：_____________________________________________________________。
【归纳总结】
1．解答新型化学电源问题
(1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。
(2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。
(3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。
(4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。
2．分析可充电电池问题“三注意”
(1)放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)充电时，可充电电池的正极连接外接电源的正极，可充电电池的负极连接外接电源的负极。
(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断
分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
①首先应分清电池是放电还是充电。
②再判断出正、负极或阴、阳极。
放电：阳离子→正极，阴离子→负极；
充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；
总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。
【例题7】研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(　　)
A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C．Na＋不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物

【真题演练】
1．（2022·辽宁·高考真题）某储能电池原理如图。下列说法正确的是（ ）

A．放电时负极反应：
B．放电时透过多孔活性炭电极向中迁移
C．放电时每转移电子，理论上吸收
D．充电过程中，溶液浓度增大
2．（2022·广东·高考真题）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是（ ）

A．充电时电极b是阴极
B．放电时溶液的减小
C．放电时溶液的浓度增大
D．每生成，电极a质量理论上增加
3．（2022·全国·高考真题）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是（ ）

A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
4．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是（ ）

A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
5．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是（ ）

A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O
6．（2022·浙江·高考真题）pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是（ ）

A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
7．（2021·福建·高考真题）催化剂(Ⅱ)的应用，使电池的研究取得了新的进展。电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。

下列说法错误的是（ ）
A．电池可使用有机电解液
B．充电时，由正极向负极迁移
C．放电时，正极反应为
D．、、和C都是正极反应的中间产物
8．（2021·辽宁·高考真题）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物。下列说法正确的是（ ）

A．放电时，M电极反应为
B．放电时，由M电极向N电极移动
C．充电时，M电极的质量减小
D．充电时，N电极反应为
9．（2021·浙江·高考真题）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是（ ）

A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过电子时，薄膜电解质损失
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为
D．电池总反应可表示为
10．（2021·广东·高考真题）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时（ ）
A．负极上发生还原反应 B．在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能
11．（2021·河北·高考真题）K—O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是（ ）

A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水
12．（2021·山东·高考真题）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说法正确的是（ ）
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
13．（2021·湖南·高考真题）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：

下列说法错误的是（ ）
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
14．（2021·浙江·高考真题）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。

下列说法不正确的是（ ）
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
15．（2022·山东·高考真题）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是（ ）

A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为
D．若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移
16．（2021·北京·高考真题）某小组实验验证“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。
(1)实验验证
实验I：将0.0100 mol/L Ag2SO4溶液与0.0400 mo/L FeSO4溶液(pH=1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验II：向少量Ag粉中加入0.0100 mol/L Fe2(SO4)3溶液(pH=1)，固体完全溶解。
①取I中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是_____________。
②II中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是_____________。
综合上述实验，证实“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应。
③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图,写出操作及现象___________________。

(2)测定平衡常数
实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取v mL上层清液，用c1 mol/L KSCN标准溶液滴定Ag+，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液v1 mL。
资料：Ag++SCN-AgSCN↓（白色） K=1012
Fe3++SCN-FeSCN2+（红色） K=102.3
①滴定过程中Fe3+的作用是_____________。
②测得平衡常数K=_____________。
(3)思考问题
①取实验I的浊液测定c(Ag+)，会使所测K值_____________(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。
②不用实验II中清液测定K的原因是_____________。

【课后精练】
第I卷（选择题）
1．（2022·广东惠州）下列设备工作时，将化学能转化为电能的是（ ）
A
B
C
D

太阳能集热器
氢氧燃料电池
电饭煲
风力发电器

A．A B．B C．C D．D
2．（2022·黑龙江·双鸭山一中）下列变化，是将化学能转化为电能的是（ ）
A．风力发电 B．天然气燃烧
C．南孚电池放电 D．电解氯化铜溶液
3．（2022·江西·景德镇一中）某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的催化还原，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）

A．电池工作过程中a极区附近溶液的增大
B．b极反应式：
C．电池工作过程中，电子由a极流向极
D．每生成标况下，则处理
4．（2022·江西·景德镇一中）用氟硼酸(HBF4属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，反应方程式为 ， 为可溶于水的强电解质，下列说法正确的是（ ）
A．充电时，当阳极质量减少23.9g时转移电子
B．放电时，电极附近溶液的增大
C．电子放电时，负极反应为
D．充电时，电极的电极反应式为
5．（2022·江苏省响水中学）常温下，用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（ ）
A．滴加几滴溶液 B．增大硫酸的浓度，用98%的浓硫酸
C．对该反应体系加热 D．不用铁片，改用铁粉
6．（2022·四川泸州·）2022年北京冬奥会体现了科技创新与艺术设计的完美融合。下列有关叙述正确的是（ ）
A．制作吉祥物“冰墩墩”使用的聚乙烯属于纯净物
B．国家速滑馆“冰丝带”使用的碲化镉光伏发电属于原电池原理
C．火炬“飞扬”的碳纤维外壳主要是耐高温的有机高分子材料
D．雾化机器人喷出的C1O2场馆消毒液是利用其强氧化性
7．（2022·江苏省响水中学）下列关于金属的电化学腐蚀的叙述正确的是（ ）
A．生铁抗腐蚀能力比纯铁强
B．海边的钢铁船闸门比内陆淡水河内的更耐腐蚀
C．镀层破损后，马口铁比白铁皮更易被腐蚀
D．通常在海轮外壳上连接铜块防止钢铁腐蚀
8．（2022·吉林·农安县教师进修学校）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置

装置一

装置二

装置三

装置四
部分实验现象
a极质量减小，b极质量增大
b极有气体产生，c极无变化
d极溶解，c极有气体产生
电流从a极流向d极

由此可判断这四种金属的活动性顺序是（ ）
A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c
9．（2022·山东·济宁市兖州区第一中学）下列关于原电池的叙述中，正确的是（ ）
①构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
②原电池是化学能转变为电能的装置
③在原电池中，电子流入的一极是正极，该电极被还原
④原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
⑤原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动
⑥电子经溶液从负极流向正极
A．①②⑥ B．②③ C．② D．②⑥
10．（2022·辽宁·抚顺县高级中学校）锌-空气电池(如图所示)是金属空气电池的一种，电解质溶液为KOH溶液。下列说法不正确的（ ）

A．工作时正极发生的反应是O2+4e－+2H2O＝4OH－
B．正极区溶液的pH减小，负极区溶液的pH增大
C．电池的总反应为
D．电池工作时，电子流动方向：Zn电极→导线→石墨电极
11．（2022·贵州遵义·高三开学考试）某实验小组用铜和溶液来制备溶液，同时获得电能，装置如图所示，其中M、N为电解质，下列说法正确的是（ ）

A．电极A为铜
B．a为阴离子交换膜，电解质N为
C．理论上每生成1molN时会消耗1molM
D．当B电极质量减少6.4克，则N溶液质量增加6.4克
12．（2022·广东广州·模拟预测）近日“宁德时代”宜布2023年实现钠离子电池产业化，钠离子电池以其低成本、高安全性及其位优异电化学属性等成为锂离子电池的首选“备胎”，其充放电过程是在正负极间的镶嵌与脱嵌。下列说法不正确的是（ ）

A．放电时负极区钠单质失去电子
B．充电时由“B极”向“A极”移动
C．由于未使用稀缺的锂钴元素，量产后该电池生产成本比锂离子电池低
D．该电池一种正极材料为，充电时的电极反应为：
13．（2022·广东·高三开学考试）海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，以海水为电解质溶液，没有怕压部件，在海洋中任何深度都可以正常工作，研究前景广，下列说法不正确的是（ ）
A．海洋电池可用于灯塔等海边或岛屿上的小规模用电
B．该电池总反应为
C．该电池工作时，电能转化成化学能
D．铝板在空气中不易被腐蚀，可以长期储存
14．（2022·山西·芮城中学）利用和的反应，在溶液中用铂作电极可以构成原电池。下列说法正确的是：（ ）
①每消耗1mol可以向外电路提供8mol e-
②在负极上获得电子，电极反应式为：O2+4e－+2H2O＝4OH－
③外电路电子由负极流向正极，内电路电子由正极流向负极
④电池放电过程中，溶液的碱性逐渐减弱
⑤负极发生氧化反应，正极发生还原反应
⑥负极附近会出现淡蓝色火焰
A．①④⑤ B．①②⑤ C．②③⑤ D．②⑤⑥
15．（2022·陕西西安）已知铅蓄电池放电过程的总反应为。下列关于铅蓄电池的说法正确的是（ ）
A．Pb为正极，PbO2为负极
B．正极的电极反应式为
C．硫酸溶液中，H+移向负极
D．放电一段时间后，浓度减小
16．（2022·辽宁营口）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是（ ）

A．图甲：向电极方向移动，电极附近溶液中浓度增大
B．图乙：正极的电极反应式为
C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．图丁：电池放电过程中，硫酸浓度不断减小

第II卷（非选择题）
17．（2022·山西·芮城中学）请回答下列问题。
(1)从断键和成键的角度分析反应中2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量变化，化学键的键能如下表所示：
化学键
H-H
O=O
H-O
键能/(KJ/mol)
436
496
463

则生成1mol   H2O(g)可以放出的热量为：_____________。
(2)现有如下两个反应：①NaOH+HCl=NaCl+H2O；②Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑两反应中为放热反应的是_______(填序号，下同)，能设计成原电池的是_____________。
(3)Mg、Al设计成如图所示原电池装置：

①若X为盐酸，Mg为_______极。
②若X为氢氧化钠溶液，负极的电极反应式为_____________。
(4)如图是氢氧燃料电池构造示意图：

该电池工作时，电子的流向为_______(填“a→b“或“b→a”)，正极的电极反应为_______。
(5)若将上图中a极充入CH3OH，电解质溶液换为KOH溶液，则该电极上发生的电极反应方程式为_____________，溶液中OH—移向_______极(填“a”或“b”) 。
18．（2022·辽宁·凌源市实验中学）常温常压下肼(N2H4)是一种易溶于水的无色油状液体，具有强还原性，在工业生产中有广泛应用。
(1)发射卫星时，可用肼作燃料，NO2作氧化剂，当12.8g气态肼和NO2完全反应生成氮气和水蒸气时，放出227.14kJ的热量，则该反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为_______，1mol气态肼参与该反应，放出的热量为_______。
(2)液态肼、空气、KOH溶液构成的燃料电池的装置如图所示。

①a电极的电极反应式为_______。
②不考虑溶解等损失，当电池中消耗12.8g液态肼，需通入标准状况下空气（假设空气中氧气的体积分数为20%）的体积约为_______。
(3)向1 L的恒容容器中加入0.1mol液态肼，在303K、Pt催化下发生反应N2H4(l) N2(g)＋2H2(g)。测得容器中 随时间的变化情况如图所示。

①下列能表明该反应达到平衡状态的是_______(填字母序号)。
a.相同时间内，断裂4 mol N—H键的同时，断裂1 mol N≡N键
b.容器内气体的密度不再变化
c.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
d.容器内n(N2H4)：n(N2)：n(H2)=1：1：2
e.容器内混合气体的压强不再变化
②为加快液态肼的分解速率，下列可采取的措施为_______(填字母序号)。
a.升高温度        b.将容器的体积压缩至0.5 L       c.向容器中再加入0.1mol液态肼   d.移走生成的H2 e.充入0.1molHe，使容器压强增大
③4min时，若改变条件使2v正(N2)>v逆(H2)，则平衡被打破，反应_______(填“正”或“逆”)向进行。
④0~4min内用H2表示的平均反应速率为_______。
19．（2022·湖南）2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F摇十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心发射。该运载火箭推进物分为偏二甲基肼()，四氧化二氮和液氢、液氧两种。
(1)氨热分解法制氢气，相关化学键的键能数据如下表所示：
化学键

键能
946.0
436.0
390.8

由以上数据可求得___________。
(2)在、条件下，和的摩尔热容分别为29.1，28.9和(已知：摩尔热容是指单位物质的量的某种物质升高单位温度所需的热量)。合成的能量随温度T的变化示意图合理的是___________。
A． B．
C． D．
(3)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一、反应器中存在如下反应：
ⅰ．
ⅱ．
ⅲ．
ⅳ．
ⅳ为积炭反应，利用和，可计算___________。
(4)液态偏二甲基肼与足量液态四氧化二氮完全反应生成和，放出的热量，写出上述反应的热化学方程式_________________。
(5)对和反应的说法正确的是___________(填字母)。
A．偏二甲肼是比液氢更环保的燃料
B．即是氧化产物，又是还原产物
C．偏二甲基肼的燃烧热为
D．偏二甲肼在四氧化二氮中的燃烧是放热反应
(6)如图为甲烷燃料电池

①下列有关说法正确的是___________(填字母)。
A．燃料电池将电能转变为化学能
B．负极的电极反应式为
C．正极的电极反应式为
D．通入甲烷的电极发生还原反应
②当消耗甲烷(标准状况下)时，假设电池的能量转化效率为80%，则导线中转移的电子的物质的量为___________。
20．（2022·湖南省临湘市教研室）学习化学反应原理能够指导促进人类生活质量的提高。
(1)氢气是最理想的能源。氢气完全燃烧放出热量，其中断裂键吸收，断裂键吸收，则形成键放出热量_______。
(2)反应中能量变化如图所示。该反应_______(填“放出”或“吸收”)_______的热量。

(3)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。某兴趣小组拟将刻蚀电路板的反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_______，当线路中转移电子时，则被腐蚀铜的质量为_______g。
(4)目前，氢氧燃料电池得到了广泛的应用，其反应原理示意图如图。

①a为燃料电池的_______(填“正”或“负”)极。
②该电池的总反应为_______。
21．（2022·河北邢台）能源是国民经济发展的重要基础。请根据所学知识回答下列问题：
Ⅰ.火箭推进器中装有还原剂肼和强氧化剂过氧化氢，当它们混合时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼与足量液态过氧化氢反应，生成氮气和水蒸气，放出256.4kJ的热量。
(1)肼的结构式为_______，过氧化氢的电子式为_______。
(2)写出反应的热化学方程式：_____________。
(3)已知 ，则16g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时，放出的热量是_______kJ。
(4)上述反应用于火箭推进器，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是_______。
Ⅱ.氨气是一种重要的化学物质，可用于制取化肥和硝酸等。合成氨原料中的可用CO在高温下与水蒸气反应制得。已知：在25℃、101kPa下，
①2C(石墨，s)        
②        
③C(石墨，s)       
(5)25℃、101kPa下，CO与水蒸气反应转化为和的热化学方程式为_______。
Ⅲ.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。电池示意图如图所示，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

(6)其正极上的电极反应式为_____________，若将负极改为通入，写出其负极上的电极反应式：_______。
22．（2022·辽宁葫芦岛）能量转化是化学变化的主要特征之一，按要求回答下列问题：
(1)已知：H-H键的键能为，N-H键的键能为，NN键的键能为。则反应中，生成_______(填“吸收”或“放出”)_______kJ热量。
(2)有关的电池装置如下：
电池装置

编号
a
b
c
d

①上述四种电池中，属于二次电池的是_______(填编号)。
②a装置中，外电路中电子的流向是_______(填“从Zn流向Cu”或“从Cu流向Zn”)。
(3)氧化还原反应一般可以设计成原电池。若将反应设计成原电池，则：
①该电池的电解质溶液可以是_____________。
②当外电路中转移时，电解质溶液增加的质量是_______g。
(4)燃料电池有节能、超低污染、噪声低、使用寿命长等优点。某甲醇燃料电池的工作原理如图所示。Pt(a)电极是电池的_______极，Pt(b)上的电极反应式为_______。如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的的物质的量为_______mol。