高中化学人教版必修2第六章第一节练习题-普通用卷

高中化学人教版必修2第六章第一节练习题
一、单选题
1.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。

下列说法不正确的是()
A. 图甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+的浓度增大
B. 图乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−
C. 图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D. 图丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
2.二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，有关叙述正确的是()
A. 该装置能实现化学能100%转化为电能
B. 电子移动方向为：a极→b极→质子交换膜→a极
C. a电极的电极反应式为：CH3OCH3−12e−+3H2O=2CO2+12H+
D. 当b电极消耗22.4LO2时，质子交换膜有4moIH+通过
3.电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一
大贡献。

下列有关电池的叙述正确的是()
A. 原电池反应均是自发的氧化还原反应
B. 氢氧燃料电池工作时氢气在正极被氧化
C. 氢氧燃料电池是将热能转化为电能的装置
D. 铅蓄电池在放电过程中，负极质量减少，正极质量增加
4.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb+
PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。

下列结论正确的是()
A. Pb为正极被氧化
B. 溶液的pH不断减小
C. SO42−只向PbO2处移动
D. 电解质溶液的密度不断减小
5.新型的乙醇电池结构如图所示，它用碘酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，其效
率比甲醇电池高出32倍，且更安全。

已知电池总反应式为C2H5OH+3O2=2CO2+ 3H2O。

下列说法不正确的是()
A. a极为电池的负极，该电极发生氧化反应
B. 电池工作时电子由a极流出沿导线经灯泡到b极
C. 电池正极的电极反应式为O2+2H2O+4e−=4OH−
D. 电池工作时，1mol乙醇被氧化转移12mol电子
6.金属(M)−空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽
车和移动设备的电源。

该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O= 4M(OH)n，已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。

下列说法不正确的是()
A. 采用多孔电极的目的是提高电极与电解质接触面积，并有利于氧气扩散至电极
表面
B. 比较Mg、Al、Zn三种金属−空气电池，Zn−空气电池的理论比能量最低
C. M−空气电池放电过程的正极反应式：O2+2H2O+4e−=4OH−
D. 在Mg−空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，应选用酸性电解质溶液
7.工业废气H2S经资源化利用后可回收能量并得到单质硫。

反应原理为：2H2S(g)+
O2(g)=S2(s)+2H2O(l)△H=−632kJ·mol−1。

H2S燃料电池的工作原理如图所
示。

下列说法不正确的是()
A. 电极a为电池的负极
B. 电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e−=
2H2O
C. 若电路中通过2mol电子，则电池内部释放632kJ热能
D. 若有17gH2S参与反应，则会有1mol H+经质子膜进入正极区
8.下列关于化学反应与能量的说法正确的是()
A. 中和反应是放热反应
B. H2燃烧时的能量变化如图所示
C. 化学键断裂放出能量
D. 反应物总能量与生成物总能量一定相等
9.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下所示。

下列有关氢氧
燃料电池的说法正确的是()
A. 该电池工作时电能转化为化学能
B. 该电池中电极a是正极
C. 外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D. 该电池的总反应：2H2+O2=2H2O
10.一次性锂锰电池(Li−MnO2)体积小，性能优良。

电池反应原理如图所示，电解质
是高氯酸锂(LiClO4)，溶于碳酸丙烯酯(PC)和1、2−二甲氧基乙烷(DME)的混合有
机溶剂中，下列叙述正确的是()
A. b为阳极，电极反应为MnO2+Li++e−=LiMnO2
B. 外电路电流方向是由a→→b
C. 用水代替有机溶剂更有利于传导电流
D. Li失电子生成的Li+通过高氯酸锂有机溶液向MnO2迁移生成LiMnO2
11.对于敞口容器中的反应：Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)，下列叙述中不
正确的是()
A. Zn和H2SO4的总能量大于ZnSO4和H2的总能量
B. 反应过程中能量关系可用上图表示
C. 若将该反应设计成原电池，则Zn为负极
D. 若将该反应设计成原电池，当有65g锌溶解时，正极放出11.2L气体(标准状况)
12.新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图所示，该电池总反应方程式：
NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2O，有关的说法不正确
．．．是()
A. 电极b为正极
B. 放电过程中，Na+从正极区向负极区迁移
C. 电池负极的电极反应为：BH4−+8OH−−8e−=BO2−+6H2O
D. 在电池反应中，每消耗1L6mol/L H2O2溶液，理论上流过电路中的电子为12N A
二、多选题
13.可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶
液，铝合金为负极，空气电极为正极。

下列说法正确的是()
A. 以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2+2H2O+4e−=
4OH−
B. 以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al+3OH−−3e−=Al(OH)3↓
C. 以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解质溶液的碱性保持不变
D. 电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极
14.我国科学家发明了制取H 2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H++HO2−，
Y膜为HO2−选择性交换膜)。

下列说法错误的是()
A. b极上的电极反应为O2+H2O+2e−=HO2−+OH−
B. X膜为选择性阳离子交换膜
C. 电池工作时，a极室的pH不变
D. 理论上，每生成1mol H2O2，电路中转移4mol电子
15.如图所示，电化学原理与微生物工艺相组合的电解
脱硝法，可除去引起水华的NO3−，原理是将NO3−还
原为N2。

下列说法正确的是()
A. 若加入的是NaNO3溶液，则导出的溶液呈碱性
B. 镍电极上的电极反应式为：Ni−2e−=Ni2+
C. 电子由石墨电极流出，经溶液流向镍电极
D. 若阴极生成0.1mol气体，理论上可除去0.2molNO3−
16.如图所示装置中，试管A、B中电极为多孔石墨电极，C、D为铂夹。

断开K1，闭
合K2、K3一段时间后，A、B中气体的量之间的关系如图所示，下列说法正确的是
A. a为正极，b为负极
B. 紫红色液滴向C端移动
C. 断开K2、K3，闭合K1，A极反应式为O2+4e−+2H2O=4OH−
D. 断开K2、K3，闭合K1，溶液的pH增大
三、填空题
17.如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。

请回答下列问题：
(1)当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为
_____________。

(2)当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的正极为
________。

当反应中收集到标准状况下224mL气体时，消耗的电极质量为
________g。

(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所产生的化学能直接转化为
电能。

现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则甲烷应通入________极(填“a”或“b”，下同)，电子从________极流出，电解质溶液中OH−向________极移动。

下列说法正确的是()
A.b;b;b
B.b;a;a
C.a;b;b
D.a;a;a
18.化学反应与能量，是学习和研究化学原理的重要内容。

(1)氢气与氧气反应方程式
为：2H2+O2=H2O。

反应过程中的能量变化如下图所示。

由此说明，该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)，氧气、氢气的总能量________(填“>”、“=”或“<”)水的总能量。

(2)将氢气与氧气的反应设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(a、b为多
孔碳棒)其中________(填A或B)处电极入口通氢气，其电极反应式为
_____________________ 。

当消耗标况下氢气33.6L时，假设能量转化率为90%，则导线中转移电子的物质的量为_________mol。

(3)恒温恒容下，将2molA气体和2molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生如
下反应：2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)，2min时反应达到平衡状态，此时剩余
1.2mol B，并测得C的浓度为1.2mol·L−1。

①从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为__________________。

②x=________，A的转化率为_______________________。

四、流程题
19.FePO4是一种难溶于水的白色固体，可作金属防腐剂，也可用于制备电动汽车电池
的正极材料LiFePO4。

实验室利用FeSO4·7H2O和H3PO4(弱酸)制备FePO4、LiFePO4流程如下图：
回答下列问题：
(1)“溶解”时H3PO4不宜过量太多的原因是
____________________________________。

(2)①洗涤FePO4沉淀的操作是
_______________________________________________________________________ __________________________________。

②若经多次洗涤后所得“FePO4”仍呈棕色，则“FePO4”最可能混有的杂质是
______________。

(3)“反应1”时总反应的离子方程式是_________________________________。

(4)“反应2”时总反应的化学方程式是：2LiOH+6H2C2O4+2FePO4=
2LiFePO4+7CO2+5X+7H2O；其中X的化学式为______；每生成1mol LiFePO4，该反应转移_______mol e−。

(5)LiFePO4电池稳定性高、安全、对环境友好，该电池的总反应式是：LiFePO4+C6
Li1−x FePO4+Li x C6，其放电时工作原理如图所示。

则：充电时，a极的电极名称为___________；放电时，b极的电极反应式为：_________________。

五、实验题
20.学习小组在实验室探究铜及其化合物的性质，进行相关实验。

回答下列问题：
(1)小组同学组装了如图原电池装置，甲烧杯中加入CuSO4溶液，乙烧杯中加入FeCl3
溶液，盐桥装有KCl溶液。

①原电池的负极为______，正极的电极反应式为______。

②盐桥中K+向______(填“甲”或“乙”)烧杯移动。

(2)移走盐桥后向甲烧杯中滴加氨水，开始溶液颜色变浅，出现蓝色沉淀，继续滴
加后蓝色沉淀消失，溶液变为深蓝色；经过一段时间，溶液逐渐变浅，最后变为无色。

小组同学查阅资料知：
相关离子在水中颜色：[Cu(NH3)4]2+深蓝色，[Cu(NH3)2]+无色。

综合上述信息，推测最后无色溶液的溶质为______。

(写化学式)
(3)进一步探究(2)中深蓝色溶液变为无色的原理，利用如图原电池装置，甲烧杯中
加入1mol⋅L−1氨水和0.1mol⋅L−1硫酸钠混合溶液，乙烧杯中加入0.05mol⋅
L−1[Cu(NH3)4]SO4，电流表指针偏转，20min后，乙烧杯中颜色逐渐由深蓝色变为无色。

①甲烧杯中的电极反应式为______。

②电池总反应离子方程式为______。

21.实验小组探究铝片做电极材料时的原电池反应，设计下表中装置进行实验并记录。

【实验1】
装置实验现象
左侧装置电流计指针向右偏转，灯泡亮
右侧装置电流计指针向右偏转，镁条、铝条
表面产生无色气泡
(1)实验1中，电解质溶液为盐酸，镁条做原电池的______极。

【实验2】
将实验1中的电解质溶液换为NaOH溶液进行实验2。

(2)该小组同学认为，此时原电池的总反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+
3H2↑，据此推测应该出现的实验现象为______。

实验2实际获得的现象如下：
装置实验现象
i.电流计指针迅速向右偏转，镁条表面无气泡，铝条表面有气泡
ii.电流计指针逐渐向零刻度恢复，经零刻度后继续向左偏转。

镁
条表面开始时无明显现象，一段时间后有少量气泡逸出，铝条
表面持续有气泡逸出
(3)i中铝条表面放电的物质是溶解在溶液中的O2，则该电极反应式为______。

(4)ii中“电流计指针逐渐向零刻度恢复”的原因是______。

【实验3和实验4】
为了排除Mg条的干扰，同学们重新设计装置并进行实验3和实验4，获得的实验现象如下：
编号装置实验现象
实验3电流计指针向左偏转。

铝条表面有气泡逸出，铜片没有明显现象；约10分钟后，铜片表面有少量气泡产生，铝条表面气泡略有减少。

实验4
煮沸冷却后的溶液电流计指针向左偏转。

铝条表面有气泡逸出，铜片没有明显现象；约3分钟后，铜片表面有少量气泡产生，铝条表面气泡略有减少。

(5)根据实验3和实验4可获得的合理推论是______ (填字母序号)。

A.铝条表面逸出的气体是O2
B.上述两装置中，开始时铜片表面得电子的物质是O2
C.铜片表面产生的气泡为H2
D.铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关
(6)由实验1～实验4可推知，铝片做电极材料时的原电池反应与______等因素有关。

六、计算题
22.由铜、铁片和200mL硫酸铜溶液组成的原电池中，当铜片质量增加了12.8g，硫酸
铜恰好全部作用完，试计算：
(1)铜片质量增重了12.8g，消耗了多少克铁？
(2)有多少摩尔电子通过了导线？
(3)200mL硫酸铜溶液的物质的量浓度是多少？
答案和解析
1.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查原电池的综合应用、一次电池、二次电池的分析，难度一般。

【解答】
A.Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变Zn2+，正极上H+得电子变H2，因而Cu电极附近溶液中c(H+)减小，故A错误；
B.Ag2O作正极，得电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O+ 2e−+H2O=2Ag+2OH−，故B正确；
C.Zn做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，故C正确；
D.铅蓄电池总反应式为PbO2+Pb+2H2SO4+2H2O，可知使用一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故D正确。

故选A。

2.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查了化学电源新型电池，根据氢离子移动方向确定正负极，难点是电极反应式书写，题目难度中等。

【解答】
根据氢离子移动方向知，b为原电池正极，a为负极，正极上发生的反应为O2+4e−+ 4H+=2H2O，电解质溶液为酸性溶液，a处通入的物质是二甲醚，电极反应式为
CH3OCH3−12e−+3H2O=2CO2+12H+，据此分析解答。

A、化学能转化为热能和电能，不可能100%转化为电能，故A错误；
B、电子不能经过电解质溶液，所以电子由a极→导线b极，故B错误；
C、a为负极，发生氧化反应，电极反应式为：CH3OCH3−12e−+3H2O=2CO2+12H+，故C正确；
故选：C。

3.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查原电池原理、常见化学电源工作原理的判断，难度不大。

【解答】
A.构成原电池的条件之一是：能自发的进行氧化还原反应，所以原电池反应均是自发的氧化还原反应，故A正确；
B.氢氧燃料电池工作时氢气在负极上失电子被氧化，故B错误；
C.氢氧燃料电池也是原电池，所以氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，故C错误；
D.根据铅蓄电池放电时，负极电极反应式为：Pb+SO42−−2e−=PbSO4 ；正极电极反应式为：PbO2+2e−+SO42−+4H+=PbSO4+2H2O，所以正负极质量都增加，故D错误。

故选A。

4.【答案】D
【解析】略
5.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查原电池知识，题目难度中等，本题注意把握根据电池总反应书写电极方程式的方法以及原电池正极的判断。

【解答】
由质子的定向移动方向可知a为负极，b为正极，负极发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和H+，电极反应式为C2H5OH+3H2O−12e−=2CO2+12H+，正极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H++O2+4e−=2H2O，结合电极反应解答该题。

生氧化反应，故A正确；
B、原电池中电子从负极流向正极，则电子由a极流出沿导线经灯泡到b极，故B正确；
C.酸性条件下，氧气得电子生成水，所以电池工作时，正极的电极反应式为4H++O2+ 4e−=2H2O，故C错误；
D.电池工作时，乙醇被氧化生成CO2和H+，电极反应式为C2H5OH+3H2O−12e−=
2CO2+12H+，则1mol乙醇被氧化转移12mol电子，故D正确；
故选：C。

6.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查原电池原理，为高频考点，侧重考查学生分析判断、获取信息解答问题及计算能力，明确各个电极上发生的反应、离子交换膜作用、反应速率影响因素、氧化还原反应计算是解本题关键，易错选项是C。

【解答】
A.反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，故A正确；
B.电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三
种金属转移电子物质的量分别为1g
24g/mol ×2=1
12
mol、1g
27g/mol
×3=1
9
mol、1g
65g/mol
×2=
1
32.5
mol，所以Zn−空气电池的理论比能量最低，故B正确；
C.正极上氧气得电子和水反应生成OH−，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e−=4OH−，故C正确；
D.若采用酸性电解质，Mg会与酸反应产生氢气，造成安全隐患，所以应选用中性电解质，故D错误；
故选：D。

7.【答案】C
【解析】
【分析】
【解答】
A.H2S失电子发生氧化反应生成S2，则a为负极，故A正确；
B.b为正极，O2得电子发生还原反应，电极反应为O2+4H++4e−=2H2O，故B正确；
C.电路中每流过4mol电子，则消耗1mol氧气，但该装置将化学能转化为电能，所以电池内部几乎不放出能量，故C错误；
D.每17g即0.5mol H2S参与反应，则消耗0.25mol氧气，则根据O2+4H++4e−=2H2O，所以有1mol H+经质子膜进入正极区，故D正确。

故选C。

8.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查化学反应中能量的变化，较容易，涉及常见的放热反应和吸热反应等，注意归纳常见的放热反应和吸热反应，任何化学反应中一定伴有能量的变化。

【解答】
A项，酸碱发生中和反应放出热量，所以中和反应是放热反应，正确；
B项，根据图示可知生成物的总能量比反应物的总能量高，所以图示表示吸热反应，而H2的燃烧为放热反应，错误；
C项，化学键断裂时要吸收能量，错误；
D项，任何反应都有热效应，因此，反应物总能量与生成物总能量一定不相等，错误。

故选A。

9.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了燃料电池，能正确的判断正负极以及电极反应是解答本题的关键，一般规律为原电池的负极上物质失去电子发生氧化反应，电子从负极经导线流向正极，电流从正极流向负极。

【解答】
氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2−2e−=2H+，通入氧气的一极为原电池的正极，电极反应式
路流向正极。

A.该电池工作时化学能转化为电能，故A错误；
B.氢氧燃料电池中，H2在负极a上被氧化，O2在正极b上被还原，所以该电池中电极b 是正极，故B错误；
C.原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即由a通过灯泡流向b，故C错误；
D.负极电极反应式2H2−4e−=4H+，正极电极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，正负极电极反应式相加得电池反应式2H2+O2=2H2O，故D正确。

故选D。

10.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查原电池反应原理的应用，包括对原电池正负极、原电池中电流、离子移动方向的判断，熟练掌握原电池的原理是解题的关键。

【解答】
A.b为正极发生还原反应，根据Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2，则MnO2得电子与锂离子生成LiMnO2，电极反应式为MnO2+e−+Li+ =LiMnO2，故A错误；
B.该电池中Li失去电子生成Li+ ，所以Li作电池的负极，则a是负极，b是正极，所以外电路的电流方向是由b极流向极a，故B错误；
C.Li是活泼金属，与水反应，消耗Li，无法参与原电池反应，不能产生电流，不能用水代替有机溶剂，故C错误；
D.放电过程中Li+离子通过高氯酸锂有机溶液这一电解质向正极迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2，故D正确。

11.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查化学反应中能量变化、原电池的工作原理，根据能量守恒的化学思想和构成原电池原理的三大条件来解题。

【解答】
量，A正确；
B项，放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，B正确；
C项，在反应Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)中Zn失去电子，化合价升高，作原电池的负极，C正确；
D项，根据反应方程式可知，1mol Zn(65g)完全反应生成1mol H2，标准状况下的体积为22.4L，D错误。

故选D。

12.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了原电池原理，根据微粒中化合价变化确定正负极，再结合元素化合价变化、离子移动方向等知识点分析解答，难点是电极反应式书写，题目难度不大．由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BH4−+8OH−−8e−=BO2−+6H2O，正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH−，电极反应式为H2O2+2e−=2OH−，再结合离子移动方向分析判断。

【解答】
A.由工作原理装置图可知，正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH−，电极反应式为H2O2+2e−=2OH−，故A正确；
B.原电池工作时，阳离子向正极移动，故B错误；
C.负极发生氧化反应，电极反应式为BH4−+8OH−−8e−=BO2−+6H2O，故C正确；
D.在电池反应中，每消耗1L6mol/LH2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为
6mol/L×1L×2=12mol，故D正确。

故选B。

13.【答案】AD
【解析】
【分析】
本题考查化学电源新型电池，注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，为易错点，难度一般。

A.电解质溶液显碱性或中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2+2H2O+4e−=4OH−，故A正确；
B.铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al+4OH−−3e−=AlO2−+2H2O，
故B错误；
C.该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al+3O2+4OH−=4AlO2−+2H2O，电解
质溶液的碱性减弱，故C错误；
D.电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极，故D正确。

14.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查学生原电池的工作原理知识，为高频考点，侧重学生的分析能力的考查，题目难度中等，注意把握电极的判断方法和电极方程式的书写。

【解答】
根据图知，a极通入氢气为负极，发生H2−2e−=2H+，b为正极，氧气得电子，b极上的电极反应为O2+H2O+2e−=HO2−+OH−，X膜为选择性阳离子交换膜，让H+进入中间，每生成1mo1H2O2电极上流过2mole−，
A.b为正极，氧气得电子，b极上的电极反应为O2+H2O+2e−=HO2−+OH−，故A正确；
B.a极发生H2−2e−=2H+，X膜为选择性阳离子交换膜，让H+通过选择性阳离子交换膜进入中间，故B正确；
C.a极通入氢气为负极，发生H2−2e−=2H+，H+进入中间，a极室的pH不变，故C
正确；
D.氧元素由0价变成−1价，每生成1molH2O2电极上转移2mole−，故D错误。

15.【答案】AD
【解析】
【分析】
本题考查电解池的原理，学生要掌握电解池反应的原理和电子流动的方向是解题的关键，难度一般。

A、阴极上发生的电极反应式为：2NO3−+6H2O+10e−=N2+12OH−，所以导出的溶液呈碱性，故A正确；
B、镍电极是阴极，是硝酸根离子得电子，而不是镍发生氧化反应，故B错误；
C、电子流入石墨电极，且电子不能经过溶液，故C错误；
D、由电极反应2NO3−+6H2O+10e−=N2+12OH−，生成1mol氮气消耗2mol的硝酸根离子，所以若阳极生成0.1mol气体，理论上可除去0.2mol NO3−，故D正确。

16.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查了原电池、电解池工作原理，写电极反应式要注意结合电解质溶液书写，如果电解质溶液不同，虽然原料相同，电极反应式也不同。

【解答】
A. 切断K1，合闭K2、K3通直流电，电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，水中氢离子及氢氧化钾溶液中的氢氧根离子放电，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，B极上气体体积是A极上气体体积的2倍，所以B极上得氢气，A极上得到氧气，所以B极是阴极，A极是阳极，故a是负极，b 是正极，故A错误；
B. 浸有硫酸钠的滤纸和电极C、D与电源也构成了电解池，因为a是负极，b是正极，所以C是阴极，D是阳极，电解质溶液中的阳离子钾离子向阴极移动，阴离子高锰酸根离子向阳极移动，所以D极呈紫色，故B错误；
C. 切断K2、K3，闭合K1，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此装置构成氢氧燃料原电池，氧气A作正极，方程式为O2+2H2O+4e−=4OH−，故C正确；
D.切断K2、K3，闭合K1，此装置构成氢氧燃料原电池，原电池反应为氢气与氧气反应生成水，所得的氢氧化钾溶液浓度降低，即溶液的pH降低，故D错误。

17.【答案】(1)2H++2e−=H2↑
(2)Mg；0.18
(3)A
【解析】
【分析】
本题考查原电池的工作原理。

(1)根据原电池的工作原理来回答；
(2)自发的氧化还原反应能设计成原电池，失电子的一极是负极，根据电极反应结合电子守恒计算电极质量和气体的量之间的关系来回答；
(3)燃料电池中，燃料通入负极，正极为氧气得电子，电子从负极流向正极，溶液中的阴离子向负极移动。

【解答】
(1)Al、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属铝做负极，金属铜为正极，正极发生还原反应，电极反应式为：2H++2e−=H2↑，故答案为：2H++2e−=H2↑；
(2)金属铝和氢氧化钠可以发生氧化还原反应，能设计成原电池，失电子的是金属铝，为负极，金属镁为正极，总反应为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，当反应
×27g/mol=中收集到标准状况下224mL即0.01mol气体时，消耗的电极质量为0.01mol×2
3
0.18g；故答案为：Mg；0.18；
(3)燃料甲烷从负极(b极)通入，电子从负极(b极)流出，电解质中的阴离子氢氧根离子移向负极(b极)，故答案为：A。

18.【答案】(1)放热；>
(2)A；H2 −2e− +2OH− =2H2O；2.7
(3)①0.6mol/(L.min)
②3；80%
【解析】
【分析】
本题考查较为综合，考查了化学反应中能量的变化、原电池的工作原理、电极反应的书写、反应速率的计算、反应速率与化学计量数的关系、转化率的计算等，难度中等，掌握基础为解题关键。

【解答】
(1)由能量变化图可知，反应物的能量大于生成物的能量，即氧气、氢气的总能量大于水的总能量，则该反应为放热反应，故答案为：放热；>；
(2)原电池中，电子流向是从负极流向正极，则A为负极，氢氧燃料中，氢气做负极，
数=
33.6L
22.4L/mol
×2=3mol，当能量转化率为90%，则导线中转移电子的物质的量为：
3mol×90%=2.7mol，故答案为：A；H2 −2e− +2OH− =2H2O；2.7；
(3)①2min时反应达到平衡状态，平衡状态下，测得C的浓度为1.2mol·L−1，则生成C的平均反应速率=1.2 mol·L−1
2L
=0.6mol/(L.min)，故答案为：0.6mol/(L.min)；
②从开始反应至达到平衡状态，B的平均反应速率为：2mol−1.2mol
2L×2min
=0.2mol/(L.min)，
反应速率和反应的计量数成正比，则x=3；根据化学方程式的计量数之比，A的转化量为B的转化量的2倍，则A的转化量=2×(2mol−1.2mol)=1.6mol，所以A的转
化率=1.6mol
2mol
×100％=80％，故答案为：3；80%。

19.【答案】(1)防止后续反应中消耗NaOH，浪费原料；
(2)①向漏斗中加入蒸馏水刚好浸没沉淀，待水流尽，重复操作2∼3次；②Fe(OH)3；
(3)2Fe2++ClO−+2H3PO4+4OH−=2FePO4↓+Cl−+5H2O；
(4)CO；3.5；
(5)阴极；Li1−x FePO4 +xLi++xe−=LiFePO4。

【解析】
【分析】
本题考查物质制备、方程式的计算、原电池和电解池原理、氧化还原反应等知识点，综合性较强，明确元素化合物性质、化学反应原理等知识点是解本题关键，难点是电极反应式的书写，注意结合电解质特点书写，题目难度中等。

【解答】
绿矾溶于磷酸中，然后加入NaClO、NaOH得到FePO4沉淀，发生的反应为2Fe2++ClO−+ 2H3PO4 +4OH−=2FePO4↓+Cl−+5H2O，过滤洗涤得到FePO4，然后向FePO4中加入草酸、LiOH发生反应2而得到LiFePO4，反应2为2LiOH+6H2C2O4 +2FePO4=
2LiFePO4 +7CO2 +5CO+7H2O。

(1)H3PO4过多能和后面的NaOH反应，为防止后续反应中消耗NaOH、浪费原料，故“溶解”时H3PO4不宜过量太多，
故答案为：防止后续反应中消耗NaOH，浪费原料；
(2)①洗涤FePO4沉淀的操作是向漏斗中加入蒸馏水刚好浸没沉淀，待水流尽，重复操作2∼3次，
故答案为：向漏斗中加入蒸馏水刚好浸没沉淀，待水流尽，重复操作2∼3次；。