2024届高三新高考化学大一轮专题练习题—电解池

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习题—电解池，共23页。试卷主要包含了单选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
2024届高三新高考化学大一轮专题练习题—电解池
一、单选题
1．（2023春·云南玉溪·高三云南省玉溪第一中学校考阶段练习）如图是某研究小组采用电解法处理石油炼制过程中产生的大量H2S废气的工艺流程。该方法对H2S的吸收率达99%以上，并可制取H2和S。下列说法不正确的是

A．实验室可用充分燃烧的方法消除H2S污染
B．吸收H2S的离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+
C．电解过程中的阴极反应主要为：2H+ +2e- =H2↑
D．该工艺流程体现绿色化学思想
2．（2023春·四川·高三遂宁中学校考期中）我国科学家通过电解法将，转化为乙烯，常采用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂，装置如图。下列说法错误的是

A．电极b连接电源的正极
B．电极a上发生的总反应为：
C．通电后右室溶液质量减少
D．若电路中通过电子时，理论上电极b产生气体(标准状况)
3．（2023春·四川绵阳·高三四川省绵阳南山中学校考期中）科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
  
下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为Zn-2e-＋4OH-=
B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数目为1NA
C．充电时，电池总反应为2=2Zn＋O2↑＋4OH-＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH-浓度降低
4．（2023·辽宁·校联考模拟预测）传统的金属电极在浓电解液中转化为，沉积/剥离库仑效率20次循环后迅速下降。复旦大学研究采用了微溶的金属碳酸盐和独特的固-固(StoS)转换反应，设计出石墨烯(ZZG)电极的概念电池表现出91.3%的高锌利用率，并且寿命长达2000次。镍基ZZG电池充电时工作原理如图
    
下列说法不正确的是
A．放电时电子流向镍基电极
B．放电时负极
C．充电时溶解平衡正向移动
D．将KOH浓度由0.1mol/L提高至6mol/L利于该电池的充放电
5．（2023·安徽安庆·校联考模拟预测）研究微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，还能对工业污水等进行处理。利用微生物燃料电池处理含硫废水并电解制备KIO3的原理如图所示，下列说法错误的是

A．为保证制备KIO3的制备速率，需要控制左池的温度与pH
B．左池工作一段时间后，N极附近pH降低
C．Q极反应式为：I2+12OH- -10e- =2-+6H2O
D．电路中每消耗1mol O2，理论上有4.8mol K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极
6．（2023·安徽马鞍山·统考二模）磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的使用寿命，放电时的反应为： LixC6+Li1-xFePO4= 6C+LiFePO4。图1为某磷酸铁锂电池的切面，图2为LiFePO4晶胞充放电时Li+脱出和嵌入的示意图。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法错误的是

A．放电时，负极反应： LixC6- xe- = xLi++6C
B．(a)过程中1mol晶胞转移的电子数为NA
C．(b)代表放电过程， Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极
D．充电时的阳极反应： LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+
7．（2023·全国·高三专题练习）双极膜(BP)可以在电场作用下，使水分子快速解离为和，并透过阴、阳离子膜进入溶液。用此工艺捕获烟道气中的过程如图所示，已知盐室中生成实现捕获，下列说法正确的是

A．捕获装置中，阴极反应为
B．溶液中的X为
C．交换膜A为阳离子交换膜
D．捕获1.12L 转化为沉淀，则转移电子2mol
8．（2023秋·江苏南通·高三统考期末）钠离子电池是利用Na+在电极之间“嵌脱”实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为NaxMO2+nCNax-yMO2+NayCn(M为一种过渡元素)。下列说法正确的是

A．放电时，Na+由Y极通过交换膜移向X极
B．放电时，正极反应式为NaxMO2+ye-=Nax-yMO2+yNa+
C．充电时，过渡元素M发生氧化反应
D．用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗20.7g铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6g
9．（2023春·四川绵阳·高三统考阶段练习）我国科学家研发了一种用于合成氨的自供电Haber-Bosch反应器(机理如图所示)。该装置工作时，将Zn-NO2水溶液体系电池反应中的产物，通过自供电转换为NH3•H2O，从而在单个设备内完成氮循环中的多个关键转换步骤。

下列说法正确的是
A．b电极为Zn电极
B．放电过程中，负极发生的反应为
C．电解过程中，阴极区溶液的pH逐渐减小
D．理论上，每得到1molNH3•H2O，至少需要消耗390gZn
10．（2023·河北·模拟预测）工业上用电解法生产乙醛酸(OHCCOOH)的原理如图所示，装置中阴、阳两极均为惰性电极。其中双极膜由阴离子交换层和阳离子交换层复合而成，在直流电场作用下双极膜复合层内水解离为和并分别向两极移动。下列说法正确的是

A．a为直流电源的负极
B．相同时间内，两极得到乙醛酸的物质的量一定相等
C．X极上生成乙醛酸的电极反应式为
D．M是阴离子交换膜
11．（2023春·辽宁沈阳·高三校联考阶段练习）一种碳纳米管能够吸附氢气，可做二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池用的KOH溶液作电解质溶液，下列说法中正确的是

A．充电时碳电极发生氧化反应
B．充电时将镍电极与外加电源的负极相连
C．放电时碳电极反应为：
D．放电时镍电极反应为：
12．（2023·全国·高三专题练习）电解合成1，2­二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法错误的是

A．该装置工作时，阴极的电极反应是2H2O+2e-=2OH-+H2↑
B．液相反应为CH2=CH2+2CuCl2→ClCH2CH2Cl+2CuCl(s)
C．Y、X分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．电路中每转移1mole-，两极共产生标准状况下22.4L气体
13．（2023·全国·高三专题练习）一种Al-PbO2电池通过x和y两种离子交换膜隔成M、R、N三个区域，三个区域的电解质分别为Na2SO4、H2SO4、NaOH中的一种，结构如图。下列说法错误的是

A．a>b
B．放电时，R区域的电解质浓度逐渐增大
C．M区电解质为NaOH，放电时Na+通过x膜移向R区
D．放电时，PbO2电极反应为PbO2+2e-+4H+=Pb2++2H2O
14．（2023春·湖北·高三安陆第一高中校联考阶段练习）用铁板作电极电解污水，可使其中的杂质离子转化为沉淀而除去，其电解装置如图所示。下列说法正确的是

A．a接电源负极，Y为阴离子交换膜
B．X溶液可能为溶液或者溶液
C．若处理含的污水，左池会生成和两种沉淀
D．若处理含的污水，发生反应：

二、非选择题
15．（2023秋·湖北武汉·高三武汉市育才高级中学校联考期末）电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
I.二氧化氯()为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示：
  
(1)图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的_______(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为_______。
(2)a极区溶液的_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)图中离子交换膜应使用_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
Ⅱ.在日常生活中，金属腐蚀的现象普遍存在，某化学兴趣小组设计了如图所示的两套实验装置验证的腐蚀与防护：
  
(4)图中能保护不被腐蚀的是装置_______(填“A”或“B”)，其保护方法的名称是_______。
(5)另一装置中极的电极反应式为_______，检验其阳离子产物时加入_______溶液，产生特征蓝色沉淀，其反应离子方程式为_______。
16．（2023秋·云南丽江·高三统考期末）回答下列问题：
(1)锌－空气电池是金属空气电池的一种，电解质溶液为KOH溶液，工作示意图如图1所示。
  
Zn电极作______极，写出通入空气一极的电极反应式：______。
(2)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图2所示：
  
①a口产生的气体是______，c口获得的产品是______，当d口产生标况下2.24L气体时，电路中转移电子的物质的量为______。
②写出电解饱和食盐水的离子方程式______。
(3)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。鉴于腐蚀问题的严重性，国内外对防腐工作都很重视，采取各种措施来减轻腐蚀的危害，图3是金属防护的两个例子。
  
①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图3甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用______(填字母)。
A．铜       B．石墨      C．锌
②图3乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的______(填“正”或“负”)极，该金属防护的方法叫做______。
17．（2023春·河北石家庄·高三正定中学校考阶段练习）Ⅰ．在1×105Pa， 25℃时，H-H键、N ≡N键和N- H键的键能分别为436 kJ·mol-1、945 kJ·mol-1和391 kJ·mol-1。
(1)①根据上述数据判断工业合成氨的反应是___________(填“吸热”或“放热”)反应：
②25℃时，在催化剂存在下进行反应，消耗1 mol氮气和3 mol氢气，理论上放出或吸收的热量为Q1，实际生产中，加入0.5 mol氮气和1.5 mol氢气放出或吸收的热量为Q2， Q1与Q2比较，正确的是___________。
a． Q1> 2Q2 b． Q1Q2
Ⅱ． 某可逆反应在体积为5L的密闭容器中进行，0~3 min内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。
  
(2)该反应的化学方程式为___________。
(3)反应开始至2min时，B的平均反应速率为___________。
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填字母)。
a． v(A)=2v(B)
b．容器内混合气体的密度保持不变
c．2v正(A)=v逆(B)
d．容器内各物质浓度保持不变
(5)在密闭容器里，通入一定量的A、B、C，发生上述反应。达平衡后，当改变下列条件时，反应速率会减小的是___________(填序号)。
①降低温度   ②加入正催化剂    ③减小容器容积
Ⅲ．为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如图：
  
(6)乙装置中负极反应式为___________。
(7)丙装置中溶液碱性___________(填“增强”或“减弱”)。
(8)假设开始时甲装置中两电极质量相等，导线中转移0.3 mol电子时，两电极质量相差___________ g。
18．（2023秋·江苏泰州·高三校联考期末）将CO2还原为HCOOH是实现“碳中和”的有效途径。
(1)利用反应CO2(g)＋H2(g)⇌HCOOH(g)；ΔH =＋14.9 kJ·mol-1不能实现CO2直接加氢合成HCOOH，原因是___________。
(2)CO2通过电解法转化为HCOO-的反应机理如图1。Pt电极上覆盖的Nafion膜是一种阳离子交换膜，对浓度不高的HCOO-有较好的阻拦作用，可让H2O自由通过。

① Sn电极上生成HCOO-的电极反应式为___________。
② 电路中通过的电量与HCOO-产率的关系如图2所示。相同条件下，Pt电极有Nafion膜HCOO-产率明显提高，但电量>1000C后又显著下降，可能原因是___________。

③ 若电解时将Nafion膜置于两个电极中间，保持电流恒定，20 h时向阳极区补充KHCO3，电压与时间关系如图3所示。0～20 h，电压增大的原因是___________。

(3)CO2电还原可能的反应机理如下图所示。Sn、In、Bi的活性位点对O的连接能力较强，Au、Cu的活性位点对C的连接能力较强，Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离。

若还原产物主要为CH4时，应选择___________(填“Sn”“Au”或“Cu”)作催化剂，简述分析过程：___________。

参考答案：
1．A
【分析】氯化铁与硫化氢发生氧化还原反应生成盐酸、S和氯化亚铁，过滤后滤液中含HCl、FeCl2，电解时发生2HClH2↑+Cl2↑，氯气将氯化亚铁氧化为氯化铁，氯化铁可循环利用。
【详解】A．H2S完全燃烧的产物是SO2和水，SO2是大气污染物，不能用充分燃烧的方法消除H2S污染，故A错误；
B．FeCl3吸收H2S发生氧化还原反应，生成FeCl2、S、HCl，反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，故B正确；
C．阳极生成氯气，氯气把FeCl2氧化为FeCl3，阴极放出氢气，阴极反应主要为2H+ +2e- =H2↑，故C正确；
D．该工艺流程，FeCl3与H2S反应生成FeCl2、S、HCl，电解滤液又生成氯化铁，则FeCl3在该工艺流程中可循环利用，体现绿色化学思想，故D正确；
选A。
2．C
【分析】电解法将，转化为乙烯，碳元素化合价降低，左侧a电极为阴极，电极a连接电源的负极，右侧b电极为阳极，电极b连接电源的正极。
【详解】A．根据分析，电极b连接电源的正极，A正确；
B．电极a上二氧化碳先被还原为CO，CO再被还原为乙烯，发生的总反应为：，B正确；
C．右侧b电极为阳极，通电后右室电极反应为：，OH-通过阴离子交换膜迁移至右室，与消耗的氢氧根的量相同，右室溶液中水的质量增加，故右室溶液质量增加，C错误；
D．阳极电极反应为：，若电路中通过电子时，理论上电极b产生O2的物质的量为0.025mol，标准状况下体积为，D正确；
故选C。
3．B
【分析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn，以此分析解答；
【详解】A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为： ，故A正确；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B错误；
C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总反应为：，故C正确；
D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)•c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D正确；
故答案为：B。
4．D
【分析】由图可知，图示为充电过程，镍基电极连接外接电源的正极，则放电时镍基电极为正极、右侧电极为负极；
【详解】A．放电时电子由负极流向正极，故流向镍基电极，A正确；
B．放电时负极上锌失去电子发生氧化反应和溶液中氢氧根离子、碳酸根离子生成，反应为，B正确；
C．充电时反应为放电时的逆反应，结合B分析可知，充电时溶解平衡正向移动，C正确；
D．传统的金属电极在浓电解液中转化为，故将KOH浓度由0.1mol/L提高至6mol/L会导致锌极被反应，沉积/剥离库仑效率20次循环后迅速下降，不利于该电池的充放电，D错误；
故选D。
5．D
【分析】石墨电极M处，CO2在光合菌、光照条件下转化为O2，O2在M极放电生成H2O，发生还原反应，M为正极，正极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，N极为负极，硫氧化菌将FeSx氧化为S，硫再放电生成，负极电极反应式为S-6e-+4H2O=+8H+，H+通过质子交换膜由右室移向左室；铂电极P为阴极，铂电极Q为阳极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应式为I2+12OH--10e-=2+6H2O，阴极生成氢氧根离子，而阳极生成的比消耗的OH-少，溶液中K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极，据此分析解题。
【详解】A. 由于光合菌和硫氧化菌均为细菌，其活性受温度和pH的影响，故为保证制备KIO3的制备速率，需要控制左池的温度与pH，A正确；
B. 由分析可知，左池N极为负极，负极电极反应式为S-6e-+4H2O=+8H+，则左池工作一段时间后，N极附近pH降低，B正确；
C. 由分析可知，Q极反应式为：I2+12OH- -10e- =2-+6H2O，C正确；
D.由分析可知，电路中每消耗1mol O2，则电路上通过的电子为4mol，则理论上有4 mol K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极，D错误；
故答案为：D。
6．B
【分析】从总反应分析， LixC6变为C和Li+为氧化反应，该极为原电池的负极。而Li1-xFePO4变为LiFePO4发生还原反应，它为原电池的正极。
【详解】A．由上分析，放电的负极为 LixC6- xe- = xLi++6C，A项正确；
B．a过程由于Fe2+化合价升高为Fe3+，为了平衡电荷Li+脱嵌减少。从图看晶胞中减少了棱上1个和面心的一个Li+总共减少，所以1mol晶体中转移NA电子，B项错误；
C．放电时，该材料在正极发生还原反应，即Fe由+2变为+3为b过程，Li+嵌入正极，C项正确；
D．充电时的总反应为 6C+LiFePO4= LixC6+Li1-xFePO4，阳极发生氧化反应为 LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+，D项正确；
故选B。
7．A
【详解】A．阴极发生还原反应，溶液中放电，为，A正确；
B．碱室是转化为，应由双极膜产生不断补充，保持碱的浓度，X应为，B错误；
C．盐室生成，就需要穿过交换膜A，所以交换膜A为阴离子交换膜，C错误；
D．捕获1.12L ，未指明标准状况，无法计算转移电子数，D错误；
故选A。
8．D
【分析】放电时M元素化合价升高，故X电极为负极，Y电极为正极；充电时X电极与电源负极相连，为阴极，Y电极与电源正极相连，为阳极，据此解答。
【详解】A．放电时，阳离子向正极移动，故Na+由X电极通过交换膜移向Y极，A错误；
B．放电时，正极反应式为：yNa++ye-+nC=NayCn，B错误；
C．充电时，X电极与电源负极相连，为阴极，过渡元素M的化合价降低，被还原，C错误；
D．铅蓄电池中放电时：，每消耗20.7g铅转移0.2mol电子，正极区域发生失去电子的氧化反应：NayCn－ye-＝yNa++nC，因此钠离子电池正极区域质量减少4.6g，D正确；
故选D。
9．D
【分析】由题干图示信息可知，TiO2电极将转化为NH3•H2O可知TiO2电极为阴极，电极反应式为：+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，石墨电极为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故a电极为负极，发生氧化反应，即Zn为负极，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，b电极为正极，发生还原反应，电极反应式为：NO2+e-=，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，a电极为Zn电极是负极，A错误；
B．放电过程中，负极发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，B错误；
C．由分析可知，电解过程中，TiO2电极为阴极，电极反应式为：+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，则阴极区溶液的pH逐渐增大，C错误；
D．由于两个a电极串联，理论上，每得到1molNH3•H2O，需得到12mol电子，故至少需要消耗Zn的质量为=390g，D正确；
故答案为：D。
10．D
【分析】图解剖析

该装置为电解池，电极X上的电极反应有、，X为阳极；电极Y上电极反应有、，Y为阴极；阳极室溶液中发生反应。
【详解】A．X为阳极，则a为电源的正极，选项A错误；
B．由于阴极上发生2个电极反应，阳极上也同时发生2个电极反应，故无法确定两极生成OHCCOOH的物质的量是否相等，选项B错误；
C．阳极室生成乙醛酸的反应在电解质溶液中，不是在电极上，选项C错误；
D．电解时，阴离子向阳极移动，故M为阴离子交换膜，选项D正确；
答案选D。
11．D
【分析】原电池中失电子的为负极，电解池中失电子的为阳极，根据电子移动方向可知：原电池工作时，碳电极为负极，镍电极为正极；电解池工作时，碳电极为阴极，镍电极为阳极。
【详解】A．充电时为电解池，碳电极为阴极，得到电子发生还原反应，A错误；
B．充电时为电解池，镍电极为阳极，与外加电源的正极相连，B错误；
C．放电时碳电极为负极，H2在负极失电子，电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，C错误；
D．放电时镍电极为正极，电极反应为NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，D正确；
故答案为：D。
12．D
【分析】根据实验装置，产生氢气的电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，右端产生NaOH，说明Y为阳离子交换膜。
【详解】A．该装置工作时，产生氢气的电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，选项A正确；
B．根据图中物质的关系可知，液相反应为CH2=CH2+2CuCl2→ClCH2CH2Cl+2CuCl(s)，选项B正确；
C．左端电极为阳极，发生的电极反应为CuCl-e-+Cl-=CuCl2，Cl-透过交换膜X进入阳极反应，所以X为阴离子交换膜，选项C正确；
D．电路中每转移1mol电子，阴极生成标准状况下的氢气11.2L，阳极不产生气体，选项D错误；
答案选D。
13．D
【分析】由图可知，铝极上铝失去电子发生氧化反应为负极、则PbO2极为正极；铝极生成四羟基合铝酸根离子，则M区电解质为氢氧化钠，那么R区为硫酸钠、N为硫酸；放电时铝极反应为，PbO2电极反应为；
【详解】A．正极反应为PbO2发生还原反应生成硫酸铅，，反应消耗硫酸，硫酸浓度减小，故a>b，A正确；
B．放电时，M区钠离子、N区硫酸根离子均向R区域迁移，电解质硫酸钠溶液浓度逐渐增大，B正确；
C．由分析可知，M区电解质为NaOH，放电时Na+通过x膜移向R区，C正确；
D．放电时，PbO2电极反应为，D错误；
故选D。
14．B
【详解】A．右池产生氢气，右侧铁板为电解池阴极，左侧铁板为电解池阳极，所以a接电源正极，左侧生成的与污水中离子反应，右侧产生的向左侧做定向移动，Y为阴离子交换膜，故A错误；
B．右侧放氢气生碱，X溶液可能为溶液或者溶液，故B正确；
C．若处理含的污水，发生反应，左池会生成和两种沉淀，故C错误；
D．若处理含的污水，发生反应，故D错误；
选B。
15．(1) 正极 Cl－－5e－＋2H2O＝ClO2↑＋4H＋
(2)增大
(3)阳
(4) A 牺牲阳极法
(5) Fe－2e－= K3[Fe(CN)6] [Fe(CN)6]3-+Fe2++K+＝KFe[Fe(CN)6]↓

【详解】（1）电解饱和食盐水制取，反应中氯元素化合价升高，在阳极产生，所以产生的电极应连接电源的正极，对应的电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O＝ClO2↑＋4H＋。
（2）a极是阴极，溶液中水电离出的氢离子放电，氢氧根浓度增大，所以a极区溶液的增大。
（3）由于阳极区产生氢离子，而阴极区氢离子放电，所以图中离子交换膜应使用阳离子交换膜。
（4）A装置是原电池，锌是负极，铁正极，被保护，B装置也原电池，铜是正极，铁是负极，铁被腐蚀，所以图中能保护不被腐蚀的是装置A，其保护方法的名称是牺牲阳极法。
（5）B装置中极是负极，电极反应式为Fe－2e－=，检验其阳离子产物时加入K3[Fe(CN)6]溶液，产生特征蓝色沉淀，其反应离子方程式为[Fe(CN)6]3-+Fe2++K+＝KFe[Fe(CN)6]↓。
16．(1) 负 O2+2H2O+4e-=4OH-
(2) Cl2 NaOH 0.2mol 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(3) C 负 外加电流法

【详解】（1）锌易失电子发生氧化反应，Zn电极作负极，氧气易得电子发生还原反应，通入空气一极是正极，正极氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-；
（2）①左侧电极为阳极，阳极氯离子失电子生成氯气，a口产生的气体是Cl2；右侧是阴极，阴极反应式为，所以c口获得的产品是NaOH，d口放出氢气， 当d口产生标况下2.24L气体时，电路中转移电子的物质的量为0.2mol。
②电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠，反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。
（3）①图3甲所示的方案为牺牲阳极法，其中焊接在铁闸门上的固体材料R的活泼性大于铁，故选C。
②图3乙方案为外加电流阴极保护法，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极。
17．(1) 放热 a
(2)2A(g)+B(g) 2C(g)
(3)0.1mol·L-1·min-1
(4)d
(5)①
(6)
(7)减弱
(8)18

【详解】（1）①根据反应过程中，断键时吸收能量，形成键的时候放热，工业合成氨反应N2+3H22NH3中，断裂键需要的能量时945+3×436=2253kJ，形成键时放出的能量是6×391=2346kJ，故放出的多，放出了能量为93kJ，该反应是放热反应，故答案为放热；
②由于该反应是可逆反应，实际反应放出的热量小于理论值，故Q1>2Q2，故选a；
（2）根据图像判断，减小的物质是反应物，增大的物质生成物，变化量之比是化学计量数之比，反应的A、B、C物质的量之比为(5-3): (2-1): (4-2)=2:1:2；且因为2min后各物质都存在，且物质的量不变，说明达到该反应是可逆反应，故方程式为：2A(g)+B(g) 2C(g)；
（3）反应开始至2min时，B的平均反应速率 mol·L-1·min-1；
（4）a．速率没有说明正逆，不能判断是否达到平衡装置，a不符合题意；
b．容器体积和气体总质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡，b不符合题意；
c．不同物质的速率比值不等于系数比，正逆反应速率不相等，不能说明达到平衡，c不符合题意；
d．容器内各物质浓度保持不变，说明平衡不再移动，能作为平衡标志，故d符合题意；
故选答案d；
（5）根据速率的影响因素进行判断，降低温度时速率会减小，加入正催化剂会加快反应速率，减小容器容积相当于增大物质浓度反应速率加快，故选①；
（6）乙装置中铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子，为负极，负极反应式为；
（7）丙装置中总反应为甲烷和氧气、氢氧化钾反应生成碳酸钾，反应消耗氢氧根离子，故溶液碱性减弱；
（8）甲装置中两电极质量相等，反应时铁极溶解生成亚铁离子，Pt极上铜离子得到电子析出铜单质，导线中转移0.3 mol电子时，铁极减小0.15mol铁，质量为8.4g，Pt极析出0.15mol铜，质量为9.6g，两电极质量相差18g。
18．(1)该反应的ΔH>0、ΔS1 000 ℃后，c(HCOO-)增大，Nafion膜阻拦作用下降 阳极区pH减小，HCO浓度下降，K＋部分迁移至阴极区，阳极区离子浓度下降，导电能力减弱
(3) Cu 回溯CH4生成机理，第1步是C与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au对CO的吸附能力较小，易脱离；Cu对CO的吸附能力强，不易从催化剂表面脱离

【详解】（1）利用反应CO2(g)＋H2(g)⇌HCOOH(g)；ΔH =＋14.9 kJ·mol-1不能实现CO2直接加氢合成HCOOH，原因是该反应的ΔH>0、ΔS1000C后又显著下降，可能原因是Nafion膜可以阻止HCOO-在阳极放电；电量>1 000 ℃后，c(HCOO-)增大，Nafion膜阻拦作用下降；
③ 若电解时将Nafion膜置于两个电极中间，保持电流恒定，20 h时向阳极区补充KHCO3， 0～20 h，电压增大的原因是阳极区pH减小，HCO浓度下降，K＋部分迁移至阴极区，阳极区离子浓度下降，导电能力减弱
（3）若还原产物主要为CH4时，应选择Cu作催化剂，因为Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离，第1步是C与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au对CO的吸附能力较小，易脱离；Cu对CO的吸附能力强，不易从催化剂表面脱离。