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2022届高三化学一轮复习考点特训电解池1含解析
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这是一份2022届高三化学一轮复习考点特训电解池1含解析，共34页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
电解池
一、选择题（共8题）
1．如图用石墨作电极的电解池中，放入某足量蓝色溶液500mL进行电解，观察到A电极表面有红色固体生成，B电极有无色气体生成；通电一段时间后，取出A电极，洗涤、干燥、称量，A电极增重1.6g。下列说法错误的是（ ）
A．图中B极同电源正极相连
B．该蓝色溶液可能是Cu(NO3)2或CuCl2溶液
C．电解后溶液的pH约为1（溶液体积变化忽略不计）
D．要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则可加入2gCuO
2.模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。下列说法错误的是( )
A．该电解槽的阳极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
B．制得的氢氧化钾溶液从出口D导出
C．通电开始后，阴极附近溶液pH增大
D．若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为：O2 ＋ 2H2O －4e－ = 4OH－
3.如图所示装置中，试管A、B中电极为多孔石墨电极，C、D为铂夹。断开K1，闭合K2、K3一段时间后，A、B中气体的量之间的关系如图所示：
下列说法正确的是
A．a为正极，b为负极
B．紫红色液滴向C端移动
C．断开K2、K3，闭合K1，A极反应式为O2+4e-+2H2O＝4OH-
D．断开K2、K3，闭合K1，溶液的pH增大
4.一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是( )
A．甲为正极，丙为阴极
B．丁极的电极反应式为MnO―e－=MnO
C．KOH溶液的质量分数：c%＞a%＞b%
D．标准状况下，甲电极上每消耗22.4L气体时，理论上有4molK+移入阴极区
5.图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是( )
A．a极应与X连接
B．N电极发生还原反应，当N电极消耗11.2L(标准状况下)时，则a电极增重64g
C．若废水中含有乙醛，则M极的电极反应为：
D．不论b为何种电极材料，b极的电极反应式一定为
6.通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理如图所示，电池工作前，两极电解质溶液质量相等。下列说法错误的是
A．该装置实现了太阳能到化学能的转化
B．H＋由电极a移向电极b
C．b的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e-=HCOOH
D．当电极a生成标准状况下1.12 L O2时，两极电解质溶液质量相差4.6 g
7.如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，下列说法正确的是（ ）
A．Pt为阴极，Cu为阳极
B．b极的电极反应式是2H+＋2e-=H2↑
C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D．当a极产生2.24L(标准状况)气体时，Pt极上有6.4gCu析出
8.将NaCl和CuSO4两种溶液等体积混合后用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．AB段pH增大是因为电解NaCl溶液生成NaOH的缘故
B．整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2
C．原混合溶液中NaCl和CuSO4浓度之比小于2：1
D．电解至D点时，往溶液中加入适量Cu(OH)2一定可使其复原为B点溶液
二、非选择题（共16题）
9.膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图。
(1)A装置是______，B装置是_____(填“原电池”或“电解池”)。
(2)N2O5在_____(填“c极”或“d极”)区生成。
(3)A装置中通入O2的电极反应式为______。
10.知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)
（1）图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是___(填化学式)。
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分NaClO，则c为电源的___极；该发生器中反应的总离子方程式为____。
（3）二氧化氯(ClO2)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。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①阳极产生ClO2的电极反应式：____。
②当阴极产生标准状况下112mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为__。
（4）SO2和NOx是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收SO2和NO。
①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为____。
②用离子方程式表示吸收NO的原理____。
11.如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。
请回答：
(1)B极是电源的___________，一段时间后，甲中溶液颜色___________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明___________，在电场作用下向Y极移动。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为___________。
(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是___________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是___________溶液。当乙中溶液的c(OH-)=0.1mol·L-1时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为___________，甲中溶液的pH___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是___________。
(5)若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入49 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为___________
12.(1)如图所示，某同学设计了一个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。回答下列问题：
①写出甲装置中通入氧气一极的电极反应方程式_______。
②乙装置中Fe电极为_______极，写出该装置中的总反应方程式(离子方程式、化学方程式均可)_______。
(2)有人设想以和为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是_______，A是_______(填化学式)。
13.如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中 X 为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：
(1) 石 墨 电 极 (C) 作____极 ， 甲 中 甲 烷 燃 料 电 池 的 负 极 反 应 式 为_________________________。
(2)若消耗 2.24 L(标况)氧气，则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为____ L。乙池中总反应的离子方程式 _______________
(3)若丙中以 CuSO4 溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_______________。
A．a 电极为纯铜 B．粗铜接电源正极，发生还原反应
C．CuSO4 溶液的浓度保持不变 D．利用阳极泥可回收 Ag、Pt、Au等金属
(4)若丙中以稀 H2SO4 为电解质溶液，电极材料 b 为铝，则能使铝表面生成一层致密的氧化膜，该电极反应式为____________
(5)若将乙装置中两电极用导线直接相连，则石墨(C) 电极上发生的电极反应式为:_________
14.课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图所示连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色．试回答下列问题：
(1)电源A极的名称是____，电极G的名称是_____。
(2)甲装置中电解反应相关方程式：C：_____，D：______，总反应方程式：_____。如果起始时甲烧杯中盛有1000mL溶液，通电一段时间后溶液中的Cu2+恰好消耗掉(假设没有其它离子干扰)，此时收集到气体3.36L(标准状况下)，则原硫酸铜溶液的浓度是____mol/L，电路中通过的电子的物质的量是____mol；若要使溶液恢复到起始浓度(忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入____(填物质名称)。
(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是____。
(4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是____(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是_____(填化学式)。
(5)装置丁中的现象是_______。
15.根据要求回答下列问题：
(1)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是___________。
(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是___________，A是___________。
(3)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：
负极区发生的反应有___________、___________(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气___________L(标准状况)。
16.高铁酸钠是一种高效多功能水处理剂，制备高铁酸钠有多种方法。
(1)用Na2O2与FeSO4干法制备Na2FeO4的反应包含的热化学方程式有：
4FeSO4(s)＋4Na2O2(s)=2Fe2O3(s)＋4Na2SO4(s)＋O2(g) ΔH=a kJ·mol-1
2Fe2O3(s)＋2Na2O2(s)=4NaFeO2(s)＋O2(g) ΔH=b kJ·mol-1
2NaFeO2(s)＋3Na2O2(s)=2Na2FeO4(s)＋2Na2O(s) ΔH=c kJ·mol-1
反应2FeSO4(s)＋6Na2O2(s)=2Na2FeO4(s)＋2Na2O(s)＋2Na2SO4(s)＋O2(g) ΔH=___________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)Na2FeO4在强碱性条件稳定，易被H2还原。以铁合金、Ni为电极，电解NaOH溶液制取Na2FeO4的装置如图所示。
①电解时所发生总反应的化学方程式为___________。
②电解槽使用阳离子交换膜的作用：___________和允许导电的Na＋通过。
③如果用铅蓄电池作为该电解池的电源，则铁合金应与铅蓄电池的___________(填“Pb”或“PbO2”)相连。阳离子交换膜每通过1 mol Na＋，铅蓄电池的正极将增重___________g。
④将Na2FeO4投入水中，会有红褐色沉淀生成，同时溶液中气体放出，该气体的化学式为___________。
17.能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能源，具有广阔的开发和应用前景，研究甲醇具有重要意义。
(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇，其反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0.为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在恒温条件下，向一容积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示。从反应开始到达平衡状态，v(H2)=_______；该温度下的平衡常数数值K=_______(mol·L-1)-2.能使平衡体系中增大的措施有_______(任写一条)。
(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。
①甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时，原料气比例对反应的选择性(选择性越大，表示生成的该物质越多)影响关系如图所示。
则当=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应的化学方程式为CH3OH+O2____+____，__________，在制备H2时最好控制=_______。
②甲醇蒸气重整法。主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol CH3OH(g)，体系压强为p1，在一定条件下达到平衡状态时，体系压强为p2，且=2.2，则该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为_______。
(3)现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有)，实验室利用如图装置模拟该方法：
①M电极为电池的_______(填“正”或“负”)极，N电极的电极反应式为_______。
②请完成电解池中转化为Cr3+的离子方程式：+Fe2++____=Cr3++_Fe3++___，___。
18．工业废水中常含有一定量的和，它们会对人类及生态系统产生很大危害，必须进行处理。常用的处理方法有以下两种：
方法1：还原沉淀法。
该法的工艺流程为：Cr3+ Cr(OH)3↓
其中第①步存在平衡2(黄色)+2H+⇌(橙色)+H2O。
(1)若平衡体系的pH=2，该溶液显_____色。
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是_____(填序号)。
A．和的浓度相同 B．2v()=v() C．溶液的颜色不变
(3)第②步中，还原1mol离子，需要_____mol的FeSO4∙7H2O。
(4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)⇌Cr3+(aq)+3OH-(aq)，常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)∙c3(OH-)=10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至_____。
方法2：电解法。
该法用Fe做电极电解含的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。
(5)用Fe做电极的原因为_____(用电极反应式解释)。
(6)在阴极附近溶液pH升高，溶液中同时生成的沉淀还有_____。
19.电解是工业生产的常用方法。某研究性小组进行以下相关探究。
实验Ⅰ：用图1装置电解CuCl2溶液制取少量漂白液：
(1)导气管W端应与出气口___连接(填“X”或“Y”)，写出制取漂白液的化学方程式___。
(2)实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质，还附着有少量白色物质。查阅资料显示：
物质名称及化学式
氯化亚铜CuCl
碱式碳酸铜Cu2(OH)3Cl
性质
白色固体、不溶于水
绿色固体、不溶于水
化学小组分析提出：①白色物质为CuCl。②红色物质可能有：___或者Cu2O；或者二者混合物.
实验Ⅱ为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质，设计了如下实验：取出阴极碳棒，洗涤、干燥、称其质量为W1g，并将其放入图2所示装置b中，进行实验。
实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色，d中出现白色沉淀；实验结束时，称量其质量为W2g。
(3)无水硫酸铜的作用是_____。
(4)装置b中发生反应的化学方程式是___。
(5)碱石灰的作用是___。
(6)加热之前要先通H2，目的是___；实验结束为了防止灼热的铜被氧化，实验操作是___。
(7)电解CuCl2溶液时，阴极上产生白色物质的原因为___(用电极反应式解释)；阴极上产生白色物质的物质的量是___。(列出含W1、W2的表达式)
20.电解原理在化学工业中有广泛应用。图中表示一个电解池，装有电解液C；A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
(1)若A、B都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①B是_____ 极(填“阴”或“阳”) ，B极逸出_____(填“黄绿色”或“无色”)气体，同时B极附近溶液呈________色。
②电解池中A极上的电极反应式为________，B极上的电极反应式为______。
(2)如要进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，电解液c选用CuSO4溶液，则：
①A电极的材料是_________，电极反应式是____________。
② B电极的材料是_________，电极反应式是_________。
(说明：杂质发生的电极反应不必写出)
③下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能
b．在电解精炼过程中，电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生
c．溶液中Cu2+向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(3)用惰性电极电解足量的CuSO4溶液。若阴极析出Cu的质量为12.8g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为________L。
21.电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。
每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。最近，我国在甲烷燃料电池的相关技术上获得了新突破，原理如下图所示。
(1)甲烷燃料应从__________口通入(图1)，发生的电极反应式 __________________。
(2)以石墨做电极电解饱和食盐水，如下图2所示。电解开始后在__________的周围(填“阴极”或“阳极”)先出现红色，该极的电极反应式为_______________。.
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是____。
a．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2+向阳极移动
d．电能全部转化为化学能
(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]，原理如图。
①电源的正极为________(填“A”或“B”)。
②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________(填“增大”、“减小”、“不变”);若两极共收集到气体6.72 L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。
22.如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在 F 极附近显红色，试完成以下问题：
(1)电源 A 极的名称是______。
(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是______。
(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是______。
(4)欲用丙装置给铜镀银，G 应该是______ (填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是_____(填化学式)。
(5)装置丁中的现象是______，说明氢氧化铁胶粒带_____(填“正”或“负”)电荷。
23.按照要求回答下列问题。
(1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。
①图中b极要连接电源的________(填“正”或“负”)极。
②SO放电的电极反应式为________________________________。
(2)用零价铁(Fe)去除酸性水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中的NO的反应原理如图1所示。
①作负极的物质是________。
②正极的电极反应式是________________________________。
(3)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图2所示。
①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式：___________________________________。
24.如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O。
据此完成下列问题：
(1)图中甲池是__装置；A(石墨)电极的名称是__。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：__。
(3)乙池中反应的化学方程式为__。当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2__mL(标准状况下)。
【参考答案及解析】
一、选择题
1．
【答案】B
【分析】
根据题目，B电极有无色气体生成，说明B电极为阳极，水电离出的OH-在此电极上失电子生成O2，电极方程式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；A电极表面有红色固体生成，说明A电极为阴极，Cu2+在此电极上得电子生成Cu单质，电极方程式为Cu2++2e-=Cu，据此分析。
【详解】
A．根据分析，B电极为电解池阳极，与电池正极相连，A正确；
B．根据阴离子放电顺序，硝酸根在氢氧根后放电，Cl-在氢氧根前放电，因此，蓝色溶液不能为CuCl2，B错误；
C．电解后A电极增重1.6g，电解过程中转移0.05mol电子，剩余0.05mol H+，此时溶液中c(H+)===0.1mol/L，溶液pH为1，C正确；
D．溶液中剩余0.05mol H+，需要加入0.025mol Cu2+将溶液还原，若利用CuO还原溶液，需要的质量m=0.025mol×80g/mol=2g，D正确；
故答案选B。
2.
【答案】D
【详解】
A．左边电极连接电源正极，为电解槽的阳极，其反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，故A正确；
B．右边电极是电解槽的阴极，阴极是水中氢离子得到电子，剩余氢氧根，钾离子穿过阳离子交换膜进入到阴极室与氢氧根反应生成氢氧化钾溶液从出口D导出，故B正确；
C．根据B选项分析，通电开始后，阴极生成KOH，因此溶液pH增大，故C正确；
D．若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为：O2 ＋ 2H2O ＋4e－ ＝ 4OH－，故D错误。
综上所述，答案为D。
3.
【答案】C
【分析】
根据图示，断开K1，闭合K2、K3，左端电解氢氧化钠溶液，相当于电解水，电解反应为2H2O 2H2↑+O2↑，结合图示A、B中气体的量之间的关系，A中为氧气，B中为氢气，则A电极为阳极，B为阴极，阳极与电源正极相连，则电源a为负极，b为正极，滤纸上C为阴极，D为阳极。
【详解】
A．根据分析可知，a为负极，b为正极，故A错误；
B．电解池中阴离子向阳极移动，显紫色的离子为，滤纸上D为阳极，则紫红色液滴向D端移动，故B错误；
C．断开K2、K3，闭合K1，构成燃料电池，A为正极，B为负极，A极反应式为O2+4e-+2H2O＝4OH-，故C正确；
D．根据C项分析，断开K2、K3，闭合K1，构成氢氧燃料电池，电池总反应为O2+2H2=2H2O，KOH溶液的浓度减小，则溶液中的氢氧根离子浓度减小，溶液的碱性减弱，pH减小，故D错误；
答案选C。
4.
【答案】C
【分析】
根据题意，将燃料电池与电解池组合制备KMnO4，结合装置的特点可知：左边装置为燃料电池，右边装置为电解池；通入氧气的电极甲是燃料电池的正极，与甲电极相接的电极丁是电解池的阳极，丁电极上MnO失去电子被氧化为MnO，电极反应式为MnO-e-═MnO；丙电极是电解池的阴极，溶液中氢离子在阴极被还原为氢气，即气体X为氢气，该燃料电池为碱性氢氧燃料电池，据此分析解答。
【详解】
A．通入氧气的电极为燃料电池的正极，与电源正极相接的一极为电解池的阳极，所以丙电极为阴极，故A正确；
B．丁是电解池的阳极，阳极上MnO失去电子被氧化为MnO，电极反应式为MnO-e-═MnO，故B正确；
C．丙电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，甲电极的反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，乙电极的反应式为H2+2OH--2e-=2H2O，则甲电极附近始终生成KOH并且不消耗，所以c%＞b%，丙电极附近也始终生成KOH，所以b%＞a%，故大小关系为c%＞b%＞a%，故C错误；
D．标准状况下，甲电极每消耗22.4L即1mol氧气时，转移4mol电子，并且K+与电子所带电荷相等，所以理论上有4molK+进入阴极区，故D正确；
故选C。
5.
【答案】D
【分析】
根据题给信息知，甲图是将化学能转化为电能的原电池，M是负极，N是正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；电解氯化铜溶液，由图乙氯离子移向b极，铜离子移向a极，则a为阴极应与负极相连，b为阳极应与正极相连，根据得失电子守恒计算，以此解答该题。
【详解】
A．根据以上分析，M是负极，N是正极，a为阴极应与负极相连即X极连接，故A正确；
B．N是正极氧气得电子发生还原反应，a为阴极铜离子得电子发生还原反应，根据得失电子守恒，则当N电极消耗11.2L(标准状况下)气体时，则a电极增重，故B正确；
C．有机废水中主要含有乙醛，则图甲中M极为CH3CHO失电子发生氧化反应，发生的电极应为：，故C正确；
D．b为阳极，当为惰性电极，则反应式为，当为活性电极，反应式为本身失电子发生氧化反应，故D错误；
答案选D。
6.
【答案】D
【分析】
根据题干信息以“CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2”可知此电池的总反应为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，a电极作原电池的负极，水失电子生成氧气，O元素化合价升高，发生氧化反应，其电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，b电极作原电池的正极，二氧化碳得电子生成甲酸，其电极反应为：CO2+2H++2e-=HCOOH，据此结合原电池的工作原理分析解答。
【详解】
A．由图可知，该装置是由太阳能转化为化学能和电能的装置，A正确；
B．原电池中，阳离子移向正极，即H＋通过质子交换膜由电极a（负极）移向电极b（正极），B正确；
C．根据上述分析可知，b的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e-=HCOOH，C正确；
D．负极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，当电极a生成标准状况下1.12 L O2（0.05mol）时，则消耗0.1mol H2O，即负极溶液质量减少0.1mol18g/mol=1.8 g，转移的电子物质的量为=0.2 mol，则根据CO2+2H++2e-=HCOOH可知，正极区生成0.1mol HCOOH，溶液质量增加0.1mol46g/mol=4.6g，所以两极电解质溶液质量相差4.6 g- (-1.8g)=6.4g，D错误；
故选D。
【点睛】
此电池工作原理类似燃料电池，电极未参与反应。根据总反应，找出两极反应。电池正极得电子发生还原反应，负极失电子发生氧化反应，关于电化学的计算，抓住电子转移数守恒分析解答。
7.
【答案】B
【分析】
依据电解质溶液为含酚酞的氯化钠溶液，判断b电极和Cu极是阴极，a电极和Pt极是阳极，Y为电源负极，X为电源正极。此为解题的突破点。
【详解】
A．b极附近溶液变红，说明此电极产生OH－，即电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，说明b极为阴极，即Y为负极，X为正极，根据电解原理，Pt为阳极，铜为阴极，故A错误；
B．b极附近溶液变红，说明此电极产生OH－，即电极反应式为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－或，2H+＋2e-=H2↑，故B正确；
C．电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在Cu电极得到电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH逐渐减小，故C错误；
D．根据电解原理，Pt电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，没有铜单质析出，故D错误；
故选B。
8.
【答案】BC
【分析】
由图可知，用惰性电极电解等体积NaCl和CuSO4两种溶液，分3个阶段：
AB段：电解氯化铜：阳极：2Cl—-2e-=Cl2，阴极：Cu2++2e-=Cu；由于铜离子水解使溶液显酸性，铜离子浓度减小，酸性减弱，pH增大；
BC段：电解硫酸铜溶液：阳极：4OH--4e﹣= O2↑+2H2O，阴极：Cu2++2e-=Cu；由于氢氧根离子被消耗，氢离子浓度增大，溶液的pH迅速减小；
CD段：实质是电解水：阳极：4OH--4e﹣= O2↑+2H2O，阴极：2H++2e-=H2↑；即为电解水的过程，溶剂减小，溶液中氢离子浓度增大，pH减小。
【详解】
A．由以上分析可知，AB段pH增大，是因为电解氯化铜溶液，铜离子浓度减小，溶液的酸性减弱，pH增大，故A错误；
B．由以上分析可知，整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2，故B正确；
C．B点溶液为硫酸铜和硫酸钠的混合液，AB段实质是电解氯化铜溶液，BC段实质是电解硫酸铜溶液，所以n(Cl-)<2n(Cu2+)，即原混合溶液中NaCl和CuSO4浓度之比小于2：1，故C正确；
D．B点溶液为硫酸铜和硫酸钠的混合液，C点为硫酸和硫酸钠混合液，CD段为电解水过程，由于消耗水的量与生成硫酸的量不确定，所以复原为B点溶液可能是加入适量的氢氧化铜，也可能是加入适量的氢氧化铜和一定的水，故D错误；
故选BC。
二、非选择题
9.
【答案】原电池 电解池 c O2＋4H＋＋4e－=2H2O
【分析】
A装置有能自发进行的氧化还原反应，为原电池装置，二氧化硫在a极失电子，发生氧化反应，a极为原电池负极，氧气在b电极得电子，b极为原电池的正极；
B装置与原电池装置的正、负极相连，为电解池装置，c极与原电池正极相连，为阳极，d极与原电池负极相连，为阴极。
【详解】
(1)由分析可知，A装置为原电池装置，B装置为电解池装置，故答案为：原电池；电解池；
(2)结合B装置可知，N2O4在c极失电子转化为N2O5，故答案为：c；
(3)A装置为原电池装置，氧气在b电极得电子，结合电解质溶液、电荷守恒、原子守恒可写出A装置中通入O2的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故答案为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。
10.
【答案】H2 负 Cl-＋H2OClO-＋H2↑ Cl--5e-＋2H2O=ClO2↑＋4H＋ 0.01mol 2HSO＋2H+＋2e-=S2O＋2H2O 2NO＋2S2O＋2H2O=N2＋4HSO
【详解】
(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极、右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以a气球中气体是氯气、b气球中的气体是氢气，故答案为：H2；
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气、上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极、d为正极，发生器中反应的总离子方程式为Cl-＋H2OClO-＋H2↑；
(3)①由题意可知，氯离子放电生成ClO2，根据电子守恒和电荷守恒写出阳极的电极反应式为Cl--5e-＋2H2O=ClO2↑＋4H＋；
②阴极产生标准状况下112mL是H2，物质的量为0.005mol，阴极电极反应式为2H++2e-=H2↑，所以电路中转移电子0.01mol，钠离子所带电荷与电子所带电荷数相同，所以通过阳离子交换膜的钠离子的物质的量为0.01mol；
(4)①阴极发生得到电子的还原反应，根据装置图可知阴极是HSO得到电子，被还原为S2O，由于电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，因此阴极的电极反应为2HSO＋2H+＋2e-=S2O＋2H2O。
②S2O具有强还原性，能把NO还原为氮气，则用离子方程式表示吸收NO的原理为2NO＋2S2O＋2H2O=N2＋4HSO。
11.
【答案】负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷 1:2:2:2 镀件 AgNO3 5.4 g 变小 Fe+Cu2+Cu＋Fe2+ 2NA
【分析】
将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则F极为阴极；结合装置图，C、E、G、X极为阳极，D、F、H、Y极为阴极，则A为外接电源的正极，B为外接电源的负极；据此分析作答。
【详解】
(1)F极附近呈红色，说明F极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则F极为阴极，E是阳极，则A极为电源正极，B为电源负极；甲中D极为阴极，D极上Cu2+得电子发生还原反应生成Cu，一段时间后甲中溶液颜色逐渐变浅；丁中X极为阳极，Y极为阴极，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明Fe(OH)3胶体粒子向阴极移动，表明Fe(OH)3胶体粒子带正电荷；故答案为：负极；逐渐变浅；氢氧化铁胶体粒子带正电荷。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F的电极反应式依次为2H2O-4e-=O2↑+4H+、Cu2++2e-=Cu、2Cl--2e-=Cl2↑、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，由于电路中通过的电量相等，所以O2、Cu、Cl2、H2物质的量之比为1:2:2:2；故答案为：1:2:2:2。
(3)现用丙装置给铜件镀银，则G极为Ag，H极为铜件，即H极为镀件，电镀液为AgNO3溶液；当乙中溶液的c(OH-)=0.1mol·L-1时，则n(OH-)=0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol，根据电极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-，电路中通过的电子的物质的量为0.05 mol，丙中镀件上的电极反应式为Ag++e-=Ag，所以丙中镀件上析出银的物质的量为0.05mol，质量为0.05 mol×108 g·mol-1=5.4 g；甲中电解硫酸铜溶液生成Cu、O2和硫酸，溶液的酸性增强，则甲中溶液的pH变小；故答案为：镀件；AgNO3；5.4g；变小；
(4) 若将C电极换为铁，其他装置都不变，Fe为活性电极，则C极电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，D极电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故甲中发生总反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu；故答案为：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu；
(5)n[Cu(OH)2]==0.5 mol，根据O守恒可知阳极放出0.5molO2，根据电极反应式2H2O-4e-=O2↑+4H+可知，整个电路中转移的电子物质的量为0.5mol×4=2mol，即转移电子数为2NA；故答案为：2NA。
12.
【答案】O2+2H2O+4e-═4OH- 阴 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH或2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- N2+8H++6e-=2NH NH4Cl
【分析】
(1)①燃料电池中投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，结合碱性条件书写电极反应式；②甲中通入甲醚的为负极，Fe与负极相连为阴极，C为阳极，是惰性电极，据此书写电解氯化钠溶液的方程式；
(2)氮气与氢气反应生成氨气，氮气得电子，在正极上反应生成铵根离子，氢气在负极失电子生成氢离子，据此分析解答。
【详解】
(1)①燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极，由于是碱性电解质溶液，电极反应式为：O2+2H2O+4e-═4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-═4OH-；
②乙池有外接电源，属于电解池，铁电极连接原电池的负极，是阴极，则石墨电极是阳极，以惰性电极为阳极电解饱和氯化钠溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑（或2Cl -+ 2H2O2OH- + Cl2↑+ H2↑），故答案为：阴；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑（或2Cl -+ 2H2O2OH- + Cl2↑+ H2↑）；
(2)电池正极发生还原反应，是氮气得电子，则电池正极的电极反应式是：N2+8H++6e-=2NH，A是铵根离子与氯离子结合形成NH4Cl，故答案为：N2+8H++6e-=2NH；NH4Cl。
13.
【答案】阳 CH4－8e－＋10OH－=CO＋7H2O 4.48 2Cl－＋2H2O=2OH-＋H2↑＋Cl2↑ AD 2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+ O2＋4e－＋2H2O=4OH－
【详解】
(1)甲装置为原电池，通氧气一极为正极，通甲烷一极为负极，b连接正极，作阳极，a为阴极，C为阳极，Fe为阴极，甲中电解质为KOH溶液，因此电极反应式为CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O；
(2)铁作阴极，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，得失电子数目守恒，2H2～4e－ ～O2，在相同条件下，体积之比等于气体的物质的量之比，氢气的体积为2.24×2L=4.48L，电解饱和食盐水，阴极产生氢气和氢氧化钠，阳极生成氯气，总反应式是2Cl－＋2H2O=2OH-＋H2↑＋Cl2↑；
(3)精炼铜时，粗铜作阳极（Cu－2e－=Cu2＋），纯铜作阴极(Cu2＋＋2e－=Cu)，电解质溶液中含Cu2＋，Cu2＋浓度基本保持不变，粗铜中含有杂质，比铜活泼性弱的金属作为阳极泥沉降出来，故答案为：AD；
(4)根据电解原理，以及铝表面产生氧化膜，说明铝作阳极，因此电极反应式为2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋；
(5) 若将乙装置中两电极用导线直接相连，构成原电池，铁做负极，石墨做正极，则石墨(C)发生吸氧腐蚀，电极上发生的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－。
14.
【答案】正极 阳极 4OH--4e-=O2↑+2H2O Cu2++2e-=Cu 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO4 0.3 0.6 氧化铜 1∶1 银 AgNO3 Y极附近红褐色变深
【分析】
C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，将电源接通后，乙为电解池，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，F极为阴极，则A为正极，B为负极，C、E、G、X为阳极，D、F、H、Y为阴极；
【详解】
(1)由上述分析可知，电源A极的名称是正极，电极G的名称是阳极；
(2)在甲装置中，C为阳极，氢氧根离子在C极失电子生成氧气，电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，D为阴极，铜离子在D极得电子生成Cu，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，总反应方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO4；如果起始时甲烧杯中盛有1000mL溶液，通电一段时间后溶液中的Cu2+恰好消耗掉(假设没有其它离子干扰)，此时收集到气体3.36L(标准状况下)，气体为O2，O2的物质的量为：=0.15mol，根据总反应方程式可知，消耗CuSO4的物质的量为：0.15mol×2=0.3mol，则原硫酸铜溶液的浓度是：=0.3mol/L；电路中通过的电子的物质的量是：0.15mol×4=0.6mol；从反应体系中脱离出去的是Cu和O2，得到的是H2SO4溶液，若要使溶液恢复到起始浓度，则可向溶液中加入CuO，即氧化铜；
(3)乙装置为电解饱和食盐水，总反应方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，根据总反应式可知，若收集乙中产生的气体，两种气体的体积比是：1∶1；
(4)欲用丙装置给铜镀银，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属离子的盐溶液作电解质溶液，G是阳极，则G应该是银，电镀液的主要成分是AgNO3；
(5)氢氧化铁胶粒带有正电荷，移向阴极，则装置丁中的现象是Y极附近红褐色变深。
15.
【答案】NaBH4(s)+2H2O(l)＝NaBO2(s)+4H2(g)ΔH=-216.0 kJ·mol-1 N2+8H++6e-＝2NH 氯化铵 Fe3++e-＝Fe2+ 4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O 5.6
【详解】
(1)3.8gNaBH4的物质的量等于3.8g÷38g/mol=0.1mol，在25℃、101kPa下，每消耗0.1mol NaBH4(s)放热21.6kJ，则消耗1mol NaBH4(s)放热216.0kJ，则热化学方程式为NaBH4(s)+2H2O(l)＝NaBO2(s)+4H2(g)ΔH=-216.0 kJ·mol-1；
(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2+8H++6e-＝2NH，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液；
(3)根据图示，电解池左侧发生反应Fe3++e-＝Fe2+，该反应为还原反应，属于电解池的阴极，负极通入氧气后Fe2+被O2氧化而再生成Fe3+，该反应为4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；根据电子守恒及4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O可知，电路中转移1mol电子，消耗氧气的物质的量为：1mol÷4=0.25mol，标况下0.25mol氧气的体积为：22.4L/mol×0.25mol=5.6L。
16.
【答案】0.5a＋0.5b＋c Fe＋2H2O＋2NaOHNa2FeO4＋3H2↑ 阻止Na2FeO4和H2接触反应 PbO2 32g O2
【详解】
(1)已知：①4FeSO4(s)＋4Na2O2(s)=2Fe2O3(s)＋4Na2SO4(s)＋O2(g) ΔH=akJ·mol-1
②2Fe2O3(s)＋2Na2O2(s)=4NaFeO2(s)＋O2(g) ΔH=bkJ·mol-1
③2NaFeO2(s)＋3Na2O2(s)=2Na2FeO4(s)＋2Na2O(s) ΔH=ckJ·mol-1
根据盖斯定律，①+②+③可得反应2FeSO4(s)＋6Na2O2(s)=2Na2FeO4(s)＋2Na2O(s)＋2Na2SO4(s)＋O2(g) ΔH=(0.5a＋0.5b＋c)kJ·mol-1；
(2)以铁合金、Ni为电极，电解NaOH溶液制取Na2FeO4的装置如图所示，铁合金作阳极，Ni作阴极，阴极上2H2O+2e−═H2↑+2OH−；阳极上电极反应为：Fe−6e−+8OH−=+4H2O；
①根据分析中阴阳极电极反应式，两式合并可得，电解时所发生总反应的化学方程式为Fe＋2H2O＋2NaOHNa2FeO4＋3H2↑；
②根据题意，Na2FeO4在强碱性条件稳定，易被H2还原，则电解槽使用阳离子交换膜的作用：阻止Na2FeO4和H2接触反应、允许导电的Na＋通过；
③如果用铅蓄电池作为该电解池的电源，铅蓄电池中Pb为负极，PbO2为正极，铁合金为电解池阳极，与电源正极相连，则铁合金应与铅蓄电池的PbO2相连；阳离子交换膜每通过1 mol Na＋，电路中要转移1mol电子，铅蓄电池的正极电极反应式为PbO2＋4H＋＋＋2e－＝PbSO4＋2H2O，由PbO2变为PbSO4可以看做增加的为二氧化硫的质量，根据硫原子守恒，n(SO2)= n()增重的质量=×1mol×64g/mol=32g；
④将Na2FeO4投入水中，会有红褐色沉淀生成，红褐色沉淀为氢氧化铁，铁元素的化合价降低，同时溶液中气体放出，根据氧化还原反应的规律，该气体为氧气，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应化学方程式为：4Na2FeO4+10H2O=8NaOH+4Fe(OH)3+3O2↑，该气体的化学式为O2。
17.
【答案】0.225 mol·L-1·min-1 降低温度(或增大压强或增大H2的浓度等) 2CH3OH+O22HCHO+2H2O 0.5 60% 负 O2+4e-+4H+===2H2O +6Fe2++14 H+=2Cr3++6Fe3++7 H2O
【分析】
化学反应速率、化学平衡常数等按定义、结合图表中、及已知信息、运用三段式计算；反应的选择性与反应条件有关，结合化学反应原理、图表信息选择合理的反应条件；电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极上失去电子发生氧化反应，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向阳极、阳离子移向阴极；电解精炼时，不纯的金属作阳极、纯净的金属作阴极；原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，电化学反应时，电极上电子数守恒，据此分析回答；
【详解】
(1)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0：从反应开始到达平衡状态， ，v(H2) =3v(CH3OH)= 0.225 mol·L-1·min-1； ，该温度下的平衡常数 (mol·L-1)-2.；能使平衡体系中增大，应使平衡向正反应方向移动，可以降温、加压或增大氢气的量或将H2O(g)从体系中分离；
(2)①由图知：当=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛，化学方程式为2CH3OH+O22HCHO+2H2O，在制备H2时最好控制=0.5时氢气生成最多。②对反应：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol CH3OH(g)，体系压强为p1，在一定条件下达到平衡状态时，体系压强为p2，且=2.2，则， ， ，该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为 。
(3)①氢离子由质子交换膜由M电极区移向N电极区，则M电极为电池的负极， N为正极，负极上发生氧化反应，甲醇失去电子，生成二氧化碳与氢离子，正极发生还原反应，氧气获得电子，与通过质子交换膜的氢离子结合为水，N电极的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O。②电解池溶液里转化为Cr3+，化合价降低共6价，左侧Fe电极为阳极，Fe失去电子生成Fe2+，酸性条件Fe2+将还原为Cr3+，自身被氧化为Fe3+，化合价升高共1价，化合价升降最小公倍数为6，则的系数为1，Fe2+的系数为6，反应离子方程式为： +6Fe2++14 H+=2Cr3++6Fe3++7 H2O。
18．
【答案】橙 C 6 5 Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+ Fe(OH)3
【详解】
(1)溶液显酸性，c(H+)较大，2(黄色)+2H+⇌(橙色)+H2O，该平衡右移，该溶液显橙色；
(2)A．和的浓度相同，但是不一定是浓度保持不变的状态，反应不一定达到平衡状态，平衡时浓度不变，故A不符合题意；
B．2v()=v()，没有标出正、逆反应速率，无法判定反应是否达到平衡状态，故B不符合题意；
C．平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，可以判断反应达到平衡状态，故C符合题意；
答案选C；
(3)由元素的化合价变化可知，还原1 mol离子，得到Cr3+，得到电子为2×(6-3)=6 mol，Fe2+被氧化为Fe3+，需要FeSO4∙7H2O的物质的量为=6 mol；
(4)当c(Cr3+)=10-5 mol/L时，溶液的c(OH-)==10-9 mol/L，c(H+)=mol/L=10-5 mol/L，pH=5，即要使c(Cr3+)降至10-5 mol/L，溶液的pH应调至5；
(5)用Fe做阳极，发生氧化反应，失电子：Fe-2e-=Fe2+，产生的亚铁离子做还原剂；
(6)溶液中氢离子在阴极得电子被还原为氢气，阴极极反应为：2H++2e-=H2↑，导致溶液酸性减弱，溶液pH升高；同时溶液中亚铁离子被氧化为铁离子，酸性减弱，铁离子产生沉淀Fe(OH)3。
19.
【答案】X Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O Cu 检验产物中是否有水，进而检验红色物质中有无Cu2O 2CuCl+H22Cu+2HCl 干燥气体 防止氢气爆炸 继续通氢气，直到试管冷却为止 Cu2++e-+Cl-=CuCl↓ mol
【详解】
(1)氯离子在阳极失电子生成氯气，氯气用氢氧化钠溶液吸收，导气管W端应与出气口X连接，制取漂白液生成次氯酸钠、氯化钠和水，化学方程式Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；
(2)②依据假设和物质现象分析，红色物质可能为Cu或Cu2O、或二者都有；
(3)由于无水硫酸铜不变色，证明b中反应产物没有水生成，碳棒上的红色物质中没有氧元素，一定不会含有氧化亚铜，一定含有铜，则无水硫酸铜来检验红色物质中有无Cu2O；
(4)装置b中发生反应为CuCl与氢气反应，反应的化学方程式是2CuCl+H22Cu+2HCl；
(5)碱石灰具有吸水性，作用是干燥气体；
(6)加热之前要先通H2，排尽装置中的空气，防止氢气爆炸；实验结束为了防止灼热的铜被氧化，实验操作是继续通氢气，直到试管冷却为止；
(7)电解CuCl2溶液时，阴极上发生的反应为铜离子得到电子生成铜：Cu2++2e-=Cu和铜离子得到电子生成氯化亚铜：Cu2++e-+Cl-=CuCl↓；电解CuCl2溶液时，阴极上产生白色物质的原因为Cu2++e-+Cl-=CuCl↓；阴极上产生白色物质的物质的量是所以n(CuCl)=n(Cl)=mol。
20.
【答案】阴极 无色 红 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH- 粗铜 Cu-2e-=Cu2+ 精铜 Cu2++2e-=Cu b、d 2.24
【详解】
(1)①根据电流方向可知，a是正极，b是负极，则A是阳极，B是阴极，电解氯化钠溶液，在阳极是氯离子失电子的氧化反应，产生氯气，在阴极是氢离子得电子的还原反应，产生氢气，该电极附近产生高浓度的氢氧化钠，遇到酚酞显示红色，因此，本题正确答案是：阴；无色；红；
②在阳极是氯离子失电子的氧化反应，产生氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，在阴极是氢离子得电子的还原反应，产生氢气，电极反应为：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，因此，本题正确答案是：2Cl--2e-=Cl2↑；2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
(2)①电解精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，A是阳极，则A极材料是粗铜，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，因此，本题正确答案是：粗铜；Cu-2e-=Cu2+；
②B是阴极，B极材料是精铜，该极上铜离子得电子生成金属铜，即电极反应为：Cu2++2e-=Cu，因此，本题正确答案是：精铜；Cu2++2e-=Cu；
③a.电能大多转化为化学能，但是还有热能的产生，故错误；
b．在电解精炼过程中，在阳极上，比金属铜活泼的金属Al、Zn先于金属铜失电子，所以电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生，故正确；
c．溶液中Cu2+向阴极移动，故错误；
d．在阳极上，活泼性较差的Ag、Pt、Au形成阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故正确；
故选bd；
(3)阴极上析出铜的质量为12.8g，转移电子的物质的量=2=0.4mol，根据转移电子数相等得阳极上产生氧气在标准状况下的体积=22.4L/mol=2.24L，因此，本题正确答案是：2.24。
21.
【答案】b CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 阴极 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH- ab B 不变 3.6
【分析】
(1) d处生成大量的水，结合氢离子的移动方向，右侧电极是正极，左侧电极为负极，结合反应环境是酸性溶液分析解答；
(2)以石墨电极电解饱和食盐水，阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，据此分析解答；
(3)电解精炼铜时，粗铜作阳极，该电极上Zn、Fe、Ni、Cu失电子，精铜作阴极，该极上是铜离子得电子，阳极上铜以及比铜活泼的金属会溶解，而没有铜活泼的金属会从阳极掉落，形成阳极泥，据此分析解答；
(4) 阴极反应为：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑)，阳极反应为：6Cl--6e-=3Cl2↑，阳极附近还发生反应CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，据此分析解答。
【详解】
(1)根据装置可以知道d处生成大量的水，结合氢离子的移动方向，右侧电极是正极，c处通入的是氧气，反应环境是酸性溶液，正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，左侧电极为负极，b处通入的是甲烷，反应环境是酸性溶液，负极的反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，故答案为：b；CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；
(2)以石墨电极电解饱和食盐水，阴极上氢离子放电，溶液呈碱性，使酚酞变红，电极反应式为2H++2e-=H2↑或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-，阳极上氯离子放电，故答案为：阴极；2H++2e-=H2↑或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-；
(3) 以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼。
a．在阳极上，没有铜活泼的金属Ag、Pt、Au等金属会从阳极掉落，形成阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故a正确；
b．电解精炼铜时，粗铜作阳极，接电源正极，发生氧化反应，故b正确；
c．溶液中Cu2+向阴极移动，在阴极上发生还原反应，故c错误；
d．电解池中，电能不会全部转化为化学能，还会伴随热能等形式的能量产生，故d错误；
故选ab。
(4)①根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律及图中的电极产物H2和Cl2，可以判断出放出氢气的电极为阴极，与之连接的电极B为电源的正极，A为电源的负极，故答案为：B；
②阴极反应为：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑)，阳极反应为：6Cl--6e-=3Cl2↑，阳极附近还发生反应CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。
根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH-、H+的数目相等，阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH-恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；由上述反应式可以看出，转移6mole-时，阴极产生3molH2，阳极产生1molN2和1molCO2，故电解收集到的6.72 L气体中，V(N2)=V(CO2)==1.344 L，即n(N2)=n(CO2)==0.06mol，根据方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl可知生成0.06 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.06 mol，其质量为m[CO(NH2)2]=0.06 mol×60 g•mol-1=3.6g，故答案为：不变；3.6。
【点睛】
正确判断原电池和电解池的电极类型和电极反应式是解题的关键。本题的易错点和难点为(4)②，要注意阳极附近的氧化还原反应为CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。
22.
【答案】正极 2CuSO4 + 2H2O2Cu+ O2 +2H2SO4 1:1 银 AgNO3 Y极附近红褐色变深 正
【分析】
将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，则表明F极附近c(OH-)＞c(H+)，则在F电极，水电离出的H+得电子，F极为阴极。
【详解】
(1)由分析知，F极为阴极，则C电极为阳极，电源 A 极的名称是正极。答案为：正极；
(2)甲装置中电解CuSO4溶液，阴极Cu2+得电子生成Cu，阳极水电离出的OH-失电子，生成O2等，反应的总化学方程式是2CuSO4 + 2H2O2Cu+ O2 +2H2SO4。答案为：2CuSO4 + 2H2O2Cu+ O2 +2H2SO4；
(3)乙装置的电解反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，由化学方程式可知，Cl2、H2的物质的量相等，则两种气体的体积比是1:1。答案为：1:1；
(4)欲用丙装置给铜表面镀银，则银作阳极材料，G 是阳极，应该是银，电镀液应该是含有Ag+的可溶性盐，只能是硝酸银，其主要成分是AgNO3。答案为：银；AgNO3；
(5)装置丁中，氢氧化铁胶粒向Y极迁移，使Y极附近液体的红褐色加深，所以看到的现象是Y极附近红褐色变深；Y极是阴极，则说明氢氧化铁胶粒带正电荷。答案为：Y极附近红褐色变深；正。
【点睛】
胶粒可能带电，但胶体一定呈电中性，不带电。
23.
【答案】正 SO－2e－＋H2O＝SO＋2H＋ 铁(Fe) NO＋8e－＋10H＋＝NH＋3H2O 还原 NO＋O2－－2e－＝NO2
【分析】
分析电解池中离子的移动方向，a极为阴极，连接电源负极，b极为阳极，连接电源的正极，且b极发生氧化反应，生成硫酸从C口流出；原电池部分结合原电池的工作原理进行判断、书写电极反应方程式；
【详解】
(1)①据分析可知，图中b极要连接电源的正极；②SO放电后有硫酸根生成，故在阳极上发生氧化反应，电极反应式为：SO－2e－＋H2O＝SO＋2H＋。
(2) ①Fe还原水体中的NO，则Fe作还原剂，失去电子，作负极；②由图知，NO在正极得电子发生还原反应产生NH，正极的电极反应式是NO＋8e－＋10H＋＝NH＋3H2O。
(3)①由图知，铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，即发生还原反应。②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：NO＋O2－－2e－＝NO2。
24.
【答案】原电池 阳极 CH3OH-6e-+8OH-＝6H2O+CO 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 280
【分析】
甲装置中能自发的发生氧化还原反应是一个燃料电池；乙有外加电源，所以是电解池，结合原电池和电解池的工作原理分析解答。
【详解】
(1)甲装置中能自发的发生氧化还原反应是一个燃料电池，所以甲是把化学能转变为电能的装置，是原电池，其中通入甲醇的电极是负极，通入氧气的电极是正极；乙有外加电源，所以是电解池，A(石墨)电极与电源的正极相连，其名称是阳极；
(2)甲醇在负极上发生失去电子的氧化反应，电解质溶液显碱性，则负极电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-＝6H2O+CO；
(3)石墨与原电池的正极相连，所以石墨电极是阳极，该电极上氢氧根发生氧化反应，银电极是阴极，该电极上银离子得电子发生还原反应，总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3；乙池中B(Ag)极是阴极，阴极的质量增加5.40g是银，其物质的量为5.4g÷108g/mol=0.05mol，根据总反应式可知生成氧气的物质的量是0.05mol÷4＝0.0125mol，在标况下的体积为0.0125mol×22.4L/mol＝0.28L＝280mL。
电解池
一、选择题（共8题）
1．如图用石墨作电极的电解池中，放入某足量蓝色溶液500mL进行电解，观察到A电极表面有红色固体生成，B电极有无色气体生成；通电一段时间后，取出A电极，洗涤、干燥、称量，A电极增重1.6g。下列说法错误的是（ ）
A．图中B极同电源正极相连
B．该蓝色溶液可能是Cu(NO3)2或CuCl2溶液
C．电解后溶液的pH约为1（溶液体积变化忽略不计）
D．要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则可加入2gCuO
2.模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。下列说法错误的是( )
A．该电解槽的阳极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
B．制得的氢氧化钾溶液从出口D导出
C．通电开始后，阴极附近溶液pH增大
D．若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为：O2 ＋ 2H2O －4e－ = 4OH－
3.如图所示装置中，试管A、B中电极为多孔石墨电极，C、D为铂夹。断开K1，闭合K2、K3一段时间后，A、B中气体的量之间的关系如图所示：
下列说法正确的是
A．a为正极，b为负极
B．紫红色液滴向C端移动
C．断开K2、K3，闭合K1，A极反应式为O2+4e-+2H2O＝4OH-
D．断开K2、K3，闭合K1，溶液的pH增大
4.一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是( )
A．甲为正极，丙为阴极
B．丁极的电极反应式为MnO―e－=MnO
C．KOH溶液的质量分数：c%＞a%＞b%
D．标准状况下，甲电极上每消耗22.4L气体时，理论上有4molK+移入阴极区
5.图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是( )
A．a极应与X连接
B．N电极发生还原反应，当N电极消耗11.2L(标准状况下)时，则a电极增重64g
C．若废水中含有乙醛，则M极的电极反应为：
D．不论b为何种电极材料，b极的电极反应式一定为
6.通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理如图所示，电池工作前，两极电解质溶液质量相等。下列说法错误的是
A．该装置实现了太阳能到化学能的转化
B．H＋由电极a移向电极b
C．b的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e-=HCOOH
D．当电极a生成标准状况下1.12 L O2时，两极电解质溶液质量相差4.6 g
7.如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，下列说法正确的是（ ）
A．Pt为阴极，Cu为阳极
B．b极的电极反应式是2H+＋2e-=H2↑
C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D．当a极产生2.24L(标准状况)气体时，Pt极上有6.4gCu析出
8.将NaCl和CuSO4两种溶液等体积混合后用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．AB段pH增大是因为电解NaCl溶液生成NaOH的缘故
B．整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2
C．原混合溶液中NaCl和CuSO4浓度之比小于2：1
D．电解至D点时，往溶液中加入适量Cu(OH)2一定可使其复原为B点溶液
二、非选择题（共16题）
9.膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图。
(1)A装置是______，B装置是_____(填“原电池”或“电解池”)。
(2)N2O5在_____(填“c极”或“d极”)区生成。
(3)A装置中通入O2的电极反应式为______。
10.知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)
（1）图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是___(填化学式)。
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分NaClO，则c为电源的___极；该发生器中反应的总离子方程式为____。
（3）二氧化氯(ClO2)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。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①阳极产生ClO2的电极反应式：____。
②当阴极产生标准状况下112mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为__。
（4）SO2和NOx是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收SO2和NO。
①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为____。
②用离子方程式表示吸收NO的原理____。
11.如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。
请回答：
(1)B极是电源的___________，一段时间后，甲中溶液颜色___________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明___________，在电场作用下向Y极移动。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为___________。
(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是___________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是___________溶液。当乙中溶液的c(OH-)=0.1mol·L-1时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为___________，甲中溶液的pH___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是___________。
(5)若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入49 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为___________
12.(1)如图所示，某同学设计了一个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。回答下列问题：
①写出甲装置中通入氧气一极的电极反应方程式_______。
②乙装置中Fe电极为_______极，写出该装置中的总反应方程式(离子方程式、化学方程式均可)_______。
(2)有人设想以和为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是_______，A是_______(填化学式)。
13.如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中 X 为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：
(1) 石 墨 电 极 (C) 作____极 ， 甲 中 甲 烷 燃 料 电 池 的 负 极 反 应 式 为_________________________。
(2)若消耗 2.24 L(标况)氧气，则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为____ L。乙池中总反应的离子方程式 _______________
(3)若丙中以 CuSO4 溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_______________。
A．a 电极为纯铜 B．粗铜接电源正极，发生还原反应
C．CuSO4 溶液的浓度保持不变 D．利用阳极泥可回收 Ag、Pt、Au等金属
(4)若丙中以稀 H2SO4 为电解质溶液，电极材料 b 为铝，则能使铝表面生成一层致密的氧化膜，该电极反应式为____________
(5)若将乙装置中两电极用导线直接相连，则石墨(C) 电极上发生的电极反应式为:_________
14.课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图所示连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色．试回答下列问题：
(1)电源A极的名称是____，电极G的名称是_____。
(2)甲装置中电解反应相关方程式：C：_____，D：______，总反应方程式：_____。如果起始时甲烧杯中盛有1000mL溶液，通电一段时间后溶液中的Cu2+恰好消耗掉(假设没有其它离子干扰)，此时收集到气体3.36L(标准状况下)，则原硫酸铜溶液的浓度是____mol/L，电路中通过的电子的物质的量是____mol；若要使溶液恢复到起始浓度(忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入____(填物质名称)。
(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是____。
(4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是____(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是_____(填化学式)。
(5)装置丁中的现象是_______。
15.根据要求回答下列问题：
(1)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是___________。
(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是___________，A是___________。
(3)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：
负极区发生的反应有___________、___________(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气___________L(标准状况)。
16.高铁酸钠是一种高效多功能水处理剂，制备高铁酸钠有多种方法。
(1)用Na2O2与FeSO4干法制备Na2FeO4的反应包含的热化学方程式有：
4FeSO4(s)＋4Na2O2(s)=2Fe2O3(s)＋4Na2SO4(s)＋O2(g) ΔH=a kJ·mol-1
2Fe2O3(s)＋2Na2O2(s)=4NaFeO2(s)＋O2(g) ΔH=b kJ·mol-1
2NaFeO2(s)＋3Na2O2(s)=2Na2FeO4(s)＋2Na2O(s) ΔH=c kJ·mol-1
反应2FeSO4(s)＋6Na2O2(s)=2Na2FeO4(s)＋2Na2O(s)＋2Na2SO4(s)＋O2(g) ΔH=___________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)Na2FeO4在强碱性条件稳定，易被H2还原。以铁合金、Ni为电极，电解NaOH溶液制取Na2FeO4的装置如图所示。
①电解时所发生总反应的化学方程式为___________。
②电解槽使用阳离子交换膜的作用：___________和允许导电的Na＋通过。
③如果用铅蓄电池作为该电解池的电源，则铁合金应与铅蓄电池的___________(填“Pb”或“PbO2”)相连。阳离子交换膜每通过1 mol Na＋，铅蓄电池的正极将增重___________g。
④将Na2FeO4投入水中，会有红褐色沉淀生成，同时溶液中气体放出，该气体的化学式为___________。
17.能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能源，具有广阔的开发和应用前景，研究甲醇具有重要意义。
(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇，其反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0.为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在恒温条件下，向一容积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示。从反应开始到达平衡状态，v(H2)=_______；该温度下的平衡常数数值K=_______(mol·L-1)-2.能使平衡体系中增大的措施有_______(任写一条)。
(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。
①甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时，原料气比例对反应的选择性(选择性越大，表示生成的该物质越多)影响关系如图所示。
则当=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应的化学方程式为CH3OH+O2____+____，__________，在制备H2时最好控制=_______。
②甲醇蒸气重整法。主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol CH3OH(g)，体系压强为p1，在一定条件下达到平衡状态时，体系压强为p2，且=2.2，则该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为_______。
(3)现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有)，实验室利用如图装置模拟该方法：
①M电极为电池的_______(填“正”或“负”)极，N电极的电极反应式为_______。
②请完成电解池中转化为Cr3+的离子方程式：+Fe2++____=Cr3++_Fe3++___，___。
18．工业废水中常含有一定量的和，它们会对人类及生态系统产生很大危害，必须进行处理。常用的处理方法有以下两种：
方法1：还原沉淀法。
该法的工艺流程为：Cr3+ Cr(OH)3↓
其中第①步存在平衡2(黄色)+2H+⇌(橙色)+H2O。
(1)若平衡体系的pH=2，该溶液显_____色。
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是_____(填序号)。
A．和的浓度相同 B．2v()=v() C．溶液的颜色不变
(3)第②步中，还原1mol离子，需要_____mol的FeSO4∙7H2O。
(4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)⇌Cr3+(aq)+3OH-(aq)，常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)∙c3(OH-)=10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至_____。
方法2：电解法。
该法用Fe做电极电解含的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。
(5)用Fe做电极的原因为_____(用电极反应式解释)。
(6)在阴极附近溶液pH升高，溶液中同时生成的沉淀还有_____。
19.电解是工业生产的常用方法。某研究性小组进行以下相关探究。
实验Ⅰ：用图1装置电解CuCl2溶液制取少量漂白液：
(1)导气管W端应与出气口___连接(填“X”或“Y”)，写出制取漂白液的化学方程式___。
(2)实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质，还附着有少量白色物质。查阅资料显示：
物质名称及化学式
氯化亚铜CuCl
碱式碳酸铜Cu2(OH)3Cl
性质
白色固体、不溶于水
绿色固体、不溶于水
化学小组分析提出：①白色物质为CuCl。②红色物质可能有：___或者Cu2O；或者二者混合物.
实验Ⅱ为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质，设计了如下实验：取出阴极碳棒，洗涤、干燥、称其质量为W1g，并将其放入图2所示装置b中，进行实验。
实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色，d中出现白色沉淀；实验结束时，称量其质量为W2g。
(3)无水硫酸铜的作用是_____。
(4)装置b中发生反应的化学方程式是___。
(5)碱石灰的作用是___。
(6)加热之前要先通H2，目的是___；实验结束为了防止灼热的铜被氧化，实验操作是___。
(7)电解CuCl2溶液时，阴极上产生白色物质的原因为___(用电极反应式解释)；阴极上产生白色物质的物质的量是___。(列出含W1、W2的表达式)
20.电解原理在化学工业中有广泛应用。图中表示一个电解池，装有电解液C；A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
(1)若A、B都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①B是_____ 极(填“阴”或“阳”) ，B极逸出_____(填“黄绿色”或“无色”)气体，同时B极附近溶液呈________色。
②电解池中A极上的电极反应式为________，B极上的电极反应式为______。
(2)如要进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，电解液c选用CuSO4溶液，则：
①A电极的材料是_________，电极反应式是____________。
② B电极的材料是_________，电极反应式是_________。
(说明：杂质发生的电极反应不必写出)
③下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能
b．在电解精炼过程中，电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生
c．溶液中Cu2+向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(3)用惰性电极电解足量的CuSO4溶液。若阴极析出Cu的质量为12.8g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为________L。
21.电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。
每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。最近，我国在甲烷燃料电池的相关技术上获得了新突破，原理如下图所示。
(1)甲烷燃料应从__________口通入(图1)，发生的电极反应式 __________________。
(2)以石墨做电极电解饱和食盐水，如下图2所示。电解开始后在__________的周围(填“阴极”或“阳极”)先出现红色，该极的电极反应式为_______________。.
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是____。
a．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2+向阳极移动
d．电能全部转化为化学能
(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]，原理如图。
①电源的正极为________(填“A”或“B”)。
②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________(填“增大”、“减小”、“不变”);若两极共收集到气体6.72 L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。
22.如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在 F 极附近显红色，试完成以下问题：
(1)电源 A 极的名称是______。
(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是______。
(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是______。
(4)欲用丙装置给铜镀银，G 应该是______ (填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是_____(填化学式)。
(5)装置丁中的现象是______，说明氢氧化铁胶粒带_____(填“正”或“负”)电荷。
23.按照要求回答下列问题。
(1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。
①图中b极要连接电源的________(填“正”或“负”)极。
②SO放电的电极反应式为________________________________。
(2)用零价铁(Fe)去除酸性水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中的NO的反应原理如图1所示。
①作负极的物质是________。
②正极的电极反应式是________________________________。
(3)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图2所示。
①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式：___________________________________。
24.如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O。
据此完成下列问题：
(1)图中甲池是__装置；A(石墨)电极的名称是__。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：__。
(3)乙池中反应的化学方程式为__。当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2__mL(标准状况下)。
【参考答案及解析】
一、选择题
1．
【答案】B
【分析】
根据题目，B电极有无色气体生成，说明B电极为阳极，水电离出的OH-在此电极上失电子生成O2，电极方程式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；A电极表面有红色固体生成，说明A电极为阴极，Cu2+在此电极上得电子生成Cu单质，电极方程式为Cu2++2e-=Cu，据此分析。
【详解】
A．根据分析，B电极为电解池阳极，与电池正极相连，A正确；
B．根据阴离子放电顺序，硝酸根在氢氧根后放电，Cl-在氢氧根前放电，因此，蓝色溶液不能为CuCl2，B错误；
C．电解后A电极增重1.6g，电解过程中转移0.05mol电子，剩余0.05mol H+，此时溶液中c(H+)===0.1mol/L，溶液pH为1，C正确；
D．溶液中剩余0.05mol H+，需要加入0.025mol Cu2+将溶液还原，若利用CuO还原溶液，需要的质量m=0.025mol×80g/mol=2g，D正确；
故答案选B。
2.
【答案】D
【详解】
A．左边电极连接电源正极，为电解槽的阳极，其反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，故A正确；
B．右边电极是电解槽的阴极，阴极是水中氢离子得到电子，剩余氢氧根，钾离子穿过阳离子交换膜进入到阴极室与氢氧根反应生成氢氧化钾溶液从出口D导出，故B正确；
C．根据B选项分析，通电开始后，阴极生成KOH，因此溶液pH增大，故C正确；
D．若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为：O2 ＋ 2H2O ＋4e－ ＝ 4OH－，故D错误。
综上所述，答案为D。
3.
【答案】C
【分析】
根据图示，断开K1，闭合K2、K3，左端电解氢氧化钠溶液，相当于电解水，电解反应为2H2O 2H2↑+O2↑，结合图示A、B中气体的量之间的关系，A中为氧气，B中为氢气，则A电极为阳极，B为阴极，阳极与电源正极相连，则电源a为负极，b为正极，滤纸上C为阴极，D为阳极。
【详解】
A．根据分析可知，a为负极，b为正极，故A错误；
B．电解池中阴离子向阳极移动，显紫色的离子为，滤纸上D为阳极，则紫红色液滴向D端移动，故B错误；
C．断开K2、K3，闭合K1，构成燃料电池，A为正极，B为负极，A极反应式为O2+4e-+2H2O＝4OH-，故C正确；
D．根据C项分析，断开K2、K3，闭合K1，构成氢氧燃料电池，电池总反应为O2+2H2=2H2O，KOH溶液的浓度减小，则溶液中的氢氧根离子浓度减小，溶液的碱性减弱，pH减小，故D错误；
答案选C。
4.
【答案】C
【分析】
根据题意，将燃料电池与电解池组合制备KMnO4，结合装置的特点可知：左边装置为燃料电池，右边装置为电解池；通入氧气的电极甲是燃料电池的正极，与甲电极相接的电极丁是电解池的阳极，丁电极上MnO失去电子被氧化为MnO，电极反应式为MnO-e-═MnO；丙电极是电解池的阴极，溶液中氢离子在阴极被还原为氢气，即气体X为氢气，该燃料电池为碱性氢氧燃料电池，据此分析解答。
【详解】
A．通入氧气的电极为燃料电池的正极，与电源正极相接的一极为电解池的阳极，所以丙电极为阴极，故A正确；
B．丁是电解池的阳极，阳极上MnO失去电子被氧化为MnO，电极反应式为MnO-e-═MnO，故B正确；
C．丙电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，甲电极的反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，乙电极的反应式为H2+2OH--2e-=2H2O，则甲电极附近始终生成KOH并且不消耗，所以c%＞b%，丙电极附近也始终生成KOH，所以b%＞a%，故大小关系为c%＞b%＞a%，故C错误；
D．标准状况下，甲电极每消耗22.4L即1mol氧气时，转移4mol电子，并且K+与电子所带电荷相等，所以理论上有4molK+进入阴极区，故D正确；
故选C。
5.
【答案】D
【分析】
根据题给信息知，甲图是将化学能转化为电能的原电池，M是负极，N是正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；电解氯化铜溶液，由图乙氯离子移向b极，铜离子移向a极，则a为阴极应与负极相连，b为阳极应与正极相连，根据得失电子守恒计算，以此解答该题。
【详解】
A．根据以上分析，M是负极，N是正极，a为阴极应与负极相连即X极连接，故A正确；
B．N是正极氧气得电子发生还原反应，a为阴极铜离子得电子发生还原反应，根据得失电子守恒，则当N电极消耗11.2L(标准状况下)气体时，则a电极增重，故B正确；
C．有机废水中主要含有乙醛，则图甲中M极为CH3CHO失电子发生氧化反应，发生的电极应为：，故C正确；
D．b为阳极，当为惰性电极，则反应式为，当为活性电极，反应式为本身失电子发生氧化反应，故D错误；
答案选D。
6.
【答案】D
【分析】
根据题干信息以“CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2”可知此电池的总反应为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，a电极作原电池的负极，水失电子生成氧气，O元素化合价升高，发生氧化反应，其电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，b电极作原电池的正极，二氧化碳得电子生成甲酸，其电极反应为：CO2+2H++2e-=HCOOH，据此结合原电池的工作原理分析解答。
【详解】
A．由图可知，该装置是由太阳能转化为化学能和电能的装置，A正确；
B．原电池中，阳离子移向正极，即H＋通过质子交换膜由电极a（负极）移向电极b（正极），B正确；
C．根据上述分析可知，b的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e-=HCOOH，C正确；
D．负极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，当电极a生成标准状况下1.12 L O2（0.05mol）时，则消耗0.1mol H2O，即负极溶液质量减少0.1mol18g/mol=1.8 g，转移的电子物质的量为=0.2 mol，则根据CO2+2H++2e-=HCOOH可知，正极区生成0.1mol HCOOH，溶液质量增加0.1mol46g/mol=4.6g，所以两极电解质溶液质量相差4.6 g- (-1.8g)=6.4g，D错误；
故选D。
【点睛】
此电池工作原理类似燃料电池，电极未参与反应。根据总反应，找出两极反应。电池正极得电子发生还原反应，负极失电子发生氧化反应，关于电化学的计算，抓住电子转移数守恒分析解答。
7.
【答案】B
【分析】
依据电解质溶液为含酚酞的氯化钠溶液，判断b电极和Cu极是阴极，a电极和Pt极是阳极，Y为电源负极，X为电源正极。此为解题的突破点。
【详解】
A．b极附近溶液变红，说明此电极产生OH－，即电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，说明b极为阴极，即Y为负极，X为正极，根据电解原理，Pt为阳极，铜为阴极，故A错误；
B．b极附近溶液变红，说明此电极产生OH－，即电极反应式为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－或，2H+＋2e-=H2↑，故B正确；
C．电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在Cu电极得到电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH逐渐减小，故C错误；
D．根据电解原理，Pt电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，没有铜单质析出，故D错误；
故选B。
8.
【答案】BC
【分析】
由图可知，用惰性电极电解等体积NaCl和CuSO4两种溶液，分3个阶段：
AB段：电解氯化铜：阳极：2Cl—-2e-=Cl2，阴极：Cu2++2e-=Cu；由于铜离子水解使溶液显酸性，铜离子浓度减小，酸性减弱，pH增大；
BC段：电解硫酸铜溶液：阳极：4OH--4e﹣= O2↑+2H2O，阴极：Cu2++2e-=Cu；由于氢氧根离子被消耗，氢离子浓度增大，溶液的pH迅速减小；
CD段：实质是电解水：阳极：4OH--4e﹣= O2↑+2H2O，阴极：2H++2e-=H2↑；即为电解水的过程，溶剂减小，溶液中氢离子浓度增大，pH减小。
【详解】
A．由以上分析可知，AB段pH增大，是因为电解氯化铜溶液，铜离子浓度减小，溶液的酸性减弱，pH增大，故A错误；
B．由以上分析可知，整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2，故B正确；
C．B点溶液为硫酸铜和硫酸钠的混合液，AB段实质是电解氯化铜溶液，BC段实质是电解硫酸铜溶液，所以n(Cl-)<2n(Cu2+)，即原混合溶液中NaCl和CuSO4浓度之比小于2：1，故C正确；
D．B点溶液为硫酸铜和硫酸钠的混合液，C点为硫酸和硫酸钠混合液，CD段为电解水过程，由于消耗水的量与生成硫酸的量不确定，所以复原为B点溶液可能是加入适量的氢氧化铜，也可能是加入适量的氢氧化铜和一定的水，故D错误；
故选BC。
二、非选择题
9.
【答案】原电池 电解池 c O2＋4H＋＋4e－=2H2O
【分析】
A装置有能自发进行的氧化还原反应，为原电池装置，二氧化硫在a极失电子，发生氧化反应，a极为原电池负极，氧气在b电极得电子，b极为原电池的正极；
B装置与原电池装置的正、负极相连，为电解池装置，c极与原电池正极相连，为阳极，d极与原电池负极相连，为阴极。
【详解】
(1)由分析可知，A装置为原电池装置，B装置为电解池装置，故答案为：原电池；电解池；
(2)结合B装置可知，N2O4在c极失电子转化为N2O5，故答案为：c；
(3)A装置为原电池装置，氧气在b电极得电子，结合电解质溶液、电荷守恒、原子守恒可写出A装置中通入O2的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故答案为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。
10.
【答案】H2 负 Cl-＋H2OClO-＋H2↑ Cl--5e-＋2H2O=ClO2↑＋4H＋ 0.01mol 2HSO＋2H+＋2e-=S2O＋2H2O 2NO＋2S2O＋2H2O=N2＋4HSO
【详解】
(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极、右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以a气球中气体是氯气、b气球中的气体是氢气，故答案为：H2；
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气、上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极、d为正极，发生器中反应的总离子方程式为Cl-＋H2OClO-＋H2↑；
(3)①由题意可知，氯离子放电生成ClO2，根据电子守恒和电荷守恒写出阳极的电极反应式为Cl--5e-＋2H2O=ClO2↑＋4H＋；
②阴极产生标准状况下112mL是H2，物质的量为0.005mol，阴极电极反应式为2H++2e-=H2↑，所以电路中转移电子0.01mol，钠离子所带电荷与电子所带电荷数相同，所以通过阳离子交换膜的钠离子的物质的量为0.01mol；
(4)①阴极发生得到电子的还原反应，根据装置图可知阴极是HSO得到电子，被还原为S2O，由于电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，因此阴极的电极反应为2HSO＋2H+＋2e-=S2O＋2H2O。
②S2O具有强还原性，能把NO还原为氮气，则用离子方程式表示吸收NO的原理为2NO＋2S2O＋2H2O=N2＋4HSO。
11.
【答案】负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷 1:2:2:2 镀件 AgNO3 5.4 g 变小 Fe+Cu2+Cu＋Fe2+ 2NA
【分析】
将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则F极为阴极；结合装置图，C、E、G、X极为阳极，D、F、H、Y极为阴极，则A为外接电源的正极，B为外接电源的负极；据此分析作答。
【详解】
(1)F极附近呈红色，说明F极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则F极为阴极，E是阳极，则A极为电源正极，B为电源负极；甲中D极为阴极，D极上Cu2+得电子发生还原反应生成Cu，一段时间后甲中溶液颜色逐渐变浅；丁中X极为阳极，Y极为阴极，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明Fe(OH)3胶体粒子向阴极移动，表明Fe(OH)3胶体粒子带正电荷；故答案为：负极；逐渐变浅；氢氧化铁胶体粒子带正电荷。
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F的电极反应式依次为2H2O-4e-=O2↑+4H+、Cu2++2e-=Cu、2Cl--2e-=Cl2↑、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，由于电路中通过的电量相等，所以O2、Cu、Cl2、H2物质的量之比为1:2:2:2；故答案为：1:2:2:2。
(3)现用丙装置给铜件镀银，则G极为Ag，H极为铜件，即H极为镀件，电镀液为AgNO3溶液；当乙中溶液的c(OH-)=0.1mol·L-1时，则n(OH-)=0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol，根据电极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-，电路中通过的电子的物质的量为0.05 mol，丙中镀件上的电极反应式为Ag++e-=Ag，所以丙中镀件上析出银的物质的量为0.05mol，质量为0.05 mol×108 g·mol-1=5.4 g；甲中电解硫酸铜溶液生成Cu、O2和硫酸，溶液的酸性增强，则甲中溶液的pH变小；故答案为：镀件；AgNO3；5.4g；变小；
(4) 若将C电极换为铁，其他装置都不变，Fe为活性电极，则C极电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，D极电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故甲中发生总反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu；故答案为：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu；
(5)n[Cu(OH)2]==0.5 mol，根据O守恒可知阳极放出0.5molO2，根据电极反应式2H2O-4e-=O2↑+4H+可知，整个电路中转移的电子物质的量为0.5mol×4=2mol，即转移电子数为2NA；故答案为：2NA。
12.
【答案】O2+2H2O+4e-═4OH- 阴 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH或2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- N2+8H++6e-=2NH NH4Cl
【分析】
(1)①燃料电池中投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，结合碱性条件书写电极反应式；②甲中通入甲醚的为负极，Fe与负极相连为阴极，C为阳极，是惰性电极，据此书写电解氯化钠溶液的方程式；
(2)氮气与氢气反应生成氨气，氮气得电子，在正极上反应生成铵根离子，氢气在负极失电子生成氢离子，据此分析解答。
【详解】
(1)①燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极，由于是碱性电解质溶液，电极反应式为：O2+2H2O+4e-═4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-═4OH-；
②乙池有外接电源，属于电解池，铁电极连接原电池的负极，是阴极，则石墨电极是阳极，以惰性电极为阳极电解饱和氯化钠溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑（或2Cl -+ 2H2O2OH- + Cl2↑+ H2↑），故答案为：阴；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑（或2Cl -+ 2H2O2OH- + Cl2↑+ H2↑）；
(2)电池正极发生还原反应，是氮气得电子，则电池正极的电极反应式是：N2+8H++6e-=2NH，A是铵根离子与氯离子结合形成NH4Cl，故答案为：N2+8H++6e-=2NH；NH4Cl。
13.
【答案】阳 CH4－8e－＋10OH－=CO＋7H2O 4.48 2Cl－＋2H2O=2OH-＋H2↑＋Cl2↑ AD 2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+ O2＋4e－＋2H2O=4OH－
【详解】
(1)甲装置为原电池，通氧气一极为正极，通甲烷一极为负极，b连接正极，作阳极，a为阴极，C为阳极，Fe为阴极，甲中电解质为KOH溶液，因此电极反应式为CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O；
(2)铁作阴极，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，得失电子数目守恒，2H2～4e－ ～O2，在相同条件下，体积之比等于气体的物质的量之比，氢气的体积为2.24×2L=4.48L，电解饱和食盐水，阴极产生氢气和氢氧化钠，阳极生成氯气，总反应式是2Cl－＋2H2O=2OH-＋H2↑＋Cl2↑；
(3)精炼铜时，粗铜作阳极（Cu－2e－=Cu2＋），纯铜作阴极(Cu2＋＋2e－=Cu)，电解质溶液中含Cu2＋，Cu2＋浓度基本保持不变，粗铜中含有杂质，比铜活泼性弱的金属作为阳极泥沉降出来，故答案为：AD；
(4)根据电解原理，以及铝表面产生氧化膜，说明铝作阳极，因此电极反应式为2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋；
(5) 若将乙装置中两电极用导线直接相连，构成原电池，铁做负极，石墨做正极，则石墨(C)发生吸氧腐蚀，电极上发生的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－。
14.
【答案】正极 阳极 4OH--4e-=O2↑+2H2O Cu2++2e-=Cu 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO4 0.3 0.6 氧化铜 1∶1 银 AgNO3 Y极附近红褐色变深
【分析】
C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，将电源接通后，乙为电解池，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，F极为阴极，则A为正极，B为负极，C、E、G、X为阳极，D、F、H、Y为阴极；
【详解】
(1)由上述分析可知，电源A极的名称是正极，电极G的名称是阳极；
(2)在甲装置中，C为阳极，氢氧根离子在C极失电子生成氧气，电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，D为阴极，铜离子在D极得电子生成Cu，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，总反应方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO4；如果起始时甲烧杯中盛有1000mL溶液，通电一段时间后溶液中的Cu2+恰好消耗掉(假设没有其它离子干扰)，此时收集到气体3.36L(标准状况下)，气体为O2，O2的物质的量为：=0.15mol，根据总反应方程式可知，消耗CuSO4的物质的量为：0.15mol×2=0.3mol，则原硫酸铜溶液的浓度是：=0.3mol/L；电路中通过的电子的物质的量是：0.15mol×4=0.6mol；从反应体系中脱离出去的是Cu和O2，得到的是H2SO4溶液，若要使溶液恢复到起始浓度，则可向溶液中加入CuO，即氧化铜；
(3)乙装置为电解饱和食盐水，总反应方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，根据总反应式可知，若收集乙中产生的气体，两种气体的体积比是：1∶1；
(4)欲用丙装置给铜镀银，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属离子的盐溶液作电解质溶液，G是阳极，则G应该是银，电镀液的主要成分是AgNO3；
(5)氢氧化铁胶粒带有正电荷，移向阴极，则装置丁中的现象是Y极附近红褐色变深。
15.
【答案】NaBH4(s)+2H2O(l)＝NaBO2(s)+4H2(g)ΔH=-216.0 kJ·mol-1 N2+8H++6e-＝2NH 氯化铵 Fe3++e-＝Fe2+ 4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O 5.6
【详解】
(1)3.8gNaBH4的物质的量等于3.8g÷38g/mol=0.1mol，在25℃、101kPa下，每消耗0.1mol NaBH4(s)放热21.6kJ，则消耗1mol NaBH4(s)放热216.0kJ，则热化学方程式为NaBH4(s)+2H2O(l)＝NaBO2(s)+4H2(g)ΔH=-216.0 kJ·mol-1；
(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2+8H++6e-＝2NH，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液；
(3)根据图示，电解池左侧发生反应Fe3++e-＝Fe2+，该反应为还原反应，属于电解池的阴极，负极通入氧气后Fe2+被O2氧化而再生成Fe3+，该反应为4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；根据电子守恒及4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O可知，电路中转移1mol电子，消耗氧气的物质的量为：1mol÷4=0.25mol，标况下0.25mol氧气的体积为：22.4L/mol×0.25mol=5.6L。
16.
【答案】0.5a＋0.5b＋c Fe＋2H2O＋2NaOHNa2FeO4＋3H2↑ 阻止Na2FeO4和H2接触反应 PbO2 32g O2
【详解】
(1)已知：①4FeSO4(s)＋4Na2O2(s)=2Fe2O3(s)＋4Na2SO4(s)＋O2(g) ΔH=akJ·mol-1
②2Fe2O3(s)＋2Na2O2(s)=4NaFeO2(s)＋O2(g) ΔH=bkJ·mol-1
③2NaFeO2(s)＋3Na2O2(s)=2Na2FeO4(s)＋2Na2O(s) ΔH=ckJ·mol-1
根据盖斯定律，①+②+③可得反应2FeSO4(s)＋6Na2O2(s)=2Na2FeO4(s)＋2Na2O(s)＋2Na2SO4(s)＋O2(g) ΔH=(0.5a＋0.5b＋c)kJ·mol-1；
(2)以铁合金、Ni为电极，电解NaOH溶液制取Na2FeO4的装置如图所示，铁合金作阳极，Ni作阴极，阴极上2H2O+2e−═H2↑+2OH−；阳极上电极反应为：Fe−6e−+8OH−=+4H2O；
①根据分析中阴阳极电极反应式，两式合并可得，电解时所发生总反应的化学方程式为Fe＋2H2O＋2NaOHNa2FeO4＋3H2↑；
②根据题意，Na2FeO4在强碱性条件稳定，易被H2还原，则电解槽使用阳离子交换膜的作用：阻止Na2FeO4和H2接触反应、允许导电的Na＋通过；
③如果用铅蓄电池作为该电解池的电源，铅蓄电池中Pb为负极，PbO2为正极，铁合金为电解池阳极，与电源正极相连，则铁合金应与铅蓄电池的PbO2相连；阳离子交换膜每通过1 mol Na＋，电路中要转移1mol电子，铅蓄电池的正极电极反应式为PbO2＋4H＋＋＋2e－＝PbSO4＋2H2O，由PbO2变为PbSO4可以看做增加的为二氧化硫的质量，根据硫原子守恒，n(SO2)= n()增重的质量=×1mol×64g/mol=32g；
④将Na2FeO4投入水中，会有红褐色沉淀生成，红褐色沉淀为氢氧化铁，铁元素的化合价降低，同时溶液中气体放出，根据氧化还原反应的规律，该气体为氧气，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应化学方程式为：4Na2FeO4+10H2O=8NaOH+4Fe(OH)3+3O2↑，该气体的化学式为O2。
17.
【答案】0.225 mol·L-1·min-1 降低温度(或增大压强或增大H2的浓度等) 2CH3OH+O22HCHO+2H2O 0.5 60% 负 O2+4e-+4H+===2H2O +6Fe2++14 H+=2Cr3++6Fe3++7 H2O
【分析】
化学反应速率、化学平衡常数等按定义、结合图表中、及已知信息、运用三段式计算；反应的选择性与反应条件有关，结合化学反应原理、图表信息选择合理的反应条件；电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极上失去电子发生氧化反应，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向阳极、阳离子移向阴极；电解精炼时，不纯的金属作阳极、纯净的金属作阴极；原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，电化学反应时，电极上电子数守恒，据此分析回答；
【详解】
(1)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0：从反应开始到达平衡状态， ，v(H2) =3v(CH3OH)= 0.225 mol·L-1·min-1； ，该温度下的平衡常数 (mol·L-1)-2.；能使平衡体系中增大，应使平衡向正反应方向移动，可以降温、加压或增大氢气的量或将H2O(g)从体系中分离；
(2)①由图知：当=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛，化学方程式为2CH3OH+O22HCHO+2H2O，在制备H2时最好控制=0.5时氢气生成最多。②对反应：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol CH3OH(g)，体系压强为p1，在一定条件下达到平衡状态时，体系压强为p2，且=2.2，则， ， ，该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为 。
(3)①氢离子由质子交换膜由M电极区移向N电极区，则M电极为电池的负极， N为正极，负极上发生氧化反应，甲醇失去电子，生成二氧化碳与氢离子，正极发生还原反应，氧气获得电子，与通过质子交换膜的氢离子结合为水，N电极的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O。②电解池溶液里转化为Cr3+，化合价降低共6价，左侧Fe电极为阳极，Fe失去电子生成Fe2+，酸性条件Fe2+将还原为Cr3+，自身被氧化为Fe3+，化合价升高共1价，化合价升降最小公倍数为6，则的系数为1，Fe2+的系数为6，反应离子方程式为： +6Fe2++14 H+=2Cr3++6Fe3++7 H2O。
18．
【答案】橙 C 6 5 Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+ Fe(OH)3
【详解】
(1)溶液显酸性，c(H+)较大，2(黄色)+2H+⇌(橙色)+H2O，该平衡右移，该溶液显橙色；
(2)A．和的浓度相同，但是不一定是浓度保持不变的状态，反应不一定达到平衡状态，平衡时浓度不变，故A不符合题意；
B．2v()=v()，没有标出正、逆反应速率，无法判定反应是否达到平衡状态，故B不符合题意；
C．平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，可以判断反应达到平衡状态，故C符合题意；
答案选C；
(3)由元素的化合价变化可知，还原1 mol离子，得到Cr3+，得到电子为2×(6-3)=6 mol，Fe2+被氧化为Fe3+，需要FeSO4∙7H2O的物质的量为=6 mol；
(4)当c(Cr3+)=10-5 mol/L时，溶液的c(OH-)==10-9 mol/L，c(H+)=mol/L=10-5 mol/L，pH=5，即要使c(Cr3+)降至10-5 mol/L，溶液的pH应调至5；
(5)用Fe做阳极，发生氧化反应，失电子：Fe-2e-=Fe2+，产生的亚铁离子做还原剂；
(6)溶液中氢离子在阴极得电子被还原为氢气，阴极极反应为：2H++2e-=H2↑，导致溶液酸性减弱，溶液pH升高；同时溶液中亚铁离子被氧化为铁离子，酸性减弱，铁离子产生沉淀Fe(OH)3。
19.
【答案】X Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O Cu 检验产物中是否有水，进而检验红色物质中有无Cu2O 2CuCl+H22Cu+2HCl 干燥气体 防止氢气爆炸 继续通氢气，直到试管冷却为止 Cu2++e-+Cl-=CuCl↓ mol
【详解】
(1)氯离子在阳极失电子生成氯气，氯气用氢氧化钠溶液吸收，导气管W端应与出气口X连接，制取漂白液生成次氯酸钠、氯化钠和水，化学方程式Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；
(2)②依据假设和物质现象分析，红色物质可能为Cu或Cu2O、或二者都有；
(3)由于无水硫酸铜不变色，证明b中反应产物没有水生成，碳棒上的红色物质中没有氧元素，一定不会含有氧化亚铜，一定含有铜，则无水硫酸铜来检验红色物质中有无Cu2O；
(4)装置b中发生反应为CuCl与氢气反应，反应的化学方程式是2CuCl+H22Cu+2HCl；
(5)碱石灰具有吸水性，作用是干燥气体；
(6)加热之前要先通H2，排尽装置中的空气，防止氢气爆炸；实验结束为了防止灼热的铜被氧化，实验操作是继续通氢气，直到试管冷却为止；
(7)电解CuCl2溶液时，阴极上发生的反应为铜离子得到电子生成铜：Cu2++2e-=Cu和铜离子得到电子生成氯化亚铜：Cu2++e-+Cl-=CuCl↓；电解CuCl2溶液时，阴极上产生白色物质的原因为Cu2++e-+Cl-=CuCl↓；阴极上产生白色物质的物质的量是所以n(CuCl)=n(Cl)=mol。
20.
【答案】阴极 无色 红 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH- 粗铜 Cu-2e-=Cu2+ 精铜 Cu2++2e-=Cu b、d 2.24
【详解】
(1)①根据电流方向可知，a是正极，b是负极，则A是阳极，B是阴极，电解氯化钠溶液，在阳极是氯离子失电子的氧化反应，产生氯气，在阴极是氢离子得电子的还原反应，产生氢气，该电极附近产生高浓度的氢氧化钠，遇到酚酞显示红色，因此，本题正确答案是：阴；无色；红；
②在阳极是氯离子失电子的氧化反应，产生氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，在阴极是氢离子得电子的还原反应，产生氢气，电极反应为：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，因此，本题正确答案是：2Cl--2e-=Cl2↑；2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
(2)①电解精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，A是阳极，则A极材料是粗铜，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，因此，本题正确答案是：粗铜；Cu-2e-=Cu2+；
②B是阴极，B极材料是精铜，该极上铜离子得电子生成金属铜，即电极反应为：Cu2++2e-=Cu，因此，本题正确答案是：精铜；Cu2++2e-=Cu；
③a.电能大多转化为化学能，但是还有热能的产生，故错误；
b．在电解精炼过程中，在阳极上，比金属铜活泼的金属Al、Zn先于金属铜失电子，所以电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生，故正确；
c．溶液中Cu2+向阴极移动，故错误；
d．在阳极上，活泼性较差的Ag、Pt、Au形成阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故正确；
故选bd；
(3)阴极上析出铜的质量为12.8g，转移电子的物质的量=2=0.4mol，根据转移电子数相等得阳极上产生氧气在标准状况下的体积=22.4L/mol=2.24L，因此，本题正确答案是：2.24。
21.
【答案】b CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 阴极 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH- ab B 不变 3.6
【分析】
(1) d处生成大量的水，结合氢离子的移动方向，右侧电极是正极，左侧电极为负极，结合反应环境是酸性溶液分析解答；
(2)以石墨电极电解饱和食盐水，阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，据此分析解答；
(3)电解精炼铜时，粗铜作阳极，该电极上Zn、Fe、Ni、Cu失电子，精铜作阴极，该极上是铜离子得电子，阳极上铜以及比铜活泼的金属会溶解，而没有铜活泼的金属会从阳极掉落，形成阳极泥，据此分析解答；
(4) 阴极反应为：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑)，阳极反应为：6Cl--6e-=3Cl2↑，阳极附近还发生反应CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，据此分析解答。
【详解】
(1)根据装置可以知道d处生成大量的水，结合氢离子的移动方向，右侧电极是正极，c处通入的是氧气，反应环境是酸性溶液，正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，左侧电极为负极，b处通入的是甲烷，反应环境是酸性溶液，负极的反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，故答案为：b；CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；
(2)以石墨电极电解饱和食盐水，阴极上氢离子放电，溶液呈碱性，使酚酞变红，电极反应式为2H++2e-=H2↑或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-，阳极上氯离子放电，故答案为：阴极；2H++2e-=H2↑或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-；
(3) 以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼。
a．在阳极上，没有铜活泼的金属Ag、Pt、Au等金属会从阳极掉落，形成阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故a正确；
b．电解精炼铜时，粗铜作阳极，接电源正极，发生氧化反应，故b正确；
c．溶液中Cu2+向阴极移动，在阴极上发生还原反应，故c错误；
d．电解池中，电能不会全部转化为化学能，还会伴随热能等形式的能量产生，故d错误；
故选ab。
(4)①根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律及图中的电极产物H2和Cl2，可以判断出放出氢气的电极为阴极，与之连接的电极B为电源的正极，A为电源的负极，故答案为：B；
②阴极反应为：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑)，阳极反应为：6Cl--6e-=3Cl2↑，阳极附近还发生反应CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。
根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH-、H+的数目相等，阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH-恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；由上述反应式可以看出，转移6mole-时，阴极产生3molH2，阳极产生1molN2和1molCO2，故电解收集到的6.72 L气体中，V(N2)=V(CO2)==1.344 L，即n(N2)=n(CO2)==0.06mol，根据方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl可知生成0.06 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.06 mol，其质量为m[CO(NH2)2]=0.06 mol×60 g•mol-1=3.6g，故答案为：不变；3.6。
【点睛】
正确判断原电池和电解池的电极类型和电极反应式是解题的关键。本题的易错点和难点为(4)②，要注意阳极附近的氧化还原反应为CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。
22.
【答案】正极 2CuSO4 + 2H2O2Cu+ O2 +2H2SO4 1:1 银 AgNO3 Y极附近红褐色变深 正
【分析】
将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，则表明F极附近c(OH-)＞c(H+)，则在F电极，水电离出的H+得电子，F极为阴极。
【详解】
(1)由分析知，F极为阴极，则C电极为阳极，电源 A 极的名称是正极。答案为：正极；
(2)甲装置中电解CuSO4溶液，阴极Cu2+得电子生成Cu，阳极水电离出的OH-失电子，生成O2等，反应的总化学方程式是2CuSO4 + 2H2O2Cu+ O2 +2H2SO4。答案为：2CuSO4 + 2H2O2Cu+ O2 +2H2SO4；
(3)乙装置的电解反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，由化学方程式可知，Cl2、H2的物质的量相等，则两种气体的体积比是1:1。答案为：1:1；
(4)欲用丙装置给铜表面镀银，则银作阳极材料，G 是阳极，应该是银，电镀液应该是含有Ag+的可溶性盐，只能是硝酸银，其主要成分是AgNO3。答案为：银；AgNO3；
(5)装置丁中，氢氧化铁胶粒向Y极迁移，使Y极附近液体的红褐色加深，所以看到的现象是Y极附近红褐色变深；Y极是阴极，则说明氢氧化铁胶粒带正电荷。答案为：Y极附近红褐色变深；正。
【点睛】
胶粒可能带电，但胶体一定呈电中性，不带电。
23.
【答案】正 SO－2e－＋H2O＝SO＋2H＋ 铁(Fe) NO＋8e－＋10H＋＝NH＋3H2O 还原 NO＋O2－－2e－＝NO2
【分析】
分析电解池中离子的移动方向，a极为阴极，连接电源负极，b极为阳极，连接电源的正极，且b极发生氧化反应，生成硫酸从C口流出；原电池部分结合原电池的工作原理进行判断、书写电极反应方程式；
【详解】
(1)①据分析可知，图中b极要连接电源的正极；②SO放电后有硫酸根生成，故在阳极上发生氧化反应，电极反应式为：SO－2e－＋H2O＝SO＋2H＋。
(2) ①Fe还原水体中的NO，则Fe作还原剂，失去电子，作负极；②由图知，NO在正极得电子发生还原反应产生NH，正极的电极反应式是NO＋8e－＋10H＋＝NH＋3H2O。
(3)①由图知，铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，即发生还原反应。②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：NO＋O2－－2e－＝NO2。
24.
【答案】原电池 阳极 CH3OH-6e-+8OH-＝6H2O+CO 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 280
【分析】
甲装置中能自发的发生氧化还原反应是一个燃料电池；乙有外加电源，所以是电解池，结合原电池和电解池的工作原理分析解答。
【详解】
(1)甲装置中能自发的发生氧化还原反应是一个燃料电池，所以甲是把化学能转变为电能的装置，是原电池，其中通入甲醇的电极是负极，通入氧气的电极是正极；乙有外加电源，所以是电解池，A(石墨)电极与电源的正极相连，其名称是阳极；
(2)甲醇在负极上发生失去电子的氧化反应，电解质溶液显碱性，则负极电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-＝6H2O+CO；
(3)石墨与原电池的正极相连，所以石墨电极是阳极，该电极上氢氧根发生氧化反应，银电极是阴极，该电极上银离子得电子发生还原反应，总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3；乙池中B(Ag)极是阴极，阴极的质量增加5.40g是银，其物质的量为5.4g÷108g/mol=0.05mol，根据总反应式可知生成氧气的物质的量是0.05mol÷4＝0.0125mol，在标况下的体积为0.0125mol×22.4L/mol＝0.28L＝280mL。
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