2024届高三新高考化学大一轮专题练习：电解池

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2024届高三新高考化学大一轮专题练习：电解池
一、单选题
1．（2023·辽宁·统考高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是
  
A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成
C．电解后海水下降 D．阳极发生：
2．（2023·全国·统考高考真题）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx

下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
3．（2023·山西吕梁·统考二模）研究表明，苯能更好地转化成苯甲酸，其相应的机理(自由基过程)如图所示，已知：Ar为芳基(-C6H5)； Ac为乙酰基( )，下列说法错误的是
    
A．K2S2O8中S的化合价为+6价，在该反应机理中作氧化剂
B．CoII (OAc)2一次性加入，不需要中途再加入
C．电解KHSO4制备K2S2O8循环使用： 2KHSO4K2S2O8+H2↑
D．CoIII-O·、CoII-OH、Ar·、ArCO·均为反应过程中的自由基
4．（2023·山东青岛·统考二模）用废旧硬质刀具(含碳化钨、钴、铁)回收金属钻，工艺流程如图。下列说法错误的是

A．“电解”时硬质刀具做阳极，气体为
B．洗涤不充分不影响最终产品的纯度，但会污染环境
C．“焙烧”时发生的主要反应为
D．还原性：
5．（2023春·四川绵阳·高三四川省绵阳南山中学校考期中）支撑海港码头基础的防腐技术，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述正确的是
      
A．高硅铸铁作用为传递电流和损耗阳极材料
B．通电后外电路电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁
C．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
D．该防腐技术为牺牲阳极的阴极保护法
6．（2023·江苏·统考二模）用电解法对酸性含氯氨氮废水进行无害化处理的过程如图所示。下列说法正确的是
  
A．DSA电极与外接电源的负极连接
B．发生的电极反应为：
C．降解过程中应该控制条件避免发生反应②
D．1mol HO·和足量反应，转移的电子数为
7．（2023·山西吕梁·统考二模）液流电池是利用液态电解质的可逆氧化还原电化学反应实现循环的能量存储和释放，其工作原理如图所示，全钒液流电池体系C(m+1)+为V3+， Cm+为V2+， An+为，A(n-1)+为VO2+，下列说法正确的是
    
A．电池工作过程中电子由双极板流向集流板
B．放电时正极反应式为  +2H++e- =VO2+ + H2O
C．液流电池的总反应为VO2+ +V3+ + H2O +V2+ +2H+
D．电池充电时，阳极区附近溶液的pH增大
8．（2023·江西鹰潭·统考二模）为探究电解过程中溶液pH的变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是
  
A．0-t1时：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，t1-t2时：2H2O2H2↑+O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224L气体(标况下)产生，则外电路有0.04mol电子通过
C．若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol
D．电解到t1时刻，加入1.16gAg2O可使溶液复原
9．（2023春·广东广州·高三广州市第十六中学校考期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是  

A．甲： Zn2+向Cu电极方向移动
B．乙：负极的电极反应式为Zn－ 2e－+ 2OH－ = Zn(OH)2
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应
D．丁：电池放电时，电子由铅经硫酸溶液流向二氧化铅
10．（2023·浙江·校联考二模）微生物电解池(MEC)是近年来快速发展的一种生物制氢技术。其中一种实验装置如图所示。若以葡萄糖为底物，下列说法不正确的是
  
A．膜是阴离子交换膜
B．电极为阴极，发生还原反应
C．阳极的电极反应：
D．电极和电极附近溶液的不同
11．（2023春·河南安阳·高三安阳市第二中学校考阶段练习）化学电池已成为人类生产生活的重要能量来源之一，化学电池是根据原电池原理制成的。根据如图装置，下列说法正确的是

A．若X为Zn，Y为溶液，则溶液中的向X电极移动
B．若X为Fe，Y为稀硫酸，则铜电极上的电极反应式为
C．若X为A1，Y为浓硝酸，则铝电极上的电极反应式为
D．若X为Zn，Y为溶液，当电路中转移0.2mol电子时，电解质溶液增加0.1g
12．（2023春·四川成都·高三校联考期中）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。下列说法正确的是

A．a为电源正极
B．阳极反应为Fe2++e-=Fe3+
C．阴极区附近发生的反应有4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
D．若产生2.24LCl2，通过外电路中的电子数目为0.1NA
13．（2022秋·河南洛阳·高三新安县第一高级中学校考阶段练习）全固态锂电池以比容量高、安全、轻便等优势成为电动汽车的理想电池。近期，研究者以硅和石墨为基体，分别负载 Li 和 S 作为电池电极，以 Li3PS4为固体电解质进行充放电实验，发现该 Li-S电池具有高离子电导率。该电池的装置如图所示，下列说法正确的是

A．Li 和 S无需基体负载，也能正常放电产生电流
B．充电时，阴极电极反应式为：S+2e-+ 2Li+=Li2S
C．放电时，Li+从Li电极经 Li3PS4固体电解质迁移到 S 电极
D．用该电池电解饱和食盐水时，若生成 22.4LH2，则需要消耗 14 g Li
14．（2023秋·河南平顶山·高三统考期末）镍镉电池是一种新型的封闭式小体积的可充电电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．a极为负极
B．b极的电极反应式为
C．负极区pH减小，正极区pH增大
D．用该电池作电源电解硫酸铜溶液时，电路中通过时，阳极产生

二、多选题
15．（2023春·山东菏泽·高三菏泽一中校考期中）应用电解法对煤电解脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2+转化成Mn3+，Mn3+再将煤中的含硫物质(主要是FeS2)氧化为Fe3+和SO。下列说法错误的是
  
A．根据信息推断，a为电源正极
B．整个电解脱硫过程与b连接的石墨电极只发生电极反应2H++2e－=H2↑
C．电解过程中，H+不断消耗，混合溶液的pH逐渐升高
D．混合液中发生反应的离子方程式为FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2SO+16H+

三、非选择题
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． Q1<2Q2 C． Q1=2Q2 d．2Q1>Q2
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．D
【分析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。
【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；
B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移生成，B错误；
C．由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；
D．由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；
故选D。
2．A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
【详解】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；
B．放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；
C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx，C正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；
故答案选A。

3．D
【详解】A．K2S2O8中存在过氧键，六个氧为-2价，两个氧为-1价，S的化合价为最高价+6价，图示中K2S2O8使+2价钴转化为+3价钴，K2S2O8在该反应机理中作氧化剂，A正确；
B．由图示知CoII (OAc)2一次性加入，不需要中途再加入，CoIII-O·、CoII-OH循环使用，B正确；
C．电解KHSO4制备K2S2O8循环使用： 2KHSO4K2S2O8+H2↑，-2价氧失电子化合价升高到-1价，+1价氢得电子降低生成氢气，C正确；
D．CoIII-O·、CoII-OH、Ar·、ArCO·中CoII-OH不是自由基，D错误；
故选D。
4．D
【分析】用废旧硬质刀具回收金属钻，首先用盐酸提供的酸性条件下进行电解，其中钴和铁被溶解，用过氧化氢将二价铁氧化为三价铁，通入氨气将其沉淀，随后加入碳酸铵形成碳酸钴，焙烧后得到氧化钴，再用一氧化碳还原可以得到单质钴，以此解题。
【详解】A．“电解”时硬质刀具做阳极，失去电子被氧化为Fe2+和Co2+，阴极为H+放电得到H2，故A正确；
B．洗涤CaC2O4不充分，会附着氯化铵，在焙烧时氯化铵会分解生成氨气和氯化氢，污染环境，故B正确；
C．由图可知，“焙烧”时发生的主要反应为：，故C正确；
D．由除杂步骤可知Fe2+与H2O2反应生成Fe3+，而Co2+未反应，因此还原性：，故D错误；
故选D。
5．C
【详解】A．高硅铸铁为惰性辅助阳极，作用为传递电流，没有作损耗阳极材料，A错误；
B．高硅铸铁为阳极，通电后，电子从阳极（高硅铸铁）经导线流向电源正极，负极流向阴极（钢管柱），B错误；
C．钢管桩为电解池的阴极，没有被损耗，其表面腐蚀电流接近为零，C正确；
D．在电流的作用下，该装置为外接电源的阴极保护法，D错误；
故选C。
6．C
【详解】A．NH3在DSA电极转化为N2，氮元素从-3价升高为0价，被氧化，该电极是电解池的阳极，与外接电源的正极相连，故A错误；
B．由图示知，Cl-在DSA电极表面转化为Cl2电极反应式为：2 Cl--2e-=Cl2↑，故B错误；
C．反应②中NH3转化为，没有达到氨氮废水无害化处理的目的，所以，降解过程中应该控制条件避免发生反应②，故C正确；
D．羟基自由基中氧元素为-1价，其还原产物中氧元素为-2价，一个HO·可得到一个电子，1mol HO·完全反应时转移的电子数为6.02×1023，故D错误；
故选C。
7．B
【分析】放电时，正极，负极，以此分析；
【详解】A．根据分析，集流板为负极，双极板为正极，电子由负极移动到正极，则由集流板流向双极板，A错误；
B．根据分析，放电时，正极电极反应式为，B正确；
C．根据分析，总电极反应式为，C错误；
D．充电时，阳极发生反应，氢离子浓度增加，pH减小，D错误；
故答案为：B。
8．B
【详解】A．银离子氧化性大于氢离子的氧化性，所以溶液中银离子先被还原，水电离出的OH-被氧化生成氧气，0-t1时：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，当银离子被电解完，水电离出来的氢离子被还原生成氢气，t1-t2时：2H2O2H2↑+O2↑，故A正确；
B．进行到t1时银离子被完全还原，溶液的pH为1，硝酸银溶液中，，由反应得消耗电子转移0.01mol，设此过程生成氧气的物质的量为，，，，，t1- t2电解水生成的气体体积为0.224L-0.056L=0.168L，其中氧气和氢气体积比为1：2，电解水生成的氧气体积为0.056L，氧气的物质的量为，电子转移0.01mol，共计电子转移0.02mol，故B错误；
C．若使用氢氧燃料电池为电源，氢气与通过电子的关系为： ，t1时，电子转移0.01mol，理论上负极消耗的氢气物质的量为0.005mol，故C正确；
D．电解到t1时刻，生成了0.01mol的银和0.025mol氧气，0.01mol硝酸，加入1.16gAg2O其物质的量为，0.005molAg2O与0.01mol硝酸恰好完全反应生成0.01mol硝酸银和0.005mol水，可使溶液复原，故D正确；
故选：B。
9．D
【详解】A．甲为铜锌原电池，锌为负极，铜为正极，阳离子Zn2+向Cu电极方向移动，选项A正确；
B．乙为纽扣电池，负极为锌失电子发生氧化反应，反应式为Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2，选项B正确；
C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，选项C正确；
D．丁为铅蓄电池，放电时为原电池，电子由负极铅沿导线流向正极二氧化铅，电子不会进入溶液，选项D不正确；
答案选D。
10．A
【详解】A．膜允许氢离子通过是阳离子交换膜，故A错误；
B．电极上是氢离子得电子生成氢气，是阴极，发生还原反应，故B正确；
C．阳极底物失去电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应：，故C正确；
D．电极附近溶液的大于电极附近溶液的，因为两侧生成的氢离子都向Y极移动，故D正确；
故选：A。
11．D
【详解】A．若X为Zn，金属性锌强于铜，锌是负极，Y为溶液，则溶液中的向正极即铜电极移动，A错误；
B．若X为Fe，Y为稀硫酸，金属性铁强于铜，铁是负极，铜是正极，则铜电极上的电极反应式为，B错误；
C．若X为Al，Y为浓硝酸，常温下铝遇浓硝酸钝化，故铝是正极，铜是负极，则铝电极上的电极反应式为NO+e-+2H＋=NO2↑+H2O，C错误；
D．若X为Zn，Y为溶液，金属性锌强于铜，锌是负极，当电路中转移0.2mol电子时，溶解0.1mol锌，析出0.1mol铜，所以电解质溶液增加6.5g-6.4g=0.1g，D正确；
故选D。
12．C
【详解】A．由图可知，左侧铁离子发生还原反应生成亚铁离子，为阴极，则a为负极，A错误；
B．右侧电极为阳极，氯失去电子生成氯气，，B错误；
C．阴极区附近亚铁离子被氧气氧化为铁离子，发生的反应有4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，C正确；
D．没有标况，不能计算反应的氯气的物质的量，D错误；
故选C。
13．C
【详解】A．硅和石墨为基体，分别负载 Li 和 S 作为电池电极，硫不导电，所以需用石墨为载体，故A错误；
B．充电时，Li电极为阴极，阴极电极反应式为：Li++e-=Li，故B错误；
C．放电时，Li为负极、S为正极，阳离子由负极向正极移动，Li+从Li电极经 Li3PS4固体电解质迁移到 S 电极，故C正确；
D．没有明确是否为标准状况，22.4LH2的物质的量不一定是1mol，所以消耗Li的质量不一定是14g，故D错误；
选C。
14．D
【分析】根据图中信息可知放电时b极变为，Ni化合价降低，为正极，a为负极。
【详解】A．根据图中信息可知放电时a极为负极，b极为正极，A项正确；
B．正极变为，则放电时b极的电极反应式为，B项正确；
C．根据图示，负极反应式为，则负极区pH减小，根据b极电极反应式可知，正极区pH增大，C项正确；
D．未给出具体电极，且1.12L氧气所处的温度和压强条件未知，无法判断，D项错误；
故选D。
15．BC
【分析】电极反应将Mn2+转化成Mn3+，则左边为阳极，右边为阴极，右边Mn3+再将煤中的含硫物质(主要是FeS2)氧化为Fe3+和SO。
【详解】A．根据左边的电极反应中Mn2+转化成Mn3+，可以判断左边为阳极，因此a为电源正极，故A正确；
B．由于生成了铁离子，铁离子的氧化性比氢离子氧化性强，因此整个电解脱硫过程与b连接的石墨电极不仅发生电极反应2H++2e－=H2↑，还会发生Fe3++e－＝Fe2+，故B错误；
C．根据Mn2+− e－＝Mn3+和FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2SO+16H+，则整个电解过程中，根据得失电子守恒，H+浓度不断增大，因此混合溶液的pH逐渐减小，故C错误；
D．根据图中信息FeS2与Mn3+反应生成Fe3+、Mn2++、SO和H+，则混合液中发生反应的离子方程式为FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2SO+16H+，故D正确。
综上所述，答案为BC。
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、ΔS<0，不能自发自行
(2) H＋＋CO2＋2e-=HCOO-/HCO＋CO2＋2e-=HCOO-＋CO Nafion膜可以阻止HCOO-在阳极放电(1分，答“防止HCOO-在阳极被氧化”给分)；电量>1 000 ℃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、ΔS<0，不能自发自行；
（2）① Sn电极上生成HCOO-的电极反应式为H＋＋CO2＋2e-=HCOO-或HCO＋CO2＋2e-=HCOO-＋CO；
② 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。