1.3 电能转化为化学能——电解（含解析） 能力检测 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

1.3 电能转化为化学能——电解 能力检测
一、单选题
1．采用情性电极。以去离子水和氧气为原料，通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是（　　）
A．阴极反应为O2+2H++2e-=H2O2
B．电解一段时间后，阳极室的pH变小
C．每生成3.2g氧气时，转移电子数为0.4NA
D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极消耗的O2质量不同
2．工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂，氟单质的制备通常采用电解法。已知：KF＋HF=KHF2，电解熔融的氟氢化钾(KHF2)和无水氟化氢的混合物制备F2的装置如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．钢电极与电源的负极相连 B．电解过程中需不断补充的X是KF
C．阴极室与阳极室必须隔开 D．氟氢化钾在氟化氢中可以电离
3．下列不属于烧碱工业用途的是（　　）
A．制皂 B．造纸 C．精炼石油 D．制食盐
4．关于化工生产，下列说法错误的是（　　）
A．工业常用电解饱和食盐水的方法来制取氯气
B．硫酸工业在常压下用SO2与O2反应制取SO3
C．联合制碱法、氨碱法所需的CO2都来自石灰石的分解
D．通常以海带、紫菜等为原料提取碘
5．关于下图所示①、②两个装置的叙述中，正确的是（　　）
A．硫酸浓度变化：①增大，②减小
B．装置名称：①是原电池，②是电解池
C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；②中正极：Zn－2e－=Zn2＋
D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动
6．如图是利用KCl、NaNO3为原料制取KNO3和NaCl的电化学装置，A、C代表不同类别的选择性离子通过膜，M、N为电极，下列有关说法中正确的是（　　）
A．A为阳离子交换膜，C为阴离子交换膜
B．该装置中电子由电极b流向电极N，电极M流向电极a
C．电解总反应：KCl+NaNO3KNO3+NaCl
D．可以用纯铜作为M电极的材料
7．采用循环操作可以提高原料的利用率，下列工业生产中，没有采用循环操作的是（　　）
A．氯碱工业 B．硫酸工业 C．硝酸工业 D．合成氨工业
8．用电解法制备LiOH的工作原理如图所示，下列叙述正确的是（　　）
A．a极附近溶液的pH增大
B．阳极可获得的产品有硫酸和氧气
C．b极发生的反应为Li++e-=Li
D．当电路中通过4mole-时，阴极可得到2molLiOH
9．某小组设计如图所示装置，下列说法正确的是（　　）
A．闭合K1，断开K2，可防止Fe发生吸氧腐蚀
B．闭合K1，断开K2，Cl﹣向石墨电极移动
C．闭合K2，断开K1，可用于制备家用消毒液（主要成分NaClO）
D．闭合K2，断开K1，电解质溶液中Na+的浓度不变
10．某二次电池装置如图所示，锂、充有催化剂的碳纳米管为电极，电解质能传导Li+。放电时生成的Li2CO3和C附着在电极上，充电时可使Li2CO3转化为Li、CO2和O2。下列说法不正确的是（　　）
A．放电时，电流从电极Y经外电路流向电极X
B．充电时，电极X接外电源的正极发生氧化反应
C．充电时，电极Y的电极反应式为2Li2CO3-4e-=2CO2↑+O2↑+4Li+
D．应用该电池电镀铜，若析出64gCu，理论上消耗标况下33.6LCO2
11．将电催化转化成燃料和化学品具有重要意义。甲酸可以作为氢载体直接用于甲酸燃料电池。某科学家在常温下用S-In催化剂电催化还原制甲酸的机理如图甲所示，反应历程如图乙所示，其中吸附在催化剂表面的原子用*标注。下列说法错误的是
A．使用S-In催化剂，可以降低反应的活化能
B．在催化剂表面的催化作用下转化为和
C．电催化还原制甲酸的总反应式为
D．电催化还原制备甲酸时，阳极电势比阴极低
12．过硫酸铵可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是
A．a为外接电源的负极
B．电解总反应：
C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D．电解池工作时，I室溶液质量理论上逐渐减小
13．沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是（　　）
A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的
C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理
14．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3胶体，Fe（OH）3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．石墨电极上发生氧化反应
B．根据图示，物质A为CO2
C．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇
D．甲烷燃料电池中CO32﹣向空气一极移动
15．如图所示电化学装置，X可能为“锌棒”或“碳棒”，下列叙述错误的是（　　）
A．X为锌棒，仅闭合K1，Fe电极上发生还原反应
B．X为锌棒，仅闭合K1，产生微量电流方向：Fe→X
C．X为碳棒，仅闭合K2，该电化学保护法称为“牺牲阳极阴极保护法”
D．若X为碳棒，仅闭合K1，铁电极的极反应为：Fe －2e－ → Fe2＋
16．我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，电极材料为金属锌和选择性催化材料，电池工作时，双极膜(由阴、阳膜复合而成)层间的H2O解离成H+和OH—，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。电池工作原理如下图所示，下列说法正确的是（　　）
A．放电时，电池总反应为2Zn+O2+4OH—+2H2O= 2Zn(OH)
B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2NA
C．充电时，每生成标况下11.2LO2在阳极可生成65g Zn
D．电解质溶液2一定是碱性溶液
二、综合题
17．化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效广谱的灭菌消毒剂。某化学小组针对氯气及其化合物展开以下实验：氯碱工业是工业上制备氯气的主要方法，该实验小组采用如下图所示的装置来模拟工业制取氯气。回答下列问题：
（1）氯气的逸出口是　 　(填“a”或“b”)，为了获得比较纯净的NaOH溶液，电解过程中最好选用　 　离子交换膜(填“阴”或“阳”)，电解过程总反应的离子方程式为　 　。
（2）Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为　 　
18．《自然》杂志报道，科学家设计出了“空气燃料实验系统”，其过程分三步：
第一步，利用太阳能收集空气中的和；
第二步，在太阳能作用下将和转化成合成气(CO、)；
第三步，利用合成气合成液态烃和甲醇。
Ⅰ模拟制备合成气的装置如图1所示。
回答下列问题：
（1）交换膜是　 　(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。b极是　 　(填“正极”或“负极”)。
（2）Ⅱ利用合成气合成甲醇：
已知： ，表示的摩尔生成焓，其余类推。
时，、、的摩尔生成焓分别为、0、，则上述反应的　 　。
（3）某温度、催化剂作用下，该反应的速率方程为(k为速率常数，与温度、催化剂有关，与浓度无关)。测得速率与CO、的浓度关系如下表所示：
实验 速率
Ⅰ 0.10 0.10 v
Ⅱ 0.20 0.10 2v
Ⅲ 0.20 0.20 8v
Ⅳ 0.40 x 36v
计算x=　 　。
（4）某温度下，向容积为的密闭容器中加入和，发生上述反应，CO转化率随时间的变化如图2所示：
该温度下反应的平衡常数为　 　；若起始压强为，则时容器中的压强为　 　MPa；若保持其他条件不变，起始时加入和，达到平衡，相应的点可能是图中A、B、C、D中的　 　。
（5）若只改变反应的一个条件，能使平衡体系中增大的措施有　 　(答出一点即可)。
（6）若投料时CO与的物质的量之比恒定，温度、压强对CO平衡转化率的影响如图3所示，图中X点的v(逆)　 　 Y点的v(正)(填“>”“<”或“=”)，理由是　 　。
19．能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）△H1
反应II：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）△H2
①上述反应符合“原子经济”原则的是　 　（填“I”或“Ⅱ”）．
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）．
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
由表中数据判断△H1　 　0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CH3OH）=0.8mol/L，则CO的转化率为　 　，此时的温度为　 　（从上表中选择）．
④恒温、恒容时，下列情况不能说明反应I已经达到化学平衡状态的是　 　．
a、容器各物质的浓度保持不变； b、容器内压强保持不变；
c、υ（CO）消耗═1/2υ（H2）生成 　 d、容器内的密度保持不变
（2）25℃、101kPa时，燃烧16g液体甲醇生成CO2和H2O（l），放出的热量为363.26kJ，写出甲醇燃烧的热化学方程式：　 　．
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计一个燃料电池电解Na2SO4溶液（图如下）．请根据图示回答下列问题：
①通入甲醇蒸气的电极应为　 　极（填写“正”或“负”），该电极上发生的电极反应是　 　（填字母代号）．
a.2CH3OH﹣12e﹣+3O2═2CO2+4H2O
b．CH3 OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O
c．O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
d．O2﹣4e﹣+4H+═2H2O
②写出电极A的名称　 　．写出B电极的电极反应式　 　．
③当碱性甲醇燃料电池消耗3.36L 氧气时（折合为标准状况），理论上电解Na2SO4溶液生成气体的总物质的量是　 　．
20．二氧化硫和硫化氢都是有毒物质，但它们在工业上都有着重要的用途。请回答下列有关问题：
（1）燃煤脱疏是科研工作者研究的重要课题之一，已知有两种脱硫方法，一是活性炭作化氧化法脱流；二是CO还原法脱硫。
①活性炭在反应过程中作为催化剂，改变了　 　(填选项字母)。
a. 反应限度 b. 反应速率 c. 反应活化能 d. 反应焓变 e.反应路径
②CO还原法的原理是： 2CO(g) +SO2(g) S(g) +2CO2(g)，△H。
已知：S(g) +O2(g) =SO2(g)，△H1= -574.0kJ/mol，CO的燃烧热为283. 0kJ/mol，则△H=　 　。
③在两个容积为10L的恒容绝热密闭容器中发生反应：
2CO(g) +SO2(g) S(g) +2CO2(g)，各起始反应物的物质的量如右表所示，起始温度均为T℃。两容器中平衡常数K甲　 　K乙(填“>”“=”或“<”)，理由是　 　。
（2）H2S受热发生分解反应： 2H2S(g)= 2H2(g) +S2(g)，在密闭容器中，充入0.20mol H2S(g)，压强为p时，控制不同的温度进行实验，H2S的平衡转化率如图所示。
①出强为p，温度为T6℃时，反应经tmin达到平衡，则平均反应速率v(S2)=　 　mol/min.
②若压强p=aMPa，温度为T4℃时， 该反应的平衡常数Kp=　 　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
（3）H2S废气可用足量烧碱溶液吸收，将吸收后的溶液加入由惰性电极组成的电解池中进行电解，阳极区可生成Sx2-。请写出生成Sx2-的电极反应式　 　。
21．
（1）I.铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极隔板是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbO2+2 H2SO4 2PbSO4+2H2O，请完成下列问题：
放电时：正极的电极反应式是　 　；电解液中H2SO4的浓度将变　 　（填“大”或者“小”）；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加　 　g。
（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按如下图1连接，充电一段时间后，则在A电极上生成　 　、B电极上生成　 　，这种充电连接方式是否正确？　 　（填“是”或者“否”）
（3）某同学设计利用电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置如上图2所示。若通过电解饱和食盐水来制漂白液，则b为电源的　 　极，该装置中发生的总反应方程式为　 　
若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用　 　材料作电极。
（4）II.已知一种锌铁电池的反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，该电池放电时，正极反应式为　 　
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A．由分析知，A不符合题意；
B．阳极室电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成的H+由阳极经质子交换膜移向阴极，根据电荷守恒，阳极生成的H+与移入阴极的H+量相等，故阳极区没有过剩的H+，pH不变，B符合题意；
C．阳极生成氧气，根据关系：O2~4e-，知转移电子4n(O2)= ，C不符合题意；
D．根据电极反应，阳极生成1 mol O2转移4 mol 电子，则此时阴极消耗O2 2mol，故阳极生成的O2与阴极消耗的O2不等，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】B.a极反应生成的氢离子和b极消耗的氢离子相等，通过离子膜达到平衡，pH值不变；
C.根据电极反应方程式计算；
D.根据电极反应发现阴极与阳极反应时生成和消耗的氧气不同，减少的氧原子进入H2O2.
2．【答案】B
【解析】【解答】A、根据装置图，KHF2中H元素显＋1价，钢电极上析出H2，表明钢电极上发生得电子的还原反应，即钢电极是电解池的阴极，钢电极与电源的负极相连，故A说法不符合题意；
B、根据装置图，逸出的气体为H2和F2，说明电解质无水溶液中减少的是氢和氟元素，因此电解过程需要不断补充的X是HF，故B说法符合题意；
C、阳极室生成氟气，阴极室产生H2，二者接触发生剧烈反应甚至爆炸，因此必须隔开防止氟气与氢气接触，故C说法不符合题意；
D、由氟氢化钾的氟化氢无水溶液可以导电，可推知氟氢化钾在氟化氢中发生电离，故D说法不符合题意。
【分析】在电解池中，阳极与电源正极相连，失去电子，化合价升高，做还原剂，阴极与电源负极相连，得到电子，化合价降低，做氧化剂。
3．【答案】D
【解析】【解答】解：A．油脂在碱性条件下水解制得肥皂，所以制备肥皂要用到NaOH，故A不选；
B．木材要在氢氧化钠作用下制成纸浆，纸浆再制成纸张，所以要用到NaOH，故B不选；
C．精炼石油时加氢氧化钠除去酚类和酸性物质，所以精炼石油要用到NaOH，故C不选；
D．海水蒸发掉水分即可得到食盐，制备过程不需要氢氧化钠，故D选．
故选D．
【分析】A．油脂在碱性条件下水解制得肥皂；
B．木材要在氢氧化钠作用下制成纸浆；
C．精炼石油时加氢氧化钠除去酚类和酸性物质；
D．海水蒸发掉水分即可得到食盐．
4．【答案】C
【解析】【解答】A．电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气，工业上常用电解饱和食盐水的方法来制取氯气，A不符合题意；
B．工业上用SO2与O2在催化剂常压下加热反应制得SO3，B不符合题意；
C．联合制碱法的一个优点就是排除了石灰石分解制备CO2这一工序，而是利用合成氨的原料气之一CO转化成CO2，C符合题意；
D．海带、紫菜等植物含有丰富的碘元素，因此通常以海带、紫菜等为原料提取碘，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、氯碱工业中，电解饱和食盐水可以制取氢氧化钠、氯气和氢气；
B、二氧化硫和氧气的反应是高温常压下制取三氧化硫；
C、联氨制碱法不需要用到石灰石分解二氧化碳；
D、海带、紫菜中含有丰富的碘元素。
5．【答案】A
【解析】【解答】 硫酸浓度变化：①增大，②减小 ；A符合题意；
故答案为：A
【分析】①是电解池，阳极反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极反应：2H++2e-=H2↑，消耗水，硫酸浓度增大，溶液中阳离子移向阴极；
②是原电池，负极反应：Zn-2e-=Zn2+，正极反应：2H++2e-=H2↑，消耗H+，硫酸浓度减小，溶液中阳离子移向正极；
6．【答案】B
【解析】【解答】A． 由分析C为阳离子交换膜，A为阴离子交换膜，故A不符合题意；
B． M为阳极，N为阴极，该装置中电子由电极b流向电极N，电极M流向电极a，故B符合题意；
C． 电解总反应：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-，故C不符合题意；
D． 铜的还原性强于氯离子，M为阳极，不可以用纯铜作为M电极的材料，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】M极通入KCl溶液，N极通入NaNO3溶液，整个过程电解制取KNO3和NaCl，则M极上Cl-不能放电，故M为阴极，N为阳极，阴极反应生成为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，左1室与右3室均通入KCl溶液，右1室与左3室均通入NaNO3溶液，由于阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，故左3室中Na+通过膜A移向左2室、NO3-通过膜C移向中间室（左4室），右3室中K+通过膜A移中间室（左4室）、Cl-通过膜C移向右2室，在中间室获得KNO3，则左2室、右2室获得NaCl，A膜为阳离子交换膜、C膜为阴离子交换膜。
7．【答案】A
【解析】【解答】A、氯碱工业生成氢气和氯气和氢氧化钠，没有进行循环操作，故A符合题意，
B、硫酸工业是硫铁矿煅烧生成二氧化硫，二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫和水反应生成硫酸，二氧化硫转化为三氧化硫是可逆反应，所以尾气中含有二氧化硫，可以进行循环操作，故B不符合题意
C、硝酸工业是氨气催化氧化成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，一氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，尾气中含有一氧化氮，采用循环操作提高原料的利用率，故C不符合题意
D、合成氨的反应是可逆反应，必须进行循环操作，故D不符合题意
【分析】合成硫酸以及硝酸以及氨工业均涉及到可逆反应，均可以循环操作，而氯碱工业不存在可逆反应
8．【答案】B
【解析】【解答】A、a极是阴离子移向的一极是电解池的阳极，发生的反应为2H2O-4e-=O2 +4H+ ，所以溶液的酸性增加，pH值变小，故A不符合题意；
B.阴离子移向阳极，故a为阳极失电子发生氧化反应，故a极发生的反应为2H2O-4e-=O2 +4H+，所以阳极可获得的产品有硫酸和氧气，所以B选项是符合题意的；
C、阳离子移向阴极，故b为阴极得电子发生还原反应，则电极反应方程式为 ，而不是Li++e-=Li，故C不符合题意；
D、由电极反应可以知道： ，当电路中通过4mole-时，阴极可得到4molLiOH ，故D不符合题意；
故答案为：B
【分析】本题考查用电解法制备LiOH，电解池的工作原理为：总反应式 为；a极为阳极，发生氧化反应为2H2O-4e-=O2 ↑ +4H+，b极为阴极，发生还原反应为。
9．【答案】C
【解析】【解答】解：闭合K1，断开K2，铁、石墨、饱和食盐水构成原电池，铁在中性环境发生吸氧腐蚀，铁失电子作负极，阴离子向负极移动；闭合K2，断开K1，有外接电源，为电解池，铁与电源负极相连作阴极，溶液中的氢离子在阴极得电子发生还原反应产生氢气，水的电离受到破坏，氢氧根的浓度增大，在该区域生成氢氧化钠，石墨与电源正极相连作阳极，氯离子在阳极失电子发生氧化反应产生氯气．
A．闭合K1，Fe作负极，在中性溶液中发生吸氧腐蚀，故A错误；
B．原电池装置中，阴离子向负极移动，故B错误；
C．闭合K2，形成电解池，阳极产生的氯气向上扩散与阴极产生的氢氧化钠反应生成次氯酸钠，故C正确；
D．电解消耗水，Na+的浓度增大，故D错误；
故选C．
【分析】闭合K1，断开K2，铁、石墨、饱和食盐水构成原电池，铁在中性环境发生吸氧腐蚀，铁失电子作负极，阴离子向负极移动；闭合K2，断开K1，有外接电源，为电解池，铁与电源负极相连作阴极，溶液中的氢离子在阴极得电子发生还原反应产生氢气，水的电离受到破坏，氢氧根的浓度增大，在该区域生成氢氧化钠，石墨与电源正极相连作阳极，氯离子在阳极失电子发生氧化反应产生氯气，据此解答．
10．【答案】B
【解析】【解答】A．放电时生成Li2CO3 ， 则锂电极为负极，放电时，电流从正极流向负极，即从电极Y经外电路流向电极X，A不符合题意；
B．放电时，X为负极，则充电时，电极X接外电源的负极相连作为阴极，阴极得电子，发生氧化反应，B符合题意；
C． 放电时，电极Y为正极，电极反应式为2CO2+O2+4Li++4e-=2Li2CO3 ， 充电时阳极的电极反应式为放电是正极反应的逆反应，C不符合题意；
D．应用该电池电镀铜，若析出64gCu即1molCu，转移了2mol电子，根据电池放电时的总反应为 ，即转移2mol电子消耗1.5mol二氧化碳，理论上消耗标况下33.6LCO2 ， D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】放电时，X极上Li失电子，则X为负极，Y为正极，正极上CO2得电子生成C和Li2CO3；充电时，阴极上Li+得电子生成Li，阳极上失电子生成二氧化碳，据此分析。
11．【答案】D
【解析】【解答】A．催化剂的催化原理是降低反应的活化能，提高反应速率，故A不符合题意；
B．根据图甲可知，催化剂活性位点在催化过程中的作用是活化水分子，将转化为和，故B不符合题意；
C．结合图乙反应历程图的起始物质和最终物质，可以得出电催化二氧化碳转化为甲酸的总反应式为，故C不符合题意；
D．电解池中，阳极与电源正极相连，阴极与电源负极相连，电源正极电势高于负极，所以电解池的阳极电势高于阴极，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.催化剂能降低反应的活化能，从而加快反应速率；
B.水在催化剂表面电离为氢氧根离子和氢离子；
C.由图可知，该历程的反应物为二氧化碳和水、生成物为甲酸和氢氧根，总反应为。
12．【答案】C
【解析】【解答】A.根据分析，a为外接电源的负极，A正确；
B.根据分析，阴极氧气被还原，阳极硫酸根被氧化，电解总反应正确，B正确；
C.根据阳极产物可知，反应需要消耗硫酸根，阴离子交换膜不可用阳离子交换膜替代，C错误；
D.电解池工作时，I室溶液中氢离子移向阴极，硫酸根移向阳极，消耗硫酸，I室溶液质量理论上逐渐减小，D正确；
故答案为：C.
【分析】S元素化合价由＋6价升高为＋7价，化合价升高被氧化，故右侧Pt电极为阳极，b为外接电源正极，a为外接电源负极，左侧Pt电极为阴极。
13．【答案】D
【解析】【解答】A．根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A不符合题意；
B．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B不符合题意；
C．因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C不符合题意；
D．阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】该过程相当于电解海水，海水主要为氯化钠，硫酸镁等，阳极Cl-放电产生氯气，氯气与水反应，产生次氯酸钠，具有杀菌作用，阴极H+放电，产生H2
14．【答案】B
【解析】【解答】左装置为电解池，右装置为原电池装置，原电池工作时，通入甲烷的一级为负极，发生氧化反应，负极电极反应是CH4+4CO32﹣﹣8e﹣=5CO2+2H2O，通入氧气的一极为正极，发生还原反应，正极反应为O2+2CO2+4e﹣=2CO32﹣，电解池中Fe为阳极，发生Fe﹣2e﹣=Fe2+，石墨为阴极，阴极的电极反应为：2H++2e﹣=H2↑，以此解答该题．
【解答】解：A．石墨为阴极，阴极的电极反应为：2H++2e﹣=H2↑，所以石墨上发生还原反应，故A错误；
B．电池是以熔融碳酸盐为电解质，通甲烷电极为负极，负极电极反应是CH4+4CO32﹣﹣8e﹣=5CO2+2H2O，反应生成CO2，正极反应为O2+2CO2+4e﹣=2CO32﹣，反应消耗CO2，所以物质A为CO2，故B正确；
C．加入的乙醇是非电解质，不能增强导电性，故C错误；
D．电池中阴离子向负极移动，则电池中CO32﹣向甲烷一极移动，故D错误．
故选B．
15．【答案】C
【解析】【解答】A．X为锌棒，仅闭合K1，此时构成原电池，锌的金属性强于铁，Fe是正极，电极上发生还原反应，A不符合题意；
B.X为锌棒，仅闭合K1，此时构成原电池，锌的金属性强于铁，Fe是正极，产生微量电流方向：Fe→X，B不符合题意；
C.X为碳棒，仅闭合K2，此时构成电解池，铁与电源的负极相连，作阴极，该电化学保护法称为“外加电流的阴极保护法”，C符合题意；
D.若X为碳棒，仅闭合K1，此时构成原电池，铁是负极。电极上的极反应为：Fe－2e－→Fe2＋，D不符合题意，
故答案为：C。
【分析】A、B、为锌棒，闭合K1，构成原电池，锌作负极，铁作正极，正极发生还原反应；外电路的电流从正极流向负极；
C、X为碳棒，闭合K2，组成电解池装置，碳棒为阳极，铁棒为阴极，发生电解饱和食盐水的方程式，生成氢氧化钠，氢气和氯气；
D、X为碳棒，闭合K2，发生铁的吸氧腐蚀；
16．【答案】B
【解析】【解答】A．由分析可知，放电时，电池总反应为Zn+CO2+2OH-+2H2O= 2Zn(OH)+ HCOOH，故A不符合题意；
B．由分析可知，选择性催化材料为正极，酸性条件下，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，则放电时，1mol二氧化碳转化为甲酸时，转移的电子数为1mol×2×NAmol-1= 2NA，故B符合题意；
C．由分析可知，充电时，金属锌为电解池的阴极，故C不符合题意；
D．由分析可知，选择性催化材料为正极，水解离出的氢离子通过双极膜进入正极区，酸性条件下，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，则电解质溶液2不是碱性溶液，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】放电时，锌为原电池负极，电极反应式为 Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，右侧电极为正极，电极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH；充电时，锌为阴极，电极反应式为Zn(OH)+2e-=Zn+4OH-， 右侧电极为阳极，电极反应式为 2H2O-4e-=O2↑+4H+， 电解质溶液1是碱性溶液、电解质溶液2是酸性溶液。
17．【答案】（1）a；阳；2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-
（2）2Cl2+HgO= HgCl2+Cl2O
【解析】【解答】(1)电解饱和食盐水，反应的化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑，阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，氯气从a口逸出，阴极氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，产生OH-与通过离子膜的Na+在阴极室形成NaOH，为了获得比较纯净的NaOH溶液，电解过程中最好选用阳离子交换膜，防止产生的氯气与氢氧化钠反应；电解过程总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-；
(2) Cl2歧化为Cl2O和Cl-，由新制的HgO和Cl2反应来制备Cl2O的化学方程式为2Cl2+HgO= HgCl2+Cl2O。
【分析】（1）阳极是吸引大量的阴离子，氯离子和氢氧根离子在阳极大量聚集，因此氯气在a口，氢气在b口，主要制取氢氧化钠，应该是使用阳离子交换膜，反应物是氯化钠和水最终是氢氧化钠和氢气和氯气
（2）根据氯气的歧化可判断一种物质是Cl2O，另外一种物质是HgCl2，即可写出方程式
18．【答案】（1）阳离子；负极
（2）-90.75kJ/mol
（3）0.3
（4）4；6.72；B
（5）增加CO的浓度(降低温度或增大压强)
（6）<；Y点对应的温度和压强都比X点高，温度升高或压强增大都会加快反应速率
【解析】【解答】（1）电解池右侧电极发生氧化反应生成氧气，右侧为阳极，阳极反应式为 ，左侧电极为阴极，阴极反应式为，阳离子由阳极向阴极移动，根据箭头方向，可知交换膜是阳离子交换膜。B与阴极相连，b极是负极。
（2） 。
（3）由Ⅰ、Ⅱ得，可知n=1；由Ⅱ、Ⅲ得，可知m=2；由Ⅲ、Ⅳ得，可知x=0.3。
（4）根据图示，反应达到平衡，CO的平衡转化率为0.5，
该温度下反应的平衡常数4；
根据图示，10min时CO的转化率为0.38，
同温同压，压强比等于物质的量比，若起始压强为，则时容器中的压强为；若保持其他条件不变，起始时加入和，增大CO的浓度，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，CO的平衡转化率降低，达到平衡，相应的点可能是图中的B。
（5）平衡体系中增大，平衡正向移动，措施有增加CO的浓度、降低温度、增大压强等。
（6）X、Y都是平衡点，正逆反应速率相等，Y点对应的温度和压强都比X点高，温度升高或压强增大都会加快反应速率，所以X点的v(逆)【分析】（1）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，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上得电子，发生还原反应，内电路中阴离子移向阳极、阳离子移向阴极；阳极与电源正极相连，阴极与电源负极相连；
（2）依据盖斯定律分析；
（3）依据速率方程和表中数据计算；
（4）利用“三段式”法计算；
（5）根据影响化学平衡移动的因素分析；
（6）依据影响反应速率和化学平衡的因素分析。
19．【答案】（1）Ⅰ；＜；80%；250℃；d
（2）CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol
（3）负；b；阴极；4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O；0.45mol
【解析】【解答】解：（1）①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中，分析反应可知，反应Ⅰ中原子利用率为100%，符合“原子经济”，故答案为：Ⅰ；
②由表数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向放热反应，即△H1＜0，故答案为：＜；
③按反应Ⅰ充分反应达到平衡后，测得c（CH3OH）=0.8mol/L，其物质的量为1.6mol，则：
CO （g）+ 2H2 （g） CH3OH （g）
起始（mol） 2 6 0
转化（mol） 1.6 3.2 1.6
平衡（mol） 0.4 2.8 1.6
CO的转化率= ×100%=80%，
此时的平衡常数K= = ≈2.041，所以温度为250℃，
故答案为：80%；250℃；
④a．容器各物质的浓度保持不变，说明反应到达平衡，故a正确；
b．随反应进行，容器内气体物质的量进行，容器内压强减小，容器内压强保持不变，说明反应到达平衡，故b正确；
c．由方程式可知υ（CO）生成═ υ（H2）生成，而υ（CO）消耗═ υ（H2）生成，说明υ（CO）生成═υ（CO）消耗，反应到达平衡状态，故c正确；
d．混合气体总质量不变，容器容积始终不变，容器内的密度始终保持不变，故d错误，
故选：d；（2）1mol甲醇燃烧放出的热量为363.26kJ× =726.52 kJ，热化学方程式为：CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol，
故答案为：CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol；（3）①原电池负极发生氧化反应，反应中甲醇发生氧化反应，甲醇蒸气的电极应为负极，甲醇失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水，负极电极反应式为：CH3 OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O，
故答案为：负；b；
②电解池中A连接电源负极，则A为阴极，B连接电源正极，B为阳极，阳极上发生氧化反应，氢氧根离子放电生成氧气与水，阳极电极反应式为：；4 OH﹣﹣4 e﹣═O2↑+2H2O，
故答案为：阴极；4 OH﹣﹣4 e﹣═O2↑+2H2O；
③标况下，3.36L 氧气物质的量为 =0.15mol，电解池总反应为2H2O 2H2↑+O2↑，根据电子转移守恒，生成氢气、氧气物质的量为3×0.15mol=0.45mol，
故答案为：0.45mol．
【分析】（1）①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中；
②由表数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行；
③按反应Ⅰ充分反应达到平衡后，测得c（CH3OH）=0.8mol/L，其物质的量为1.6mol，则：
CO （g）+ 2H2 （g） CH3OH （g）
起始（mol） 2 6 0
转化（mol） 1.6 3.2 1.6
平衡（mol） 0.4 2.8 1.6
CO转化率= ×100%；根据K= 计算平衡常数，进而判断温度；
④可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；（2）1mol甲醇燃烧放出的热量为363.26kJ× =726.52 kJ，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；（3）①原电池负极发生氧化反应，反应中甲醇发生氧化反应，失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水；
②电解池中A连接电源负极，则A为阴极，B连接电源正极，B为阳极，阳极上发生氧化反应，氢氧根离子放电生成氧气与水；
③电解池总反应为2H2O 2H2↑+O2↑，根据电子转移守恒计算氢气、氧气物质的量．
20．【答案】（1）bce；+8.0kJ/mol；<；该反应的正反应为吸热反应，甲、乙相比，甲的正向进行程度大，吸牧的热量多，温度低，则K甲（2）0.05/t；
（3）xS2--2(x-1)e-=Sx2-
【解析】【解答】（1）①活性炭在反应过程中作为催化剂，改变了反应速率、 反应活化能、反应路径；不能改变反应的反应限度和反应焓变；
故答案为：bce。
②S(g)+O2(g)＝SO2(g) △H1＝－574.0kJ/mol，②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ mol-1，将②×2-①得：2CO(g)+SO2(g) S(g)+2CO2(g) △H＝2×(-283.0kJ mol-1)-(－574.0kJ/mol)= +8.0kJ/mol；正确答案：+8.0kJ/mol；
③2CO(g) +SO2(g) S(g) +2CO2(g)，△H=+8.0kJ/mol，该反应为吸热反应，在恒容绝热密闭容器中发生反应，甲、乙相比，甲的正向进行程度大，吸牧的热量多，温度低，向右进行的程度小，因此K甲（2）①在密闭容器中，充入0.20molH2S(g)，发生2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)反应，进行到T6℃时，硫化氢的转化率为50%，因此H2S的消耗量为0.20×50%=0.10 mol，生成S2(g)的量为1/2×0.10=0.05 mol，反应经tmin达到平衡，则平均反应速率v(S2)=0.05/tmol/min；正确答案：0.05/t。
② 发生2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)反应，温度为T4℃时，硫化氢的转化率为40%，H2S的消耗量为0.20×40%=0.08 mol，剩余硫化氢的量为2-0.08=0.12 mol，生成H2的量为0.08 mol，生成S2的量为0.04 mol，则若压强p=aMPa时，硫化氢的分压为a/2，H2的分压为a/3，S2的分压为a/6，该反应的平衡常数Kp=（a/3）2×a/6/ (a/2)2= ；正确答案： 。
（3）H2S电解，阴极上氢离子放电生成氢气，阳极S2-失电子发生氧化反应生成Sx2-，极反应式为xS2--2(x-1)e-=Sx2-；正确答案：x-2(x-1)e-=Sx2-。
【分析】（1）催化剂参于反应，实质是降低了活化能，加快了反应速率，但不改变化学平衡。热化学方程式的焓变计算利用盖斯定律，注意找反应方程式中出现1次的物质进行加合消去，得到总反应方程式。
21．【答案】（1）PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O；小；48
（2）Pb；PbO2；否
（3）正；NaCl+H2O NaClO+H2；铁
（4）FeO42-+4H2O+3 e－=Fe(OH)3+5OH-
【解析】【解答】I. (1) 电池总反应式为：Pb+PbO2+2 H2SO4 2PbSO4+2H2O，写出电极反应为：负极电极反应：Pb-2e-+SO42-=PbSO4，正极电极反应：PbO2+2e-+4H++SO42-= PbSO4+2H2O，由方程式可以知道反应消耗硫酸，则电解液中H2SO4的浓度将减少；当外电路通过1mol电子时，根据电子守恒计算理论上负极板的质量增加0.5mol×303g/mol-0.5mol×207g/mol=48g；
因此，本题正确答案是：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O；小；48；(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，电极上是析出的PbSO4，若按题右图连接，B为阳极，应是失去电子发生氧化反应，A为阴极，是得到电子发生还原反应，实质是电解反应，B电极上发生反应为： PbSO4+2H2O-2e-= PbO2+4H++SO42- ，A电极发生反应为：PbSO4+2e-= Pb+SO42-，所以A电极上生成Pb，B极生成PbO2；这种充电连接方式是错误的，应对换，
因此，本题正确答案是：Pb；PbO2；否；(3) 电解饱和食盐水时，阴极上析出氢气，阳极上析出氯气，氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠，次氯酸钠是漂白液的有效成分，B电极上生成氯气，氯气的密度小于溶液的密度，所以生成的氯气上升，能和氢氧化钠溶液充分的接反应生成次氯酸钠，即B极是阳极，所以b为电源正极，该装置中发生的总反应方程式为NaCl+H2O NaClO+H2↑；
若用于制Fe（OH） 2 ，使用硫酸钠做电解质溶液，阴极上氢离子放电生成氢气，如果阳极是惰性电极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气得不到氢氧化亚铁，所以阳极上应该是铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，故采用金属Fe作阳极，
因此，本题正确答案是：正；NaCl+H2O NaClO+H2↑；铁；
II.原电池中正极得到电子，发生还原反应。根据总的方程式可知，K2FeO4是氧化剂，在正极得到电子发生还原反应，电极反应式是FeO42-+4H2O+3 e－=Fe(OH)3+5OH-；
因此，本题正确答案是：FeO42-+4H2O+3 e－=Fe(OH)3+5OH-。
【分析】（1）电池总反应为铅、二氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，根据化合价变化确定正负极，写出起方程式；
（2）充电时，负极变阴极，正极变阳极；
（3）要注意阴离子移向阳极放电，阳离子移向阴极放电，根据题目中可以知道为氯离子和氢离子放电产生氯气和氢气，且氯气密度小于溶液，所以水上升；
（4）先判断化合价变化，找出正极的材料，得到电子，化合价降低。