4.1原电池素养提升检测-2024-2025学年高二化学同步习题(人教版2019选择性必修1)教师版

4.1 原电池核心素养提升练
（考试时间：75分钟，满分：100分）
一、选择题（共16题，每小题3分，共计48分）
1.(2023·北京四中高二期中)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
A.①中Mg做正极
B.②中Mg做负极，电极反应式为Mg－2e－=Mg2＋
C.③中Cu做负极时，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋
D.④中Cu做正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑
【答案】　C
【解析】　装置①中，Mg的金属活动性大于Al，则Mg做负极，A错误；装置②中，虽然Mg的金属活动性比Al强，但Mg与NaOH溶液不能发生反应，所以Mg做正极，Al做负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－=AlO－2＋2H2O，B错误；装置③中，由于Fe在浓HNO3中发生钝化，所以Cu做负极，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，C正确；装置④中，发生吸氧腐蚀，Cu做正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D 错误。

2.(2023·河池八校高二联考)以海水为电解质溶液的水激活电池结构如图所示。

下列说法不正确的是( )
A.正极反应式是AgCl＋e－=Ag＋Cl－
B.海水中的Cl－向镁电极移动
C.镁电极会发生副反应Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑
D.电池总反应是2Ag＋＋Mg=2Ag＋Mg2＋
【答案】　D
【解析】　上述为原电池，镁作负极，发生失电子的氧化反应，氯化银在正极得电子发生还原反应生成银单质。

正极反应式是AgCl＋e－=Ag＋Cl－，A正确；海水中的Cl－向负极(镁电极)移动，B正确；镁为活泼金属，与水接触可能会发生副反应：Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑，C正确；溶液中没有游离的银离子，该电池总反应为Mg＋2AgCl=2Ag＋MgCl2，D错误。

3.(2023·宁波北仑中学高二期中)铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，其构造如图所示。

下列说法不正确的是( )
A.电池充电时，Pb接电源的负极
B.电池充电时，c(H＋)增大
C.电池放电时，负极质量减轻
D.电池放电时，电子从铅电极经导线流向二氧化铅电极
【答案】　C
【解析】　由图可知，放电时铅发生氧化反应生成硫酸铅，为负极；氧化铅发生还原反应生成硫酸铅，为正极；电池充电时，负极接外接电源的负极，Pb接电源的负极，A正确；电池充电时，总反应为2PbSO4＋2H2O =Pb＋PbO2＋2H2SO4，故c(H＋)增大，B正确；电池放电时，负极铅转化为硫酸铅，质量增加，C错误；电池放电时，电子从负极流向正极，故铅电极经导线流向二氧化铅电极，D正确。

4.(2023·北京丰台高二期中)如图是一种应用广泛的锂电池，LiPF6是电解质，SO(CH3)2是溶剂，反应原理是4Li＋FeS2=Fe＋2Li2S。

下列说法不正确的是( )
A.该装置将化学能转化为电能
B.电子移动方向是由a极流向b极
C.不可以用水代替SO(CH3)2作溶剂
D.b极反应式是FeS2＋4Li＋－4e－=Fe＋2Li2S
【答案】　D
【解析】】该装置是原电池，是将化学能转化为电能的装置，A 正确；根据反应方程式，锂发生氧化反应，a 为负极、b 为正极，外电路中电子移动方向为由负极流向正极，即由a 极流向b 极，B 正确；Li 能与水反应，所以不能用水代替SO(CH 3)2作溶剂，C 正确；b 极上FeS 2得电子发生还原反应，电极反应式为FeS 2＋4Li ＋＋4e －=Fe ＋2Li 2S ，D 错误。

5.(2023·扬州江都邵伯高级中学高二月考)已知铅酸蓄电池的总反应式为Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4￿￿￿￿充电
放电2PbSO 4＋2H 2O ，下列说法不正确的是( )
A.铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B.电池充电时，Pb 板与电源负极相连
C.电池工作时，负极反应为Pb －2e －=Pb 2＋
D.电池工作时，H ＋移向PbO 2板
【答案】　C
【解析】　铅酸蓄电池可反复充放电，铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能，A 正确；电池充电时，Pb 板作阴极，Pb 板与电源负极相连，B 正确；电池工作时，负极Pb 失电子生成PbSO 4，反应为
Pb －2e －＋SO 2－4=PbSO 4，C 错误；电池工作时，PbO 2是正极，H ＋移向PbO 2板，D 正确。

6.(2023·宁德高二期中)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn ＋Ag 2O ＋H 2O=Zn(OH)2＋2Ag ，其工作示意图如下。

下列说法不正确的是( )
A.Zn 电极是电源的负极
B.电池工作一段时间后，Ag 2O 电极质量减轻
C.电解质溶液中的K ＋移向Ag 2O 电极
D.Zn 电极上发生的反应：Zn －2e －=Zn 2＋
【答案】　D
【解析】　由总反应可知，锌发生氧化反应为负极，氧化银发生还原反应为正极，A 正确；Ag 2O 电极反应为Ag 2O ＋2e －＋H 2O=2Ag ＋2OH －，电池工作一段时间后，质量减轻，B 正确；原电池中阳离子向正极运动，电解质溶液中的K ＋移向Ag 2O 电极，C 正确；锌电极上发生的反应生成氢氧化锌：Zn －2e －＋2OH －
=Zn(OH)2，D错误。

7.(2023·菏泽高二期中)某原电池装置如图所示，下列有关叙述中，正确的是( )
A.Fe作正极，发生氧化反应
B.工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大
C.负极反应：2H＋＋2e－=H2↑
D.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
【答案】　B
【解析】　由图可知，铁电极为原电池的负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，石墨电极是正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，原电池工作时，盐桥中的钾离子向正极移动，氯离子向负极移动，则氯化钠溶液中氯离子浓度增大，A、B、C均正确；铁电极为原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，亚铁离子在溶液中水解使溶液呈酸性，溶液pH减小，石墨电极是正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，放电消耗氢离子，溶液中pH增大，D错误。

8.(2023·石家庄实验中学高二月考)由A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述中正确的是( )
甲乙丙
实验
装置
现象,A不断溶解,C的质量增加,A上有气体产生
A.装置甲中的B金属是原电池的负极
B.装置乙中电流的流向为B→C
C.装置丙中溶液里的SO2－4移向A
D.四种金属的活泼性顺序是D>A>B>C
【答案】　D
【解析】　装置甲中，A金属不断溶解，所以A极为负极，发生氧化反应，A错误；装置乙中，活泼金属
与硫酸铜发生置换反应，置换出铜单质，吸附在正极上，C的质量增加，故C电极为正极，电流的流向为
C→B，B错误；丙装置中，氢离子得电子，发生还原反应，所以产生氢气的一极为正极，A为正极，溶液中阴离子移向负极，C错误；在甲装置中，A电极为负极，B电极为正极，A的活动性强于B，在乙装置中，C 电极为正极，B电极为负极，所以B的金属活动性强于C，在丙装置中，A电极为正极，D电极为负极，所以D的金属活动性强于A，故得出四者的金属活泼性顺序为D>A>B>C，D正确。

9.(2023·淮安涟水一中高二月考)将相同的锌片和铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中，以下叙述不正确的是( )
A.甲烧杯铜片上有气泡，乙烧杯中锌片上有气泡
B.两烧杯中溶液的H＋浓度都减小
C.产生气泡的速率甲比乙快
D.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
【答案】　D
【解析】　甲中形成铜锌原电池，锌作负极，失电子，铜作正极，H＋在铜电极上得电子，生成H2，所以甲中铜片表面有气泡产生，乙装置中只是锌片与稀硫酸间发生了置换反应，方程式为：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，乙烧杯中锌片上有气泡，A正确；甲中铜片上氢离子得电子生成氢气，乙中锌和稀硫酸发生置换反应生成氢气，所以两烧杯的溶液中氢离子浓度均减小，B正确；甲能形成原电池，乙不能构成原电池，所以产生气泡的速度甲比乙快，C正确；乙中不构成原电池，铜片不是电极，D错误。

10.(2023·湖北六校新高考联盟高二联考)下列关于如图所示装置的叙述，错误的是( )
A.该装置将化学能转化为电能
B.电流从锌片经导线流向铜片
C.铜极发生的反应式为：2H＋＋2e－=H2↑
D.若电路通过0.2 mol电子，理论上负极溶解6.5 g锌
【答案】　B
【解析】　该装置是原电池，将化学能转化为电能，A正确；锌为负极，铜为正极，则电流从铜片经导线流向锌片，B错误；铜极氢离子得电子生成氢气，故电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，C正确；根据负极发生反应Zn－2e－=Zn2＋，电路通过0.2 mol电子，负极溶解0.1 mol Zn，质量为0.1 mol×65 g/mol＝6.5 g，D正确。

11.(2023·长沙明德中学高二期中)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )
A.电流从锌极经过导线移向铜极
B.铜电极上发生反应Cu－2e－=Cu2＋
C.电池工作一段时间后，乙池的c(Cu2＋)减小
D.电池工作一段时间后，甲池的c(Zn2＋)增加
【答案】　C
【解析】 Zn作负极失电子发生氧化反应，电子从锌极经过导线移向铜极，A错误；铜离子在Cu表面得电子发生还原反应，电极上发生反应Cu2＋＋2e－=Cu，B错误；铜电极上发生反应Cu2＋＋2e－=Cu，电池工作一段时间后，乙池的c(Cu2＋)减小，C正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，甲池电极反应为Zn －2e－=Zn2＋，甲中锌离子通过阳离子交换膜移向乙池，结合电荷守恒，c(Zn2＋)不变，D错误。

12.(2022·全国甲卷)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)2－4
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SO2－4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)2－4＋Mn2＋＋2H2O
【答案】　A
【解析】　根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)2－4，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O，K＋从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A错误；Ⅰ区的SO2－4通过隔膜向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O，C正确；电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋=Zn(OH)2－4＋Mn2＋＋2H2O，D正确。

13.(2023·扬州邗江区高二期中)锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。

一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。

下列说法正确的是( )
A.放电过程中，a电极的电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－=MnO2＋4H＋
B.放电过程中，转移0.4 mol e－时，b电极消耗0.8 mol OH－
C.充电过程中，b电极接外接电源的正极
D.充电过程中，b电极反应为：Zn2＋＋2e－=Zn
【答案】　B
【解析】　放电时a电极做正极，发生还原反应，而不是失电子的氧化反应，A错误；放电时b电极的反应为Zn－2e－＋4OH－=[Zn(OH)4]2－，则反应转移0.4 mol电子时，b电极参与反应的氢氧根的物质的量n(OH－)＝0.4 mol×2＝0.8 mol，B正确；放电时b电极做负极，充电时b电极做阴极，外接电源的负极，C错误；b 电极环境为碱性溶液，锌离子无法稳定存在，D错误。

14.(2023·湘鄂冀三省七校高二联考)某氢电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是( )
A.该电池工作时，电子的流动方向为吸附层a→吸附层b→离子交换膜→吸附层a
B.吸附层a发生的电极方程式为H2－2e－＋OH－=H2O
C.该电池的总反应不是氧化还原反应
D.该电池工作时，Na＋移向吸附层a电极
【答案】　C
【解析】　由图示可知，吸附层a中H2反应生成H2O，故吸附层a为负极，吸附层b中H＋反应生成H2，故吸附层b为正极。

该电池工作时，电子的流动方向为吸附层a→导线→电流表→导线→吸附层b，A错误；吸附层a为负极，电极方程式为H2－2e－＋2OH－=2H2O，B错误；电池的总反应为H＋＋OH－=H2O，反应中没有化合价的改变，不是氧化还原反应，C正确；吸附层b是正极，该电池工作时，Na＋移向吸附层b电极，D错误。

15.(2023·连云港灌南二中高二月考)一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是( )
A.电极A为电池的正极
B.电池工作时，OH－向电极B移动
C.电极A上发生的电极反应为：2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O
D.该电池工作时，每消耗标况下22.4 L NH3转移6 mol电子
【答案】　C
【解析】　电极A上氨气失电子产生氮气，电极A为负极，A错误；原电池中，阴离子向负极移动，则OH －向电极A移动，B错误；电极A上氨气失电子产生氮气，发生的电极反应为：2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O，C正确；根据电极反应式2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O，该电池工作时，每消耗标况下22.4 L NH3
转移3 mol电子，D错误。

16.(2023·山东师大附中高二期中)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质，以CH4、CH3OH为燃料时，该电池工作原理如图。

下列说法正确的是( )
A.a为CH4或CH3OH，b为CO2
B.Y电极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2CO2－3
C.电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用
D.CO2－3向正极移动
【答案】　B
【解析】　据图示工作原理及图示中的电子流向可知a处通入CH4、CH3OH，X做负极，b处通入空气，Y 电极做正极，氧气在此处得电子，A错误；Y电极处空气中的O2在此处得电子，与二氧化碳结合生成碳酸根，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2CO2－3，B正确；电池工作时，熔融碳酸盐既能起导电的作用，也能为负极提供碳酸根离子参与负极反应，C错误；原电池中阴离子朝负极移动，D错误。

二、填空题（共4题，共计52分）
17.（2024高二上·湖北十堰·期末，12分）随着工业的发展，如何高效处理污水成为人类亟待解决的问题。

(1)利用原电池原理，酸性废水中的NO3-在水处理剂（主要成分为铁粉、炭粉）表面的变化如图所示。

①图中，纳米铁粉作（填“正极”或“负极”），多孔炭粉的作用为。

②正极上的电极反应式为。

(2)科研人员利用垃圾渗透液实现发电、环保二位一体，装置如图（a、b为离子交换膜）。

①石墨电极M 上的电极反应式为 。

②a 为 （填“阴离子”或“阳离子”）交换膜。

③在放电过程中，Na +由中间室向 （填“M”或“N”）极室移动。

④理论上M 极每处理0.8mol NH 4+，电路中通过的电子数为
N A 。

【答案】 (1) 负极 作原电池的正极
NO 3-+ 8e-+10H +=NH 4++3H 2O (2) NH 4+ -e -= N 2↑+8H + 阴离子
N 2.4【解析】 由图可知，该装置为原电池，NH 4+ 发生失电子的氧化反应生成N 2，则M 电极是负极，负极反应式为2NH 4+ -6e -=N 2↑+8H +，N 电极是正极，正极上NO 3-发生得电子的还原反应生成N 2，正极反应式为2NO 3-+10e -+12H +=6H 2O+N 2↑，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。

（1）①Fe 比C 活泼，Fe 作负极，C 作正极，则纳米铁粉作负极，多孔炭粉的作用为作原电池的正极；②正极上硝酸根离子得电子生成铵根，电极反应式为NO 3-+ 8e-+10H +=NH 4++3H 2O ；（2）①M 电极是负极，负极上NH 4+ 发生失电子的氧化反应生成N 2，负极反应式为2NH 4+ -6e -=N 2↑+8H +；②M 电极是负极，N 电极是
正极，Na +由中间室向N 极室移动，Cl -向M 极室移动，则a 为阴离子交换膜；
③该原电池中M 电极是负极，N 电极是正极，阳离子移向正极，阴离子移向负极，即Na +由中间室向N 极室移动；④M 极反应式为2NH 4+ -6e -=N 2↑+8H +，消耗2mol 铵根转移6mol 电子，处理0.8mol NH 4+转移电子数为2.4N A 。

18.（2024高二上·广东汕头·期末，12分）碳元素可以形成数量丰富的化合物，如CO 与2CO 等氧化物，23224H CO H C O HCN 、、等无机弱酸及其盐。

回答下列问题：
(1)HCN 的结构式为 。

(2)氢氰酸的钾盐KCN 在电镀工业中有重要应用，其水溶液呈碱性。

用离子方程式解释KCN 水溶液显碱性的原因是 。

(3)人体内草酸累积过多容易导致结石，其主要成分是草酸钙24CaC O ，草酸钙在水中的沉淀溶解平衡可表示为 。

(4)已知25℃时，23224H CO H C O HCN 、、的电离平衡常数如下表。

23H CO 224H C O HCN
a1
K 74.510-´25.610-´106.210-´a 2K 114.710-´41.510-´/
①25℃时，某224Na C O 溶液的pH 8=，关于此溶液中的微粒浓度，下列说法正确的是 。

A ．()()()()()
22
4
2
4
c Na c H c HC O c C O c OH +
+
---
+=++B ．()()()()
22
2
4
2
4
2
4
c Na 2c H C O 2c HC O 2c C O +
--=++C ．()()()()
22
4
2
4
c Na
c C O c OH c HC O +
--->>>②25℃时，将15mL0.1mol /LNaOH 溶液和22410mL0.1mol /LH C O 溶液混合并充分反应，所得溶液呈 (选填“酸性”、“中性”或“碱性”)。

③将少量224H C O 溶液加入KCN 溶液中，发生反应的离子方程式为。

(5)2Na CO -电池可以实现对2CO 的利用，该类电池放电的反应方程式为：2234Na 3CO 2Na CO C =++。

其工作原理如图所示(固体沉积物中含两种固体)。

请写出正极的反应方程式。

【答案】(1)H C N -º (2)CN -+H 2O ⇌HCN+OH - (3) CaC 2O 4(s)⇌Ca 2+(aq)+C 2O 42-(aq)
(3) BC
酸性
H 2C 2O 4 +2CN -= C 2O 42-+ 2HCN (5)3CO 2+4Na ++4e -=C+2Na 2CO 3
【解析】（1）氢原子最外层1个电子，碳原子最外层4个电子，氮原子最外层5个电子，为分别达到最外层2、8、8个电子的稳定结构，需以共价键的形式结合成分子，电子式为：H:C N MM ，则结构式为：
H C N -º；（2）KCN 水溶液中水解显碱性，离子方程式为：CN -+H 2O ⇌HCN+OH - ；（3）草酸钙在水中
是难溶物质，草酸钙在水中的沉淀溶解平衡可用离子方程式表示为CaC 2O 4(s)⇌Ca 2+(aq)+C 2O 42-(aq)；（4）①25℃时，Na 2C 2O 4溶液pH=8，则c(H +)=1×10-8mol/L ，草酸钠在水中发生水解，促进水的电离，则由水电
离出的-14-6
-8
110c(OH )=110mol/L 110-
´=´´；A ．此溶液中存在电荷守恒：
c(Na +)+c(H +)=c(HC 2O 4-)++2c(C 2O 42-)+c(OH -)
，A 错误；B ．此溶液中存在物料守恒：c(Na +)=2c(H 2C 2O 4)+2c(HC 2O 4-)+2c(C 2O 42-)，B 正确；C ．此溶液中主要存在的离子为Na +和C 2O 42，且c(Na +)＞c(C 2O 42-)，C 2O 42水解生成HC 2O 4-和OH -，水的电离也生成OH -，所以c(OH -)>c(HC 2O 4-)，综上所述：c(Na +)＞c(C 2O 42-)＞c(OH -)>c(HC 2O 4-)，C 正确；故选BC 。

②15mL0.1mol/LNaOH 溶液和10mL0.1mol/LH 2C 2O 4溶液混合并充分反应，得到的溶液中的溶质为NaHC 2O 4和Na 2C 2O 4，且二者的物质的量之比为1:1，由于该溶液中主要存在C 2O 42-的水解和HC 2O 4-的电离，
-14
-114w h 4
2224110K = 6.710 1.510(H C O ) 1.510a K K --´=»´´´＜，所以HC 2O 4-的电离大于C 2O 42-的水解，所以溶液呈酸性；③由于各酸的电离平衡常数存在：H 2C 2O 4>HC 2O 4- >HCN ，根据强酸制取弱酸原理，可以发生以下离子反应：H 2C 2O 4 +2CN -= C 2O 42-+ 2HCN ；（5）由总电池反应方程式及工作原理图知：钠箔作电池负极，电极反应式为Na-e -=Na +，根据得失电子守恒，总的电极反应式减去负极电极反应式，得正极电极反应式：3CO 2+4Na ++4e -=C+2Na 2CO 3；
19.（2024高二下·四川德阳·期末,14分）丙烯是重要的有机化工原料，具有广泛用途。

工业上常用以下两种方法制丙烯：
Ⅰ．丙烷直接脱氢法：()()()38362C H g C H g H g +ƒ 1
1H 124.3kJ mol -D =+×Ⅱ．丙烷氧化脱氢法：()()()()3823621
C H g O g C H g H O g 2
++ƒ 2
H D 回答下列问题：
(1)已知()()22H O l H O g = 1
3H 44.0kJ mol -D =+×，2H 的燃烧热为1285.8kJ mol -×，则2H D =
1kJ mol -×；
(2)反应Ⅱ属于自由基反应，其反应历程如下：①382372C H O C H HO +®×+× ②……③22H O 2HO ®× ④221
2HO O H O
2
×®+第②步反应的方程式为 ；
(3)下列关于反应Ⅰ、Ⅱ的说法正确的是________（填标号）；A ．()2n O 与()2n H O 比值保持不变，表明反应Ⅱ达到平衡状态B ．对于反应Ⅰ，正反应活化能大于逆反应活化能C ．()()38362v C H v C H =正逆表明反应Ⅰ达到平衡状态
D ．其他条件相同，反应Ⅰ分别在恒容和恒压时进行，前者丙烷的平衡转化率更高
(4)发生反应Ⅰ时，易发生副反应()()()38424C H g CH g C H g +ƒ，将2mol 丙烷通入反应器，在T C °、100kPa 条件下进行反应，测得平衡体系中38C H 与4CH 的体积分数分别为40%和4%，则丙烷转化为丙烯的转化率为
%（计算结果保留一位小数，下同）、反应Ⅰ的平衡常数p K =
（用物质的平衡分压代替
其物质的量浓度）；
(5)丙烷可用作如图所示的固态氧化物燃料电池，X 、Y 为惰性电极．电池工作时电子流动的方向为
，负极的电极反应式为
；
【答案】 (1)—117.5 (2)3723622C H HO C H H O ×+×+® (3)AB
(4)36.8%
16.6kPa (5)Y→负载→X
C 3H 8-20e -+10O 2-=3CO 2+4H 2O
【解析】（1）根据题意，设Ⅲ．()()22H O l H O g =1
3ΔH 44.0kJ mol -=+×；H 2的燃烧热为1285.8kJ mol -×，设
Ⅳ．H 2(g)+
1
2
O 2(g)= H 2O(l) ΔH 4=-285.8kJ/mol ，由盖斯定律可知，Ⅱ=Ⅰ+Ⅲ+Ⅳ，则ΔH 2=ΔH 1+ΔH 3+ΔH 4=(+124.3kJ/mol)+(+44.0kJ/mol)+(-285.8kJ/mol)=-117.5kJ/mol ，故答案为：-117.5；（2）由盖斯定律可知，反应Ⅱ-①-③-④得到第②步反应，则反应的方程式为3723622C H HO C H H O ×+×+®，故答案为：3723622C H HO C H H O ×+×+®；（3）A ．()2n O 与()2n H O 比值保持不变说明正逆反应速率相等，表明反应Ⅱ达到平衡状态，故A 正确；B ．反应Ⅰ是反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，所以反应Ⅰ的正反应活化能大于逆反应活化能，故B 正确；C ．由方程式可知，当()()3836v C H v C H =正逆能说明正逆反应速率相等，反应Ⅰ达到平衡状态，故C 错误；D ．反应Ⅰ是气体体积增大的反应，与恒容时进行反应相比，恒压时进行反应相当于减小压强，平衡向正反应方向移动，丙烷的转化率增大，所以恒压进行反应时丙烷的平衡转化率更高，故D 错误；故选AB 。

（4）设平衡时，丙烯和甲烷的物质的量分别为amol 和bmol ，由题意可建立如下三段式：
()()()
38362C H g C H g +H g (mol)200
(mol)a a a (mol)2-a a a
ƒ起变平
()()()
38424C H g CH g +C H g (mol)2-a 00(mol)b b b (mol)2-a-b b b
ƒ起变平由丙烷和甲烷的体积分数可得：2-a-b 2+a+b ×100%=40%、b
2+a+b
×100%=4%，联立两式解得a=0.736、b=0.114，则丙烷转化为丙烯的转化率为
0.736
2
×100%=36.8%，丙烷、丙烯和氢气的分压为40%×100kPa=40kPa 、0.7362.85×100kPa=25.8kPa 和0.736
2.85×100kPa=25.8kPa ，反应Ⅰ的平衡常数K p =25.8kPa 25.8kPa 40kPa
´=16.6kPa ，故答案为：36.8%；16.6kPa ；（5）由图可知，通入丙烷的Y 电极为燃料电池的负极，氧离子作用下丙烷在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为C 3H 8-20e -+10O 2-=3CO 2+4H 2O ，通入氧气的X
电
极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为O2+4e-=2O2-，则电池工作时电子流动的方向为Y→负载→X，故答案为：Y→负载→X；C3H8-20e-+10O2-=3CO2+4H2O。

20.(2023·无锡江阴四校高二期中联考，14分)铅酸蓄电池(图1)是一种电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用的化学电源，广泛应用于国防、交通、生产和生活中。

(1)铅蓄电池在放电时发生的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，负极电极反应式为________________________________。

工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(2)图2是利用微生物将废水中的乙二胺
[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质而制作的化学电源，可给二次电池充电。

①用该微生物电池对铅酸蓄电池充电时，铅酸蓄电池的A极应该连接图2中的________极(“M”或“N”)，此时A处的电极反应方程式为_______________________________________________________。

②充电过程中如果B极质量减轻48 g，理论上可处理乙二胺的物质的量为________ mol。

(3)合理利用废旧铅蓄电池中的铅膏可缓解铅资源短缺，同时减少污染。

一种从废旧电池的铅膏中回收铅的生产流程如下图(部分产物已略去)。

已知：PbSiF6和H2SiF6均为能溶于水的强电解质。

①为提高过程①的反应速率，你认为可采取的措施是_________________________________________。

②过程③发生反应的离子方程式为_____________________________________。

③过程④使用纯铅和粗铅作电极，H2SiF6和PbSiF6混合溶液作电解液，可进行粗铅精炼，则阳极的电极材
料是____________。

电解精炼时需要调控好电解液中H2SiF6的起始浓度，其他条件相同时，随起始时c(H2SiF6)的增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是___________________________________________。

【答案】　(1)Pb－2e－＋SO2－4=PbSO4　变大(2)①N　PbSO4－2e－＋2H2O=PbO2＋SO2－4＋4H＋　②0.062 5 (3)①搅拌铅膏浆液或升高温度等　②PbCO3＋2H＋=Pb2＋＋CO2↑＋H2O　③粗铅　起始c(H2SiF6)增大，电解
液中c(H＋)增大，阴极发生副反应2H＋＋2e－=H2↑，影响Pb2＋放电，使铅产率减小
【解析】　(1)铅蓄电池在放电时发生的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，负极发生失去电子的
氧化反应，则电极反应式为Pb－2e－＋SO2－4=PbSO4。

电池放电时消耗硫酸，则工作后，铅蓄电池里电解质
溶液的pH变大。

(2)①该微生物电池，M极加入微生物、有机废水，为负极，N极通入氧气，为正极，铅
酸蓄电池中，A极为正极，故用该微生物电池对铅酸蓄电池充电时，铅酸蓄电池的A极应该连接图2中的N 极，此时A极相当于阳极，失去电子被氧化，电极反应方程式为PbSO4－2e－＋2H2O=PbO2＋SO2－4＋4H＋。

②
充电过程中，B极相当于阴极，发生的电极反应为PbSO4＋2e－=Pb＋SO2－4，转移2 mol电子，B极质量减轻
96 g，如果B极质量减轻48 g，则转移1 mol电子，H2N(CH2)2NH2被氧化为环境友好型物质，应该是氮气、二氧化碳和水，N的化合价从－3价升高为0价，C的化合价从－1价升高为＋4价，消耗1 mol
H2N(CH2)2NH2，转移16 mol电子，则转移1 mol电子，理论上可处理乙二胺的物质的量为1
16
mol＝0.062 5
mol。

(3)①为提高过程①的反应速率，可采取的措施是搅拌铅膏浆液或升高温度等。

②PbSiF6和H2SiF6均为能溶于水的强电解质，PbCO3难溶于水，则过程③发生反应的离子方程式为PbCO3＋2H＋=Pb2＋＋CO2↑＋H2O。

③过程④使用纯铅和粗铅作电极，H2SiF6和PbSiF6混合溶液作电解液，可进行粗铅精炼，则阳极的电极材料是粗铅。

电解精炼时需要调控好电解液中H2SiF6的起始浓度，其他条件相同时，随起始时c(H2SiF6)的增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是起始c(H2SiF6)增大，电解液中c(H＋)增大，阴极发生副反应2H＋＋2e－=H2↑，影响Pb2＋放电，使铅产率减小。