统考版高考化学复习高频考点分层集训第七单元化学反应与能量课练20电解池金属的腐蚀与防护含答案

这是一份统考版高考化学复习高频考点分层集训第七单元化学反应与能量课练20电解池金属的腐蚀与防护含答案，共19页。试卷主要包含了用多孔石墨电极完成下列实验等内容，欢迎下载使用。
课练20　电解池　金属的腐蚀与防护
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1.考古发掘出的古代青铜器（含铜、锡等金属）表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物（铜锈）的成分如图所示：

已知：2CuCl＋H2O⇌Cu2O＋2HCl。下列分析不正确的是（　　）
A.氧气是正极反应物
B.铜锈的成分与氧气浓度、pH有关
C.图2中，Cl－从小孔内向小孔外移动
D.青铜中的锡也会发生电化学腐蚀
2.如图是电解CuCl2溶液的装置示意图，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是（　　）

A.a为负极，b为正极
B.a为阳极，b为阴极
C.电解过程中，d电极质量增加
D.电解过程中，氯离子浓度不变
3.下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是（　　）


4.[2021·银川联考]化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是（　　）
A.用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
B.铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4
C.粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有Cu－2e－===Cu2＋
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
5.CuI是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2而得到，如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，在KI－淀粉溶液中阳极周围变蓝色，则下列说法正确的是（　　）

A.若a极变红，则在Pt电极上：2I－－2e－===I2，淀粉遇碘变蓝
B.若b极变红，在Pt电极上：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，O2将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝
C.若a极变红，在Cu电极上，开始Cu＋I－－e－===CuI；一段时间后2I－－2e－===I2，淀粉遇碘变蓝
D.若b极变红，在Cu极上：Cu－2e－===Cu2＋，溶液显蓝色


6.如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是（　　）
A.C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B.C1电极处溶液首先变黄色
C.C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑
D.当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移
7.用多孔石墨电极完成下列实验。下列解释或推理合理的是（　　）
实验
步骤

现象
Ⅰ中，a、b两极均产生气泡
Ⅱ中，a极上析出红色固体
Ⅲ中，a极上析出灰白色固体
A.电解Ⅰ一段时间后，c（Na2SO4）一定增大
B.由Ⅱ中反应H2＋Cu2＋===Cu↓＋2H＋可知用玻璃导管将H2通入CuSO4溶液也会产生红色沉淀
C.Ⅲ中，只可能发生反应2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag
D.Ⅰ中，a极上既发生了化学过程，也发生了物理过程
8.[2021·浙江1月]镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下（L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极）。

下列说法不正确的是（　　）
A.断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B.断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C.电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D.镍镉二次电池的总反应式：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd（OH）2＋2Ni（OH）2
9.[2021·浙江卷6月]某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是（　　）

A.充电时，集流体A写外接电源的负极相连
B.放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失 a mol Li＋
C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
D.电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2
10.[2021·全国乙卷]沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极（如图所示），通入一定的电流。

下列叙述错误的是（　　）
A.阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应
B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D.阳极表面形成的Mg（OH）2等积垢需要定期清理
11.[2021·全国甲卷]乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是（　　）

A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B.阳极上的反应式为：＋2H＋＋2e－―→＋H2O
C.制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子
D.双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
12.[2021·广东卷]钴（Co）的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（　　）

A.工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B.生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D.电解总反应：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋

13.[2022·陕西省咸阳市高三模拟]碳酸二甲酯[（CH3O）2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。电化学法合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　）

A.石墨Ⅰ与直流电源正极相连
B.H＋由石墨Ⅱ通过质子交换膜向石墨Ⅰ移动
C.石墨Ⅰ上发生的电极反应为2CH3OH＋CO－2e－===（CH3O）2CO＋2H＋
D.电解过程中，阴极和阳极消耗气体的物质的量之比为1∶2
14.[2022·广东省佛山市质检]双极电化学法（装置如图）是在传统电解装置中放置了导电性电极BPE，通电时，BPE两端界面产生电势差，生成梯度合金。下列有关说法错误的是（　　）

A.m为电源负极
B.BPE的b端比a端的电势高
C.BPE的a端发生的反应为： 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D.BPE的b端到中心的不同位置，能形成组成不同的铜镍合金
15.[2021·西安期末]某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下装置（图a）。图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片，并静置于含有K3[Fe（CN）6]及酚酞的混合凝胶上，一段时间后发现凝胶的某些区域发生了变化（图b）。下列说法错误的是（　　）

A.甲区发生的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
B.乙区产生Zn2＋
C.丙区呈现红色
D.丁区呈现蓝色
16.[2022·广东省茂名市高三二模]我国科学家在太阳能可规模化分解水制氢方面取得新进展——率先提出并验证了一种全新的基于粉末纳米颗粒光催化剂太阳能分解水制氢的“氢农场”策略，其太阳能光催化全分解水制氢的效率创国际最高记录（示意图如图所示，M1、M2 为含铁元素的离子）。下列说法正确的是（　　）

A.制O2装置中，太阳能转化为电能
B.制H2装置中，交换膜为阴离子交换膜
C.系统制得1 mol H2的同时可制得 1 mol O2
D.制H2时阳极可发生反应：
[Fe（CN）6]4－－e－===[Fe（CN）6]3－



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一、选择题
1.[2021·上海崇明区模拟]如图所示，两个装置都是将铁棒和石墨棒插入滴有酚酞的饱和食盐水中。一段时间后（　　）

A.两装置中铁棒都被氧化而减少
B.两装置中产生的气体体积相同
C.两装置中石墨棒质量都保持不变
D.两装置中铁棒附近溶液都先变红


2.[2021·北京朝阳区模拟]在不同电压下，用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO，实验结果如下：
实验
①
②
③
电压
U1
U2
U3
现象
a极产生少量气泡，b极无明显气泡
a极产生较多气泡，b极产生少量气泡
a极产生大量气泡，b极逸出大量黄绿色气体
下列分析不正确的是（　　）
A.①②③中，a极均发生了还原反应
B.①②③中均能发生
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
C.电解时，OH－由b极向a极移动
D.不宜采用实验③的电压制备NaClO
3.[2021·河南南阳模拟]用石墨作电极电解下列四种溶液，以下说法错误的是（　　）
A.电解AgNO3溶液，阳极生成O2，溶液的酸性增强
B.电解ZnBr2溶液，阴极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn
C.电解AlCl3溶液，总反应的离子方程式：2H2O＋2Cl－2OH－＋Cl2↑＋H2↑
D.电解Pb（NO3）2和CuCl2的混合溶液，可明显分为三个阶段

4.[2021·贵州贵阳模拟]某实验小组模拟光合作用，采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A.铂极为阳极，发生氧化反应
B.电解过程中，H＋由交换膜左侧向右侧迁移
C.阴极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3CH2OH＋3H2O
D.电路中转移2 mol电子时，铂极产生11.2 L O2（标准状况）
5.[2022·四川宜宾诊断]连二亚硫酸钠（Na2S2O4）俗称保险粉，是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图所示，下列说法正确的是（　　）

A.b电极应该接电源的负极
B.a电极的电极反应式2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O
C.装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜
D.电路中每转移1 mol电子，消耗SO2的体积为11.2 L
6.Koble法制取乙烯的装置如图所示，电极a上的产物为乙烯和碳酸根离子，下列说法正确的是（　　）

A.该装置将化学能转化为电能
B.图中为阳离子交换膜
C.阴极周围溶液的pH不断减小
D.每生成1 mol乙烯，理论上电路中转移2 mol电子
7.将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是（　　）

A.阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B.金属M的活动性比Fe的活动性弱
C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
二、非选择题
8.电解原理在化学工业中有广泛应用。
（1）电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，请回答以下问题：

①图中A极要连接电源的　　　　　（填“正”或“负”）极。
②精制饱和食盐水从图中　　　　　位置补充，氢氧化钠溶液从图中　　　　　　（填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”）位置流出。
③电解总反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示（图中电极均为石墨电极）。用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。

①写出电解时NO2发生反应的电极反应：　　　　　　　　　　。
②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜（只允许阳离子通过）的H＋为　　　　mol。
（3）为了减缓钢制品的腐蚀，可以在钢制品的表面镀铝。电解液采用一种非水体系的室温熔融盐，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成。
①钢制品应接电源的　　　　极。
②已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为　　　　　　　　　　　　（提示：阴离子转化）。
③若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极电极反应式为　　　　　　。
9.（1）在稀H2SO4中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示。

①一段时间后，Cu极区溶液质量　　　　（填“增加”“减少”或“不变”）。
②铜极上产生乙烯的电极反应式为　　　　。
③若阴极只生成0.17 mol CO和0.33 mol HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为　　　　 mol。
（2）如图所示，某同学利用CO2生成的甲醚（CH3OCH3）设计了一个甲醚燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

①写出甲中通入甲醚一极的电极反应式：　　　　　　　　　　　　。
②乙中发生的总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。
③将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu（NO3）2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 ml溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积（标准状况）为　　　　 L。
10.[2021·淄博实验中学月考]肼（N2H4）－空气碱性燃料电池放电效率高，以该电池为电源模拟工业制烧碱，装置如图所示。

回答下列问题：
（1）乙装置的能量转化形式主要是　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）乙装置中离子交换膜的类型是　　　　（填字母序号）。
A．质子交换膜 B．阳离子交换膜 C.阴离子交换膜
（3）铂电极的名称是　　　　（填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”）。
（4）写出铜电极的电极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）电解过程中，石墨电极附近溶液的pH减小，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________（用化学用语和必要的文字说明）。
（6）若铂电极上有4.48 L O2（标准状况）发生反应，装置的电流效率为80%，理论上制备纯度为96%的烧碱　　　　g（结果保留1位小数）。








课练20　电解池　金属的腐蚀与防护
狂刷小题　夯基础
[练基础]
1．C　A项，在形成铜锈的过程中，Cu为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，由于电解质溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，正极上氧气得到电子，变为OH－，因此氧气是正极反应物，正确。B项，根据图2，在锈蚀小孔外铜锈成分为Cu2（OH）2CO3、Cu2（OH）3Cl，Cu元素化合价为＋2，在小孔附近物质是Cu2O，小孔内壁物质成分是CuCl，Cu元素化合价为＋1，小孔外氧气浓度大，Cu元素价态高，小孔内氧气浓度小，Cu元素价态低，可得铜锈成分与氧气浓度有关；在溶液酸性较强时反应2CuCl＋H2O⇌Cu2O＋2HCl的平衡逆向移动，成分主要是CuCl，若溶液酸性减弱，平衡正向移动，成分主要是Cu2O，可见铜锈成分也与溶液的pH有关，正确。C项，溶液中Cl－总是向“低洼处”流动，因此会从小孔外向小孔内移动，在氧气浓度较小时与＋1价Cu形成难溶性固体CuCl，错误；D项，由于Sn是比较活泼的金属，会与活动性比Sn弱的金属构成原电池，Sn作负极被氧化而引起电化学腐蚀，正确。
2．C　根据电流方向可判断出a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，则A、B项错误。电解CuCl2溶液的过程中阳极（c极）的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，c（Cl－）减小，阴极（d极）的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，析出的Cu附着在d电极上，使d电极质量增加，故C项正确，D项错误。
3．D　A项，该装置是原电池装置，H＋放电生成氢气，溶液的pH增大，错误；B项，该装置是电解池，Cu＋2H2O===Cu（OH）2＋H2↑，OH－浓度增大，溶液的pH增大，错误；C项，电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，错误；D项，电解硫酸铜的实质是电解水和硫酸铜，水中的OH－放电使溶液中氢离子的浓度增大，溶液的pH减小，正确。
4．A　用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，氯离子的还原性大于氢氧根离子，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，B项错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应除Cu－2e－===Cu2＋外，还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应，C项错误；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。
5．C　电解NaCl溶液（滴入酚酞），阴极附近变红，若a极变红，则该极上是氢离子发生得电子的还原反应，所以a为阴极，b为阳极，Y为电源的正极，X为负极，则Pt电极为阴极，该极上是氢离子发生得电子的还原反应，析出氢气，故A错误；若b极变红，则该极上是氢离子发生得电子的还原反应，所以b为阴极，a为阳极，Y为电源的负极，X为正极，则Pt电极为阳极，该极上是碘离子发生失电子生成碘单质的氧化反应，淀粉遇碘变蓝，故B错误；若a极变红，则X为电源的负极，Y为正极，故Cu电极为阳极，则发生反应：Cu－2e－===Cu2＋，2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，碘遇淀粉变蓝，故C正确；若b极变红，则该极上是氢离子发生得电子的还原反应，析出氢气，故D错误。
6．C　C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H＋在阴极放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A错误；C1电极上H＋放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2＋的还原性强于Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，故C2电极处溶液先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。
7．D　电解Na2SO4溶液相当于电解水，若原Na2SO4溶液为饱和溶液，电解一段时间后消耗一部分水，电解液仍为饱和溶液，此时Na2SO4溶液的浓度不变，A说法错误；Ⅱ中出现的现象是因为形成了原电池，但如果用玻璃导管通入H2，无法形成原电池，故无红色固体现象产生，B说法错误；Ⅲ中假如还有氢气存在的话，还可能发生氢气置换银的反应：2Ag＋＋H2===2Ag↓＋2H＋，C说法错误；Ⅰ中除电解水的化学过程外，还存在多孔石墨电极吸附氢气和氧气的物理过程，D项说法正确。
[练高考]
8．C　断开K2、合上K1，发生的是原电池反应，所以能量转化形式为化学能→电能，A说法正确；断开K1、合上K2，发生的是电解池反应，电极A与电源负极相连，为阴极，阴极发生还原反应，B说法正确；当发生电解反应时，电极B是阳极，发生氧化反应，电极反应式为2Ni（OH）2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O，根据电极反应式可知溶液中KOH浓度降低，C说法错误；根据题给装置图中物质的变化过程可得总反应式为Cd＋2NiOOH＋2H2OCd（OH）2＋2Ni（OH）2，D说法正确。
9．B　本题考查电化学原理。由电池截面结构图可知，集流体A与电极A相连，由电池分析可知，充电时电极A为阴极，集流体起导电作用，即集流体A与外接电源的负极相连，A正确；由电池总反应可知，放电时，LiPON薄膜电解质起传导Li＋的作用，故没有Li＋的损失，B错误；由电池分析可知，C、D正确。
10．D　海水中含有较大浓度的Cl－，通电后Cl－能在阳极上发生失电子的氧化反应生成Cl2，A项正确；电解过程中阴极区有NaOH生成，阳极上生成的Cl2与阴极区生成的NaOH反应可得到NaClO，B项正确；H2具有可燃性，故应及时排入大气，以免出现意外，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成的OH－与海水中的Mg2＋结合形成Mg（OH）2，故Mg（OH）2主要在阴极上形成，D项错误。
11．D　根据图示，石墨电极一侧发生反应2Br－－2e－===Br2、OHC—CHO＋Br2＋H2O―→HOOC—CHO＋2HBr，总反应为OHC—CHO－2e－＋H2O===HOOC—CHO＋2H＋，因此石墨电极为阳极，KBr不只是起到电解质的作用，A项错误，B项错误；根据阳极总反应OHC—CHO－2e－＋H2O===HOOC—CHO＋2H＋、阴极反应HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，可得总反应式为OHC—CHO＋HOOC—COOH===2HOOC—CHO，故制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 mol电子，C项错误；根据阴极（铅电极）反应，双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向阴极（铅电极）迁移，D项正确。
12．D　石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，右侧Co电极为阴极，电极反应式为Co2＋＋2e－===Co，Cl－通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室，与H＋结合生成盐酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大，Ⅱ室中生成盐酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均减小，A错误；生成1 mol Co时，转移2 mol电子，Ⅰ室有0.5 mol O2（即16 g）逸出，有2 mol（即2 g） H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量理论上减少18 g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；根据上述分析可知，电解时生成了O2、Co、H＋，则电解总反应为2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋，D正确。
[练模拟]
13．B　该装置有外接电源，是电解池，由图可知甲醇和一氧化碳失电子发生氧化反应生成碳酸二甲酯，则电极石墨Ⅰ为阳极，阳极反应为2CH3OH＋CO－2e－===（CH3O）2CO＋2H＋，电极石墨Ⅱ为阴极，阳极产生的氢离子从质子交换膜通过移向阴极，氧气在阴极得电子与氢离子反应生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，据此解答。
石墨Ⅰ为阳极，与直流电源正极相连，故A正确；电解池工作时，阳离子向阴极移动，即H＋由石墨Ⅰ通过质子交换膜向石墨Ⅱ移动，故B错误；石墨Ⅰ为阳极，阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为2CH3OH＋CO－2e－===（CH3O）2CO＋2H＋，故C正确；常温常压下甲醇是液体，电解池工作时转移电子守恒，根据关系式2CO～4e－～O2可知阴极消耗的氧气与阳极消耗的一氧化碳物质的量之比为1∶2，故D正确；故答案为B。
14．C　由电解装置图可知，n极水发生氧化反应生成氧气，则n极为正极，电极反应为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，则溶液中靠近正极的b端电势高于靠近负极的a端，则b端得到电子发生还原反应，电极反应为：（1－x）Cu2＋＋xNi2＋＋2e－===NixCu（1－x），a端失去电子发生氧化反应，电极反应为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，以此分析。
由电解装置图可知，n极水发生氧化反应生成氧气，则n极为正极，则m为电源负极，故A正确；溶液中靠近正极的b端电势高于靠近负极的a端，故B正确；BPE的a端失去电子发生氧化反应，电极反应为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故C错误；BPE的b端到中心的不同位置，由于电势不同，电极反应：（1－x）Cu2＋＋xNi2＋＋2e－===NixCu（1－x）中x不同，能形成组成不同的铜镍合金，故D正确；故答案选C。
15．A　图a中为两种情况的吸氧腐蚀。锌比铁活泼，锌为负极：Zn－2e－===Zn2＋，铁为正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A项错误、B项正确；铁比铜活泼，铁为负极，生成的Fe2＋与[Fe（CN）6]3－结合产生蓝色沉淀，铜电极产生OH－，丙区域酚酞变红色，C、D项正确。
16．D　制氧气装置中，光催化剂太阳能分解水得到氧气，M1转化为M2，O元素化合价升高，则M1中Fe元素化合价下降；制氢装置中阳极M2转化为M1，阴极2H＋＋2e－===H2↑，总反应方程为：2H2O2H2↑＋O2↑，以此分析。
制O2装置中，太阳能转化为化学能，故A错误；制H2装置中，阴极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，其中的交换膜为阳离子交换膜，故B错误；由总反应方程式2H2O2H2↑＋O2↑可知，系统制得2 mol H2的同时可制得 1 mol O2，故C错误；制H2时阳极M2转化为M1，且M1中Fe元素化合价比M2低，可发生反应：[Fe（CN）6]4－－e－===[Fe（CN）6]3－，故D正确；故答案选D。
综合测评　提能力
1．C　装置Ⅰ是原电池，铁棒作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，铁棒被氧化而质量减小；装置Ⅱ是电解池，铁棒作阴极，则铁棒的质量不变，A错误。装置Ⅰ中原电池的电解质溶液呈中性，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，不产生气体，B错误。石墨棒是惰性电极，在原电池和电解池中都起导电作用，本身质量不变，C正确。装置Ⅰ中石墨棒附近溶液c（OH－）增大，则石墨棒附近溶液先变红；装置Ⅱ中铁棒作阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则铁棒附近溶液先变红，D错误。
2．C　实验①～③中a极是阴极，均发生还原反应，A正确；实验①～③中，b极是阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应产生NaOH, Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO，B正确；电解时，阴离子向阳极移动，则OH－由a极向b极移动，C错误；实验③中产生大量黄绿色气体，说明电解速率过快，产生的Cl2并未与NaOH反应，故不宜采用该实验的电压制备NaClO，D正确。
3．C　石墨是惰性电极，电解AgNO3溶液，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，则阳极生成O2，溶液的酸性增强，A正确；电解ZnBr2溶液，由于Zn2＋的氧化性强于水电离出的H＋的氧化性，则阴极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，B正确；电解AlCl3溶液，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，电解产生的OH－与Al3＋结合生成Al（OH）3沉淀，故电池总反应的离子方程式为2Al3＋＋6H2O＋6Cl－2Al（OH）3↓＋3Cl2↑＋3H2↑，C错误；电解Pb（NO3）2和CuCl2的混合溶液，阳离子的氧化性：Cu2＋>Pb2＋>H＋（水），阴离子的还原性：Cl－>OH－>NO，第一阶段电解CuCl2，第二阶段电解Pb（NO3）2和H2O，第三阶段电解HNO3，D正确。
4．B　由图可知，铂极与电源的正极相连，则铂极是阳极，发生氧化反应，A正确；电解时，阳离子向阴极移动，则H＋由交换膜右侧向左侧迁移，B错误；阴极上CO2被还原生成CH3CH2OH，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3CH2OH＋3H2O，C正确；铂极是阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，转移2 mol电子时生成0.5 mol O2，在标准状况下的体积为11.2 L，D正确。
5．B　NaHSO3在a电极被还原生成Na2S2O4，则a电极是阴极，b电极是阳极，故b电极接电源的正极，A错误；a电极发生还原反应，HSO被还原生成S2O，电极反应式为2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O，B正确；b电极是阳极，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO，阳极生成H＋，阴极消耗H＋，为维持溶液呈电中性，H＋透过离子交换膜向阴极迁移，则该交换膜是阳离子交换膜，C错误；电路中转移1 mol电子，阳极消耗0.5 mol SO2，在标准状况下的体积为11.2 L，题目未指明SO2是否处于标准状况下，D错误。
6．D　该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；电极a是阳极，电极反应式为，阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则右侧阴极区产生的OH－要透过离子交换膜进入左侧，并参与阳极反应，故应是阴离子交换膜，B错误；阴极区周围溶液中c（OH－）逐渐增大，溶液的pH不断增大，C错误；由阳极反应式可知，生成1 mol乙烯时，电路中转移2 mol电子，D正确。
7．C　该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。
8．答案：（1）①正　②a　d　③2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
（2）①NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋　②0.1
（3）①负　②4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　③2H＋＋2e－===H2↑
解析：（2）①根据图知，电解时，左室中电极上H＋放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是氮氧化物，生成硝酸，所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋。②n（NO2）＝＝0.1 mol，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋，有0.2 mol H＋生成，因为有0.1 mol硝酸生成，故有0.1 mol H＋通过阳离子交换膜。
（3）①依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝作阳极与电源正极相连，钢铁作阴极与电源负极相连；②由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液，是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应是发生生成铝的还原反应，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是Al2Cl得到电子生成Al和AlCl，电极反应为4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl；③改用AlCl3水溶液作电解液，则溶液中氢离子在阴极放电生成氢气：2H＋＋2e－===H2↑。
9．答案：（1）①增加　②2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O　③1
（2）①CH3OCH3－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O
②2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－　③5.6
解析：（1）①铜电极与电源负极相连，为阴极，溶液中铜电极区域发生CO2得到电子生成CH4、C2H4、HCOOH、CO等的反应，甲酸与水互溶，且电解池中氢离子可透过阳离子交换膜进入Cu极区，所以Cu电极附近的溶液质量增加；②CO2得到电子生成乙烯，结合电荷守恒、得失电子守恒、原子守恒，则电极反应为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O；③CO2→CO碳元素化合价降低2价，则生成0.17 mol CO转移0.34 mol电子，CO2→HCOOH碳元素的化合价降低2价，则生成0.33 mol HCOOH转移0.66 mol电子，共转移电子0.66 mol＋0.34 mol＝1 mol。（2）①燃料电池中通入甲醚的电极是负极，发生氧化反应，碱性条件下生成碳酸盐，即负极反应式为CH3OCH3－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O；②铁与燃料电池的负极相连，为阴极，所以乙中相当于惰性电极电解饱和食盐水，总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－；③混合溶液中发生的反应为AgNO3＋KCl===AgCl↓＋KNO3，根据化学方程式可知，0.2 mol AgNO3完全反应需要0.2 mol KCl，还剩余0.4 mol KCl，且同时生成0.2 mol KNO3，所以混合后溶液中的溶质为0.2 mol KNO3、0.4 mol Cu（NO3）2、0.4 mol KCl，用惰性电极电解一段时间后，若在一极析出n（Cu）＝0.3 mol，根据Cu2＋＋2e－===Cu，则转移电子0.6 mol；阳极上Cl－完全放电时，转移电子物质的量为0.4 mol×1＝0.4 mol，则剩余的0.2 mol电子转移时生成氧气，生成n（O2）＝＝0.05 mol，生成n（Cl2）＝×0.4 mol＝0.2 mol，标准状况下生成气体总体积为V＝n· Vm＝（0.2＋0.05）mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
10．答案：（1）电能转化为化学能　（2）B　（3）正极
（4）N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O　（5）石墨电极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2与水发生反应：Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO，溶液的酸性增强　（6）26.7
解析：（1）装置甲是肼（N2H4）－空气碱性燃料电池，则装置乙是电解池，能量转化形式主要是电能转化为化学能。（2）N2H4在铜电极被氧化生成N2，则铜电极是负极，根据电极连接方式可知，铁是阴极，石墨是阳极。铁电极（阴极）反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，阴极产生OH－，石墨电极（阳极）反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极消耗Cl－，为保持溶液呈电中性且制取烧碱，Na＋应透过离子交换膜向左侧迁移，阴极室中得到NaOH溶液，故离子交换膜是阳离子交换膜。（5）电解过程中，石墨电极（阳极）上生成Cl2，Cl2与水发生反应：Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO，则石墨电极附近溶液的酸性增强，pH减小。（6）铂电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，铂电极上有4.48 L O2（标准状况）发生反应，即消耗0.2 mol O2，电路中转移0.8 mol电子，装置的电流效率为80%，则电子的有效利用量为0.8 mol×80%＝0.64 mol。制取1 mol NaOH时理论上转移电子的物质的量为1 mol，则制取的NaOH的物质的量为0.64 mol，故理论上制备纯度为96%的烧碱的质量为≈26.7 g。