2020-2022北京高一(下)期末化学汇编：化学能转化为电能—电池.docx

2020-2022北京高一（下）期末化学汇编
化学能转化为电能—电池
一、单选题
1．（2022·北京·清华附中高一期末）下列有关原电池装置的说法不正确的是

A．①、②中，锌片都发生氧化反应
B．①、②中，SO都向铜片移动
C．②可将2H++Zn=H2↑+Zn2+释放的能量直接转化为电能
D．当①、②中通过外电路的电子数相等时，正极生成物的质量比为32：1
2．（2022·北京朝阳·高一期末）下列过程中涉及化学能转化为电能的是
A
B
C
D

使用燃料电池驱动新能源汽车
晶体硅太阳能电池提供“绿电”
天然气作为家用燃气蒸煮食品
用电烤箱
烘焙面包

A．A B．B C．C D．D
3．（2022·北京昌平·高一期末）下列过程能将化学能转化为电能的是
A
B
C
D

冰雪融化
水利发电
太阳能集热
锂电池放电

A．A B．B C．C D．D
4．（2022·北京师大附中高一期末）科技助力北京2022年冬奥会。下列变化不属于化学变化的是

A．冬奥场馆使用CO2制冷剂制冰
B．火炬“飞扬”中的氢燃料燃烧
C．由碲和镉合成发电玻璃中的碲化镉
D．电动汽车的全气候电池充电

A．A B．B C．C D．D
5．（2021·北京二十中高一期末）如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是

A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．移向X电极，如有氢气产生在Y电极上
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
6．（2021·北京北京·高一期末）汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如下图所示，放电时的电池反应如下：。根据此反应判断下列叙述中正确的是

A．是电池的负极 B．是负极
C．得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强
7．（2021·北京昌平·高一期末）如图为一种氢氧燃料电池的装置示意图，下列说法不正确的是

A．该装置中氧化反应和还原反应在不同区域进行
B．石墨是电极材料
C．O2是正极反应物、H2是负极反应物
D．H2SO4可以传导电子和离子
8．（2021·北京东城·高一期末）某原电池的总反应为，该原电池的正确构成是
A． B．
C． D．
9．（2021·北京·101中学高一期末）下列发电厂(站)的电能由化学能直接转化而成的是
A
B
C
D

燃料电池发电站
地热发电厂
风力发电厂
水力发电站

A．A B．B C．C D．D
10．（2021·北京·101中学高一期末）用下图装置探究原电池中的能量转化。图中注射器用来收集气体并读取气体体积，记录实验据如下表：

①
②
气体体积/mL
溶液温度/℃
气体体积/mL
溶液温度/℃
0
0
22.0
0
22.0
8.5
30
24.8
50
23.8
10.5
50
26.0
-
-

下列说法不正确的是A．两个装置中反应均为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
B．0~8.5min内，生成气体的平均速率①<②
C．时间相同时，对比两装置的溶液温度，说明反应释放的总能量①>②
D．生成气体体积相同时，对比两装置的溶液温度，说明②中反应的化学能部分转化为电能
11．（2020·北京·首都师范大学附属中学高一期末）燃料电池是目前电池研究的热点之一、现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如下图所示，、均为惰性电极。下列叙述不正确的是

A．极是负极，该电极上发生氧化反应
B．电池总反应为
C．极电极反应式为
D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
12．（2020·北京·首都师范大学附属中学高一期末）用A、B、C、D四块金属片进行如下实验：
①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；
②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；
③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；
④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。
据此，判断四种金属的活动性顺序是( 　)
A．A＞B＞C＞D B．C＞A＞B＞D C．A＞C＞D＞B D．B＞D＞C＞A
13．（2020·北京·北理工附中高一期末）如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的

A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸
B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸
C．A是Fe，B是Ag，C为稀溶液
D．A是Ag，B是Fe，C为稀溶液
14．（2020·北京·北理工附中高一期末）一种新型燃料电池，用两根金属作电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲烷和氧气，其电极反应分别为X极：CH4＋10OH--8e-==CO＋7H2O；Y极：4H2O＋2O2＋8e-=8OH-。下列关于此燃料电池的说法错误的是（    ）
A．X为负极，Y为正极
B．工作一段时间后，KOH的物质的量减少
C．该电池工作时，X极附近溶液的碱性增强
D．在标准状况下，通入5.6LO2完全反应后，有1mol电子发生转移
15．（2020·北京市第十二中学高一期末）自热食品不用火电，将水倒在发热包上，发热包遇水自动升温，从而加热食物。发热包的主要成分是：生石灰、铁粉、焦炭粉、活性炭、碳酸钠、焙烧硅藻土等，下列说法不正确的是
A．生石灰和水反应生成熟石灰放出热量
B．熟石灰和碳酸钠反应：Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
C．过程中形成许多微小的铁碳原电池，其中碳做正极
D．铁碳原电池的正极反应为：O2 + 4e－+ 4H+ =2H2O
16．（2020·北京大兴·高一期末）某化学小组为了探究铝电极在原电池中的作用，进行了下列实验，实验结果记录如下。下列说法正确的是
编号
电极材料
电解质溶液
电流表指针偏转方向
①
Mg 、 Al
稀盐酸
偏向 Al
②
Al 、Cu
稀盐酸
偏向 Cu
③
Al 、石墨
稀盐酸
偏向
④
Mg 、Al
NaOH 溶液
偏向 Mg

A．实验①和②中，Al 电极的作用相同
B．实验③中，电流表指针偏向 Al
C．实验④中，Mg 为负极 ，电极反应式为：Mg - 2e-= Mg2+
D．综合以上实验，铝在原电池中的作用 ，与另一个电极材料和电解质溶液有关
二、填空题
17．（2022·北京朝阳·高一期末）发生化学反应时，物质变化的同时常常伴随有能量变化。
(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，用温度计测量。随反应进行，温度升高，说明化学能转变为_______能。
(2)将片和片用导线连接，并串联一个电流表，插入稀硫酸中，如图所示。

①证实化学能转化为电能的现象是_______。
②解释片表面产生气泡的原因：_______。
(3)已知：键能是指气态分子中1化学键解离成气态原子所吸收的能量。
化学键

键能/kJ·mol
436
498
463

当和化合生成2时，放出_______的能量。
(4)利用和的反应设计氢氧燃料电池，装置如图所示。

①通入的电极是电池的_______(填“正”或“负”)极。
②通入的电极反应式是_______。
18．（2022·北京·中央民族大学附属中学高一期末）Ⅰ.拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键需要吸收的能量分别为436 kJ、391 kJ、946 kJ。则1 mol N2生成NH3______(填“吸收”或“放出”)_______kJ热量；
Ⅱ.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH4的一极，其电极反应式是CH4－8e－＋10OH－=CO＋7H2O；通入O2的另一极，其电极反应式是2O2＋8e－＋4H2O=8OH－。请完成下列各题：
(1)通入CH4的电极为________极，发生________反应。
(2)该燃料电池的总反应式为_________。
(3)若将该电池中的燃料改为氢气，请写出此时正、负极的反应式：正极_________，负极________。
19．（2021·北京大兴·高一期末）按要求回答下列问题。
(1)原电池是一种可将化学能直接转化为电能的装置。如图所示的原电池装置中，锌片发生___________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式___________；铜片上能够观察到的现象是___________；电子流向___________(填“锌片-导线-铜片”或“铜片-导线-锌片”)。

(2)有机物的性质与有机物的官能团、空间结构密切相关。
①CH4的空间结构是___________。
②CH2=CH2可使溴的四氯化碳溶液褪色，写出该反应的化学方程式___________。
③乙酸(CH3COOH)中官能团名称是___________，乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下可发生酯化反应，写出该反应的化学方程式___________。
(3)利用如图装置进行铜与稀硝酸反应的实验。反应开始后，铜丝逐渐变细，产生无色气泡，溶液变蓝。

①铜与稀硝酸反应的离子方程式为___________。
②实验中观察到试管中的气体逐渐变为红棕色，其原因是___________(用化学方程式表示)。
20．（2020·北京市第十二中学高一期末）化学物质在汽车的动力、安全等方面有着极为重要的作用。
(1)汽油是以 C8H18 为主要成分的混合烃类。C8H18 燃烧的化学方程式是________ 。
(2)汽车尾气中含有 NO，CO 等污染物。其中 NO 生成过程的能量变化示意图如图。由该图形数据计算可得，该反应为__________(填“吸热”或“放热”)反应。

(3)通过 NO 传感器可监测汽车尾气中 NO 的含量，其工作原理如图 所示：

①NiO 电极上发生的是 _______反应(填“氧化”或“还原”)
②外电路中，电子流动方向是从 _______电极流向 _____电极(填“NiO”或“Pt”)。
③Pt 电极上的电极反应式为 ________________。
(4)电动汽车普遍使用锂离子电池。某锂离子电池反应：FePO4 +Li LiFePO4 。
① 放电时，Li 做电池的 __________极。
② Na 也可以做电池的电极，但 Li 做电极更有优势。试解释原因 ____________。
(5)安全性是汽车发展需要解决的重要问题.汽车受到强烈撞击时，预置在安全气囊内的化学药剂发生反应产生大量气体，气囊迅速弹出。某种产气药剂主要含有 NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3，已知NaN3 在猛烈撞击时分解产生两种单质，并放出大量的热。
①推测 Fe2O3 的作用是_________________ 。
②结合化学方程式解释 NaHCO3 的作用 ____________________。
③结合上述例子，在设计气囊中所运用的化学反应时，需要考虑的角度有 ________(填代号，可多选)。
a.反应速率b.  反应限度  c．气体的量d.  气体毒性 e.反应的能量变化
三、原理综合题
21．（2022·北京昌平·高一期末）原电池是一种能将化学能直接转化为电能的装置。
Ⅰ．下图是一种简易氢氧燃料电池装置。

(1)该装置中，负极反应物是_______；正极材料是_______；离子导体是_______；电子导体是_______。
(2)能够证实该装置产生电流的现象是_______
Ⅱ．下图是另一种原电池装置。

(3)该装置中，发生反应的离子方程式是_______。
(4)正极材料是_______，正极的电极反应式是_______。
Ⅲ．某小组同学应用以下思路，将反应设计成原电池装置。
反应：
确定负极
确定负极反应物①
确定负极材料②
确定正极
确定正极反应物③
确定正极材料④
确定离子导体
⑤
确定电子导体
⑥

(5)填空：①是(填物质的化学式，下同)_______，③是_______，⑤是_______。
(6)从以下选项中选出做负极材料的是(选填字母，下同)_______，最适合做正极材料的是_______。
a．Fe     b．Cu     c．石墨     d．Zn

参考答案
1．B
【分析】Zn、Cu和硫酸铜溶液构成原电池中，锌为负极，发生失电子的氧化反应生成Zn2+，负极反应式为Zn-2e-═Zn2+，铜为正极，正极上Cu2+发生得电子的还原反应生成Cu，正极反应式为Cu2++2e-=Cu；Cu-Zn与稀硫酸构成的原电池中，Zn失电子生成Zn2+，为负极，Cu为正极，负极反应式为Zn-2e-═Zn2+，正极上H+得电子生成H2，正极反应式为2H++ 2e-═H2↑，原电池工作时，阴离子向负极移动、阳离子向正极移动。
【详解】
A． Zn比Cu活泼，能与Cu2+、H+反应，则①、②原电池中，锌片都发生氧化反应生成Zn2+，故A正确；
B． ①、②中，都是锌为负极、铜为正极，工作时阴离子移向负极，SO都向锌片移动，故B错误；
C． Cu-Zn与稀硫酸构成的原电池中，将化学能转化为电能，反应实质是2H++Zn═H2↑+Zn2+，故C正确；
D． ①、②原电池中正极反应式分别为Cu2++2e-=Cu、2H++ 2e-═H2↑，当通过外电路的电子均为2mol时，生成1molCu和1molH2，二者质量之比为1mol×64g/mol：1mol×2g/mol=32：1，故D正确；
故选：B。
2．A
【详解】
A．使用燃料电池驱动新能源汽车，化学能转化为电能，电能在转化为机械能，A符合；
B．晶体硅太阳能电池提供“绿电”，属于太阳能转化为电能，B不符合；
C．天然气作为家用燃气蒸煮食品，属于化学能转化为热能，C不符合；
D．用电烤箱烘焙面包，属于电能转化为热能，D不符合；
答案选A。
3．D
【详解】
A．冰雪融化要吸热，将热能转化为内能，故A错误；
B．水力发电是水的位能转化为机械能，再转化为电能的过程，故B错误；
C．太阳能集热是将太阳能转化为热能的过程，故C错误；
D．锂电池为原电池装置，将化学能转化为电能，故D正确；
故答案选D。
4．A
【详解】
A．使用二氧化碳制冷剂制冰时，水由液态转化为固态，没有新物质生成，属于物理变化，故A符合题意；
B．氢燃料燃烧时氢气和氧气反应生成水，有新物质生成，属于化学变化，故B不符合题意；
C．由碲和镉合成发电玻璃中的碲化镉时，有新物质生成，属于化学变化，故C不符合题意；
D．电动汽车的全气候电池充电过程为电解过程，有新物质生成，属于化学变化，故D不符合题意；
故选A。
5．C
【分析】根据电子的流向可知X是负极，Y是正极，结合原电池的工作原理分析解答。
【详解】
A．通过装置中电子移动方向可知，电子的流动方向：X→外电路→Y，故A错误；
B．若两电极分别为Zn和碳棒，由于Zn失电子，则X为Zn，Y是碳棒，故B错误；
C．根据电子流向可知X是负极，Y是正极，溶液中的氢离子放电。阴离子向负极移动，则移向X电极，Y电极上有氢气产生，故C正确；
D．X极是负极，失去电子，发生氧化反应，Y极上获得电子，发生的是还原反应，故D错误。
本题答案C。
6．B
【详解】
A．原电池中负极失去电子发生氧化反应，根据电池放电时的反应：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O可知，负极Pb失去电子，即Pb为负极，PbO2为正极，故A错误；
B．根据A项分析，Pb失去电子，是负极，故B正确；
C．PbO2在放电过程中化合价降低，得到电子被还原，故C错误；
D．由于原电池放电的过程中消耗硫酸，电解质溶液中氢离子浓度逐渐减小，所以溶液的酸性减弱，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】
A． 该装置中负极区发生氧化反应，正极区发生还原反应，氧化、还原反应在不同区域进行，故A正确；
B． 石墨是电极材料，不参加反应，故B正确；
C． O2是正极反应物发生还原反应、H2是负极反应物发生氧化反应，故C正确；
D． H2SO4可以传导离子，不能传导电子，故D错误；
故选D。
8．A
【分析】由题干某原电池的总反应为可知，Zn在反应中由0价转化为+2价，化合价升高，发生氧化反应，故Zn作负极，Cu2+在反应中化合价由+2价降低为0价，化合价降低，发生还原反应，故在正极上发生该反应，据此分析解题。
【详解】
A．由于Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu为正极，电解质中的Cu2+被还原，A符合题意；
B．装置中没有自发的发生氧化还原反应，B不合题意；
C．装置中发生的电池总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，C不合题意；
D．由于Mg比Zn活泼，故Mg作负极，Zn作正极，D不合题意；
故答案为：A。
9．A
【详解】
A．燃料电池发电站是将化学能转化为电能，故A符合题意；
B．地热发电厂是地热能转化为电能，故B不符合题意；
C．风力发电厂是风能转化为电能，故C不符合题意；
D．水力发电站是水能转化为电能，故D不符合题意。
综上所述，答案为A。
10．C
【分析】由图可知，装置①中活泼金属锌与稀硫酸反应，反应时，锌片溶解，表面上有气泡逸出，不活泼金属铜与稀硫酸不反应；装置②中锌、铜在稀硫酸溶液中构成原电池，活泼金属锌做负极，不活泼金属铜做正极，电池工作时，锌片溶解，铜片表面有气泡逸出，原电池反应使反应速率加快。
【详解】
A.装置①和②发生反应的实质都是锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，故A正确；
B.由表格数据可知，相同时间内，装置②中生成的氢气的体积比装置①中大，生成气体的平均速率①<②，故B正确；
C.由能量转化形式可知，装置①中化学能转化为热能，装置②中化学能转化为电能和热能，由两装置的溶液温度可知，装置①中化学能转化为热能的能量大于装置②中化学能转化为热能的能量，但相同时间内，装置②中生成的氢气的体积比装置①中大，反应释放的总能量①<②，故C错误；
D.生成气体体积相同时，两装置反应释放的总能量相等，由两装置的溶液温度可知，装置①中化学能转化为热能的能量大于装置②中化学能转化为热能的能量，说明②中反应的化学能部分转化为电能，故D正确；
故选C。
11．C
【分析】该装置为氢氧燃料电池，总反应为，通氢气的一极为负极，发生氧化反应，通氧气的一极为正极，发生还原反应，考虑到碱性环境，正极反应式为，氢氧燃料电池能量转化率高，对环境友好，是一种具有广阔应用前景的绿色电源，据此解题。
【详解】
A．通氢气的一极为负极，发生氧化反应，故A正确；
B．该装置为氢氧燃料电池，总反应为，故B正确；
C．b电极反应式中得到电子写成失去电子，应为：，故C错误；
D．氢氧燃料电池能量转化率高，对环境友好，是一种具有广阔应用前景的绿色电源，故D正确；
故选C。
12．C
【分析】一般来说，在原电池中，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极。负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应。放电时电流从正极流向负极，电子从负极流向正极，据此判断金属活动性顺序。
【详解】
①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中， A极为负极，所以活泼性：A＞B；
②在原电池中，电子从负极流经外电路流向正极，C、D用导线相连后同时浸入稀H2SO4中，电流由D→导线→C，则电子由C→导线→D ，则活泼性：C＞D；
③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡，说明C极是正极，所以金属活泼性：A＞C；
④B、D相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应，说明D极是负极，所以金属活泼性：D＞B。
综上所述可知四种金属活泼性有强到弱顺序是：A＞C＞D＞B，故合理选项是C。
13．D
【详解】该原电池中，A极逐渐变粗，说明A上发生还原反应，A作正极；B极逐渐变细，说明B失电子发生氧化反应，B作负极，则B的活泼性大于A的活泼性，所以排除AC选项；A极逐渐变粗，说明有金属析出，B选项析出氢气不是金属，D选项析出金属银，所以D符合题意；
答案选D。
【点睛】本题考查了原电池原理，难度不大，明确正负极的判断方法，一般是根据金属的活泼性判断正负极，但如：Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，铝作负极，镁作正极，根据电解质溶液参与的化学反应来判断正负极是易错点。
14．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，通入助燃物的一极为正极，正极上发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，据此回答；
【详解】
A. 已知X极上发生反应：CH4＋10OH--8e-==CO＋7H2O，是氧化反应，故X为负极，则Y为正极，A正确；
B. X极上反应：CH4＋10OH--8e-==CO＋7H2O；Y极上反应：4H2O＋2O2＋8e-=8OH-。电子数守恒，则负极消耗的OH-比正极生产的OH-多，故工作一段时间后，KOH的物质的量减少，B正确；
C. X极上反应消耗OH-，故该电池工作时，X极附近溶液的碱性减弱，C不正确；
D. 从反应4H2O＋2O2＋8e-=8OH-知，在标准状况下，通入5.6LO2完全反应后，有1mol电子发生转移，D正确；
答案选C。
15．D
【详解】
A. 生石灰和水反应生成熟石灰属于放热反应，反应过程中放出热量，A正确；
B. 熟石灰和碳酸钠反应生成碳酸钙和氢氧化钠：Ca(OH)2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaOH，B正确；
C. 过程中形成许多微小的铁碳原电池，铁属于活泼的金属，铁是负极，其中碳做正极，C正确；
D. 溶液显碱性，铁碳原电池的正极反应为：O2 +4e－+2H2O＝4OH－，D错误；
答案选D。
16．D
【详解】
A．由表中可以看出实验①电流表指针偏向Al，说明Al是正极，而实验②中指针偏向Cu，说明此时Al是负极，故两实验中Al 电极的作用不相同，A错误；
B．实验③中Al和石墨，Al为负极，而电流表指针偏向正极，故偏向石墨，B错误；
C．由于Mg与NaOH溶液不反应，而Al能与NaOH溶液发生反应：2Al+ 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑，Al被氧化，故实验④中，Al为负极 ，电极反应式为：Al - 3e-+4OH-= +2H2O，而Mg为正极，电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑；C错误；
D．分析实验①②③可知铝在原电池中的作用，与另一个电极材料有关，分析实验①④可知铝在原电池中的作用，与电解质溶液有关，D正确；
故答案为：D。
17．
(1)热
(2)     铜电极表面有气泡产生     铜作正极，氢离子在正极放电发生得到电子的还原反应，产生氢气
(3)482
(4)     负     O2+4e－+2H2O＝4OH－
【解析】
（1）将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，用温度计测量。随反应进行，温度升高，说明有热量放出，因此化学能转变为热能。
（2）①锌的金属性强于铜，构成原电池，锌作负极，铜作正极，氢离子在正极放电产生氢气，所以证实化学能转化为电能的现象是铜电极表面有气泡产生。②铜作正极，氢离子在正极放电发生得到电子的还原反应，从而产生氢气，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑。
（3）断键吸热，成键放热，当和化合生成2时，放出的能量为4×463kJ－498kJ－2×436kJ＝482kJ。
（4）①氢气失去电子，发生氧化反应，所以通入的电极是电池的负极。②氧气得到电子，发生还原反应，通入的电极反应式是O2+4e－+2H2O＝4OH－。
18．     放出     92     负     氧化     CH4＋2O2＋2OH－=CO＋3H2O     O2＋4e－＋2H2O=4OH－     2H2－4e－＋4OH－=4H2O
【详解】
Ⅰ．△H=反应物键能和-生成物键能和，所以反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的△H=(946+3×436-6×391)kJ/mol=-92kJ/mol，所以1 mol N2生成NH3放出92kJ热量；
Ⅱ．
(1)根据题意可知通入CH4的电极失电子发生氧化反应，所以为负极；
(2)正极加上负极反应可得总反应为CH4＋2O2＋2OH－=CO＋3H2O；
(3)若燃料改为氢气，则总反应为2H2+O2=H2O，所以正极为氧气，电解质溶液为碱性，所以电极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－；负极为氢气，电极反应为2H2－4e－＋4OH－=4H2O。
19．     氧化     Zn-2e-=Zn2+     有无色的气泡产生     锌片-导线-铜片     正四面体结构     CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br     羧基     CH3COOH+ CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O     3Cu+8H++=3Cu2++2NO↑+4H2O     2NO+ O2= 2NO2
【详解】
(1)原电池是将化学能直接转换为电能的装置，在Zn、Cu、硫酸构成的原电池中，金属锌是负极，本身失电子，发生化合价升高的氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；铜片上氢离子得电子产生氢气，能够观察到的现象是有无色的气泡产生；电子由负极通过导线流向正极，则流向为锌片-导线-铜片；
(2)
①CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构；
②CH2=CH2可使溴的四氯化碳溶液褪色，反应的化学方程式为CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br；
③乙酸(CH3COOH)中官能团名称是羧基，乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下可发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，反应的化学方程式为CH3COOH+ CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O；
(3)
①铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，反应的离子方程式为3Cu+8H++=3Cu2++2NO↑+4H2O；
②实验中观察到试管中的气体逐渐变为红棕色，其原因是产生的无色NO遇氧气反应生成红棕色的NO2，反应的化学方程式为2NO+ O2= 2NO2。
20．     2C8H18 +25O216CO2+ 18H2O     吸热     氧化     NiO     Pt     O2 + 4e− = 2O2−     负极     单位质量的 Li 提供的电子比 Na 的多     Fe2O3 氧化金属 Na     2NaHCO3 = Na2CO3+ CO2 ↑+ H2O吸收热量，同时释放 CO2     abcde
【详解】
(1)C8H18 燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为2C8H18 +25O216CO2+ 18H2O；
(2)该反应的反应热=反应物断键吸收的能量-生成物形成释放出的能量=(946+498)kJ/mol-2×632kJ/mol=+180kJ/mol，说明该反应为吸热反应；
(3)
①根据O2-的移动方向可知Pt电极为正极，O2得电子被还原生成O2-，所以NiO电极为负极，NO失电子被氧化结合O2-生成NO2。
②原电池外电路中电子从负极经导线流向正极，即从NiO电极流向Pt电极；
③Pt 电极上O2得电子被还原生成O2-，电极反应式为O2 + 4e−= 2O2−；
(4)
①放电时Li被氧化，所以Li做电池的负极；
②Li的相对原子质量小于Na，且二者被氧化均生成+1价阳离子，单位质量的 Li 提供的电子比 Na 的多，所以 Li 做电极更有优势；
(5)
①NaN3 在猛烈撞击时分解产生两种单质，应为Na和N2，金属Na活泼性很强，为防止发生危险，添加Fe2O3将金属Na氧化；
②已知NaN3 在猛烈撞击时分解并放出大量的热，碳酸氢钠受热易分解：2NaHCO3 = Na2CO3+ CO2 ↑+ H2O，该反应可吸收热量，作冷却剂，同时释放CO2，使产生的气体更多；
③结合上述例子可知在设计气囊中所运用的化学反应时，汽车受到强烈气囊要迅速弹出所以需要考虑反应速率；为了达到保护作用，产生的气体要足量，所以需要考虑反应限度气体的量，而且产生的气体不能有毒；同时还要考虑反应过程中的能量变化，防止反应引起温度的骤变，造成伤害，故选abcde。
【点睛】原电池中负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应；阳离子流向正极，阴离子流向负极；电子由负极经导线流向正极。
21．
(1)     H2     石墨     稀硫酸     导线
(2)电流计指针偏转
(3)Zn+2H+=Zn2++H2↑
(4)     Cu     2H++2e-=H2↑
(5)     Fe     Fe3+     FeCl3
(6)     a     bc
【分析】
（1）燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极；电子通过导线流动，电解质溶液作离子导体。
（2）原电池放电时，电流表指针偏转。
（3）该原电池中，电池总反应式为Zn和稀硫酸的反应。
（4）该原电池中，Zn易失电子作负极、Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气。
（5）将Fe+2Fe3+═3Fe2+设计成原电池，失电子发生氧化反应的金属单质作负极材料，不如负极活泼的金属或导电的非金属单质作正极。
（6）失电子发生氧化反应的金属单质作负极材料，不如负极活泼的金属或导电的非金属单质作正极。
(1)该装置中，通入氢气的电极为负极，则负极反应物是H2；通入O2的电极为正极，则正极反应物是O2，正极材料是石墨；自由移动的离子定向移动能形成电流，所以离子导体是稀硫酸；负极上失去的电子通过导线流向正极，所以电子导体是导线。
(2)如果该装置中电流计指针偏转，就说明产生了电流。
(3)该原电池中，电池总反应式为Zn和稀硫酸的反应，离子方程式为Zn+2H+═Zn2++H2↑。
(4)该装置中，Zn易失电子作负极、Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑。
(5)根据电池反应式Fe+2Fe3+═3Fe2+知，负极上失电子生成亚铁离子，所以①是Fe，正极上铁离子得电子生成亚铁离子，所以③是Fe3+，离子导体为FeCl3溶液。
(6)根据电池反应式Fe+2Fe3+═3Fe2+知，负极上Fe失电子、正极上铁离子得电子，则负极材料为Fe、正极材料为不如Fe活泼的金属或导电的非金属单质，正极可以是Cu或石墨。
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