第四章 化学反应与电能-2021-2022学年高二化学上学期期末检测核心素养卷（人教版2019选择性必修1）（提升卷）（解析版）

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1．（2021·黑龙江·大庆市东风中学高二期中）最新研究的锌铈液流电池具有储能高、污染小等优点，其工作原理如图所示，其中电极为惰性材料，不参与电极反应。下列说法正确的是
A．放电时，电池外接负载，将储存在电解质溶液中的化学能转化为电能，其储能容量取决于电解液的容量和浓度
B．充电时，极发生还原反应，电极反应式
C．充电时，当外电路中通过电子时，极室中溶液的质量减少
D．选择性离子交换膜应为质子交换膜，电池放电时从极室移向极室
【答案】A
【分析】
放电时锌做负极，变成锌离子，正极是，电池的总反应为： 。充电时，a为阴极，锌离子变成锌单质，b为阳极，。据此解答。
【详解】
A．电池是将化学能变成电能，其储能容量取决于电解液的体积和浓度，A正确；
B．锌为负极，则充电时，a为阴极，b电极为阳极，发生氧化反应，B错误；
C．充电时，a极是锌离子变成锌单质，当外电路中通过电子时，极室中溶液中有的锌离子变成锌单质，但溶液中有阳离子流入，故溶液的减少质量不是，C错误；
D．充电和放电过程中正极电解液和负极电解液不能混合，故加入氢离子平衡电荷，故为质子交换膜，电池放电时，从a极室移向b极室，D错误；
故选A。
2．（2021·黑龙江·大庆市东风中学高二期中）如图所示的装置，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加，乙池中某电极上析出某金属。下列说法正确的是
A．甲池中电极上析出金属银，乙池中电极上析出某金属
B．甲池中电极上析出金属银，乙池中电极上析出某金属
C．某盐溶液可能是溶液
D．某盐溶液可能是溶液
【答案】C
【详解】
A．甲池中a为电解池阴极，银离子在阴极上反应生成银单质，A错误；
B．a为电解池的阴极，银离子在a电极上生成银单质，乙池中d为阳极，溶液中的阴离子反应，不可能析出金属，B错误；
C．某盐溶液可以是硫酸铜，在c电极上析出铜，C正确；
D．若为硝酸镁，则不会析出金属，D错误；
故选C。
3．（2021·江苏泰州·高三阶段练习）MFC—电芬顿技术不需要外加能即可发生，通过产生羟基自由基(•OH)处理有机污染物，可获得高效的废水净化效果。其耦合系统原理示意图如图，下列说法不正确的是
A．电子移动方向为a→Y，X→b
B．Y电极上得到双氧水的反应为O2+2e-+2H+=H2O2
C．乙池可在酸性较弱的环境中使用
D．理论上当乙池中产生1ml羟基自由基时，甲池中有2mlH+从M室移动到N室
【答案】C
【分析】
根据电极上的反应可知，甲为燃料电池，通入燃料的a电极为负极，通入氧气的b电极为正极，则乙为电解池，X电极为阳极，Y为阴极。
【详解】
A．串联装置中，电子由原电池负极流向电解池阴极，即a→Y，由电解池的阳极流向原电池正极，即X→b，A正确；
B．据图可知溶液中O2在Y电极上得电子生成H2O2，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2，B正确；
C．酸性较弱的环境中，Fe3+容易生成沉淀，无法正常工作，C错误；
D．乙池中生成羟基自由基的反应为Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH，所以产生1ml羟基自由基时，消耗1ml H2O2，根据电极反应可知转移2ml电子，根据电荷守恒可知，甲池中有2mlH+从M室(负极)移动到N室(正极)，D正确；
综上所述答案为C。
4．（山东省潍坊市2021-2022学年高三上学期学科核心素养测评化学试题）科学家开发了一种绿色环保“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．吸附层a发生的电极反应： H2-2e-+2OH-=2H2O
B．离子交换膜只允许Na+通过
C．一段时间后右极室pH增大
D．“全氢电池”将酸碱反应的中和能转化为电能
【答案】B
【分析】
吸附层a吸收H2，作阳极，发生的电极反应：H2-2e-+2OH-=2H2O，吸附层b释放H2，作阴极，发生的电极反应：2H++2e-=H2↑，离子交换膜为阳离子交换膜，从左边移动到右边，据此分析解答。
【详解】
A．吸附层a吸收H2为阳极，电极反应：H2-2e-+2OH-=2H2O，A正确；
B．H+在吸附层b参加反应，离子交换膜还允许H+通过，B错误；
C．右极室发生的电极反应：2H++2e-=H2↑，一段时间后，pH增大，C正确；
D．将正、负电极反应叠加可知，实际发生的是H++OH-=H2O，全氢电池工作时，将酸碱反应的中和能转化为电能，D正确；
故答案选B。
5．（2021·江苏·扬州中学高二阶段练习）碱吸-电解法处理硫酸厂烟气中SO2的流程和电解过程如图。下列说法正确的是
A．电极a为电解池的阴极
B．电极b上发生的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑
C．半透膜Ⅰ为阴离子交换膜，半透膜Ⅱ为阳离子交换膜
D．若收集到标准状况下22.4 L的气体G，则有2 ml M离子移向左室
【答案】C
【分析】
电极a处进入稀硫酸得到浓硫酸，说明SO通过半透膜Ⅰ进入左侧，在a电极上被氧化生成SO，电极反应为SO-2e-+H2O=SO+2H+；所以半透膜Ⅰ为阴离子交换膜，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，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，半透膜Ⅱ为阳离子交换膜，钠离子透过半透膜Ⅱ进入右侧，从而得到浓NaOH溶液。
【详解】
A．根据分析可知电极a为电解池阳极，故A错误；
B．根据分析可知电极b为阴极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故B错误；
C．根据分析可知半透膜Ⅰ为阴离子交换膜，半透膜Ⅱ为阳离子交换膜，故C正确；
D．气体G为H2，标况下22.4LH2即1mlH2，则转移2ml电子，M离子为SO，带两个单位负电荷，所以有1mlM离子移向左室，故D错误；
故选：C。
6．（山东省潍坊市2021-2022学年高三上学期学科核心素养测评化学试题）下列实验原理与装置能达到实验目的的是
A．用装置甲检验溶液中是否有K+
B．用装置乙验证铁钉能否发生析氢腐蚀
C．用装置丙收集氨气
D．用装置丁提纯粗碘
【答案】D
【详解】
A．应透过蓝色钴玻璃片观察钾离子的焰色反应，故A错误；
B．铁钉在饱和食盐水中发生吸氧腐蚀，不能发生析氢腐蚀，故B错误；
C．通入氨气的圆底烧瓶中没有空气的出口，故C错误；
D．可以用碘升华的方法提纯粗碘，故D正确；
故选D。
7．（2021·北京市第九中学高二期中）如图四幅图依次对应ABCD四种说法，不正确的是
A．钢铁发生吸氧腐蚀B．钢铁发生析氢腐蚀
C．将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好D．钢闸门作为阴极而受到保护
【答案】C
【详解】
A．由图可知，正极上氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，则图给钢铁腐蚀为吸氧腐蚀，故A正确；
B．由图可知，正极上氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，则图给钢铁腐蚀为析氢腐蚀，故B正确；
C．由图可知，图给钢闸门保护方法为牺牲阳极的阴极保护法，若经锌换成比铁活泼性弱的铜，钢闸门中的铁做原电池的负极，钢闸门的腐蚀速率会加快，故C错误；
D．由图可知，图给钢闸门保护方法为外加直流电源的阴极保护法，钢闸门与直流电源的负极相连做电解池的阴极被保护，故D正确；
故选C。
8．（2021·重庆巴蜀中学高三阶段练习）科研人员通过控制光沉积的方法构建Cu2O—Pt/SiC/LrOx，型复合材料光催化剂，然后以Fe2+和Fe3+离子渗透Nafin膜构建了一个还原和氧化反应分离的人工光合体系，其反应机理如图：
下列说法正确的是
A．该人工光合体系的总反应为CO2+H2OHCOOH+O2
B．该反应能量转化形式为光能→化学能
C．图中a、b分别代表Fe3+、Fe2+
D．Cu2O—Pt上发生的反应为CO2+2e-+2H2O=HCOOH+2OH-
【答案】B
【分析】
在可见光照射下，水分子在光催化剂Pt/WO3表面失去电子释放出氧气，电子由Pt传输给溶液中的Fe3+生成Fe2+，Fe2+透过Nafin膜抵达光催化剂Cu2O-Pt/SiC/IrOx表面，在光照、催化下失去电子重新变为Fe3+并通过Nafin膜返回，CO2在催化剂表面得到电子并结合H+生成HCOOH。
【详解】
A．Fe2+和Fe3+离子渗透Nafin膜可协同CO2、H2O分别反应，构建了一个人工光合作用体系，图中物质转化得到，光合作用反应的化学方程式：2CO2+2H2O2HCOOH+O2，故A错误；
B．构建了人工光合作用体系，该反应能量转化形式为光能→化学能，故B正确；
C．左边水变化为氧气，发生氧化反应，则铁离子发生还原反应，右边二氧化碳生成甲酸发生了还原反应，铁元素发生氧化反应，则图中a、b分别代表Fe2+、Fe3+，故C错误；
D．介质为酸性，CO2在催化剂表面得到电子并结合H+生成HCOOH，电极反应式为：CO2+2e-+2H+=HCOOH，故D错误；
故选：B。
9．（2021·山东师范大学附中高三期中）下列实验装置或操作能达到相应实验目的的是
A．用Ⅰ装置测定氯水的pHB．用图Ⅱ装置保存液溴
C．用图Ⅲ装置制备Fe(OH)2并能较长时间不变色D．用图Ⅳ实验室模拟侯氏制碱法原理
【答案】C
【详解】
A．氯水中次氯酸具有漂白性，不能直接用pH试纸检测其pH，A错误；
B．液溴易挥发，且有氧化性，需用水进行液封，但不能用橡胶塞密封，易被溴氧化，而应该用玻璃塞，B错误；
C．图Ⅲ装置为电解池原理，Fe作阳极，失电子生成亚铁离子后与氢氧化钠发生复分解反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，煤油可起到液封作用，隔绝外界空气，防止氢氧化亚铁被氧化，实验能达到目的，C正确；
D．氨气极易溶于水，导气口不能直接接触溶液，应该有防倒吸装置，图示中两种气体进气口反了，D错误；
故选C。
10．（2021·重庆巴蜀中学高三阶段练习）天津大学研究团队以KOH溶液为电解质，CP和Ni2P纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物()的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法正确的是
A．若用铅蓄电池作为电源，CP极连接铅蓄电池的正极
B．Ni2P电极反应式为RCH2NH2-4e-+4OH-=RCN+4H2O
C．合成1ml偶氮化合物，需转移4ml电子
D．离子交换膜是阳离子交换膜
【答案】B
【分析】
该装置为电解池，Ni2P电极上是RCH2NH2失电子生成RCN，发生氧化反应，Ni2P为阳极，电极反应为：RCH2NH2-4e-+4OH-=RCN+4H2O，消耗OH-，CP电极上硝基苯变化为偶氮化合物，发生的是还原反应，为电解池的阴极，电极反应：2+8e-+4H2O=+8OH-，据此分析判断。
【详解】
A．铅蓄电池属于二次电池，其电极材料分别是Pb和PbO2，工作时负极材料是Pb，Pb失电子生成硫酸铅，PbO2为正极，该装置为电解池，CP电极上硝基苯变化为偶氮化合物，发生的是还原反应，为电解池的阴极，CP极连接铅蓄电池的负极，故A错误；
B．Ni2P电极上是RCH2NH2失电子生成RCN，发生氧化反应，Ni2P为阳极，电极反应为：RCH2NH2-4e-+4OH-=RCN+4H2O，故B正确；
C．CP电极上硝基苯变化为偶氮化合物，电极反应：2+8e-+4H2O=+8OH-，合成1ml偶氮化合物，要转移8mle-，故C错误；
D．由Ni2P电极上是RCH2NH2失电子生成RCN，Ni2P电极反应式：RCH2NH2-4e-+4OH-=RCN+4H2O可知，阳极上的反应会消耗OH-，为保持电中性，右端OH-通过阴离子交换膜移向左端，所以该离子交换膜是阴离子交换膜，故D错误；
故选：B。
11．（2021·云南师大附中高三阶段练习）2020年，天津大学张兵教授团队实现了两电极体系中将温室气体CO2转化为甲酸的高选择性合成，装置工作原理如图(隔膜a只允许OH-通过)。下列说法错误的是
A．Ni2P为阳极，发生氧化反应
B．在外电场作用下，OH-由左向右迁移
C．In/In2O3-x电极上发生的反应：CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-
D．若Ni2P电极上生成1mlCH3(CH2)6CN，理论上通过隔膜a的OH-为2ml
【答案】D
【详解】
A．由图可知，Ni2P电极上CH3(CH2)7NH2→CH3(CH2)6CN发生氧化反应，故Ni2P电极为阳极，A正确。
B．电解过程中，阴离子向阳极移动，则由In/In2O3−x电极区向Ni2P电极区迁移，B正确。
C．由图可知，In/In2O3−x电极为阴极，故电极反应为CO2++H2O=，C正确。
D．由图可知，Ni2P电极为阳极，阳极反应为CH3(CH2)6CH2NH2+−=CH3(CH2)6CN+4H2O，故每生成1mlCH3(CH2)6CN，转移4ml电子，根据电子守恒，通过隔膜a的应为4ml，D错误。
答案选D。
12．（2021·河北·邢台一中高二阶段练习）下列实验操作、实验现象、解释或结论都正确且有因果关系的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】A
【详解】
A．向盛有2mL0.1ml∙L-1AgNO3溶液的试管中滴加3mL0.1ml∙L-1NaCl溶液，AgNO3与NaCl完全反应，生成AgCl白色沉淀，再向其中滴加一定量0.1ml∙L-1KI溶液，白色的AgCl沉淀转化为黄色的AgI沉淀，由此可知常温下，溶度积：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)，A项正确；
B．常温下，CH3COONH4溶液的pH等于7，说明溶液中相同浓度的CH3COO-和NH的水解程度相等，但是浓度越大，发生水解的CH3COO-和NH的物质的量越大，越促进水的电离，故同温下，不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度不相同，B项错误；
C．用铂(Pt)电极电解等浓度的足量Fe(NO3)3、Cu(NO3)2混合溶液，Fe3+先放电，阴极先有固体Fe析出，后有固体Cu析出，不能说明金属活动性：Fe＞Cu，C项错误；
D．5mL0.1ml∙L-1FeCl3溶液中滴加3mL0.1ml∙L-1KI溶液，FeCl3溶液过量，二者充分反应后，所得溶液中存在未反应完的Fe3+，取少量反应后溶液于试管中，再滴入几滴KSCN溶液，则可能是未反应完的Fe3+与KSCN反应生成红色的络合物，不能说明KI与FeCl3的反应为可逆反应，D项错误；
答案选A。
13．（2021·江苏江苏·高三期中）纳米零价铁除去酸性废水中的三氯乙烯、五价砷的原理如图所示，下列说法正确的是
A．该处理过程中将电能转化为化学能
B．该处理过程中纳米零价铁中的Fe为正极
C．每生成11.2L乙烷，转移电子0.4ml
D．酸性废水中的五价砷除去过程中As和S都被Fe2+还原了
【答案】D
【分析】
根据题中原理图分析，处理过程中，Fe由0价转化为Fe2+，失去电子，发生氧化反应，做原电池负极，在酸性条件下，C2HCl3被还原为乙烷，则电极反应式为C2HCl3+5H++8e-=C2H6+3Cl-，亚铁离子在酸性条件下和、发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2++++14H+=FeAsS↓+13Fe3++7H2O；此据此解答。
【详解】
A．由上述分析可知，该处理过程是利用原电池原理，即将化学能转化为电能，故A错误；
B．由上述分析可知，Fe由0价转化为Fe2+，失去电子，发生氧化反应，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，做原电池负极，故B错误；
C．由于缺少标准状况这个条件，气体摩尔体积Vm不能使用22.4L/ml这个数值来计算乙烷的物质的量，故C错误；
D．由上述分析可知，亚铁离子在酸性条件下和、发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2++++14H+=FeAsS↓+13Fe3++7H2O，此反应中As元素、S元素均得到电子，发生还原反应，Fe2+失电子发生氧化反应，即酸性废水中的五价砷除去过程中As和S都被Fe2+还原了，故D正确；
答案为D。
14．（2021·重庆·高三期中）近年来国家大力扶持新能源项目建设。图1是太阳能电池工作示意图，可与图2石墨烯锂电池联合使用。已知石墨烯锂电池的反应式为：(M=Mn、C、Ni)，下列说法错误的是
A．给石墨烯锂电池充电时，Y接太阳能电池的P电极
B．石墨烯锂电池具有能量密度高的优点
C．石墨烯锂电池放电时，负极反应为：
D．石墨烯锂电池充电时，每转移2ml电子，图2阳极质量减少7g
【答案】D
【分析】
由图1可知，太阳能电池中带正电粒子向P电极移动，故P电极为正极，N电极为负极；图2中，根据价态变化，放电时，M元素的化合价降低，，Li元素化合价升高，可知，石墨烯锂电池放电时，X为负极，Y为正极，石墨烯锂电池充电时，X为阴极，Y为阳极，据此作答。
【详解】
A．给石墨烯锂电池充电时，Y为阳极接太阳能电池的P电极正极，A项正确；
B．锂的密度小，可知石墨烯锂电池具有能量密度高的优点，B项正确；
C．石墨烯锂电池放电时，，Li元素化合价升高，则负极反应为：，C项正确；
D．Y为阳极，电极方程式为：，每转移xml电子，图2阳极质量减少7xg，则每转移2ml电子，图2阳极质量减少14g，D项错误；
答案选D。
15．（2021·河南南阳·高二期中）下图是一套模拟工业生产的电化学装置。丙装置中两电极均为惰性电极，电解质溶液为KCl溶液，不考虑气体溶解，且钾离子交换膜只允许钾离子通过。下列说法正确的是
A．若甲装置中b为精铜，a为镀件，则可实现a上镀铜
B．丙装置可以制取KOH溶液，制得的KOH可以通过g口排出
C．当d电极消耗标准状况下2.24LO2时，丙装置中阳极室溶液质量减少29.8g
D．若甲装置中a、b均为惰性电极，向甲所得溶液中加入0.05mlCu2(OH)2CO3后恰好使溶液复原，则电路中转移的电子数目为0.2NA
【答案】C
【分析】
由图可知，乙装置为燃料电池，通入甲醇的c极为燃料电池的负极，通入氧气的d极是正极，甲装置为电镀池或电解硫酸铜溶液的电解池，与燃料电池负极c相连的b极为阴极，a极为阳极，丙装置为电解氯化钾溶液的电解池，与燃料电池正极d相连的e极为阳极，f极为阴极。
【详解】
A．若装置甲为电镀池，实现镀件上镀铜，阴极为镀件，阳极为精铜，则b极为镀件，a极为精铜，故A错误；
B．由分析可知，丙装置为电解氯化钾溶液的电解池，e极为阳极，f极为阴极，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，钾离子通过钾离子交换膜进入阴极区，则高浓度的氢氧化钾溶液从h口排出，故B错误；
C．由分析可知，丙装置为电解氯化钾溶液的电解池，e极为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，富集的钾离子通过钾离子交换膜进入阴极区，阳极室溶液减少质量实际为氯化钾的质量，当d电极消耗标准状况下2.24L氧气时，由得失电子数目守恒可知，阳极室溶液减少质量为×4×74.5ml/L=29.8g，故C正确；
D．若甲装置中a、b均为惰性电极，该装置为电解硫酸铜溶液的电解池，向所得溶液中加入碱式碳酸铜后恰好使溶液复原说明电解过程中先电解硫酸铜溶液，后电解水，由加入的碱式碳酸铜的物质的量为0.05ml可知，参与电解的铜离子为0.1ml、水为0.05ml，则电路中转移的电子数目为0.1ml×2×NAml—1+0.05ml×2×NAml—1=0.3NA，故D错误；
故选C。
16．（2021·福建·厦门外国语学校石狮分校高二阶段练习）用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是
A．同温同压下，阴极与阳极产生的气体体积比为2∶1
B．b极的电极反应式为2H2O + 2e-=H2↑+OH-
C．产品室中发生的反应是B(OH)3+OH-=B(OH)
D．每增加1 ml H3BO3产品，NaOH溶液增重44 g
【答案】A
【分析】
由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H+，a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，原料室中的Na+通过阳膜A进入a 极室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中的B(OH)通过阴膜B进入产品室，b极室中氢离子通入阳膜A进入产品室，B(OH)、H+发生反应生成H3BO3；a、b电极反应式分别为2H2O+2e-=H2↑+2OH-、2H2O-4e-=O2↑+4H+，理论上每生成1ml产品，b极生成1ml H+、a 极生成0.5ml H2。
【详解】
A．由上述分析可知，阴阳极转移电子数相同时，阴极与阳极产生的气体体积比为2：1，故A正确；
B．b极为阳极，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故B错误；
C．产品室中B(OH)、H+发生反应生成H3BO3，反应离子方程式为B(OH) +H+=B(OH)3+H2O，故C错误；
D．每增加1ml H3BO3产品，则有1ml Na+移向NaOH溶液，同时有0.5ml H2生成，因此NaOH溶液质量增加1ml×23g/ml-0.5ml×2g/ml=22g，故D错误；
故选A。
二、填空题
17．（2021·全国·高二课时练习）甲烷燃料电池采用铂作为电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将上述两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，如下图所示。回答下列问题。
（1）甲烷燃料电池工作时，其电极反应分别为：正极___________；负极___________。
（2）闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是___________，电解NaCl溶液的总反应式为___________。
（3）若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，则理论上最多能产生氯气的体积为___________L(标准状况)。
【答案】
（1） 2O2+4H2O+8e-=8OH- CH4+10OH--8e-=+7H2O
（2） H2 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3）4
【分析】
根据图示，前面两个燃料电池串联，然后电解饱和食盐水。碱性介质中，甲烷燃料电池中，正极发生还原反应，氧气得电子被还原，负极发生氧化反应，甲烷被氧化生成碳酸盐和水，则a为阳极，b为阴极，据此分析解答。
（1）
甲烷燃料电池中正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子，正极电极反应式为：2O2+4H2O+8e-=8OH-，负极发生氧化反应，甲烷在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水，负极电极反应式为：CH4+10OH--8e-=+7H2O，故答案为：2O2+4H2O+8e-=8OH-；CH4+10OH--8e-=+7H2O；
（2）
a为阳极，发生氧化反应，氯离子在阳极放电生成氯气，b为阴极，发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，所以电池总反应式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，故答案为：H2；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（3）
根据得失电子守恒，可得：1 ml CH4～8 ml e-～4 ml Cl2，故若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，该电池为串联电路，则生成4L Cl2，故答案为：4。
18．（2021·重庆·高二阶段练习）原电池是能源利用的一种方式，在生产、生活、科技等方面都有广泛的应用。
（1）煤既可通过火力发电厂转化为电能，又可通过原电池转化为电能，通过原电池转化为电能的优点有___(答两点)。
（2）电工操作中规定，不能把铜线和铝线拧在一起连接线路，原因是___。
（3）化学电池的种类很多，依据电解质溶液的酸碱性可将化学电池分为___(填数字)类，在图1所示的原电池中，其他条件不变将电解质溶液改为稀硫酸，若电流计指针偏转方向发生了改变，此时金属X可以是___(填标号，下同)；若电流计指针偏转方向没有发生改变，此时金属X可以是___。
A．Mg B．C C．Fe D．Na
（4）氢氧燃料电池是宇宙飞船上的一种化学电源，其结构如图2所示。两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体从孔隙中逸出，并在电极表面放电，则a极为___(填“正极”或“负极”)，a极上的电极反应式为__。该电池每产生1kW·h电能会生成350gH2O(l)，则该电池的能量转化率为___(保留四位有效数字)。[已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ·ml-1]
【答案】
（1）能量利用率高、污染小
（2）在潮湿的空气中，铜线、铝线接触会形成原电池，使铝线很快被腐蚀
（3） 3 A C
（4） 负极 H2-2e-+2OH-=2H2O 64.78%
【解析】
（1）
原电池直接把化学能转化为电能，能量利用率高、污染小；
（2）
在潮湿的空气中，铜线、铝线接触会形成原电池，铝作负极，使铝线很快被腐蚀，所以电工操作中规定，不能把铜线和铝线拧在一起连接线路；
（3）
化学电池的种类很多，依据电解质溶液的酸碱性可将化学电池分为碱性电池、酸性电池、有机电解液电池，分为3类；在图1所示的原电池中，其他条件不变将电解质溶液改为稀硫酸，若电流计指针偏转方向发生了改变，说明碱性条件下铝是负极、酸性条件下X是负极，则X的活泼性大于Al，金属X可以是Mg，选A；若电流计指针偏转方向没有发生改变，说明酸性、碱性条件下都是Al为负极，X的活泼性小于Al，此时金属X可以是Fe，选C。
（4）
a极氢气失电子生成水，氢气发生氧化反应，a为负极，a极上的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O。
根据2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ·ml-1，氢气和氧气反应，每生成36g水放出571.6kJ的能量，生成350gH2O(l)放出的能量是，则该电池的能量转化率为。
19．（2021·湖北·高二阶段练习）为了减少对环境的污染，煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。电解脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将转化为，再将煤中的含硫物质(主要成分是)氧化为和：。已知：两电极为完全相同的惰性电极。
回答下列问题：
（1）为电源的_______(填“正极”或“负极”)。
（2）电解池刚开始工作时，上的电极反应式为_______。
（3）电解池工作时，往_______(填“”或“”)极移动，一段时间后，混合液中的物质的量_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
（4）若电路中转移电子，则此时消耗的的质量为_______(不考虑其他反应)，产生的气体的体积为_______(已换算成标准状况)。
（5）电解过程中，混合溶液中的将_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】
（1）正极
（2）
（3） 变大
（4） 2.4 3.36
（5）变小
【分析】
根据原理装置图可知，Mn2+在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2+-e-=Mn3+，H+在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H++2e-=H2↑，混合液中发生反应FeS2+15Mn3++8H2O==Fe3++15Mn2++2+16H+，据此分析解答问题。
（1）
Mn2+在阳极失去电子，发生氧化反应，故为电源的正极。
（2）
电解池刚开始工作时，H+在阴极得到电子，发生还原反应，上的电极反应式为2H++2e-=H2↑。
（3）
电解池工作时，阴离子移向阳极，故往极移动；由总反应可知，反应生成了，一段时间后，混合液中的物质的量变大。
（4）
1mlFeS2转移15ml电子，故转移电子，则此时消耗的的物质的量为0.02ml，质量为0.02ml×120g/ml=2.4g；生成1ml氢气转移2ml电子，故转移电子，则氢气的物质的量为0.15ml，标况下的体积为0.15ml×22.4L/ml=3.36L。
（5）
根据总反应可知，随着反应的进行，c(H+)增大，pH变小。
20．（2021·山东师范大学附中高三期中）NOx是主要大气污染物，可用氨催化吸收法和电解氧化吸收法除去。
I．氨催化吸收法：某同学采用以下装置或步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程。回答下列问题：
（1）实验室制备氨气的发生装置，可以选择下图装置中的___________(填序号)。
（2）将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按下图装置进行实验。
①Z中盛有___________(填名称)；打开K1，关闭K2，NO2能够被NH3还原，预期观察到Y装置中的现象是___________。
②氨气与NOx反应的化学方程式为___________。
II．电解氧化吸收法：其原理如图所示：
（3）从A口中出来的物质的是___________。
（4）写出电解池阴极的电极反应式___________。
III．氢气选择性催化还原(H2-SCR)是目前消除NO的理想方法，备受研究者关注。
H2-SCR法的主反应：2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) △H1
副反应：2NO(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g) △H2＜0
回答下列问题：
（5）提高主反应选择性的最佳措施是___________。
A．降低温度B．增大压强C．增大c(H2)D．使用合适的催化剂
（6）H2-SCR在Pt-HY催化剂表面的反应机理如下图
已知在HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为4：1，补充并配平下列化学方程式：___________
___________+___________NO+___________O2=___________N2+___________H2O+ ___________
【答案】
（1）D
（2） 氢氧化钠溶液 混合气体颜色变浅(红棕色变浅)，甚至变为无色；Y装置试管壁上有液滴出现 6NOx+4xNH3=(3+2x)N2+6xH2O
（3）O2和较浓的硫酸
（4）2＋2H＋＋2e-=S2O＋2H2O
（5）D
（6）4+4NO+O2=4N2+6H2O+4H+
【解析】
（1）
A．NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，但NH3和HCl在管口遇冷又化合反应生成NH4Cl，故A错误；
B．浓氨水遇到到生石灰，含有的水与生石灰化合生成熟石灰，过程中放出大量热，使浓氨水受热分解产生氨气，但收集氨气时试管不能用塞子堵住，故B错误；
C．NH4Cl固体与熟石灰共热制备氨气，由于反应时有水生成，试管应倾斜向下，故C错误；
D．浓氨水受热可分解产生氨气，使用液液加热型装置，故D正确；
答案D。
（2）
①NH3极易溶于水，有毒，不能随意排放到空气中，且NO2也有毒，而且能和氢氧化钠溶液反应，故Z中盛有的是氢氧化钠溶液。从题目中可知NO2能够被NH3还原，生成氮气和水，故Y装置中可观察到的现象是混合气体颜色变浅(红棕色变浅)，甚至变为无色；Y装置试管壁上有液滴出现。
②氨气与NOx反应，氨气被氧化成氮气和水，NOx被还原成氮气，则反应的化学方程式是6NOx+4xNH3=(3+2x)N2+6xH2O。
（3）
从电解氧化法吸收的原理图可知，和A口相连的电极是阳极室，通入的是稀硫酸，而阴极室通入的是溶液，出来的是S2O。则根据电极放电顺序，可知阳极是OH-失去电子发生氧化反应，生成水和氧气，而H+通过阳离子交换膜进入到阴极室，和反应生成S2O和水，所以整个电解过程中阳极室中的水减少，则阳极室的硫酸浓度会变大，故从A口中出来的物质是氧气浓度变大的硫酸。
（4）
从分析可知，H+通过阳离子交换膜进入到阴极室，和反应生成S2O和水，从 到S2O是化合价降低的过程，得到电子发生了还原反应，则电解池的阴极的电极反应室为2＋2H＋＋2e-=S2O＋2H2O。
（5）
A．降低温度，由于△H2＜0，则有利于副反应反生，故A不符合题意；
B．增大压强，均有利于主副正反应的反生，故B不符合题意；
C．增大c(H2)浓度，也有利于副反应正方向进行，故C不符合题意；
D．通过选择合适的催化剂可加快主反应的反应速率来提高主反应的选择性，故D符合题意；
答案D。
（6）
已知在HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为4：1，则根据氧原子守恒，H2O前面的系数是6，根据N元素和O元素的化合价变化情况，结合NO、O2物质的量之比为4：1，可知前的系数是4，根据元素守恒、电荷守恒，可知生成物缺的的是H+，则H+前系数是4，N2前系数是4，故完整的离子方程式是4+4NO+O2=4N2+6H2O+4H+。
21．（2021·河北·邢台一中高二阶段练习）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：
（1）二氧化氯()为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、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___________。
②a极区___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
（2）电解溶液制备。
①工业上，通常以软锰矿(主要成分是)与的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的，化学方程式为___________。
②用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解溶液可制备。上述过程用流程图表示如下：
则阳极的电极反应式为___________；该工艺流程中循环利用的物质是___________。
（3）电解硝酸工业的尾气可制备，其工作原理如图所示：
①阴极的电极反应式为___________。
②将电解生成的全部转化为，则通入的与实际参加反应的的物质的量之比至少为___________。
【答案】
（1） 正极 增大 阳
（2）
（3） 1：4
【解析】
（1）
由图可知，b电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化氯气体和氢离子，电极反应式为，a电极为电解池的阴极，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，阳极区钠离子通过阳离子交换膜进入阴极区；
①由分析可知，b电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化氯气体和氢离子，电极反应式为，故答案为：；
②由分析可知，a电极为电解池的阴极，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，由电极反应式可知，阴极附近溶液pH增大，故答案为：增大；
③由分析可知，电解池工作时，阳极区钠离子通过阳离子交换膜进入阴极区，故答案为：阳；
（2）
由图可知，熔融池中发生的反应为二氧化锰、氢氧化钾和氧气在加热条件下发生反应生成锰酸钾和水，反应生成的锰酸钾在阳极室中电离出的锰酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成高锰酸根离子，阴极室中水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极室，在阴极室制得氢氧化钾溶液，氢氧化钾溶液经蒸发得到氢氧化钾固体，氢氧化钾固体可以进入熔融室循环使用；
①由分析可知，熔融池中发生的反应为二氧化锰、氢氧化钾和氧气在加热条件下发生反应生成锰酸钾和水，反应的化学方程式为，故答案为：；
②由分析可知，阳极室中电锰酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成高锰酸根离子，电极反应式为；阴极室制得氢氧化钾溶液经蒸发得到氢氧化钾固体，氢氧化钾固体可以进入熔融室循环使用，故答案为：；KOH；
（3）
由图可知，阴极室中一氧化氮在酸性条件下在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子，电极反应式为；阳极室中一氧化氮在水分子作用下在阳极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式为向产品室中通入氨气与氢离子反应生成铵根离子，从而得到高浓度的硝酸铵溶液；
①由分析可知，阴极室中一氧化氮在酸性条件下在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子，电极反应式为，故答案为：；
②由分析可知，阴极室中一氧化氮在酸性条件下在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子，阳极室中一氧化氮在水分子作用下在阳极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，由得失电子数目守恒可知，阴极消耗3ml一氧化氮和6ml氢离子，阳极消耗5ml一氧化氮，生成4ml氢离子，则电解过程中生成的2ml氢离子需消耗2ml氨气，所以通入氨气和反应一氧化氮的物质的量为2ml：(5ml+3ml)=1：4，故答案为：1：4。
选项
实验操作
实验现象
解释或结论
A
向盛有2mL0.1ml∙L-1AgNO3溶液的试管中滴加3mL0.1ml∙L-1NaCl溶液，再向其中滴加一定量0.1ml∙L-1KI溶液
先有白色沉淀生成，后又产生黄色沉淀
常温下，溶度积：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)
B
常温下，用pH计分别测定1ml∙L-1CH3COONH4溶液和0.1ml∙L-1 CH3COONH4溶液的pH
测得pH都等于7
同温下，不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度相同
C
用铂(Pt)电极电解等浓度的足量Fe(NO3)3、Cu(NO3)2混合溶液
阴极有红色固体物质析出
金属活动性：Fe＞Cu
D
向5mL0.1ml∙L-1FeCl3溶液中滴加3mL0.1ml∙L-1KI溶液，充分反应后，取少量反应后溶液于试管中，再滴入几滴KSCN溶液
溶液变红
KI与FeCl3的反应为可逆反应