2024届高三新高考化学大一轮专题训练----电解池

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题训练----电解池，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，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训练----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·山东济南·统考三模）下列化学用语正确的是
A．生命必需元素硒位于元素周期表第四周期VIA族，电子排布式为
B．丙烯腈电解二聚法生产己二腈，阳极电极反应式为
C．用MnS做沉淀剂除去污水中的，原理为
D．用已知浓度的溶液滴定草酸，反应离子方程式为
3．（2023春·湖北宜昌·高三校联考期中）2022年9月27日，宁德时代邦普一体化新能源产业园邦普时代项目在宜昌高新区开工，下图是其产品之一的简易装置图。工作时将正极材料转化为，甲酸盐转化为保持厌氧环境。已知右侧装置为原电池，电极a、b、c均不参与反应。下列说法正确的是
  
A．在b电极上被氧化
B．a电极反应式为
C．装置工作时，A室溶液pH逐渐减小
D．d电极反应式为
4．（2023·云南·校联考二模）某课题组利用间接电解法除去空气中的NO，装置如图所示。下列说法不正确的是

A．电极X连接电源的正极，膜选择阴离子交换膜
B．A口中出来的物质是O2和较浓的硫酸
C．阴极的电极反应式为2+2e-+2H+=+2H2O
D．电路中每通过1mole- ，可吸收标况下11. 2L NO
5．（2023春·四川成都·高三四川省成都市新都一中校联考期中）如图所示的装置，甲中盛有CuSO4溶液，乙中盛有KI溶液，电解一段时间后，分别向C、D电极附近滴入淀粉溶液，D电极附近变蓝。下列说法正确的是
  
A．E、F电极分别是阴极、阳极
B．若甲池是电解精炼铜，则A电极为粗铜
C．甲中Cu2+移向B电极
D．若C电极为惰性电极，则电解后乙中溶液的pH增大
6．（2023春·河北石家庄·高三校联考期中）我国科学家采用单原子和纳米作串联催化剂，通过电解法将转化为乙烯，装置示意图如下。已知：电解效率。
  
下列说法正确的是
A．电极a上有产生
B．电极b连接电源的负极
C．单原子催化剂上发生反应：
D．若乙烯的电解效率为75%，电路中每通过电子，产生乙烯
7．（2023·江西赣州·统考模拟预测）一种三层(熔)液电解辉锑矿(Sb2S3，半导体)制取锑的装置如图所示。
   
下列说法错误的是
A．该电解工艺可在室温下工作
B．三层流体互不相溶，密度也不同
C．阳极的电极反应式为xS2- -2xe-=Sx↑
D．阴极的电极反应式为Sb2S3+6e-=2Sb+3S2-
8．（2023·全国·高三专题练习）基于硫化学的金属硫电池有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述正确的是

A．该电池可采用含的水溶液为电解质溶液
B．放电时，电子的移动方向：电极电极隔膜电极a
C．充电时，阳极区可能发生的反应有
D．充电时，电路中转移时，阴极质量减重
9．（2023·山东威海·威海市第一中学统考二模）将CO2转化为系列化工原料，越来越引起科研工作者的重视。光、电催化酶耦合反应器固定CO2原理如图所示。已知固碳酶在催化反应时需要辅助因子NAD(P)H提供还原力。下列说法错误的是   

A．装置工作时，由光能、电能转化为化学能
B．转化生成1mol 得到6mol
C．当有2mol 通过交换膜进入阴极室，一定生成1mol HCOOH
D．在电解液中添加并给反应器施加电压，有利于转换为NAD(P)H
10．（2023春·湖北·高三校联考期中）间接电解法除N2O，其工作原理如图所示，已知H2S2O4是一种弱酸。下列有关该装置工作的说法正确的是

A．b为直流电源的负极
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解池的阴极电极反应式为2H2SO3+2e-+2H+=H2S2O4+2H2O
D．在吸收池中，H2S2O4被N2O还原为H2SO3从而实现循环使用
11．（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

二、多选题
12．（2023春·海南海口·高三海南中学校考期中）新型镁－锂双离子二次电池的工作原理如图。下列关于该电池的说法正确的是
  
A．放电时，Li+通过离子交换膜向右移动
B．放电时，Li1-yFePO4/LiFePO4一极电极反应式为Li1-yFePO4+yLi+-ye-=LiFePO4
C．充电时，与电源的正极相连
D．充电时，导线上每通过0.4mole-，左室中溶液的质量减少2g
13．（2023·山东临沂·统考二模）己二腈是合成尼龙-66的中间体。利用丙烯腈()电解制备己二腈的原理如图1所示；己二腈、丙腈()的生成速率与季铵盐浓度的关系如图2所示。

下列说法错误的是
A．季铵盐作电解质，并有利于丙烯腈的溶解
B．电解过程中稀硫酸的浓度逐渐减小
C．生成己二腈的电极反应式为
D．季铵盐的浓度为时，电解1h通过质子交换膜的为
14．（2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测）最近我国科学家设计了一种协同转化装置，实现对天然气中和的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①
②
该装置工作时，下列叙述正确的是
A．阴极的电极反应：
B．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
C．协同转化总反应：
D．若采用取代，溶液可为中性

三、非选择题
15．（2023春·四川成都·高三四川省成都市新都一中校联考期中）电化学原理在工农业生产中有重要应用。已知N2H4是一种重要的清洁高能燃料，根据如图所示装置回答下列问题(C1～C6均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)：

(1)甲装置C2电极为___________极(填“正”“负”“阳”或“阴”)，C1电极上的电极反应式为___________。
(2)乙装置___________(填“是”或“不是”)电镀池，若乙装置中溶液体积为400 mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04 mol电子时，溶液pH约为___________。
(3)丙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，膜X为___________交换膜(填“阳离子”“阴离子”或“质子”)，当电极上通过0.04 mol电子时，中间硫酸钠废水的质量改变___________ g(假定水分子不能通过膜X和膜Y)。
(4)电解一段时间后，丁装置的电解质溶液中能观察到的现象是___________，丁装置中电解反应的总化学方程式为___________。
16．（2023秋·甘肃天水·高三天水市第一中学校考期末）乙醇是一种比较理想的可用于燃料电池的有机物。乙醇来源丰富，可以通过含糖有机物的发酵进行大规模的生产。如图是以乙醇燃料电池为电源，电解含的废气制备示意图(c、d均为石墨电极)。

(1)请判断该装置的电极名称：a__________、c__________。
(2)甲池中a极上的电极反应式为：__________，乙池中c极上的电极反应式：__________。
(3)甲池中向______极迁移，乙池中向______极迁移(用a、b、c、d表示)。
(4)假设电解前，乙池两侧溶液体积均为，左侧溶液中为。电解结束后，左侧溶液中变为，若忽略溶液体积变化，则处理的体积为______mL(标准状况)；乙池右侧溶液与电解前相比__________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
17．（2023秋·陕西宝鸡·高三统考期末）回答下列问题：
(1)土壤中的微生物可将H2S经两步反应氧化成，两步反应的能量变化示意图如图：

1molH2S(g)全部氧化为(aq)的热化学方程式为_____________________。
(2)标准摩尔生成焓是指在25℃和101kPa时，最稳定的单质生成1mol化合物的焓变。已知25℃和101kPa时下列反应：
①
②
③
写出乙烷(C2H6)标准摩尔生成焓的焓变=_________(用含、、的式子表示)。
(3)我国某科研团队设计了一种电解装置，将CO2和NaCl高效转化为CO和NaClO，原理如图2所示：

通入CO2气体的一极为_________(填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”)，写出该极的电极反应式：__________________________，若电解时电路中转移0.4mol电子，则理论上生成NaClO的物质的量为_________mol。
18．（2023秋·陕西渭南·高三统考期末）回答下列问题：
(1)①反应过程中的能量变化如图所示，该反应_______(用含、式子表示)。

②在容积固定的密闭绝热容器中发生上述可逆反应，能证明该可逆反应达到平衡状态的依据是_______
A．混合气体的密度保持不变
B．混合气体的平均摩尔质量保持不变
C．容器内的温度保持不变
D．达到平衡时
E.达到平衡状态时保持不变
F.混合气体的总压强不变
(2)符合某些特征的化学反应理论上都可以设计成原电池。下列化学反应_______(填字母)不能设计成原电池。
A． B．
C． D．
(3)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入和，电解溶液。某研究小组以甲烷燃料电池(装置甲)为电源，模拟氯碱工业生产原理，装置如图所示。

请回答以下问题：
①观察到C极和D极不同的现象是_______
②C极可以选用的材料是_______(填标号)。
A．铁棒    B．铂片    C．铜棒    D．石墨棒
③A极发生的电极反应为_______
④装置甲、乙中的电解质溶液足量，当电路中通过电子时，理论上得到的气体c在标准状况下的体积为_______；此时气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为_______。

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．C
【详解】A．已知Se为34号元素，生命必需元素硒位于元素周期表第四周期VIA族，故其电子排布式为，A错误；
B．丙烯腈电解二聚法生产己二腈，己二腈应该在阴极上产生，故阴极电极反应式为，其阳极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，B错误；
C．用MnS做沉淀剂除去污水中的，原理为，C正确；
D．H2C2O4为弱酸，属于弱电解质，故用已知浓度的KMnO4溶液滴定草酸，反应离子方程式为，D错误；
故答案为：C。
3．B
【分析】右侧装置为原电池，工作时将正极材料转化为，可知d为正极、c为负极，负极甲酸盐失电子生成二氧化碳；左侧装置为电解池，则a是阳极、b是阴极。
【详解】A．b是阴极，氢离子在b电极上被还原为氢气，故A错误；
B．a为阳极，甲酸盐在a极失电子被氧化为二氧化碳，a电极反应式为，故B正确；
C．装置工作时，a极发生反应，b极发生反应2H++2e-=H2↑，根据电子守恒，电路中转移2mol电子，b极消耗2molH+，a极只生成1molH+，即a只能提供1molH+进入A室，所以A室溶液pH逐渐增大，故C错误；
D．工作时将正极材料转化为，d电极反应式为，故D错误；
选B。
4．A
【分析】根据图示，Y电极上得电子生成，Y是阴极、X是阳极。
【详解】A．X是阳极，电极X连接电源的正极，为防止、在阳极放电，膜选择阳离子交换膜，故A错误；
B．X是阳极，阳极反应式为，所以A口中出来的物质是O2和较浓的硫酸，故B正确；
C．Y是阴极，Y电极上得电子生成，电极反应式为2+2e-+2H+= +2H2O，故C正确；
D．NO生成N2，根据得失电子守恒，电路中每通过1mole- ，可吸收0.5molNO，标况下的体积为11. 2L，故D正确；
选A。
5．D
【分析】乙中盛有KI溶液，电解一段时间后，分别向C、D电极附近滴入淀粉溶液，D电极附近变蓝，则D极生成I2，碘元素价态升高失电子，故D极为阳极，电极反应式为2I--2e-=I2，C极为阴极，F极为正极，E极为负极，A极为阴极，B极为阳极，据此作答。
【详解】A．根据题目信息D电极附近变蓝，可知D电极I−放电产生I2，是阳极，E、F电极分别是负极、正极，A错误；
B．若甲池是电解精炼铜，则B电极作阳极，为粗铜，B错误；
C．甲中Cu2+移向阴极(A电极)，C错误；
D．若C电极为惰性电极，乙中电解总反应为2KI+2H2O2KOH+H2↑+I2，生成KOH，电解后乙中溶液的pH增大，D正确；
故选D。
6．D
【分析】电极a上二氧化碳得电子生成或得电子产生乙烯，a为阴极，b为阳极；
【详解】A．电极a上二氧化碳得电子生成或得电子产生乙烯，没有氧气产生，A项错误；
B．电极b为阳极，与电源正极相连，B项错误；
C．由图可知，单原子催化剂上发生反应：，C项错误；
D．若乙烯的电解效率为75%，电路中通过电子时，根据公式得n(生成乙烯所用的电子)，由转化为乙烯的电极反应为，所以当n(生成乙烯所用的电子)时，产生的乙烯为，D项正确；
故选：D。
7．A
【分析】该电池是电解池，与电源正极相连石墨做阳极，S2-在阳极失去电子，发生氧化反应生成Sx；与电源负极相连石墨做阴极，Sb2S3在阴极得电子，发生还原反应，得到Sb。
【详解】A．熔液在常温下是固体，无自由移动的离子，不能够起到导电作用，无法形成闭合回路，A项错误；
B．该冶炼法是利用液体密度不同和互不相溶而将其隔开，B项正确；
C．由图可知，S2-在阳极失去电子，发生氧化反应生成Sx，反应为xS2- -2xe-=Sx↑，C项正确；
D．Sb2S3在阴极得电子，发生还原反应，得到Sb，阴极的电极反应式为Sb2S3+6e-=2Sb+3S2-，D项正确；
故选A。
8．C
【详解】A．K性质活泼，会和水反应，不可采用含K+的水溶液作为电解质溶液，A项错误；
B．电子不经过电解质溶液，B项错误；
C．充电时，b极为阳极，可能发生，C项正确；
D．充电时，a极为阴极，发生K++e－=K，电路中转移时，阴极质量增加，D项错误。
答案选C。
9．C
【分析】由题干原理图示信息可知，阳极(即与电源正极相连的电极)上发生氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，H+通过质子交换膜移向阴极室，阴极电极反应为：NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，CO2+2NAD(P)H=2NAD(P)+HCOOH或者CO2+6NAD(P)H=CH3OH+H2O+6NAD(P)，光能捕获与电子激发器中吸收太阳能，激发失去电子，从而也发生NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，装置工作时，由光能、电能转化为HCOOH、CH3OH、NAD(P)、NAD(P)H中的化学能，A正确；
B．根据电子守恒可知，CO2转化生成1mol CH3OH得到6mol e-，B正确；
C．由分析可知，阴极室发生的反应有：NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，CO2+2NAD(P)H=2NAD(P)+HCOOH或者CO2+6NAD(P)H=CH3OH+H2O+6NAD(P)，且光能捕获与电子激发器中吸收太阳能，激发失去电子，从而也发生NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，故当有2mol通过交换膜进入阴极室，不一定生成1mol HCOOH，C错误；
D．在电解液中添加可以增强电解质溶液的导电性，并给反应器施加电压，可加快反应速率，故有利于转换为NAD(P)H，D正确；
故答案为：C。
10．C
【分析】根据图示，左边反应室H2SO3经反应后生成H2S2O4，S元素的化合价降低，电源a是负极，b是正极，电解池中，硫酸的浓度增大，H+应该向左边移动，所以离子交换膜应该是阳离子交换膜；
【详解】A．根据图示，左边反应室H2SO3经反应后生成H2S2O4，S元素的化合价降低，电源a是负极，b是正极，选项A错误；
B．右边阳极室发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，硫酸的浓度增大，H+应该向左边移动，所以离子交换膜应该是阳离子交换膜，选项B错误；
C．阴极电极反应式为2H2SO3+2e-+2H+=H2S2O4+2H2O，选项C正确；
D．在吸收池中，H2S2O4被N2O氧化为H2SO3从而实现循环使用，选项D错误；
答案选C。
11．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。
12．AD
【分析】从图中可以看出，Mg电极上，Mg-2e-=Mg2+，则Mg为负极，Li1-yFePO4为正极。
【详解】A．放电时，阳离子向正极移动，则Li+通过离子交换膜向右移动，A正确；
B．放电时，Li1-yFePO4/LiFePO4一极为正极，Li1-yFePO4得电子与Li+反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-yFePO4+yLi++ye-=LiFePO4，B错误；
C．放电时，Mg极为负极，则充电时，Mg极为阴极，与电源的负极相连，C错误；
D．充电时，Mg极为阴极发生反应：Mg2++2e-=Mg，导线上每通过0.4mole-，左室溶液中放电的Mg2+为0.2mol，质量为4.8g，同时阳极有0.4molLi+移入左室溶液中，Li+质量为0.4mol×7g/mol=2.8g，则左室中溶液的质量减少4.8g-2.8g=2g，D正确；
故选AD。
13．BD
【详解】A．季铵盐属于盐类，能电离，作电解质，根据装置图可判断丙烯腈可溶于季铵盐溶液中，所以还有利于丙烯腈的溶解，A正确；
B．阳极是水电离出的氢氧根放电，反应是为4OH――4e－＝2H2O+O2↑，生成氢离子通过质子交换膜进入阴极室，电解过程中阳极室溶剂减少，硫酸的物质的量不变，因此电解过程中稀硫酸的浓度逐渐增大，B错误；
C．丙烯晴在阴极得到电子生成己二腈，生成己二腈的电极反应式为，C正确；
D．生成丙腈的电极反应式为，季铵盐的浓度为时，己二腈和丙腈的生成速率分别为3.4×10-3 mol/h和0.8×10-3 mol/h，则每小时通过质子交换膜的氢离子的物质的量最少为3.4×10-3 mol/h×1h×2+0.8×10-3 mol/h×1h×2=8.4×10-3mol，D错误；
答案选BD。
14．AC
【分析】该装置属于电解池，CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，石墨烯电极为阳极，发生失去电子的氧化反应，据此解答。
【详解】A．CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CO2+H＋+2e－＝CO+H2O，A正确；
B．石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，B错误；
C．石墨烯电极上发生的电极反应为信息反应①，氧化产物继续发生信息反应②即把H2S转化为H＋和S，因此总反应式为CO2+H2S＝CO+H2O+S，C正确；
D．由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正确；
故选：AC。
15．(1) 正 N2H4 - 4e− + 4OH− = N2↑ + 4H2O
(2) 不是 1
(3) 阴离子 2.84
(4) 有白色沉淀生成(若多答“沉淀变色及产生气泡”、“铁电极溶解”也可) Fe + 2H2OFe(OH)2 + H2↑

【详解】（1）由图可知，装置甲为燃料电池，通入N2H4的一极(Cl)为负极，负极的电极反应式为：N2H4 - 4e− + 4OH− = N2↑ + 4H2O，通入氧气的一极(C2)为正极，乙、丙、丁为电解槽。
（2）乙装置中阳极材料和电解质溶液中阳离子不同，故不是电镀池，C3电极为阳极，阳极上4OH− - 4e− = 2H2O + O2↑，当电路中通过0.04 mol e−时有0.04 mol OH−放电，同时产生0.04 mol H+，此时c(H+) == 0.1 mol·L−1，pH = 1。
（3）丙装置中C4电极为阳极，阳极上4OH− - 4e− = 2H2O + O2↑，同时产生H+，正电荷增多，故中间室的硫酸根离子通过阴离子交换膜进入阳极室形成硫酸，C5电极为阴极，在阴极上H+放电产生氢气，同时产生OH−，阴极室负电荷增多，中间室的Na+通过阳离子交换膜进入阴极室形成NaOH，当通过0.04 mol e−时，阳极室产生0.04 mol H+，有0.02 mol SO进入阳极室，阴极室产生0.04 mol OH−，也就有0.04mol Na+进入阴极室，故中间室减少的质量 = 0.02 × 96g/mol + 0.04 × 23g/mol = 2.84 g。
（4）丁装置中Fe电极为阳极，电极反应为Fe - 2e− = Fe2+，C6电极为阴极，电极反应为2H2O + 2e− = H2 + 2OH−，产生OH−，故Fe2+ + 2OH− = Fe(OH)2↓，故电解池中有白色沉淀生成(若多答“沉淀变色及产生气泡”、“铁电极溶解”也可)，电解的化学方程式为Fe + 2H2OFe(OH)2 + H2↑。
16．(1) 负极 阳极
(2)
(3) b d
(4) 448 不变

【详解】（1）a极进入甲醇，甲醇失电子为负极，b极进入氧气，为正极，与正极相连的c极就是阳极。
（2）a极进入甲醇，甲醇失电子为负极，发生氧化反应，a极上的电极反应式：CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+。乙池中c极与正极相连则为阳极，阳极NO失电子发生氧化反应，根据题意可知生成硝酸根，电极反应式:NO-3e-+2H2O=+4H+。
（3）甲池为原电池，向正极（b极）迁移，乙池为电解池，向阴极（d极）迁移。
（4）乙池两侧溶液体积均为100ml，左侧溶液中c(HNO3)为0.1 mol/L。电解结束后，左侧溶液中c(HNO3)变为0.3 mol/L，反应后增加了(0.3 mol/L-0.1 mol/L)×0.1L=0.02mol，根据N原子守恒可知，处理NO的物质的量为0.02mol，体积为0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL。生成的氢离子会通过质子交换膜向右侧移动，所以乙池右侧溶液的pH与电解前相比不变。
17．(1)H2S(g)+2O2(g)=SO(aq)+2H+(aq) △H=-806.39kJ·mol-1
(2)2∆H2+∆H3-∆H1
(3) 阴极 2H++CO2+2e-=CO+H2O 0.2

【详解】（1）第一步反应为，第二步反应为，根据盖斯定律，两式相加得所求热化学方程式：；
（2）①；
②；
根据盖斯定律，乙烷标准摩尔生成焓的焓变，即乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式为kJ/mol；
（3）该装置为电解池，，碳元素化合价降低，发生还原反应，则通入气体一极为阴极，电极反应式：，阳极a上的反应式为：，若电解时，电路中转移0.4mol电子，则理论上生成NaClO的物质的量为0.2mol。
18．(1) E1-E2 BCEF
(2)C
(3) C极现象为产生黄绿色气体，D极现象为产生无色气体，且D极附近溶液变红 BD CH4-8e-+10OH-=+7H2O 4.48L 3：8

【分析】甲为燃料电池，A为电子流出极，故A极为负极，通入甲烷，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O，B为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，乙为电解池，D为阴极，氢离子得电子生成d为氢气，C为阳极，氯离子失电子生成c为氯气；
【详解】（1）①由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应，△H=(E1-E2)kJ/mol，故答案为：E1-E2；
②A．容器内气体质量和体积不变，混合气体的密度始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；
B．反应前后气体质量不变，气体物质的量变化，当容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．该反应为放热反应，当温度保持不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
E．物质C的百分含量保持不变说明C的浓度不再发生变化，说明反应达到平衡状态，故E正确；
F．.反应前后气体物质的量变化，当混合气体的总压强不变，说明反应达到平衡状态，故F正确；
故答案为：BCEF；
（2）A．CH4+2O2═CO2+2H2O为自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，故A正确；
B．Fe+CuSO4═FeSO4+Cu为自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，故B正确；
C．2NaOH+H2SO4═Na2SO4+2H2O为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误；
D．Zn+2MnO2+2H2O═Zn(OH)2+2MnO(OH)为自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，故D正确；
故答案为：C；
（3）①C为阳极，氯离子放电生成氯气，故C极现象为产生黄绿色气体，D为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，故D极现象为产生无色气体，且D极附近溶液变红，故答案为：C极现象为产生黄绿色气体，D极现象为产生无色气体，且D极附近溶液变红；
②乙为电解池，模拟氯碱工业生产原理，C极为阳极，氯离子放电，故C极为惰性电极，铂、石墨为惰性电极，铁、铜为活性电极，故答案为：BD；
③A为电子流出极，故A极为负极，通入甲烷，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O，
④A极为负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O，B极为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，当电路中通过0.4mol电子时，消耗甲烷和氧气的物质的量的和为0.05mol+0.1mol=0.15mol，C极为阳极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，当电路中通过0.4mol电子时，生成氯气0.2mol，体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L，D为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，生成氢气和氯气的物质的量的和为0.2mol+0.2mol=0.4mol，此时气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为0.15mol：0.4mol=3：8，故答案为：4.48L；3：8。