4.2 电解池 同步检验 （含解析）2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1

4.2 电解池 同步检验
一、单选题
1．下列有关工业制法正确的是（　　）
A．制硅：用氯气直接还原二氧化硅
B．制氯：用海水为原料制得饱和食盐水，再通电电解
C．制钛：用金属钠置换氯化钛()溶液中的钛
D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.95%的铜
2．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）（　　）
A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+ + 2e-= Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和Zn2+
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
3．在铁制品上镀上一定厚度的铜层，以下电镀方案中正确的是（　　）
A．铜作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2+
B．铜作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Cu2+
C．铜作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Fe3+
D．铜作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Cu2+
4．下列说法正确的是（　　）
A．蓄电池在放电过程中，负极质量减少，正极质量增加
B．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀
C．钢铁在潮湿的环境中易发生吸氧腐蚀，其中负极电极反应式为Fe-3e-=Fe3+
D．电解精炼铜时，若阳极质量减少64g，则转移到阴极的电子等于2NA
5．下列说法正确的是（　　）
A．常温下2S2O(g)=3S(s)+SO2(g)能自发进行，则该反应△H<0
B．一定温度下，饱和Ca(OH)2溶液中加入少量的生石灰，所得液的pH会增大
C．CaSO4悬浊液中滴加少量Na2CO3溶液可生成CaCO3，则Ksp(CaCO3) > Ksp(CaSO4)
D．用惰性电极电解1L1mol L的CuSO4溶液，当阴极析出3.2g铜时，加0.05molCu(OH)2固体可将溶液恢复至原浓度
6．工业上利用电解含有NaHPbO2的废液回收Pb，装置如图。下列说法错误的是
A．M的电极电势高于N
B．若转移2mol电子，阴极室溶液质量减少207g
C．阴极电极式为HPbO+2e-+H2O=Pb+3OH-
D．将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，对Pb的产率无影响
7．下列用于解释事实的方程式书写错误的是（　　）
A．醋酸钠溶液中滴入酚酞，变为浅红色：
B．球浸泡在热水中，颜色变深：
C．用惰性电极电解溶液，有红色物质和气泡产生：
D．用饱和溶液处理锅炉水垢中的：
8．某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，装置如下图所示，下列说法正确的是（　　）
A．甲烷燃料电池工作时，负极的电极反应为：
B．电极b上得到的是Cl2
C．标准状况下，每个电池通入且完全反应，理论上最多能得到
D．若将电极a的石墨棒换成Fe棒，NaCl溶液中发生的总反应式为：
9．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是（　　）
A．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2-4e-＋2H2O=4OH-
B．乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2＋
C．反应一段时间后，乙装置中在铁电极区生成氢氧化钠
D．反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
10．工业上常用电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱，生产装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极．测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1：2，以下说法中正确的是（　　）
A．a极与电源的负极相连
B．产物丙为硫酸溶液
C．离子交换膜d为阴离子交换膜
D．b电极反应式：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O
11．一种新型锂离子电池的工作原理如图所示，电池总反应为：LiMn2O4+VO2 Li1-xMn2O4+LixVO2，下列说法错误的是（　　）
A．放电时，LiMn2O4电极的电势低于VO2电极的电势
B．放电时，负极的电极反应为LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4+xLi+
C．充电时，Li+移向VO2电极
D．充电时，VO2电极质量减轻
12．用石墨烯锂硫电池电解制备的装置如图所示。电池放电时的反应为，电解池两极材料分别为和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管产生大量的白色沉淀。下列说法正确的是（　　）
A．Y是铁电极，发生氧化反应
B．电子流动的方向：
C．正极可发生反应：
D．锂电极减重时，则电路中转移电子
13．一种将CO2和H2O转换为燃料H2、CO及CH4的装置如图所示(电解质溶液为稀H2SO4)。下列关于该装置的叙述错误的是（　　）
A．该装置可将电能转化为化学能
B．工作时，电极a周围溶液的pH增大
C．电极b上生成CH4的电极反应式为CO2+8H++8e－=CH4+2H2O
D．若电极b上只产生1 mol CO，则通过质子膜的H+数为2NA
14．模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。下列说法错误的是（　　）
A．该电解槽的阳极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
B．制得的氢氧化钾溶液从出口D导出
C．通电开始后，阴极附近溶液pH增大
D．若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为：O2 ＋ 2H2O －4e－ = 4OH－
15．下列叙述正确的是（　　）
A．在铁件上镀铜时，金属铜作阴极
B．甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中，其负极上发生的反应为CH3OH+6OH﹣+6e﹣═CO2+5H2O
C．纯锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应速率加快
D．电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度保持不变
16．一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(已知：KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列说法正确的是（　　）
A．MnO2电极为负极
B．I区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
D．Zn电极反应：Zn+2e-+4OH-=Zn(OH)
二、综合题
17．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，以及生产ClO2和氯的含氧酸盐(NaClO、NaClO3)等系列化工产品。
（1）写出氯碱工业中电解饱和食盐水的离子方程式　 　。
（2）①室温下，0.1mol·L-1NaClO溶液的pH　 　0.1mol·L-1Na2SO3溶液的pH。(填“大于”、“小于”或“等于”)。已知：H2SO3的Ka1=1.54×10-2，Ka2=1.02×10-7；HClO的Ka=2.95×10-8
②设计实验证明NaHSO3溶液中HSO的电离程度大于水解程度　 　。
（3）氯气含量检测仪中，原电池工作原理示意图如图所示。则Cl2在Pt电极放电的电极反应式为　 　。
（4）工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液，通过控制条件，使Fe3+水解产物聚合，形成可溶的多聚体，最终析出红棕色胶状沉淀Fe2O3 nH2O。其中水解形成羟桥配离子的离子方程式为：2Fe3++10H2O[Fe(H2O)4(OH)2Fe(H2O)4]4++2H+△H>0。
欲使上述水解平衡正向移动，可采用的方法有____(填字母)。
A．加水稀释 B．加热 C．加入盐酸 D．加入NaHCO3
18．合成气的主要成分是 一氧化碳和氢气，是重要的化工原料。
（1）I.已知下列反应：
①CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH = +206 kJ/mol
②C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) ΔH = +131 kJ/mol
工业制取炭黑的方法之一是将甲烷隔绝空气加热到1300℃进行裂解。填写空白。
CH4(g)= C(s)+ 2H2(g) ΔH =　 　kJ/mol。
（2）若800℃时，反应①的平衡常数K1=1.0，某时刻测得该温度下，密闭容器中各物质的物质的量浓度分别为：c(CH4)=4.0 mol·L－1；c(H2O)=5.0 mol·L－1；c(CO)=1.5 mol·L－1；c(H2)=2 mol·L－1，则此时该可逆反应的状态是　 　(填“达到平衡”、“向正反应方向移动”或“向逆反应方向移动”)。
（3）Ⅱ．甲醇是一种可再生能源，工业上用合成气来合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，分析该反应并回答下列问题：
一定条件下，将CO与H2以物质的量之比1：1置于恒容密闭容器中发生以上反应，能说明该反应已达到平衡的是_____________________________。
A．体系的压强不发生变化
B．混合气的密度保持不变
C．体系中碳元素的质量分数不变
D．CO与H2的物质的量之比保持不变
（4）如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1　 　K2 （填“>”、“<”或“=”）。理由是　 　。
（5）已知甲醇燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时，电池左边的电极发生的电极反应式为　 　。
（6）用甲醇燃料电池作为直流电源，设计如图装置制取Cu2O，电解总反应为：2Cu＋H2O＝Cu2O＋H2↑。写出铜电极的电极反应式　 　。
19．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程示意图如图1，完成下列填空：
（1）在电解过程中，与电源负极相连的电极上电极反应为　 　，与电源正极相连的电极附近，溶液pH　 　（选填“不变”、“升高”或“下降”）．
（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为　 　，　 　．
（3）如果粗盐中SO42﹣含量较高，必须添加钡试剂除去SO42﹣，该钡试剂可以是 ．
A．BaCl2 B．Ba（NO3）2 C．BaCO3
（4）用以如图2装置电解饱和食盐水时a处收集到的气体是　 　 U型管左边铁棒附近滴入紫色石蕊颜色变化为　 　，C为电源的　 　极．B处导气管中产生的气体可用　 　检验．
（5）电解足够长时间后发现相同条件下a出和b处产生的气体体积比接近2：1，此时将电源正负极互换则U型管内现象是　 　．
20．应用电化学原理，回答下列问题：
（1）甲中电流计指针偏移时，盐桥(含琼脂的饱和溶液)中离子移动的方向为　 　(填离子符号)移向硫酸锌溶液。乙中正极的电极反应式为　 　；若将换成，则负极的电极反应式为　 　。
（2）电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，电催化合成氨装置如图1。
①a极接电源的　 　极。
②该装置总反应的化学方程式为　 　。
（3）微生物燃料电池()是一种现代化氨氮去除技术，碳氮联合同时去除氮的系统原理如图2。
①A极的电极反应式为　 　。
②通过质子交换膜向　 　(填“A”或“B”)极区溶液移动。
③在好氧微生物反应器中，转化，转移的电子数为　 　。
21．电化学降解NO3﹣的原理如图所示．
（1）电源A极为　 　(填“正极”或“负极”)，阴极反应式为　 　。
（2）若电解过程中转移了1mol电子，则膜左侧电解液的质量减少量为　 　g。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A．工业制硅是用焦炭和SiO2在电炉中制取，A不符合题意；
B．用海水为原料制得饱和食盐水，再通电电解制得氯气，B符合题意；
C．钠过于活泼，会与水反应，无法置换溶液中的钛，C不符合题意；
D．黄铜矿（主要成分为CuFeS2）经过冶炼后得到粗铜，粗铜进行电解得到99.95%的铜，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A．工业制硅是用焦炭和SiO2在电炉中制取；
B．通电电解制得氯气；
C．钠过于活泼，会与水反应；
D．黄铜矿经过冶炼后得到粗铜。
2．【答案】D
【解析】【解答】A.电解池中阳极发生氧化反应，其电极反应式：Ni-2e-=Ni2+，故A不符合题意；
B.电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Cu，阴极析出的是铜，依据电子守恒，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，故B不符合题意；
C.根据金属活泼性可知，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Zn2+、Ni2+，故C不符合题意；
D.粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质做阳极，铜和鉑不失电子沉降电解池底部形成阳极泥，电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据金属活泼性和阳离子的氧化性强弱顺序分析电解过程中发生的反应进行判断即可。
3．【答案】D
【解析】【解答】解：由电镀装置的设计方法可知，应选用铜片作阳极，铁制品作阴极，含有Cu2+的溶液作电镀液，
故选D．
【分析】根据电镀池的阳极是镀层金属，阴极是镀件，电镀液中一定含有镀层金属的阳离子的特点设计方案．
4．【答案】B
【解析】【解答】A．蓄电池在放电过程中，负极反应Pb-2e-+SO=PbSO4，正极反应PbO2+2e-+SO+4H+=PbSO4+2H2O，正负极质量均增加，故A不符合题意；
B．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀，故B符合题意；
C．钢铁在潮湿的环境中易发生吸氧腐蚀，其中负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故C不符合题意；
D．电解精炼铜时，Cu、Zn、Fe等金属在阳极失电子，阳极质量减少64g，转移到阴极的电子不一定等于2NA，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.蓄电池在放电过程中，电极反应为Pb-2e-+SO=PbSO4、PbO2+2e-+SO+4H+=PbSO4+2H2O；
C.钢铁在潮湿的环境中易发生吸氧腐蚀，负极反应为Fe-2e-=Fe2+；
D.电解精炼铜时，Cu、Zn、Fe等金属在阳极失电子。
5．【答案】A
【解析】【解答】A．根据△H-T△S<0反应能自发进行，该反应的正反应是一个熵减少的反应即△S<0，该反应能自发进行，一定要满足△H<0，A符合题意；
B．饱和Ca(OH)2溶液中加入少量的生石灰，温度没有变化，反应后依然是Ca(OH)2饱和溶液，c(OH-)不变，pH不变，故B不符合题意；
C．CaSO4悬浊液中滴加少量Na2CO3溶液可生成CaCO3,说明难溶物质转化为了更难溶的物质，即Ksp(CaSO4)> Ksp(CaCO3)，C不符合题意；
D．用惰性电极电解CuSO4溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上失电子析出氧气，所以溶液中析出的物质相当于氧化铜，当阴极析出3.2g铜时，要使溶液恢复到原来状态，可向溶液中加入0.05molCuO；而Cu(OH)2相当于氧化铜和水，加入0.05mol的Cu(OH)2固体，则溶液偏小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】A、根据△H-T△S＜0时，反应能自发进行判断；
B、饱和Ca（OH）2溶液中加入少量的生石灰，所得溶液仍然是饱和的，浓度不变；
C、从难溶电解质的溶解平衡的角度分析；
D、先确定电解时溶液中析出的物质，根据少什么加什么再加入相应的物质使溶液恢复到原来状态。
6．【答案】B
【解析】【解答】A．根据分析，M为正极，N为负极，M的电极电势高于N，A不符合题意；
B．阴极电极反应为HPbO+2e-+H2O=Pb+3OH-，转移2mol电子，钠离子由左侧经阳离子交换膜到达右侧为2mol，阴极室溶液质量减少207g-2mol×23g/mol=161g，B符合题意；
C．根据分析，阴极电极式为HPbO+2e-+H2O=Pb+3OH-，C不符合题意；
D．将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，多余的氢氧根离子经右侧到达左侧，对Pb的产率无影响，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。
7．【答案】D
【解析】【解答】A．CH3COONa溶液中CH3COO-的水解产生OH-而使酚酞变红，，A项不符合题意；
B．NO2为红棕色而N2O4为无色，热水中颜色加深，说明升温平衡朝生成NO2的反应进行且该反应方向为吸热，则，B项不符合题意；
C．红色物质说明Cu2+在阴极被还原，则阳极为OH-放电。则方程式为，C项不符合题意；
D．CaSO4为微溶于水的固体，在离子方程式中要用化学式表示，该反应的离子方程式为，D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、醋酸钠呈碱性是因此醋酸根会发生水解；
B、升高温度，平衡朝吸热方向移动；
C、电解硫酸铜溶液，放电离子为铜离子和氢氧根离子，生成铜、氧气和硫酸；
D、硫酸钙为我固体，不可拆。
8．【答案】A
【解析】【解答】A．甲烷燃料电池工作时，负极甲烷失电子被氧化，电极反应为： CH4 8e +10OH =7H2O+，A选项符合题意；
B．b连接通入CH4的燃料电池的负极，b为阴极，H2O中H+在此得电子被还原为H2，B选项不符合题意；
C．根据电子得失守恒可知CH4~~8e-~4H2，所以标准状况下，每个电池通入 1L CH4且完全反应，理论上最多能得到 4LH2，C选项不符合题意；
D．若将a的石墨换成Fe棒，则Fe作为活性电极自身失电子被氧化，发生反应，D选项不符合题意；
故答案为：A。
【分析】甲烷燃料电池工作时，甲烷通入的一极作负极，氧气通入的一极作正极，所以a极是阴极，b极是阳极。负极、阳极均失电子，正极和阴极均得电子，失电子发生氧化反应，得电子发生还原反应。
9．【答案】C
【解析】【解答】A．甲装置为燃料电池，通氧气一极为正极，电解质为KOH，发生电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故A不符合题意；
B．通甲醚的一极为负极，即Fe电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故B不符合题意；
C．根据B选项分析，X为阳离子交换膜，允许Na＋通过，反应一段时间后，乙装置中铁电极区生成NaOH，故C符合题意；
D．根据上述分析，精铜作阴极，电极反应式Cu2＋＋2e－=Cu，粗铜作阳极，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，但粗铜中含有比Cu活泼的金属，这些金属先失电子，使CuSO4溶液的浓度减小，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应， Fe电极为阴极，石墨为阳极，精铜为阴极，粗铜为阳极。
10．【答案】B
【解析】【解答】装置图分析可知是电解装置，电极硫酸钠溶液，实质实质是电解水，气体甲与气体乙的体积比约为1：2，气体甲为氧气，气体乙为氢气，阳极生成氧气，电极反应4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2，阴极生成氢气，2H++2e﹣=H2↑，气体体积比为1：2，所以判断a电极是阳极，b电极是阴极，在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠，则c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜；
A、分析可知a电极为阳极，与电源正极相连，故A错误；
B、阳极a生成氧气，电极反应4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，阳极室水的 电离平衡被破坏生成氢离子，生成产物丙为硫酸，阴极生成氢气，2H++2e﹣=H2↑，生成产物丁为氢氧化钠，故B正确；
C、阳极a生成氧气，电极反应4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，阳极室水的 电离平衡被破坏生成氢离子，生成产物丙为硫酸，阴极生成氢气，2H++2e﹣=H2↑，生成产物丁为氢氧化钠，则c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜，故C错误；
D、阳极a生成氧气，电极反应4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，b电极是阴极，该电极上应该发生得电子的还原反应，故D错误；
故选B．
【分析】装置图分析可知是电解装置，电极硫酸钠溶液，实质实质是电解水，气体甲与气体乙的体积比约为1：2，气体甲为氧气，气体乙为氢气，阳极生成氧气，电极反应4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2，阴极生成氢气，2H++2e﹣=H2↑，气体体积比为1：2，所以判断a电极是阳极，b电极是阴极，在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠，则c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜．
11．【答案】C
【解析】【解答】A．放电时，LiMn2O4电极为负极，VO2电极为正极，则LiMn2O4电极的电势低于VO2电极的电势，A不符合题意；
B．放电时，负极的电极反应为LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4+xLi+，B不符合题意；
C．充电时，阳离子移动向阴极，Li+移向LiMn2O4电极，C符合题意；
D．充电时，VO2电极的电极反应式为LixVO2-xe- VO2+xe-
+xLi+，故VO2电极质量减轻，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】由图可知，电池正处于放电状态，为原电池原理，LiMn2O4电极为负极，VO2电极为正极，负极反应式为LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4+xLi+，正极反应式为VO2+xe-+xLi+ LixVO2；当充电时，LiMn2O4电极为阴极，VO2电极为阳极，阴极、阳极的电极反应式分别为负极、正极反应式反过来写。
12．【答案】C
【解析】【解答】A．电解法制备Fe(OH)2，则铁作阳极，发生氧化反应，根据题给总反应可知，金属锂发生氧化反应，作电池的负极，所以Y为阴极，故X是铁电极，A不符合题意；
B．电子从电池的负极流至电解池的阴极，然后从电解池的阳极流回到电池的正极，即电子从B电极流向Y电极，从X电极流回A电极，B不符合题意；
C．由图示可知，电极A发生了还原反应，即正极可发生反应
，C符合题意；
D．锂电极减重0.14g，物质的量为
=0.02mol，每个Li转移1个电子，故电路中转移0.02mol电子，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据图示电极B是负极，电极A为电池的正极，与A相连接的X为阳极，X为铁，Y为阴极，可以石墨电极，根据图示写出电极方程式，结合选项即可判断
13．【答案】B
【解析】【解答】该装置含有外加电源，属于电解池，电解质溶液为硫酸，根据电解原理，电极a为阳极，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，电极b为阴极，如转化成CH4，阴极反应式为CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋2H2O，
A、根据该装置图，该装置为电解池，电能转化为化学能，故A说法不符合题意；
B、工作时，电极a的电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，c(H＋)增大，pH降低，故B说法符合题意；
C、根据上述分析，电极b电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋2H2O，故C说法不符合题意；
D、若只产生CO，电极b电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2O，产生1molCO，消耗2molH＋，即通过质子膜的H＋物质的量为2mol，故D说法不符合题意；
故答案为：B
【分析】 A.将CO2和H2O转换为燃料H2、CO及CH4的装置是电解池，电能转化为化学能;
B.工作时，电极a为电解池的阳极，氢氧根离子放电生成氧气，剩余氢离子， 电极附近显酸性
C.电极b上是电解池的阴极，电解质溶液为稀H2SO4，二氧化碳得到电子在酸性溶液中生成甲烷;
D.电解质溶液为稀H2SO4，若电极b上只产生1molCO，电极反应: CO2+2H++2e-=CO+H2O计算通过质子膜的H+数。
14．【答案】D
【解析】【解答】A．左边电极连接电源正极，为电解槽的阳极，其反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，故A不符合题意；
B．右边电极是电解槽的阴极，阴极是水中氢离子得到电子，剩余氢氧根，钾离子穿过阳离子交换膜进入到阴极室与氢氧根反应生成氢氧化钾溶液从出口D导出，故B不符合题意；
C．根据B选项分析，通电开始后，阴极生成KOH，因此溶液pH增大，故C不符合题意；
D．若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为：O2 ＋ 2H2O ＋4e－ ＝ 4OH－，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】 A.用惰性电极电解硫酸钾实质是电解水，阳极氢氧根放电生成氧气；
B.阴极氢离子放电生成氢气，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极生成氢氧化钾；
C.阴极氢离子放电生成氢气；
D.氢氧燃料电池，正极氧气得到电子，在碱性溶液中生成氢氧根离子。
15．【答案】C
【解析】【解答】解：A．电镀时，镀层作阳极、镀件作阴极，所以在铁件上镀铜时，镀层Cu作阳极、镀件Fe作阴极，故A错误；
B．甲醇燃料碱性电池中，负极上生成碳酸根离子而不是二氧化碳，负极反应式为2CH3OH+3O2+4OH﹣→2CO32﹣+6H2O，正极反应为：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，故B错误；
C．原电池能加快负极金属被腐蚀速率，Zn置换出Cu，Zn、Cu和稀硫酸构成原电池且Zn作负极，所以加快Zn被腐蚀速率，故C正确；
D．电解精炼粗铜时，阳极上不仅有铜还有比铜活泼的金属失电子，阴极上只有Cu析出，所以阴极析出的铜质量大于阳极溶解的铜质量，则电解质溶液中铜离子浓度减小，故D错误；
故选C．
【分析】A．电镀时，镀层作阳极、镀件作阴极；
B．甲醇燃料碱性电池中，负极上生成碳酸根离子而不是二氧化碳；
C．原电池能加快负极金属被腐蚀速率；
D．电解精炼粗铜时，电解质溶液中铜离子浓度减小．
16．【答案】B
【解析】【解答】A. MnO2电极为正极，A不符合题意 ；
B. I区的硫酸根通过隔膜向Ⅱ区迁移，B符合题意 ；
C. 锌与氢氧根反应生成Zn(OH)，Ⅲ区的K+通过隔膜向Ⅱ区迁移，C不符合题意 ；
D. Zn电极反应：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-，D不符合题意 ；
故答案为：B 。
【分析】A. MnO2电极为正极 ；
B. 硫酸根通过隔膜向Ⅱ区迁移 ；
C. 锌与氢氧根反应生成Zn(OH) ；
D. Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42
17．【答案】（1）2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
（2）大于；用pH试纸(或pH计)测定0.1mol/LNaHSO3溶液的酸碱性，测得溶液的pH<7
（3）Cl2+2Ag++2e-=2AgCl
（4）A；B；D
【解析】【解答】（1）电解饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，反应的离子方程式为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，故答案为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；
（2）①H2SO3的Ka1=1.54×10-2，Ka2=1.02×10-7，HClO的Ka=2.95×10-8，H2SO3的无论一级电离、二级电离都大于次氯酸的电离，所以NaClO溶液的水解程度大于亚硫酸钠，即碱性强于亚硫酸钠溶液，故答案为：大于；②NaHSO3溶液中HSO的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，测定溶液的pH，可以确定溶液酸碱性，用pH试纸(或pH计)测定0.1mol/LNaHSO3溶液的酸碱性，测得溶液的pH<7，则说明NaHSO3溶液中HSO的电离程度大于水解程度，故答案为：用pH试纸(或pH计)测定0.1mol/LNaHSO3溶液的酸碱性，测得溶液的pH<7；
（3）Cl2在Pt电极放电，生成AgCl，电极反应为：Cl2+2Ag++2e-=2AgCl，故答案为：Cl2+2Ag++2e-=2AgCl；
（4）控制条件使平衡正向移动，使平衡正向移动，因为水解为吸热反应，所以加热，平衡正向移动；加水稀释，则水解平衡也正向移动；加入盐酸溶液为酸性，氢离子浓度增大，平衡逆向移动；加入碳酸氢钠，则消耗氢离子，所以氢离子浓度降低，平衡正向移动，则ABD符合条件，故答案为：ABD。
【分析】（1）电解饱和食盐水，生成氢氧化钠、氯气、氢气；
（2）越弱越水解，酸的酸性越弱，则对应的盐碱性越强；
（3）银转化为银离子，化合价升高，即左侧为负极，右侧为正极，即氯气和阴离子反应，得电子生成氯化银；
（4）A、加水稀释，平衡朝正向移动；
B、升高温度，平衡朝吸热方向移动；
C、加盐酸，氢离子浓度增大，平衡朝逆向移动；
D、加入碳酸氢钠，和氢离子反应，氢离子浓度减小，平衡朝正向移动。
18．【答案】（1）+75
（2）向正反应方向移动
（3）A；D
（4）>；由图可知温度由T1升高至T2时，CO的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，所以K1>K2
（5）2CH3OH-12e－+2H2O＝2CO2+12H+ 或CH3OH-6e－+H2O＝CO2+6H+
（6）2Cu＋2OH－-2e－＝Cu2O＋H2O
【解析】【解答】（1）已知：①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH＝+206 kJ/mol
②C(s)+H2O(g)＝CO(g)+H2(g) ΔH＝+131 kJ/mol根据盖斯定律可知①－②即得到CH4(g)＝C(s)+2H2(g)的ΔH＝+75kJ/mol。
（2）此时浓度熵为 ＜1，所以向正反应方向移动；
（3）A．正反应体积减小，则体系的压强不发生变化可以说明达到平衡状态，A正确；
B.混合气的质量和容器容积始终不变，则密度始终不变，不能说明，B错误；
C.根据质量守恒定律可知体系中碳元素的质量分数始终不变，不能说明，C错误；
D.由于CO与H2的物质的量之比不是按照化学计量数之比通入的，则CO与H2的物质的量之比保持不变时，可以说明反应达到平衡状态，D正确，
故答案为：AD；
（4）首先达到平衡时温度高，由图可知温度由T1升高至T2时，CO的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，所以K1＞K2。
（5）氢离子向右侧移动，则右侧是正极，左侧是负极，甲醇失去电子，电极反应式为CH3OH-6e－+H2O＝CO2+6H+；
（6）铜元素化合价升高，失去电子，铜电极是阳极，溶液显碱性，则阳极电极反应式为2Cu＋2OH－-2e－＝Cu2O＋H2O。
【分析】（1）根据盖斯定律构造出目标方程式，然后计算反应热即可；
（2）根据平衡常数与浓度熵的关系判断平衡移动的方向；
（3）根据化学平衡状态的特点：正逆反应速率相等、各成分的包分含量不变进行判断是否达到平衡状态及可；
（6）根据原电池原理和总反应方程式书写铜极的电极方程式。
19．【答案】（1）2H++2e﹣=H2↑；下降
（2）Ca2++CO32﹣═CaCO3↓；Mg2++2OH﹣═Mg（OH）2↓
（3）A
（4）H2；变蓝；负极；淀粉碘化钾试纸
（5）先出现白色沉淀，后转化为红褐色沉淀
【解析】【解答】解：（1）电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，电极反应式为2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，该电极生成的氯气部分溶解与水反应生成酸，电极附近PH下降，阴极是氢离子的电子生成氢气的过程，发生电极反应：2H++2e﹣=H2↑，该极消耗氢离子，电极附近溶液pH升高，故答案为：2H++2e﹣=H2↑；下降；
（2.）Ca2+、Mg2+等杂质与碳酸钠、NaOH反应转化为沉淀，离子反应分别为Ca2++CO32﹣═CaCO3↓、Mg2++2OH﹣═Mg（OH）2↓，故答案为：Ca2++CO32﹣═CaCO3↓、Mg2++2OH﹣═Mg（OH）2↓；
（3.）如果粗盐中SO42﹣含量较高，必须添加钡试剂除去SO42﹣，该钡试剂选择的原则是不引入难以除去的杂质离子；A．BaCl2，加入过量试剂硫酸根离子全部沉淀，氯离子不是杂质离子，故A符合；B．Ba（NO3）2，加入过量试剂，硝酸根离子不能除去，引入杂质离子硝酸根，故B不符合；C．BaCO3为难溶于水的盐，与硫酸根离子几乎不反应，故C不符合；
故答案为：A；
（4.）根据图示气态产物的收集方法可知：a处试管中收集的是氢气，阴极是氢离子的电子生成氢气的过程，发生电极反应：2H++2e﹣=H2↑，该极消耗氢离子，电极附近氢氧根离子浓度增大，滴入紫色石蕊颜色，显示蓝色，与电源负极相连为阴极，C为电源的负极，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，电极反应式为2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，氯气可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，方程式为2KI+Cl2=2KCl+I2，生成的碘单质与淀粉显示蓝色，故答案为：变蓝；负极；淀粉碘化钾试纸；
（5.）电解足够长时间后发现相同条件下a出和b处产生的气体体积比接近2：1，此时为电解水，溶质为氢氧化钠，a处试管中收集的是氢气，为阴极，与电源负极相连，将电源正负极互换，铁作阳极，电极反应为：2Fe﹣4e﹣=2Fe2+，阴极石墨，电极反应为：2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣，总反应为2Fe+2H2O+O2═2Fe（OH）2，出现白色沉淀，白色的氢氧化亚铁被氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应为：4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3，所以现象为：先出现白色沉淀，后转化为红褐色沉淀，
故答案为：先出现白色沉淀，后转化为红褐色沉淀．
【分析】（1）电解饱和食盐水的原理方程式为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，电解食盐水，与正极相连为阳极，生成氯气，与电源负极相连为阴极，生成氢气和NaOH；（2）用可溶性的碳酸钠除去钙离子，用NaOH除去镁离子；（3）添加钡试剂除去SO42﹣，注意不能引入新的杂质；（4）氢气的收集可以采用向上排空气法，消耗氢离子，电极附近溶液pH升高，与电源负极相连为阴极，氯气的检验可以用淀粉碘化钾溶液，据此回答；（5）电解足够长时间后发现相同条件下a出和b处产生的气体体积比接近2：1，此时为电解水，溶质为氢氧化钠，将电源正负极互换，铁作阳极，铁失去电子生成亚铁离子，亚铁离子和碱反应生成氢氧化亚铁，白色的氢氧化亚铁被氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁．
20．【答案】（1）；；
（2）负；
（3）；B；
【解析】【解答】（1）阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的会移向溶液，移向硫酸锌溶液；乙为燃料电池，正极为氧气发生还原反应；负极为燃料发生氧化反应；
故答案为：；；；
（2）①由转化为的一极，氮元素化合价降低，为电解池的阴极，对应a极接电源的负极，则b极接电源的正极；
②根据两极的反应物和生成物，可写出该装置总反应的化学方程式：；
故答案为：负；；
（3）①分析题中装置图，A极由转化为，碳元素的化合价升高，则A极为燃料电池的负极，电极反应式是。
②B极是正极，电极反应式是，溶液中的向正极移动，即向B极区移动。
③在好氧微生物反应器中，分析进去的反应物和出来的生成物可知离子方程式是，转化，转移的电子的物质的量是，当转化时，转移的电子数为。
故答案为：；B；。
【分析】（1）阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；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；
（2）①依据元素化合价降低，作阴极，与电源负极相连；元素化合价升高，作阳极，与电源正极相连；
②根据两极的反应物和生成物书写；
（3）①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；
②电池工作时，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极定向移动；
③依据得失电子守恒。
21．【答案】（1）正极；2NO3﹣+10e﹣+12H+＝6H2O+N2↑
（2）9
【解析】【解答】（1）由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极。在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有H2O参与反应且有水生成，所以阴极上发生的电极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O；
（2）由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极，转移1mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗0.5mol水，产生1mol H+进入阴极室，阳极室质量减少9g。
【分析】（1）右侧Ag-Pt电极上NO3-转化为N2，发生还原反应，为电解池的阴极，结合电荷守恒、原子守恒书写电极反应式；
（2）结合电极反应式分析；