4.2 电解池 同步练习（含解析） 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 同步练习
一、单选题
1．后母戊鼎是迄今世界上出土最大、最重的青铜礼器，形制巨大，雄伟庄严，工艺精巧，足以代表高度发达的商代青铜文化。下列有关说法错误的是（　　）
A．青铜的熔点低于纯铜
B．古代湿法炼铜的原理是置换反应
C．现代电解精炼铜时，粗铜作阳极
D．青铜器表面的铜绿是铜的一种氧化物
2．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
3．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列说法错误的是（　　）
A．电解时以精铜作阳极，发生氧化反应
B．电解时阴极上发生的反应为Cu2++2e- = Cu
C．粗铜连接电源正极，电极反应为Cu-2e- = Cu2+
D．电解后电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
4．如图为某电化学装置的一部分，电极材料为单一物质。已知两极反应式分别为a极：Cu2++2e-=Cu，b极：Mg-2e-=Mg2+。下列说法错误的是（　　）
A．a电极上发生还原反应 B．b电极材料是镁
C．该装置一定是原电池装置 D．电解质溶液中含有Cu2+
5．等物质的量的BaCl2、K2SO4和AgNO3溶于水形成混合溶液，用石墨电极电解此溶液，经过一段时间后，阴、阳两极收集到的气体体积之比为3∶2。下列说法正确的是(　　)
A．阴极反应为Ag＋＋e－=Ag
B．阳极始终发生反应：2Cl－－2e－=Cl2↑
C．两极共生成三种气体
D．向电解后溶液中通入适量的HCl可使溶液恢复到电解前的状态
6．关于下列装置的说法正确的是（　　）
A．装置①将电能转变为化学能
B．装置①中盐桥内的 K＋移向 CuSO4 溶液
C．若装置②用于铁棒镀铜，则 N 极为铁棒
D．若装置②用于电解精炼铜，溶液中的 Cu2＋浓度保持不变
7．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（　　）
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，电池工作过程中被还原为Ag
8．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2+A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2++2e =Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2+和Zn2+
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
9．在化学能与电能的转化过程中，下列叙述正确的是（　　）
A．电解池的阳极一定是与电源正极相连，只能选择金属铂或石墨作阳极
B．用惰性材料作电极的电解池装置中，阳离子在阳极放电，阴离子在阴极放电
C．电镀时，电镀糟里的阳极材料发生氧化反应
D．原电池的负极与电解池的阴极都发生氧化反应
10．铁碳微电解技术是处理酸性废水的一种工艺，装置如下图所示。若上端口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性中间体羟基自由基；若上端口关闭，可得到强还原性中间体氢原子。下列说法正确的是
A．无论上端口是关闭还是打开，正极反应式均为：
B．完全转化为羟基自由基时转移了电子
C．若处理含酚类的酸性废水，则上端口应关闭
D．若处理含的酸性废水，则上端口应打开并鼓入空气
11．镁一空气电池是一种能被水激活的一次性储备电池，原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向镁电极
B．放电时，正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．理论上，外电路中流过2mol电子时，负极质量增加34g
D．电池反应产物Mg(OH)2经过灼烧与还原可制成镁从而循环利用
12．下列说法正确的是（　　）
A．电解精炼粗铜时，粗铜应作阴极
B．氯碱工业的阳极区得到的产品是H2和NaOH
C．将金属与直流电源的负极相连的方法叫做外加电流的阴极保护法
D．同种金属作为原电池的正极比作为电解池的阳极腐蚀得更快
13．探究电场作用下阴阳离子的迁移。a、b、c、d均为石墨电极，电极间距4cm。将pH试纸用不同浓度 溶液充分润湿，进行如下实验：
实验现象：
时间 试纸I 试纸II
1min a极附近试纸变红，b极附近试纸变蓝 c极附近试纸变红，d极附近……
10min 红色区和蓝色区不断向中间扩展，相遇时红色区约2.7cm，蓝色区约1.3cm 两极颜色范围扩大不明显，试纸大部分仍为黄色
下列说法不正确的是（　　）
A．d极附近试纸变蓝
B．a极附近试纸变红的原因是： 2H2O＋2e－=H2↑+2OH-
C．对比试纸I和试纸Ⅱ的现象，说明电解质浓度影响H+和OH-的迁移
D．试纸I的现象说明，此环境中 的迁移速率比OH-快
14．用吸附了H2的碳纳米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．放电时，甲电极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－
B．放电时，甲电极为正极，OH－移向乙电极
C．电池放电时总反应为H2＋2NiO(OH)=2Ni(OH)2
D．充电时，电池的碳电极与直流电源的正极相连
15．南京大学开发出一种以太阳能驱动的恒流电解装置，成功实现了从海水中提取金属锂，其工作原理如图。下列说法错误的是（　　）
A．铜箔为阴极，发生还原反应
B．阳极区可能有 和 生成
C．工作时的能量转化形式：太阳能→化学能→电能
D．固体陶瓷膜可让海水中的 选择性通过
16．镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH +2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是（　　）
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－+ OH－＝NiOOH + H2O
B．放电时负极附近溶液的pH不变
C．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
D．充电时Cd与外电源的正极相连
二、综合题
17．的回收及综合利用越来越受到国际社会的重视，将转化为高附加值化学品已成为有吸引力的解决方案。
（1）Ⅰ．以、为原料合成
和在某催化剂表面上合成的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
该反应历程中活化能最小步骤的化学方程式为　 　。
（2）已知相关化学键的键能数据如下：
化学键
436 414 464 326 803
结合表中数据及反应历程图，写出由和合成的热化学方程式　 　。
（3）在一容积可变的密闭容器中，充入与，发生上述反应，实验测得在不同温度下的平衡转化率与总压强的关系如图所示：
①、、从高到低排序为　 　。
②请计算在温度下，该反应的压强平衡常数　 　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，保留三位有效数字)。
（4）Ⅱ．利用下列工艺脱除并利用水煤气中的温室气体
上述脱除工艺中可循环利用的物质是　 　；某温度下，当吸收塔中溶液时，溶液中　 　(已知：该温度下的，)。
（5）用上述装置电解利用气体，制取燃料，铂电极上的电极反应式为　 　。当玻碳电极上生成标准状况下时，通过质子交换膜的离子的物质的量为　 　。
（6）Ⅲ．以表面覆盖为催化剂，可以将和直接转化成乙酸
在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～400℃时，生成乙酸的速率先减小后增大，理由是　 　。
18．次磷酸（H3PO2）是一种精细化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：
（1）H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式：　 　．
（2）H3PO2中，磷元素的化合价为　 　．
（3）NaH2PO2是正盐还是酸式盐？其溶液显　 　性（填弱酸性、中性、或者弱碱性）．
（4）H3PO2也可以通过电解的方法制备．工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子，阴离子通过）：
①写出阴极的电极反应式　 　．
②分析产品室可得到H3PO2的原因　 　．
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是　 　杂质．该杂质产生的原因是：　 　．
19．化学能与电能的相互转化，是能量转化的重要形式之一。
（1）化学电源包括一次电池、二次电池和燃料电池等。下列属于二次电池的是　 　
a．普通锌锰干电池 b．铅蓄电池 c．氢氧燃料电池
（2）碱性锌锰电池是一种高性能电池产品。其构造如下图所示，其电池总反应式为：Zn + 2MnO2 + 2H2O=2MnO(OH) + Zn(OH)2，请回答下列问题：
①该电池的正极为　 　正极反应式为　 　。
②该电池的负极为　 　负极反应式为　 　。
③该反应每消耗1 mol Zn理论上转移的的电子数目为　 　。
（3）氯碱工业中，通过电解饱和食盐水获得重要的化工原料——烧碱和氯气。
①写出电解饱和食盐水的化学反应方程式　 　。
②图中a为　 　。(填“阳极”或“阴极”)
③b上发生的电极反应式为　 　。
20．某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。
请回答：
（1）Ⅰ．用图1所示装置进行第一组实验（K闭合）。
Zn极为　 　极；实验过程中，SO42－　 　（填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动。
（2）反应初期，y极的电极反应现象为　 　；检验y极反应产物的方法是　 　。
（3）Cu极的电极反应式为　 　。
（4）Ⅱ．用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO42－）在溶液中呈紫红色。电解过程中，X极的电极反应式为　 　。
（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e－+8OH－=FeO42－+4H2O和4OH－－4e－=2H2O+O2↑，若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少　 　 g。
（6）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2该电池正极发生反应的电极反应式为　 　。
21．如图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极．按要求回答下列问题．
（1）打开K2，合并K1．B为　 　极，A的电极反应为　 　．
（2）打开K1，合并K2．E为　 　极，F极的电极反应为　 　，
检验F极产生气体的方法是　 　．
（3）若往U型管中滴加酚酞，进行（1）（2）操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是　 　，原因是　 　．
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A．青铜是合金，形成合金后熔点降低，则青铜的熔点低于纯铜，故A不符合题意；
B．古代湿法炼铜的原理是铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，是置换反应，故B不符合题意；
C．现代电解精炼铜时，粗铜作阳极失去电子被氧化，故C不符合题意；
D．青铜器表面的铜绿是碱式碳酸铜，是铜的一种碱式盐，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】青铜器是合金，合金的熔沸点低于纯金属，古代湿法炼铜主要利用的是置换原理，电解精炼铜时，纯铜做阴极，粗铜做阳极，青铜器表面的铜绿的成分不是氧化物而是碱式碳酸铜
2．【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。
3．【答案】A
【解析】【解答】A．电解时粗铜做阳极，发生氧化反应，A符合题意；
B．电解时阴极是溶液中的铜离子得到电子生成铜，B不符合题意；
C．粗铜连接电源的正极做阳极，铜失去电子生成铜离子，C不符合题意；
D．比铜活泼性差的金属成为阳极泥，如银或铂等，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】粗铜中的杂质离子在阳极发生氧化反应
4．【答案】C
【解析】【解答】A．由a极发生的电极反应式：Cu2++2e-=Cu，可知a电极为正极，发生还原反应，A不符合题意；
B．根据b电极反应式：Mg-2e-=Mg2+，可知b电极材料是镁，发生失去电子的氧化反应，B不符合题意；
C．当不连接电源时，该装置为原电池，金属Mg为电极材料；当有电源时，装置为电解池，其中a电极连接电源负极，作阴极；b电极连接电源正极，作阳极，故该装置不一定就是原电池装置，C符合题意；
D．由a电极反应式：Cu2++2e-=Cu，可知电解质溶液中含有Cu2+，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、得到电子为还原反应；
B、b为负极，为镁作为电极；
C、无论是原电池还是电解池，镁为活性电极，优先放电，铜离子在a极得到电子；
D、溶液中含有铜离子，得到电子形成单质。
5．【答案】C
【解析】【解答】本题主要考查了电解池知识，意在考查考生对信息的挖掘能力以及计算能力。三种物质溶于水后，发生反应Ba2＋＋SO=BaSO4↓、Ag＋＋Cl－=AgCl↓，则混合溶液的溶质为KCl和KNO3。由题意，阴、阳两极收集到的气体体积之比为3∶2，所以阴极反应为2H＋＋2e－=H2↑，阳极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑和4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，阴、阳两极共生成氢气、氯气和氧气三种气体，要使电解质溶液复原，需要通入适量的HCl，还需要加入适量的水。
【分析】电解池的主要应用用于工业制纯度高的金属，是将电能转化为化学能的一个装置（构成：外加电源，电解质溶液，阴阳电极）。使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在阴，阳两极引起还原氧化反应的过程。
6．【答案】B
【解析】【解答】A.装置①为有盐桥的铜锌原电池装置，能将化学能转化为电能，故A不符合题意；
B.装置①中锌为负极，铜为正极，根据原电池原理，电解质溶液中的阳离子移向正极，所以盐桥内的 K＋移向CuSO4溶液，故B符合题意；
C.若装置②用于铁棒镀铜，则应将铁棒与电源的负极相连作阴极，所以M极为铁棒，故C不符合题意；
D.若装置②用于电解精炼铜，因为粗铜中会有其他金属单质放电生成金属阳离子，所以溶液中的 Cu2+浓度会降低，故D不符合题意；
综上所述，答案为B。
【分析】电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中可能含有比铜活泼的金属，如铁、锌等，会先放电，此时溶液中的铜离子在阴极放电生成铜单质，所以会导致溶液中的铜离子浓度降低。
7．【答案】D
【解析】【解答】A．该电池反应中二氧化锰得到电子被还原，为原电池的正极，A不符合题意；
B．铅蓄电池放电时电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，该反应中浓硫酸参加反应，所以浓度降低，B不符合题意；
C．粗铜中不仅含有铜还含有其它金属，电解时，粗铜中有铜和其它金属失电子，纯铜上只有铜离子得电子，所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜，所以溶液中铜离子浓度降低，C不符合题意；
D．该原电池中，正极上氧化银得电子生成银，所以氧化剂作氧化剂发生还原反应，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】在原电池中，负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，正极得到电子，化合价降低，发生还原反应，负极失去的电子等于正极得到的电子。也就是电子在外电路的流向是负极到正极，在电解液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。
8．【答案】D
【解析】【解答】A.阳极发生氧化反应，其电极反应式为Ni-2e-= Ni2+ Fe-2e-=Fe2+ Zn-2e-=Zn2+，A不符合题意；
B.电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni，阴极析出的是Ni，依据电子守恒，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量不相等，B不符合题意；
C.电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2+ 、Zn2+ 、Ni2+，C不符合题意；
D.粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，铜和铂不失电子而沉降于电解池底部形成阳极泥，电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.电解池中，阳极失去电子，化合价升高，发生的是氧化反应；
B.根据电子守恒于原理，由于各种单质的化合价变化是不相同的，所以阴极和阳极的质量变化也是不同的；
C.电解后，溶液中存在的金属阳离子还有镍离子。
9．【答案】C
【解析】【解答】解：A、电解池的阳极一定是与电源正极相连，可以为活性电极也可以为惰性电极，所以不一定选择金属铂或石墨作阳极，故A错误；
B、用惰性材料作电极的电解池装置中，阳离子在阴极放电，阴离子在阳极放电，故B错误；
C、电镀时，镀层作阳极，发生氧化反应，故C正确；
D、工作时，原电池的负极上失电子发生氧化反应，电解池的阴极上得到电子发生还原反应，故D错误．
故选C．
【分析】A、电解池的阳极一定是与电源正极相连，可以为活性电极也可以为惰性电极；
B、用惰性材料作电极的电解池装置中，阳离子在阴极放电，阴离子在阳极放电；
C、电镀时，镀层作阳极，发生氧化反应；
D、工作时，原电池的负极上失电子，电解池的阴极上得到电子
10．【答案】B
【解析】【分析】A．正极发生得电子的反应，负极发生失电子的氧化反应，所以无论是否鼓入空气，Fe易失去电子生成Fe2+，作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，A不符合题意；
B．若上端口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性的羟基自由基，电极反应为2H++2e-+O2=2OH·，所以完全转化为羟基自由基时转移了电子，B符合题意；
C．除去含酚类的酸性废水，需要氧化性的物质，所以上端口需要打开，可生成羟基自由基氧化酚类，C不符合题意；
D． 在酸性条件下具有强氧化性，需要还原剂，所以需要上端口需要关闭，可得到强还原性中间体氢原子，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A、铁为负极，失去电子生成亚铁离子；
B、结合化合价变化判断电子数；
C、结合图示可以知道除去含酚类的酸性废水，需要氧化性的物质，所以上端口需要打开；
D、结合图示可以知道 在酸性条件下具有强氧化性，需要还原剂，所以需要上端口需要关闭。
11．【答案】A
【解析】【解答】A．放电时电子由负极流向正极，镁是负极，多孔活性炭材料是正极，即放电时外电路电子由镁电极流向多孔碳材料电极，故A符合题意；
B．放电时，正极氧气发生还原反应生成氢氧根离子，所以正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故B不符合题意；
C．理论上，外电路中流过2mol电子时，生成1mol的镁离子，结合2mol的氢氧根离子，所以负极质量增加34g，故C不符合题意；
D．氢氧化镁受热分解产生氧化镁，氧化镁还原成单质镁循环利用，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．放电时作为原电池，电子由负极流向正极
B．放电时，正极氧气得电子
C．外电路中流过2mol电子时，生成1mol的氢氧化镁
D．镁是负极，制成的单质镁可以循环利用
12．【答案】C
【解析】【解答】解：A．粗铜作阳极，失去电子而溶解，而纯铜作阴极，故A错误；
B．氯碱工业的阳极区氯离子放电生成氯气，而阴极区氢离子放电生成NaOH和氢气，故B错误；
C．与直流电源的负极相连，作阴极，被保护，为外加电流的阴极保护法，故C正确；
D．同种金属作为电解池的阳极比作为原电池的正极腐蚀得更快，故D错误；
故选C．
【分析】A．粗铜作阳极，失去电子而溶解；
B．氯碱工业的阳极区氯离子放电；
C．与直流电源的负极相连，作阴极，被保护；
D．一般金属腐蚀速率为：电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极．
13．【答案】B
【解析】【解答】A.由分析可知，d电极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，电极周围c(H+)减小，c(OH-)增大，溶液显碱性，因此pH试纸显蓝色，选项正确，A不符合题意；
B.由分析可知，a电极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，电极周围c(OH-)减小，c(H+)增大，溶液显酸性，pH试纸变红色，选项错误，B符合题意；
C.试纸Ⅰ红色区和蓝色区不断向中间扩散，相遇时红色区约2.7cm，蓝色区约1.3cm，此现象说明试纸Ⅰ环境中H+迁移速率比OH-快，说明电解质浓度影响H+和OH-的迁移，选项正确，C不符合题意；
D.试纸Ⅰ红色区和蓝色区不断向中间扩散，相遇时红色区约2.7cm，蓝色区约1.3cm，此现象说明此环境中H+的迁移速率比OH-快，选项正确，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】a电极与电源正极相连为阳极，b电极为阴极、c电极为阳极，d电极为阴极；电解Na2SO4溶液时，a、c电极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；b、d电极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；据此结合选项进行分析。
14．【答案】C
【解析】【解答】A.放电时，甲电极为负极，H2在电极上放电，电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O，故A不符合题意；
B.放电时，甲电极为负极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH-向负极甲电极移动，故B不符合题意；
C.放电时，正极电极反应式为2NiO（OH）+2H2O+2e-═2Ni（OH）2+2OH-，负极电极反应式为：H2+2OH--2e-═2H2O，放电时总反应为H2＋2NiO(OH)=2Ni(OH)2，故C符合题意；
D.放电时，氢气在碳电极发生氧化反应，碳电极作负极，充电时，碳电极发生还原反应作阴极，应与电源的负极相连，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】放电时，该电池为原电池，甲电极为负极，H2在电极上放电，乙电极为正极，NiO(OH)在电极上放电；充电时，应将甲电极与外电源的负极相连作阴极，乙电极与外电源的正极相连作阳极。
15．【答案】C
【解析】【解答】A．锂离子在铜箔上得到电子，生成金属锂，则铜箔为阴极，发生还原反应，A项不符合题意；
B．阳极上可以是氯离子或水失电子，就有氯气或氧气生成，B项不符合题意；
C．该装置是先利用太阳能发电，然后电解海水生成锂，所以工作时的能量转化形式：太阳能→电能→化学能，C项符合题意；
D．该装置的目的是为了从海水中提取金属Li，固体陶瓷膜让海水中的锂离子通过，锂离子从海水中到阴极铜箔得电子，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置的目的是为了从海水中提取金属Li，是先利用太阳能发电，将电能转化为化学能，是电解池装置，在海水上面的铜箔为阴极，发生还原反应：Li++e-=Li，催化电极为阳极，因海水中有氯离子，阳极上可以是氯离子或水失电子，就有氯气或氧气生成
16．【答案】A
【解析】【解答】A. 充电时为电解池，阳极的Ni化合价由+2价变为+3价，失电子，反应式：Ni(OH)2－e－+ OH－＝NiOOH + H2O，A符合题意；
B. 放电时负极Cd失电子与氢氧根离子反应生成Cd(OH)2，电极附近溶液的c（OH-）减小，则pH减小，B不符合题意；
C. 放电时为原电池，电解质溶液中的OH－向负极移动，C不符合题意；
D. 充电时Cd(OH)2得电子，生成Cd，与外电源的负极相连，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】B、放电时负极反应为Cd-2e-+2OH-=Cd（OH）2
C、放电阴离子移向负极
D、充电时氢氧化镉为阴极，故与电源的负极相连
17．【答案】（1）
（2）
（3）；
（4）；
（5）；4mol
（6）当温度高于，催化剂活性降低，反应速率减慢，随着温度升高，反应速率主要受温度影响，与催化剂无关，所以反应速率又增大
【解析】【解答】（1）由图可知，该过程中能垒最小的步骤为：；
（2）由图可知，和合成的化学方程式为：，根据，根据键能，，所以热化学方程式为：；
（3）①因为该反应为放热反应，压强不变时，温度越高，平衡逆向移动，的转化率越小，所以、、从高到低排序为；
②平衡常数只与温度有关，时，压强为50atm，的转化率为50％，根据三段式：，
，；
（4）根据图示，用溶液吸收，生成，分解生成，可以循环使用；的电离常数，，，；
（5）由图可知，玻碳电极产生，为阳极，铂电极为阴极，发生反应的电极反应式为：，阳极的电极反应式为：，生成标准状况下，有4mol质子通过质子交换膜；
（6）250～400℃时，生成乙酸的速率先减小后增大，原因是当温度高于，催化剂活性降低，反应速率减慢，随着温度升高，反应速率主要受温度影响，与催化剂无关，所以反应速率又增大。
【分析】（1）活化能最小的步骤，即能量上升距离最短的步骤；
（2）热化学方程式的书写要注意，化学计量数即为反应的物质的量，根据题干提供的数据，如物质的量、质量以及给出的反应热进行对应，根据给出的物质的量和热量可以列出关系式，且要注意，热化学方程式的书写中，化学计量数即反应的物质的量，要注意，物质的量之比等于反应热之比；
（3） ① 升高温度，平衡朝吸热方向移动；
② 分压平衡常数要结合总压强和总物质的量判断；
（4）循环利用的物质即在某个过程中产生，又在某个过程中作为反应物消耗；
（5）二氧化碳得到电子，和氢离子反应生成甲醇和水；
（6）催化剂的活性受温度影响，温度过高时，催化剂失去活性。
18．【答案】（1）H3PO2 H2PO2﹣+H+
（2）+1
（3）弱碱性
（4）2H++2e﹣=H2↑；阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2﹣穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2；PO43﹣；H2PO2﹣或H3PO2被氧化
【解析】【解答】解：（1.）H3PO2是一元中强酸，溶液中部分电离出氢离子，所以其电离方程式为H3PO2 H2PO2﹣+H+，故答案为：H3PO2 H2PO2﹣+H+；
（2.）H3PO2中，总化合价为0，其中氢元素为+1价，氧元素为﹣2价，则P元素的化合价为+1价，故答案为：+1；
（3.）由于H3PO2是一元中强酸，所以NaH2PO2为一元强碱和一元中强酸形成的正盐，所以该盐溶液由于成H2PO2﹣发生水解呈弱碱性，方程式为H2PO2﹣+H2O H3PO2+OH﹣，故答案为：正盐；弱碱性；
（4.）①由于阳极中阴离子为硫酸根离子、氢氧根离子和H2PO2﹣，其中放电能力最强的是氢氧根离子，则阳极发生的电极反应为：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，阴极电极反应是溶液中氢离子得到电子发生还原反应，2H++2e﹣=H2↑故答案为：2H++2e﹣=H2↑；②产品室可得到H3PO2的原因是因为：阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2﹣穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2，故答案为：阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2﹣穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2；③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是阳极产生的氧气会把H2PO2﹣或H3PO2氧化成PO43﹣，产品中混有PO43﹣，
故答案为：PO43﹣；H2PO2﹣或H3PO2被氧化；
【分析】（1.）根据H3PO2是一元中强酸可知，H3PO2是弱电解质，溶液中部分电离出氢离子，据此写出电离方程式；
（2.）根据化合物中总化合价为0计算出P元素的化合价；
（3.）根据H3PO2是一元中强酸，可以判断NaH2PO2为正盐；
（4.）①根据阳极中阴离子为硫酸根离子、氢氧根离子和H2PO2﹣，氢氧根离子失电子发生氧化反应，阴极上是氢离子得到电子发生还原反应，写出阴极的电极反应式；②根据图示“四室电渗析法”工作原理分析产品室可得到H3PO2的原因；③根据H3PO2及NaH2PO2均容易被氧化分析该装置缺点．
19．【答案】（1）b
（2）MnO2；2MnO2 + 2H2O + 2e-﹦2MnO(OH)+ 2OH-；Zn；Zn + 2OH-－2e-﹦Zn(OH)2；2NA
（3）2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑；阳极；2H2O + 2e-﹦H2↑+ 2OH-
【解析】【解答】(1)化学电源包括一次电池、二次电池和燃料电池等，其中普通锌锰干电池是一次电池、铅蓄电池是二次电池、氢氧燃料电池是燃料电池，
故答案为：b；
(2)①碱性锌锰电池中二氧化锰是电池的正极，在水分子作用下，二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氢氧根离子，电极反应式为2MnO2 + 2H2O + 2e-﹦2MnO(OH)+ 2OH-，故答案为：MnO2；2MnO2 + 2H2O + 2e-﹦2MnO(OH)+ 2OH-；
②碱性锌锰电池中锌为电池的负极，碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn + 2OH-－2e-﹦Zn(OH)2，故答案为：Zn；Zn + 2OH-－2e-﹦Zn(OH)2；
③碱性锌锰电池中锌为电池的负极，碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，则反应每消耗1 mol锌理论上转移的的电子数目为1 mol×2×NAmol-1=2NA，故答案为：2NA；
(3)①电解饱和食盐水的反应为饱和食盐水电解生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的化学方程式为2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑，故答案为：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑；
②由图可知，与直流电源正极相连的a极为电解池的阳极，故答案为：阳极；
③由图可知，与直流电源正极相连的b极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O + 2e-﹦H2↑+ 2OH-，故答案为：2H2O + 2e-﹦H2↑+ 2OH-。
【分析】（1）二次电池是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池；
（2）碱性锌锰电池中，二氧化锰是电池的正极。电极反应式为：2MnO2 + 2H2O + 2e-﹦2MnO(OH)+ 2OH-；锌为电池的负极，电极反应式为：Zn + 2OH-－2e-﹦Zn(OH)2；
（3）电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，与电源正极相连的电极为阳极，与电源负极相连的电极为阴极；b为阴极，电极反应式为2H2O + 2e-﹦H2↑+ 2OH-。
20．【答案】（1）负；从右向左
（2）有黄绿色气体产生；将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近y极出气口，若试纸变蓝，则证明有氯气产生
（3）
（4） (或 )
（5）0.28
（6）
【解析】【解答】(1)根据图中装置可知，锌为该原电池的负极，铜为正极；电流在外电路中从铜流向锌，则电解质溶液中硫酸根离子由右向左移动，
故答案为：负；从右向左；
(2)根据图示可知，铜为原电池的正极，与电源正极相连的电极为阳极，所以y极为阳极，氯离子在y极失去电子生成氯气，会观察到有黄绿色气体生成；检验氯气的方法为：将湿润的碘化钾淀粉试纸靠近y极出气口处，若试纸变蓝，则证明有氯气生成;
故答案为：有黄绿色气体生成；将湿润的碘化钾淀粉试纸靠近y极出气口处，若试纸变蓝，则证明有氯气生成；
(3)铜电极上铜离子得到电子发生还原反应，电极反应式为：Cu2++2e =Cu，
故答案为：Cu2++2e =Cu；
(4)根据图示可知，X为电解池的阴极，发生的电极反应为： （或 ），
故答案为： （或 ）；
(5)X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等得
解得：x=0.28，
故答案为：0.28；
(6)正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，反应方程式为：
故答案为： ；
【分析】(1)图1中，左图中锌活泼性大于铜，所以锌为负极，原电池的外电路中电流由正极流向负极，硫酸根离子的移动方向与电流方向相反；
(2)铜为原电池的正极，则y极为电解池的阳极，阳极氯离子失去电子生成黄绿色的氯气；检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸；
(3)铜为原电池的正极，阳离子得电子，发生还原反应；
(4)x电极连接的是电源的负极，则x为电解池的阴极，电解过程中x极水电离的氢离子得到电子生成氢气；
(5)根据阴阳极上转移电子数相等计算铁反应的质量；
(6)在碱性锌电池中，正极上得电子发生还原反应，据此并结合电池总反应写出该电池正极发生反应的电极反应式;
21．【答案】（1）负；O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣
（2）阴；2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑；用湿润的淀粉﹣KI试纸检验，试纸变蓝则说明是氯气
（3）AE；A极上O2放电产生OH﹣，E极上水放电产生H2和OH﹣，均导致电极区域呈碱性
【解析】【解答】解：（1）当打开K2，闭合K1时，铁片、石墨和NaCl溶液构成原电池，负极为铁，电极反应式为：Fe﹣2e﹣═Fe2+，正极为石墨，正极的电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣，由于Fe2++2OH﹣═Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）3，所以可观察到的现象是：溶液中产生白色沉淀，然后变为灰绿色，最终变为红褐色，
故答案为：负；O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣；（2）当打开K1，闭合K2时，铁片、石墨和NaCl溶液构成电解池，阴极为铁，电极反应式为：2H++2e﹣═H2↑，阳极为石墨，电极反应式为：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑，检验Cl2的方法是：用湿润的淀粉﹣KI试纸检验，试纸变蓝则说明是氯气，
故答案为：阴；2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑；用湿润的淀粉﹣KI试纸检验，试纸变蓝则说明是氯气；（3）由于A极O2得到电子产生OH﹣，E极上水放电产生H2和OH﹣，均导致电极区域呈碱性，所以A、E电极周围遇酚酞变红，
故答案为：AE；A极上O2放电产生OH﹣，E极上水放电产生H2和OH﹣，均导致电极区域呈碱性．
【分析】（1）当打开K2，闭合K1时，铁片、石墨和NaCl溶液构成原电池，负极为铁，石墨作正极，发生吸氧腐蚀；（2）当打开K1，闭合K2时，铁片、石墨和NaCl溶液构成电解池，说明作阳极，铁作阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气；（3）进行（1）时，正极附近生成氢氧根离子，进行（2）时，阴极附近生成氢氧根离子，酚酞试液遇碱变红色．