1.3 电能转化为化学能——电解 同步测试题 （含解析）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 同步测试题
一、单选题
1．氯碱工业是以电解食盐水为基础的工业，电解食盐水同时得到两种气体（一种是密度最小的气体，一种是黄绿色气体）和一种强碱。下列有关说法错误的是（　　）
A．电解食盐水得到的两种气体分别是H2和Cl2
B．实际生产中采用电解饱和食盐水，可以减少产品的损失
C．氯碱工业的产品之一为烧碱
D．工业常用光照H2和Cl2混合气体的方法制备HCl
2．最近，科学家报道了一种新型可充电钠电池，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．放电时，X极为负极
B．充电时， 向X极迁移
C．放电时，Y极反应为
D．电极材料中，单位质量金属放出的电能：
3．双氧水是一种重要的绿色试剂，工业上可采取电解较稀浓度的硫酸来制取双氧水(H2O2为还原产物)，其电解的化学方程式为：3H2O+3O2 O3+3H2O2。下列有关说法正确的是（　　）
A．电解池的阳极生成双氧水，阴极生成臭氧
B．电解池中H+移向阴极
C．产生臭氧的电极反应式为3H2O+6e-=O3+6H+
D．产生双氧水的电极反应式为2H2O-2e- =H2O2+2H+
4．某学生设计了制备NaOH溶液和盐酸的电解装置如下。下列有关说法错误的是（　　）
A．N接电源的负极
B．M极的电极反应式是
C．工作时③室中的Cl-移向②室，X为盐酸产品
D．工作时①室溶液的pH不变
5．一种微生物电池处理含氮( )废水的装置如下图所示。下列说法正确的是（　　）
A．电池放电时将电能转化为化学能
B．放电时，电极B附近溶液的pH降低
C．放电时的负极反应为：C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+
D．理论上，电极A每消耗1mol C6H12O6，电极B处生成1mol N2
6．研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超长性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极，用AlCl 和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A．放电时，导线中电子从铝流向石墨
B．充电时，有机阳离子向铝电极方向移动
C．放电时，负极反应为Al+7 AlCl ﹣3e-＝4Al2Cl
D．充电时，阳极反应为Cn+ AlCl +e-＝CnAlCl4
7．如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是（　　）
A．a为负极、b为正极 B．c电极发生了还原反应
C．电解过程中，d电极质量增加 D．溶液中电子移动方向为d→c
8．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn +2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+ 4KOH，下列叙述错误的是（　　）
A．放电时负极反应为：Zn – 2e-+ 2OH- ＝ Zｎ(OH)2
B．充电时阴极反应为：Fe(OH)3- 3e-+ 5OH- ＝ FeO42-+ 4H2O
C．放电时每转移3mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
9．根据图示回答，下列说法不正确的是(　　)
A．此装置用于铁表面镀铜时，a极为铁
B．此装置用于电镀铜时，硫酸铜溶液的浓度不变
C．燃料电池中正极反应为 O2＋2e－＋2H＋=H2O
D．若用该装置进行粗铜的精炼，当有1 mol水生成时，可得到64 g精铜
10．电解制备钴()的工作原理如图所示。下列关于该装置工作时的说法错误的是（　　）
A．a为电源的正极
B．钴电极上的电极反应为
C．Ⅱ室中的浓度减小
D．若不使用离子交换膜，石墨电极上会析出
11．一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，电池总反应为：。
下列说法错误的是（　　）
A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极
B．充电时，阴极反应：
C．有机高聚物中含有极性键、非极性键和氢键
D．合成有机高聚物的单体：
12．如图所示，其中甲池的总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O下列说法正确的是（　　）
A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置
B．甲池通入CH3OH的电极反应为CH3OH﹣6e﹣+2H2O=CO32﹣+8H+
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D．甲池中消耗560mL（标准状况下）O2，此时丙池中理论上最多产生2.9g固体
13．液氨中存在平衡：，用情性电极电解的液氨溶液的装置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．的键角小于键角
B．电极b连接电源正极
C．电解液中不定向移动
D．a极发生的反应为
14．已知Fe2+与H2O2溶液混合发生Fenton反应生成氧化性很强的羟基自由基( OH)，可将CN-氧化为低毒的CNO-，实现废水处理的目的。三维电极电解-Fenton反应处理废水的原理如图所示，多孔焦炭电极将整个电解槽变成了许多微电解池。下列说法错误的是（　　）
A．钛合金电极反应式为2H2O- 2e- =2H++2 OH
B．阴极电极反应式为O2+ 2H++ 2e - = H2O2
C．焦炭电极表面能产生 OH使废水处理效率提高
D．Fe(OH)2+能在钛合金电极实现再生循环利用
15．下列说法正确的是（　　）
A． 图中，随着电解的进行，溶液中 增大
B． 图中，Mg电极作电池负极
C． 图中，发生的反应为
D． 图中，K分别与M、N连接，Fe电极均受到保护
16．耦合电化学合成法从 合成碳酸二甲酯( )的反应原理如图1所示，反应②的机理如图2所示。下列说法正确的是（　　）
A．该电化学合成法从 合成碳酸二甲酯的总反应是非氧化还原反应
B．图2含 物质中 的价态保持不变
C． 是反应②的催化剂
D．工作过程中反应①、②和③逐级转移电子，电子的能量保持不变
二、综合题
17．电解原理在化学工业中有广泛应用．下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连．
请回答以下问题：
（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和KCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，Y电极反应式是　 　、发生　 　反应．在X极附近观察到的现象是　 　电极反应式是　 　检验Y电极反应产物的方法是　 　
（2）若X、Y都是银电极，a是稀硝酸银溶液，开始实验，X极的电极反应式是　 　．
Y电极的电极反应式是　 　，电解前后硝酸银溶液的浓度　 　（变大、变小或不变）若某电极质量增重108克，则在电路中有　 　mol的电子发生转移．
18．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题（甲、乙、丙三池中溶质足量），当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。当乙池中C极质量减轻10.8 g时，回答下列问题。
（1）写出A极的电极方程式：　 　。
（2）甲池中B电极理论上消耗O2的体积（标准状况下）为多少毫升
（3）若丙池中溶液的体积为1000 mL，此时丙池中溶液的pH为多少？
19．
（1）I.已知：①2Cu2S(s)+3O2(g)=2Cu2O(s)+2SO2(g) ΔH= 768.2 kJ mol 1②2Cu2O(s)+Cu2S(s)=6Cu(s)+SO2(g) ΔH=+116.0 kJ mol 1
则Cu2S(s)+O2(g)=2Cu(s)+SO2(g) ΔH=　 　。
（2）II.如图所示，E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸；A、B均为铂片，压在滤纸两端；R、S为电源的电极；M、N是用多微孔的Ni制成的电极，在碱溶液中可视为惰性电极：G为电流计；K为开关；C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，将开关K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。
回答下列问题：
R为　 　(填“正”或“负”)极。
（3）通电一段时间后，M极附近溶液的pH　 　(填“变大”、“变小”或“不变”)；B极区的电极反应式为　 　。
（4）滤纸上的紫色点向　 　(填“A”或“B”)方向移动。
（5）通电一段时间后，C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，C、D中的气体逐渐减少，C中的电极反应式为　 　。
20．油气开采过程中会产生有害的，油气脱硫一直是石油工业研究的重点。
（1）输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀属于　 　腐蚀(填“化学”或“电化学”)。
（2）石化工业，常采用碳酸钠溶液作为脱硫吸收剂。
①已知：，；。请写出与足量碳酸钠溶液反应的离子方程式：　 　。
②工业生产中常采用从吸收塔顶淋入吸收液、塔底通入待处理油气的逆流喷淋吸收法，这样做的好处是　 　。
（3）与重整，不但可以消除污染，还可以制氢。主要反应如下：
①该反应在给定条件下是否能自发进行？　 　(填“是”或“否”)。
在研究反应发生的适宜条件时，发现：过多的会导致催化剂失活；助剂有稳定催化剂的作用。同时，得出一组图像，请根据图中信息回答问题：
②图(a)为随温度升高，氢气平衡收率图，由图像可知该反应正向　 　0(填“>”或“<”)。
③图(b)为，催化剂条件下投入等量，投料比[]分别为1∶1，1∶3、12∶1达平衡时转化率、平均反应速率图。请判断投料比对应图中　 　组图像(填“A”“B”或“C”)；在三组图像中，C组图像中平均速率最低的可能原因是　 　。
④未添加助剂时，无积碳，随着添加量的变化，积碳量变化如图(c)所示，由此可推知，助剂可能催化了原料气发生的　 　反应(填化学方程式)。
（4）油气脱硫也可以采用电解法，原理如图所示：
请写出甲电极所在区域发生的总电极反应式：　 　。
21．工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：
CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）△H
（1）能判断反应达到平衡状态的依据是 （填字母序号）．
A．2V逆（H2）=V正（CO）
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．CH3OH，CO，H2的浓度都不再发生变化
E．容器内CO，H2、CH3OH的浓度之比为1：2：1
F．CO，H2、CH3OH的速率之比为1：2：1
（2）CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1，该反应△H　 　0（填“＞”或“＜”）
（3）一定温度下，将4a mol H2和2amol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50%，则：
①该反应的平衡常数为　 　．
②若此时再向该容器中投入a mol CO、2amol H2 和amol CH3OH，判断平衡移动的方向是　 　 （“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）；
③在其他条件不变的情况下，将容器体积压缩到原来的 ，与原平衡相比，下列有关说法正确的是　 　（填字母）．
A．H2的浓度减小；
B．正反应速率加快，逆反应速率也加快；
C．甲醇的物质的量增加；
D．重新平衡时， 增大；
（4）图2表示在温度分别为T1、T2时，平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线，A、C两点的反应速率A　 　C（填“＞”、“=”或“＜”，下同），A、C两点的化学平衡常数A　 　C，由状态B到状态A，可采用　 　的方法（填“升温”或“降温”）．
（5）甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）结构示意图3，写出 a处电极上发生的电极反应式　 　．
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A．电解食盐水同时得到两种气体，一种是密度最小的气体是氢气，一种是黄绿色气体为氯气，和一种强碱应该是氢氧化钠，即电解食盐水得到的两种气体分别是H2和Cl2，A不符合题意；
B．饱和食盐水可以降低氯气的溶解度，因此实际生产中采用电解饱和食盐水，可以减少产品的损失，B不符合题意；
C．根据原子守恒可知氯碱工业的产品之一为烧碱，C不符合题意；
D．光照H2和Cl2混合气体容易发生爆炸，工业常用点燃H2和Cl2混合气体的方法制备HCl，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、电解食盐水生成氯气、氢气、氢氧化钠；
B、饱和食盐水可以减少氯气的溶解；
C、氢氧化钠俗称烧碱、火碱、苛性钠；
D、氯气和氢气混合光照容易发生爆炸。
2．【答案】D
【解析】【解答】A．放电时，该电池为原电池，X极上钠失电子形成钠离子，发生氧化反应，为原电池的负极，故A不符合题意；
B．充电时，X极是阴极， 向X极迁移，故B不符合题意；
C．放电时，该装置为原电池，Y极为原电池的正极，由图可知CaFeO3转化为CaFeO2.5，电极反应为： ，故C不符合题意；
D．锂的摩尔质量比钠小，故锂单位质量输出的电能多，单位质量金属放出的电能： Li＞Na，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】 Na和Li都容易失去一个电子，但在做电极材料时，由于锂的摩尔质量较小，因此单位质量金属锂放出的电能更大。
3．【答案】B
【解析】【解答】A．题中“H2O2都为还原产物”，可说明H2O2在电解池阴极生成，O3为阳极产物，A不符合题意；
B．电解时，阳离子向阴极移动，B符合题意；
C．H2O2都为还原产物，则O3为氧化产物，电极反应为3H2O-6e-=O3+6H+，C不符合题意；
D．H2O2为还原产物，产生双氧水的电极反应式为3O2+6e-+6H+=3H2O2，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】题中“H2O2为还原产物”，可说明H2O2在电解池阴极生成，电极反应式为3O2+6e-+6H+=3H2O2，则O3为阳极上的氧化产物，电极反应为3H2O-6e-=O3+6H+；据此结合选项分析。
4．【答案】D
【解析】【解答】A．根据图示可知：在N极进入的是稀NaOH溶液，流出的是浓NaOH溶液，说明在N电极水电离产生的H+得到电子变为H2逸出，故N电极为阴极，连接电源的负极，A不符合题意；
B．根据选项A分析可知：N电极为阴极，则M电极为阳极，在M电极上H2SO4溶液中水电离产生的OH-失去电子变为O2逸出，电极反应式为：，B不符合题意；
C．在M电极上，水电离产生的OH-在M电极失去电子变为O2逸出，为维持电荷平衡，H+通过离子交换膜进入②室，工作时③室中的Cl-移向正电荷较多的阳极区，即Cl-移向②室，故X为盐酸产品，C不符合题意；
D．工作时①室实质上是电解水，水电离产生的H+进入②室，硫酸的物质的量不变，但溶液的水减小，故c(H2SO4)增大，溶液的pH减小，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．根据阴极连接电源的负极意；
B．根据阳极失去电子发生氧化；
C．根据图中离子的放电和移动分析；
D．硫酸的物质的量不变，但溶液的水减小，浓度变大。
5．【答案】C
【解析】【解答】A．电池放电时为原电池，是将化学能转化为电能的过程，A项不符合题意；
B．放电时，电极B上 得电子，生成氮气，作正极，电极方程式为： ，H+被消耗，附近溶液的pH升高，B项不符合题意；
C．放电时，电极A上C6H12O6失去电子，生成二氧化碳和H+，作负极，电极方程式为：C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+，C项符合题意；
D．由BC项可知，该原电池的总反应为： ，则电极A每消耗1mol C6H12O6，电极B处生成N2的物质的量= ，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据物质的转化和电子转移的情况，有机物在负极失去电子发生氧化反应，A为负极，B为正极，硝酸根得到电子发生还原反应。根据正极和负极的电极式写出总的方程式，结合电子转移情况即可计算正负极产物的变化量
6．【答案】D
【解析】【解答】A．放电时铝是活泼的金属，铝做负极，石墨做正极，电子由负极沿着导线流向正极，故A不符合题意；
B．原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；在电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，所以充电时，有机阳离子向铝电极方向移动，故B不符合题意；
C．放电时负极Al发生氧化反应生成铝离子，铝离子与AlCl 结合生成Al2Cl ，故C不符合题意；
D．充电时，石墨是阳极，电解池中阴离子向阳极移动，其电极反应式为：Cn+AlCl -e-＝CnAlCl4，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】
A.放电是原电池，电子由负极沿导线流向正极，而铝电极是负极；
B.原电池时，铝电极是负极，阳离子向负极移动；
C.放电时，负极是铝，根据工作原理图，AlCl4- 生成Al2Cl7-；
D.充电时电解池，阳极是石墨，由图像可知生成AlCl4-。
7．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析可知，a为直流电源的正极，b为负极，故A不符合题意；
B．由分析可知，与正极相连的c为电解池的阳极，氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氯气，故B不符合题意；
C．由分析可知，与负极相连的d为阴极，铜离子在阴极上得到电子发生还原反应生成铜，则电解过程中，d电极质量增加，故C符合题意；
D．溶液中不可能存在电子的移动，只可能存在离子的定向移动，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】电流方向与电子方向相反，据此可判断出a是正极，b是负极，c是阳极，d是阴极；得电子发生还原反应，失电子发生氧化反应；阳极的电极反应式为2Cl--2e-= Cl2↑，阴极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu；注意电子是通过导线移动的。
8．【答案】C
【解析】【解答】放电为原电池，负极失电子发生氧化反应：Zn – 2e-+ 2OH- ＝ Zn(OH)2　A对
正极反应为2K2FeO4＋6e+8H2O=2Fe(OH)3+10OH-,有OH-生成，所以正极附近碱性增强，D对
充电时是电解池，阳极发生氧化反应：Fe(OH)3- 3e-+ 5OH- ＝ FeO42-+ 4H2O B对
原电池中正极得电子，发生的是还原反应，故C错
【分析】（1）放电时为原电池，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应；
（2）充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。
9．【答案】A
【解析】【解答】A.根据题图可知H2失电子，发生氧化反应，故通入H2一侧电极为燃料电池负极，则b极为阴极，a极为阳极，该装置用于铁表面镀铜时，铜作阳极，铁作阴极，因此a极为Cu，b极为Fe，A符合题意；
B.电镀铜时，阳极反应为Cu－2e－=Cu2＋，阴极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，CuSO4溶液的浓度不变，B不符合题意；
C.燃料电池中正极上O2发生还原反应，且H＋向正极移动参与反应，C不符合题意；
D.燃料电池总反应为2H2＋O2=2H2O，当生成1 mol水时转移2 mol电子，根据Cu2＋＋2e－=Cu可知，若转移2 mol电子，则得到精铜的质量为64 g，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】A.铁表面镀铜时，铁做阴极，铜做阳极；
B.电镀铜的过程中，CuSO4溶液的浓度保持不变；
C.酸性条件下，O2在正极发生得电子的还原反应，生成H2O，据此写出电极反应式；
D.根据电极反应式进行计算；
10．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析知，a为电源的正极，A不符合题意；
B．钴为阴极，电极反应式为，B不符合题意；
C．由I室中发生的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2，电解池中阳离子移到正极，即I室溶液中H+移到II室，阴离子移到负极，III室中Cl-移到II室，则II室的浓度增大，C符合题意；
D．若I、II室之间不使用阳离子交换膜，II室中Cl-移到阳极先失电子，则石墨电极上会析出，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．阳极与电源的正极相连；
B．阴极得电子发生还原反应；
C．电解池中阳离子移到正极，阴离子移到负极；
D．依据放电顺序，阴离子移到阳极先失电子。
11．【答案】B
【解析】【解答】A．根据总反应可知，Zn所在电极为负极，即放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极，A不符合题意；
B．由分析可知，充电时，阴极反应： ，B符合题意；
C．根据高聚物的结构可知，高聚物中存在作用力：极性键、非极性键和氢键，C不符合题意；
D．有机高聚物的结构片段发现可知，是加成聚合产物，合成有机高聚物的单体是： ，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.根据总反应可知，放电时，Zn为负极；
C.高聚物中存在极性键、非极性键和氢键；
D.发生加聚反应得到有机高聚物。
12．【答案】D
【解析】【解答】解：A、甲池是燃料电池，乙池和丙池有外接电源属于电解池，所以甲池是把化学能转变为电能的装置，乙池和丙池是把电能转变为化学能的装置，故A错误．
B、燃料电池中，投放燃料的电极是负极，负极上燃料失去电子放电氧化反应，电极反应式为CH3OH﹣6e﹣+8HO﹣=CO32﹣+6H2O，故B错误．
C、甲池中投放甲醇的电极是负极，投放氧气的电极是正极，所以乙池中石墨是阳极，银极是阴极，电解时，石墨极上析出氧气，银极上析出铜，所以要想使CuSO4溶液恢复到原浓度应加入氧化物而不是氢氧化铜，故C错误．
D、甲池中消耗560mL（标准状况下）O2，转移电子0.1mol，根据转移电子守恒知，丙池中生成0.05mol氢气，同时生成0.1mol氢氧根离子，氢氧根离子和镁离子生成氢氧化镁沉淀，所以氢氧化镁沉淀的物质的量是0.05mol，氢氧化镁沉淀的质量=0.05mol×58g/mol=2.9g，故D正确．
故选D．
【分析】A、根据图知，甲池是原电池，乙池和丙池是电解池，原电池是把化学能转变为电能的装置，电解池是把电能转变为化学能的装置．
B、甲池中投放燃料的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应．
C、根据“析出什么物质加入什么物质”的原则判断是否正确．
D、根据转移电子与生成沉淀的关系式计算判断．
13．【答案】D
【解析】【解答】A．是正四面体形结构，是V形，因此的键角大于键角，A不符合题意；
B．b极为阴极，连接电源的负极，故B不符合题意；
C．电解过程中，阳离子向阴极移动，电解液中定向移动到阴极，故C不符合题意；
D．a极为阳极，发生失去电子的氧化反应，即a极发生的反应为，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】b极生成氮气，氮元素由-3价升高为0价价态升高失电子，故b极为阳极，a极为阴极。
14．【答案】D
【解析】【解答】A．由分析知，A不符合题意；
B．由分析知，B不符合题意；
C．多孔焦炭电极将整个电解槽变成许多微电解池，其作阳极的部分对应电极反应与钛合金电极相同，也可产生·OH，使废水处理效率提高，C不符合题意；
D．Fe(OH)2+中Fe元素为+3价，变回Fe2+需得电子，故可在石墨电极（阴极）上再生循环，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图示知，钛合金电极连接电源正极，作电解的阳极，H2O在电极表面放电生成·OH和H+，电极反应为：2H2O-2e- =2H++2·OH，石墨电极为电解的阴极，O2在电极表面得电子生成H2O2，电极反应为：O2+2e-+2H+=H2O2。
15．【答案】D
【解析】【解答】A.图中阴极氢离子得电子生成氢气，则氢离子浓度减小，故A不符合题意；
B.图中 与氢氧化钠溶液能发生自发的氧化还原反应， 失电子为负极， 为正极，故B不符合题意；
C.图中负极上 失电子，正极上 得电子，所以电池反应为： ，故C不符合题意；
D.图中K与M连接时，Fe作阴极被保护，K与N连接，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，所以K分别与M、N连接，Fe电极均受到保护，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】本题考查了原电池原理和电解池原理，题目难度不大，注意把握正负极和阴阳极的判断以及电极上发生的反应。
16．【答案】A
【解析】【解答】A．①阴极：CO2 +2CH3OH+2e-=CO+2CH3O-+H2O，③阳极：2Br--2e-=Br2，②2CH3O-+CO+Br2=2Br-+(CH3O)2CO，①+②+③得总反应CO2 +2CH3OH H2O+(CH3O)2CO，合成碳酸二甲酯过程中，元素的化合价末发生变化，总反应是非氧化还原反应，A符合题意；
B．图2由 →PdBr2，Pd元素从0升到+2价， 的价态发生变化，B不符合题意；
C．反应②发生Br2→2Br-， 参与反应，作为中间产物，不是催化剂，C不符合题意；
D．工作过程中反应①发生CO2→CO得到2个电子，③2Br-→Br2都是失去2个电子，反应②Br2→2Br-得电子，CO失电子生成(CH3O)2CO，反应①、②和③不是逐级转移电子，电子的能量保持不变，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.氧化还原反应中一定有元素的化合价发生变化；
B.Pd→PdBr2时Pd元素从0升到+2价；
C.PdBr2参与反应，为中间产物；
D.反应①、②和③不是逐级转移电子。
17．【答案】（1）2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑；氧化；溶液会变红；2H++2e﹣=H2↑；将湿润的淀粉碘化钾试纸接近出气口，如果试纸变蓝色就说明生成氯气
（2）Ag++e﹣=Ag；Ag﹣e﹣=Ag+；不变；1
【解析】【解答】解：（1）①若X、Y都是惰性电极，a是饱和KCl溶液，Y电极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，发生氧化反应，氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，碘遇淀粉试液变蓝色，所以氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，X为阴极电极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H++2e﹣=H2↑，同时该电极附近生成氢氧根离子，遇到酚酞试液会变红；
故答案为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑；氧化；溶液会变红；2H++2e﹣=H2↑；将湿润的淀粉碘化钾试纸接近出气口，如果试纸变蓝色就说明生成氯气；（2）若X、Y都是银电极，a是稀硝酸银溶液，开始实验，X为阴极电极上银离子放电生成银，电极反应式为Ag++e﹣=Ag，Y为阳极电极上银本身失电子放电生成银离子，电极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+，发生氧化反应，由阴阳极的电极反应得电解前后硝酸银溶液的浓度不变；若某电极质量增重108克，根据阴极反应方程式Ag++e﹣=Ag，则在电路中电子转移为 =1mol；故答案为：Ag++e﹣=Ag；Ag﹣e﹣=Ag+；不变；1．
【分析】（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和KCl溶液，Y为阳极电极上氯离子放电生成氯气，发生氧化反应，氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，X为阴极电极上氢离子放电生成氢气，同时该电极附近生成氢氧根离子，遇到酚酞试液会变红；（2）若X、Y都是银电极，a是稀硝酸银溶液，开始实验，X为阴极电极上银离子放电生成银，Y为阳极电极上银本身失电子放电生成银离子，发生氧化反应，电解前后硝酸银溶液的浓度不变；根据电极反应计算电子转移．
18．【答案】（1）CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32－＋6H2O
（2）甲池中B电极理论上消耗O2的体积（标准状况下）为56mL。
（3）丙池中溶液的pH为1
【解析】【解答】（1）甲池能自发进行氧化还原反应为原电池，燃料电池中，燃料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：CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O。
（2）C极上的电极反应为：Ag-e-═Ag+，B电极上的电极反应为：O2+2H2O+4e-═4OH-，当池中C极质量减轻10.8g时，即转移电子是0.1mol，此时甲池中B电极理论上消耗O2的物质的量是0.025mol，体积为0.025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL。
（3）当池中C极质量减轻10.8g时，即转移电子是0.1mol，此时丙池中E电极反应为2H2O-4e-═O2↑+4H+，所以生成的氢离子的物质的量0.1mol，则氢离子的浓度为0.1mol/L，所以pH=1。
【分析】（1）A为原电池的负极，注意：电解质溶液为氢氧化钾，故甲醇的产物是碳酸根（二氧化碳在碱性条件下会转化成碳酸根）
（2）C连接的是氧气那一极（正极），故C为电解池的正极，发生氧化反应。
Ag-e-═Ag+转移的电子的物质的量=消耗银的物质的量=m/M
消耗1mol氧气转移4mol电子，可算氧气的物质的量，因此氧气的体积V=n*Vm
（3）根据转移电子的量守恒，可算出生成氢离子的量，进而算出氢离子的浓度c=n/V，pH=-lgc(H+)
19．【答案】（1） 217.4 kJ mol 1
（2）负
（3）变大；4OH－ 4e－=2H2O+O2↑或2H2O 4e－=O2↑+4H+
（4）B
（5）H++2OH－ 2e－=2H2O
【解析】【解答】（1）根据盖斯定律方程式①加上方程式②的和除以3得到Cu2S(s)+O2(g)=2Cu(s)+SO2(g) ΔH= 217.4 kJ mol 1；故答案为： 217.4 kJ mol 1。
（2）根据M、N是用多微孔的Ni制成的电极，C、D和电解池中都充满浓KOH溶液，接通电源一段时间后C、D中有气体产生，根据C产生的气体比D多，说明C生成的是氢气，M为阴极，则R为负极，S为正极；故答案为：负。
（3）通电一段时间后，M极产生氢气，剩余氢氧根，氢氧根浓度增大，因此附近溶液的pH变大；B极是阳极，是水电离出的氢氧根失去电子生成氧气和水，其电极反应式为4OH－ 4e－=2H2O+O2↑或2H2O 4e－=O2↑+4H+；故答案为：变大；4OH－ 4e－=2H2O+O2↑或2H2O 4e－=O2↑+4H+。
（4）根据电解池异性相吸得到滤纸上的紫色点向阳极即B方向移动；故答案为：B。
（5）通电一段时间后，C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，C、D中的气体逐渐减少，形成了H2 O2 KOH燃料电池，C中是氢气，是燃料，作负极，其电极反应式为H++2OH－ 2e－=2H2O；故答案为：H++2OH－ 2e－=2H2O。
【分析】（1）根据盖斯定律方程式计算。
（2）依据电子守恒，根据产生的气体多少判断。
（3）依据溶液中氢离子和氢氧根离子的变化分析。
（4）根据电解池异性相吸分析。
（5）负极发生氧化反应。
20．【答案】（1）电化学
（2）H2S+CO=HS-+HCO；使油气吸收充分，使液体吸收剂与气体充分接触
（3）是；>；B；过多的导致催化剂失活；CH4=C+2H2
（4）H2S+I2=2I+S+2H+
【解析】【解答】（1）钢管被原油中的含硫化合物腐蚀是金属与非电解质直接发生化学反应，属于化学腐蚀。
（2）①由于H2S的小于H2CO3的，且H2S的小于H2CO3的，与足量碳酸钠溶液反应生成NaHS和NaHCO3，离子方程式为：H2S+CO=HS-+HCO；
②工业生产中常采用从吸收塔顶淋入吸收液、塔底通入待处理油气的逆流喷淋吸收法，这样做的好处是使油气吸收充分，使液体吸收剂与气体充分接触。
（3）①是气体体积增大的放热反应，说明该反应能自自发进行；
②由图可知，升高温度，氢气平衡收率增大，说明平衡正向移动，该反应为吸热反应，>0；
③反应过程中，增大H2S的物质的量，平衡正向移动，但H2S的转化率减小；若增大CH4的物质的量，平衡正向移动，H2S的转化率增大；投料比[]为12∶1时H2S的转化率最大，投料比[]为1∶3时H2S的转化率最小，则对应图中B；过多的会导致催化剂失活，所以投料比[]为12∶1时，平均速率最低；
④原料气为H2S和CH4，助剂可能催化了CH4的分解从而产生积碳，化学方程式为：CH4=C+2H2；
（4）甲电极H2S失去电子生成S单质，I2得到电子生成I，根据得失电子守恒和原子守恒配总电极反应式：H2S+I2=2I+S+2H+。
【分析】（1）金属与非金属的反应属于化学腐蚀；
（2） ① 硫化氢和碳酸根离子反应生成硫化氢根离子和碳酸氢根离子；
② 逆流喷淋吸收法可以使液体和气体充分接触；
（3） ① 结合△G=△H-T△S判断；
② 升高温度，平衡朝吸热方向移动；
③ 增大H2S的物质的量，H2S的转化率减小，增大CH4的物质的量，H2S的转化率增大，再结合图示进行判断；
④ 钴助剂使甲烷分解为碳和氢气；
（4）甲电极的总方程式根据图示观察，可以知道为硫化氢和碘反应生成硫和碘离子。
21．【答案】（1）C；D
（2）＜
（3）；正向移动；BC
（4）＜；=；降温
（5）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O
【解析】【解答】解：（1）A．V逆（H2）=2V正（CO）=V正（H2）时该反应达到平衡状态，所以当2V逆（H2）=V正（CO）
时该反应没有达到平衡状态，故A错误；
B．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，所以混合气体的密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故B错误；
C．反应前后气体的总质量不变但气体的总物质的量减小，其平均相对分子质量增大，当混合气体的平均相对分子质量不变时各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确；
E．容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1：2：1时，该反应可能达到平衡状态也可能没有达到平衡状态，与反应初始浓度及转化率有关，故E错误；
F．CO、H2、CH3OH的速率之比为1：2：1时该反应可能达到平衡状态也可能没有达到平衡状态，因为没有明确反应方向，所以不能判断平衡状态，故F错误；
故选CD；（2）相同压强下，升高温度平衡向吸热方向移动，根据图知相同压强下升高温度CO转化率降低，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，△H＜0，故答案为：＜；（3）①在一定温度下，若将4a mol H2和2a mol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50%，依据平衡三段式列式计算；
CO（g）+ 2H2（g） CH3OH（g）
起始量（mol/L） a 2a 0
变化量（mol/L） 50%×a a 0.5a
平衡量（mol/L） 0.5a a 0.5a
则该反应的平衡常数K= = ，
故答案为： ；
②若此时再向该容器中投入a mol CO、2a mol H2和a mol CH3OH，浓度为c（CO）=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L，c（H2）= +amol/L=2a，c（CH3OH）=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L，Q= = ＜K，平衡正向移动，故答案为：正向移动；
③缩小体积压强增大平衡正向移动，
A．容器体积降为原来的一半，平衡正向移动，氢气的物质的量减少导致氢气浓度减小但大于未减小容器体积时浓度，故A错误；
B．压强增大，反应物、生成物浓度都增大，所以正逆反应速率都增大，故B正确；
C．平衡正向移动，则甲醇的物质的量增加，故C正确；
D．平衡正向移动，氢气的物质的量减少、甲醇的物质的量增大，所以重新平衡时， 减小，故D错误；
故选BC；（4）压强越大化学反应速率越大，压强A＜C，所以反应速率A＜C；
化学平衡常数只与温度有关，A、C点温度相同所以化学平衡常数相对；相同压强下，温度从T1到T2，氢气体积分数增大平衡逆向移动，正反应是放热反应，平衡向吸热方向移动，说明T1＜T2；由A到B采用降温方法，
故答案为：＜；=；降温；（5）甲醇燃料电池中通入甲醇的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子移动方向知，通入a的电极是负极、通入b的电极是正极，a为甲醇，该电极上甲醇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CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O，
故答案为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O．
【分析】（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；（2）相同压强下，升高温度平衡向吸热方向移动；（3）①在一定温度下，若将4a mol H2和2a mol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50%，依据平衡三段式列式计算；
CO（g）+ 2H2（g） CH3OH（g）
起始量（mol/L） a 2a 0
变化量（mol/L） 50%×a a 0.5a
平衡量（mol/L） 0.5a a 0.5a
化学平衡常数K= ；
②若此时再向该容器中投入a mol CO、2a mol H2和a mol CH3OH，浓度为c（CO）= mol/L+0.5amol/L=amol/L，c（H2）= +amol/L=2a，c（CH3OH）= mol/L+0.5amol/L=amol/L，
根据浓度商与化学平衡常数相对大小判断平衡移动方向；
③在其他条件不变的情况下，将容器体积压缩到原来的 ，压强增大平衡正向移动；（4）压强越大化学反应速率越大，压强A＜C，所以反应速率A＜C；
化学平衡常数只与温度有关；相同压强下，温度从T1到T2，氢气体积分数增大平衡逆向移动，正反应是放热反应，平衡向吸热方向移动，说明T1＜T2；（5）甲醇燃料电池中通入甲醇的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子移动方向知，通入a的电极是负极、通入b的电极是正极，a为甲醇，该电极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水．