4.2 电解池（含解析） 同步测试 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 同步测试
一、单选题
1．使用石墨电极电解溶液，阴极产物为
A． B．Cu C． D．
2．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
3．电解精炼铜时，下列叙述错误的是：（　　）
A．与电源正极相连的电极是粗铜板
B．阴极发生反应：Cu2+ +2e-=Cu
C．电解池的阳极材料为纯铜薄片
D．粗铜板上发生氧化反应
4．下列反应的离子方程式正确的是（　　）
A．用铜作电极电解溶液：
B．过量铁粉加入稀硝酸中：
C．氢氧化铁溶于氢碘酸中：
D．泡沫灭火器的工作原理：
5．使用石墨电极电解溶液，阴极产物为（　　）
A． B．Cu C． D．
6．一种流体电解海水提锂的工作原理如下图所示，中间室辅助电极材料具有选择性电化学吸附/脱出锂离子功能(吸附 Li+转化为 LiMn2O4，脱出 Li+转化为 Li1-xMn2O4)。工作过程可分为两步，第一步为选择性吸附锂，第二步为释放锂，通过以上两步连续的电解过程，锂离子最终以 LiOH的形式被浓缩到阴极室。下列说法中错误的是（　　）
A．吸附与释放锂的过程中 Mn的化合价发生变化，第一步选择性吸附锂的过程中中间室材料作阴极
B．释放锂过程中中间室材料上发生的电极反应式为 Li1-xMn2O4+xLi++xe-=LiMn2O4
C．阴极室一侧离子交换膜选用阳离子交换膜，阴极室中阳离子向N极迁移
D．第二步选择性释放锂的过程中，阴极电极反应式为 O2+4e-+2H2O=4OH-
7．科学家基于 易溶于 的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备（如图）。充电时电极a的反应为：
下列说法正确的是（　　）
A．充电时电极b是阴极
B．放电时 溶液的 减小
C．放电时 溶液的浓度增大
D．每生成 ，电极a质量理论上增加
8．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（　　）
图Ⅰ碱性锌锰电池 图Ⅱ铅-硫酸蓄电池 图Ⅲ电解精炼铜 图Ⅳ银锌纽扣电池
A．图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是催化剂
B．图II所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大
C．图III所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2+浓度始终不变
D．图IV所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中还原为Ag
9．如图表示用酸性氢氧燃料电池为电源进行的电解实验。下列说法中正确的是（）
A．燃料电池工作时，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B．a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出
C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出
D．a、b两极均是石墨时，a极上产生的O2与电池中消耗的H2体积比为
10．高铁酸盐是一种高效绿色氧化剂，可用于废水和生活用水的处理。从环境保护的角度看，制备高铁酸盐较好的方法为电解法：Fe+2H2O+2OH FeO42-+3H2↑，工作原理如图所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。下列说法正确的是（　　）
A．b是电源的正极
B．阳极电极反应为Fe-6e-+4H2O= FeO42-+ 8H+
C．电解过程中，需要将阴极产生的气体及时排出
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有11.2L的H2生成
11．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，ab、cd均为离子交换膜，采用惰性电极，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是（　　）
A．通电后中间隔室的SO42-向阳极迁移，阳极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．阴极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极区溶液pH降低
D．当电路中有2mol电子通过时，会有1molO2生成
12．用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙，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）。则下列说法错误的是（　　）
A．电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生
B．b电极上发生的反应方程式为：4OH－-4e－＝2H2O+O2↑
C．曲线O-P段表示H2的体积变化
D．Q点时收集到的混合气体中H2和O2体积比为1：1
13．混合动力汽车（HEV）中使用了镍氢电池，其工作原理如图所示：
其中M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金，KOH溶液作电解液．关于镍氢电池，下列说法不正确的是（　　）
A．充电时，阴极附近pH降低
B．电动机工作时溶液中OH﹣向甲移动
C．放电时正极反应式为：NiOOH+H2O+e﹣═Ni（OH）2+OH﹣
D．电极总反应式为：MH+NiOOH M+Ni（OH）2
14．用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在电极上
B．从电极迁移到电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)
15．应对新冠肺炎疫情时所采取的措施是对环境进行彻底消毒，二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰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（　　）
A．a与电源的负极连接，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸
B．电解池a极上发生的电极反应为+ 6e -+3Cl- = NCl3+4H+
C．当有0.3 mol阴离子通过离子交换膜时，二氧化氯发生器中产生1.12 L NH3
D．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：6
16．某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如下图所示，该装置能将和转化为糖类(C6H12O6)和，X、Y是特殊催化剂型电极，下列说法错误的是（　　）
A．电源a极为负极
B．该装置中Y电极发生氧化反应
C．X电极的电极反应式为
D．理论上，每生成22.4L(标准状况下)，必有4mol由X极区向Y极区迁移
二、综合题
17．Cl2、ClO2等气体可作为水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂．我国从2 000年起逐步用ClO2代替氯气对饮用水进行消毒．
（1）工业制漂白粉的化学方程式为　 　．
（2）消毒水时，ClO2还可将水中的Fe2+、Mn2+等转化成Fe（OH）3和MnO2等难溶物除去，说明ClO2具有　 　性．
（3）工业上在80℃时电解氯化钠溶液得到 NaClO3，然后与盐酸反应得到ClO2．电解时生成ClO3﹣的电极反应式为　 　．
（4）自来水厂用ClO2处理后的水中，要求ClO2的浓度在0.1～0.8mg/L之间．碘量法可以检测水中ClO2的浓度，步骤如下：
Ⅰ．取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，再用氢氧化钠溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝．
Ⅱ．加入一定量的Na2S2O3溶液．（已知：2S2O32﹣+I2═S4O62﹣+2I﹣）
Ⅲ．加硫酸调节水样pH至1～3．
操作时，不同pH环境中粒子种类如图所示：
请回答：
①操作Ⅰ中反应的离子方程式是　 　．
②确定操作Ⅱ完全反应的现象是　 　．
③在操作Ⅲ过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是　 　．
④若水样的体积为1.0L，在操作Ⅱ时消耗了1.0×10﹣3 mol/L的Na2S2O3溶液10mL，则水样中ClO2的浓度是　 　 mg/L．
18．金属铬和氢气在工业上都有重要的用途．已知：铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬（CrSO4）．
（1）铜铬构成原电池如图1，其中盛稀硫酸烧杯中的现象为：　 　．盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液，下列关于此电池的说法正确的是：　 　
A．盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液
B．理论上1molCr溶解，盐桥中将有2molCl﹣进入左池，2molK+进入右池
C．此过程中H+得电子，发生氧化反应
D．电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥到转移到左烧杯中
（2）如构成图2电池发现，铜电极上不再有图1的现象，铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色．写出正极电极反应式：　 　．
（3）某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时，观察到了预料之外的现象：①铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状；②反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间内气泡越来越快，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气．请解释这两种现象的原因　 　．
19．全球气候变暖已经成为全世界人类面临的重大问题，研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
（1）利用“Na﹣CO
2”电池将CO 2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na﹣CO 2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管（MWCNT）为电极材料，总反应为4Na+3CO2 2Na2CO3+C．放电时该电池“吸入”CO 2，其工作原理如图一所示：
①放电时，正极产物全部以固体形式沉积在电极表面，正极的电极反应式为　 　。
②放电时，当转移0.1mol e-时，负极质量减少　 　 g。
（2）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图二所示：
①上述生产过程的能量转化方式是　 　。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极放电的电极反应式为　 　。
20．甲醇是一种重要的可再生能源．
（1）2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）△H=a kJ/mol
CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=b kJ/mol
写出由CH4和O2制取CH3OH（g）的热化学方程式：　 　．
（2）甲图是反应时CO和CH3OH（g）的物质的量浓度随时间（t）的变化曲线．从反应开始至达到平衡时，用H2表示的反应速率v（H2）=　 　．
（3）在一容积可变的密闭容器中充入10mol CO和20mol H2，发生上述反应并达到平衡，CO的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化曲线如乙图所示．
能判断该反应达到化学平衡状态的是 （填选项字母）．
A．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍
B．H2的体积分数不再改变
C．H2的转化率和CO的转化率相等
D．混合气体的平均相对分子质量不再改变
（4）以甲醇为燃料，O2为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）．若KOH溶液足量，写出燃料电池负极的电极反应式：　 　
（5）如图所示，以甲醇燃料电池作为电源实现下列电解过程．乙池中发生反应的离子方程式为　 　．当甲池中增重16g时，丙池中理论上产生沉淀质量的最大值为　 　 g．
21．在25℃时，用石墨电极电解2.0L 2.5mol．L﹣1CuSO4溶液，如有0.2mol电子发生转移，请回答下列问题：
（1）阳极发生反应　 　（填“氧化”或“还原”），电极反应式为　 　．
（2）电解后得到的铜的质量是　 　，得到氧气的体积是　 　（标准状况）．
（3）如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差　 　．
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】使用石墨电极电解溶液，阳极上Cl-发生氧化还原反应生成氯气，电极反应式为，阴极上Cu2+发生还原反应生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；
故答案为：B。
【分析】阳离子在阴极反应，铜离子比氢离子优先放电，生成铜。
2．【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.
3．【答案】C
【解析】【解答】电解精炼铜时，粗铜为阳极，和电源正极相连，发生氧化反应；精铜为阴极，和电源负极相连，发生还原反应，阴极发生反应:Cu2+＋2e－＝Cu，C符合题意；
故答案为：C
【分析】电解精炼铜的过程中，粗铜做阳极，发生失电子的氧化反应，纯铜做阴极，发生得电子的还原反应；据此结合选项进行分析。
4．【答案】B
【解析】【解答】A．铜电极是活性电极，电解时，阳极铜失去电子生成铜离子，阴极氢离子得电子生成氢气，反应方程式为，故A不符合题意；
B．过量铁粉加入稀硝酸中，铁与稀硝酸先反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，过量的铁与硝酸铁反应生成硝酸亚铁，因此反应的离子方程式为，故B符合题意；
C．氢氧化铁溶于氢碘酸中，除发生酸碱中和反应外，铁离子还与碘离子发生氧化还原反应，反应的离子方程式为，故C不符合题意；
D．泡沫灭火器的工作原理是碳酸氢钠与硫酸铝发生双水解反应产生氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，发生反应的离子方程式是，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】离子方程式的书写要注意，强酸、强碱、可溶性盐可以拆；弱酸，弱碱、难溶和为微溶性盐、氧化物不可拆；
A、铜为阳极时会优先放电形成铜离子；
B、铁过量时，会和硝酸氧化形成的铁离子反应，转化为亚铁离子；
C、铁离子可以被亚铁离子氧化；
D、泡沫灭火器装的是硫酸铝和碳酸氢钠。
5．【答案】B
【解析】【解答】使用石墨电极电解溶液，阳极上Cl-发生氧化还原反应生成氯气，电极反应式为，阴极上Cu2+发生还原反应生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；
故答案为：B。
【分析】惰性电极电解氯化铜溶液，阳极为氯离子放电生成氯气，阴极为铜离子放电生成铜。
6．【答案】B
【解析】【解答】A．Li1-xMn2O4转化为 LiMn2O4转化过程中Mn元素化合价降低，反之Mn元素化合价升高，第一步选择性吸附锂的过程中M极上H2O被氧化成O2为阳极，则中间室材料作阴极，A不符合题意；
B．释放锂过程中中间室材料作阳极，失电子发生氧化反应，电极反应式为LiMn2O4-xe-= Li1-xMn2O4+xLi+，该过程生成Li+，B符合题意；
C．释放的Li+通过左侧离子交换膜在阴极室以LiOH的形式被浓缩，因此该侧选用阳离子交换膜，中间室材料作阳极，则N极为阴极，阳离子向阴极移动，C不符合题意；
D．释放锂的过程中N极为阴极，氧气被还原，电解质溶液显碱性，所以电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，D不符合题意；
故答案为B。
【分析】A.根据吸附时 吸附 Li+转化为 LiMn2O4，脱出 Li+转化为 Li1-xMn2O4 锰元素的化合价发生改变，根据电源1中M发生的反应即可判断出中间室做阴极
B.根据释放锂时，中间室做的时阳极发生的是失去电子的反应即可写出
C.根据判断锂离子在阴极室被浓缩因此用的是阳离子交换膜
D.释放锂离子时N做阴极，是氧气得到电子变为氢氧根的过程
7．【答案】C
【解析】【解答】A．根据分析可知，充电时电极b是阳极，A不符合题意；
B．放电时电极反应式与充电时相反，根据题干信息可知，放电时电极a的反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，没有涉及c(H+)，所以NaCl溶液的pH不变，B不符合题意；
C．放电时负极的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，正极的电极反应式为Cl2+2e-=2Cl-，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，C符合题意；
D．充电时阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3，根据得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加2molNa原子，即23g/mol2mol=46g，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】充电时为电解池，正极与阳极连接，负极与阴极连接，阴极得电子发生还原反应，阳极失电子发生氧化反应，根据题干信息可知电极a为阴极，则电极b为阳极，且电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。放电时为原电池，电极a为负极，电极b为正极，且电极反应式与充电时的相反。
8．【答案】D
【解析】【解答】A．图Ⅰ所示电池中，MnO2为正极，发生反应MnO2+e-+H2O==MnOOH+OH-，A不符合题意；
B．图II所示电池放电过程中，由于两个电极都消耗硫酸，所以硫酸浓度不断减小，B不符合题意；
C．图III所示装置工作过程中，粗铜(阳极)中先发生Ni、Fe失电子，后发生Cu失电子，而纯铜(阴极)始终发生Cu2+得电子，所以电解质溶液中Cu2+浓度不断减小，C不符合题意；
D．图IV所示电池中，负极Zn失电子，正极Ag2O得电子，作氧化剂，电池工作过程中还原为Ag，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.MnO2是参与反应的，而不是用作催化剂；
B.放电过程中会消耗硫酸，所以硫酸的浓度是减小的；
C.粗铜(阳极)中先发生Ni、Fe失电子，后发生Cu失电子，而纯铜(阴极)始终发生Cu2+得电子，所以电解质溶液中Cu2+浓度不断减小；
D.氧化银做正极，是得到电子的一极，因此是氧化剂。
9．【答案】C
【解析】【解答】A.燃料电池工作时，通入氧气的电极为正极，由于电解质溶液为酸性，所以正极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，A不符合题意；
B.a极是铁，与电源的正极连接，是阳极，属于活性电极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+；b极是铜，与电源的负极连接为阴极，发生反应：Cu2++2e-=Cu，所以a极逐渐溶解，b极质量增加，B不符合题意；
C.a极是粗铜，b极是纯铜时，a极发生的电极反应是：Cu-2e-=Cu2+；逐渐溶解，b极上发生的电极反应是：Cu2++2e-=Cu，有铜析出，C符合题意；
D.a、b两极均是石墨时，在相同条件下，a极发生反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，电池的负极发生的反应是：2H2-4e-=4H+，根据在闭合回路中电子转移数目相等可知，a极产生的气体是电池中消耗的H2体积的一半，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】在原电池中，负极失去电子，发生氧化还原，正极得到电子，发生还原反应，所以电子在外电路的运动是从负极移动到正极；在电解液中，阴离子靠近负极，阳离子靠近正极运动。
10．【答案】C
【解析】【解答】A、根据方程式可知铁失去电子，铁作阳极，与电源的正极相连，因此a是电源的正极，A不符合题意；
B、阳极电极反应为Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O，B不符合题意；
C、氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，C符合题意；
D、氢气不一定处于标准状况下，不能计算其体积，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据反应方程式可知，Fe应在阳极发生氧化反应，氢气应在阴极生成，据此分析该电解装置即可。
11．【答案】B
【解析】【解答】A.阳极区溶液中的OH－发生反应，SO42－向阳极区移动，由于OH－的反应，溶液中c(OH－)减小，c(H＋)增大，溶液的酸性增强，pH减小，A不符合题意；
B.电解过程中，中间隔室中Na＋移向阴极区，形成NaOH，SO42－移向阳极区，形成H2SO4，B符合题意；
C.由分析可知，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，由于H+反应，溶液中c(H+)减小，pH增大，C不符合题意；
D.由电极反应式“4OH－－4e－=O2↑＋2H2O”可知，当电路中通过2mol电子时，反应生成0.5molO2，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】电解过程中，阳极区由溶液中的OH－发生失电子的氧化反应生成O2，其电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；阴极区由溶液中的H＋发生得电子的还原反应生成H2，其电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑；据此结合选项分析。
12．【答案】C
【解析】【解答】A. 电解过程中，a电极为阴极，溶液中的Cu2+得电子生成Cu，则表面先有红色物质析出，后有H+得电子生成氢气，有气泡产生，A不符合题意；
B. b电极为阳极，溶液中的水失电子生成氧气，发生的反应方程式为：4OH－-4e－＝2H2O+O2↑，B不符合题意；
C. 曲线O-P段，阳极生成氧气，阴极生Cu，表示O2的体积变化，C符合题意；
D. Q点时收集到的混合气体中，H2和O2标况下的体积分别为2.24L，体积比为1：1，D不符合题意；
故答案为C。
【分析】电解硫酸铜溶液时，电流由电池的正极流向负极，则b为阳极，a为阴极，电极反应式，阳极：2H2O-4e－＝4H++ O2↑；阴极：Cu2++ 2e－＝Cu、2H++ 2e－＝H2↑；
13．【答案】A
【解析】【解答】解：A．充电时阴极发生还原反应，电极反应为M+H2O+e﹣═MH+OH﹣，生成氢氧根，pH增大，故A错误；
B．电动机工作时是放电过程，原电池工作时，溶液中氢氧根离子向负极即甲电极迁移，故B正确；
C．正极得电子发生还原反应，电极反应式为NiOOH+H2O+e﹣═Ni（OH）2+OH﹣，故C正确；
D．放电过程的正极反应为NiOOH+H2O+e﹣═Ni（OH）2+OH﹣，负极反应为MH﹣e﹣+OH﹣═M+H2O，则电池总反应为MH+NiOOH M+Ni（OH）2，故D正确；
故选A．
【分析】放电过程为原电池，NiOOH转变为Ni（OH）2，镍的化合价从+3价降到+2价，则乙为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e﹣═Ni（OH）2+OH﹣，甲为负极，MH中H由0价升高到+1价，氢失电子发生氧化反应与溶液中的氢氧根离子结合成水，电极反应为MH﹣e﹣+OH﹣═M+H2O；充电是放电的逆过程，此时甲为阴极发生还原反应，乙为阳极发生氧化反应，据此解答．
14．【答案】C
【解析】【解答】A．析氢反应为还原反应，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故A错误；
B.离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C.铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e =C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e =C2H5OH+3H2O，故C正确；
D.电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
故答案为：C。
【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。
(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。
15．【答案】D
【解析】【解答】A．a电极上失去电子，为阳极，与电源的正极连接，在b极区有氢离子得电子生成氢气，氯离子通过阴离子交换膜移向a极，所以在b极区流出的Y溶液是稀盐酸，A项不符合题意；
B．电解池a极上发生的电极反应为-6e -+3Cl- = NCl3+4H+，B项不符合题意；
C．未说明氨气是否在标况下，不能确定气体体积，C项不符合题意；
D．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应为 ，其中氧化剂为NCl3，还原剂为 ，二者物质的量比为1：6，D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】右侧为电解池，a极铵根离子失去电子生成NCl3，a为电解池阳极，电极反应为-6e -+3Cl- = NCl3+4H+，b为电解池阴极，阴极上氢离子得到电子生成H2，电极反应式为2H++2e-=H2↑。
16．【答案】D
【解析】【解答】A．X电极上得电子转化为糖类，发生还原反应，为电解池的阴极，连接负极，则电源a极为负极，A不符合题意；
B．该装置是电解池装置，与电源正极b极相连的Y电极是电解池的阳极，阳极失电子发生氧化反应，B不符合题意；
C．X电极是阴极，发生还原反应，电极反应式为，C不符合题意；
D．X电极是阴极，而电解池中氢离子向阴极移动，所以氢离子从阳极Y极区向阴极X极区移动，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】X电极上得电子转化为，则电极X为阴极，a极为负极，Y电极为阳极，b极为正极。
17．【答案】（1）2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O
（2）氧化
（3）Cl﹣+3H2O﹣6e﹣=ClO3﹣+6H+
（4）2ClO2+2I﹣=I2+2ClO2﹣；溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色；ClO2﹣+4I﹣+4H+=2I2+Cl﹣+2H2O；0.675
【解析】【解答】解：（1）利用氯气与消石灰反应制备漂白粉，反应生成氯化钙、次氯酸钙与水，反应方程式为：2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，
故答案为：2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O；（2）反应中Fe、Mn元素化合价升高，被氧化，说明ClO2具有氧化性，
故答案为：氧化性；（3）工业上在80℃时电解氯化钠溶液得到 NaClO3，氯离子发生氧化反应得到ClO3﹣，根据O元素守恒，可知有水参加反应，根据电荷守恒可知有氢离子生成，电极反应式为：Cl﹣+3H2O﹣6e﹣=ClO3﹣+6H+，
故答案为：Cl﹣+3H2O﹣6e﹣=ClO3﹣+6H+；（4）①ClO2具有氧化性，加入淀粉后溶液变蓝，说明I﹣被氧化性I2，由图可知中性条件下生成ClO2﹣，反应离子方程式为：2ClO2+2I﹣=I2+2ClO2﹣，
故答案为：2ClO2+2I﹣=I2+2ClO2﹣；②加入最后一滴Na2S2O3溶液时，溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色，说明滴定到终点，
故答案为：溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色；③由图可知，酸性条件下ClO2﹣具有氧化性，将I﹣被氧化性I2，自身被还原为Cl﹣，反应离子方程式为：ClO2﹣+4I﹣+4H+=2I2+Cl﹣+2H2O，
故答案为：ClO2﹣+4I﹣+4H+=2I2+Cl﹣+2H2O；④设1L水样中ClO2为xg，则：
2ClO2 ～～ I2 ～～ 2S2O32﹣
135g 2mol
xg 1.0×10﹣3 mol/L×0.01mL
所以135g：xg=2mol：1.0×10﹣3 mol/L×0.01mL
解答x=6.75×10﹣4
则水样中ClO2的浓度是0.675mg/L
故答案为：0.675．
【分析】（1）利用氯气与消石灰反应制备漂白粉，反应生成氯化钙、次氯酸钙与水；（2）反应中Fe、Mn元素化合价升高，被氧化；（3）工业上在80℃时电解氯化钠溶液得到 NaClO3，氯离子发生氧化反应得到ClO3﹣，根据O元素守恒，可知有水参加反应，根据电荷守恒可知有氢离子生成；（4）①ClO2具有氧化性，加入淀粉后溶液变蓝，说明I﹣被氧化性I2，由图可知中性条件下生成ClO2﹣，配平书写离子方程式；
②加入最后一滴Na2S2O3溶液时，碘反应完毕，溶液蓝色褪去；
③由图可知，酸性条件下ClO2﹣具有氧化性，将I﹣被氧化性I2，自身被还原为Cl﹣；
④根据电子转移守恒、2S2O32﹣+I2═S4O62﹣+2I﹣，可知关系式：2ClO2～I2～2S2O32﹣，结合关系式计算．
18．【答案】（1）铜电极上有气泡产生；B
（2）4H++NO3﹣+3e﹣=NO↑+2H2O
（3）铜离子水解使溶液显酸性，氢离子与Cr反应生成氢气，气泡使铜疏松；形成了铬铜原电池，加快了反应速率，所以产生气体气体速率加快．
【解析】【解答】解：（1）铬能与稀硫酸反应生成氢气，盛稀硫酸烧杯中在铜电极上有气泡产生；
A、盐桥中不是都可以用饱和KCl琼脂溶液，若电解质溶液为硝酸银溶液时，会生成沉淀，故A错误；
B、1molCr反应，转移2mol电子，为保持电荷守恒，盐桥中将有2molCl﹣进入左池，2molK+进入右池，故B正确；
C、氢离子得电子发生还原反应，故C错误；
D、盐桥中是离子移动，无电子通过，故D错误；
故答案为：铜电极上有气泡产生；B；（2）正极上是硝酸根离子得电子生成NO，有氢离子参与反应，电极反应式为：4H++NO3﹣+3e﹣=NO↑+2H2O，故答案为：4H++NO3﹣+3e﹣=NO↑+2H2O；（3）①硫酸铜溶液中因为铜离子水解使溶液显酸性，氢离子与Cr反应生成氢气，气泡使铜疏松；Cr能够与硫酸铜溶液反应置换出Cu，形成了铬铜原电池，加快了反应速率，所以产生气体越来越快，
故答案为：铜离子水解使溶液显酸性，氢离子与Cr反应生成氢气，气泡使铜疏松；形成了铬铜原电池，加快了反应速率，所以产生气体气体速率加快．
【分析】（1）铬能与稀硫酸反应，生成氢气；
A、盐桥中不是都可以用饱和KCl琼脂溶液，要考虑能否与电解质溶液反应；
B、1molCr反应，转移2mol电子；
C、氢离子得电子发生还原反应；
D、盐桥中是离子移动，无电子通过；（2）正极上是硝酸根离子得电子生成NO，结合电荷守恒和原子守恒书写电极反应式；（3）Cr能够置换出Cu形成原电池，加快反应速率，硫酸铜溶液水解显酸性，与Cr反应生成氢气．
19．【答案】（1）3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C；2.3
（2）太阳能和电能转化为化学能；2CO32-－4e-＝2CO2↑+ O2↑
【解析】【解答】(1)①由示意图可知，正极上CO2得电子发生还原反应上生成C，故电极方程式为3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C，故答案为：3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C；②负极上发生的电极反应4Na-4e-=4Na+，则负极质量减少为0.1mol×23g/mol=2.3g，故答案为：2.3；（2）①据图示可知是太阳能和电能转化为化学能的变化过程，故答案为：太阳能和电能转化为化学能；②在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为Ca0和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应是碳酸根离子失电子生成氧气的过程，电极反应式为：2CO32--4e-═2CO2↑+O2↑，故答案为：2CO32--4e-═2CO2↑+O2↑。
【分析】(1)①由示意图可知，正极上CO2得电子发生还原反应上生成C；②负极上发生的电极反应4Na-4e-=4Na+；（2）①据图示可知是太阳能和电能转化为化学能的变化过程；②在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为Ca0和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应是碳酸根离子失电子生成氧气的过程。
20．【答案】（1）2CH4（g）+O2（g）=2CH3OH（g）△H=（a+2b）kJ/mol
（2）0.15mol/（L min）
（3）B；D
（4）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O
（5）2Cu2++2H2O 2Cu+O2+4H+；34.8
【解析】【解答】解：（1）已知①2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）△H=a KJ/mol
②CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=b KJ/mol，①+②×2可得到2CH4（g）+O2（g）=2CH3OH（g）△H=（a+2b）kJ/mol，
故答案为：2CH4（g）+O2（g）=2CH3OH（g）△H=（a+2b） kJ/mol；（2）用甲醇表示的反应速率v= =0.075mol/（L min），氢气表示的反应速率是甲醇的2倍，即0.15mol/（L min），
故答案为：0.15 mol/（L min）；（3）A．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍，不能说明正逆反应速率相等，不一定平衡，故A错误；
B．H2的体积分数不再改变是化学平衡的特征，达到了平衡，故B正确；
C．反应的方程式为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），充入10mol CO和20mol H2，消耗的反应物的物质的量为1：2，则无论是否达到平衡状态，H2的转化率和CO的转化率都相等，故C错误；
D．体系中气体的平均摩尔质量等于质量和物质的量的比值，物质的量变化，质量不变，所以当体系中气体的平均摩尔质量不再改变，证明达到了平衡，故D正确．
故答案为：BD；（4）碱性条件下，甲醇在负极被氧化生成碳酸根离子，电极方程式为CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O，故答案为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；（5）图2中甲池为原电池，通入甲醇的电极为负极，铜氧气的电极为正极，则乙池中石墨为阳极，银为阴极，溶液中铜离子在银电极析出，Cu2++2e﹣=Cu，阳极上是氢氧根离子放电生成氧气，所以电极反应为：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，电池反应的离子方程式为：2Cu2++2H2O 2Cu+O2+4H+，丙中与银连接的Pt电极为阳极，另一个电极为阴极，电极反应为阳极：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，阴极为2H++2e﹣=H2↑，MgCl2+2H2O Mg（OH）2↓+H2↑+Cl2↑，甲池中发生的反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，溶液中甲醇和氧气反应后导致溶液质量增大，每反应2mol甲醇和3mol氧气反应溶液质量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，电子转移为12mol，当甲池中增重16g时，电子转移1.2mol，电子守恒得到丙池中理论上产生沉淀为氢氧化镁，依据化学方程式，生成1mol氢氧化镁，电子转移2mol电子，则电子转移1.2mol，生成沉淀氢氧化镁0.6mol，计算得到物质的量为质量=0.6mol×58g/mol=34.8g，
故答案为：2Cu2++2H2O 2Cu+O2+4H+；34.8．
【分析】（1）利用盖斯定律，1式加2式的二倍即可得到该方程式及焓变；（2）根据反应速率v= ，结合物质表示的反应速率之比等于物质前边的系数之比来计算；（3）平衡标志是正逆反应速率相同，各成分浓度保持不变分析判断选项；（4）碱性条件下，甲醇在负极被氧化生成碳酸根离子；（5）图2中甲池为原电池，通入甲醇的电极为负极，铜氧气的电极为正极，则乙池中石墨为阳极，银为阴极，溶液中铜离子在银电极析出，丙中与银连接的Pt电极为阳极，另一个电极为阴极，丙中与银连接的Pt电极为阳极，另一个电极为阴极，电极反应为阳极：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，阴极为2H++2e﹣=H2↑，MgCl2+2H2O Mg（OH）2↓+H2↑+Cl2↑，甲池中发生的反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，溶液中甲醇和氧气反应后导致溶液质量增大，每反应2mol甲醇和3mol氧气反应溶液质量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，电子转移为12mol，当甲池中增重16g时，电子转移1.2mol，电子守恒得到丙池中理论上产生沉淀为氢氧化镁质量．
21．【答案】（1）氧化；4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑
（2）6.4g；1.12L
（3）12.8g
【解析】【解答】解：在25℃时，用石墨电极电解2.0 L，2.5mol/LCuSO4溶液中Cu2+物质的量为5mol．
（1）电解过程中，溶液中阴离子氢氧根离子移向阳极发生氧化反应，4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑，电极反应：4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑；
（2）依据电极反应电子守恒，有0.20mol电子发生转移，生成铜物质的量为0.1mol，质量是0.1mol×64g/mol=6.4g，生成氧气物质的量为0.05mol，标况下的体积是0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
（3）如用等质量的两块铜片代替石墨作电极，是镀铜，阳极反应为：Cu﹣2e﹣=Cu2+；阴极电极反应为：Cu2++2e﹣=Cu；电子转移0.2mol，阳极减少质量为0.1mol×64g/mol=6.4g；同时阴极析出铜6.4g，电解后两铜片的质量相差12.8g；
故答案为：（1）氧化；4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑；（2）6.4g；1.12L；（3）12.8g；
【分析】（1）在电解池中，阳极发生失电子的氧化反应；其反应的离子主要为水电离出的OH-；
（2）根据得失电子守恒确定参与反应的铜的物质的量，以及产生的氧气的物质的量；再结合公式计算；
（3）“用等质量的两块铜片代替石墨作电极”利用的是电解池原理进行电镀，根据电极反应式，结合得失电子守恒进行计算。