2020届高考化学复习跟踪检测(三十五) 化学能与电能(2)——新型化学电源(过题型)
2020高考化学复习跟踪检测(三十三)化学能与电能(5)含离子交换膜电池的应用(过热点).doc
2020高考化学复习跟踪检测（三十三）化学能与电能（5）含离子交换膜电池的应用（过热点）跟踪检测（三十三）化学能与电能（5）含离子交换膜电池的应用（过热点）1．如图为阳离子交换膜法电解精制的饱和食盐水原理示意图。
其中阳离子交换膜仅允许Na＋通过。
下列说法错误的是A．从A口加入精制的浓食盐水B．从E口放出的气体是H2 C．D口导出的是含少量氯化钠的NaOH溶液D．B口NaOH的浓度小于D口解析选C 根据Na＋的运动方向可知，Na＋向阴极移动，左边为阳极区，右边为阴极区。
阳极上发生2Cl－－2e－Cl2↑，阴极上发生2H＋＋2e－H2↑，电解时，阳极生成氯气，消耗NaCl，则应在阳极补充NaCl，阴极生成OH－，则产品烧碱溶液从阴极区导出。
根据分析，应在阳极补充NaCl，从A口加入精制的浓食盐水，故A正确；右边为阴极区，阴极上发生2H＋＋2e－H2↑，故B正确；阴极生成OH－，则产品烧碱溶液从阴极区导出，D口导出的是浓NaOH溶液，其中没有氯化钠，B 口导入的是稀氢氧化钠溶液，不是纯水，故C错误，D正确。
2.LiOH是制备锂离子电池的材料，可由电解法制备。
工业上利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。
下列说法中正确的是A．B极区电解液为LiOH溶液B．电极每产生22.4 L气体，电路中转移2 mol e－C．电解过程中Li＋移入B电极区、OH－移入A电极区D．电解池中总反应方程式为2HClH2↑＋Cl2↑ 解析选 A 电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。
A项，由图可知，右侧生成氢气，则B中H＋放电，B 为阴极，在B中制备LiOH，B极区电解液为LiOH溶液，正确；B项，A中为LiCl溶液，Cl－放电生成Cl2，则阳极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑，电极每产生标准状况下22.4 L 气体，电路中转移2 mol e－，错误；C项，Li＋向阴极移动，即由A透过阳离子交换膜向B移动，OH－向阳极移动，但是OH－不能透过阳离子交换膜，错误；D项，电解池的阳极上是Cl－失电子，阴极上是H＋得电子，电解的总反应方程式为2H2O＋2LiClH2↑＋Cl2↑＋2LiOH，错误。
2020-2021高考化学 化学能与电能综合试题附详细答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合试题附详细答案一、化学能与电能1．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
（1）甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。
某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有________(填序号)。
A．用纯氧气代替试管内空气 B．用酒精灯加热试管提高温度C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末 D．换成更细的导管，水中滴加红墨水（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐_______________(填“加快”、“不变”、“减慢”)，你认为影响因素为________________________________________时间/min13579液柱高度/cm0.8 2.1 3.0 3.7 4.2（3）为探究铁钉腐蚀实验 a、b 两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：实验操作实验现象实验结论向 NaCl溶液中滴加 2~3 滴酚酞指示剂a 点附近溶液出现红色a 点电极反应为①___________________然后再滴加 2~3 滴②________________b 点周围出现蓝色沉淀b 点电极反应为③___________________根据以上实验探究，试判断____________(填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。
（4）设计下面装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。
测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化见下图，从图中可分析，t1~t2之间主要发生__________ 腐蚀(填吸氧或析氢)，原因是__________________________________________。
（5）金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。
将 Fe 作阳极置于 H2SO4溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式________________________。
高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷附答案
高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷附答案一、化学能与电能1．方法与规律提炼：(1)某同学利用原电池装置证明了反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能够发生，设计的装置如下图所示。
为达到目的，其中石墨为_________极，甲溶液是____________，证明反应Ag＋＋Fe2＋=Ag ＋Fe3＋能够发生的实验操作及现象是_________________________(2)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。
Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
上图中作负极的物质是___________。
正极的电极反应式是______________。
(3)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：阴极区的电极反应式为_______________。
电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_______L(标准状况)。
(4)KClO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
写出电解时阴极的电极反应式___________________电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________（填a→b或b→a）。
学法题：通过此题的解答，请归纳总结书写电极反应式的方法____【答案】负 FeSO4或FeCl2溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色加深铁 NO3-＋8e－＋10H＋=NH4+＋3H2O Fe3+＋e－= Fe2+ 5.6L 2H＋＋2e－= H2 ↑ K+a→b原电池中先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失；注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。
电解池中电极反应式的书写看阳极材料，如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写。
高中化学必修二章节过关测试——第二章第2节 《化学能与电能》(含答案)
高中化学必修二章节过关测试——第二章第2节《化学能与电能》1、下列电池不属于化学电池的是()A B C D铜蓄电池太阳能电池锌锰电池镍镉电池阳能电池将太阳能转化为电能，不属于化学电池，B项正确。
答案：B2、下列各组材料和电解质溶液能组成原电池的是()解析：两个电极都为Mg时不能形成原电池，A项错误；乙醇不是电解质溶液，不能形成原电池，B项错误；金刚石不是导体，不能形成原电池，C项错误；Zn、Cu、稀盐酸组合具备构成原电池的条件，D项正确。
答案：D3、如图是锌片和铜片在稀硫酸中所组成的原电池装置，c、d为两个电极。
下列有关的判断不正确的是()A．电池工作的过程中，d电极上产生气泡B．电池工作时，溶液中SO2－4向d移动C．c为负极，发生氧化反应D．电池工作的过程中，溶液中SO2－4浓度基本不变解析：A项，由电流方向知，c电极为负极，d电极为正极，溶液中的H＋在正极得电子生成氢气，正确；B项，d是正极，溶液中的阳离子移向d电极，SO2－4向c极移动，错误；C项，c为负极，发生氧化反应，正确；D项，电池工作过程中，溶液中SO2－4浓度基本不变，正确。
答案：B4、燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能，氢氧燃料电池的电极反应如下：X极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；选项 A B C D两极材料Mg、Mg Zn、Fe 金刚石、Cu Zn、Cu电解质溶液稀H2SO4乙醇浓H2SO4稀盐酸Y极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O下列判断正确的是( )A．X是正极，发生氧化反应 B．该电池可用稀硫酸作为电解质溶液C．供电时Y极附近的酸性减弱 D．使用时若生成1 mol H2O则转移2 mol电子答案：D5、某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气，所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。
已知电池的总反应为2H2+O2＝2H2O，正极反应为O2+2CO2+4e−＝2CO32−。
高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷含答案
高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷含答案一、化学能与电能1．二氧化氯(ClO2)具有强氧化性，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
ClO2是一种易溶于水的黄绿色气体，其体积分数超过10%时易引起爆炸。
某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2，回答下列问题：（1）以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2，黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-，写出制备ClO2的离子方程式__。
（2）用过氧化氢作还原剂，在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2，并将制得的ClO2用于处理含CN-废水。
实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略)如图所示。
①装置A的名称是__，装置C的作用是__。
②反应容器B应置于30℃左右的水浴中，目的是__。
③通入氮气的主要作用有3个，一是可以起到搅拌作用，二是有利于将ClO2排出，三是__。
④ClO2处理含CN-废水的离子方程式为__，装置E的作用是__。
（3）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。
某次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的__（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。
②用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，工作原理如图所示，写出阳极产生ClO2的电极反应式__。
【答案】FeS2+15ClO3-+14H+=15ClO2+Fe3++2SO42-+7H2O 恒压漏斗安全瓶提高化学反应速率，同时防止过氧化氢受热分解稀释ClO2，防止其爆炸 2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-吸收ClO2等气体，防止污染大气 BaCl2 Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+【解析】【分析】二氧化氯(ClO 2)具有强氧化性，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
分别利用无机反应和电解原理制备二氧化氯，三种方法均利用了氧化还原反应。
高考化学化学能与电能的综合复习附详细答案
高考化学化学能与电能的综合复习附详细答案一、化学能与电能1．某实验小组对FeCl3分别与Na2SO3、NaHSO3的反应进行探究。
（甲同学的实验）装置编号试剂X实验现象I Na2SO3溶液（pH≈9）闭合开关后灵敏电流计指针发生偏转II NaHSO3溶液（pH≈5）闭合开关后灵敏电流计指针未发生偏转(1)怎样配制FeCl3溶液？________________________________________________________。
(2)甲同学探究实验I的电极产物。
①取少量Na2SO3溶液电极附近的混合液，加入_________________________________，产生白色沉淀，证明产生了SO42-。
②该同学又设计实验探究另一电极的产物，其实验方案为_______________________________。
(3)实验I中负极的电极反应式为______________________________________________________。
乙同学进一步探究FeCl3溶液与NaHSO3溶液能否发生反应，设计、完成实验并记录如下：装置编号反应时间实验现象III 0~1 min产生红色沉淀，有刺激性气味气体逸出1~30 min沉淀迅速溶解形成红色溶液，随后溶液逐渐变为橙色，之后几乎无色30 min后与空气接触部分的上层溶液又变为浅红色，随后逐渐变为浅橙色(4)乙同学认为刺激性气味气体的产生原因有两种可能，用离子方程式表示②的可能原因。
① Fe3+＋3HSO3-垐?噲? Fe(OH)3 ＋3SO2；②_____________________________________________。
(5)查阅资料：溶液中Fe 3+、SO 32-、OH －三种微粒会形成红色配合物并存在如下转化：2+4+5O 2+2-224HOFe S O HOFeO S O Fe +SO −−→垐?噲? 从反应速率和化学平衡两个角度解释1~30 min 的实验现象：______________________________。
2020高考化学一轮复习5.4化学能与电能(2)新型化学电源(过题型)学案(含解析).doc
2020高考化学一轮复习5.4化学能与电能（2）新型化学电源（过题型）学案（含解析）第4课时化学能与电能2新型化学电源过题型题型一燃料电池燃料电池是利用氢气、甲烷、甲醇、硼氢化物等为燃料与氧气或空气进行反应，将化学能直接转化为电能的一类原电池。
其特点一是有两个相同的多孔电极，同时两个电极不参与电极反应；二是不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内；三是能量的转化率高，燃料电池具有高能环保、电压稳定、经久耐用等优点。
因此，这类电池正成为科学研究、高考命题的重点。
其主要命题角度有燃料电池正负极的判断，电池反应式的书写，电子、离子的移动及电解质溶液的组成变化情况分析等。
[重难点拨] 燃料电池电极反应式的书写第一步写出燃料电池反应的总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。
如甲烷燃料电池电解质为NaOH溶液的反应式为CH4＋2O2CO2＋2H2O①CO2＋2NaOHNa2CO3＋H2O②①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOHNa2CO3＋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是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况1酸性电解质溶液环境下电极反应式O2＋4H＋＋4e－2H2O；2碱性电解质溶液环境下电极反应式O2＋2H2O＋4e－4OH －；3固体电解质高温下能传导O2－环境下电极反应式O2＋4e－2O2－；4熔融碳酸盐如熔融K2CO3环境下电极反应式O2＋2CO2＋4e－2CO。
第三步根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。
因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。
[典例] 十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。
二氧化硫空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。
2020高考化学跟踪检测(三十四)化学能与电能(1)原电池、化学电源(过基础)(含解析).doc
2020高考化学跟踪检测（三十四）化学能与电能（1）原电池、化学电源（过基础）（含解析）跟踪检测（三十四）化学能与电能（1）原电池、化学电源（过基础）1.某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。
该电池工作时，下列说法正确的是A．锌片作正极B．铜片上有气泡产生C．将电能转化为化学能D．电子由铜片经导线流向锌片解析选B 根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌片作负极，A错误；铜片作正极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑，铜片上有气泡冒出，B正确；该装置为原电池装置，是将化学能转化成电能的装置，C错误；根据原电池的工作原理，电子从负极经导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，D错误。
2．2016·上海高考图1是铜锌原电池示意图。
图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y 轴表示A．铜棒的质量B．cZn2＋C．cH＋D．cSO 解析选C 该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。
A项，在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu 棒的质量不变，错误；B项，由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－Zn2＋，所以溶液中cZn2＋增大，错误；C项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液的cH＋逐渐降低，正确；D项，SO不参加反应，其浓度不变，错误。
3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。
下列说法中正确的是A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e －6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e －Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑ 解析选B ①中Mg作负极；②中Al作负极；③中铜作负极；④是铁的吸氧腐蚀，Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O ＋4e－4OH－。
4．如图所示为锌铜原电池。
下列叙述中，正确的是A．盐桥的作用是传导离子B．外电路电子由铜片流向锌片C．锌片上的电极反应式为Zn2＋＋2e－Zn D．外电路中有0.2 mol电子通过时，铜片表面质量增加约3.2 g 解析选A “双液”原电池中，盐桥连接左、右两个烧杯中的溶液，传导离子，起到导电作用，A正确；锌的活泼性强于铜，则锌片作负极，铜片作正极；在外电路中，电子由负极流向正极，则电子由锌片流向铜片，B错误；锌片是负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Zn －2e－Zn2＋，C错误；铜片是正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，外电路中通过0.2 mol电子时，铜片上析出0.1 mol Cu，其质量为0.1 mol64 g·mol－1＝6.4 g，D错误。
2020届人教版高三化学一轮同步复习卷：化学能与电能
化学能与电能一、单选题1．用锌棒、铁棒和硫酸铜溶液组成原电池，正极上发生的反应为（）A．Fe－2e－===Fe2＋B．Cu2＋＋2e－===CuC．Fe－3e－===Fe3＋D．Zn－2e－===Zn2＋2．某固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为2H2＋O2=2H2O，下列有关说法正确的是()A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH－C．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极D．每转移0.2 mol电子，消耗1.12 L的H23．下列说法中正确的是A．镍氢电池、锂离子电池和锌锰干电池都是二次电池B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C．化学电池的反应基础是氧化还原反应D．铅蓄电池放电时正极是Pb负极是PbO24．如图所示装置，电流计指针发生偏转，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可能是下列各组中的()A．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液B．A是Cu，B是Zn，C为稀H2SO4C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液D．A是Zn，B是Cu，C为稀H2SO45．一种可充电锂－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．多孔碳材料电极为负极B．外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C．Li+向多孔碳材料区迁移D．x=0时，正极反应式为：2Li+＋O2＋4e-＝Li2O26．下列说法不正确．．．的是( )A．原电池负极被氧化B．任何化学反应都能设计成原电池C．在原电池内部阳离子向正极区域移动D．原电池是把化学能转化为电能的装置7．某原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+ Zn2++Cu，则该反应的原电池组成正确的是（）A．A B．B C．C D．D8．科学家预言，被称为“黑金”的“新材料之王”石墨烯将“彻底改变21世纪”。
2020届高考化学复习跟踪检测(三十五)化学能与电能(2)——新型化学电源(过题型)
跟踪检测（三十五）化学能与电能（2）――新型化学电源（过题型）1 .有一种"水”电池，在海水中电池总反应可表示为5MnO2 + 2Ag + 2NaCI===Na 2Mn 5010+2AgCI，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 + CI —e ===AgCIB. Na*不断向"水”电池的负极移动C .每生成1 mol Na2Mn 5O10转移2 mol电子D. AgCI是还原产物解析：选C 根据电池总反应，可判断出Ag应为原电池的负极，负极电极反应式为Ag + CI——e- ===AgCI ,故A错误；在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故B错误；根据总反应式可知，5 moI MnO 2生成1 moI Na2Mn 5O10，转移2 moI电子，故C 正确；反应中Ag的化合价升高，被氧化，Ag应为原电池的负极，AgCI是氧化产物，故 D 错误。
2. 已知：H2O2是一种强氧化剂。
Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。
该电池以海水为电解质溶液，示意图如图所示。
该电池工作时，下列说法不正确的是（）1gA. Mg电极是该电池的负极B. H2O2在石墨电极上发生氧化反应C .该装置能将化学能转化为电能D .溶液中CI —向Mg电极移动解析：选B 组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，故A正确；双氧水作为氧化剂,在石墨电极上被还原成水，发生还原反应，故B错误；该装置是原电池，将化学能转化为电能，故C正确；原电池中，阴离子移向负极，Mg电极为该原电池的负极，则CI—向Mg电极移动，故D正确。
3. 普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca（OH）2，溶液呈碱性。
根据这一特点科学家发明了电动势（E）法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu + Ag2O===Cu 2O + 2Ag。
下列有关说法正确的是（）A .装置中电流方向由Cu经导线到Ag2OB.测量原理示意图中，Ag2O为负极C .负极的电极反应式为2Cu + 2OH —2e ===Cu2O + H2OD .电池工作时，OH —向正极移动解析：选C 由电池总反应可知，Cu发生氧化反应，则Cu极是负极，Ag2O/Ag极是正极，原电池中电流由正极经导线流向负极，故电流是由Ag2O/ Ag极流向Cu极，A、B错误；负极上Cu失电子被氧化生成CU2O，电极反应式为2Cu + 2OH ——2e—===Cu2O + H2O, C 正确；电池工作时，阴离子向负极移动，故OH-向Cu电极移动，D错误。
高考化学复习化学能与电能专项综合练含详细答案
高考化学复习化学能与电能专项综合练含详细答案一、化学能与电能1．（1）利用原电池装置可以验证Fe3+与Cu2+氧化性相对强弱，如下图所示。
该方案的实验原理是自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池。
写出该氧化还原反应的离子方程式：__________。
该装置中的负极材料是______（填化学式），正极反应式是_______。
（2）某研究性学习小组为证明2Fe3++2I－⇌2Fe2++I2为可逆反应，设计如下两种方案。
方案一：取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加2mL0.1mol/L的FeCl3溶液，再继续加入2mLCCl4，充分振荡、静置、分层，再取上层清液，滴加KSCN溶液。
①方案一中能证明该反应为可逆反应的现象是______。
②有同学认为方案一设计不够严密，即使该反应为不可逆反应也可能出现上述现象，其原因是（用离子方程式表示）_____。
方案二：设计如下图原电池．．．装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转（注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极），随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。
当指针读数变零后，在右管中加入1mol/L FeCl2溶液。
③方案二中，“读数变为零”是因为____________.④“在右管中加入1mol/L FeCl2溶液”后，观察到灵敏电流计的指针______偏转（填“向左”、“向右”或“不”），可证明该反应为可逆反应。
【答案】Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ Cu Fe3+ + e－ = Fe2+下层（CCl4层）溶液呈紫红色，且上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+该可逆反应达到了化学平衡状态向左【解析】【分析】（1）验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱时，应将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成原电池，原电池中铜作负极发生氧化反应被损耗，选用金属性弱于铜的金属或非金属C作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐；（2）方案一：如该反应为可逆反应，加入四氯化碳，四氯化碳层呈紫红色，上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色；但在振荡过程中，Fe2+离子易被空气中氧气生成Fe3+，不能证明Fe3+未完全反应；方案二：图中灵敏电流计的指针指向右，右侧烧杯为正极，当指针读数变零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如为可逆反应，可发生2Fe2++I2⇌2Fe3++2I-，I2被还原，指针应偏向左。
2020学年高中化学课时跟踪检测(九)化学能与电能(含解析)新人教版必修2
课时跟踪检测（九） 化学能与电能A ——基础过关练1．如图是铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成的原电池，则锌片是( )A ．阴极：得到电子，发生氧化反应B ．正极：得到电子，发生还原反应C ．阳极：失去电子，发生还原反应D ．负极：失去电子，发生氧化反应解析：选D 原电池的两极是以正、负极命名；在酸性溶液中比较活泼的一极是负极，所以锌片是负极，负极失去电子发生氧化反应。
2．下列关于原电池的叙述正确的是( )A ．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B ．原电池是将化学能转变为电能的装置C ．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D ．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极解析：选B A 项，原电池的正极可用导电的非金属材料作电极，错误；B 项，原电池是将化学能转变为电能的装置，正确；C 项，在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被氧化，错误；D 项，原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，错误。
3．已知空气锌电池的电极反应如下：锌电极：Zn ＋2OH －－2e －===ZnO ＋H 2O ；石墨电极：12O 2＋H 2O ＋2e －===2OH －。
可以判断石墨电极是( )A ．负极，发生还原反应B ．正极，发生氧化反应C ．负极，发生氧化反应D ．正极，发生还原反应解析：选D 空气锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应，由此可知，石墨电极作正极，发生还原反应。
4.如图所示，把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸溶液中构成原电池。
下列叙述正确的是( )A．电流从铜片经导线流向锌片B．该装置将电能转变为化学能C．一段时间后，铜片质量减轻D．锌片发生还原反应解析：选A 题给装置为原电池，把化学能转化为电能，锌作负极失去电子发生氧化反应，铜作正极，H＋在Cu电极上得电子生成氢气，Cu质量不变，电流从正极Cu沿导线流向负极Zn。
2020-2021备战高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷含详细答案
2020-2021备战高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷含详细答案一、化学能与电能1．如图所示，E为浸有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。
A、B均为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电源的电极。
M、N为惰性电极。
G为检流计，K为开关。
试管C、D和电解池中都充满KOH溶液。
若在滤纸E上滴一滴紫色的KMnO4溶液，断开K，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。
（1）R为电源的__，S为电源的__。
（2）A极附近的溶液变为红色，B极的电极反应式为__。
（3）滤纸上的紫色点移向__(填“A极”或“B极”)。
（4）当试管C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，主要是因为_，写出有关的电极反应式：__。
【答案】负极正极 2H2O－4e-=4H＋＋O2↑ B极氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气 2H2＋4OH-－4e-=4H2O(负极)，O2＋2H2O＋4e-=4OH-(正极)【解析】【分析】（1）根据电极产物判断电解池的阴阳极及电源的正负极；（2）根据电解池原理及实验现象书写电极反应式；（3）根据电解池原理分析电解质溶液中离子移动方向；（4）根据燃料电池原理分析解答。
【详解】（1）断开K，通直流电，电极C、D及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2:1，通过图象知，C极上气体体积是D极上气体体积的2倍，所以C极上得氢气，D极上得到氧气，故R是负极，S是正极，故答案为：负极；正极；（2）A极是阴极，电解高锰酸钾时，在该极上放电的是氢离子，所以该极上碱性增强，酚酞显红色，B极是阳极，该极附近发生的电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为：2H2O-4e-=4H++O2↑；（3）浸有高锰酸钾的滤纸和电极A、B与电源也构成了电解池，因为R是负极，S是正极，所以B极是阳极，A极是阴极，电解质溶液中的阴离子高锰酸根离子向阳极移动，紫色点移向B极，故答案为：B极；（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，构成氢氧燃料电池，氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气；在燃料电池中，燃料氢气为负极，在碱性环境下的电极反应式为：2H2+4OH--4e-=4H2O，C中的电极作负极，D中的电极作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气；2H2＋4OH-－4e-=4H2O(负极)，O2＋2H2O＋4e-=4OH-(正极)。
2020-2021高考化学压轴题之化学能与电能(高考题型整理,突破提升)及答案
2020-2021高考化学压轴题之化学能与电能(高考题型整理,突破提升)及答案一、化学能与电能1．研究小组进行图所示实验，试剂A为0.2 mol·L−1 CuSO4溶液，发现铝条表面无明显变化，于是改变实验条件，探究铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液反应的影响因素。
用不同的试剂A进行实验1~实验4，并记录实验现象：实验序号试剂A实验现象10.2 mol·L−1 CuCl2溶液铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出20.2 mol·L−1 CuSO4溶液，再加入一定质量的NaCl固体开始铝条表面无明显变化，加NaCl后，铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出3 2 mol·L−1 CuSO4溶液铝条表面有少量气泡产生，并有少量红色固体4 2 mol·L−1 CuCl2溶液反应非常剧烈，有大量气泡产生，溶液变成棕褐色，有红色固体和白色固体生成（1）实验1中，铝条表面析出红色固体的反应的离子方程式为_________。
（2）实验2的目的是证明铜盐中的阴离子Cl−是导致实验1中反应迅速发生的原因，实验2中加入NaCl固体的质量为_________ g。
（3）实验3的目的是_________。
（4）经检验知，实验4中白色固体为CuCl。
甲同学认为产生白色固体的原因可能是发生了Cu + CuCl 22CuCl的反应，他设计了右图所示实验证明该反应能够发生。
① A极的电极材料是_________。
② 能证明该反应发生的实验现象是_________。
（5）为探究实验4中溶液呈现棕褐色的原因，分别取白色CuCl固体进行以下实验：实验序号实验操作实验现象i加入浓NaCl溶液沉淀溶解，形成无色溶液ii加入饱和AlCl3溶液沉淀溶解，形成褐色溶液iii向i所得溶液中加入2 mol·L－1 CuCl2溶液溶液由无色变为褐色查阅资料知：CuCl难溶于水，能溶解在Cl－浓度较大的溶液中，生成[CuCl2]－络离子，用水稀释含[CuCl2]－的溶液时会重新析出CuCl沉淀。
2020-2021备战高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷附答案解析
2020-2021备战高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷附答案解析一、化学能与电能1．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。
从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
（1）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%①为以下实验作参照0.5 2.090.0②醋酸浓度的影响0.5__36.0③__0.2 2.090.0（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。
t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_____________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了__(“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是___________________________________。
（3）该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：______________________________；……（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。
请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。
实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：__________【答案】2.0 碳粉含量的影响吸氧还原反应 2H2O+O2+4e-=4OH- （或4H++O2+4e-=2H2O）反应放热，温度升高，体积膨胀实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管）②通入氩气排净瓶内空气；③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。
如果瓶内压强增大，假设一成立。
否则假设一不成立。
（本题属于开放性试题，合理答案均给分）【解析】【详解】(1)探究影响化学反应速率，每次只能改变一个变量，故有②中铁的量不变，为2.0g；③中改变了碳粉的质量，故为探究碳粉的量对速率的影响。
2020-2021高考化学专题复习化学能与电能的综合题及答案
2020-2021高考化学专题复习化学能与电能的综合题及答案一、化学能与电能1．研究小组进行图所示实验，试剂A为0.2 mol·L−1 CuSO4溶液，发现铝条表面无明显变化，于是改变实验条件，探究铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液反应的影响因素。
用不同的试剂A进行实验1~实验4，并记录实验现象：实验序号试剂A实验现象10.2 mol·L−1 CuCl2溶液铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出20.2 mol·L−1 CuSO4溶液，再加入一定质量的NaCl固体开始铝条表面无明显变化，加NaCl后，铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出3 2 mol·L−1 CuSO4溶液铝条表面有少量气泡产生，并有少量红色固体4 2 mol·L−1 CuCl2溶液反应非常剧烈，有大量气泡产生，溶液变成棕褐色，有红色固体和白色固体生成（1）实验1中，铝条表面析出红色固体的反应的离子方程式为_________。
（2）实验2的目的是证明铜盐中的阴离子Cl−是导致实验1中反应迅速发生的原因，实验2中加入NaCl固体的质量为_________ g。
（3）实验3的目的是_________。
（4）经检验知，实验4中白色固体为CuCl。
甲同学认为产生白色固体的原因可能是发生了Cu + CuCl 22CuCl的反应，他设计了右图所示实验证明该反应能够发生。
① A极的电极材料是_________。
② 能证明该反应发生的实验现象是_________。
（5）为探究实验4中溶液呈现棕褐色的原因，分别取白色CuCl固体进行以下实验：实验序号实验操作实验现象i加入浓NaCl溶液沉淀溶解，形成无色溶液ii加入饱和AlCl3溶液沉淀溶解，形成褐色溶液iii向i所得溶液中加入2 mol·L－1 CuCl2溶液溶液由无色变为褐色查阅资料知：CuCl难溶于水，能溶解在Cl－浓度较大的溶液中，生成[CuCl2]－络离子，用水稀释含[CuCl2]－的溶液时会重新析出CuCl沉淀。
2020-2021高考化学化学能与电能综合练习题及详细答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合练习题及详细答案一、化学能与电能1．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验：装置分别进行的操作现象i．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞ii．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是___。
②用电极反应式解释实验i中的现象：___。
(2)查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是___。
②进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下：实验滴管试管现象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii．蒸馏水无明显变化iv．1.0mol·L-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀v．0.5mol·L-1Na2SO4溶液无明显变化以上实验表明：在有Cl-存在条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
为探究Cl-的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。
此补充实验表明Cl-的作用是___。
(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。
为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响，又利用（2）中装置继续实验。
其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。
实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是：连好装置一段时间后，___(回答相关操作、现象)，则说明负极附近溶液中产生了Fe2＋，即发生了电化学腐蚀。
【答案】碳棒附近溶液变红 O2＋4e-＋2H2O=4OH- K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2＋的检验 Cl-破坏了铁片表面的氧化膜 AC 取铁片(负极)附近溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀【解析】【分析】(1)①实验i中，发生吸氧腐蚀，在碳棒附近溶液中生成OH-，使酚酞变色。
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跟踪检测（三十五）化学能与电能（2）——新型化学电源（过题型）1．有一种“水”电池，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－===AgClB．Na＋不断向“水”电池的负极移动C．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子D．AgCl是还原产物解析：选C根据电池总反应，可判断出Ag应为原电池的负极，负极电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl，故A错误；在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故B错误；根据总反应式可知，5 mol MnO2生成1 mol Na2Mn5O10，转移2 mol电子，故C 正确；反应中Ag的化合价升高，被氧化，Ag应为原电池的负极，AgCl是氧化产物，故D 错误。
2．已知：H2O2是一种强氧化剂。
Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。
该电池以海水为电解质溶液，示意图如图所示。
该电池工作时，下列说法不正确的是()A．Mg电极是该电池的负极B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应C．该装置能将化学能转化为电能D．溶液中Cl－向Mg电极移动解析：选B组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，故A正确；双氧水作为氧化剂，在石墨电极上被还原成水，发生还原反应，故B错误；该装置是原电池，将化学能转化为电能，故C正确；原电池中，阴离子移向负极，Mg电极为该原电池的负极，则Cl－向Mg电极移动，故D正确。
3.普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。
根据这一特点科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。
下列有关说法正确的是()A．装置中电流方向由Cu经导线到Ag2OB．测量原理示意图中，Ag2O为负极C．负极的电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2OD．电池工作时，OH－向正极移动解析：选C由电池总反应可知，Cu发生氧化反应，则Cu极是负极，Ag2O/Ag极是正极，原电池中电流由正极经导线流向负极，故电流是由Ag2O/Ag极流向Cu极，A、B 错误；负极上Cu失电子被氧化生成Cu2O，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，C正确；电池工作时，阴离子向负极移动，故OH－向Cu电极移动，D错误。
4．(2019·泉州质检)锂—空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。
下列说法正确的是()A．电解质溶液中，Li＋由多孔电极迁移向锂电极B．该电池放电时，负极发生了还原反应C．充电时，电池正极的反应式为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑D．电池中的电解质溶液可以是有机溶剂或稀盐酸等解析：选C由题图可知，金属锂作负极，多孔电极作正极，阳离子向正极移动，则Li＋由锂电极迁移向多孔电极，A错误；放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，B错误；充电时，电池的正极与电源的正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，C正确；由于锂是活泼金属，可与稀盐酸反应生成LiCl和H2，故电解质溶液不能用稀盐酸，D错误。
5．氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600～700 ℃)，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点。
氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。
下列有关该电池的说法正确的是()A．电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用B．负极反应式为H2－2e－＋CO2－3===CO2＋H2OC．该电池可利用工厂中排出的CO2，减少温室气体的排放D．电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗3.2 g O2解析：选B根据题图可知，在氢氧熔融碳酸盐燃料电池中，通入氢气的电极作负极，负极发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－＋CO2－3===CO2＋H2O，通入氧气的电极作正极，高温正极发生还原反应，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，总反应为2H2＋O2=====2H2O。
A项，根据上述分析，电池工作时，熔融碳酸盐参与了电极反应，错误；B项，负极发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－＋CO2－3===CO2＋H2O，正确；C项，根据总反应，该电池工作时没有消耗二氧化碳，不能减少温室气体的排放，错误；D项，电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗0.05 mol氧气，质量为1.6 g，错误。
6．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。
某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是()A．电子从b流出，经外电路流向aB．HS－在硫氧化菌作用下转化为SO2－4的反应是HS－＋4H2O－8e－===SO2－4＋9H＋C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化D．若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H＋通过质子交换膜解析：选B b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a流出，经外电路流向b，A错误；a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS－在硫氧化菌作用下转化为SO2－4，电极反应是HS－＋4H2O－8e－===SO2－4＋9H＋，B正确；如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C错误；若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4 mol H＋通过质子交换膜与0.1 mol氧气结合转化为水，D错误。
7.一种以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所示，其中YSZ为6～10%Y2O3掺杂的ZrO2固体电解质，下列有关叙述正确的是()A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．电路中每转移0.1 mol电子，消耗0.28 L的CH4D．O2－由正极通过固体电解质YSZ迁移到负极解析：选D该燃料电池中，通入甲烷的电极是负极、通入氧气的电极是正极，电子流出的电极为负极、电子流入的电极为正极，电子从a极沿导线流向b极，故A错误；b电极上氧气得电子生成O2－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，故B错误；温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算甲烷体积，故C错误；电解质中阴离子向负极移动，则O2－由正极通过固体电解质YSZ迁移到负极，故D正确。
8．(2018·海南高考改编)一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。
下列说法正确的是()A．电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2B．正极反应式为Mg－2e－===Mg2＋C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率D．电子的移动方向由b经外电路到a解析：选A负极电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓、正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，得失电子相同的条件下，将正负极电极反应式相加得电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2，故A正确，B错误；通入O2的电极是正极，活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，故C错误；Mg作负极、活性炭作正极，电子从负极a经外电路到正极b，故D错误。
9.如图所示的水溶液锂离子电池体系。
下列叙述错误的是()A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－x Mn2O4＋x LiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移解析：选C图示所给出的是原电池装置。
A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，正确；B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，正确；C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，不正确；D项，放电时为原电池，Li＋为阳离子，应向正极(a极)迁移，正确。
10．为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2来提供O2，我国科学家设计了如图装置，反应后，电解质溶液的pH保持不变。
下列说法正确的是()A．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极B．Y电极的反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．图中离子交换膜为阳离子交换膜D．该装置实现了“太阳能→化学能→电能”的转化解析：选B A项，根据题图，电荷移动的方向，可判断N型半导体为负极，P型半导体为正极，错误；B项，Y电极连接电源的正极，作阳极，根据电解原理，电极反应为4OH －－4e－===2H2O＋O2↑，正确；C项，反应后，电解质溶液的pH保持不变，离子交换膜应为阴离子交换膜，错误；D项，该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化，错误。
11.(2019·宿州质检)太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等优点，现已得到广泛应用。
氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。
下列说法中正确的是()A．该装置系统中只存在光能与电能之间的转化B．Cu电极上的电极反应式为CO2＋8H＋－8e－===CH4＋2H2OC．工作时，产生的O2、CH4体积比为1∶1(同温同压)D．离子交换膜为质子交换膜，H＋从左池移向右池解析：选D由题图可知，该装置系统中存在太阳能与化学能、化学能与电能及化学能与热能等的转化，A错误；CO2在Cu电极上发生还原反应生成CH4，则电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，B错误；H2O在GaN电极上发生氧化反应生成O2，电极反应式为2H 2O －4e －===4H ＋＋O 2↑，根据得失电子守恒可知，产生O 2和CH 4的物质的量之比为2∶1，在同温同压下的体积比为2∶1，C 错误；由上述分析知左池产生H ＋，右池消耗H ＋，则离子交换膜为质子交换膜，H ＋向正极移动，即H ＋从左池移向右池，D 正确。
12．某种利用垃圾渗透液发电的装置示意图如下。
工作时，下列说法中不正确的是( )A ．盐桥中Cl －向Y 极移动B ．化学能转化为电能C ．电子由X 极沿导线流向Y 极D ．Y 极发生的反应为2NO －3＋10e －＋12H ＋===N 2↑＋6H 2O ，周围pH 增大解析：选A A 项，NH 3生成N 2，氮元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，X 极作负极；NO －3生成N 2，氮元素化合价降低，得电子，发生还原反应，Y 极作正极，盐桥中 Cl －向负极X 极移动，错误；B 项，垃圾在微生物的作用下，发生氧化还原反应，形成了原电池，化学能转化为电能，正确；C 项，根据A 项分析可知X 极作负极，Y 极作正极，电子由负极X 极沿导线流向正极Y 极，正确；D 项，Y 极为正极，发生的电极反应为2NO －3＋10e －＋12H ＋===N 2↑＋6H 2O ，反应消耗H ＋，pH 增大，正确。