【人教版】高中化学 选择性必修一 4.2电解池 课时训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 【人教版】高中化学 选择性必修一 4.2电解池 课时训练（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-30 11:01:54 | ||
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文档简介
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选必修1 4.2电解池 课时训练（含解析）
一、单选题
1．某同学为了使反应2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是（ ）
A． B．
C． D．
2．如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是（ ）
A．a是正极，发生还原反应
B．b是阳极，发生氧化反应
C．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红
D．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变
3．有效利用二氧化碳对实现“碳中和”意义重大。
（1）现代工业技术可从空气或工业尾气中捕获，可作为捕获剂的有 。
a.溶液 b.氨水 c.溶液
（2）科研人员利用催化剂，将与合成，主要反应的热化学方程式如下。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ： 。
（3）某温度下，向容积为1 L的密闭容器中通入2mol CO2和10mol H2，发生反应Ⅰ、反应Ⅲ。10 min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为60%。
已知：CH3OH的选择性X=×100%
①用CO2表示0~10min内平均反应速率υ(CO2)=
②反应Ⅲ的平衡常数K= L2/mol2(写出计算式即可)。
（4）使用惰性电极电解制取甲醇的反应装置如图所示：电极a接电源 极(填“正”或“负”)；生成甲醇的电极反应式为 。
（5） 可催化加氢生成，其过程为：向溶液中通入转化为，一定条件下再通入可反应生成，进一步生产。产率曲线见图。当温度高于时，的产率下降，可能的原因是 。
4．科学家采用碳基电极材料设计了一种新的电解氯化氢回收氯气的工艺方案，原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．a是电源的正极
B．阴极的电极反应式为：Fe2＋-e-=Fe3＋
C．电路中每转移1mole-理论上可以回收氯气11.2L(标准状况)
D．该工艺涉及的总反应为4HCl＋O2=2Cl2＋2H2O
5．工业上常用惰性电极电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱，生产装置如图所示。测得同温同压下，气体甲、乙的体积比约为1∶2，下列说法中正确的是（ ）
A．a极与电源的负极相连
B．b电极反应式：2H2O－4e－＝ O2↑＋4H＋
C．离子交换膜c、d均为阴离子交换膜
D．产物丙为硫酸溶液
6．如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（ ）
A．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
B．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
C．逸出气体的体积，a极的小于b极的
D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
7．羟基自由基()是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为和的原电池-电解池组合装置(如图所示)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是（ ）
A．a极为正极，c极为阴极
B．a极区每产生1mol，c极区溶液质量减轻3g
C．d极的电极反应式为
D．工作时，如果II室中、数目都减小，则N为阴离子交换膜
8．电化学广泛应用于工业领域。下列叙述正确的是（ ）
A．电解精炼铜时，与电源正极相连的是精铜
B．锌铜原电池产生电流时，溶液中的阳离子移向Zn电极
C．用惰性电极电解足量的饱和食盐水时，阳极的电极反应式：
D．外接电源保护海水中钢闸门时，应将钢闸门与电源的正极相连
9．如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，下列说法错误的是（ ）
A．溶液的质量变化：甲减小乙增大
B．溶液pH变化：甲减小乙增大
C．相同条件下产生气体的体积：V甲=V乙
D．电极反应式：甲中阴极为Cu2++2e-=Cu，乙中负极为Mg-2e-=Mg2+
10．用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在电极上
B．从电极迁移到电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)
11．有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如下图所示（电极未标出），下列说法错误的是：（ ）
A．电解池的阴极反应式2H20+2e-=H2↑+20H-
B．相同条件下，当电解池生成2LCl2，理论上燃料电池应消耗1LO2
C．电解池中阳离子移动流向阴极池
D．溶液a、b、c的pH大小顺序为：a>b>c
12．氮氧化物、硝酸盐废水都会给环境带来污染。图甲是监测NO含量的传感器的工作原理示意图，图乙是电化学降解酸性废水中NO 的工作原理示意图。下列有关叙述错误的是（ ）
A．图甲中，Pt电极上发生的是还原反应
B．图甲中，NiO电极上的电极反应式为NO＋O2--2e-=NO2
C．图乙中，H＋由电解池右侧移向左侧
D．图乙中，阴极反应式为2NO ＋10e-＋12H＋=6H2O＋N2↑
13．科学家利用如图装置将 转化为CO，下列说法正确的是（ ）
A．电极A接电源的正极，电极B接电源的负极
B．若X为甲酸，在相同条件下消耗 和 的体积比为
C．固体电解质可以换成稀硫酸
D．若X为乙烷，则阳极的反应式为
14．科学家基于 易溶于 的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备（如图）。充电时电极a的反应为：
下列说法正确的是（ ）
A．充电时电极b是阴极
B．放电时 溶液的 减小
C．放电时 溶液的浓度增大
D．每生成 ，电极a质量理论上增加
15．下列是教材中常规电化学示意图，其标注完全正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
16．新型 双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图。当闭合 时，发生反应为 ，下列关于该电池说法错误的是（ ）
A．当闭合 时，出现图示中 移动情况
B．放电时正极的电极反应式为
C．可以通过提高 、 溶液的酸度来提高该电池的工作效率
D．若 ，则 中 与 的个数比为
17．二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一、在稀中利用电催化可将同时转化为多种燃料，其原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．离子交换膜为阴离子交换膜
B．一段时间后，阴极区溶液质量会减少
C．Pt电极上的电极反应式为
D．若阴极只生成和，则电路中转移电子的物质的量为
三、综合题
18．雾霾中的NO对人体健康有严重危害，一种新技术用H2还原NO的反应原理为：2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(g) △H＜0。回答下列问题：
（1）该反应的能量变化过程如图：
△H= (用图中字母表示)。该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下自发进行。
（2）该反应的机理如下：
①2NO(g) N2O2(g)(快)
②N2O2(g) + H2(g) N2O(g) + H2O(g)(慢)
③N2O(g)+H2(g) N2(g)+ H2O(g)(快)
下列各反应的活化能最大的是_______(填标号)。
A．反应②的正反应 B．反应①或③的正反应
C．总反应的正反应 D．总反应的逆反应
（3）现向甲、乙、丙三个体积均为2L的密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应，为研究H2和NO最合适的起始投料比，分别在T1℃、T2℃、T3℃进行实验(T1＜T2＜T3)，结果如图。
①其中T1℃的实验结果所对应的曲线是 (填标号)；当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的规律是 。
②T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，容器内的压强为p0Pa，反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为 。该反应的平衡常数Kp= Pa-1 (用平衡分压代替平衡浓度写出计算表达式，分压=总压×物质的量分数)。
（4）可利用如图装置，模拟电化学方法除去雾霾中的NO、SO2，则a极为 极(填“阳”或“阴”)，b极的电极反应式为 。
19．某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是石墨电极。当将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，发现在F极附近溶液显红色。按要求回答下列问题：
（1）电极F的名称是 ，电源B极的名称是 。
（2）甲装置中C电极的电极反应式是 ；D电极的电极反应式是 。
（3）乙装置中电解反应的总化学方程式 。
（4）欲使丙装置发生：2Ag＋2HCl=2AgCl＋H2↑反应，则G电极的材料应是 (填化学式)。
（5）丁装置中装有Fe(OH)3胶体，一段时间后胶体颜色变深的电极是： (填字母)。
20．铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知：
①铅蓄电池总的化学方程式为： ，使用（放电）段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用；
②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，使用（放电）到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用；
回答下列问题：
（1）铅蓄电池负极板上覆盖的物质是 （填名称），充电时，PbSO4在 （填“阳极”、“阴极”或“两个电极”）上 （填“生成或除去”）。
（2）镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为 。
（3）铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是 。
（4）现用铅蓄电池作为电源，连成如图所示装置，其中a为电解质溶液，X、Y是两块电极板，
①若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阴极只析出6.4g固体，则需要加入 （填化学式）即可恢复电解质溶液的浓度。
②可用该装置在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理，可使铝制品表面形成较致密的氧化膜以更好地保护铝制品，a是稀硫酸溶液，写出Y电极上发生的电极反应式 。
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】由2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑可知该反应不是自发的氧化还原反应，故只能设计成电解池；H元素的化合价由+1价降低到0价，得到电子，发生还原反应，阴极上的电极反应为：2H++2e-= H2↑，银元素的化合价从0价升高到+1价，发生氧化反应，银作阳极，电极反应为：Ag-e-= Ag+，所以银作阳极，盐酸作电解质溶液，形成电解池；
故答案为：C。
【分析】解答本题是需要根据总反应判断装置是原电池还是电解池，再根据得失电子判断电极；判断时①电极：阴极是与电源负极相连，得到电子，发生还原反应；阳极是与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应。②电子和离子的移动方向(惰性电极)。
特别需要注意的是：①金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等；②电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。
2．【答案】D
【解析】【解答】左边装置能自发的进行氧化还原反应，属于原电池，右边是电解池，锌易失电子作负极，铜作正极，则a是阳极，b是阴极；
A．a是阳极，阳极上失电子发生氧化反应，A不符合题意；
B．b是阴极，阴极上得电子发生还原反应，B不符合题意；
C．a电极上氯离子放电生成氯气，b电极上氢离子放电生成氢气，同时b电极附近还生成氢氧根离子，导致碱性增强，所以b极附近颜色变化，C不符合题意；
D．左边装置中，负极上锌失电子生成锌离子，正极上氢离子得电子生成氢气，所以硫酸根离子不参加反应，则其物质的量不变，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.正极和阴极上都得电子发生还原反应；
B.负极和阳极上都失电子发生氧化反应；
C.a电极上反应为：2Cl--2e-=Cl2↑,不会变红；
D.硫酸根离子没有参与电极反应，物质的量不变。
3．【答案】（1）ab
（2）－53.7 kJ·mol-1
（3）0.04 mol L 1 min 1；
（4）负；
（5） 受热分解或 溶解度降低
【解析】【解答】（1）能与CO2反应的物质均可作为其的捕获剂，Na2CO3溶液与氨水均能与CO2反应。
（2）反应Ⅲ可由反应Ⅰ与反应Ⅱ相加得到，所以ΔH3=ΔH1+ΔH2=41kJ/mol-94.7 kJ/mol=- 53.7 kJ·mol-1。
（3）①根据题干信息可知，0~10min内，消耗的n(CO2)=2mol×20%=0.4mol，所以υ(CO2)=0.4mol/1L×10min=0.04 mol L 1 min 1。
②0~10min内，总共消耗的n(CO2)=2mol×20%=0.4mol，则反应Ⅲ转化为CH3OH的n(CO2)= 0.4mol×60%=0.24mol，所以反应Ⅰ消耗的n(CO2)=0.4mol-0.24mol=0.16mol，可列出化学平衡式如下：
反应Ⅰ CO2(g)+ H2 (g) CO (g)＋ H2O(g)
起始（mol） 2 10 0 0
转化（mol） 0.16 0.16 0.16 0.16
反应Ⅲ CO2(g)+ 3H2 (g) CH3OH (g)＋ H2O(g)
起始（mol） 2 10 0 0
转化（mol） 0.24 0.72 0.24 0.24
由上数据可知，平衡时n(CO2)=2mol-0.4mol=1.6mol，n(H2)=10mol-0.72mol-0.16mol=9.12mol，n(CH3OH)=0.24mol，n(H2O)=0.24mol+0.16mol=0.4mol，根据n=cV可知，平衡时c(CO2)= 1.6mol/L，c(H2)= 9.12 mol/L，c(CH3OH)= 0.24 mol/L，c(H2O)= 0.4 mol/L，所以反应Ⅲ的平衡常数K= L2/mol2。
（4）CO2→CH3OH的反应过程中，碳元素化合价由+4降为-2，得电子，发生还原反应，其电极反应式为 ，说明a是阴极，与电源负极相连。
（5）当温度高于80℃时，HCOO-的产率下降，可能是因为 受热分解或 溶解度降低 。
【分析】（1）能与CO2反应的物质均可作为其的捕获剂。
（2）根据盖斯定律进行分析。
（3）0~10min内，总共消耗的n(CO2)=2mol×20%=0.4mol，则反应Ⅲ转化为CH3OH的n(CO2)= 0.4mol×60%=0.24mol，所以反应Ⅰ消耗的n(CO2)=0.4mol-0.24mol=0.16mol，通过列出化学平衡三段式进行分析。
（4）电解池中阳极与正极相连，阴极与负极相连，阳极与负极均失电子，发生氧化反应，阴极与正极均得电子，发生还原反应。据此分析。
（5）当温度高于80℃时，HCOO-的产率下降，可能是因为 受热分解或 溶解度降低
4．【答案】B
【解析】【解答】A．连接电源a的电极上，HCl转化为Cl2，发生氧化反应，电解池阳极发生氧化反应，阳极极连接的是电源正极，所以a为电源正极，A不符合题意；
B．阴极区上Fe3+得电子生成Fe2+，阴极发生的电极反应为Fe3++e-=Fe2+，B符合题意；
C．根据阳极的电极反应2HCl(g)-2e-=Cl2(g)+2H+，可知2e-～Cl2(g)，故电路中每转移1mole-理论上可以回收氯气V=nVm=×1mol×22.4L/mol=11.2L，C不符合题意；
D．整个过程是电解条件下，Fe3+起催化剂作用， HCl与O2反应生成Cl2和H2O ，所以该工艺的总反应式为：4HCl+O22Cl2+2H2O，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由图可知，左侧电极上通入HCl，生成Cl2，反应前后氯元素的化合价由-1升为0，说明HCl失电子，发生氧化反应，即左侧电极是阳极，所以a是电源的正极，则b是负极，阴极上Fe3+得电子生成Fe2+。据此分析。
5．【答案】D
【解析】【解答】A、气体甲和乙体积比为1：2，电解Na2SO4水溶液，因此气体甲为O2，气体乙为H2，a电极上反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，根据电解原理，a作阳极，接电源的正极相连，故不符合题意；
B、根据A选项分析，b作阴极，得电子，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故不符合题意；
C、根据实验目的，c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜，故不符合题意；
D、根据上述三项的分析，丙为硫酸，丁为NaOH，故符合题意。
【分析】气体甲和乙体积比为1：2，电解Na2SO4水溶液，实质上是电解水，气体甲是氧气，乙是氢气。
A.a极上生成氧气，发生氧化反应，连接电源的正极；
B.b电极上生成氢气；
C.为了得到硫酸和氢氧化钠，离子交换膜分别允许阳离子和阴离子通过；
D.丙为硫酸。
6．【答案】B
【解析】【解答】a连接电源的负极，为电解池的阴极，b连接电源的正极，为电解池的阳极，电解Na2SO4水溶液阳极发生的反应为：4OH--4e-═2H2O+O2↑或2H2O-4e-═4H++O2↑，阴极反应为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-。
A、a电极生成OH-离子，呈碱性，滴加石蕊试液呈蓝色，b电极生成H+离子，呈酸性，滴加石蕊试液呈红色，故A不符合题意；
B、a电极生成OH-离子，呈碱性，滴加石蕊试液呈蓝色，b电极生成H+离子，呈酸性，滴加石蕊试液呈红色，故B符合题意；
C、a极生成氢气，b极生成氧气，二者的体积比为2∶1，逸出气体的体积a电极的大于b电极的，故C不符合题意；
D、两极生成的气体分别为氧气和氢气，都为无色无味气体，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】电解池中，a连接电源的负极，为电解池的阴极，b连接电源的正极，为电解池的阳极，电解Na2SO4水溶液阳极发生的反应为：4OH--4e-═2H2O+O2↑或2H2O-4e-═4H++O2↑，阴极反应为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-，据此分析解答。
7．【答案】B
【解析】【解答】A． I室化合价降低，得电子，发生还原反应，因此a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极，故A不符合题意；
B．a极每产生1mol，转移3mol电子，c极上的电极反应式为，生成1.5mol，与此同时，有3mol从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液质量不变，故B符合题意；
C．根据图中信息可知，d极上发生的电极反应式为，故C不符合题意；
D．II室中、数目都减小，说明离子从II室向I室和III室移动，由于阴离子移向负极(b极)，阳离子移向正极(a极)，因此N和M分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由图可知，a极发生还原反应，则a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极。
8．【答案】C
【解析】【解答】A．精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，因此精铜与电源的负极相连，故A不符合题意；
B．根据原电池工作原理，溶液中的阳离子向正极移动，锌筒原电池中锌金属性比铜强，锌作负极，铜作正极，即溶液中的阳离子向Cu电极移动，故B不符合题意；
C．用惰性材料作电极电解饱和食盐水，阳极上失电子，发生氧化反应，根据放电原理，Cl-先放电，即电极反应式为2Cl-－2e-=Cl2↑，故C符合题意；
D．外接电源保护钢闸门，这是电解装置，根据电解原理，钢闸门应与电源的负极相连，这种方法叫外加电流法，故D不符合题意；
答案为C。
【分析】A.精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阳极与正极相连，阴极与负极相连。
B.原电池中，正极得电子，电解液中的阳离子向正极移动。
C.电解池中，阳极上失电子，发生氧化反应。
D.电解池中，阳极与电源正极相连，阴极与电源负极相连，阳极失电子，阴极得电子。
9．【答案】C
【解析】【解答】A．甲为电解池，总反应为：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑，乙为原电池，总反应为：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑，故甲溶液质量减小，乙溶液质量增大，故A不符合题意；
B．甲中生成H2SO4，pH减小，乙中消耗盐酸，pH增大，故B不符合题意；
C．当两装置电路中通过的电子都是1mol时，甲中产生0.25molO2，乙中产生0.5molH2，故相同条件下，甲乙中产生气体的体积比为1：2，故C符合题意；
D．甲中阴极为Cu2+放电，电极反应为Cu2++2e-=Cu，乙中负极为Mg放电，电极反应为：Mg-2e-=Mg2+，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据图示甲是电解池，因此甲中阴极中铜离子得到电子变为铜单质，阳极是氢氧根离子失去电子变为氧气，乙中是镁做负极，铝做正极，在铝极产生气体，结合选项即可判断
10．【答案】C
【解析】【解答】A．析氢反应为还原反应，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故A错误；
B.离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C.铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e =C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e =C2H5OH+3H2O，故C正确；
D.电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
故答案为：C。
【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。
(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。
11．【答案】D
【解析】【解答】从图中可以看出来，左边为电解饱和食盐水的电解质，右边为氢氧燃料电池。
A．电解池的阴极得电子，产生氢气，方程式为2H2O+2e－=H2+2OH－，A项不符合题意；
B．整个电路中经过的电量是一样的，生成22.4LCl2转移2mol电子，消耗0.5molO2，物质的量之比等于气体体积之比，因此电解池生成了2LCl2，理论上燃料电池应消耗1LO2。B项不符合题意；
C．电解池中阳离子向阴极移动，C项不符合题意；
D．a%，b%，c%的氢氧化钠溶液，电解池中阴极产生NaOH，a>b，在原电池中，通入空气的一极，氧气得电子生成OH-，因此c> a；所以pH大小顺序为c> a>b；D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】电解池和原电池中阴阳离子的移动方向是相反的。
离子 原电池 电解池
阴离子 向负极移动 向阳极移动
阳离子 向正极移动 向负极移动
12．【答案】C
【解析】【解答】A．图甲中，Pt电极上氧气得电子生成氧离子，化合价降低，被还原，发生的是还原反应，A叙述不符合题意；
B．图甲中，NiO电极上NO失电子与氧离子反应生成二氧化氮，电极反应式为NO＋O2--2e-=NO2，B叙述不符合题意；
C．图乙中，电解池中的阳离子向阴极移动，则H＋由电解池左侧移向右侧，C叙述符合题意；
D．图乙中，阴极硝酸根离子得电子，生成氮气，反应式为2NO +10e-+12H＋=6H2O+N2↑，D叙述不符合题意；
答案为C。
【分析】图乙为电解池，右侧为阴极，硝酸根离子得电子，生成氮气，则电极B为负极。
13．【答案】B
【解析】【解答】A． 转化成CO，得电子，发生还原反应，故电极A为阴极，接电源的负极，电极B接电源的正极，A项不符合题意；
B． 阴极电极反应式为 ，若X为甲酸，阳极电极反应式为 ，根据阴阳极得失电子守恒可知，消耗 和 的体积比为 ，B项符合题意；
C． 不能在水溶液中存在，C项不符合题意；
D． 根据氧化还原反应得失电子守恒规律，若X为乙烷，则阳极的反应式为 ，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据元素的化合价的变化，二氧化碳到一氧化碳的元素化合价降低，被还原，即电极A为阴极，连接的电池的负极。电极B是阳极，连接的是电池的正极，根据X是甲酸即可写出方程式即可判断甲烷和二氧化碳的物质的量比值，根据传导的离子不能用硫酸作为电解质，当X为乙烷时根据阳极的电子转移即可写出电极式
14．【答案】C
【解析】【解答】A．根据分析可知，充电时电极b是阳极，A不符合题意；
B．放电时电极反应式与充电时相反，根据题干信息可知，放电时电极a的反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，没有涉及c(H+)，所以NaCl溶液的pH不变，B不符合题意；
C．放电时负极的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，正极的电极反应式为Cl2+2e-=2Cl-，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，C符合题意；
D．充电时阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3，根据得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加2molNa原子，即23g/mol2mol=46g，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】充电时为电解池，正极与阳极连接，负极与阴极连接，阴极得电子发生还原反应，阳极失电子发生氧化反应，根据题干信息可知电极a为阴极，则电极b为阳极，且电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。放电时为原电池，电极a为负极，电极b为正极，且电极反应式与充电时的相反。
15．【答案】D
【解析】【解答】A.该装置中发生的反应为Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，Zn发生失电子的氧化反应，为负极，铜为正极，A不符合题意；
B.该原电池装置中，Zn电极所在的电解质溶液应为ZnSO4溶液，Cu电极所在的电解质溶液应为CuSO4溶液，B不符合题意；
C.电解精练铜时，纯铜做阴极，与电源负极相连，粗铜做阳极，与电源正极相连，C不符合题意；
D.电解饱和NaCl溶液时，H2O电离产生的H+在阴极发生得电子的还原反应生成H2，Cl-在阳极发生失电子的氧化反应，生成Cl2，D符合题意；
故答案为：D
【分析】此题是对原电池、电解池装置的考查，结合原电池、电解池装置的形成进行分析。
16．【答案】A,C
【解析】【解答】A．当闭合 时，该装置为原电池， 移向电解池正极，根据分析可知， 电极为原电池正极，所以不会出现图示中 移动情况，A符合题意；
B．放电时正极为 生成 ，所以电极反应式为： ，B不符合题意；
C．若提高 、 溶液的酸度，Mg电极在断路时仍会自发的与电解质溶液反应从而造成损失，从而降低了该电池的工作效率，C符合题意；
D．若 ，则该物质为 ，根据化合价代数和为零可知该物质中Fe的化合价为2.25，则 与 的个数比为 ，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】闭合K2，该电池为原电池装置，发生反应为 ，则Mg为电池负极，失电子， 为原电池的正极， 得电子；闭合K1，该装置为电解池，此时左侧电极为电解池的阴极，得电子，右侧电极为电解池的阳极，失电子。
17．【答案】A,B
【解析】【解答】A．由电荷守恒可知，氢离子由左侧向右侧迁移，故离子交换膜为阳离子交换膜，A符合题意；
B．阴极二氧化碳和氢离子的质量大于生成的CO、CH4、C2H4的总质量，阴极区溶液质量会增加， B符合题意；
C．Pt电极为阳极，电极反应式为，C不符合题意；
D．二氧化碳生成CO和HCOOH时，碳元素均由+4价降低为+ 2价，阴极只生成0.15molCO和0.35molHCOOH，则电路中转移电子的物质的量为(0.15mol + 0.35mol) ×2= 1mol，D不符合题意；
故答案为：AB。
【分析】A．依据电荷守恒，阳离子透过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移；
B．依据电极反应判断；
C．电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极失电子，发生氧化反应；
D．依据得失电子守恒计算。
18．【答案】（1）(a+b-c-d)kJ/mol；低温
（2）D
（3）X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)；
（4）阳；NO+6H++5e-= +H2O
【解析】【解答】(1)提取图中数据，依据盖斯定律，△H=反应物的总键能-生成物的总键能=(a+b)kJ/mol-(c+d)kJ/mol=(a+b-c-d)kJ/mol。由于该反应的正反应为放热反应，所以该反应在低温条件下自发进行。答案为：(a+b-c-d)kJ/mol；低温；
(2)对于不同的反应，慢反应的活化能比快反应的活化能大；对于放热反应，总反应的逆反应的活化能最大，
故答案为：D。答案为：D；
(3)①题给反应为放热反应，温度越低，NO的平衡转化率越大，由于T1＜T2＜T3，所以T1℃的实验结果所对应的曲线是X；从图中可以看出，当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，温度越高，投料比越大，因此对应的反应温度与投料比的规律是：投料比越高，对应的反应温度越高。
②从图中可知，T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，即则投料比为2.5，NO的平衡转化率为80%，参加反应n(NO)=1.6mol，容器内的压强为p0Pa，则可建立如下三段式：
反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为 =0.16mol/(L·min)。该反应的平衡常数Kp= Pa-1。答案为：X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)； ；
(4)从图中可以看出，a极与电源的正极相连，则为电解池的阳极，b极为电解池的阴极，NO得电子产物与电解质反应，生成 等，电极反应式为NO+6H++5e-= +H2O。答案为：阳；NO+6H++5e-= +H2O。
【分析】(1)依据盖斯定律计算；利用吉布斯自由能分析；
(2)反应越慢，活化能越大；
(3)①依据外界因素对化学平衡的影响分析。
②利用三段式法计算：
(4)电解池中与正极相连的为阳性，阴极发生还原反应。
19．【答案】（1）阴极；负极
（2）4OH-+4e-=O2↑+2H2O(2H2O+4e-=O2↑+4H+)；Cu2++2e-=Cu
（3）2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
（4）Ag
（5）Y
【解析】【解答】(1)根据分析，电极F的名称是阴极，电源B极的名称是负极；(2)甲装置中是电解硫酸铜溶液，阳极C是氢氧根离子放电产生O2，阴极D是铜离子放电生成Cu，所以甲装置中C电极的电极反应式是4OH-+4e-=O2↑+2H2O(2H2O+4e-=O2↑+4H+)，D电极的电极反应式为：Cu2++2e-＝Cu；(3)乙装置中是电解饱和食盐水，电解反应方程式是2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑(4)丙装置发生反应：2Ag＋2HCl＝2AgCl＋H2↑，G电极是阳极，则G的电极材料应该是银；(5)X极是阳极，Y极是阴极，氢氧化铁胶体中含有的带正电荷的胶体粒子，在直流电的作用下，氢氧化铁胶体中含有的带正电荷的胶体粒子会向阴极即Y极移动，所以Y极附近红褐色变深。
【分析】向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极上是氢离子放电，则F极是阴极， E极是阳极，所以D电极是阴极，C电极是阳极，G电极是阳极，H电极是阴极，X电极是阳极，Y是阴极，故A是正极，B是负极，据此分析解答。
20．【答案】（1）铅；两个电极；除去
（2）Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2＝Cd + 2NiOOH + 2H2O
（3）放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变
（4）8.0CuO或12.4/CuCO3；2Al-6e-+3H2O＝Al2O3 + 6H+
【解析】【解答】（1）反应中Pb失去电子，作负极，因此铅蓄电池负极板上覆盖的物质是铅，由于放电时两个电极上均生成硫酸铅，所以充电时，PbSO4在两个电极除去。
（2）镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，因此镍镉碱性充电电池放电时的总反应式为Cd + 2NiOOH + 2H2O＝Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2，则在充电时的总反应的化学方程式为Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2＝Cd + 2NiOOH + 2H2O。
（3）由于放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变。
（4）①惰性电极电解硫酸铜溶液，阴极铜离子放电析出铜，阳极氢氧根离子放电生成氧气，铜的物质的量是6.4g÷64g/mol＝0.1mol，所以需要加入0.1mol氧化铜或0.1mol碳酸铜即可恢复电解质溶液的浓度，其质量分别是8.0g、12.4g。
②Y电极是阳极，铝失去电子转化为氧化铝可使铝制品表面形成较致密的氧化膜，从而更好地保护铝制品，Y电极上发生的电极反应式为2Al-6e-+3H2O＝Al2O3 +6H+。
【分析】
（1）根据总的反应，Pb化合价升高，故做负极材料，充电时，阳极是硫酸铅失去电子变为二氧化铅，阴极是硫酸铅得到电子变为铅单质，故阴极和阳极均消耗硫酸铅
（2）根据放电的电极式即可写出充电的电极式，即可写出总的电池反应
（3）内阻变化主要是电解质溶液的浓度造成，浓度减小，内阻变大
（4）①根据阳极和阴极电解产物即可判断加入的物质②铝表面形成氧化铝薄膜，主要是铝失去电子，故在阳极反应，即铝在阳极失去电子结合水形成氧化铝和氢离子，即可写出电极式
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选必修1 4.2电解池 课时训练（含解析）
一、单选题
1．某同学为了使反应2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是（ ）
A． B．
C． D．
2．如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是（ ）
A．a是正极，发生还原反应
B．b是阳极，发生氧化反应
C．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红
D．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变
3．有效利用二氧化碳对实现“碳中和”意义重大。
（1）现代工业技术可从空气或工业尾气中捕获，可作为捕获剂的有 。
a.溶液 b.氨水 c.溶液
（2）科研人员利用催化剂，将与合成，主要反应的热化学方程式如下。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ： 。
（3）某温度下，向容积为1 L的密闭容器中通入2mol CO2和10mol H2，发生反应Ⅰ、反应Ⅲ。10 min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为60%。
已知：CH3OH的选择性X=×100%
①用CO2表示0~10min内平均反应速率υ(CO2)=
②反应Ⅲ的平衡常数K= L2/mol2(写出计算式即可)。
（4）使用惰性电极电解制取甲醇的反应装置如图所示：电极a接电源 极(填“正”或“负”)；生成甲醇的电极反应式为 。
（5） 可催化加氢生成，其过程为：向溶液中通入转化为，一定条件下再通入可反应生成，进一步生产。产率曲线见图。当温度高于时，的产率下降，可能的原因是 。
4．科学家采用碳基电极材料设计了一种新的电解氯化氢回收氯气的工艺方案，原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．a是电源的正极
B．阴极的电极反应式为：Fe2＋-e-=Fe3＋
C．电路中每转移1mole-理论上可以回收氯气11.2L(标准状况)
D．该工艺涉及的总反应为4HCl＋O2=2Cl2＋2H2O
5．工业上常用惰性电极电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱，生产装置如图所示。测得同温同压下，气体甲、乙的体积比约为1∶2，下列说法中正确的是（ ）
A．a极与电源的负极相连
B．b电极反应式：2H2O－4e－＝ O2↑＋4H＋
C．离子交换膜c、d均为阴离子交换膜
D．产物丙为硫酸溶液
6．如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（ ）
A．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
B．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
C．逸出气体的体积，a极的小于b极的
D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
7．羟基自由基()是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为和的原电池-电解池组合装置(如图所示)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是（ ）
A．a极为正极，c极为阴极
B．a极区每产生1mol，c极区溶液质量减轻3g
C．d极的电极反应式为
D．工作时，如果II室中、数目都减小，则N为阴离子交换膜
8．电化学广泛应用于工业领域。下列叙述正确的是（ ）
A．电解精炼铜时，与电源正极相连的是精铜
B．锌铜原电池产生电流时，溶液中的阳离子移向Zn电极
C．用惰性电极电解足量的饱和食盐水时，阳极的电极反应式：
D．外接电源保护海水中钢闸门时，应将钢闸门与电源的正极相连
9．如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，下列说法错误的是（ ）
A．溶液的质量变化：甲减小乙增大
B．溶液pH变化：甲减小乙增大
C．相同条件下产生气体的体积：V甲=V乙
D．电极反应式：甲中阴极为Cu2++2e-=Cu，乙中负极为Mg-2e-=Mg2+
10．用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在电极上
B．从电极迁移到电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)
11．有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如下图所示（电极未标出），下列说法错误的是：（ ）
A．电解池的阴极反应式2H20+2e-=H2↑+20H-
B．相同条件下，当电解池生成2LCl2，理论上燃料电池应消耗1LO2
C．电解池中阳离子移动流向阴极池
D．溶液a、b、c的pH大小顺序为：a>b>c
12．氮氧化物、硝酸盐废水都会给环境带来污染。图甲是监测NO含量的传感器的工作原理示意图，图乙是电化学降解酸性废水中NO 的工作原理示意图。下列有关叙述错误的是（ ）
A．图甲中，Pt电极上发生的是还原反应
B．图甲中，NiO电极上的电极反应式为NO＋O2--2e-=NO2
C．图乙中，H＋由电解池右侧移向左侧
D．图乙中，阴极反应式为2NO ＋10e-＋12H＋=6H2O＋N2↑
13．科学家利用如图装置将 转化为CO，下列说法正确的是（ ）
A．电极A接电源的正极，电极B接电源的负极
B．若X为甲酸，在相同条件下消耗 和 的体积比为
C．固体电解质可以换成稀硫酸
D．若X为乙烷，则阳极的反应式为
14．科学家基于 易溶于 的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备（如图）。充电时电极a的反应为：
下列说法正确的是（ ）
A．充电时电极b是阴极
B．放电时 溶液的 减小
C．放电时 溶液的浓度增大
D．每生成 ，电极a质量理论上增加
15．下列是教材中常规电化学示意图，其标注完全正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
16．新型 双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图。当闭合 时，发生反应为 ，下列关于该电池说法错误的是（ ）
A．当闭合 时，出现图示中 移动情况
B．放电时正极的电极反应式为
C．可以通过提高 、 溶液的酸度来提高该电池的工作效率
D．若 ，则 中 与 的个数比为
17．二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一、在稀中利用电催化可将同时转化为多种燃料，其原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．离子交换膜为阴离子交换膜
B．一段时间后，阴极区溶液质量会减少
C．Pt电极上的电极反应式为
D．若阴极只生成和，则电路中转移电子的物质的量为
三、综合题
18．雾霾中的NO对人体健康有严重危害，一种新技术用H2还原NO的反应原理为：2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(g) △H＜0。回答下列问题：
（1）该反应的能量变化过程如图：
△H= (用图中字母表示)。该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下自发进行。
（2）该反应的机理如下：
①2NO(g) N2O2(g)(快)
②N2O2(g) + H2(g) N2O(g) + H2O(g)(慢)
③N2O(g)+H2(g) N2(g)+ H2O(g)(快)
下列各反应的活化能最大的是_______(填标号)。
A．反应②的正反应 B．反应①或③的正反应
C．总反应的正反应 D．总反应的逆反应
（3）现向甲、乙、丙三个体积均为2L的密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应，为研究H2和NO最合适的起始投料比，分别在T1℃、T2℃、T3℃进行实验(T1＜T2＜T3)，结果如图。
①其中T1℃的实验结果所对应的曲线是 (填标号)；当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的规律是 。
②T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，容器内的压强为p0Pa，反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为 。该反应的平衡常数Kp= Pa-1 (用平衡分压代替平衡浓度写出计算表达式，分压=总压×物质的量分数)。
（4）可利用如图装置，模拟电化学方法除去雾霾中的NO、SO2，则a极为 极(填“阳”或“阴”)，b极的电极反应式为 。
19．某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是石墨电极。当将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，发现在F极附近溶液显红色。按要求回答下列问题：
（1）电极F的名称是 ，电源B极的名称是 。
（2）甲装置中C电极的电极反应式是 ；D电极的电极反应式是 。
（3）乙装置中电解反应的总化学方程式 。
（4）欲使丙装置发生：2Ag＋2HCl=2AgCl＋H2↑反应，则G电极的材料应是 (填化学式)。
（5）丁装置中装有Fe(OH)3胶体，一段时间后胶体颜色变深的电极是： (填字母)。
20．铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知：
①铅蓄电池总的化学方程式为： ，使用（放电）段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用；
②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，使用（放电）到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用；
回答下列问题：
（1）铅蓄电池负极板上覆盖的物质是 （填名称），充电时，PbSO4在 （填“阳极”、“阴极”或“两个电极”）上 （填“生成或除去”）。
（2）镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为 。
（3）铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是 。
（4）现用铅蓄电池作为电源，连成如图所示装置，其中a为电解质溶液，X、Y是两块电极板，
①若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阴极只析出6.4g固体，则需要加入 （填化学式）即可恢复电解质溶液的浓度。
②可用该装置在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理，可使铝制品表面形成较致密的氧化膜以更好地保护铝制品，a是稀硫酸溶液，写出Y电极上发生的电极反应式 。
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】由2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑可知该反应不是自发的氧化还原反应，故只能设计成电解池；H元素的化合价由+1价降低到0价，得到电子，发生还原反应，阴极上的电极反应为：2H++2e-= H2↑，银元素的化合价从0价升高到+1价，发生氧化反应，银作阳极，电极反应为：Ag-e-= Ag+，所以银作阳极，盐酸作电解质溶液，形成电解池；
故答案为：C。
【分析】解答本题是需要根据总反应判断装置是原电池还是电解池，再根据得失电子判断电极；判断时①电极：阴极是与电源负极相连，得到电子，发生还原反应；阳极是与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应。②电子和离子的移动方向(惰性电极)。
特别需要注意的是：①金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等；②电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。
2．【答案】D
【解析】【解答】左边装置能自发的进行氧化还原反应，属于原电池，右边是电解池，锌易失电子作负极，铜作正极，则a是阳极，b是阴极；
A．a是阳极，阳极上失电子发生氧化反应，A不符合题意；
B．b是阴极，阴极上得电子发生还原反应，B不符合题意；
C．a电极上氯离子放电生成氯气，b电极上氢离子放电生成氢气，同时b电极附近还生成氢氧根离子，导致碱性增强，所以b极附近颜色变化，C不符合题意；
D．左边装置中，负极上锌失电子生成锌离子，正极上氢离子得电子生成氢气，所以硫酸根离子不参加反应，则其物质的量不变，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.正极和阴极上都得电子发生还原反应；
B.负极和阳极上都失电子发生氧化反应；
C.a电极上反应为：2Cl--2e-=Cl2↑,不会变红；
D.硫酸根离子没有参与电极反应，物质的量不变。
3．【答案】（1）ab
（2）－53.7 kJ·mol-1
（3）0.04 mol L 1 min 1；
（4）负；
（5） 受热分解或 溶解度降低
【解析】【解答】（1）能与CO2反应的物质均可作为其的捕获剂，Na2CO3溶液与氨水均能与CO2反应。
（2）反应Ⅲ可由反应Ⅰ与反应Ⅱ相加得到，所以ΔH3=ΔH1+ΔH2=41kJ/mol-94.7 kJ/mol=- 53.7 kJ·mol-1。
（3）①根据题干信息可知，0~10min内，消耗的n(CO2)=2mol×20%=0.4mol，所以υ(CO2)=0.4mol/1L×10min=0.04 mol L 1 min 1。
②0~10min内，总共消耗的n(CO2)=2mol×20%=0.4mol，则反应Ⅲ转化为CH3OH的n(CO2)= 0.4mol×60%=0.24mol，所以反应Ⅰ消耗的n(CO2)=0.4mol-0.24mol=0.16mol，可列出化学平衡式如下：
反应Ⅰ CO2(g)+ H2 (g) CO (g)＋ H2O(g)
起始（mol） 2 10 0 0
转化（mol） 0.16 0.16 0.16 0.16
反应Ⅲ CO2(g)+ 3H2 (g) CH3OH (g)＋ H2O(g)
起始（mol） 2 10 0 0
转化（mol） 0.24 0.72 0.24 0.24
由上数据可知，平衡时n(CO2)=2mol-0.4mol=1.6mol，n(H2)=10mol-0.72mol-0.16mol=9.12mol，n(CH3OH)=0.24mol，n(H2O)=0.24mol+0.16mol=0.4mol，根据n=cV可知，平衡时c(CO2)= 1.6mol/L，c(H2)= 9.12 mol/L，c(CH3OH)= 0.24 mol/L，c(H2O)= 0.4 mol/L，所以反应Ⅲ的平衡常数K= L2/mol2。
（4）CO2→CH3OH的反应过程中，碳元素化合价由+4降为-2，得电子，发生还原反应，其电极反应式为 ，说明a是阴极，与电源负极相连。
（5）当温度高于80℃时，HCOO-的产率下降，可能是因为 受热分解或 溶解度降低 。
【分析】（1）能与CO2反应的物质均可作为其的捕获剂。
（2）根据盖斯定律进行分析。
（3）0~10min内，总共消耗的n(CO2)=2mol×20%=0.4mol，则反应Ⅲ转化为CH3OH的n(CO2)= 0.4mol×60%=0.24mol，所以反应Ⅰ消耗的n(CO2)=0.4mol-0.24mol=0.16mol，通过列出化学平衡三段式进行分析。
（4）电解池中阳极与正极相连，阴极与负极相连，阳极与负极均失电子，发生氧化反应，阴极与正极均得电子，发生还原反应。据此分析。
（5）当温度高于80℃时，HCOO-的产率下降，可能是因为 受热分解或 溶解度降低
4．【答案】B
【解析】【解答】A．连接电源a的电极上，HCl转化为Cl2，发生氧化反应，电解池阳极发生氧化反应，阳极极连接的是电源正极，所以a为电源正极，A不符合题意；
B．阴极区上Fe3+得电子生成Fe2+，阴极发生的电极反应为Fe3++e-=Fe2+，B符合题意；
C．根据阳极的电极反应2HCl(g)-2e-=Cl2(g)+2H+，可知2e-～Cl2(g)，故电路中每转移1mole-理论上可以回收氯气V=nVm=×1mol×22.4L/mol=11.2L，C不符合题意；
D．整个过程是电解条件下，Fe3+起催化剂作用， HCl与O2反应生成Cl2和H2O ，所以该工艺的总反应式为：4HCl+O22Cl2+2H2O，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由图可知，左侧电极上通入HCl，生成Cl2，反应前后氯元素的化合价由-1升为0，说明HCl失电子，发生氧化反应，即左侧电极是阳极，所以a是电源的正极，则b是负极，阴极上Fe3+得电子生成Fe2+。据此分析。
5．【答案】D
【解析】【解答】A、气体甲和乙体积比为1：2，电解Na2SO4水溶液，因此气体甲为O2，气体乙为H2，a电极上反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，根据电解原理，a作阳极，接电源的正极相连，故不符合题意；
B、根据A选项分析，b作阴极，得电子，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故不符合题意；
C、根据实验目的，c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜，故不符合题意；
D、根据上述三项的分析，丙为硫酸，丁为NaOH，故符合题意。
【分析】气体甲和乙体积比为1：2，电解Na2SO4水溶液，实质上是电解水，气体甲是氧气，乙是氢气。
A.a极上生成氧气，发生氧化反应，连接电源的正极；
B.b电极上生成氢气；
C.为了得到硫酸和氢氧化钠，离子交换膜分别允许阳离子和阴离子通过；
D.丙为硫酸。
6．【答案】B
【解析】【解答】a连接电源的负极，为电解池的阴极，b连接电源的正极，为电解池的阳极，电解Na2SO4水溶液阳极发生的反应为：4OH--4e-═2H2O+O2↑或2H2O-4e-═4H++O2↑，阴极反应为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-。
A、a电极生成OH-离子，呈碱性，滴加石蕊试液呈蓝色，b电极生成H+离子，呈酸性，滴加石蕊试液呈红色，故A不符合题意；
B、a电极生成OH-离子，呈碱性，滴加石蕊试液呈蓝色，b电极生成H+离子，呈酸性，滴加石蕊试液呈红色，故B符合题意；
C、a极生成氢气，b极生成氧气，二者的体积比为2∶1，逸出气体的体积a电极的大于b电极的，故C不符合题意；
D、两极生成的气体分别为氧气和氢气，都为无色无味气体，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】电解池中，a连接电源的负极，为电解池的阴极，b连接电源的正极，为电解池的阳极，电解Na2SO4水溶液阳极发生的反应为：4OH--4e-═2H2O+O2↑或2H2O-4e-═4H++O2↑，阴极反应为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-，据此分析解答。
7．【答案】B
【解析】【解答】A． I室化合价降低，得电子，发生还原反应，因此a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极，故A不符合题意；
B．a极每产生1mol，转移3mol电子，c极上的电极反应式为，生成1.5mol，与此同时，有3mol从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液质量不变，故B符合题意；
C．根据图中信息可知，d极上发生的电极反应式为，故C不符合题意；
D．II室中、数目都减小，说明离子从II室向I室和III室移动，由于阴离子移向负极(b极)，阳离子移向正极(a极)，因此N和M分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由图可知，a极发生还原反应，则a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极。
8．【答案】C
【解析】【解答】A．精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，因此精铜与电源的负极相连，故A不符合题意；
B．根据原电池工作原理，溶液中的阳离子向正极移动，锌筒原电池中锌金属性比铜强，锌作负极，铜作正极，即溶液中的阳离子向Cu电极移动，故B不符合题意；
C．用惰性材料作电极电解饱和食盐水，阳极上失电子，发生氧化反应，根据放电原理，Cl-先放电，即电极反应式为2Cl-－2e-=Cl2↑，故C符合题意；
D．外接电源保护钢闸门，这是电解装置，根据电解原理，钢闸门应与电源的负极相连，这种方法叫外加电流法，故D不符合题意；
答案为C。
【分析】A.精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阳极与正极相连，阴极与负极相连。
B.原电池中，正极得电子，电解液中的阳离子向正极移动。
C.电解池中，阳极上失电子，发生氧化反应。
D.电解池中，阳极与电源正极相连，阴极与电源负极相连，阳极失电子，阴极得电子。
9．【答案】C
【解析】【解答】A．甲为电解池，总反应为：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑，乙为原电池，总反应为：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑，故甲溶液质量减小，乙溶液质量增大，故A不符合题意；
B．甲中生成H2SO4，pH减小，乙中消耗盐酸，pH增大，故B不符合题意；
C．当两装置电路中通过的电子都是1mol时，甲中产生0.25molO2，乙中产生0.5molH2，故相同条件下，甲乙中产生气体的体积比为1：2，故C符合题意；
D．甲中阴极为Cu2+放电，电极反应为Cu2++2e-=Cu，乙中负极为Mg放电，电极反应为：Mg-2e-=Mg2+，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据图示甲是电解池，因此甲中阴极中铜离子得到电子变为铜单质，阳极是氢氧根离子失去电子变为氧气，乙中是镁做负极，铝做正极，在铝极产生气体，结合选项即可判断
10．【答案】C
【解析】【解答】A．析氢反应为还原反应，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故A错误；
B.离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C.铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e =C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e =C2H5OH+3H2O，故C正确；
D.电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
故答案为：C。
【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。
(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。
11．【答案】D
【解析】【解答】从图中可以看出来，左边为电解饱和食盐水的电解质，右边为氢氧燃料电池。
A．电解池的阴极得电子，产生氢气，方程式为2H2O+2e－=H2+2OH－，A项不符合题意；
B．整个电路中经过的电量是一样的，生成22.4LCl2转移2mol电子，消耗0.5molO2，物质的量之比等于气体体积之比，因此电解池生成了2LCl2，理论上燃料电池应消耗1LO2。B项不符合题意；
C．电解池中阳离子向阴极移动，C项不符合题意；
D．a%，b%，c%的氢氧化钠溶液，电解池中阴极产生NaOH，a>b，在原电池中，通入空气的一极，氧气得电子生成OH-，因此c> a；所以pH大小顺序为c> a>b；D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】电解池和原电池中阴阳离子的移动方向是相反的。
离子 原电池 电解池
阴离子 向负极移动 向阳极移动
阳离子 向正极移动 向负极移动
12．【答案】C
【解析】【解答】A．图甲中，Pt电极上氧气得电子生成氧离子，化合价降低，被还原，发生的是还原反应，A叙述不符合题意；
B．图甲中，NiO电极上NO失电子与氧离子反应生成二氧化氮，电极反应式为NO＋O2--2e-=NO2，B叙述不符合题意；
C．图乙中，电解池中的阳离子向阴极移动，则H＋由电解池左侧移向右侧，C叙述符合题意；
D．图乙中，阴极硝酸根离子得电子，生成氮气，反应式为2NO +10e-+12H＋=6H2O+N2↑，D叙述不符合题意；
答案为C。
【分析】图乙为电解池，右侧为阴极，硝酸根离子得电子，生成氮气，则电极B为负极。
13．【答案】B
【解析】【解答】A． 转化成CO，得电子，发生还原反应，故电极A为阴极，接电源的负极，电极B接电源的正极，A项不符合题意；
B． 阴极电极反应式为 ，若X为甲酸，阳极电极反应式为 ，根据阴阳极得失电子守恒可知，消耗 和 的体积比为 ，B项符合题意；
C． 不能在水溶液中存在，C项不符合题意；
D． 根据氧化还原反应得失电子守恒规律，若X为乙烷，则阳极的反应式为 ，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据元素的化合价的变化，二氧化碳到一氧化碳的元素化合价降低，被还原，即电极A为阴极，连接的电池的负极。电极B是阳极，连接的是电池的正极，根据X是甲酸即可写出方程式即可判断甲烷和二氧化碳的物质的量比值，根据传导的离子不能用硫酸作为电解质，当X为乙烷时根据阳极的电子转移即可写出电极式
14．【答案】C
【解析】【解答】A．根据分析可知，充电时电极b是阳极，A不符合题意；
B．放电时电极反应式与充电时相反，根据题干信息可知，放电时电极a的反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，没有涉及c(H+)，所以NaCl溶液的pH不变，B不符合题意；
C．放电时负极的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，正极的电极反应式为Cl2+2e-=2Cl-，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，C符合题意；
D．充电时阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3，根据得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加2molNa原子，即23g/mol2mol=46g，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】充电时为电解池，正极与阳极连接，负极与阴极连接，阴极得电子发生还原反应，阳极失电子发生氧化反应，根据题干信息可知电极a为阴极，则电极b为阳极，且电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。放电时为原电池，电极a为负极，电极b为正极，且电极反应式与充电时的相反。
15．【答案】D
【解析】【解答】A.该装置中发生的反应为Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，Zn发生失电子的氧化反应，为负极，铜为正极，A不符合题意；
B.该原电池装置中，Zn电极所在的电解质溶液应为ZnSO4溶液，Cu电极所在的电解质溶液应为CuSO4溶液，B不符合题意；
C.电解精练铜时，纯铜做阴极，与电源负极相连，粗铜做阳极，与电源正极相连，C不符合题意；
D.电解饱和NaCl溶液时，H2O电离产生的H+在阴极发生得电子的还原反应生成H2，Cl-在阳极发生失电子的氧化反应，生成Cl2，D符合题意；
故答案为：D
【分析】此题是对原电池、电解池装置的考查，结合原电池、电解池装置的形成进行分析。
16．【答案】A,C
【解析】【解答】A．当闭合 时，该装置为原电池， 移向电解池正极，根据分析可知， 电极为原电池正极，所以不会出现图示中 移动情况，A符合题意；
B．放电时正极为 生成 ，所以电极反应式为： ，B不符合题意；
C．若提高 、 溶液的酸度，Mg电极在断路时仍会自发的与电解质溶液反应从而造成损失，从而降低了该电池的工作效率，C符合题意；
D．若 ，则该物质为 ，根据化合价代数和为零可知该物质中Fe的化合价为2.25，则 与 的个数比为 ，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】闭合K2，该电池为原电池装置，发生反应为 ，则Mg为电池负极，失电子， 为原电池的正极， 得电子；闭合K1，该装置为电解池，此时左侧电极为电解池的阴极，得电子，右侧电极为电解池的阳极，失电子。
17．【答案】A,B
【解析】【解答】A．由电荷守恒可知，氢离子由左侧向右侧迁移，故离子交换膜为阳离子交换膜，A符合题意；
B．阴极二氧化碳和氢离子的质量大于生成的CO、CH4、C2H4的总质量，阴极区溶液质量会增加， B符合题意；
C．Pt电极为阳极，电极反应式为，C不符合题意；
D．二氧化碳生成CO和HCOOH时，碳元素均由+4价降低为+ 2价，阴极只生成0.15molCO和0.35molHCOOH，则电路中转移电子的物质的量为(0.15mol + 0.35mol) ×2= 1mol，D不符合题意；
故答案为：AB。
【分析】A．依据电荷守恒，阳离子透过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移；
B．依据电极反应判断；
C．电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极失电子，发生氧化反应；
D．依据得失电子守恒计算。
18．【答案】（1）(a+b-c-d)kJ/mol；低温
（2）D
（3）X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)；
（4）阳；NO+6H++5e-= +H2O
【解析】【解答】(1)提取图中数据，依据盖斯定律，△H=反应物的总键能-生成物的总键能=(a+b)kJ/mol-(c+d)kJ/mol=(a+b-c-d)kJ/mol。由于该反应的正反应为放热反应，所以该反应在低温条件下自发进行。答案为：(a+b-c-d)kJ/mol；低温；
(2)对于不同的反应，慢反应的活化能比快反应的活化能大；对于放热反应，总反应的逆反应的活化能最大，
故答案为：D。答案为：D；
(3)①题给反应为放热反应，温度越低，NO的平衡转化率越大，由于T1＜T2＜T3，所以T1℃的实验结果所对应的曲线是X；从图中可以看出，当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，温度越高，投料比越大，因此对应的反应温度与投料比的规律是：投料比越高，对应的反应温度越高。
②从图中可知，T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，即则投料比为2.5，NO的平衡转化率为80%，参加反应n(NO)=1.6mol，容器内的压强为p0Pa，则可建立如下三段式：
反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为 =0.16mol/(L·min)。该反应的平衡常数Kp= Pa-1。答案为：X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)； ；
(4)从图中可以看出，a极与电源的正极相连，则为电解池的阳极，b极为电解池的阴极，NO得电子产物与电解质反应，生成 等，电极反应式为NO+6H++5e-= +H2O。答案为：阳；NO+6H++5e-= +H2O。
【分析】(1)依据盖斯定律计算；利用吉布斯自由能分析；
(2)反应越慢，活化能越大；
(3)①依据外界因素对化学平衡的影响分析。
②利用三段式法计算：
(4)电解池中与正极相连的为阳性，阴极发生还原反应。
19．【答案】（1）阴极；负极
（2）4OH-+4e-=O2↑+2H2O(2H2O+4e-=O2↑+4H+)；Cu2++2e-=Cu
（3）2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
（4）Ag
（5）Y
【解析】【解答】(1)根据分析，电极F的名称是阴极，电源B极的名称是负极；(2)甲装置中是电解硫酸铜溶液，阳极C是氢氧根离子放电产生O2，阴极D是铜离子放电生成Cu，所以甲装置中C电极的电极反应式是4OH-+4e-=O2↑+2H2O(2H2O+4e-=O2↑+4H+)，D电极的电极反应式为：Cu2++2e-＝Cu；(3)乙装置中是电解饱和食盐水，电解反应方程式是2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑(4)丙装置发生反应：2Ag＋2HCl＝2AgCl＋H2↑，G电极是阳极，则G的电极材料应该是银；(5)X极是阳极，Y极是阴极，氢氧化铁胶体中含有的带正电荷的胶体粒子，在直流电的作用下，氢氧化铁胶体中含有的带正电荷的胶体粒子会向阴极即Y极移动，所以Y极附近红褐色变深。
【分析】向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极上是氢离子放电，则F极是阴极， E极是阳极，所以D电极是阴极，C电极是阳极，G电极是阳极，H电极是阴极，X电极是阳极，Y是阴极，故A是正极，B是负极，据此分析解答。
20．【答案】（1）铅；两个电极；除去
（2）Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2＝Cd + 2NiOOH + 2H2O
（3）放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变
（4）8.0CuO或12.4/CuCO3；2Al-6e-+3H2O＝Al2O3 + 6H+
【解析】【解答】（1）反应中Pb失去电子，作负极，因此铅蓄电池负极板上覆盖的物质是铅，由于放电时两个电极上均生成硫酸铅，所以充电时，PbSO4在两个电极除去。
（2）镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，因此镍镉碱性充电电池放电时的总反应式为Cd + 2NiOOH + 2H2O＝Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2，则在充电时的总反应的化学方程式为Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2＝Cd + 2NiOOH + 2H2O。
（3）由于放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变。
（4）①惰性电极电解硫酸铜溶液，阴极铜离子放电析出铜，阳极氢氧根离子放电生成氧气，铜的物质的量是6.4g÷64g/mol＝0.1mol，所以需要加入0.1mol氧化铜或0.1mol碳酸铜即可恢复电解质溶液的浓度，其质量分别是8.0g、12.4g。
②Y电极是阳极，铝失去电子转化为氧化铝可使铝制品表面形成较致密的氧化膜，从而更好地保护铝制品，Y电极上发生的电极反应式为2Al-6e-+3H2O＝Al2O3 +6H+。
【分析】
（1）根据总的反应，Pb化合价升高，故做负极材料，充电时，阳极是硫酸铅失去电子变为二氧化铅，阴极是硫酸铅得到电子变为铅单质，故阴极和阳极均消耗硫酸铅
（2）根据放电的电极式即可写出充电的电极式，即可写出总的电池反应
（3）内阻变化主要是电解质溶液的浓度造成，浓度减小，内阻变大
（4）①根据阳极和阴极电解产物即可判断加入的物质②铝表面形成氧化铝薄膜，主要是铝失去电子，故在阳极反应，即铝在阳极失去电子结合水形成氧化铝和氢离子，即可写出电极式
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