1.3 电能转化为化学能——电解（含解析） 章节测试 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 章节测试
一、单选题
1．用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（　　）
A．电子通过盐桥从乙池移向甲池
B．盐桥中K+向左移动
C．开始时，银片上发生的反应是Ag-e-=Ag＋
D．电路中每转移2mole-，正极材料增重216g
2．化学无处不在。下列相关说法错误的是（　　）
A．漂白液可以灭活COVID-19病毒
B．大气污染物NO2主要来自于雷雨天气
C．纤维可素以加强胃肠的蠕动
D．高纯度硅可以作光电转换材料
3．判断如图原电池装置图示中电子或离子流向、正极或负极等标注正确的是（　　）
A．图甲铅蓄电池 B．图乙锌银纽扣电池
C．图丙燃料电池 D．图丁锌铜原电池
4．用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是（　　）
A．CuSO4 B．H2SO4 C．CuCl2 D．NaCl
5．用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是（　　）
A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片
B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片
C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物
D．用带火星的木条检验阳极产物
6．在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如右图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．阴极的反应式是：H2O＋2eˉ＝H2＋O2ˉ、CO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉ
B．X是电源的负极
C．总反应可表示为：H2O＋CO2=H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1
7．氟离子电池()是一种新型的二次电池，具有极高的能量密度，其放电时变化原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．该装置必须采用非水相电解质
B．放电时负极的电极反应式为
C．电能转化为化学能时总反应：
D．充电时当阴极减少38g时，电路中有2电子转移
8．某实验小组模拟海水淡化的同时制备H2、Cl2和NaOH溶液，装置如图所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。下列有关说法错误的是（　　）
A．甲室产生的气体能使湿润的淀粉—KI试纸变蓝
B．膜①是阴离子交换膜
C．淡水的出口只有c
D．随着电解的进行，戊室溶液的pH不断增大
9．一种以锌一石墨烯纤维无纺布为负极、石墨烯气凝胶(嵌有 ，可表示为 )为正极、盐一水“齐聚物”为电解质溶液的双离子电池如图所示。下列有关该电池的说法错误的（　　）
A．放电时，石墨烯气凝胶电极上的电极反应式为
B．多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于 扩散至电极表面
C．电池总反应为
D．充电时， 被还原， 在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积， 被氧化后在阴极嵌入
10．我国科学家使用电化学的方法(装置如图所示)用和制备。下列说法正确的是（　　）
A．M为电源的负极
B．阴极电极反应式为
C．该过程总反应为
D．理论上每产生1 mol CO有2 mol经过电解质
11．液态金属电池在规模储能领域具有重要的应用前景。某可充电液态金属电池放电时的工作原理如图所示，电池采用了三层液态设计，其三层液体因密度差和互不混溶而自动分层：隔膜为法拉第选择性膜，该膜既有电子通道，又有离子通道(除外)。
下列说法错误的是
A．放电时电极Y为正极
B．充电时阴极反应式为
C．放电时外电路转移2mol电子，得到Pb的总物质的量为1mol
D．法拉第选择性膜避免了直接接触Li而导致充放电性能下降
12．瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下，有关说法正确的是（　　）
A．电池总反应为：4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
B．电池工作时，OH－向正极移动
C．电极2发生的电极反应为：O2+4H+ + 4e－=2H2O
D．电流由电极1经外电路流向电极2
13．下列描述中，不符合生产实际的是（　　）
A．电解饱和食盐H2O制烧碱，用离子交换膜将阳极室与阴极室隔开
B．电解熔融的AlCl3制取金属铝，用石墨作阳极
C．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
D．在Fe上镀银，用银作阳极
14．利用下图所示装置可以模拟铁的电化学腐蚀。下列说法中，正确的是（　　）
A．若X为碳棒，开关K置于M处可以减缓铁的腐蚀
B．若X为铜棒，开关K置于N处可以加快铁的腐蚀
C．若X为碳棒，开关K置于M处，则为牺牲阳极的阴极保护法
D．若X为碳棒，开关K置于N处，则为外加电流的阴极保护法
15．如图所示，将两烧杯用导线如下图相连，Pt、Cu、Zn、C分别为四电极，当闭合开关后，下列叙述中正确的是（　　）
A．Cu极为原电池负极 B．Cu极附近显碱性
C．C极发生氧化反应 D．电子流向为由C极流向Pt极
16．中国第二化工设计院提出，用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理，其原理示意如图（质子膜允许H+和H2O通过），下列相关判断正确的是（　　）
A．电极I为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2
B．电解池中质子从电极I向电极Ⅱ作定向移动
C．吸收塔中的反应为2NO+2S2O32-+H2O=N2+4HSO3-
D．每处理1 mol NO电解池质量减少16g
二、综合题
17．甲烷的直接转化具有较高的经济价值，因此备受科学家关注。请回答下列问题：
（1）用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇，合成方法有以下两种：
方法I：CH4(g)+O2(g)CH3OH(g) △H1=-126.4kJ mol-1
方法II：CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g) △H2
已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol，H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ mol-1，则△H2=　 　。
（2）某工厂采用方法Ⅰ生产甲醇。在200℃下，向容积为5L的恒容密闭反应器中加入催化剂，并充入6.0kPaCH4、4.8kPaO2和一定量He使反应充分进行，体系的总压强随时间的变化如图所示。
①下列措施可以提高CH4的平衡转化率的是　 　(填标号)。
A．升高温度
B．反应达到平衡后，再充入一定量He
C．投料比不变，增大反应物浓度
②达到平衡时体系中CH3OH的体积分数为　 　(精确到0.1%)。
③该反应温度下，方法I的标准压力平衡常数=　 　(列出计算式)。[已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)， =，其中pθ=100kPa，pC、pH、pD、pE为各组分的平衡分压。]
④若将容器改为绝热容器，初始温度为200℃，其他条件不变，达到新平衡时，甲醇产率降低，原因是　 　。
（3）为提高生产效率，利用方法Ⅱ进行连续生产时采用如图所示的步骤控制体系温度和通入气体(各阶段气体流速相同)。
已知大多数气体分子在催化剂表面的吸附过程是放热的，He不会在催化剂表面吸附，吸附和解吸附不会导致体系温度的变化。通入CH4发生反应前，要往反应器中通入O2从而活化催化剂，活化催化剂后持续通入He一段时间的目的是　 　；请从反应速率的角度说明，通入CH4后反应温度维持在200℃的原因：　 　。
（4）用ZrO2/NiCo2O4作电解催化剂也可以实现甲烷的直接转化，装置如图所示。
写出ZrO2/NiCo2O4电极的反应式：　 　。
18．海洋是资源的宝库，含有丰富的化学元素。
（1）在电解饱和食盐水的实验中，阳极产物的检验方法是　 　。
（2）目前从海水中提溴（Br 2 ）大致有以下步骤。
①向浓缩的海水中通入Cl2，将海水中的 Br－ 氧化为 Br2 。
②用热空气将 Br 2 从上述溶液中吹出，并由浓 Na 2 CO 3 溶液吸收，转变为 NaBr、NaBrO 3和CO2 。吸收1 moL Br 2 需消耗 Na2CO3　 　moL。
③再将所得混合溶液用稀硫酸酸化，得到浓度较高的溴水，配平该反应的离子方程式。
　 　Br-+　 　 BrO3- +　 　H + →　 　 Br2 +　 　H2O
（3）碘主要从海带中提取，某课外兴趣小组的同学用海带为原料制得少量碘水之后，欲用CCl4从碘水中萃取碘，请简述能用CCl4从碘水中萃取碘的原因是：　 　。
（4）同温同浓度的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液，PH大小顺序为　 　 　 　。NaHCO3溶液中滴入少量氢氧化钠溶液，溶液中c(CO32-)　 　(填变大或变小)，请用平衡理论解释发生这种变化的原因　 　。
19．如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变），A、B为外接直流电源的两极．将直流电源接通后，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深．请回答：
（1）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为　 　．
（2）现用丙装置给铜件镀银，当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为　 　．
（3）Fe（OH）3胶体的制备有严格的要求，小明想向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液来制备Fe（OH）3胶体，结果很快就生成了红褐色的沉淀．他测得溶液的pH=5，则此时溶液中c（Fe3+）=　 　mol/L．（已知Ksp=1×10﹣36）．
（4）若用甲烷燃料电池（电解质溶液为2L2mol/LKOH溶液）提供电源，持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷的体积VL．当消耗CH4的体积在44.8＜V≤89.6时，此时电源中B极发生的电极反应为：　 　．
20．石墨烯锂离子电池可在-30~80℃环境下工作，充电效率是普通充电产品的24倍。它是一种新型二次电池。其工作原理如图所示。
电池反应式为。
请回答下列问题：
（1）放电时，负极上反应的物质为　 　，LiCoO2电极的电极反应式为　 　。
（2）充电时，Li+向　 　(填“石墨烯”或“LiCoO2”)移动，转移0.5mol电子理论上阴极材料质量增加　 　g。
21．某小组采用电化学方法处理废气或废水中的污染物。
（1） (一)电解法处理废气中的氨(NH3)，装置如图所示。
一段时间后，溶液中Fe3+、Fe2+的总物质的量　 　(填“增大”“减小”或“基本不变”)。
（2）阳极的电极反应式为　 　。
（3）若要处理8.96LNH3(标准状况)，理论上消耗O2　 　mol。
（4）(二)采用纳米铁粉、炭粉的混合物可处理废水中的NO，原理如图1所示。
纳米铁粉中掺杂炭粉的原因是　 　。正极的电极反应式为　 　。
（5）实验表明酸性废水中NO的浓度与溶液pH的关系如图2所示。pH答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A．电子从铜片经外电路流向银片，不经盐桥，A不符合题意；
B．盐桥中阳离子向正极移动，则K+向右移动，B不符合题意；
C．银片上发生的反应是：Ag＋+e-=Ag，C不符合题意；
D．每转移2mole-，正极生成2molAg，增重为，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.口诀：“电子不小下水，离子不上岸”，电子不会通过电解质溶液
B.阴阳离子移动方向口诀：“阳正阴负”
C.正负极判断，活泼金属做负极，相对不活泼做正极，银做正极，Ag++e-=Ag
D.转移电子与生成银的关系e-~Ag，故转移2mol电子，生成2molAg，增重216g
2．【答案】B
【解析】【解答】A. 漂白液具强氧化性，故可以灭活COVID-19病毒，A不符合题意；
B. 大气污染物二氧化氮主要来自工业废气、汽车尾气等，B符合题意；
C. 纤维素在人体内不能消化，但可以加强胃肠的蠕动，C不符合题意；
D. 硅导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体，可以制成光电池，将光能直接转换为电能，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.漂白液的主要成分为NaClO，而ClO-具有强氧化性；
B.雷雨天气NO2会与水反应生成硝酸，从而形成酸雨；
D.硅属于半导体材料可以用来制备光电池。
3．【答案】C
【解析】【解答】A．铅蓄电池中Pb是原电池负极，PbO2是原电池正极，A不符合题意；
B．锌银纽扣电池中Zn是原电池负极，Ag2O是原电池正极，B不符合题意；
C．H2是燃料电池的负极，失去电子，O2是燃料电池的正极，溶液中H+向正极移动，C符合题意；
D．锌铜原电池，盐桥中Cl-向负极(右池)移动，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.铅蓄电池中Pb为负极；
B.锌银纽扣电池中Zn为负极；
C.氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，通入氧气的一极为正极；
D.原电池中阴离子向负极移动。
4．【答案】B
【解析】【解答】A、硫酸铜溶液电解质生成铜和氧气和硫酸，电解一段时间后，铜和氧元素减少，需要加入一定量的氧化铜才能恢复，不符合题意，不选A；
B、电解硫酸溶液实际上是电解水，所以电解一段时间后需要加入水就能恢复，符合题意，选B；
C、电解氯化铜溶液，产生铜和氯气，一段时间后加入氯化铜才能恢复，不符合题意，不选C；
D、电解氯化钠溶液产生氢气和氯气和氢氧化钠，一段时间后加入氯化氢才能恢复，不符合题意，不选D。
故答案为：B
【分析】加入水能够恢复原来的溶液，说明电解时相当于电解水，结合离子的放电顺序进行分析即可。
5．【答案】B
【解析】【解答】A. 用铜片连接电源的负极，另一电极用铂片，故A不符合题意
B. 用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片，故B符合题意
C.阴极析出了铜，故C不符合题意
D.阳极生成氯气，可用湿润的淀粉KI试纸检验，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】电解氯化铜提取铜，则阴极析出了铜
6．【答案】D
【解析】【解答】A．电解池阴极发生还原反应，电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO，阴极：水中的氢原子得到电子生成氢气，H2O+2e-═H2↑+O2-，二氧化碳得到电子生成一氧化碳，CO2+2e-═CO+O2-，故A不符合题意；
B．根据图示知：与X相连的电极产生CO，电解H2O-CO2混合气体，二氧化碳得到电子生成一氧化碳，发生还原反应，电解池阴极发生还原反应，所以X是电源的负极，故B不符合题意；
C．电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO，根据图示知：阴极产生H2、CO，阳极产生氧气，所以总反应为：H2O+CO2 H2+CO+O2，故C不符合题意；
D．电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO，总反应为：H2O+CO2 H2+CO+O2，阴极产生H2、CO，阳极产生氧气，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2：1，故D符合题意。
故答案为：D
【分析】根据电解原理进行分析电源电极、电极方程式的书写等即可.
7．【答案】B
【解析】【解答】A．Ca是活泼金属，钙能与水反应，所以该装置必须采用非水相电解质，故A不符合题意；
B．根据图示，放电时负极的电极反应式为，故B符合题意；
C．电池充电时，电能转化为化学能，总反应：，故C不符合题意；
D．充电时阴极反应为，当阴极减少38g时，生成2molF-，电路中有2电子转移，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.钙的性质活泼，能与水反应；
B.放电时负极的电极反应式为；
C.充电时电能转化为化学能，总反应为；
D.根据得失电子守恒计算。
8．【答案】C
【解析】【解答】A．甲室为阳极室，电极反应式为 ， 能使湿润的淀粉 试纸变蓝，A不符合题意；
B．反应过程中丙室中 通过膜②到丁室， 通过膜①到乙室；膜①是阴离子交换膜，膜②是阳离子交换膜，B不符合题意；
C．淡水的出口为a和c，C符合题意；
D．戊室的电极反应式为 ，随电解的进行，溶液的pH不断增大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】该反应甲室连接电源正极为阳极室，戊室连接电源负极为阴极室；阳极电极反应式为 ，阴极电极反应式为 ；反应过程中丙室中 通过膜②到丁室，戊室中生成的OH-通过阴膜到达丁室， 通过膜①到乙室；膜①是阴离子交换膜，膜②是阳离子交换膜，淡水的出口为a和c，d中生成 NaOH ，以此分析。
9．【答案】D
【解析】【解答】A．放电时，正极发生还原反应，石墨烯气凝胶电极上的电极反应式为 ，故A不符合题意；
B．多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于 扩散至电极表面，故B 不符合题意；
C．由分析可知，电池总反应为 ，故C不符合题意；
D．充电时， 被还原，Zn在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积， 被氧化后在阳极嵌入，D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】结合图可知，电池总反应为 ，放电时，正极反应为： ，负极反应为：Zn-2e-=Zn2+，据此解答。
10．【答案】C
【解析】【解答】A. 与M极相连的电极上将C2H6转化成C2H4，碳元素化合价由-3升高到-2，失去电子，发生了氧化反应，做阳极，与电源正极相连，因此M极为正极。A不符合题意。
B. 由A知M为正极，则N为负极。与N相连的为阴极，将CO2转化成CO。由装置示意图可知电解质允许O2-通过，故阴极电极反应方程式为CO2+2e-=CO+O2-。B不符合题意。
C. 由装置示意图可知C2H6和CO2制备C2H4的过程还有CO生成。另外，根据原子守恒还应有H2O生成。故总反应为。C符合题意。
D. 每生成1 mol CO外电路中应从阳极向阴极流入2 mol e-。当2 mol e-从阳极流出时会形成 2 mol 正电荷。阴阳极均为电中性，故阳极应有2 mol 负电荷补充。依据题意应是O2-移动到阳极补充负电荷。1 mol O2-即可提供2 mol 负电荷。因此，理论上每产生1 mol CO有1 mol O2-经过电解质。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A. 阳极与电源正极相连发生氧化反应；
B. 阴极与负极相连发生还原反应。
C. 根据原子守恒；
D. 依据转移电子数等于移动离子所带电荷数。
11．【答案】C
【解析】【解答】A．放电时电极Y为正极，故A不符合题意；
B．电极X为负极电极方程式为：Li -e-=Li+，则充电时阴极反应式为，故B不符合题意；
C．放电时外电路转移2mol电子时，电极Y处发生电极反应，生成1molPb，同时电子又通过法拉第选择性膜中的电子通道进入含有PbCl2和LiCl的熔融电解质，Pb2+得到电子生成Pb，则得到Pb的总物质的量大于1mol，故C符合题意；
D．法拉第选择性膜，该膜既有电子通道，又有离子通道(除外)，不能通过膜，法拉第选择性膜避免了直接接触Li而导致充放电性能下降，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】放电时，根据电子流向可知，电极X为负极，电极反应式为Li -e-=Li+，电极Y为正极，电极反应式为，则充电时，电极X为阴极，电极反应式为，电极Y为阳极，电极反应式为Pb-2e-=Pb2+。
12．【答案】A
【解析】【解答】A．氨气的氧化产物是氮气，则燃料电池的总反应可表示为4NH3+3O2＝2N2+6H2O，A符合题意；
B．原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，即OH-向负极移动，B不符合题意；
C．氧气在正极得到电子，溶液显碱性，则正极电极反应为O2+2H2O+4e-＝4OH-，C不符合题意；
D．原电池中电流从正极流向负极，即电流由电极2经外电路流向电极1，D不符合题意，
故答案为：A。
【分析】A.结合反应物和生成物写出即可
B.考查的是原电池中阴阳离子移动的方向
C.电极2做正极，氧气发生还原反应，注意电解质溶液酸碱性
D.考查的电流的方向
13．【答案】B
【解析】【解答】A．电解饱和食盐H2O制烧碱，阳极室产生氯气，阴极室得到氢气，防止出现事故，则用离子交换膜将阳极室与阴极室隔开，A符合实际生产；
B．AlCl3为共价化合物，通常用电解熔融的氧化铝制取金属铝，用石墨作阳极，B不符合实际生产；
C．电解法精炼粗铜，粗铜作阳极失电子生成铜离子，用纯铜作阴极，溶液中的铜离子得电子生成单质铜，C符合实际生产；
D．在Fe上镀银，Fe作阴极，溶液中的银离子得电子生成银，用银作阳极，银失电子生成银离子，D符合实际生产；
故答案为：B。
【分析】A．电解饱和食盐水时负极产生氢气，H2易燃易爆，采用离子交换膜进行隔离；
B．AlCl3不导电，无法电离；
C．电解精炼铜时粗铜做阳极，纯铜在阴极析出；
D．电镀时镀层金属做阳极；
14．【答案】D
【解析】【解答】A、K置于M处是原电池，X为碳，铁比碳活泼作负极，铁失去电子，加速铁的腐蚀，A错误；
B、K置于N处是电解池，铁作阴极被保护，可以减缓铁的腐蚀，B错误；
C、K置于M处是原电池，Fe比碳活泼，铁作负极失去电子被腐蚀，这不是牺牲阳极的阴极保护法，若X为比铁活泼的金属，则铁作正极被保护，才是牺牲阳极的阴极保护法，C错误；
D、开关K置于N处是电解池，铁作阴极被保护，这是外加电流的阴极保护法，D正确。正确答案为D。
【分析】有外加电源的电解池，铁在阴极，保护铁不被腐蚀。不加外加电源的为原电池，若铁活泼。铁为负极，会加速腐蚀
15．【答案】B
【解析】【解答】A．据分析可知Zn极为原电池负极，A不符合题意；
B．阴极(Cu电极) ：2H++2e-=H2↑，溶液中多余OH-，Cu极附近显碱性，B符合题意；
C．正极(C极)：2H++2e-=H2，H化合价降低发生还原反应，C不符合题意；
D．电子流向为由负极流向负极，则电子流向为Zn极流向C极，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】开关闭合后，右侧烧杯为原电池，其中Zn为负极，其电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋；C为正极，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。左侧烧杯为电解池，Cu电极为阴极，其电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；Pt电极为阳极，其电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。
16．【答案】C
【解析】【解答】A. 电极I为阴极，阴极上是HSO3－获得电子生成S2O42－，酸性条件下还生成水，电极反应式为：2HSO3－+2H＋+2e－=S2O42－+2H2O，故A不符合题意；
B. 电解池中质子从电极Ⅱ向电极I作定向移动，故B不符合题意；
C. 吸收池中S2O42－与NO反应生成N2与HSO3－，反应离子方程式为：吸收塔中的反应为2NO+ 2S2O32-+H2O=N2+4HSO3-，故C符合题意；
D、电解池中发生的反应：4HSO3-=2H2O+O2＋2S2O42－，结合吸收塔中的反应：2NO+ 2S2O32-+H2O=N2+4HSO3-，得关系式：2NO~O2~4H＋，每处理1 mol NO电解池质量减少16 gO2和2gH＋，共18g，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】本题探究电解池的工作原理
A、酸性条件下，电极I为阴极，发生还原反应，2HSO3－+2H＋+2e－=S2O42－+2H2O；
B、 电解池中质子从阳极向阴极作定向移动；
C、陌生氧化还原反应方程式的书写；
D、用关系式法分析；
17．【答案】（1）+115.4kJ mol-1
（2）C；65.2%；；反应为放热反应，随着反应的进行，溶液温度升高，将使平衡逆向移动
（3）降低混合气的温度，使温度维持在200℃左右；200℃是催化剂的活性温度，且反应速率较快
（4）3CH4-6e-+6OH-=CH3CH2CH2OH+5H2O
【解析】【解答】（1）①CH4(g)+O2(g)CH3OH(g) △H1=-126.4kJ mol-1
②CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g) △H2
③H2(g)+O2(g)= H2O(l)|△H3=-285.8kJ mol-1
④H2O(l)=H2O(g)| △H4=+44kJ mol-1
利用盖斯定律，将反应①-③-④，得反应②为CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g) △H2=+115.4kJ mol-1。故答案为：+115.4kJ mol-1
（2）①A．升高温度，平衡逆向移动，CH4的平衡转化率减小，A不正确；
B．反应达到平衡后，再充入一定量He，对反应物和生成物的压强都不产生影响，CH4的平衡转化率不变，B不正确；
C．投料比不变，增大反应物浓度，相当于加压，平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大，C正确；
故答案为：C。
②在200℃下，向容积为5L的恒容密闭反应器中加入催化剂，并充入6.0kPaCH4、4.8kPaO2和一定量He使反应充分进行，从图中看出，起始总压强为12kPa，平衡时总压强为9.05kPa，则He的压强为12kPa-6.0kPa-4.8kPa=1.2kPa，设参加反应的CH4的压强为x，则可建立如下三段式：
则6.0-x+4.8-0.5x+x+1.2=9.05 x=5.9kPa
则达到平衡时体系中CH3OH的体积分数为≈65.2%。
③该反应温度下，方法I的标准压力平衡常数=。
④若将容器改为绝热容器，初始温度为200℃，其他条件不变，达到新平衡时，甲醇产率降低，原因是：反应为放热反应，随着反应的进行，溶液温度升高，将使平衡逆向移动。故答案为：C；65.2%；；反应为放热反应，随着反应的进行，溶液温度升高，将使平衡逆向移动；
（3）通入CH4发生反应前，要往反应器中通入O2从而活化催化剂，活化催化剂后持续通入He一段时间的目的是：降低混合气的温度，使温度维持在200℃左右；从反应速率的角度分析，通入CH4后反应温度维持在200℃的原因：200℃是催化剂的活性温度，且反应速率较快。故答案为：降低混合气的温度，使温度维持在200℃左右；200℃是催化剂的活性温度，且反应速率较快；
（4）从图中可以看出，ZrO2/NiCo2O4电极为负极，则CH4失电子产物与电解质反应生成CH3CH2CH2OH等，电极反应式为3CH4-6e-+6OH-=CH3CH2CH2OH+5H2O。故答案为：3CH4-6e-+6OH-=CH3CH2CH2OH+5H2O。
【分析】（1）盖斯定律的应用要注意，判断列出的热化学方程式的对应关系，左右两边相同的物质互相抵消则相加，在同一边相同的物质互相抵消则相减；
① 提高甲烷转化率可以通过使平衡朝正向移动，或者投料比不变的情况下增大反应物的浓度；
② 结合三段式和已知数据判断；
③ 分压平衡常数要结合总压强和总物质的量判断；
④ 升高温度，平衡朝吸热方向移动；
（3）温度较高时，可以提高速率，且要控制在一定温度，不能过高，否则会使催化剂失去活性；
（4）甲烷失去电子，结合氢氧根离子生成丙醇和水。
18．【答案】（1）湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
（2）1mol；5；1；6；3；3
（3）单质碘在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度；四氯化碳与水互不相容，存在较大的密度差；碘与四氯化碳不反应
（4）Na2CO3；NaHCO3；增大；HCO3- H++ CO32-，滴入氢氧化钠，OH—结合H+生成水，导致电离平衡正向移动，[CO32-]增大
【解析】【解答】（1）在电解饱和食盐水的实验中，阳极产物是氯气，氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，所以阳极产物的检验方法是湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；（2）②溴与碳酸钠反应的方程式为3Br2+3Na2CO3= 5NaBr+NaBrO3+3CO2，吸收1 moL Br2需消耗 Na2CO3 1mol；③根据得失电子守恒、电荷守恒，离子方程式为5Br— +1 BrO3- +6H + =3 Br2 +3H2O；(3). 单质碘在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度；四氯化碳与水互不相容，存在较大的密度差；碘与四氯化碳不反应，所以用CCl4从碘水中萃取碘（4）CO32-水解程度大于HCO3-，所以同温同浓度的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液，PH大小顺序为Na2CO3>NaHCO3；滴入氢氧化钠，OH-结合H+生成水，氢离子浓度减小，导致HCO3— H++ CO32—平衡正向移动，[CO32-]增大。
【分析】（1）电解饱和食盐水的实验中，接通电源后，连接电源正极的电极(阳极)表面有气泡冒出，该黄绿色气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；连接电源负极的电极(阴极)表面有气泡冒出，收集该无色气体点燃，可听到轻微爆鸣声.在阴极区滴加酚酞试液，酚酞变红；（2）根据得失电子守恒、电荷守恒书写方程式；（3）用CCl4从碘水中萃取碘；（4）根据CO32-水解程度大于HCO3-分析。
19．【答案】（1）1：2：2：2
（2）5.4g
（3）10﹣9
（4）CH4﹣8e﹣+9CO32﹣+3H2O=10HCO3﹣
【解析】【解答】解：（1）C、D、E、F电极发生的电极反应分别为：4OH﹣═O2↑+2H2O+4e﹣、Cu2++2e﹣═Cu、2Cl﹣═Cl2↑+2e﹣、2H++2e﹣═H2↑，当各电极转移电子均为1mol时，生成单质的量分别为：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1：2：2：2；故答案为：1：2：2：2；（2）电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，所以H应该是镀件，电镀液含有镀层金属阳离子，故电镀液为AgNO3溶液；当乙中溶液的pH是13时，溶液的c（OH﹣）=0.1mol L﹣1时，根据电极反应2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣，则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，当转移0.05mol电子时，丙中镀件上析出银的质量=108g/mol×0.05mol=5.4g，故答案为：5.4g；（3）Fe（OH）3饱和溶液中，c（H+）=10﹣5mol/L，Fe（OH）3 Fe3++3OH﹣生成的氢氧根：c（OH﹣）=10﹣9mol/L，根据Ksp=c（Fe3+） c（OH﹣）3=1×10﹣36．解得c（Fe3+）=10﹣9mol/L，故答案为：10﹣9；（4）n（KOH）=2mol/L×2L=4mol，该装置是燃料电池，负极上甲烷失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，44.8L＜V≤89.6L时，根据原子守恒得2mol＜n（CO2）≤4mol，反应生成碳酸氢钾，负极反应式为CH4﹣8e﹣+9CO32﹣+3H2O=10HCO3﹣，故答案为：CH4﹣8e﹣+9CO32﹣+3H2O=10HCO3﹣．
【分析】（1）C、D、E、F电极转移的电子数目相等，结合电极反应式根据转移电子数可计算生成的单质的量；（2）电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，电镀液含有镀层金属阳离子；根据乙中氢氧根离子的浓度计算其物质的量，结构电极反应式计算转移电子物质的量，各个电极上转移的电子数是相等的，据此计算丙中析出Ag的物质的量，进而计算质量；（3）Fe（OH）3存在如下平衡：Fe（OH）3（s） Fe3+（aq）+3OH﹣（aq），根据Fe（OH）3的溶度积常数和氢氧根离子浓度计算铁离子浓度计算；（4）n（KOH）=2mol/L×2L=4mol，该装置是燃料电池，负极上甲烷失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，根据原子守恒得2mol＜n（CO2）≤4mol，反应生成碳酸氢钾．
20．【答案】（1）；
（2）石墨烯；3.5
【解析】【解答】（1）根据电池反应式可知，失去电子，生成Li+和C6，则负极上放电物质为；LiCoO2为正极，正极发生还原反应，电极反应为。
（2）充电时，石墨烯为阴极，Li+移向阴极(石墨烯)；阴极电极反应式为，转移0.5mol电子理论上阴极材料质量增加。
【分析】根据电池反应式可知，负极上LixC6失去电子，生成Li＋和C6，则负极上放电物质为LixC6，电极反应为：LixC6 xe ＝xLi＋＋C6，LiCoO2为正极，正极发生还原反应，电极反应为Li1 xCoO2＋xe ＋xLi＋＝LiCoO2，充电时，石墨烯为阴极，阴极上发生得电子的还原反应，电极反应即为放电时负极反应的逆反应，阳极上发生失电子的氧化反应，电极反应即为放电时正极反应的逆反应，据此回答。
21．【答案】（1）基本不变
（2）2NH3-6e-=N2+6H+
（3）0.3
（4）形成了活泼性不同的两个电极，形成原电池，加快反应速率；NO+8e-+10H+=NH+3H2O
（5）氢离子也可以和Fe反应，会反应消耗纳米铁粉，导致与NO发生反应的纳米Fe量减小，NO处理率降低
【解析】【解答】（1）由图可知，该反应通过Fe3+和Fe2+的循环实现了废气中氨气的处理，则Fe3+、Fe2+的总量是基本不变的；
（2）在阳极氨气中的氮原子失去电子生成氮气，电极反应为：2NH3-6e-=N2+6H+；
（3）由图可知，氨气失去的电子最终是给了氧气，根据得失电子守恒可知，4NH3~3O2，8.96LNH3的物质的量=，则氧气的物质的量=0.3mol；
（4）纳米铁粉中掺杂炭粉，形成了活泼性不同的两个电极，形成原电池，加快反应速率；由图可知，在正极是硝酸根离子得到电子生成了铵根离子，电极反应式为：NO+8e-+10H+=NH+3H2O；
（5）pH较低时，氢离子也可以和Fe反应，会反应消耗纳米铁粉，导致与NO发生反应的纳米Fe量减小，NO处理率降低。
【分析】（1）依据循环反应原理判断；
（2）阳极失去电子，发生氧化反应；
（3）根据得失电子守恒计算；
（4）依据形成原电池分析，正极得到电子，发生还原反应；
（5）依据图中曲线变化及反应物的性质分析。