4.2 电解池 （含解析）同步练习题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 同步练习题
一、单选题
1．研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2﹣CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛．下列叙述正确的是（　　）
A．阳极产生的气体为氟气
B．阳极区放出的气体只是纯氧气
C．TiO2在阴极表面放电
D．制备金属钛前后，CaO的总量不变
2．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：
3．用a、b两个质量相等的Pt电极电解AlCl3和CuSO4的混合溶液[n（AlCl3）：n（CuSO4）=1：9]．t1时刻a电极得到混合气体，其中Cl2在标准状况下为 224mL（忽略气体的溶解）；t2时刻Cu全部在电极上析出．下列判断正确的是（　　）
A．a电极与电源的负极相连
B．t2时，两电极的质量相差3.84 g
C．电解过程中，溶液的pH不断增大
D．t2时，b电极的电极反应是2H2O﹣4e﹣=2OH﹣+H2↑
4．CO2催化加氢制备甲醇的反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49 kJ·mol-1，CO2电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．CO2催化加氢法在低温自发时△H的影响为主
B．a膜为阴离子交换膜，石墨电极上的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑
C．电解过程中，右室溶液中物质的量减小
D．产生相同量CH3OH时，催化加氢法消耗的H2与电化学还原法产生的O2物质的量之比为2：1
5．如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究铜的精炼原理和电镀原理。下列说法正确的是（　　）
A．一段时间后，甲装置中溶液 pH升高
B．电解一段时间后，乙、丙装置中 CuSO4溶液的浓度均不变
C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为
D．丙装置中实现铁片上镀铜，b 应为铁片
6．如图所示，甲池的总反应式O2+N2H4═2H2O+N2．有关该装置工作时，说法正确的是（　　）
A．甲池中，负极反应为N2H4﹣4e﹣═4H++N2
B．甲池溶液pH保持不变，乙池溶液pH减小
C．甲池中消耗2.24LO2，此时乙池中理论上最多产生12.8g固体
D．反应一段时间后，向乙池中加一定量CuO固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度
7．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：
上述装置工作时，下列有关说法正确的是（　　）
A．乙池电极接电池正极，气体X为H2
B．Na+由乙池穿过交换膜进入甲池
C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度小
D．甲池电极反应：4OH－-4e-=2H2O+O2↑
8．双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的解离成和，作为和离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法错误的是
A．Y电极与电源正极相连，发生的反应为
B．M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜
C．“双极膜电渗析法”也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)
D．若去掉双极膜(BP)，电路中每转移1 mol电子，两极共得到1 mol气体
9．下列关于电解KNO3溶液时的叙述正确的是（　　）
A．NO3﹣向阴极移动，K+向阳极移动，分别在对应的极上析出
B．随电解的进行，溶液的pH减小
C．OH﹣向阳极移动，阳极附近溶液显碱性
D．阴极上H+得电子被还原成H2，促进水的电离平衡正向移动，富集下来的OH﹣使得阴极附近溶液呈碱性
10．利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列关于该装置的四种说法，正确的组合是（　　）
①.a为直流电源的负极
②.阴极的电极反应式为：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O
③.阳极的电极反应式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
④.电解时，H+由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
A．①和② B．①和③ C．②和③ D．③和④
11．用惰性电极电解如下物质可制得对应金属的是（　　）
A．电解熔融AlCl3获取金属铝 B．电解MgCl2溶液获取金属镁
C．电解CuCl2溶液获取金属铜 D．电解饱和食盐水来获取金属钠
12．用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．充电时，阴极的电极反应为：Ni(OH)2+OH-+e-=NiO(OH)+H2O
B．放电时，负极的电极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O
C．放电时，OH－移向镍电极
D．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连
13．电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶掖可以制取氢气，其装置如下图所示（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。下列有关说法中错误的是（　　）
A．电解过程中b极附近溶液碱性明显增强
B．溶液中的OH-逐渐向a极区附近移动
C．若在b极产生标准状况下224mL氢气，则消耗尿素2g
D．a极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O
14．下列叙述正确的是（　　）
A．中和热测定实验用的小烧杯和物质的量浓度溶液配制用的容量瓶都必须干燥
B．用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液终点时仰视读数，氢氧化钠浓度偏低
C．配制2.0 mol·L－1的硫酸，若定容时俯视，则所得溶液浓度偏高(其他操作均符合题意)
D．用铜电极电解2.0 mol·L－1的硫酸，阴阳两极生成气体的体积之比为2∶1
15．如图是一种新型的光化学电源。当光照射光电极时，通入O2和H2S即产生稳定的电流( 和AQ是两种有机物)。下列说法错误的是（　　）
A．电源工作时发生了电能、光能和化学能之间转化
B．负极的电极反应为2I--2e-=I2
C．H+通过阳离子交换膜从正极区进入负极区
D．总反应为H2S+O2 H2O2+S
16．用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是（　　）
A．电解总反应：
B．每生成，双极膜处有的解离
C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
17．如图a、b、c、d均为铂电极，供选择的电解质溶液如下表（　　）
要满足的条件是：①工作一段时间后，甲槽电解液pH上升，而乙槽电解液pH下降；
②b、c两极放电离子的物质的量相等。则应选用的电解液是
组 A B C D
甲槽 NaOH Cu（NO3）2 KCl Na2SO4
乙槽 CuSO4 NaCl AgNO3 NaNO3
A．A B．B C．C D．D
二、综合题
18．根据问题填空：
（1）工业上利用CO2与NH3混合，在一定条件下反应合成尿素：
2NH3（g）+CO2（g） CO（NH2）2（S）+H2O（g）△H
若该反应在一恒温、恒容密闭容器内进行，判断反应达到平衡状态的标志是　 　．
a．CO2与H2O（g）浓度相等 b．容器中气体的压强不再改变
c.2v（NH3）正=v（H2O）正 d．容器中氨气的浓度不再改变
（2）硫酸锌可广泛用作印染媒染剂和木材防腐剂． ZnSO4受热分解过程中各物质物质的量随温度变化关系如图1所示．
①写出700℃～980℃时发生反应的化学方程式：　 　，物质B的化学式是　 　．（A、B均为硫的氧化物）
②硫酸锌分解生成的SO2经图2中的两个循环可分别得到S和H2SO4．写出循环I中反应2的化学方程式：　 　；循环II中用惰性电极电解，阳极反应式是　 　．
19．用石墨电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图①。电解过程中的实验数据如图②，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。
（1）a电极是　 　极，其中 移向　 　极(填a或b)。
（2）电解过程中，b电极的电极反应式：　 　。
（3）电解过程中，a电极表面现象：　 　。
（4）从P到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为　 　。
20．
（1）原电池反应通常是放热反应，下列反应中在理论上可设计成原电池的反应为____________(填字母)，
A．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)　ΔH>0
B．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)＋2NH3·H2O(aq)＋8H2O(l)　ΔH>0
C．CaC2(s)＋2H2O(l)=Ca(OH)2(s)＋C2H2(g)　ΔH<0
D．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH<0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据(1)所选反应设计原电池，其负极反应　 　。
（3）电解原理在化学工业中有着广泛的应用，现将设计的原电池通过导线与图中电解池相连，其中a为电解液，X和Y为两块电极板，则：
①若X和Y均为惰性电极，a为饱和NaCl溶液，则电解时检验Y电极反应产物的方法是　 　。
②若X和Y分别为石墨和铁，a仍为饱和的NaCl溶液，则电解过程中生成的白色固体物质露置在空气中，可观察到的现象是　 　。
③若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1 mol CuO，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为　 　。
21．脱去冶金工业排放烟气中 的方法有多种。
（1）利用本生（Bunsen）热化学循环吸收 工艺由下列三个反应组成：
则 　 　 。
（2）氧化锌吸收法：配制 悬浊液，在吸收塔中封闭循环脱硫。测得pH、吸收效率 随时间t的变化如图甲；溶液中部分微粒与pH的关系如图乙所示。
①为提高 的吸收效率 ，可采取的措施有：增大悬浊液中 的量、　 　。
②图甲中的 曲线ab段发生的主要化学方程式为　 　。
③ 时，溶液 　 　。
（3）如图丙所示，利用惰性电极电解含 的烟气回收S及 ，以实现废物再利用。
①阴极的电极反应式为　 　。
②每处理含 的烟气，理论上回收S、 的物质的量分别为　 　、　 　。
22．如图所示装置中，b电极用金属M制成，a、c、d为石墨电极，接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡．试回答：
（1）a为　 　极，d极的电极反应式为：　 　．
（2）电解开始时，在B烧杯的中央滴几滴淀粉溶液，你能观察到的现象是　 　．电解进行一段时间后，罩在c极上的试管中也收集到了气体，此时c极上的电极反应为：　 　．
（3）当d电极上收集到44.8mL气体（标准状况）时停止电解，若b电极上沉积金属M的质量为0.432g，则此金属的摩尔质量为　 　．
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】解：A．根据图知，阳极上电极反应式为C+2O2﹣﹣4e﹣═CO2↑，故A错误；
B．阳极上电极反应式为C+2O2﹣﹣4e﹣═CO2↑，则阳极区放出的气体为CO2，故B错误；
C．阴极上电极反应式为：2Ca2++4e﹣═2Ca，CaO在阴极表面放电，故C错误；
D．阴极上电极反应式为：2Ca2++4e﹣═2Ca，钙还原二氧化钛反应方程式为：2Ca+TiO2=Ti+2CaO，在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不变，故D正确．
故选D．
【分析】根据图知，阳极上电极反应式为C+2O2﹣﹣4e﹣═CO2↑，阴极上电极反应式为：2Ca2++4e﹣═2Ca，钙还原二氧化钛反应方程式为：2Ca+TiO2 Ti+2CaO．
2．【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。
3．【答案】B
【解析】【解答】A．a电极得到混合气体，为Cl2和O2的混合物，应为电解池的阳极，与电源的正极相连，故A错误；
B．n（Cl2）==0.01mol，则n（AlCl3）=×0.01mol，因n（AlCl3）：n（CuSO4）=1：9，则n（CuSO4）=0.06mol，由于阴极只有Cu析出，则m（Cu）=0.06mol×64g/mol=3.84g，因此质量差即是产生的Cu的质量3.84g，故B正确；
C．电解过程中，由于OH﹣放电，则溶液H+浓度不断增大，溶液酸性增强，pH减小，故C错误；
D．t2时，Cu全部在电极上析出，电极反应为2H++2e﹣=H2↑，故D错误．
故选B．
【分析】离子放电顺序为Cl﹣＞OH﹣，Cu2+＞H+，t1时刻a电极得到混合气体，说明Cl﹣全部放电，得到的气体为Cl2和O2的混合物，n（Cl2）==0.01mol，则n（AlCl3）=×0.01mol，因n（AlCl3）：n（CuSO4）=1：9，则n（CuSO4）=0.06mol，由于阴极只有Cu析出，则m（Cu）=0.06mol×64g/mol=3.84g，以此解答该题．
4．【答案】C
【解析】【解答】A．CO2催化加氢反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49 kJ·mol-1的正反应是气体体积减小的放热反应，△H＜0，△S＜0，要使反应自发进行，则△G=△H-T△S＜0，则反应自发进行的外界条件在低温时△H的影响为主，A不符合题意；
B．在石墨电极上OH-失去电子变为O2逸出，电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，OH-放电导致左侧阳离子浓度增大，为维持电荷守恒，溶液中的阴离子要通过离子交换膜a进入左侧，故a膜为阴离子交换膜，B不符合题意；
C．电解过程中，右室溶液中CO2得到电子被还原为CH3OH，右侧的电极反应式为CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O，可见在电解过程中不消耗，也不产生，故物质的量不变，C符合题意；
D．根据化学方程式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知：每反应产生1 mol CH3OH，反应消耗3 mol H2，根据电解方法可知：阳极的电极反应式为电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极的电极反应式为CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，可知总反应方程式为：2CO2+4H2O=2CH3OH+3O2，则产生等量CH3OH时，催化加氢法消耗的H2与电化学还原法产生的O2物质的量之比为6 mol：3 mol=2：1，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.反应自发进行的条件是△G=△H-T△S＜0。
B.石墨电极上OH-失电子生成O2，OH-放电导致左侧阳离子浓度增大，为维持电荷守恒，溶液中的阴离子要通过离子交换膜a进入左侧。
C.右室溶液中CO2得电子生成CH3OH。
D.根据CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)和2CO2+4H2O=2CH3OH+3O2进行分析。
5．【答案】D
【解析】【解答】A．甲装置为甲醚燃料电池，电解质显碱性，总反应为CH3OCH3+4OH-+3O2=2CO +5H2O，反应过程中消耗氢氧根，碱性减弱，pH减小，A不符合题意；
B．电解精炼铜时，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，而阳极除了Cu反应还有比Cu活泼的金属如Zn、Fe等反应，所以乙装置中CuSO4溶液的浓度会发生改变，B不符合题意；
C．燃料电池中通入氧气的一极发生还原反应，为正极，电解质溶液显碱性，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，C不符合题意；
D．电镀时，镀层金属阳离子在阴极发生还原反应生成金属单质，所以丙装置中实现铁片上镀铜，b 应为铁片，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】甲是原电池，乙是电解精炼铜，丙时电解池，甲中甲醚做负极原料发生氧化反应，并结合大量的氢氧根离子，氧气一端做正极，氧气得到电子发生还原反应，乙中粗铜中的金属失去电子，精铜极铜离子得到电子变成铜单质，导致铜离子浓度变小，丙中在b电极铜离子得到电子变成铜单质，铜离子浓度也减小。
6．【答案】D
【解析】【解答】解；A．甲池中为原电池反应，对应的电极反应式是：正极O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣，负极N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O，故A错误；
B．甲池中因反应生成了水会使溶液的pH值减小，乙池中因反应生成了酸也会使溶液的pH值减小，故B错误；
C．气体摩尔体积未知，无法计算氧气的物质的量，导致无法计算析出固体质量，故C错误；
D．乙池阴极电极反应为 Cu2++2e﹣=Cu、阳极反应为4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，相当于析出CuO，根据“析出什么加入什么”知，加入CuO能恢复原状，故D正确．
故选D．
【分析】甲池能自发的发生氧化还原反应而作原电池，通入肼的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O，正极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣，乙池为电解池，阴极电极反应为 Cu2++2e﹣=Cu、阳极反应为4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，据此分析解答．
7．【答案】C
【解析】【解答】A．乙池电极为电解池阴极，和电源负极连接，溶液中氢离子放电生成氢气，故A不符合题意；
B．电解池中阳离子移向阴极，钠离子移向乙池，故B不符合题意；
C．阴极附近氢离子放电破坏了水的电离平衡，电极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大，故C符合题意；
D．放出氧气的电极为阳极，电解质溶液中氢氧根离子放电生成氧气，氢离子浓度增大，碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子，出口为碳酸氢钠，则电极反应，4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑，故D不符合题意；
故答案为C。
【分析】装置图分析可知放出氧气的电极为阳极，电解质溶液中氢氧根离子放电生成氧气，气流浓度增大，碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子，出口为碳酸氢钠，则电极反应，4CO32-+2H2O-4e-=HCO3-+O2↑，气体X为阴极上溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极连接电源负极，放电过程中生成更多氢氧根离子，据此分析判断。
8．【答案】B
【解析】【解答】A．Y电极为阳极，与电源正极相连，发生的反应为，故A不符合题意；
B．由分析可知，M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，故B符合题意；
C．“双极膜电渗析法”利用阴、阳离子的定向移动，可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，故C不符合题意；
D．若去掉双极膜(BP)，电路中每转移1 mol电子，两极可产生0.5 mol氯气和0.5 mol的氢气，共得到1 mol气体，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据氢离子和氢氧根离子的移动方向可知，X为阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，Y为阳极，电极反应式为，精制盐水中Na+经过M离子交换膜移向产品室，与BP双极膜中转移过来的OH-结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中Cl-经过N离子交换膜移向产品室，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成HCl，所以N膜为阴离子交换膜。
9．【答案】D
【解析】【解答】解：A．根据电解原理，电解过程中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，所以电解硝酸钾溶液时，硝酸根离子移向阳极，钾离子移向阴极，故A错误；
B．硝酸钾为强酸强碱盐，溶液呈中性，电解硝酸钾实质电解水，对溶液pH不产生影响，溶液pH值不变，故B错误；
C．OH﹣定向向阳极移动后，OH﹣失电子被氧化生成O2，因而阳极区OH﹣浓度迅速减小，使得c（H+）＞c（OH﹣），故阳极附近溶液显酸性，故C错误；
D．阴极阳离子K+、H+定向向阴极移动后，H+得电子生成H2，因而使得阴极区H+浓度迅速减小，使得c（OH﹣）＞c（H+），故阴极附近溶液显碱性，故D正确；
故选：D．
【分析】A．电解过程中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极；
B．电解硝酸钾实质电解水，依据硝酸钾溶液性质解答；
C．阳极区OH﹣定向向阳极移动后，OH﹣失电子被氧化生成O2，因而阳极区OH﹣浓度迅速减小，使得c（H+）＞c（OH﹣）；
D．阴极区H+定向向阴极移动后，H+得电子生成H2，因而使得阴极区H+浓度迅速减小，使得c（OH﹣）＞c（H+）．
10．【答案】C
【解析】【解答】根据电解原理，阳极上发生氧化反应而阴极上发生还原反应，所以通入二氧化硫的为阳极室，另一侧为阴极室，所以a连接电源的正极，①不正确，②和③是正确的；电解池中一般溶液中的阳离子向阴极定向移动，而阴离子向阳极定向移动，但是由于电解池使用了阳离子交换膜，所以只有阳离子H+才可以从阳极室通过阳离子交换膜向阴极室移动，④不正确。综上所述，C组合正确。
故答案为：C
【分析】由图中信息可知，两电极连接在直流电源上，所以该装置为电解池；二氧化硫被氧化为硫酸，而HSO3-被还原为S2O42-，据此解答即可.
11．【答案】C
【解析】【解答】A.电解熔融的氧化铝才能够制备金属铝，A不符合题意；
B.电解熔融的MgCl2获取金属镁，B不符合题意；
C.电解CuCl2溶液，阴极得到铜，C符合题意；
D.电解熔融的氯化钠才能制备钠，而电解饱和食盐水只能得到氢氧化钠溶液，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、氯化铝是共价化合物；
B、氢离子比镁离子先放电；
C、铜离子比氢离子先放电；
D、氢离子比钠离子先放电。
12．【答案】B
【解析】【解答】A．充电时，阴极上发生得电子的还原反应，即2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故A不符合题意；
B．放电时，负极上氢气失电子发生氧化反应，电极反应式为H2+2OH--2e-═2H2O，故B符合题意；
C．放电时，该电池为原电池，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH-移向碳电极，故C不符合题意；
D．该电池充电时，碳电极附近物质要恢复原状，则应该得电子发生还原反应，所以碳电极作阴极，应该与电源的负极相连，故D不符合题意；
故答案为B。
【分析】A.电解池的阴极发生还原反应，生成氢氧根离子；
B.原电池的负极发生氢气的氧化反应；
C.原电池中阴离子向负极方向移动；
D.电解池中碳电极发生还原反应。
13．【答案】C
【解析】【解答】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
阳极：CO(NH2)2＋8OH－－6e－＝CO32－＋N2↑＋6H2O
阴极：6H2O + 6e－= 3H2↑ +6OH－
A、b是阴极，由电极反应可知阴极产生OH― ，b极附近溶液碱性明显增强，故A不符合题意；
B、电解时，电解质溶液中阴离子向阳极移动，根据A知，a是阳极，所以氢氧根离子向a极移动，故B不符合题意；
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－，标况下224mL H2物质的量为0.01mol，转移电子0.02mol，a极为阳极，电极反应式为：CO（NH2）2+80H－-6e－═CO32－+N2↑+6H2O，消耗尿素0.2g，故C符合题意；
D、 a极反应式为CO（NH2）2+80H－-6e－═CO32－+N2↑+6H2O；D不符合题意
故答案为：C。
【分析】电解池中的反应实质是氧化还原反应，其中氧化剂在阴极发生还原反应，还原剂在阳极发生氧化反应，根据氧化性或者还原性强弱进行判断。
14．【答案】C
【解析】【解答】A.中和热测定实验用的小烧杯必须干燥，物质的量浓度溶液配制用的容量瓶都不需要干燥，A不符合题意；
B.用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液终点时仰视读数，则读数偏大，氢氧化钠浓度偏高，B不符合题意；
C.配制2.0 mol·L－1的硫酸，若定容时俯视，则液面低于刻度线，因此所得溶液浓度偏高(其他操作均符合题意)，C符合题意；
D.用铜电极电解2.0 mol·L－1的硫酸，阳极铜失去电子，得不到氧气，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】A、中和热测定小烧杯不干燥会导致溶液浓度变小，容量瓶内部的水不会导致溶液浓度偏差；
B、c（碱）= 酸的体积偏大，导致测定结果偏大；
C、配置一定物质的量浓度溶液时，俯视导致加水的量不足，浓度偏大；
D、除惰性电极之外的金属作阳极时，阳极自身发生电解。
15．【答案】C
【解析】【解答】A．由图象可知电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化，A不符合题意；
B．由题意分析可知：负极的电极反应为：2I--2e-=I2，B不符合题意；
C．原电池工作时，阳离子向正极移动，即从负极区进入到正极区，C符合题意；
D．通入硫化氢和氧气，分别生成硫、过氧化氢，则总反应为H2S+O2 H2O2+S，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】由电子流向可知石墨电极为正极，负极碘离子失电子被氧化，电极反应为2I 2e ═I2，生成的碘可与硫化氢反应，正极AQ得电子被还原生成H2AQ，H2AQ与氧气反应生成AQ和过氧化氢，电解质溶液浓度基本不变，总反应为H2S＋O2H2O2＋S，以此解答该题。
16．【答案】B
【解析】【解答】A、由分析可知，该电解池装置中，阴极的电极反应式为NO3－＋8e－＋6H2O=NH3＋9OH－，阳极的电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。因此电解总反应为KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A不符合题意。
B、每生成1molNH3·H2O，则转移电子数为8mol，因此双极膜中有8molH＋移向电极a，则双极膜处有8molH2O发生解离，B符合题意。
C、电解过程中阳极室内每消耗4molOH－，双极膜内产生4molOH－进入阳极室，因此阳极室中n(KOH)不因反应而变化，C不符合题意。
D、“卯榫”结构具有更大的接触面积，有利于H2O被催化解离成H＋和OH－，从而提高NH3的生成速率，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】“大电流催化电解KNO3溶液制氨”则该装置为电解池装置，且KNO3溶液中NO3－发生还原反应，生成NH3，因此电极a为阴极，其电极反应式为：NO3－＋8e－＋6H2O=NH3＋9OH－。电极b为阳极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。电解池装置中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，因此双极膜中H＋移向电极a，OH－移向电极b。
17．【答案】C
【解析】【解答】A、甲槽是电解水，氢氧化钠溶液PH增大，b电极是阳极，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；乙槽电解硫酸铜溶液，溶液PH减小，c电极为阴极，电解反应为：Cu2++2e-=Cu，依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量不相等，故A不符合题意；
B、甲槽是电解硝酸铜，溶液PH减小，b电极是阳极，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；乙槽电解氯化钠，溶液PH增大，c电极是阴极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量相等，故B不符合题意；
C、甲槽是氯化钾，溶液PH增大，b电极是阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；乙槽电解硝酸银溶液，溶液PH减小，c电极为阴极，电解反应为：2Ag++2e-=2Ag，依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量相等．故C符合题意；
D、甲槽是电解水，溶液PH不变；乙槽电解水，溶液pH不变，故D不符合题意。
【分析】 甲槽电解液pH上升，要求阴极上是H+放电，属于放H2生OH-型， 乙槽电解液pH下降，要求阳极上是OH-放电，属于放O2生H+型。
18．【答案】（1）bd
（2）2ZnSO4 2ZnO+2SO2↑+O2↑；SO2；4ZnFeO3.5+SO2 4ZnFeO4+S；Mn2+﹣2e﹣+2H2O=MnO2+4H+
【解析】【解答】解：（1）a．CO2与H2O（g）浓度相等，并不是不变，故错误；
b．容器中气体的压强不再改变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故正确；
c.2v（NH3）正=v（H2O）正，都体现正反应方向，未体现正与逆的关系，故错误；
d．容器中氨气的浓度不再改变，说明氨气的物质的量不变，反应达平衡状态，故正确；
故选：bd；（2）①700℃～980℃时发生反应时，根据图知，生成ZnO、氧气和B，根据元素守恒知，B中含有S元素，因为生成氧气失电子，则S元素应该得电子发生还原反应，所以B应该是SO2，根据反应物和生成物及反应条件书写方程式为2ZnSO4 2ZnO+2SO2↑+O2↑，故答案为：2ZnSO4 2ZnO+2SO2↑+O2↑；SO2；
②ZnFeO3.5和SO2在加热条件下生成ZnFeO4、S，反应方程式为4ZnFeO3.5+SO2 4ZnFeO4+S；
电解硫酸锰时，生成二氧化锰和硫酸，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为Mn2+﹣2e﹣+2H2O=MnO2+4H+，
故答案为：4ZnFeO3.5+SO2 4ZnFeO4+S；Mn2+﹣2e﹣+2H2O=MnO2+4H+．
【分析】（1）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；（2）①700℃～980℃时发生反应时，根据图知，生成ZnO、氧气和B，根据元素守恒知，B中含有S元素，因为生成氧气失电子，则S元素应该得电子发生还原反应，所以B应该是SO2，根据反应物和生成物及反应条件书写方程式；
②ZnFeO3.5和SO2在加热条件下生成ZnFeO4、S，电解硫酸锰时，生成二氧化锰和硫酸，阳极上失电子发生氧化反应．
19．【答案】（1）阴；b
（2） ( 也得分)
（3）先有红色物质析出，后有气泡产生
（4）12
【解析】【解答】（1）由题中图示可知，电流由正极流向负极，所以b与电源正极相接，b为阳极，a为阴极，在电解池中阴离子向阳极移动，即 移向b极；答案为阴；b；
（2）b为阳极，发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子放电生成H2O和O2，电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=O2+4H+；答案为4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=O2+4H+；
（3）惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，发生2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，结合图②可知，通过0.2mol电子时电解硫酸铜，然后电解硫酸溶液，其实质是电解水，即发生2H2O 2H2↑+O2↑，a为阴极，先发生Cu2++2e-=Cu，后发生2H++2e-=H2↑，电极表面的现象是先有红色固体物质析出，电解一段时间后放出气体；答案为先有红色物质析出，后有气泡产生；
（4）由题中图②可知，P到Q点是电解水，收集到的混合气体为氢气和氧气，由2H2O 2H2↑+O2↑可得，0.2mol电子通过时生成0.1molH2和0.05molO2，则混合气体的平均摩尔质量为M= = = =12 ；答案为12 。
【分析】由图1可知，电流由正极流向负极，则b为阳极，a为阴极，惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，发生2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，结合图2可知，通过0.2mol电子时电解硫酸铜，然后电解硫酸溶液，发生2H2O 2H2↑+O2↑，P到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，以此分析.
20．【答案】（1）D
（2）CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O
（3）将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y极上方，若试纸变蓝，说明有氯气生成；白色固体迅速变为灰绿色，最后变成红褐色；0.2 mol
【解析】【解答】（1）能构成原电池的条件之一是：该反应是放热反应，即△H＜O，且该反应必须是能自发进行的氧化还原反应。A、该反应是吸热反应，选项A错误；
B、该反应是吸热反应且是非氧化还原反应，选项B错误；
C、该反应是放热反应但是非氧化还原反应，选项C错误；
D、该反应是放热反应且是能自发进行的氧化还原反应，选项D正确。
故答案为：D；（2）以KOH溶液为电解质溶液，负极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＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O；（3）①当石墨作电极时，阳极Y上氯离子失电子生成氯气，氯气有氧化性能和碘离子发生置换反应生成碘单质，淀粉遇碘变蓝色，所以检验氯气的方法是将湿润的淀粉KI试纸靠近Y极支管口处，试纸变蓝，说明有氯气生成；②阳极为铁电极时，阳极反应为Fe-2e-=Fe2+，所以有Fe(OH)2生成，露置在空气中时迅速变为灰绿色，最终变为红褐色；③根据“电解出什么物质加入什么物质”的方法知，加入0.1 mol CuO，所以发生电解时生成氧气和铜，根据原子守恒知：0.1mol的CuO，则相当于生成0.05mol氧气；转移的电子的物质的量为0.05mol×4 =0.2mol。
【分析】（1）原电池的本质是自发进行的氧化还原反应反应，且为放热反应。
（2）燃料电池中燃料从负极通入，发生氧化反应，写电极反应式时需考虑溶液的酸碱性。
（3）氯碱工业中阳极反应式为：Cl--e-=Cl2，阴极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-。
21．【答案】（1）+45
（2）调节溶液的pH至6.8以上；；
（3）；0.1mol；0.2mol
【解析】【解答】（1）已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H1=-572kJ·mol-1
②2HI(g)=H2(g)+I2(g) H2=+10kJ·mol-1
③2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H3=+462kJ·mol-1
则根据盖斯定律可知-(①÷2+②+③÷2)即得到SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(g)+H2SO4(l) H=+45kJ·mol-1；
（2）①增大悬浊液中ZnO的量，可以充分吸收二氧化硫，从而提高吸收效率，适当提高单位时间内烟气的循环次数，可以使二氧化硫充分吸收，从而提高了二氧化硫的吸收效率；另外根据图象可知调节溶液的pH至6.8以上也提高SO2的吸收效率；
②ab段溶液的pH介于4～6之间，结合图2可知，该pH条件下溶液中主要存在亚硫酸氢根离子，则图1中的pH-t曲线ab段发生的主要化学方程式为ZnSO3+SO2+H2O=Zn(HSO3)2；
③pH=7时，根据图2可知溶液中亚硫酸根和亚硫酸氢根的浓度相等，则根据电荷守恒2c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-)可知溶液中 ；
（3）①阴极SO2得到电子转化为S单质，其电极反应式为SO2+4H++4e-=S↓+2H2O；
②阳极是SO2失去电子转化为硫酸，总反应式为3SO2+2H2O 2H2SO4+S↓，19.2g SO2的物质的量是0.3mol，因此理论上回收S、H2SO4的物质的量分别为0.1mol、0.2mol。
【分析】（1）①2H2（g）+O2（g）═2H2O（I）△H1=-572kJ mol-1
②2HI（g）═H2（g）+I2（g）△H2=+10kJ mol-1
③2H2SO4（I）═2SO2（g）+2H2O（g）+O2（g）△H3=+462kJ mol-1
结合盖斯定律计算，（①+2×②+③）×得到热化学方程式为：2HI （g）+H2SO4（I）=SO2（g）+I2（g）+2H2O（I）△H=-90KJ/mol，方向改变得所需热化学方程式；
（2）①根据图1中SO2的吸收效率η与时间、溶液的pH的关系对各选项进行判断；
②ab段溶液的pH介于4～6之间，结合图2可知，该pH条件下溶液中主要存在亚硫酸氢根离子，则pH-t曲线ab段发生反应为亚硫酸锌与二氧化硫反应生成亚硫酸氢锌；
③根据图2可知，当溶液的pH=7时，溶液的亚硫酸氢根离子和亚硫酸根离子相同，物质的量之比图形中可知为1：1；
（3）利用惰性电解电解含SO2的烟气回收S及H2SO4，以实现废物利用，阴极上是二氧化硫得到电子生成硫单质，阳极上是二氧化硫失电子被氧化生成硫酸，
①阴极上是二氧化硫得到电子生成硫单质；
②每处理含19.2g SO2的烟气，理论上回收S、H2SO4的物质的量结合阳极和阴极电极反应和电子守恒计算。
22．【答案】（1）阳极；2H++2e =H2↑
（2）C极附近溶液颜色变为蓝色；4OH﹣﹣4e_=2H2O+O2↑
（3）108g/mol
【解析】【解答】解：（1）1）接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡，则b为阴极，M离子在阴极放电生成金属单质，则a为阳极，d为阴极，氢离子放电，电极反应为2H++2e =H2↑，
故答案为：阳极；2H++2e =H2↑； （2）B中I﹣在c极上放电生成碘单质，遇淀粉变蓝，则观察到c极附近溶液颜色变为蓝色，电解一段时间后，OH﹣也放电，电极反应为4OH﹣﹣4e_=2H2O+O2↑，
故答案为：c极附近溶液颜色变为蓝色；4OH﹣﹣4e_=2H2O+O2↑； （3）由H2～2e﹣～2M可知，n（H2）= =0.002mol，则n（M）=0.004mol，所以金属的摩尔质量为 =108g/mol，故答案为：108g/mol．
【分析】（1）接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡，则b为阴极，M离子在阴极放电生成金属单质，则a为阳极，d为阴极，氢离子放电；（2）B中I﹣在c极上放电，电解一段时间后，OH﹣也放电；（3）由H2～2e﹣～2M计算．