1.3 电能转化为化学能——电解 同步练习（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 同步练习
一、单选题
1．以熔融盐为电解液，利用含、等的铝合金废料，通过电解，实现的再生。下列说法错误的是
A．以铝合金废料为阳极
B．阴极电极反应式为
C．在电解槽底部产生含的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
2．以金属氢化物(MHx)为负极材料的Ni/MHx电池，其充放电机理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．过程b表示电池放电过程
B．电池工作过程中，电解液的pH基本保持不变
C．充电时阴极的电极反应式为MHx+xOH--xe-=M+xH2O
D．放电时正极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
3．下图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是（　　）
A．甲池是化学能转化为电能的装置，总反应式为：2CH3OH+3O2 ＝2CO2+4H2O
B．乙池中的Ag不断溶解
C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量Cu(OH)2固体
D．当甲池中280 mL(标准状况下)O2参加反应时，乙池中理论上可析出1.6g 固体
4．我国科学家研发出一种绿色锌碘二次电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．放电时，聚烯烃多孔电极上发生还原反应
B．放电时，向多孔石墨电极迁移
C．充电时，阴极净增65g时，外电路中通过2mol电子
D．充电时，阳极的电极反应式为
5．工业上运用电化学方法降解含NO3-废水的原理如图所示，下列有关说法错误的是（　　）
A．相同条件下，Pt电极上产生O2和Pt-A电极上产生N2的体积比为5:2
B．通电时电子的流向：b电极→导线→Pt-Ag电极→溶液→Pt电极→导线→a极
C．Pt-Ag电极上的电极反应式：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O
D．通电时，Pt电极附近溶液的pH减小
6．如图是我国研发的某种石墨烯电池有关原理示意图，装置甲工作时的电极反应为Li1-xC6+xLi++xe-=LiC6，Li[GS/Si]O2-xe-=Li1-x[GS/Si]O2+xLi+。下列说法错误的是（　　）
A．a与d电极上发生的反应类型相同，装置甲中b电极的电势高于a电极
B．甲乙两个装置中的离子交换膜均为阳离子交换膜
C．装置甲工作时电子经流：负极→a→离子交换隔膜→>b→正极
D．电池放电时，正极反应为Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-=Li[(GS/Si]O2
7．能正确表示下列反应的离子方程式为
A．新制氯水中加入少量CaCO3： 2Cl2+H2O+CaCO3=Ca2++2Cl-+CO2↑+2HClO
B．硫酸铜溶液中滴入几滴氨水： Cu2++4NH3·H2O = [Cu(NH3)4]2++4H2O
C．久置的H2S溶液变浑浊： 2S2-+ O2+4H+ = 2S↓+2H2O
D．用铜电极电解硫酸铜溶液： 2Cu2+ +2H2O2Cu+O2↑+4H+
8．如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（　　）
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
9．生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用铁、石墨做电极，用电解法去除。电解时，如图1原理所示可进行除氮；翻转电源正负极，可进行除磷，原理是利用Fe2＋将PO转化为Fe3(PO4)2沉淀。下列说法正确的是（　　）
A．图2中0～20min脱除的元素是氮元素，此时石墨做阴极
B．溶液pH越小、有效氯浓度越大，氮的去除率越高
C．图2中20～40min脱除的元素是磷元素，此时阳极的电极反应式为2Cl-－2e-=Cl2↑
D．电解法除氮有效氯ClO-氧化NH3的离子方程式为3ClO-＋2NH3=3Cl-＋N2↑＋3H2O
10．在25℃时，用石墨电极电解 2.0 L2.5 mol/LCuSO4溶液（假设溶液的体积在电解前后不发生变化）。 5 min 后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。下列说法中正确的是（　　）
A．有Cu生成的一极是阴极，发生氧化反应
B．反应中转移电子的物质的量为0.4 mol
C．此时溶液的pH为2
D．在另一极得到O2的体积（标准状况）是 1.12L
11．中科院化学研究所开发了一个包括苯酚电催化还原和苯酚电催化氧化两个半反应的综合电化学策略，成功实现了苯酚合成两种重要的化工原料——环己酮和苯醌。下列说法错误的是
A．溶液中的的移动方向：电极a→电极b
B．阴极区的电极反应式为
C．电路中转移2mol时，理论上会消耗苯酚的数目为
D．该电化学合成环己酮和苯醌的原子利用率为100%
12．一种利用电化学变色的装置如图所示，其工作原理为：在外接电源下，通过在膜材料内部Li＋定向迁移，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节。已知：WO3和Li4Fe4[Fe(CN)6]3均为无色透明晶体，LiWO3和Fe4[Fe(CN)6]3均为蓝色晶体。下列有关说法错误的是（　　）
A．当a接外接电源负极时，电致变色层、离子储存层都显蓝色，可减小光的透过率
B．当b接外接电源负极时，离子储存层发生的反应为Fe4[Fe(CN)6]3＋4Li＋＋4e－＝Li4Fe4[Fe(CN)6]3
C．切换电源正负极使得蓝色变为无色时，Li＋通过离子导体层由离子储存层向电致变色层迁移
D．该装置可用于汽车的玻璃变色调光
13．钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点，有望成为锂离子电池之后的新型首选电池，如图是一种钠离子电池工作示意图：
下列说法中错误的是（　　）
A．放电时，Na+通过交换膜向N极移动
B．充电时，光照可促进电子的转移
C．充电时，TiO2光电极上发生的电极反应为3I-+2e-=I
D．放电时，若负极室有2mol阴离子发生反应，则电路中转移3mol电子
14．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是（　　）
A．铁片上镀铜时，Y是纯铜
B．制取金属钠时，Y电极反应为Na+ +e-=Na
C．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变
D．电解饱和食盐水时，X极的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑
15．二甲醚（CH3OCH3）直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，用二甲醚燃料电池电解甲基肼（CH3-NH-NH2）制氢的装置如图所示，其中X、Y、M、N均为惰性电极。下列说法错误的是（ ）
A．M极的电极反应式为CH3—NH—NH2+12OH -10e =CO32-+N2↑+9H2O
B．乙中的交换膜是阴离子交换膜，OH 透过交换膜向M极移动
C．若忽略水的消耗与生成，甲中电解质溶液的pH减小，乙中电解质溶液的pH增大
D．理论上，标况下当生成6.72 L H2时，消耗CH3OCH3的质量为2.3 g
16．镍镉电池是二次电池，其工作原理如图(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法错误的是（　　）
A．断开K2、合上K1，电极A的电势低于电极B
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生氧化反应
C．电极B发生还原反应过程中，溶液中的KOH浓度有变化
D．镍镉二次电池的总反应式： Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiOOH+2H2O
二、综合题
17．电化学应用广泛。请回答下列问题：
（1）自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。若电池放电时的反应式为：2FeCl3+Fe=3FeCl2，该电池的负极材料为　 　，正极的电极反应式为　 　，电解质溶液为　 　。
（2）燃料电池和二次电池的应用非常广泛。
①如图为甲烷燃料电池的示意图，电池工作时，b极的电极为　 　极，负极的电极反应式为　 　。
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。放电时的反应为：PbO2+Pb+2H2SO4=PbSO4+2H2O，铅蓄电池负极的电极反应式为　 　，充电时，铅蓄电池的Pb极应与外加直流电源的　 　极相连，阳极的电极反应式为　 　。
（3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应质)时，以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜做　 　极，精炼一段时间后，当阴极增重128g时，铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为　 　。
（4）三室式电渗析法处理含Na2SO4的废水原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO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。则通电后中间隔室的SO离子向　 　极迁移，正极区溶液pH　 　(填“增大”或“减小”)，当电路中通过1电子的电量时，会有　 　的O2生成。
18．
（1）下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式： 　 　 。
（2）燃料燃烧将其所含的化学能转变为我们所需要的热能。已知：
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3 kJ·mol-1
②C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ·mol-1
根据以上三个热化学方程式，计算C(s，石墨)+2H2(g)=CH4(g)的反应热ΔH为 　 　 。
（3）如图，当线路接通时，发现M(滴有酚酞的K2SO4溶液浸润过得滤纸)a端显红色，且知甲中电极材料是锌、银，乙中电极材料是铂、铜，且乙中两电极不发生变化。
回答下列问题：
①甲、乙分别是什么装置 　 　 、 　 　 。
②写出C的电极名称和电极反应式 　 　 ； 　 　 。
19．某课外兴趣小组用右图装置进行实验，试回答：
（1）若开始时开关K与a连接，则A电极反应式为　 　。
（2）若开始时开关K与b连接，这种方法经常用于金属的防护，这种防护措施叫做　 　，则A电极反应式为　 　;B电极反应式为　 　。
（3）开关K与b连接，将饱和食盐水换成CuSO4溶液，则A电极反应式为　 　，该反应的离子方程式为　 　 ，电解一段时间后（溶液仍然为蓝色），溶液的pH值将　 　（填“变大”、“变小”、“不变”），若将电解质溶液恢复至原状，应补充　 　 。
20．七铝十二钙（12CaO 7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：
（1）锻粉主要含　 　和　 　，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶。该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是　 　．
（2）滤液Ⅰ中阴离子有　 　（忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成　 　，从而导致CaCO3产率降低．
（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为　 　．
（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，则铝片接外电源的　 　极，电解时阴极发生的反应为：　 　．
（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4﹣和Al2Cl7﹣两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为　 　．
21．氨可用于制取氨水、液氮、氮肥（尿素、碳铵等）、硝酸、铵盐、纯碱等，因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业中，最重要的化工产品之一．
（1）以甲烷为原料可制得合成氨气用的氢气．图1是一定温度、压强下，CH4（g）与H2O（g）反应生成CO（g）和2mol H2（g）的能量变化示意图，写出该反应的热化学方程式　 　（△H用E1、E2、E3表示）．
（2）CO可使合成氨的催化剂中毒而失去活性，因此工业上常用乙酸二氨合铜（I）溶液来吸收原料气体中的CO，反应原理：[Cu（NH3）2CH3COO]（l）+CO（g）+NH3（g） [Cu（NH3）3]CH3COO CO（l）△H＜0，
吸收后的乙酸铜氨溶液经过适当处理后可再生而恢复其吸收CO的能力，则再生的适宜条件是 （填字母序号）．
A．高温、高压
B．高温、低压
C．低温、低压
D．低温、高压
（3）已知N2（g）+3H2 2NH3（g）△H=﹣94.4kJ mol﹣1，恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示，各时间段最终均达平衡状态．
①在2L容器中发生反应，时段Ⅰ放出的热量为　 　．
②25min时采取的某种措施是　 　．
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数为　 　．（保留3位有数字）
（4）电化学降解N的原理如图3所示．电源正极为　 　（填“A”或“B”），阴极反应式为　 　．
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A．根据电解原理可知，该反应以铝合金废料为电解池阳极，故A不符合题意；
B．阴极发生得电子的还原反应，电解液熔融盐含有Al3+，阴极反应式为，故B不符合题意；
C．阳极材料中Cu不参与氧化反应，在电解槽底部可产生含的阳极泥，故C不符合题意；
D．由于阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移守恒和元素守恒可知，阳极和阴极的质量变化不相等，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据精炼铜的原理分析。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析可知，过程b表示电池的放电过程，A不符合题意；
B．电池总反应为M+xNi(OH)2 MHx+xNiOOH，电解质溶液pH基本不发生改变，B不符合题意；
C．由分析，充电时阴极M得到电子，电极反应式为M+xH2O+xe = MHx+xOH ，C符合题意；
D．放电时正极NiOOH得到电子被还原，电极反应：NiOOH+H2O+e =Ni(OH)2+OH ，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】过程a中金属氢化物（MHx）放电，故过程b为放电过程，左侧为负极，电机反应式为MHx+xOH- x e- =M+x H2O，右侧为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，则过程a为充电过程，左侧为阴极，右侧为阳极。
3．【答案】D
【解析】【解答】A、甲池为燃料电池，是将化学能转化成电能，甲池电解质为KOH，CO2与KOH反应生成K2CO3，因此总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，故A不符合题意；
B、甲池中通甲醇一极为负极，Ag与甲池的负极相连，即Ag极为阴极，根据电解原理，Ag极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，Ag极质量增重，故B不符合题意；
C、乙池中电解后生成硫酸、铜和氧气，要想复原，需要加入CuO，故C不符合题意；
D、建立O2～4e－～2Cu，氧气的物质的量为 =0.0125mol，m(Cu)=0.0125mol×2×64g·mol－1=1.6g，故D符合题意。
【分析】关于原电池的相关题目，核心在于判断正负极，掌握正向正、负向负的电荷移动原理，结合核心产物、电荷守恒溶液环境书写电极反应式，综合判断得出答案，关于电解的相关题目，核心在于判断阴阳极，掌握正向负、负向正的电荷移动原理，结合核心产物、电荷守恒溶液环境书写电极反应式，综合判断得出答案，根据图示。本题核心点甲池属于原电池，乙属于电解池。
4．【答案】C
【解析】【解答】A．根据上述分析，放电时，聚烯烃多孔电极作负极，化合价升高，发生氧化反应，故A不符合题意；
B．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，即放电时，Cl-向聚烯烃多孔电极迁移，故B不符合题意；
C．充电时，聚烯烃多孔电极作阴极，电极反应式为Zn2++2e-=Zn，增加65g锌，转移电子物质的量2mol，故C符合题意；
D．充电时，电池正极接电源的正极，阳极的电极反应式为，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】由图可知，放电时，Zn失去电子转化为Zn2+， 聚烯烃多孔电极为负极，发生氧化反应电极反应为Zn-2e-=Zn2+，多孔石墨电极为正极，发生还原反应，电极反应为I2+2e-=2I-，原电池工作时，阴离子向负极移动；充电时，聚烯烃多孔电极作阴极，电极反应为Zn2++2e-=Zn，多孔石墨电极为阳极，电极反应为2I--2e-=I2，据此解答。
5．【答案】B
【解析】【解答】解：A.由电极反应式阳极：2H2O-4e-= O2 +4H+阴极：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O可知，当通过1mole-电子时，阳极产生0.25molO2，阴极产生0.1molO2,因此产生O2和产生N2的体积比为5:2,A不符合题意；
B.通电时，电子不能在溶液中移动，B符合题意；
C. Pt-Ag电极为阴极，电极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O，C不符合题意；
D. 通电时，Pt电极为阳极，电极反应式为：2H2O-4e-= O2 +4H+，因此Pt电极附近溶液的pH减小，D不符合题意；
故答案为：B.
【分析】关于电解的相关题目，核心在于判断阴阳极，掌握正向负、负向正的电荷移动原理，结合核心产物、电荷守恒溶液环境书写电极反应式，综合判断得出答案。
6．【答案】C
【解析】【解答】A．由上述分析可知：a极为电解池的阴极，d电极为原电池的正极，阴极或正极均发生还原反应，A不符合题意；
B．由图可知：左右两个装置中的离子交换膜均允许阳离子通过，则两个装置中的离子交换膜均为阳离子交换膜，B不符合题意；
C．电子不能进入电解质溶液，因此在装置甲工作时电子经电源负极流向阴极a，然后通过电解质溶液中通过离子定向移动，溶液中的阳离子在阴极得到电子，发生还原反应，溶液中的阴离子在阴极上失去电子，电子再由b电极回到电源的正极，C符合题意；
D．电池放电时，正极发生还原反应，电极反应式为：Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-=Li[(GS/Si]O2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．阴极或正极均发生还原反应；
B．阳离子交换膜均允许阳离子通过；
C．电子不能进入电解质溶液；
D．正极得电子发生还原反应。
7．【答案】A
【解析】【解答】A.新制氯水中含有H＋、Cl－和HClO，与少量CaCO3反应时，HClO不发生反应，因此该反应的离子方程式为：2Cl2＋H2O＋CaCO3=Ca2＋＋2Cl－＋CO2↑＋2HClO，A符合题意；
B.滴入几滴氨水，则NH3·H2O少量分，反应后只生成Cu(OH)2沉淀，因此该反应的离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NH4＋，B不符合题意；
C.H2S是一种弱酸，在离子方程式中保留化学式，因此该反应的离子方程式为：2H2S＋O2=2S↓＋2H2O，C不符合题意；
D.铜做电极时，则阳极的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，因此该电池的总反应式为Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】A、CaCO3少量，则反应后生成HClO；
B、氨水少量，则反应生成Cu(OH)2沉淀；
C、H2S是一种弱酸，在离子方程式中保留化学式；
D、铜做阳极时，Cu发生失电子的氧化反应，生成Cu2＋。
8．【答案】D
【解析】【解答】A.a为阴极产生氢气，b为阳极产生氧气，逸出气体的体积，a电极的大于b电极的，故A不符合题意；
B.根据A选项的分析，两个电极都产生无色无味的气体，故B不符合题意
C.a电极氢离子放电，a周围还有大量的氢氧根离子，使a电极附近的石蕊变为蓝色，b电极氢氧根放电，b周围还有大量的氢离子，使b电极附近的石蕊变为红色，故C不符合题意；
D.根据C选项分析，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】电解硫酸钠溶液相等于电解水，阳极上是水电离出的氢氧根离子放电生成氧气，阳极附近氢离子浓度增大，而阴极是氢离子放电生成氢气，阴极区氢氧根离子浓度变大，据此进行分析即可。
9．【答案】D
【解析】【解答】A．图2中0～20min 溶液pH的变化得出脱除的元素是氮元素，此时铁作阴极，故A错误；
B．随溶液pH降低，氢离子浓度增大，Cl2+H2O＝H++Cl-+HClO，平衡逆向移动，溶液中c（HClO）减小，使铵根的氧化率下降，则氮的去除率随pH的降低而下降，故B错误；
C．除磷时，Fe作阳极失电子，石墨作阴极，阳极电极反应式为Fe－2e-＝Fe2＋，故C错误；
D．电解法除氮有效氯HClO将氨气氧化为N2的离子方程式为3ClO-＋2NH3＝3Cl-＋N2↑＋3H2O，故D正确；
故答案为：D。
【分析】AC．电解时，阳极元素化合价升高，发生氧化反应；阴极元素化合价降低，发生还原反应；
B．依据化学平衡移动原理分析；
D．根据反应物和生成物的化学式，利用原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒分析。
10．【答案】D
【解析】【解答】A、电解时溶液中的铜离子在阴极得到电子生成铜，所以生成铜的电极为阴极，发生还原反应，A不符合题意；
B、当有6.4g铜析出，即0.1mol铜，转移电子0.2mol，B不符合题意；
C、转移0.2mol电子，溶液中产生0.2mol氢离子，氢离子浓度是0.1mol/L，因此溶液中pH＝1，C不符合题意；
D、转移0.2mol电子，根据电子得失守恒可知另一极产生0.05mol氧气，在标准状况下体积为1.12L，D符合题意，
故答案为：D。
【分析】电解池阴极得电子，发生还原反应A错误
B生成1molCu转移2mol电子，题中nCu=m/M=6.4/64=0.1mol，故转移电子0.2mol
C转移0.2mol电子，阳极是0.1mol氧气生成，消耗0.2molOH-，放出0.2mol氢离子，c(H+)=0.2/2=0.1mol/L，则pH=1.
11．【答案】C
【解析】【解答】A．阳离子移向阴极，溶液中的的移动方向：电极a→电极b ，A不符合题意；
B．阴极得电子，发生还原反应，电极反应式为，B不符合题意；
C．阳极区的反应式为，可知电路中转移2mol时，理论上会消耗苯酚(两边均要消耗)的数目为，C符合题意；
D．根据总反应式可知反应物完全转化为目标产物环己酮和苯醌，故原子利用率为100%，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置为电解池，根据→，说明得电子发生还原反应，则b为阴极，其电极反应式为；a为阳极，其电极反应式为。
12．【答案】C
【解析】【解答】A．当a接外接电源负极时，电致变色层为阴极，发生电极反应WO3+Li++e-=LiWO3，LiWO3为蓝色晶体，b极接正极，离子储存层为阳极，发生电极反应Li4Fe4[Fe(CN)6]3-4e－=Fe4[Fe(CN)6]3＋4Li＋，Fe4[Fe(CN)6]3为蓝色晶体，蓝色与无色相比，可减小光的透过率，A选项不符合题意；
B．当b接外接电源负极时，离子储存层为阴极，发生的电极反应为Fe4[Fe(CN)6]3＋4Li＋＋4e－＝Li4Fe4[Fe(CN)6]3，B选项不符合题意；
C．切换电源正负极使得蓝色变为无色时，即LiWO3变为WO3，Fe4[Fe(CN)6]3变为Li4Fe4[Fe(CN)6]3，电致变色层为阳极，离子储存层为阴极，则Li+通过离子导体层由电致变色层移向离子储存层，C选项符合题意；
D．该装置可实现变色，可用于汽车的玻璃变色调光，D选项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】当a接电源负极时，a做阴极，锂离子向a极移动，两层为蓝色，当b接电源负极时，b做负极，此时两层为无色。
13．【答案】C
【解析】【解答】A．放电时，为原电池，Na+是阳离子，向正极N移动，故A说法不符合题意；
B．充电时，光照可促进I-在TiO2光电极上转移电子，故B说法不符合题意；
C．充电时，由图可知在TiO2光电极上发生的电极反应为3I--2e-=I ，故C说法符合题意；
D．放电时，负极发生的反应为4S2--6e-= ，所以当负极室有2mol阴离子发生反应时，电路中转移3mol电子，故D说法不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据题意：TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能，充电时Na2S4还原为Na2S，电极反应为：S42-+6e-=4S2-， N电极电极反应为： 3I--2e-=I3-，放电和充电互为逆过程，所以M是负极，N是电池的正极，据此分析解题。
14．【答案】B
【解析】【解答】A．铁片上镀铜时，铜单质要在铁片表面生成，铜离子发生还原反应，所以铁片为阴极，纯铜为阳极，即X时纯铜，故A不符合题意；
B．制取金属钠时要电解熔融的氯化钠，钠离子在阴极即Y电极上被还原，电极反应式为Na+ +e-=Na，故B符合题意；
C．电解精炼铜时，铜离子在阴极放电生成铜单质，但阳极放电的物质不只有铜单质，还有粗铜中比铜活泼的金属单质，所以溶液中铜离子的浓度会减小，故C不符合题意；
D．电解饱和食盐水时，X极即阳极上氯离子放电被氧化生成氯气，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】X与直流电源的正极相连为电解池的阳极，Y为电解池的阴极。
15．【答案】C
【解析】【解答】A.根据H+流向可知，X为负极，Y为正极，二甲醚从b口通入，O2从c口通入，从a口排出CO2；M为阳极，N为阴极。M极发生氧化反应，电极反应式为CH3-NH-NH2+12OH -10e =CO32-+N2↑+9H2O，A项不符合题意；
B.乙中的交换膜是阴离子交换膜，OH-透过交换膜向M极移动，参与电极反应，B项不符合题意
C.甲所示的总反应为CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O，电解质的溶液的pH增大，乙所示的总反应消耗OH-，电解质溶液的pH减小，C项符合题意；
D.消耗2.3g甲醚时，失去0.6mol电子，所以在标况下当生成6.72LH2时，得到了0.6mol电子，电子数相等，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该题属于原电池与电解池连接在一起的题目，电极方程式可以通过判断正负极以及阴阳极得失电子进行判断，离子移动方向，在原电池中，阳离子往正极跑，阴离子往负极跑，在电解池中，阳离子往阴极跑，阴离子往阳极跑，以此来判断离子交换膜的选择，pH的判断可以通过反应前后生成的离子来判断。
16．【答案】B
【解析】【解答】A．断开K2、合上K1，为原电池，电极A为负极，则其电势低于电极B，A不符合题意；
B．断开K1、合上K2，为充电过程，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B符合题意；
C．放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，溶液中的氢氧根浓度增大，C不符合题意；
D．根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式： Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiOOH+2H2O，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据图示，电极A与直流电源的负极相连，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，据此分析作答。
17．【答案】（1）Fe；Fe3++e-=Fe2+；FeCl3溶液
（2）正；CH4+10OH- -8e-=+7H2O；Pb+-2e-=PbSO4；负；PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++
（3）阳；4 mol
（4）正；减小；0.25mol
【解析】【解答】(1)电池放电时的反应式为2FeCl3+Fe=3FeCl2，失电子的电极Fe是负极，得电子的电极是正极，正极发生还原反应Fe3++e-=Fe2+；电解质溶液为FeCl3溶液；故答案为：Fe；Fe3++e-=Fe2+；FeCl3溶液；
(2)①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，即CH4+10OH- -8e-=+7H2O，通氧气的电极b是正极，故答案为：正；CH4+10OH- -8e-=+7H2O；
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池，放电时的反应为：PbO2+Pb+2H2SO4= PbSO4+2H2O，铅蓄电池负极发生氧化反应，电极反应式为Pb+-2e-=PbSO4，充电时，铅蓄电池的Pb极应与外加直流电源的负极相连，蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的正极相连作阳极，阳极的电极反应式为PbSO4-2e-+2H2O=PbO2++4H+，故答案为： Pb+-2e-=PbSO4；负；PbSO4-2e-+2H2O=PbO2++4H+；
(3)以铅蓄电池为电源精炼粗铜，粗铜做阳极，纯铜做阴极，当阴极增重128g时，即析出金属铜是2mol，所以转移电子是4mol，根据电池反应PbO2+Pb+ 2H2SO4=PbSO4+2H2O，消耗硫酸的物质的量是4mol，故答案为：阳；4 mol；
(4)根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在电解池中阴离子会向正电荷较多的阳极区定向移动，因此通电后中间隔室的向正极迁移；在正极区带负电荷的OH-失去电子，发生氧化反应而放电，由于破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(H+)>c(OH-)，所以正极区溶液酸性增强，溶液的pH减小；当电路中通过1mol 电子的电量时，根据整个闭合回路中电子转移数目相等可知，反应产生氧气的物质的量n(O2)==0.25mol，故答案为正极；减小；0.25mol。
【分析】（1）电池的负极材料失去电子化合价升高，溶液中的阳离子在正极得到电子化合价降低；
（2） ① 燃料电池中，通入氧气的为正极，通入燃料的为负极，负极的反应式要根据电解质溶液进行判断，为燃料失去电子形成相应的燃烧产物，且电极反应式要满足原子守恒，酸性溶液不能出现氢氧根，碱性溶液不能出现氢离子；
② 二次电池的判断：
1、化合价升高的为负极，失去电子，化合价降低的为正极，得到电子；
2、电极反应式的书写要注意，负极反应为负极材料失去电子化合价升高，正极反应为正极材料得到电子化合价降低，且要根据电解质溶液的酸碱性判断，酸性溶液不能出现氢氧根，碱性溶液不能出现氢离子，且电极反应式要满足原子守恒；若是充电过程，则负极作为阴极，正极作为阳极，阴极电极反应式为负极的逆反应，阳极的电极反应式为正极的逆反应；
（3）粗铜的精炼中，粗铜作为阳极，精铜作为阴极，电解质溶液为铜盐，通电后，粗铜中比铜活泼的金属单质先放电形成离子溶于电解质溶液中，比铜不活泼的金属单质形成阳极泥掉落在电解质溶液形成沉淀，溶液中的铜离子移向阴极形成铜，完成精炼过程；
（4）电解池的过程中，根据题干可以知道钠离子和硫酸根可以通过交换膜，则硫酸根移向阳极，钠离子移向阴极，阳极为氢氧根失去电子，阴极为氢离子得到电子。
18．【答案】（1）NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) H=-234kJ/mol
（2）-74.8kJ/mol
（3）原电池；电解池；阳极；4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+
【解析】【解答】(1)该反应的焓变△H=E1-E2=134kJ/mol-368KJ/mol=-234kJ/mol，热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) △H=-234kJ mol-1，故答案为：NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) H=-234kJ/mol；
(2)已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
②C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
根据盖斯定律，②+③-①得C(s，石墨)+2H2(g)=CH4(g)，故△H=（-393.5kJ/mol）+（-571.6kJ/mol）-（-890.3kJ/mol）=-74.8kJ/mol，故答案为：-74.8kJ/mol；
(3)①根据分析，甲为原电池，乙为电解池，故答案为：原电池；电解池；
②乙中两电极不发生变化，则铜不能作阳极，则C为阳极，失去电子，发生氧化反应，电极反应为：4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+；故答案为：阳极；4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+。
【分析】(1)根据反应的焓变△H=E1-E2计算△H，结合物质变化写出热化学方程式；
(2)根据盖斯定律分析；
(3)发现M（滴有酚酞的K2SO4溶液浸润过得滤纸）a端显红色，则a端呈碱性，为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2+2OH-，且知甲中电极材料是锌、银，则A极为负极，电极材料为锌；乙池为电解池，C为阳极，D为阴极。
19．【答案】（1）O2 + 4e－+ 2H2O = 4OH－
（2）外加电流的阴极保护法；2Cl－ -2e－ =Cl2↑；2H++2e－=H2↑
（3）4OH－- 4e－ = O2 ↑+2H2O；2Cu2+ + 2H2O 2Cu+O2↑+ 4H+；变小；CuO（或CuCO3）
【解析】【解答】（1）若开始时开关K与a连接，则该装置是原电池，A是正极、B是负极，铁发生类似吸氧腐蚀的原电池反应，A电极反应式为O2 + 4e－+ 2H2O = 4OH－。（2）若开始时开关K与b连接，A电极与电源正极相连接，所以A是阳极，B是阴极，这种方法经常用于金属的防护，这种防护措施叫做外加电流的阴极保护法，此时阳极上是溶液中的阴离子放电，则A电极反应式为2Cl－ -2e－ =Cl2↑;阴极上是溶液中的氢离子放电，B电极反应式为2H++2e－=H2↑。（3）开关K与b连接，将饱和食盐水换成CuSO4溶液，阳极上是溶液中的氢氧根放电生成氧气，阴极上是铜离子放电生成铜，则A电极反应式为4OH－- 4e－ = O2 ↑+2H2O，该反应的离子方程式为2Cu2+ + 2H2O 2Cu+O2↑+ 4H+，因此，溶液的pH值将变小。因为电解质中只损失了铜和氧两种元素，若将电解质溶液恢复至原状，应补充CuO（或CuCO3也可以，其与硫酸反应后可将多余的元素转化为二氧化碳逸出）。
【分析】（1）若开始时开关K与a连接，无电源是原电池，B活泼是负极（2）若开始时开关K与b连接，有电源，是电解池，A电极与电源正极相连接，所以A是阳极，B是阴极，(3) 开关K与b连接，电解池，阳极水提供OH-失电子生成O2，阴极铜离子得电子生成Cu。
20．【答案】（1）MgO；CaO；CaSO4微溶于水，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失
（2）NO3-，OH-；Ca(HCO3)2
（3）Al2O3 +2 OH-= 2 AlO2-+ H2O
（4）正；2H2O + 2e- = 2OH- + H2
（5）Al - 3 e- + 7 AlCl4- =4 Al2Cl7-
【解析】【解答】（1）白云石煅烧发生反应：CaCO3 = CaO + CO2↑，MgCO3 = MgO + CO2↑，故所得煅粉主要含有CaO和MgO，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，生成CaSO4，微溶于水，造成Ca的损失；
故答案为：CaO、MgO； CaSO4微溶于水，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失；
（2）在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后，镁化合物几乎不溶，由于NH4NO3溶液水解显酸性，与CaO反应生成Ca(NO3)2和NH3 H2O，故过滤后溶液中含Ca(NO3)2和NH3 H2O，将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应：
Ca(NO3)2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3，故滤液Ⅰ中阴离子有NO3-，OH-；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会造成CO2过量，会生成Ca(HCO3)2，从而导致CaCO3产率降低；
故答案为：NO3-，OH-；Ca(HCO3)2；
（3）NaOH溶液可以与Al2O3反应偏铝酸钠和水，可用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为：Al2O3 +2 OH-= 2 AlO2 - + H2O；
故答案为：Al2O3 +2 OH-= 2 AlO2 - + H2O；
（4）用Al片和石墨作电极来制备Al(OH)3，故Al做阳极，石墨做阴极，则铝片接外电源的正极，阴极为水中氢离子放电，电极反应式为：2H2O + 2e- = 2OH- + H2 ；
故答案为：正；2H2O + 2e- = 2OH- + H2 ；
（5）放电时负极电极本身Al放电，失电子，由于AlCl4-中氯元素的含量高于Al2Cl7-中氯元素的含量，故AlCl4-做反应物，而Al2Cl7-为生成物，由于其它离子不参与电极反应，故电极反应式为:Al - 3 e- + 7 AlCl4- =4 Al2Cl7-；故答案为：Al - 3 e- + 7 AlCl4- =4 Al2Cl7-。
【分析】（1）根据白云石中成分加热分解反应分析；若用(NH4)2SO4代替NH4NO3，则会引入SO42-，与Ca2+结合成微溶的CaSO4；
（2）根据煅粉中加入NH4NO3发生的反应确定滤液1的成分，从而确定其所含的阴离子；若仅通入CO2，则易生成Ca(HCO3)2；
（3）Al2O3是两性氧化物，能与NaOH溶液反应生成可溶性NaAlO2和H2O，据此写出反应的离子方程式；
（4）电解制备Al(OH)3时，Al做阳极，与电源的正极相连；电解质溶液中的H2O在阴极发生的电子的还原反应，生成OH-和H2，据此写出电极反应式；
（5）放电时，Al在负极发生失电子的氧化反应，生成Al3+，与AlCl4-结合形成Al2Cl7-，据此写出电极反应式；
21．【答案】（1）CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（g）△H=3（E2﹣E1）
（2）B
（3）94.4kj；将NH3从反应体系中分离出去；2.37
（4）A；2NO3﹣+10e﹣+12H+=N2+6H2O
【解析】【解答】解：（1）根据图示信息，反应物的能量低于产物的能量，所以反应是吸热反应，反应热等于产物的能量和反应物的能量之差，即CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（g）△H=3（E2﹣E1），
故答案为：CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（g）△H=3（E2﹣E1）；（2）吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，依据化学平衡[Cu（NH3）2CH3COO]（l）+CO（g）+NH3（g） [Cu（NH3）3]CH3COO CO（l）；△H＜0，反应是气体体积减小的放热反应，平衡逆向进行是再生的原理，再生的适宜条件是高温低压，
故答案为：B；（3）①根据图象可知，达到平衡时生成的氨气的物质的量为：1.00 mol/L×2L=2.00mol，根据N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）；△H=﹣94.4kJ mol﹣1可知生成2.00mol氨气放出的热量为94.4kJ，
故答案为：94.4kJ；②25min时氨气的物质的量迅速变为0而氮气、氢气的物质的量不变，之后氮气、氢气的物质的量逐渐减小，氨气的物质的量逐渐增大，说明25min时将NH3从反应体系中分离出去，
故答案为：将NH3从反应体系中分离出去；③时段Ⅲ条件下，该反应的化学平衡常数为：K= = ≈2.37，
故答案为：2.37；（4）根据图知，Ag﹣Pt电极上硝酸根离子得电子发生还原反应，则Pt电极上失电子发生氧化反应，Pt电极为阳极、Ag﹣Pt电极为阴极；酸性条件下，阴极上硝酸根离子得电子和氢离子反应生成氮气和水，所以A为电源正极，阴极反应式为2NO3﹣+10e﹣+12H+=N2+6H2O，
故答案为：A；2NO3﹣+10e﹣+12H+=N2+6H2O．
【分析】（1）根据图示信息，反应物的能量低于产物的能量，所以反应是吸热反应，反应热等于产物的能量和反应物的能量之差；（2）依据平衡移动方向分析判断需要的条件，反应是气体体积减小的放热反应，平衡逆向进行是再生的原理，再生的适宜条件是高温低压；（3）①根据达到平衡时生成氨气的物质的量及热化学方程式N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）；△H=﹣94.4kJ mol﹣1计算出放出的热量；②25min时氨气的物质的量变为0，而氮气和氢气的物质的量不变；③计算时段Ⅲ条件下达到平衡时各组分的浓度，可计算平衡常数；（4）根据图知，Ag﹣Pt电极上硝酸根离子得电子发生还原反应，则Pt电极上失电子发生氧化反应，Pt电极为阳极、Ag﹣Pt电极为阴极；酸性条件下，阴极上硝酸根离子得电子和氢离子反应生成氮气和水．