2020高考化学二轮复习能力提升训练9电化学基础（含解析）

能力提升训练(9)
1．为了强化安全管理，某油库引进一台测空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是(　D　)

A．石墨电极作正极，发生还原反应
B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋
C．H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移
D．每消耗5.6 L O2，电路中通过1 mol 电子
解析：由图象知，石墨电极通入O2，发生还原反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项正确。铂电极上发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋，B项正确。在原电池中，阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，C项正确。由于没有指明反应温度和压强，不能通过体积计算O2的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D项不正确。
2．江苏正在建设世界最大的海上风电场，防腐蚀是建设海上风电场需要特别注意的问题，下列说法正确的是(　D　)
A．海水的pH一般在8.0～8.5之间，对风电机钢铁支架的腐蚀主要是析氢腐蚀
B．腐蚀总反应4Fe＋3O2＋2xH2O===2[Fe2O3·xH2O](铁锈)的ΔH>0，ΔS<0
C．钢部件镀锌前，可用碱液洗去表面的铁锈
D．热喷涂锌铝合金，可以减缓管道的腐蚀
解析：海水的pH一般在8.0～8.5之间，海水呈弱碱性，对钢铁支架的腐蚀主要是吸氧腐蚀，A错误；钢铁发生吸氧腐蚀总反应为4Fe＋3O2＋2xH2O===2(Fe2O3·xH2O)，该反应为放热反应，ΔH<0，ΔS<0，B错误；铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O，碱液与铁锈不反应，不能洗去钢部件表面的铁锈，C错误；锌铝合金比Fe活泼，锌铝合金为负极，钢铁为正极被保护，减缓管道的腐蚀，此保护法称为牺牲阳极的阴极保护法，D正确。
3．近年来，我国多条高压直流输电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀(如图所示)，下列说法正确的是(　B　)

A．阴极电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．阳极电极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．断电时，不能防止铁帽被腐蚀
D．绝缘子表面产生的OH－向阴极移动
解析：阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A错误；阳极锌失电子产生锌离子，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，B正确；断电时，锌环作负极，仍能防止铁帽被腐蚀，C错误；电解池中绝缘子表面产生的OH－向阳极移动，D错误。
4．某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是(　C　)

A．a电极发生反应：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋
B．质子交换膜处H＋由右向左移动
C．该电池在微生物作用下将化学能转化为电能
D．开始放电时b电极附近pH不变
解析：b极通入空气，因此b极为正极，a极为负极，负极上失去电子，电极反应式为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A项错误。根据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即H＋由左向右移动，B项错误。此装置是原电池装置，是化学能转化成电能的装置，C项正确。b极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，pH变大，D项错误。
5．(2019·桂林、百色、崇左联考)用镁－次氯酸钠燃料电池作电源模拟消除工业酸性废水中的Cr2O的过程(将“Cr2O”还原为“Cr3＋”)，装置如图所示。下列说法错误的是(　B　)

A．金属铁电极的电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋
B．装置中电子的流动路线是：C电极→惰性电极→金属铁电极→D电极
C．装置工作过程中消耗7.2 g Mg，理论上可消除0.1 mol Cr2O
D．将Cr2O处理后的废水比原工业废水的pH大
解析：结合题意及题图可知左侧装置为原电池，右侧装置为电解池；结合Cr2O被还原为Cr3＋，且不产生有毒的Cl2知，金属铁电极为阳极，惰性电极为阴极，则C电极和D电极分别为负极和正极。阳极上Fe失去电子，阳极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A项正确；装置中电子从负极→阴极，阳极→正极，即电子从C电极→惰性电极，金属铁电极→D电极，B项错误；装置工作过程中消耗7.2 g Mg时转移0.6 mol电子，根据各电极上转移电子数目相等，结合阴极的电极反应式Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O可知，理论上能消除0.1 mol Cr2O，C项正确；处理Cr2O时消耗废水中的H＋，即被处理后的废水中H＋浓度减小，pH增大，D项正确。
6．(2019·合肥质检二)如图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池，装置(Ⅱ)为两电极均为惰性电极的电解池。下列说法正确的是(　B　)

A．闭合开关K时，电极B为负极，且电极反应式为：2Br－－2e－===Br2
B．装置(Ⅰ)放电时，总反应为2Na2S2＋Br2===Na2S4＋2NaBr
C．装置(Ⅰ)充电时，Na＋从左到右通过阳离子交换膜
D．该装置电路中有0.1 mol e－通过时，电极X上析出3.2 g Cu
解析：闭合开关K时，电极B上发生的电极反应为：Br2＋2e－===2Br－，发生还原反应，电极B为正极，A项错误；装置(Ⅰ)放电时，电极B上发生反应：Br2＋2e－===2Br－，电极A上发生反应：2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，总反应为：2Na2S2＋Br2===Na2S4＋2NaBr，B项正确；装置(Ⅰ)充电时，电极A为阴极，电极B为阳极，根据电解池中阳离子向阴极移动，则Na＋从右到左通过阳离子交换膜，C项错误；电极X为阴极，若阴极只发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，则电路中有0.1 mol e－通过时，理论上析出铜的物质的量为0.05 mol，但该电解质溶液中n(Cu2＋)＝0.4 mol·L－1×0.1 L＝0.04 mol，故阴极上水电离出的H＋也放电，析出铜的物质的量为0.04 mol，其质量为2.56 g，D项错误。
7．将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液后可生成Pb，如图所示。下列说法不正确的是(　B　)

A．阳极区会有气泡冒出，产生O2
B．一段时间后，阳极附近pH明显增大
C．阴极的电极反应方程式为PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－
D．Na2PbCl4浓度下降后可在阴极区加入PbO，实现电解液的继续使用
解析：阳极电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阳极区会有气泡冒出，产生O2，一段时间后，阳极附近c(H＋)增大，pH减小，A正确、B错误；阴极电极反应：PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－，C正确；阴极电解一段时间后溶液为HCl和NaCl的混合溶液，根据“将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液”，继续向阴极区加PbO粗品可恢复其浓度且实现物质的循环利用，D正确。
8．(2019·湖北荆门调研)空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的充电电池。下图为RFC的工作原理示意图，下列有关说法中正确的是(　C　)

A．当有0.1 mol电子转移时，a极产生标准状况下1.12 L O2
B．b极上发生的电极反应是：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
C．c极上发生还原反应，B中的H＋可以通过隔膜进入A
D．d极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
解析：由题图可知a为阴极，b为阳极，则气体X为H2，气体Y为O2；c为正极，d为负极。正极、阴极发生还原反应，负极、阳极发生氧化反应，A、B、D错误；在原电池中阳离子移向正极，C正确。
9．(2019·大连重点中学考试)已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO形式存在。现以Al­H2O2燃料电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性电极)。下列说法正确的是(　D　)

A．燃料电池的总反应为2Al＋3HO===2AlO＋2H2O
B．电解时，Al消耗2.7 g，则产生氮气的体积为1.12 L
C．电极b是负极，且反应后该电极区pH增大
D．电解过程中，电子的流向：a→d，c→b
解析：本题考查燃料电池和电解池的反应原理。Al­H2O2燃料电池的总反应为2Al＋3HO===2AlO＋OH－＋H2O，A项错误；AlAlO、CO(NH2)2N2，根据各电极上转移电子数相等知，每消耗0.1 mol Al，转移0.3 mol电子，生成0.05 mol N2，在标准状况下氮气的体积为1.12 L，但B项未标明标准状况，B项错误；根据电解池中c极上发生氧化反应生成N2知，c极为阳极，故d极为阴极，所以a极为负极，b极为正极，正极的电极反应为HO＋H2O＋2e－===3OH－，反应后b极区溶液的pH增大，C项错误；a极为负极，b极为正极，c极为阳极，d极为阴极，故电解过程中电子的流向为a→d，c→b，D项正确。
10．(2019·山西四校联考)用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是(　D　)

A．当a、b都是铜时，电解的总反应方程式为：2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑
B．燃料电池工作时，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．当燃料电池消耗2.24 L甲醛气体时，电路中理论上转移0.2 mol e－
D．燃料电池工作时，负极反应为：HCHO＋H2O－2e－===HCOOH＋2H＋
解析：氧气在正极通入，甲醛在负极通入，因此a是阴极，b是阳极。当a、b都是铜时，相当于是铜的精炼，A错误；电解质为酸性电解质，则正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B错误；2.24 L甲醛的物质的量不一定是0.1 mol，则不能计算转移的电子数，C错误；负极甲醛失去电子转化为甲酸，D正确。
11．模拟电渗析法淡化海水的工作原理示意图如下。已知X、Y均为隋性电极，模拟海水中富含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子。下列叙述中不正确的是(　D　)

A．N是阴离子交换膜
B．Y电极上产生有色气体
C．X电极区域有浑浊产生
D．X电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
解析：Y电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，为保持Y电极附近溶液呈电中性，M、N之间海水中的阴离子需透过离子交换膜N进入右侧溶液，则N为阴离子交换膜，A正确；电解时，Y电极上产生的Cl2为有色气体，B正确；X为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，溶液中c(OH－)增大，易产生Mg(OH)2、Ca(OH)2沉淀而使X电极区域出现浑浊，C正确；X电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D错误。
12．净水器推销员用自来水做电解实验，一段时间后两极间产生灰绿色沉淀，并很快变成红褐色，然后用净水器净化后的水做电解实验，两极上只有气体产生，水中并无沉淀，用以证明自来水很“脏”。人们将自来水送检，却是合格的，下列有关说法合理的是(　C　)

A．推销员电解自来水时，用石墨作阳极；电解净化水时，用铁作阴极
B．电解自来水时，阴极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电解净化水时，a、b两极的pH变化如图2所示
D．电解自来水实验中，若阴极产生气体为3.36 L(标准状况)，则阳极质量减小5.6 g
解析：推销员电解自来水时，用铁作阳极，铁失电子成为Fe2＋，在阴极，水中的H＋得电子成为氢气，破坏了水的电离平衡生成了OH－，Fe2＋与OH－生成的氢氧化亚铁为灰绿色沉淀，氢氧化亚铁很快被氧化为红褐色的氢氧化铁，推销员电解净化水时，用石墨作阳极，阳极(b极)电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阳极区c(H＋)增大，pH降低，阴极(a极)电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极区c(OH－)增大，pH升高，故两极上只有气体产生，水中并无沉淀，故A、B项错误，C项正确；电解自来水实验中，若阴极产生气体(H2)为3.36 L(标准状况)，则转移的电子的物质的量为×2＝0.3 mol，阳极铁失电子成为Fe2＋，质量减小×56 g·mol－1＝8.4 g，D项错误。
13．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法不正确的是(　D　)

A．阳极室溶液由无色变成浅绿色
B．当电路中通过1 mol电子的电量时，阴极有0.5 mol的气体生成
C．电解时中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
解析：根据装置图知，Fe为阳极，阳极上Fe失电子发生氧化反应生成亚铁离子，所以阳极室溶液由无色变成浅绿色，A正确；阴极上H＋放电生成H2，因此当电路中通过1 mol电子的电量时，阴极有0.5 mol 的气体生成，B正确；电解时，溶液中NH向阴极室移动，SO向阳极室移动，中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降，C正确；电解一段时间后，阴极室溶液不一定是(NH4)3PO4，也可能得到酸式盐，D错误。
14．如图甲为将Pt电极置于含有Cu2＋和Ag＋各0.05 mol·L－1的电解液中(阴离子为NO)，图乙是电解过程中消耗的电荷量与阴极质量变化的关系图，下列说法不正确的是(　D　)

A．区间Ⅰ，在阴极上有金属银析出
B．区间Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液的pH均降低
C．区间Ⅱ，在阳极上有氧气放出
D．区间Ⅱ析出的固体质量是区间Ⅰ的2倍
解析：本题考查电解池的知识，要求考生会判断两个电极的电极反应、电解质溶液中离子浓度的变化、溶液pH的变化等。区间Ⅰ发生电解反应4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋，区间Ⅱ发生电解反应2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，区间Ⅲ发生电解反应2H2O2H2↑＋O2↑。由以上分析知，区间Ⅰ析出金属银，区间Ⅱ析出金属铜，A项不符合题意。区间Ⅰ、Ⅱ生成H＋，溶液中c(H＋)增大，pH降低；区间Ⅲ实质是电解水，溶液中c(H＋)增大，pH降低，B项不符合题意。区间Ⅱ阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C项不符合题意。在同一溶液中，析出等物质的量的Cu和Ag，Cu与Ag的质量比为64∶108，D项符合题意。
15．一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是(　C　)

A．Cl－由中间室移向左室
B．X气体为CO2
C．处理后的含NO废水的pH降低
D．电路中每通过4 mol 电子，产生X气体的体积在标准状况下为22.4 L
解析：该原电池中，NO得电子发生还原反应，则装置中右边电极是正极，电极反应为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，装置左边电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应生成X，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳。放电时，电解质溶液中阴离子Cl－移向负极室(左室)，A、B项正确；根据正极反应式可知H＋参加反应导致溶液酸性减小，溶液的pH增大，C项错误；根据负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应为C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋知，电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下X气体的体积为×6×22.4 L＝22.4 L，D项正确。
16．(2019·湖北八校联考)下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除a、b外，其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池，其工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。闭合开关K，发现g电极附近的溶液先变红色，20 min后，将K断开，此时c、d两极上产生的气体体积相同。

请回答下列问题：
(1)a电极的电极材料是PbO2(填“PbO2”或“Pb”)。
(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为2H2O2H2↑＋O2↑。
(3)电解20 min后，停止电解，此时要使乙中溶液恢复到原来的状态，需加入的物质及其物质的量是0.1_mol_Cu(OH)2或0.1_mol_CuO和0.1_mol_H2O。
(4)20 min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连接上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，则此时c电极为负极，d电极上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(5)电解后冷却至常温，取a mL丁装置中的溶液，向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH3COOH溶液，当加入b mL CH3COOH溶液时，混合溶液的pH恰好等于7(体积变化忽略不计)。已知CH3COOH的电离平衡常数为1.75×10－5，则＝。
解析：本题主要考查了电解原理及溶液中离子平衡的相关计算等。g电极附近的溶液先变红色，说明g为阴极，依次可推出h为阳极，a为正极，b为负极，c为阴极，d为阳极，e为阴极，f为阳极。(1)a为正极，铅蓄电池的正极材料为PbO2。(2)Al2(SO4)3为活泼金属的含氧酸盐，电解其水溶液的实质是电解水。(3)阴极上先析出Cu，溶液中Cu2＋反应完后，阴极上开始产生H2，阳极上始终产生O2，设两极均产生气体a mol，根据得失电子守恒可得4a＝0.1×2＋2a，解得a＝0.1，即电解过程中析出了0.1 mol Cu、0.1 mol H2和0.1 mol O2，要使电解质溶液复原，根据“析出什么补什么”知，需要加入0.1 mol Cu(OH)2或0.1 mol CuO和0.1 mol H2O。(4)电解20 min后，c电极处有H2生成，d电极处有O2生成，电解质溶液为H2SO4溶液，断开K，c、d两极间连接上灵敏电流计后形成氢氧燃料电池，c电极作负极，d电极作正极，发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。(5)电解过程中共转移了0.4 mol电子，电解后丁装置中的溶液为NaOH溶液。加入b mL CH3COOH溶液时，混合溶液的pH＝7，则溶液中c(OH－)＝c(H＋)，根据电荷守恒有c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)，故c(CH3COO－)＝c(Na＋)。K＝1.75×10－5＝，c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，则c(CH3COOH)＝c(CH3COO－)，混合溶液中＝
＝，由于NaOH溶液与CH3COOH溶液等浓度混合，故＝。
17．我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S↓。

已知甲池中发生的反应：

(1)装置中H＋从乙池移向甲池(填“甲池”或“乙池”)。
(2)乙池溶液中发生的反应为H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋。
解析：(1)从示意图中看出，电子流向碳棒一极，该极为正极，氢离子从乙池移向甲池。
(2)乙池溶液中，硫化氢与I发生氧化还原反应：硫化氢失电子变为硫单质，I得电子变为I－，离子反应为H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋。
18．(1)我国学者发明的一种分解硫化氢制氢气并回收硫的装置如图1所示：

①该装置中能量转化的形式为光能转变为化学能和电能。
②若Y极溶液中的电对(A/B)选用I/I－，装置工作时Y极上的电极反应式为3I－－2e－===I，Y极溶液中发生的离子反应为I＋H2S===S↓＋2H＋＋3I－；再列举一种可作为Y极循环液的常见的电对：Fe3＋/Fe2＋。
③该分解H2S制氢的方法主要优点是充分利用太阳能且不产生污染(或可在常温下实现，操作容易等合理答案)。
(2)过二硫酸钾(K2S2O8)可通过“电解→转化→提纯”方法制得，电解装置示意图如图2所示。

①电解时，铁电极连接电源的负极。
②常温下，电解液中含硫微粒的主要存在形式与pH的关系如图3所示。

在阳极放电的离子主要是HSO，阳极区电解质溶液的pH范围为0～2，阳极的电极反应式为2HSO－2e－===S2O＋2H＋。
③往电解产品中加入硫酸钾，使其转化为过二硫酸钾粗产品，提纯粗产品的方法为重结晶。
(3)甲烷燃料电池工作原理如图4所示。a气体是O2，b气体通入电极的反应式为CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋。用该燃料电池作电源，以石墨作电极电解硫酸铜溶液，一段时间后，若将0.1 mol Cu2(OH)2CO3溶解于该溶液，恰好使溶液恢复至起始成分和浓度，则燃料电池中理论上消耗CH4的体积(标准状况)为1.68_L。

(4)电解法治理硫化氢是先用FeCl3溶液吸收含H2S的工业废气，所得溶液用惰性电极电解，阳极区所得溶液循环利用(如图所示)。

①进入电解池的溶液中，溶质是FeCl2、HCl。
②阳极的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋。
③电解总反应的离子方程式是2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑。
解析：(1)②X电极上是H＋转化为H2，元素化合价降低，发生还原反应，则Y电极应发生氧化反应，反应式为3I－－2e－===I；Y极溶液中有H2S，具有还原性，而I具有氧化性，则二者可以发生氧化还原反应，离子方程式为I＋H2S===S↓＋2H＋＋3I－；另一种可作为Y极循环液的常见的电对为Fe3＋/Fe2＋。③该分解H2S制氢的方法主要优点是充分利用太阳能且无污染，可在常温下实现，操作容易等。(2)①电解时，铁作阴极，铁电极连接电源的负极。②常温下，在阳极放电的离子主要是HSO，电解HSO生成S2O，由图可知，HSO存在的pH范围为－2～2，S2O存在的pH范围为0～2，阳极区电解质溶液的pH范围为0～2；S化合价不变，O由－2价升高至－1价，失电子，阳极的电极反应式为2HSO－2e－===S2O＋2H＋。③往电解产品过二硫酸钠中加入硫酸钾，使其转化为过二硫酸钾粗产品，依据二者的溶解度差异，提纯粗产品的方法为重结晶。(3)根据电子的移动方向可知，右侧电极为负极，通入的气体为甲烷，左侧电极为正极，通入的气体为氧气，甲烷在负极上发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋；用该燃料电池作电源，以石墨作电极电解硫酸铜溶液，一段时间后，若将0.1 mol Cu2(OH)2CO3溶解于该溶液，恰好使溶液恢复至起始成分和浓度，说明电解生成的物质为：阴极上生成0.2 mol Cu、0.1 mol氢气，阳极上生成0.15 mol氧气，转移电子0.15 mol×4＝0.6 mol，则燃料电池中理论上消耗CH4的物质的量为＝0.075 mol，标准状况下的体积为0.075 mol×22.4 L·mol－1＝1.68 L。(4)①反应池中FeCl3与H2S反应生成硫单质、FeCl2、HCl，FeCl2和HCl进入电解池的溶液中，所以溶质为FeCl2、HCl。②电解池的阳极发生氧化反应，二价铁离子失去1个电子生成三价铁离子，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋。③电解氯化亚铁时，阴极发生氢离子得电子的还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阳极亚铁离子发生失电子的氧化反应，电极反应式为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋，根据两极反应可写总的电解反应为2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑。
19．(2019·福建师大附中期末)甲烷和甲醇可以作燃料电池，具有广阔的开发和应用前景，回答下列问题：
(1)甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示。

通入a气体的电极是原电池的负极(填“正”或“负”)，其电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋。
(2)室温时，某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和氯化钠溶液实验。如图所示U形管中氯化钠溶液的体积为800 mL。闭合K后，若每个电池甲烷用量为0.224 L(已折算成标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电子的物质的量为0.08_mol。若产生的气体全部逸出，电解后溶液混合均匀，电解后U形管中溶液的pH为13。

(3)若用惰性电极电解400 mL一定浓度的CuSO4溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通电一段时间后，①若向所得溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中总反应的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋；②若向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子为0.6 mol。
(4)把物质的量均为0.1 mol的AlCl3、CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则电路中共转移0.9 mol电子，此时铝元素以Al3＋、Al(OH)3形式存在(用化学用语作答)。
解析：(1)由图可知，电子由左侧电极流出，说明气体a在该电极发生失去电子的氧化反应，则左侧电极为负极，气体a为甲醇，电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋。(2)碱性甲烷燃料电池的总反应为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，用石墨电极电解饱和NaCl溶液的总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，据得失电子守恒可得关系式：CH4～8e－～8NaOH，故每个电池甲烷用量为0.224 L(标准状况，即0.01 mol CH4)时，转移电子的物质的量为0.01 mol×8＝0.08 mol，该过程中生成NaOH的物质的量为0.08 mol，则有c(NaOH)＝＝0.1 mol·L－1，故电解后U形管中溶液的pH＝13。(3)①向所得溶液中加入0.1 mol CuO可使电解质溶液复原，说明电解时阴极上Cu2＋放电，阳极上OH－放电，故电解总反应式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋；②向所得溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使电解质溶液复原，相当于加入0.2 mol CuO和0.1 mol H2O，则电解时阴极上Cu2＋和H＋放电，阳极上OH－放电，故转移电子的物质的量为0.2 mol×2＋0.1 mol×2＝0.6 mol。(4)电解物质的量均为0.1 mol的AlCl3、CuCl2和H2SO4的混合液，阳离子的放电顺序：Cu2＋>H＋>Al3＋，阴离子的放电顺序：Cl－>OH－>SO，故阴极上Cu2＋首先放电生成Cu，然后H＋放电生成H2，阳极上首先Cl－放电生成Cl2，然后OH－放电生成O2；设阴极生成H2的物质的量为x mol，因两极产生气体体积相等，则阳极产生Cl2与O2共x mol，而0.5 mol Cl－完全放电生成0.25 mol Cl2，则O2的物质的量为(x－0.25) mol，据得失电子守恒可得：0.1 mol×2＋x mol×2＝0.5 mol×1＋(x－0.25) mol×4，解得x＝0.35 mol，故电路中转移电子的物质的量为0.1 mol×2＋0.35 mol×2＝0.9 mol。生成0.35 mol H2时消耗0.7 mol H＋，其中0.1 mol H2SO4提供0.2 mol H＋，则水提供0.5 mol H＋，同时生成0.5 mol OH－，由于生成0.1 mol O2时阳极上消耗0.4 mol OH－，故整个过程中净生成0.1 mol OH－，与0.1 mol Al3＋反应生成Al(OH)3沉淀，而Al3＋仍有剩余，因此Al元素的存在形式是Al3＋、Al(OH)3。
20．电化学在处理环境污染方面发挥了重要的作用。
(1)据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图1所示。其中电解时b极上生成乙烯的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O。

(2)利用电解原理可将NO还原为N2，装置见图2，以高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H＋)为介质，金属钯薄膜作电极。钯电极A为阴极，电极反应式为2NO＋4H＋＋4e－===N2＋2H2O。

(3)脱去冶金工业排放烟气中SO2的方法有多种。离子膜电解法：利用硫酸钠溶液吸收SO2，再用惰性电极电解。将阴极区溶液导出，经过滤分离硫黄后，可循环吸收利用，装置如图3所示，则阴极的电极反应式为SO2＋4H＋＋4e－===S↓＋2H2O(或H2SO3＋4H＋＋4e－===S↓＋3H2O)，阳极产生的气体的化学式为O2。

解析：(1)b电极与电源的负极相连为阴极，该极通入CO2，故在该电极上CO2得电子后结合迁移过来的H＋生成乙烯，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O。(2)因为A电极上NO得电子后生成N2，故A电极为阴极，电极反应式为2NO＋4H＋＋4e－===N2＋2H2O。(3)由于阴极生成了硫黄，则在阴极上SO2在酸性溶液中得电子生成单质硫的同时生成了H2O，电极反应式为SO2＋4H＋＋4e－===S↓＋2H2O；阳极发生氧化反应，溶液中OH－失电子生成O2，故产生的气体为O2。



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