4.2 电解池 （含解析）课堂练习 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.2 电解池 课堂练习
一、单选题
1．工业上利用双极膜电渗析法制取盐酸和氢氧化钠的装置如下图所示。图中的双极膜中间层中的电离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。
下列有关说法错误的是（　　）
A．N表示阴离子交换膜
B．甲室流出的为氢氧化钠溶液
C．电解总反应：
D．相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保
2．截至到2013年12月末，中国光伏发电新增装机容量达到10.66GW，光伏发电累计装机容量达到17.16GW，图1为光伏并网发电装置．图2为电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制氢的装置示意图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．下列叙述中正确的是（　　）
A．图1中N型半导体为正极，P型半导体为负极
B．图2溶液中电子流向：从B极流向A极
C．X2为氧气
D．工作时，A极的电极反应式为CO（NH2）2+8OH﹣﹣6e﹣═CO32﹣+N2↑+6H2O
3．国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+ 电池体系，该体系正极采用含有I- 、Li+的水溶液，负极采用固体有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开（原理示意图如图所示）。已知I 在水溶液中为黄色，则下列有关判断错误的是（　　）
A．图甲是电池充电工作原理图，图乙是原电池原理图
B．放电时，Li+从右向左通过聚合物离子交换膜
C．放电时，负极的电极反应式为：
D．充电时，阳极液态电解质溶液的颜色变深
4．利用K2Cr2O7处理含苯酚废水的装置如下图所示，其中a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜。处理后的废水毒性降低且不引入其它杂质。工作一段时间后，下列说法错误的是（　　）
A．正极区溶液的pH变大
B．每转移3 mol电子，N极室溶液质量减少51 g
C．中间室NaCl的物质的量保持不变
D．M极的电极反应式：C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+
5．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
6．研究小组采用电解法（惰性电极）将含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4的浆液分离成固体混合物和含铬元素的溶液，装置如图。下列说法错误的是（　　）
A．阳极的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+
B．适当增大电压，CrO 也可在阴极室转化为Cr(OH)3除去
C．阴极室生成的物质可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离
D．CrO 通过阴离子交换膜进入阳极室，从而实现与浆液的分离
7．如图装置可实现电解CuCl2溶液，下列说法正确的是（　　）
A．Ⅰ为电解池，Ⅱ为原电池
B．两石墨电板上均有铜析出
C．Ⅰ中 向铁电极移动，Ⅱ中 向铜电极移动
D．工作一段时间后，理论上Ⅰ中 不变，Ⅱ中 减小
8．500mL KNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO3﹣）=6.0mol L﹣1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（　　）
A．原混合溶液中c（K+）为1 mol L﹣1
B．上述电解过程中共转移4 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
D．电解后溶液中c（H+）为2 mol L﹣1
9．依据下列甲、乙、丙三图，判断下列叙述不正确的是（　　）
A．甲是原电池，乙是电镀装置
B．甲、乙装置中，锌极上均发生氧化反应
C．乙、丙装置中，阳极均发生氧化反应而溶解
D．丙装置中，铜电极的质量有增有减
10．下列关于铜电极的叙述中错误的是（　　）
A．锌铜原电池中铜是正极
B．在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极
C．用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极
D．用电解法精炼粗铜时纯铜作阳极
11．某实验小组依据反应AsO43﹣+2H++2I﹣ AsO33﹣+I2+H2O设计如图1，电池，探究pH对AsO43﹣氧化性的影响，测得输出电压与pH的关系如图2．下列有关叙述错误的是（　　）
A．c点时，正极的电极反应为ASO43﹣+2H++2e﹣═AsO33﹣+H2O
B．b点时，反应处于化学平衡状态
C．a点时，盐桥中K+向左移动
D．pH＞0.68时，氧化性I2＞AsO43﹣
12．在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e-→Ag在电极上放电，若析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为（　　）
A．1.62g B．6.48g C．3.24g D．12.96g
13．镍镉电池是一种二次电池，其工作原理如图所示(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)，下列选项正确的是（　　）
A．当K2闭合，K1断开时，电极 发生氧化反应
B．当K1闭合，K2断开时，电池中pH增大
C．电极B发生氧化反应时，溶液中K+移向电极B
D．放电时该电池的总反应为
14．一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是（　　）
A．气体X是氢气，电极E是阴极
B．H+由左室进入右室，发生还原反应
C．该储氢过程就是C6H6与氢气反应过程
D．电极D的电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12
15．根据图示回答，下列说法错误的是（　　）
A．该燃料电池中正极反应为：
B．a电极为精铜时，硫酸铜溶液的浓度不变
C．若用该装置进行粗铜的精炼，当有水生成时，阴极可得到精铜
D．此装置用于铁表面镀铜时，a电极为铁
16．某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是（　　）
A．铜是电解池的阳极 B．石墨电极附近溶液呈红色
C．铜电极上产生的是无色气体 D．石墨电极上发生还原反应
二、综合题
17．氮氧化物是造成酸雨、臭氧空洞、光化学烟雾等环境问题的主要原因之一。如何消除大气污染物中氮氧化物已成为人们关注的主要问题之一。
I.NH3-SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法。该法是利用氨的还原性，在一定条件下，将烟气中的NOx直接还原为N2。
主要反应原理为：4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O
（1）已知有下列热化学方程式：
①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(1) △H =-1891.5kJ mol-1
②N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H =+180.5kJ mol-1
③H2O(1)=H2O(g) △H =+44.0kJ mol-1
则氨气与氧气反应生成NO和气态水的热化学方程式为　 　。
（2）其他条件相同，某2 L密闭容器中分别投入2 mol NH3、2 mol NO、1 mol O2，在甲、乙两种催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图所示。
①工业上选择催化剂乙的原因是　 　。
②在催化剂甲作用下，高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是　 　。
（3）Ⅱ.CH4可以消除氮氧化物的污染。主要反应原理为：CH4(g)+2NO2(g)= CO2(g)+2H2O(g)+ N2(g) △H=-868.7kJ mol-1
在3.00L密闭容器中，通入0.100mol CH4和0.200mol NO2，在一定温度下进行上述反应，反应时间(t)与容器内气体总压强(P) 的数据见下表：
反应时间t/min 0 2 4 6 8 10
总压强p/100kPa 4.80 5.44 5.76 5.92 6.00 6.00
由表中数据，计算0-4min内v(NO2)=　 　，该温度下的平衡常数K=　 　。
（4）在一恒容装置中，通入一定量CH4和NO2，测得在相同时间内和不同温度下，NO2的转化率α(NO2)如下图，则下列叙述正确的是_____________
A．若温度维持在200℃更长时间，NO2的转化率将大于19%
B．反应速率：b点的v(逆)>e点的v(逆)
C．平衡常数： c点=d点
D．在时间t内，提高c点时NO2的转化率和反应速率，可适当升温或增大c(CH4)
（5）Ⅲ.工业上也常采用电解的方法消除氮氧化物的污染。
清华大学曹天宇等人研究的基于固体氧化物电解池(SOEC)的NOx电化学还原技术，为大气污染物治理开拓了新颖的思路。SOEC反应器的工作原理如图所示。电源的a 是　 　极。写出阴极的电极反应式：　 　。
18．ClO2为一种黄绿色气体，是目前国际上公认的高效、广谱、快速安全的杀菌剂。制备ClO2的新工艺是电解法。
（1）如图所示用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，写出阳极产生ClO2的电极方程式：　 　；图中b电极为　 　(填“阳极”或“阴极”)。
（2）电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体112 mL时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为　 　 mol，阴极区pH　 　(填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）ClO2对污水中Fe2＋、Mn2＋、S2－、CN－等有明显去除效果，某工厂中污水含CN－(a mol·L－1)，现将ClO2把CN－氧化成两种无毒气体，写出该反应的离子方程式： 　 　。
19．工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法，主要原料是饱和食盐水．下图为离子交换膜法电解原理示意图：请回答下列问题：
（1）溶液A的溶质是　 　，电解饱和食盐水的离子方程式是　 　．
（2）电解槽中部的阳离子交换膜把电解槽隔成了阴极室和阳极室，它只允许　 　（填离子符号，下同）通过，而不允许　 　和气体通过．
（3）电解法制碱的主要原料饱和食盐水是由粗盐制得，其中含有泥沙及Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42﹣等杂质，因此必须精制．精制时所用试剂为①NaOH ②Na2CO3③BaCl2④盐酸，这四种试剂的添加顺序为　 　（填序号）．
（4）若将标准状况下6.72L阳极气体通入热的氢氧化钠溶液中，反应中只有一种元素的化合价发生改变，电子转移数是0.5×6.02×1023，产物中得到了两种含氯化合物，写出该反应的离子方程式：　 　．
20．电解原理在化学工业中有广泛的应用．如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y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X、Y都是惰性电极，a是NaOH溶液，
①电解池中X极上的电极反应式为　 　；
②Y电极上的电极反应式为　 　；
③总的电解化学方程式为　 　；
④电解后溶液PH的变化为　 　．（变大、不变或变小）
（2）如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是　 　，电极反应是　 　．
②Y电极的材料是　 　，电极反应是　 　．（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
21．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】A．由图可知，左边石墨为阴极，右边石墨为阳极，电流方向由右向左，阳离子方向由右向左，阴离子方由左向右。氯离子由乙室向丙室迁移，N为阴离子交换膜，A不符合题意；
B．钠离子由乙室向甲室迁移，OH-由双极膜向甲室迁移，甲室流出的为氢氧化钠溶液，B不符合题意；
C．电解总反应为： ，C符合题意；
D．相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法无氯气产生，更环保，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】由图可知，左边电极与电源负极相连，为阴极，右边电极与电源正极相连，为阳极。
2．【答案】D
【解析】【解答】解：A．该电池反应时中，氮元素化合价由﹣3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，则氮元素被氧化，氢元素被还原，所以生成氮气的电极A是阳极，生成氢气的电极B是阴极，则图1中N型半导体为负极，P型半导体为正极，故A错误；
B．电解时，电子的流向为：阳极→电源，电源→阴极，故B错误；
C．阴极B上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣，故C错误；
D．A极为阳极，电极反应式为：CO（NH2）2+80H﹣﹣6e﹣═CO32﹣+N2↑+6H2O，故D正确；
故选：D．
【分析】该电池反应时中，氮元素化合价由﹣3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，所以生成氮气的电极A是阳极，生成氢气的电极B是阴极，结合电解池的工作原理分析解答．
3．【答案】C
【解析】【解答】A．图甲中，3I--2e-= ，作阳极，应是电池充电工作原理图；图乙中， +2e-=3I-，作正极，应是原电池原理图，A不符合题意；
B．放电时，乙池中左侧电极为正极，阳离子向正极移动，则Li+从右向左通过聚合物离子交换膜，B不符合题意；
C．放电时，负极应为有机物失电子，电极反应式为：
，C符合题意；
D．充电时，阳极3I--2e-= ， 在水溶液中为黄色，所以液态电解质溶液的颜色变深，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.根据电子的流向，知甲中失去电子，作阳极，是原电池，乙中得到电子，做电源正极。是电解池
B.放电时，乙中左侧是正极区，聚集大量电子，吸引阳离子，
C.放电时，正极 I3- +2e-=3I-.负极应该失去电子。
D.充电时，阳极区域发生3I--2e-= I3- ，而 I3- 是黄色
4．【答案】B
【解析】【解答】A．N为正极，电极反应式为： +6e-+7H2O=2Cr(OH)3↓+8OH-，溶液的pH变大，故A不符合题意；
B．b是阴离子交换膜，N极室的OH-通过b进入中间室。当转移3mol电子时，根据N极的电极反应式可知，生成1molCr(OH)3，同时有3moOH-离开N极室，则N极室溶液质量减少1mol×103g/mol+3mol×17g/mol=154g，故B符合题意；
C．N极室中的OH-进入中间室，M极室的H+进入中间室，OH-和H+中和生成水，不影响NaCl的物质的量，所以中间室NaCl的物质的量保持不变，故C不符合题意；
D．M极为负极，C6H5OH失去电子生成CO2，电极反应式为：C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】在M极，C6H5OH转化为CO2，碳元素化合价升高，失去电子，M极是负极，则N极为正极。
5．【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
6．【答案】B
【解析】【解答】A．阳极发生氧化反应，该电极的电极反应式为：2H2O - 4e- = O2↑+4H+，故A不符合题意；
B．适当增大电压，电解时，右池为阳极，阴离子向阳极移动，CrO42 通过阴离子交换膜向阳极移动，从而CrO42-能从浆液中分离出，故B符合题意；
C．阴极发生还原反应生成氢气，同时还会得到硫酸钠、氢氧化钠， Al(OH)3和MnO2中的氢氧化铝可以溶于氢氧化钠，氢氧化钠可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离，故C不符合题意；
D．电解时，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极移动，通电后CrO42-将通过阴离子膜进入阳极室，从而实现与浆液的分离，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】电解时，CrO42 通过阴离子交换膜向阳极移动，在阳极氢氧根离子失电子发生氧化反应，OH 放电后，阳极池酸度增强，发生反应2CrO42 +2H+＝Cr2O72 +H2O，阴极发生还原反应生成氢气和NaOH，以此解答该题。
7．【答案】D
【解析】【解答】A．根据分析可知，图Ⅰ为铁碳原电池，图Ⅱ为电解池，故A不符合题意；
B．图Ⅰ为铁碳原电池，Cu2+向正极石墨电极移动，图Ⅱ为电解池，石墨作阳极，氯离子移向阳极，失电子发生氧化反应，电极反应为2Cl--2e-Cl2↑，故B符合题意；
C．原电池中，阳离子移向正极，Ⅰ中Cu2+向石墨电极移动，电解池中，阴离子移向阳极，Ⅱ中 向石墨电极移动，故C不符合题意；
D．工作一段时间后，Ⅰ中氯离子没有参与电极反应，Ⅱ中氯离子移向阳极，失电子发生氧化反应，电极反应为2Cl--2e-Cl2↑，故理论上Ⅰ中 不变，Ⅱ中 减小，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】图Ⅰ为铁碳原电池，铁比石墨活泼是负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，铜为正极，铜离子在石墨电极上得电子发生还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu；图Ⅱ为电解池，与铁相连的铜为阴极，得电子发生还原反应，铜离子在阴极上得电子形成铜单质，电极反应为Cu2++2e-=Cu，与石墨相连的石墨为阳极，氯离子移向阳极，失电子发生氧化反应，电极反应为2Cl--2e=Cl2↑，据此分析。
8．【答案】B
【解析】【解答】解：石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），n（O2）= =1mol，
阳极发生电极反应为：
4OH﹣ ﹣ 4e﹣ ═ O2↑ + 2H2O
4mol 4mol 1mol
阴极发生的电极反应为：
Cu2+ + 2e﹣ ═ Cu
1mol 2mol 1mol
2H+ + 2e﹣ ═ H2↑
1mol 2mol 1mol
A．c（Cu2+）= =2mol/L，由电荷守恒可知，原混合溶液中c（K+）=6mol/L﹣2mol/L×2=2mol/L，故A错误；
B．根据氧气计算转移电子的物质的量，转移电子的物质的量=1mol×4=4mol，故B正确；
C．电解得到的Cu的物质的量为1mol，故C错误；
D．电解后溶液中c（H+）为： =4mol/L，故D错误；
故选B．
【分析】石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），阴极发生反应为：Cu2++2e﹣═Cu、2H++2e﹣═H2↑，阳极发生反应为：4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O，n（O2）= =1mol，结合电子守恒及物质的量浓度的计算来解答．
9．【答案】B
【解析】【解答】解：A、甲装置没有外加电源，属于原电池，乙装置存在外加电源，属于电解池，可以在锌上镀铜，故A正确；
B、甲装置中，锌是负极，该电极上锌失电子发生氧化反应，乙装置中，锌极是阴极，该电极上发生还原反应，故B错误；
C、乙、丙装置中，阳极均是活泼的金属电极，该电极发生氧化反应而溶解，故C正确；
D、丙装置中，粗铜电极发生氧化反应，质量减少；精铜上电解质溶液中的铜离子放电生成单质铜，质量增加，所以铜电极的质量有增有减，故D正确．
故选B．
【分析】A、甲装置没有外加电源，属于原电池，乙装置存在外加电源，属于电解池；
B、在原电池的负极上发生氧化反应，在电解池的阴极上，发生还原反应；
C、在电解池的阳极上发生的是失电子的氧化反应，根据电极材料确定发生的反应；
D、丙装置中，粗铜电极发生氧化反应，质量减少；精铜上电解质溶液中的铜离子放电生成单质铜，质量增加．
10．【答案】D
【解析】【解答】A．锌铜原电池中锌做负极，铜做正极，A不符合题意；
B．在电镀池中，镀件做阴极，铜做阳极，B不符合题意；
C．电解法精炼铜，粗铜做阳极，纯铜做阴极，C不符合题意；
D．电解法精炼铜，纯铜做阴极，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.活泼性强的做负极
B.镀铜时，需要铜离子得到电子，故可将铜做阳极失去电子变成铜离子
C.电解精炼铜时，粗铜做阳极，失去电子，铜离子在阴极得到电子发生还原反应
D.在纯铜表面析出铜单质，故做阴极
11．【答案】A
【解析】【解答】解：A、pH=5时，电压小于0，反应逆向进行，AsO33﹣在负极失电子，则负极电极反应式为AsO33﹣﹣2e﹣+H2O=AsO43﹣+2H+，故A错误；
B、pH=0.68时，电压为零，反应处于平衡状态，故B正确；
C、乙中碘离子失电子，则乙中石墨电极为负极，甲中石墨为正极，原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中K+向左移动，故C正确；
D、pH＞0.68时，电压小于0，反应逆向进行，碘作氧化剂，所以氧化性I2＞AsO43﹣，故D正确．
故选A．
【分析】A、pH=5时，电压小于0，反应逆向进行，AsO33﹣在负极失电子；
B、pH=0.68时，电压为零；
C、原电池中阳离子向正极移动；
D、pH＞0.68时，电压小于0，反应逆向进行．
12．【答案】B
【解析】【解答】由Cu2++2e→Cu，Ag++e-→Ag可知，当得电子数相等时，析出铜和银的关系式为：Cu--2Ag，设析出银的质量为x
Cu--2Ag
64g （108×2）g
1.92g x
所以x= =6.48g
故答案为：B。
【分析】根据电量守恒得出关系式后进行计算即可。
13．【答案】B
【解析】【解答】A． 当K2闭合，K1断开时，该装置为电解池，电极 与电源负极相连，为阴极发生还原反应，A不符合题意；
B． 当K1闭合，K1断开时，该装置为原电池，放电时该电池的总反应为 ，因反应不断消耗水，使得电解液pH不断增大，B符合题意；
C．电极B发生氧化反应时，该装置为电解池，电极 为阳极，反应产生阳离子，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知阴离子移向B，C不符合题意；
D．电池放电时装置为原电池，根据图示可知总反应方程式为： ，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】
A.K2闭合，K1断开时，为电解池，A为负极发生还原反应；
B.K1闭合，K2断开，为原电池，根据总反应不断生成碱性物质，此时pH增大；
C.B电极氧化反应，失电子，而钾离子需要得电子，故钾离子应远离B电离方向移动；
D.根据图像的电极反应进行合并即可得出。
14．【答案】D
【解析】【解答】A，E为阳极，水中-2价O发生氧化反应生成氧气(气体X)和H+，故A不符合题意；
B，H+由右室进入左室，参与阴极反应，没有发生还原反应，故B不符合题意；
C，该储氢过程总反应为：2C6H6+6H2O 2C6H12+3O2，故C不符合题意；
D，电极D为阴极，苯发生还原反应生成C6H12，同时有H+参与，电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12，故D符合题意。
故答案为：D
【分析】如图所示，左侧苯(C6H6)转化为环己烷(C6H12)，所以苯发生还原反应，则D为阴极、A为电源负极，因此B为电源正极、E为阳极，据此解答即可。
15．【答案】D
【解析】【解答】A．图中左边装置为原电池，通入O2的电极为正极，O2得电子生成H2O，正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，A符合题意；
B．a电极为C铜时，精铜作阳极，阳极溶解的金属铜等于阴极析出的金属Cu，所以电解质溶液中铜离子相当于不参加反应，则其浓度不变，B符合题意；
C．电解精炼时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，当有1 mol水生成时，转移电子是2mol，则根据Cu2++2e-=Cu，可得到64g铜，C符合题意；
D．此装置用于铁表面镀铜时，金属铜做阳极，a为阳极是金属铜电极，D不符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应；氧气在正极得电子，发生还原反应；
B．依据精炼铜的原理分析；
C．依据得失电子守恒；
D．依据电镀时，镀层作阳极，镀件作阴极，含镀层阳离子的溶液作电镀液判断。
16．【答案】C
【解析】【解答】解：根据电解饱和食盐水的装置，如果通电后两极均有气泡产生，则金属铜电极一定是阴极，该极上的反应：2H++2e﹣=H2↑，阳极上是氯离子失电子，发生的电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑；
A．金属铜电极一定是阴极，故A错误；
B．石墨电极是阳极，该电极附近发生的电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，可以观察到黄绿色气体产生，故B错误；
C．金属铜电极上的反应为2H++2e﹣=H2↑，铜电极附近观察到无色气体，故C正确；
D．石墨电极是阳极，该极上的反应为氧化反应，故D错误；
故选C．
【分析】电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，则Cu为阴极，石墨为阳极，Cu与电源负极相连，结合阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应来解答．
17．【答案】（1）4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH=- 905.5kJ·mol-1
（2）低温下有很强的催化活性（或在较大的温度范围内有较高催化活性）；温度超出了催化剂的活性温度范围；温度升高发生了副反应，该反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动等
（3）0.0100mol·L-l·min-1；0.675mol·L-1
（4）A；D
（5）正；2NO+4e-=N2+2O2-；O2+4e-=2O2-
【解析】【解答】（1）①＋4×②＋6×③得到：4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH=- 905.5kJ·mol-1。
（2）①从图中看出，乙催化剂在较低温度下就可以达到较好的催化效果，所以工业上会使用乙催化剂。②当温度高于210℃的时候，在催化剂甲的作用下，NO的转化率降低，其原因可能是：在较高温度下，催化剂的催化活性降低，反应的NO减少，转化率降低；也可能是反应已经达平衡，升高温度平衡逆向移动，转化率降低；另外一种可能性是，温度升高，发生副反应，所以转化率降低。
（3）恒温恒容下，容器的压强比等于气体的物质的量的比。
CH4(g) + 2NO2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) + N2(g)
起始 0.100 0.200 0 0 0
转化 x 2x x 2x x
4min 0.100-x 0.200-2x x 2x x
所以起始有0.3mol气体，4min时有(0.3+X) mol气体，有0.3∶(0.3+X)=4.80∶5.76，解得X=0.0600。所以反应的NO2为0.120mol，速率为：0.120mol÷3L÷4min=0.0100mol·L-1·min-1。
达到平衡时的压强为6.00，所以有：
CH4(g) + 2NO2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) + N2(g)
起始 0.100 0.200 0 0 0
转化 x 2x x 2x x
平衡 0.100-x 0.200-2x x 2x x
所以起始有0.3mol气体，平衡时有(0.3+X) mol气体，有0.3∶(0.3+X)=4.80∶6，解得X=0.075。所以达平衡时CH4、NO2、CO2、H2O、N2的物质的量分别为0.025mol、0.05mol、0.075mol、0.15mol、0.075mol；平衡常数K= 0.675mol·L-1。
（4）实验的测定过程为：在一恒容装置中，通入一定量CH4和NO2，测在相同时间内和不同温度下，NO2的转化率α(NO2)。所以实验中测得的是不同温度下，反应相同时间后，NO2的转化率，不一定是平衡转化率。所以温度较低的时候，反应较慢，此时间没有达平衡，那么反应速率较快的，反应的NO2多，转化率就高（a、b、c三点符合此要求）；温度较高时，反应快，此时间达到平衡态，则温度升高平衡逆向移动，转化率降低（d、e两点符合此要求）。由上，a点（200℃，转化率为19%）未达平衡，则如果反应时间再长一些，反应的NO2就会增加，转化率会高于19%，选项A符合题意。e点的温度高于b点所以速率应该高于b点，选项B不符合题意。点c和点d的温度不等，则平衡常数一定不等，选项C不符合题意。点c未达平衡，所以在不改变反应时间的前提下，升高温度加快反应速率，在相同时间内反应更多的NO2，提高NO2的转化率；增大甲烷的浓度一定加快速率，平衡正向移动，提高NO2的转化率，选项D符合题意。所以答案为AD。
（5）电解时阴离子应该向正极移动，根据图示的O2-的移动方向，确定上面是电解的阳极，所以a是电源的正极。阴极的反应物是NO、O2，从图中得到，阴极应该生成O2-，所以反应为（该装置是去污染装置，所以NO应该转化为氮气）：2NO+4e-=N2+2O2-；O2+4e-=2O2-。
【分析】（5）根据氧负离子的移动方向判断电解池的电极，节和电解原理分析电极反应、书写电极方程式即可。
18．【答案】（1）Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋；阴极
（2）0.01 mol；变大
（3）2ClO2＋2CN－=N2＋2CO2＋2Cl－
【解析】【解答】(1)电解液中阳离子由左至右，故左边是阳极，右边是阴极(b是阴极)。
(2)阴极产生的是H2，n(H2)＝0.005 mol，需要转移的电子为0.01 mol，通过阳离子交换膜的为H＋，故n(H＋)＝0.01 mol；阴极区H＋放电，pH变大。
(3)根据电子得失守恒和原子守恒得2ClO2＋2CN－=N2＋2CO2＋2Cl－。
【分析】（1）Cl-在阳极发生失电子的氧化反应，生成ClO2，据此写出电极反应；结合离子的移动方向确定b电极；
（2）结合电极反应式进行计算；
（3）ClO2具有氧化性，能将CN-氧化成N2和CO2，结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写反应的离子方程式；
19．【答案】（1）NaOH；2Cl﹣+2H2O {#mathmL#}{#/mathmL#} H2↑+Cl2↑+2OH﹣
（2）Na+；Cl﹣、OH﹣
（3）③②①④
（4）3Cl2+6OH﹣ {#mathmL#}{#/mathmL#} 5Cl﹣+ClO3﹣+3H2O
【解析】【解答】解：（1）电解饱和食盐水时，阳极上氯离子失电子生成氯气，阴极上氢离子得电子生成氢气同时溶液中生成NaOH，其电解离子方程式为：2Cl﹣+2H2O {#mathmL#}{#/mathmL#} H2↑+Cl2↑+2OH﹣；在阴极上溶液中生成NaOH，所以A的溶质为NaOH；
故答案为：NaOH；2Cl﹣+2H2O {#mathmL#}{#/mathmL#} H2↑+Cl2↑+2OH﹣；（2）阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过，而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过，
故答案为：Na+；Cl﹣、OH﹣；（3）粗盐提纯时加试剂的原则是：氢氧化钠除去镁离子和三价铁离子，碳酸钠一定加在氯化钡之后，这样碳酸钠既可以除去钙离子又可以除去多余的钡离子，盐酸加在最后来除去多余的碳酸根离子和氢氧根离子，
故答案为：③②①④；（4）氯气和热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水，方程式为：3Cl2+6OH﹣ {#mathmL#}{#/mathmL#} 5Cl﹣+ClO3﹣+3H2O；
故答案为：3Cl2+6OH﹣ {#mathmL#}{#/mathmL#} 5Cl﹣+ClO3﹣+3H2O．
【分析】（1）电解饱和食盐水时，阳极上氯离子失电子生成氯气，阴极上氢离子得电子生成氢气同时溶液中生成NaOH；（2）阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阴离子不能通过；（3）粗盐提纯时加试剂的原则是：碳酸钠一定加在氯化钡之后，盐酸加在最后；（4）氯气和热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水．
20．【答案】（1）2H++2e﹣=H2↑；4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；2H2O {#mathmL#}{#/mathmL#} 2H2↑+O2↑；变大
（2）纯铜；Cu2++2e﹣=Cu；粗铜；Cu﹣2e﹣=Cu2+
【解析】【解答】解：（1）①和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e﹣=H2↑，故答案为：2H++2e﹣=H2↑；②和电源的正极相连的电极Y极是阳极，该电极上氢氧根离子发生失电子的氧化反应，即4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，故答案为：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；③根据两极反应得到：电解的实质相当于电解水，总的电解化学方程式为2H2O {#mathmL#}{#/mathmL#} 2H2↑+O2↑，故答案为：2H2O {#mathmL#}{#/mathmL#} 2H2↑+O2↑；④相当于电解水，电解后溶液中溶剂减少，氢氧化钠的浓度增加，pH增大，即电解后溶液pH变大，故答案为：变大；（2）①电极反应为：Cu2++2e﹣=Cu，故答案为：精铜； Cu2++2e﹣=Cu；②电解方法精炼粗铜，电解池的阳极材料是粗铜，电极反应为：Cu﹣2e﹣=Cu2+，故答案为：粗铜；Cu﹣2e﹣=Cu2+．
【分析】（1）电解氢氧化钠时，阳极上是氢氧根离子失电子，阴极上是氢离子得电子，相当于电解水，所以电解后溶液中氢氧化钠的浓度增加；（2）根据电解精炼铜的工作原理知识：电解池的阴极材料是纯铜、阳极材料是粗铜来回答．
21．【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