2022届高三化学一轮高考复习常考题型：80电解原理的应用总合练习

这是一份2022届高三化学一轮高考复习常考题型：80电解原理的应用总合练习，共21页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上，开发和利用矿物资源有重要的意义等内容，欢迎下载使用。
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2022届高三化学一轮高考复习常考题型：80电解原理的应用总合练习

注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上

第I卷（选择题）

一、单选题（共15题）
1．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是
A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阳极上发生的反应有Fe-2e-=Fe2+
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
2．用石墨电极电解饱和食盐水，下列分析错误的是
A．得电子能力：H+>Na+，故阴极得到H2
B．水电离平衡右移，故阴极区得到OH-
C．失电子能力：Cl->OH-，故阳极得到Cl2
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后，溶液呈中性
3．上海交通大学周保学教授等人提出了一种如图所示的光电催化体系，该体系在实现烟气脱SO2的同时，获得H2O2。下列说法不正确的是

A．阴极反应为：2H+ + O2 + 2e－= H2O2
B．该装置将光能和化学能转化为电能
C．每生成1 mol SO，伴随着1 mol H2O2的生成
D．交换膜a为阴离子交换膜，交换膜b为阳离子交换膜
4．海洋中有丰富的“食品、矿产、能源、药物和水产资源”等，下列说法正确的是

A．第①步中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋等杂质，加入药品的顺序为：Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、过滤后加盐酸
B．工业上通过电解氯化钠溶液制取金属钠
C．第③步到第⑤步的目的是为了富集溴元素
D．第④步离子方程式为SO2+Br2+2H2O=2HBr+2H++SO
5．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是
A．电解时以精铜作阳极
B．电解时阴极发生氧化反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu-2e-=Cu2+
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
6．用三室电解槽处理废水中的，模拟装置(a为石墨电极﹐b为铁电极)如图所示。下列说法错误的是

A．离子交换膜d是阴离子交换膜
B．b极的电极反应式为：
C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH增大
D．电解一段时间后，气体甲是混合气体
7．开发和利用矿物资源有重要的意义。某厂用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下，下列有关说法不正确的是

A．制取粗硅时生成的气体产物为CO
B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应
C．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法
D．电解精炼铜时，当电路中转移0.2mol电子时阴极质量增加6.4g
8．二氧化碳的捕获技术备受瞩目，一种应用电化学原理捕获二氧化碳的工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．捕获过程中两极区碳元素的化合价均发生变化
B．二氧化碳的捕获在阳极区完成
C．阳极的电极反应式为2C2O—4e—=4CO2↑+O2↑
D．导线中通过2mole—时生成1molC
9．二氧化氯是国际上公认的高效、广谱、安全的杀菌消毒剂，如图是用石墨做电极通过电解法制取的工艺。下列说法正确是

A．电极A接电源的负极
B．为阳极产物
C．阴极溶液的pH将减小
D．阴极产生气体时，通过阳离子交换膜的阳离子数为
10．2021年3月22日“世界水日”主题是“ValuingWater”，利用电渗析法(如图所示)实现了对海水进行淡化和浓缩的分离，以供所需。下列说法不正确的是

A．海水淡化的常用方法还有蒸馏法和离子交换法等
B．各间隔室的排出液中，①③⑤为浓缩海水⑥含烧碱
C．每产生，通过离子交换膜的或为
D．离子交换膜b为阴离子交换膜
11．以NaClO2溶液和NaCl溶液为原料，采用电解法制备ClO2气体具有效率高和产品纯度高的优点，其原理如图所示。下列有关说法正确的是

A．电解时化学能转化为电能
B．电解时NaCl溶液浓度保持不变
C．电解时Na+由b极区向a极区迁移
D．电解时阳极的电极反应式为ClO-e-=ClO2↑
12．甲烷是良好的制氢材料。我国科学家发明了一种在500℃时，含氧离子()的熔融碳酸盐中电解甲烷的方法，实现了以无水、零排放的方式生产和C．反应原理如右图所示。下列说法正确的是

A．X为电源的阳极
B．Ni—YSZ电极上发生的电极反应方程式为
C．电解一段时间后，熔融盐中的物质的量减少
D．该条件下，每产生1g，电路中转移2mol电子
13．图a、b、c分别为氯化钠在不同状态下的导电实验的微观示意图(X、Y均表示石墨电极，且与直流电源连接方式相同，表示水分子)。下列说法正确的是

A．图b说明通电后发生了：NaCl=NaCl++Cl-
B．能导电的装置中，Y电极产物相同
C．NaCl是电解质，在上述a、b、c三种状态下都能导电
D．Y电极与电源负极相连
14．ClO2是一种高效、安全消毒剂。利用电解产生的H2O2与溶液中的NaClO3反应制备ClO2，装置如图所示。下列说法正确的是


A．电源电极电势：a＜b
B．阴极的电极反应式：
C．电解过程中H+移动方向： B→A
D．产生ClO2的反应：
15．我国科技工作者设计了如图所示的电化学装置，实现了两电极体系中甲酸和辛腈[]的高选择性合成。下列说法正确的是

A．电极连接电源的正极
B．负极区的反应为
C．电解过程中，溶液中的从左边移向右边
D．理论上有参与反应，会有辛腈生成

第II卷（非选择题）

二、填空题（共5题）
16．电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产。

(1)阳极的电极反应为_______。
(2)阴极产生的气体为_______(填物质名称)。
(3)左侧的离子交换膜为_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜，_______(填“>”“”、“=”或“＜”)
参考答案
1．C
【详解】
A．电解精炼铜时以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜作阳极，精铜作阴极，A错误；
B．粗铜作阳极，与电源的正极相连，B错误；
C．Fe比Cu活泼，电解时优先发生失电子的氧化反应：，C正确；
D．Fe、Zn等比Cu活泼，电解时Fe、Zn等在阳极发生失电子的氧化反应，生成、，等进入电解质溶液中，Ag等活动性不如Cu的杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥，D错误；
答案选C。
2．D
【详解】
A．得电子能力：，电解饱和食盐水阴极发生反应：，故A正确；
B．电解饱和食盐水过程中，被消耗，促进水的电离，阴极消耗同时得到，故B正确；
C．失电子能力：，电解饱和食盐水，阳极发生反应：，阳极得到，故C正确；
D．电解池中，总反应方程式为，所以溶液呈碱性，故D错误；
故选D。
3．B
【分析】
根据装置知道，左侧电极为二氧化硫转化为硫酸根离子的过程，S元素化合价升高，失电子，做阳极，则直流电源的左侧是正极，右侧是阴极，为氧气得电子的还原反应转化为过氧化氢的过程，据此分析解题。
【详解】
A．右侧是阴极，为氧气得电子的还原反应转化为过氧化氢的过程，反应为：2H+ + O2 + 2e－= H2O2，A正确；
B．该装置将光能和化学能，电能也转化为化学能，B错误；
C．二氧化硫转化为硫酸根离子，每生成1mol硫酸根离子，伴随2mol电子转移，根据电子守恒，得到过氧化氢是1mol，C正确；
D．根据装置知道，氢氧根离子靠近阳极的交换膜进入阳极参加反应，a应该为阴离子交换膜；氢离子通过靠近阴极的交换膜进入阴极参加反应，b应该是阳离子交换膜，D正确；
答案选B。
4．C
【详解】
A．粗盐提纯应先加入BaCl2溶液，后加入Na2CO3溶液，NaOH溶液加入顺序随意，描述错误，不符题意；
B．制取金属钠需电解熔融态NaCl，描述错误，不符题意；
C．溴离子在海水中浓度很低，第一次制得溴单质直接萃取分离的成本过高，处理也很麻烦，故需用SO2的水溶液再次吸收Br2，获得高浓度的Br-溶液，描述正确，符合题意；
D．HBr是强电解质，离子方程式中需拆写为离子形式，方程式拆写错误，不符题意；
综上，本题选C。
5．D
【详解】
A．电解法精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，A项错误；
B．电解时阴极发生还原反应，B项错误；
C．电解法精炼铜时，粗铜作阳极，连接电池正极，C项错误；
D．Cu比Ag、Pt活泼，故Ag、Pt在阳极比Cu难于失去电子，因此不能溶解进入溶液，最终以阳极泥的形式沉淀出来，D项正确；
答案选D。
6．B
【详解】
A．根据装置图可知，铁电极为阳极，氯化铵溶液中的通过阴离子交换膜向阳极移动，A正确；
B．铁电极是活性电极，阳极上Fe失电子发生氧化反应生成，电极反应式为，B错误；
C．电解时，阴极水得电子生成和，溶液中增大，溶液pH增大，C正确；
D．电解时，溶液中向阴极室移动，与阴极生成的反应生成氨气，因此气体甲是氨气和氢气的混合气体，D正确；
答案选B。
7．B
【详解】
A． 热稳定性：CO强于CO2，在高温下制取粗硅时生成的气体产物为CO，故A正确；
B． 生产铝、铜、高纯硅的过程中都涉及氧化还原反应，工业制玻璃主要原料有石英、纯碱和石灰石，碳酸钠与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钠和二氧化碳．该反应的化学方程式为：Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑，碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳，该反应的化学方程式为：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，生产玻璃过程中不涉及氧化还原反应，故B错误；
C． 粗硅制高纯硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，故C正确；
D． 电解精炼铜时，阴极上析出的是铜，当电路中转移0.2mol电子时阴极质量增加6.4g，故D正确；
故选B。
8．C
【分析】
由图可知，该装置为电解池，左侧电极为电解池的阳极，C2O离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氧气，生成的二氧化碳与氧离子反应生成C2O离子，电极反应式为2C2O—4e—=4CO2↑+O2↑，右侧电极为阴极，二氧化碳与氧离子反应生成CO离子，CO离子在阴极得到电子生成碳和氧离子，电极反应式为CO+4e—=C+3O2—。
【详解】
A．由分析可知，阳极区C2O离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氧气时，碳元素的化合价没有发生变化，故A错误；
B．由分析可知，阳极区二氧化碳只是参与循环，未被捕获，故B错误；
C．由分析可知，左侧电极为电解池的阳极，C2O离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氧气，电极反应式为2C2O—4e—=4CO2↑+O2↑，故C正确；
D．由分析可知，右侧电极为阴极，CO离子在阴极得到电子生成碳和氧离子，电极反应式为CO+4e—=C+3O2—，由电极反应式可知，导线中通过2mole—时生成0.5molC，故D错误；
故选C。
9．B
【分析】
由钠离子的移动方向可知，电极A为电解池的阳极，氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成二氧化氯，电极反应式为Cl——5e—+2H2O=ClO2↑+4H+，电极B为阴极，水在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2 H2O+2e—= H2↑+2OH—。
【详解】
A．由分析可知，电极A为电解池的阳极，接电源的正极，故A错误；
B．由分析可知，电极A为电解池的阳极，氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成二氧化氯，故B正确；
C．由分析可知，电极B为阴极，水在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，溶液的pH增大，故C错误；
D．缺标准状况，无法计算阴极产生氢气的物质的量，无法计算通过阳离子交换膜的阳离子数，故D错误；
故选B。
10．B
【分析】
图中分析可知，电极1为电解池阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，电极2为阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应2H++2e-=H2↑，实线对应的半透膜是阳离子半透膜，虚线是阴离子半透膜；
【详解】
A．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法，故A正确；
B．实线对应的半透膜是阳离子半透膜，虚线是阴离子半透膜，结合阴阳离子移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤为淡水，故B错误；
C．通电时，阴极电极反应，2H++2e-=H2↑，每产生，转移2mol电子，阳极电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，则通过离子交换膜的或为，故C正确；
D．分析可知b为阴离子交换膜，故D正确；
故选：B。
11．D
【分析】
电极a上NaClO2转化为ClO2，Cl元素化合价升高，发生氧化反应，所以电极a为阳极，电极b为阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气。
【详解】
A．电解池工作时将电能转化为化学能，A错误；
B．电极a上的反应为ClO-e-=ClO2↑，所以阳极迁移到阴极的阳离子为Na+，而电解时电极b上水电离出的氢离子放电生成氢气，所以右侧溶液中水减少，NaCl浓度变大，B错误；
C．电解池中阳离子向阴极移动，所以Na+由a极区向b极区迁移，C错误；
D．电解池中阳极ClO失电子生成ClO2，电极反应为ClO-e-=ClO2↑，D正确；
综上所述答案为D。
12．B
【分析】
由图可知该装置为电解池，Ni电极上CO→C，C的化合价降低、发生了得电子的还原反应，则Ni电极为阴极，Ni-YSZ电极为阳极，阳极上CH4失电子生成H2和CO2，阳极电极反应式为CH4+2O2--4e-═2H2+CO2，总反应为，电解池的阳极与电源正极X相接、阴极与电源的负极Y相接，据此分析解答。
【详解】
A．由上述分析可知，Ni电极为阴极，Ni-YSZ电极为阳极，则X为电源的正极，Y为电源的负极，故A错误；
B．Ni—YSZ电极为阳极，甲烷失电子变为CO2和H2，电极反应式为，故B正确；
C．电解池的总反应为，则电解一段时间后熔融盐中O2-的物质的量不变，故C错误；
D．由阴极反应式可知，每产生1g，电路中转移1mol电子，故D错误。
答案选B。
13．D
【详解】
氯离子半径大于钠离子，则图中黑圈代表的离子是Cl-。
A．氯化钠生成钠离子和氯离子的过程为电离，不需要通电，A错误；
B．熔融状态下，NaCl通电生成Na和Cl2，b、c中存在自由移动的离子，为能导电的装置，Y是阴极，图b中是Na+得电子生成Na单质，图c中是水电离的H+得电子生成H2，产物不同，B错误；
C．NaCl是电解质，NaCl在晶体状态时没有自由移动的电子和离子，不导电，C错误；
D．b图中阴离子向X极移动，失电子生成氯气，则X为阳极，接电源正极，Y电极为阴极，与电源负极相连，D正确；
答案选D。
14．D
【分析】
根据题意电解产生H2O2，且装置中只通入了O2，可知电解总方程式为：2H2O+O22H2O2，在右侧电极上O2→H2O2，发生还原反应，则B电极为阴极，A电极为阳极，然后根据电解原理分析。
【详解】
A．根据上述分析可知：A是阳极，连接电源的电极a为正极；B是阴极，连接电源的电极b为负极，所以电源电极电势：a＞b，A错误；
B．右侧电极B为阴极，阴极的电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，B错误；
C．电解过程中H+向负电荷较多的阴极定向移动，故H+移动方向： A →B，C错误；
D．根据题意可知H2O2与NaClO3发生氧化还原反应产生ClO2：，D正确；
故合理选项是D。
15．C
【分析】
由图可知,该装置为电解池，电极a为电解池的阴极，碱性条件下，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲酸根离子，电极反应式为CO2+2e—+H2O=HCOO—+OH—，电极b为阳极，碱性条件下，辛胺在阳极失去电子发生氧化反应生成辛腈，电极反应式为CH3(CH2)7 NH2—4e—+4 OH—=CH3(CH2)6C N+ 4H2O，
【详解】
A．由分析可知，电极a为电解池的阴极，连接电源的负极，故A错误；
B．由分析可知，电极a为电解池的阴极，碱性条件下，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲酸根离子，电极反应式为CO2+2e—+H2O=HCOO—+OH—，故B错误；
C．电解过程中，氢氧根离子向阳极移动，从左边移向右边，故C正确；
D．由得失电子数目守恒可知，有1mol二氧化碳参加反应时，阳极生成辛腈的物质的量为1mol×2×=0.5mol，故D错误；
故选C。
16． 氢气 阳 <
【详解】
(1)根据图知，Cu电极为阴极，Fe电极为阳极，电解时，在碱性环境中阳极铁失去电子生成，电极反应为。
(2)左侧为阴极室，的放电能力大于的放电能力，阴极Cu上的电极反应为，故阴极产生的气体为。
(3)由上述分析知，阴极室会产生，会通过离子交换膜进入阴极室平衡电荷，则左侧为阳离子交换膜。阴极的电极反应为，阴极区浓度增大，则。
17．2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 4.48 L 1 mol·L-1 C B B O2＋2H2O＋4e-=4OH-
【详解】
Ⅰ.(1)甲电解池中电解硫酸铜溶液，则电解反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
(2)若甲槽阴极增重12.8 g，即析出单质铜是12.8g，物质的量是0.2mol，转移0.4mol电子，乙槽阳极氯离子放电生成氯气，根据电子转移守恒可知生成氯气是0.2mol，在标准状况下的体积为4.48 L。
(3)若乙槽剩余液体为400 mL，根据(2)中分析可知生成氢氧化钠是0.4mol，则电解后得到碱液的物质的量浓度为0.4mol÷0.4L＝1 mol·L-1。
Ⅱ．(1)根据电流方向可知B的金属性弱于铜，又因为构成两电极的金属其活动性相差越大，电压表读数越大，所以根据表中数据可知C金属可能是最强的还原剂。
(2)B的金属性弱于铜，因此B金属一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。
(3)若滤纸不用盐溶液浸润而改用NaOH溶液浸润，在滤纸上能看到有蓝色沉淀析出，说明铜是负极，失去电子，被氧化为铜离子，金属作正极，则该金属是B。溶液显碱性，正极氧气放电，则金属对应的原电池的正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-。
18．O2 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 粗铜 减小 AgNO3 D 戊 Ca2+ + + OH- = CaCO3↓ + H2O、Mg2+ + 2OH- =Mg(OH)2↓ ej
【详解】
(1)原电池中阳离子移向正极，根据甲图中移动方向可知B为原电池的正极，A为负极，a应该是甲醇(CH3OH)燃料，电极反应为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，c为空气或氧气，故答案为：O2，CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
(2) 乙装置用来模拟精炼和电镀。C与正极相连做阳极，D为阴极。
①若用于粗铜的精炼，粗铜做阳极，纯铜做阴极，装置中电极C是为阳极，应该是粗铜，D为纯铜，电解质为CuSO4溶液，电解过程中电解质浓度减小，因为有杂质离子放电，故答案为：粗铜、减小
②若用于电镀金属银，镀层金属银要放在阳极，镀件做阴极，所以镀件应该在做D电极，电镀液应该是AgNO3溶液，电镀过程电解质溶液浓度不变，故答案为：AgNO3、D
(3)利用该燃料电池电解海水，甲室为阳极室，戊室为阴极室，甲极室电极反应为：，阴极室电极反应为：，根据电极反应可知戊室产生容易于阳离子反应生成水垢，反应的离子方程式为：Ca2+ + + OH- = CaCO3↓ + H2O、Mg2+ + 2OH- =Mg(OH)2↓，故答案为：戊、Ca2+ + + OH- = CaCO3↓ + H2O、Mg2+ + 2OH- =Mg(OH)2↓
②阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过，电解时乙室中阴离子移向甲室，阳离子移向乙室，丁室中的阳离子移向戊室，阴离子移向乙室，则乙室和丁室中部分离子的浓度减小，剩下的物质主要是水，淡水的出口为ej，故答案为：ej
19．B 从右向左 滤纸上有蓝色沉淀产生(答出“蓝色沉淀”或“蓝色斑点”即可) 增大 Fe—6e—+8OH—=FeO+4H2O和4OH——4e—=2H2O+O2↑ 铁氰化钾 蓝色沉淀 CH4 —8e—+10OH—=CO + 7H2O 0.012 3mol/L
【详解】
Ⅰ．由图可知，甲装置中左侧为原电池装置，锌为原电池的负极，铜为正极，右侧为电解装置，与正极相连的M电极为电解池阳极，与负极相连的N电极为阴极；
(1)甲装置中左侧为原电池装置，金属活泼性强的锌做负极，金属活泼性弱的铜做正极，若保证电极反应不变，正极材料的金属活泼性不能强于锌，则不能用金属活泼性强于锌的镁代替铜，故选B；
(2) 实验过程中，硫酸根离子向负极移动，移动方向为从右向左；M极是电解池的阳极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，铜离子与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜沉淀，故答案为：从右向左；滤纸上有蓝色沉淀产生；
Ⅱ．由图可知，乙装置为电解池，与直流电源正极相连的Y电极做电解池的阳极，溶液中的氢氧根离子和铁电极失去电子发生氧化反应，与负极相连的X做阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子；
(3)由分析可知，电解过程中，与负极相连的X做阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e—=H2↑+2OH—，溶液中氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大，故答案为：增大；
(4) 由分析可知，电解过程中，与直流电源正极相连的Y电极做电解池的阳极，溶液中的氢氧根离子和铁电极失去电子发生氧化反应，电极反应式为Fe—6e—+8OH—=FeO+4H2O和4OH——4e—=2H2O+O2↑，故答案为：Fe—6e—+8OH—=FeO+4H2O和4OH——4e—=2H2O+O2↑；
(5)若铁电极附近溶液中生成了Fe2+离子，向溶液中加入铁氰化钾溶液，溶液中会有蓝色沉淀生成，故答案为：铁氰化钾；蓝色沉淀；
(6) ①若想在Ⅱ中实现铁上镀铜，Ⅱ中铜电极做电镀池的阳极，与燃料电池的正极相连，则通入氧气的b处电极为燃料电池的正极，通入甲烷的a处电极为负极，碱性条件下，甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4 —8e—+10OH—=CO + 7H2O，故答案为：CH4 —8e—+10OH—=CO + 7H2O；
②Ⅱ中电解前CuSO4溶液的浓度为3 mol/L，若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟时，转移电子的物质的量为mol，则理论上消耗Ⅰ中甲烷的质量为mol××16g/mol≈0.012g；电镀时，溶液中CuSO4溶液的浓度不变，则电解池中CuSO4溶液的浓度依然为3 mol/L，故答案为：0.012；3 mol/L。
20． abc 装置II ＜
【分析】
装置I是电解池，电解饱和食盐水，装置I右端产生NaOH溶液，说明右端电极是阴极，发生反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，因此Y是氢气，装置I的左端是阳极，发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑，X为Cl2，氯气和NaOH溶液的反应的离子方程式为：2OH-+Cl2=ClO-+Cl-+H2O，装置II中通氧气的一极为正极，环境是NaOH溶液，因此正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，产生的NaOH浓溶液。
【详解】
(1)工业电解饱和溶液生成氢氧化钠、氯气、氢气，化学方程式为。故答案为：；
(2)氯碱工业中采取膜技术，若阳离子交换膜损伤会造成阳极能检测到，阳极，氢氧根离子失电子得到氧气，产生的电极反应式为。下列生产措施有利于提高产量、降低阳极含量的是：
a．定期检查并更换阳离子交换膜，减少阳极产生氧气的机会，故a选；
b．向阳极区加入适量盐酸，降低氢氧根离子的浓度，故b选；
c．使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料，提高氯离子浓度，故c选；
d．停产一段时间后，继续生产，对产物没有影响，故d不选；
故选abc；
故答案为：；abc；
(3)①图中装置I是电解池，电解饱和食盐水，装置II是燃料电池，Y是氢气，属于原电池的是装置II(选填装置编号)。故答案为：装置II；
②装置I的左端是阳极，发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑，X的化学式为；装置II是燃料电池，Y是氢气，氢气在装置II中发生氧化反应生成水，电极反应为。故答案为：；；
③装置II中通氧气的一极为正极，环境是NaOH溶液，因此正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，产生的NaOH浓溶液，图中氢氧化钠质量分数大小关系为a%＜b%。(选填“>”、“=”或“＜”)，故答案为：＜。