4.2 电解池 同步检验 （含解析）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 同步检验
一、单选题
1．一种新的低能量电解合成1，2一二氯乙烷的实验装置如下图所示。下列说法正确的是（　　）
A．该装置工作时，化学能转变为电能
B．CuCl2能将C2H4还原为1，2一二氯乙烷
C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．该装置总反应为CH2=CH2+2H2O+2NaCl H2+2NaOH+ClCH2CH2Cl
2．酒精检测仪可帮助执法交警测试驾驶员饮酒的多少，其工作原理示意图如下图所示。反应原理为：CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2O，被测者呼出气体中所含的酒精被输送到电池中反应产生微小电流，该电流经电子放大器放大后在液晶显示屏上显示其酒精含量。下列说法正确的是（　　）
A．电解质溶液中的H＋移向a电极
B．b为正极，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O
C．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
D．呼出气体中酒精含量越高，微处理器中通过的电流越小
3．二氧化氯(ClO2，黄绿色气体，易溶于水)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂，疫情防控中常用于环境的消毒。工业上通过情性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．当有0.2mol离子通过离子交换膜时，二氧化氯发生器中理论上产生13.5g ClO2
B．d为直流电源的负极，电解池a极上发生的电极反应为
C．二氧化氯发生器内，氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1
D．离子交换膜为阳离子交换膜，在b极区流出的Y溶液是稀盐酸
4．电解池中，阳极的电极材料一定（　　）
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极 D．得电子
5．一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，下列说法错误的是（　　）
A．乙电极附近溶液的pH减小
B．电极丁的反应式为：MnO42―-e－ = MnO4－
C．KOH溶液的质量分数：c%＞a%＞b%
D．导线中有2 mol电子通过时，理论上有2 mol K＋移入阴极区
6．最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S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：
①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+
该装置工作时，下列叙述错误的是（　　）
A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2O
B．协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+S
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性
7．图为阳离子交换膜法以石墨为电极电解饱和Na2SO4溶液的原理示意图。已知Na2SO4溶液从A口进料，含少量NaOH的水从B口进料，据图分析，下列说法错误的是（　　）
A．阳极发生氧化反应，有氧气生成
B．电路中转移4 mol电子时，阳极区有1 mol H2SO4生成
C．从D出口流出的是较浓的NaOH溶液
D．从E出口逸出的气体是H2
8．一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中， Zn2+以存在]。电池放电时，下列叙述正确的是
A．Ⅱ区的通过交换膜向I区迁移
B．Ⅲ区的K+通过交换膜最终向I区迁移
C．Zn电极反应：Zn+2e-+4OH-=
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=+Mn2++2H2O
9．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，装置如下。
下列说法错误的是（　　）
A．阳极的电极反应式为：2H2O - 4e- = O2↑+4H+
B．CrO42-通过阴离子交换膜进入阳极室，从而实现与浆液的分离
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．适当增大电压，CrO42-也可在阴极室转化为Cr(OH)3除去
10．模拟粗铜精炼的装置如图，下列说法错误的是（　　）
A．b电极为精铜
B．可用溶液作电解液
C．当电路中有2mol电子转移时，同时a电极上溶解64g
D．精炼一段时间后，电解质溶液需要适当补充
11．某电解池装置如图所示，电解质溶液为等浓度的、、混合溶液，则电解一段时间后(溶液有剩余)，阴极可能得到的产物依次为
A．Cu、 B．Cu、、Na C．、 D．、Cu
12．镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充、放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiOOH+2H2O，有关这个电池的说法正确的是（　　）
A．原电池时的正极反应是：Cd(OH)2+2e-=Cd+OH-
B．原电池时的负极反应是：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
C．放电时负极附近的溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
13．利用电解法制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH和Cl2。下列说法正确的是（　　）
A．C膜可以为质子交换膜
B．阴极室的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C．可用铁电极替换阴极的石墨电极
D．每转移2 mol e-，阳极室中c(Ca2+)降低1 mol/L
14．利用电解法可将Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是（　　）
A．电解时以纯铜作阳极
B．电解时阳极发生还原反应
C．纯铜连接电源负极，电极反应是Cu﹣2e﹣=Cu2+
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Au等金属阳极泥
15．用氟硼酸（HBF4属于强酸）代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，反应方程式为：Pb+PbO2+4HBF4 2Pb（BF4）2+2H2O，Pb（BF4）2为可溶于水的强电解质。下列说法正确的是（　　）
A．放电时，BF4-向PbO2电极移动
B．充电时，阴、阳两极增加的质量相等
C．放电时，电子由Pb电极经氟硼酸溶液流向PbO2电极
D．充电时，阳极的电极反应式为：Pb2++2H2O-2e-=PbO2+4H+
16．向如图所示电池中加入稀H2SO4酸化，若充电时m侧溶液颜色由蓝色变为黄色，则下列叙述正确的是（　　）
A．放电时，装置中n电极做正极
B．充电过程中，m极附近pH增大
C．充电过程中，n极发生的电极反应式为V3+＋e-=V2＋
D．放电时，H＋从左槽迁移进入右槽
二、综合题
17．熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视．某燃料电池以熔融的K2CO3为电解质，以丁烷（C4H10）为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极．该燃料电池负极电极反应式为2C4H10+26CO {#mathmL#}{#/mathmL#} ﹣52e﹣═34CO2+10H2O．
请回答下列问题：
（1）该电池的总反应方程式为　 　
（2）正极电极反应式为　 　
（3）为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定．为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是　 　，它来自　 　．
（4）某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水：
①写出电解饱和食盐水的离子方程式：　 　
②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置某极附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化．若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5：1，且生成两种酸．该反应的化学方程式为　 　
③若电解后得到200mL 3.25mol/L NaOH溶液，则消耗C4H10的体积在标状下为　 　mL．
18．合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。
（1）反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的化学平衡常数表达式为　 　。
（2）请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是　 　。
序号 化学反应 K（298K）的数值
① N2（g）+O2（g）2NO（g） 5×10-31
② N2（g）+3H2（g）2NH3（g） 4.1×106
（3）对于反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）在一定条件下氨的平衡含量如下表。
温度/℃ 压强MPa 氨的平衡含量
200 10 81.5%
550 10 8.25%
①该反应为　 　（填“吸热”或“放热”）反应。
②其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量减小的原因是　 　（填字母序号）。
A．温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动
B．温度升高，K变小。平衡逆向移动
C．温度升高，活化分子数增多，反应速率加快
（4）在合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量CO、NH3混合气）在进入合成塔前需经过铜氨液处理，目的是除去其中的CO，其反应为： [CuNH3）2]++CO+NH3 [Cu（NH3）3CO]+ΔH<0，则利用铜氨液吸收CO适宜的生产条件是　 　。
（5）科学家持续探索，寻求合成氨的新路径。如图为电解法合成氨的原理示意图，阴极的电极反应式为　 　。
19．如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极．
接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4的质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加．回答问题：
（1）电源的N端为　 　极；
（2）电极b上发生的电极反应式为　 　；
（3）丙装置损失的质量为　 　（该处保留两位有效数字）；电极b上生成的气体在标准状况下的体积为　 　；
（4）电极c的质量变化是　 　 g；
（5）①若该直流电源为甲烷燃料电池，电解质溶液为KOH溶液．通入甲烷的铂电极上发生的电极反应式为　 　．
②已知上述燃料电池中，每转移1mol电子，就有 112KJ的化学能转化为电能．写出常温下甲烷燃烧的热化学方程式　 　．
20．人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图．
（1）电源的负极为　 　（填“A”或“B”）．
（2）阳极室中发生的反应依次为：　 　，　 　．
（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素质量=　 　g（忽略气体的溶解）．
21．有8种短周期主族元素x、y、z、d、e、f、g、h，其中x、y、d、f随着原子序数的递增，其原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图1所示，z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0.01mol/L)的pH与原子序数的关系如图2所示。
根据判断出的元素回答下列问题：
（1）f在周期表中的位置是　 　；
（2）y、z、d的氢化物中最稳定的是(写化学式)　 　；
（3）x与y形成的多种化合物中，最简单的化合物的空间构型是　 　；
（4）描述e的单质在空气中燃烧的现象：　 　；
（5）锌元素对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要的作用，被称为生命火花。利用恒电势电解e的溴化物(eBr)的水溶液间接将葡萄糖[ ]氧化为葡萄糖酸[ ]，进而制取葡萄糖酸锌，装置如图所示。
①钛网与直流电源的　 　极相连；
②石墨电极的电极反应式为　 　；
③写出生成葡萄糖酸的化学反应方程式：　 　。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A. 该装置为电解池，则工作时，电能转变为化学能，故A项不符合题意；
B. C2H4中C元素化合价为-2价，ClCH2CH2Cl中C元素化合价为-1价，则CuCl2能将C2H4氧化为1，2一二氯乙烷，故B项不符合题意；
C. 该电解池中，阳极发生的电极反应式为：CuCl - e- + Cl-= CuCl2，阳极区需要氯离子参与，则X为阴离子交换膜，而阴极区发生的电极反应式为：2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-，有阴离子生成，为保持电中性，需要电解质溶液中的钠离子，则Y为阳离子交换膜，故C项不符合题意；
D. 该装置中发生阳极首先发生反应：CuCl - e- + Cl-= CuCl2，生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1，2一二氯乙烷和CuCl，在阳极区循环利用，而阴极水中的氢离子放电生成氢气，其总反应方程式为：CH2＝CH2＋2H2O＋2NaCl H2＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl，故D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.电解池是将电能转化为化学能；
B.根据乙烯和1,2-二氯乙烷中碳元素的化合价进行分析，注意有机物中化合价利用平均化合价进行计算；
C.根据两极需要的离子种类判断交换膜的类型；
D.根据两极的反应物和产物书写总化学方程式。
2．【答案】B
【解析】【解答】燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反，应，氧化剂在正极上发生还原反应，
A.该燃料电池中，a是负极，b是正极，电解质溶液中氢离子向b极移动，选项A不符合题意；
B. b为正极，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，所以电极反应式为O2+4e-+4H+ =2H2O，选项B符合题意；
C.b为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+= 2H2O，所以有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24L氧气，选项C不符合题意；
D.单位时间内，人呼出的气体中酒精含量越多，酒精失电子数越多，所以微处理器中通过的电流越大，选项D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】形成原电池，故乙醇做为电池的负极，空气一端作为电池的正极，乙醇在失去电子，产生二氧化碳，空气一端氧气得到电子结合大量的氢离子形成水。根据转移的电子数即可计算出氧气的量，负极气体越多，电流越大
3．【答案】A
【解析】【解答】根据装置，可知在电解池中，NH4Cl转化为NCl3，则N化合价升高，HCl转化为H2，H化合价降低，则a电极为阳极，b电极为阴极，c为正极，d为负极；
A、经过阴离子交换膜的离子为Cl-，涉及的电极反应式为2HCl+2e-=H2↑+2Cl-，则当有0.2mol Cl-通过时，转移的电子为0.2mol，阳极为NH4+失去电子，电极反应式为NH4++3Cl--6e-=NCl3+4H+，则有的NCl3生成，NCl3和H+、NaClO2在二氧化氯发生器反应的离子方程式为NCl3+6ClO2-+3H+=NH3+6ClO2+3Cl-，则生成的ClO2为0.2mol，则生成13.5g ClO2，A正确；
B、根据分析和A选项，可知a极为阳极，其电极反应式为NH4++3Cl--6e-=NCl3+4H+，B错误；
C、根据A选项二氧化氯发生器的离子方程式为NCl3+6ClO2-+3H+=NH3+6ClO2+3Cl-，可知NCl3作为氧化剂，ClO2-作为还原剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：6，C错误；
D、根据A选项的分析可知，交换膜为阴离子交换膜，D错误；
故答案为：A
【分析】A、根据电极反应式的电子物质的量以及电子守恒，计算氧化还原反应中NCl3的物质的量；
B、阳极失去电子，阴极得到电子；
C、化合价升高为还原剂，化合价降低为氧化剂；
D、阴离子交换膜可以通过阴离子，阳离子交换膜可以通过阳离子。
4．【答案】B
【解析】【解答】解：电解池中，阳极上失电子，发生反应类型是氧化反应，阳极与电源正极相连，阳极材料必须是导电的物质，不一定是Pt，故选B．
【分析】电解池中，阳极上失电子发生氧化反应，阳极与电源正极相连，据此分析解答．
5．【答案】C
【解析】【解答】A.乙是燃料电池的负极，消耗氢氧根离子，pH减小，A不符合题意；
B.丁为电解池的阳极，反应为MnO42--e－= MnO4-，B不符合题意；
C.燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即c%大于b%，负极消耗氢氧根离子，所以b%＞a%，得到c%＞ b%＞ a%，故C符合题意；
D.导线中有2 mol电子通过时，理论上阴极就生成2molOH-，需有2 mol K＋移入阴极区，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】由图可得甲（正极）、乙（负极）组成燃料电池，丙（阴极），丁（阳极：锰酸钾→高锰酸钾化合价升高，因此做阳极）组成原电池
C中氧气为正极，得电子生成OH-，则甲附近OH-增大。
而负极消耗OH-，故OH-浓度减小。而a处保持不变因此c%＞ b%＞ a%。
6．【答案】C
【解析】【解答】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不符合题意；
B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S－2e－＝2H＋+S，因此总反应式为CO2+H2S＝CO+H2O+S，B不符合题意；
C、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，C符合题意；
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不符合题意。
故答案为：C。
【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。
7．【答案】B
【解析】【解答】A． 电解时水电离出的在阳极发生反应：，氧元素化合价升高，发生了氧化反应，A不符合题意；
B．根据阳极的电极反应式知，转移4mol电子时，生成4mol，即阳极区有2mol生成，B符合题意；
C．电解池右侧为阴极区，电极反应为：，从阳极区通过阳离子交换膜进入阴极区，使增大，因此从D出口流出的是较浓的NaOH溶液，C不符合题意；
D．根据阴极电极反应式知从E出口逸出的气体是H2，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】电解池的题目要注意几个问题：
1、连接外接电源正极的为阳极，若阳极为活性电极则阳极失去电子，若阳极为惰性电极，则溶液中的阴离子在阳极失去电子，阳极发生氧化反应；连接外接电源负极的为阴极，溶液中的阳离子在阴极得到电子，阴极发生还原反应；
2、溶液中的离子放电顺序：
阳离子：Ag+ > Hg2+ > Fe3+ > Cu2+ > H+（酸） > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ >Zn2+ > H+（水）；
阴离子：S2– >I-> Br- > Cl- > OH-> (NO3－、SO42– 等)含氧酸根 > F－；
3、电极反应式的书写要结合原子守恒以及溶液形成判断，酸性条件不出现氢氧根，碱性条件下不出现氢离子。
8．【答案】D
【解析】【分析】A．根据分析，Ⅱ区的向Ⅲ区移动，但是不能通过阳离子交换膜，A不符合题意；
B．根据分析，Ⅲ区的K+通过交换膜Ⅱ区移动，不能通过阴离子交换膜向I区迁移，B不符合题意；
C．根据分析，Zn电极反应：Zn-2e-+4OH-=，C不符合题意；
D．根据正、负极电极分析，电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=+Mn2++2H2O，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】放电时，负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，元素化合价降低，发生还原反应；原电池“同性相吸”，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
9．【答案】D
【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.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B不符合题意；
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. 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D符合题意；
故答案为：D。
【分析】
A.阳极氧化反应失电子，含氧酸根离子放电等于电解水；
B.阴离子需要失电子，移动方向是阳极；
C.阴极生成氢气、硫酸钠和氢氧化钠，而氢氧化钠可以分离两物质；
D.增大电压，阴离子向阳极移动，可在混合物浆液中分离。
10．【答案】C
【解析】【解答】A．b电极连接电源的负极作阴极，b电极为精铜，A不符合题意；
B．可用溶液作电解液，铜离子在精铜上得电子变成铜单质，B不符合题意；
C．a电极的反应除了铜失电子变成铜离子进入溶液外还有其他比铜活泼的金属单质失电子生成对应的金属阳离子，故当电路中有2mol电子转移时，a电极上溶解的质量不足64g，C符合题意；
D．由C分析可知精炼一段时间后，阳极进入溶液的铜离子比在阴极上析出的铜要少一些，电解质溶液需要适当补充，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】粗铜精炼的时，粗铜作阳极，精铜作阴极，溶液中铜离子得电子生成铜单质吸附在精铜上。
11．【答案】A
【解析】【解答】A.该装置是电解池，电极是惰性电极，在阴极放电的是溶液中的阳离子，放电顺序，且在水溶液中Na+不放电，所以阴极可能得到的产物依次为Cu、H2，所以A正确；
B.Na+在水溶液中不放电，B错误；
C.阴极产物应该是阳离子放电，C错误；
D.Cu2+的放电顺序排在H+之前。
故答案为：A
【分析】阴极阳离子的放电顺序为，Na+的放电顺序排在水电离出的H+之后，所以在水溶液中Na+不放电。
12．【答案】B
【解析】【解答】A．原电池的正极是NiOOH发生还原反应：2NiOOH +2e-+2H2O = 2Ni(OH)2+2OH-，故A不符合题意；
B．原电池的负极是Cd发生氧化反应：Cd - 2e- + 2OH- = Cd(OH)2，故B符合题意；
C．放电时负极反应是Cd-2e-+2OH- = Cd(OH)2，所以负极附近的溶液的碱性减弱，故C不符合题意；
D．放电时电解质溶液中的OH-向负极移动，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiOOH+2H2O可知，放电时Cd是负极，发生氧化反应，NiOOH是正极，发生还原反应；充电时Ni(OH)2在阳极发生氧化反应，Cd(OH)2在阴极发生还原反应。
13．【答案】C
【解析】【解答】A.通过图示分析C膜只能是阳离子交换膜，故A项不符合题意；
B.阴极室的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B项不符合题意；
C.阴极电极不参与反应，故可用铁电极替换阴极的石墨电极，故C项符合题意；
D.未给出溶液体积，无法计算浓度，故D项不符合题意。
【分析】A.C膜通过的是钠离子；
B.阴极室发生水的电离生成氢气和氢氧根离子；
C.阴极被保护，可以用活泼金属做电极；
D.计算钙离子的物质的量浓度需要溶液体积。
14．【答案】D
【解析】【解答】解：A、电解法精炼铜时，粗铜作阳极，与电源的正极相连，故A错误；
B、电解时阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，故B错误；
C、电解法精炼铜时，纯铜作阴极，与电源的负极相连，得电子发生还原反应，故C错误；
D、Cu比Ag、Au活泼，故Ag、Au在阳极比Cu难于失去电子，因此不能溶解进入溶液，最终以阳极泥的形式沉淀出来，故D正确，
故选：D．
【分析】电解法精炼铜时，粗铜作阳极，与电源的正极相连，纯铜作阴极，与电源的负极相连；Fe、Zn比Cu活泼，故Fe、Zn在阳极比Cu更容易失去电子，变成Fe2+、Zn2+进入溶液；在阴极，Fe2+、Zn2+比Cu2+难于得到电子，因此不能在阴极析出，最终留在溶液中；Cu比Ag、Au活泼，故Ag、Au在阳极比Cu难于失去电子，因此不能溶解进入溶液，最终以阳极泥的形式沉淀出来．
15．【答案】D
【解析】【解答】A．放电时，阴离子向负极移动，则BF4-向Pb电极移动，故A不符合题意；
B．充电时，阳极反应为：Pb2++2H2O-2e-═PbO2+4H+，阴极反应为：Pb2++2e-=Pb，则阴、阳两极增加的质量不相等，故B不符合题意；
C．放电时，电子由负极经过外电路移向正极，不能经氟硼酸溶液，故C不符合题意；
D．充电时，PbO2电极和电源的正极相连，电极反应式为Pb2++2H2O-2e-═PbO2+4H+，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】 电池的总反应为： Pb+PbO2+4HBF4 2Pb（BF4）2+2H2O，Pb（BF4）2 为可溶于水的强电解质，则放电时负极反应为：Pb-2e-=Pb2+；正极反应：PbO2+2e-+4H+=Pb2++2H2O，阴离子向负极移动，电子由负极经过外电路移向正极；充电时，阳极与正极相反，反应为Pb2++2H2O-2e-═PbO2+4H+，阴极与负极相反，反应为：Pb2++2e-=Pb。
16．【答案】C
【解析】【解答】A．根据上述分析，m级在电解池中为阳极，放电时为原电池的正极，n电极做原电池的负极，故A不符合题意；
B．充电过程中，m极的电极反应为 ，所以m极附近pH减小，故B不符合题意；
C．充电过程中，n级为电解池的阴极，发生的电极反应为 ，故C符合题意；
D．放电时，H＋从负极移动到正极，所以从右槽迁移进入左槽，故D不符合题意；
故答案为C。
【分析】根据题干信息：充电时m侧溶液颜色由蓝色变为黄色，m侧电极反应式为 ，发生氧化反应，m级为电解池的阳极，n级为电解池的阴极，发生的电极反应为 ，据此分析答题。
17．【答案】（1）2C4H10+13O2═8CO2+10H2O
（2）O2+2CO2+4e﹣═2CO32﹣
（3）CO2；负极反应产物
（4）2Cl﹣+2H2O {#mathmL#}{#/mathmL#} Cl2↑+H2↑+2OH﹣；5Cl2+I2+6H2O═2HIO3+10HCl；560
【解析】【解答】解：（1）该电池中，丁烷和氧气反应生成二氧化碳和水，反应方程式为：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，
故答案为：2C4H10+13O2═8CO2+10H2O；（2）总反应式减去负极电极反应得到正极电极反应，正极上氧气得电子发生还原反应和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为：O2+2CO2+4e﹣═2CO32﹣或13O2+26CO2+52e﹣═26CO32﹣，
故答案为：O2+2CO2+4e﹣═2CO32﹣；（3）由于通入空气的一极是电源的正极，正极上消耗二氧化碳，为使电解质的组成保持稳定，使该燃料电池长时间稳定运行，在通入的空气中必须加入CO2，该燃料电池负极电极反应式为2C4H10+26CO32﹣﹣52e﹣═34CO2+10H2O，则二氧化碳在负极产生，
故答案为：CO2；负极反应产物；（4）①电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时还生成氢氧化钠，离子方程式为：2Cl﹣+2H2O {#mathmL#}{#/mathmL#} Cl2↑+H2↑+2OH﹣，
故答案为：2Cl﹣+2H2O {#mathmL#}{#/mathmL#} Cl2↑+H2↑+2OH﹣；②阳极附近氯离子放电生成氯气，氯气氧化KI生成碘单质遇淀粉变蓝，离子反应为Cl2+2I﹣═I2+2Cl﹣，过量的Cl2将生成的I2又氧化，若反应的Cl2和I2物质的量之比为5：1，且生成两种酸，Cl元素的化合价降低，生成盐酸，I元素的化合价升高，由电子守恒可知，5×2×（1﹣0）=1×2×（x﹣0），解得x=+5，生成物为碘酸，该化学反应为5Cl2+I2+6H2O═2HIO3+10HCl，
故答案为：5Cl2+I2+6H2O═2HIO3+10HCl；③氢氧化钠物质的量=3.25mol/L×0.2L=0.65mol，根据2NaOH～2e﹣，生成0.65mol氢氧化钠时转移电子的物质的量为0.65mol，串联电池中转移电子数相等，
根据2C4H10～52e﹣，所以丁烷的体积为 {#mathmL#}{#/mathmL#} ×22.4L/mol=0.56L=560mL，
故答案为：560．
【分析】（1）丁烷和氧气反应生成二氧化碳和水；（2）总反应式减去负极电极反应得到正极电极反应；（3）正极上消耗二氧化碳，为使电解质的组成保持稳定，使该燃料电池长时间稳定运行，在通入的空气中必须加入CO2，二氧化碳也是负极产物；（4）①电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；②在水溶液里，氯气能将碘氧化生成盐酸和碘酸；③根据氢氧化钠计算转移电子数，根据串联电池中转移电子数相等计算丁烷的体积．
18．【答案】（1）K=
（2）氮气与氢气反应的化学平衡常数远大于氮气与氧气反应
（3）放热；B
（4）高压、低温
（5）N2+6e-+6H+═2NH3
【解析】【解答】(1)化学平衡常数，指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，则K=；
(2)K值越大，表示反应进行的越完全，由表格数据可知，氮气与氢气反应的化学平衡常数远大于氮气与氧气反应，说明氮气与氢气反应比氮气与氧气反应进行的完全，故答案为：氮气与氢气反应的化学平衡常数远大于氮气与氧气反应；
(3)①升高温度，氮的平衡含量下降，说明平衡逆向移动，则该反应为放热反应，故答案为：放热；
②升高温度，正逆反应速率都增大，由于正反应放热，平衡逆向移动，导致氨的平衡含量减小，只有B符合，故答案为：B；
(4)正反应为气体总物质的量减小的反应，可知增大压强使平衡正向移动，有利于铜氨液吸收CO，焓变为负，为放热反应，则降低温度，平衡正向移动，有利于CO的吸收，则适宜的生产条件为：高压、低温；
(5)阴极发生还原反应，氮气被还原生成氨气，电极方程式为N2+6e-+6H+═2NH3。
【分析】(1)化学平衡常数，指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；
(2)利用表格数据，K值越大，表示反应进行的越完全分析；
(3)根据影响化学平衡移动的因素分析；
(4)依据化学平衡移动原理，选择适宜的生产条件；
(5)阴极得电子，发生还原反应。
19．【答案】（1）正
（2）4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑
（3）4.49g；2.8L
（4）16g
（5）CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O；CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣896kJ/mol
【解析】【解答】解：（1）该装置是电解池，接通电源，经过一段时间后，乙中c电极质量增加，说明c电极是电解池阴极，则d电极是阳极，连接电解池阳极的N端电极是正极，故答案为：正；（2）电解氢氧化钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，故答案为：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；（3）l00g 10.00%的K2SO4溶液电解一段时间后K2SO4浓度变为 ，电解硫酸钾溶液实际上是电解的水，所以电解水的质量为100﹣ =4.49g，减少4.49g水即为0.25mol．由方程式2H2+O2═2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，则电极b上生成的气体在标准状况下的体积为 ×22.4L/mol=2.8L；故答案为：4.49g；2.8L；（4）因为连接电解池阳极的N端电极是正极，则M为负极，所以c电极为析出铜，由（3）得整个反应中转化0.5mol电子，则电极c增加的质量= ×64g/mol=16g．
故答案为：16g；（5）①甲烷燃料电池中，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O，
故答案为：CH4﹣8e﹣+10OH﹣=CO32﹣+7H2O；
②每转移1mol电子，就有112KJ的化学能转化为电能，所以1mol甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放热112kJ×8=896kJ，
甲烷燃烧的热化学方程式为：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣896kJ/mol；
故答案为：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣896kJ/mol．
【分析】（1）该装置是电解池，接通电源，经过一段时间后，乙中c电极质量增加，说明c电极是电解池阴极，则d电极是阳极，连接电解池阳极的N端电极是正极；（2）电解氢氧化钠溶液时，阳极b上氢氧根离子放电生成氧气；（3）根据丙溶液中水减少的质量结合转移电子数相等计算电极b上生成的气体体积；（4）根据丙溶液中水减少的质量结合转移电子数相等计算电极c的质量增加；（5）①燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；②依据热化学方程式书写热化学方程式，标注物质聚集状态和对应反应的焓变．
20．【答案】（1）B
（2）2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑；CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl
（3）不变；7.2
【解析】【解答】解：（1）由图可知，左室电极产物为CO2和N2，发生氧化反应，故A为电源的正极，右室电解产物H2，发生还原反应，故B为电源的负极，故答案为：B；（2）由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl，阳极室中发生的反应依次为：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑，
CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl，
故答案为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑；CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl；（3）阴极反应为6H2O+6e﹣═6OH﹣+3H2↑（或6H++6e﹣═3H2↑）
阳极反应为6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑，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；
电解收集到的13.44 L气体，物质的量为 =0.6mol，由反应CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl可知n（N2）=n（CO2）=0.6mol× =0.12 mol，
可知生成0.12 mol N2所消耗的CO（NH2）2的物质的量也为0.12 mol，其质量为：m[CO（NH2）2]=0.12 mol×60 g mol﹣1=7.2 g，
故答案为：不变；7.2．
【分析】（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，结合本题图中的电极产物CO2和N2可以判断出A为电源的正极，B为电源的负极；（2）由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl；（3）阴极反应为：6H2O+6e﹣═6OH﹣+3H2↑（或6H++6e﹣═3H2↑）
阳极反应为：6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑，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；
根据n= 计算两极产生的气体的物质的量，利用气体中各组分的比例关系，计算n（N2）=n（CO2），再根据方程式计算尿素的物质的量，根据m=nM计算尿素的质量．
21．【答案】（1）第三周期第ⅢA族
（2）H2O
（3）正四面体
（4）钠迅速熔化成小球，剧烈燃烧，发出黄色火焰，有少量黄色烟，生成淡黄色固体
（5）正极；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；CH2OH(CHOH)4CHO+Br2+H2O→CH2OH(CHOH)4COOH+2HBr
【解析】【解答】(1)f为Al元素，位于元素周期表的第三周期第ⅢA族；
(2)原子半径O＜N＜C，所以与氢原子形成共价键时，O-H键键长最短，键能最大，稳定性最好，但H2O2因含有过氧根而稳定，所以三种元素的氢化物中最稳定的是H2O；
(3)H与C形成的最简单化合物为CH4，空间构型为正四面体；
(4)Na单质在空气中燃烧时生成过氧化钠，现象为：钠迅速熔化成小球，剧烈燃烧，发出黄色火焰，有少量黄色烟，生成淡黄色固体；
(5)eBr即为NaBr，电解过程中钛网上先将Br-氧化为Br2，发生氧化反应，所以钛网为阳极，生成的Br2在水溶液中将葡萄糖中的醛基氧化为羧基；石墨为阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气；
①钛网为阳极，与直流电源的正极相连；
②石墨电极为阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
③阳极生成的Br2在水溶液中将葡萄糖中的醛基氧化为羧基，化学方程式为CH2OH(CHOH)4CHO+Br2+H2O→CH2OH(CHOH)4COOH+2HBr，
【分析】x的最高正价为+1价，且原子半径最小，则为H元素；
0.01mol/L e的最高价氧化物对应水化物溶液pH=12，则为一元强碱溶液，原子序数小于e的主族元素至少有4种，所以e为Na元素；
y的最高正价为+4价，d的最低负价为-2价，且原子序数小于Na，则y为C元素，d为O元素；
z的位于C和O之间，则为N元素；
f的最高正价为+3价，原子序数大于Na，则为Al元素；
0.01mol/L g的最高价氧化物对应水化物溶液pH＜2，则为二元强酸，所以g为S元素；
h为原子序数大于S的短周期主族元素，则为Cl元素。