第四章化学反应与电能同步习题（含解析）2023---2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能同步习题
一、单选题（共15题）
1．化学与传统文化、社会、生活、环境联系紧密，下列说法正确的是
A．“丹砂(HgS)烧之成水银，积变又还成丹砂”描述的是可逆反应
B．在轮船外壳上焊接锌块或接直流电源正极，均可减缓船体的腐蚀速率
C．焊接钢材时，常用饱和溶液处理焊接点
D．“冬月灶中所烧薪柴之灰，令人以灰淋汁，取碱浣衣”中的碱是
2．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．11.2L乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为3NA
B．电解熔融CuCl2，阴极增重6.4g，外电路中通过电子的数目为0.20 NA
C．12gNaHSO4晶体中含有0.2NA个阳离子
D．1L pH=l的稀H2SO4溶液中含有H+的数目为0.2NA
3．根据所学习的电化学知识，下列说法正确的是
A．酸雨后钢铁易发生析氢腐蚀、铁锅存留盐液时易发生吸氧腐蚀
B．太阳能电池板的主要材料为二氧化硅
C．水库的钢闸门与电源正极连接可实现电化学保护
D．智能手机常用的锂离子电池属于一次电池
4．一种电化学“大气固碳”电池工作原理如图所示。该电池在充电时，通过催化剂的选择性控制，只有发生氧化，释放出和。下列说法正确的是
A．该电池放电时的正极反应为
B．该电池既可选用含水电解液，也可选用无水电解液
C．该电池每放电、充电各4 mol电子完成一次循环，理论上能固定1 mol
D．充电时阳极发生的反应为
5．部分含氯物质的分类与相应氯元素的化合价关系如图所示。下列说法不正确的是
A．惰性电极电解a的溶液时，阳极可得b气体
B．c可作自来水消毒剂，其化学式为
C．d的酸性较的酸性弱
D．溶液e具有强氧化性
6．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式是Li＋MnO2=LiMnO2。下列说法正确的是
A．Li是负极，电极反应为Li-e-=Li+
B．Li是正极，电极反应为Li＋e-=Li-
C．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e-=MnO
D．Li是负极，电极反应为Li-2e-=Li2+
7．锂锰电池是体积小、性能优良的一次电池，该电池反应装置如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列判断正确的是
A．可用水代替电池中的混合有机溶剂 B．电池正极反应式为MnO2+e-+Li+LiMnO2
C．该电池可反复充电使用 D．外电路的电流由a流向b
8．下列装置能达到实验目的是
图1 图2 图3 图4
A．用图1装置进行喷泉实验 B．用图2装置构成铜锌原电池
C．用图3装置验证反应产物CO2 D．用图4装置制备并收集少量NO2气体
9．下列关于金属冶炼的说法正确的是
A．由于Al的活泼性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al
B．可以用钠加入氯化镁溶液中制取镁
C．炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
D．金属冶炼的方法由金属的活泼性决定
10．某学科组设计的对海水中钢闸门进行防护的四个方案如图所示，其中能达到目的的是
A． B．
C． D．
11．双极膜(BP) 是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH﹣，作为H+和OH﹣离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜，下列说法错误的是
A．Y电极与电源正极相连，发生的反应为4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O
B．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜
C．“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)
D．若去掉双极膜(BP)，电路中每转移1mol电子，两极共得到0.5mol气体
12．和是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收和NO。
下列说法一定不正确的是
A．b是直流电源的正极，发生的电极反应是
B．当时，阴极的电极反应为
C．吸收NO的离子方程式为
D．为维持右室浓硫酸的产生，必须从左室通过阳离子交换膜进入右室
13．《化学反应原理》模块从不同的视角对化学反应进行了探究、分析，以下观点中错误的是
①钢铁船舶的外壳安装若干锌块采用了牺牲阳极法
②难溶电解质溶解，所得的溶液中阴阳离子浓度一定相等
③时溶液的等于时的溶液的
④将加入水中并加热使其转化为
⑤溶液显碱性的原因：
⑥乙烯聚合为聚乙烯的反应是熵减的过程，却能够自发进行，该反应的
A．①②③ B．④⑤⑥ C．②③⑤ D．①②⑥
14．锌碘液流电池具有高电容量、对环境友好、不易燃等优点，可作为汽车的动力电源。该电池采用无毒ZnI2水溶液作电解质溶液，放电时将电解液储罐中的电解质溶液泵入电池，其装置如图所示。下列说法不正确的是

A．M是阳离子交换膜
B．充电时，多孔石墨接外电源的正极
C．充电时，储罐中的电解液导电性不断增强
D．放电时，每消耗1molI，有1molZn2+生成
15．一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是
A．反应，每消耗转移电子
B．电池工作时，向电极B移动
C．电极A上参与反应的电极方程式为
D．电极B上发生的电极反应为
二、填空题（共8题）
16．锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：

(1)a电极为 极（填“正”或“负”）。
(2)电池正极反应式为 。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶 （填“是”或“否”），原因是 。
(4)MnO2与双氧水混合化学方程式为 ；MnO2的作用是 。
(5)MnO2可与KOH和KClO3在高温条件下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为 ，K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为 。
17．回答下列问题
(1)第三代混合动力车，目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示，其总反应式为。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)，
(2)是一种半导体材料，可通过如图2所示的电解装置制取，电解总反应式为，阳极的电极反应式是 。用镍氢电池作为电源进行电解，当电池中有被消耗时，的理论产量为 g。
(3)高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用电解法制取：，工作原理如上图3所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生。电解一段时间后，c(OH-)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)；阳极反应式为： 。
18．某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。
(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为 。
(2)若开始时开关K与b连接，总反应的离子方程式为 。
有关上述（2）实验，下列说法正确的是(填序号) 。
①溶液中Na+向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子
(3)该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为 。
②若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为
19．电化学原理在能量转换、金属冶炼等方面应用广泛。
（1）图①是碱性锌锰电池，在负极发生反应的物质是 （填“Zn”或“MnO2”），正极发生 反应（填“氧化”或“还原”）。
（2）图②是碱性电解质的氢氧燃料电池，B极通入的气体为 ，A极发生的电极反应式 。
（3）电解法可以提纯粗镓，具体原理如图③所示：
①粗镓与电源 极相连（填“正”或“负”）。
②镓在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2－，GaO2－在阴极放电的电极反应式 。
（4）由下列物质冶炼相应金属，须采用电解法的是 (选填字母序号)。
a．NaCl b．Fe2O3　　 c．Cu2S　　 d．Al2O3
20．I.如图所示的三个烧杯中，烧杯中都盛有稀硫酸。请回答以下问题：
(1)①中反应的离子方程式为 。
(2)②所示原电池中，Fe电极为电池的 极，发生的电极方程式为： ，Sn极发生 (填“氧化”或“还原”)反应，随着反应的进行，Sn极附近溶液的pH逐渐 (填增大、减小或不变)。
(3)③中被腐蚀的金属是 ，电解质溶液中的H+向 极移动，随着反应的进行，溶液中SO的浓度逐渐 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)比较①、②、③中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 。
II.利用下列反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+设计一个原电池，请选择适当的材料和试剂。
(1)请写出你选用的正极材料、负极材料、电解质溶液)写化学式)：正极为 ，负极为 ，电解质溶液： 。
(2)负极反应式： 。
21．如图为原电池的装置示意图。
(1)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成原电池，这两个原电池中，作负极的分别是 (填字母)。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片 D．铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式： 。
(2)若A、B均为铂片，电解质溶液为NaOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃料电池，写出A电极反应式： 。该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将 (填“增强”、“减弱”或“不变”)
(3)若A、B均为铂片，电解质溶液为H2SO4溶液，分别从A、B两极通入CH4和O2，该电池即为甲烷燃料电池，写出A电极反应式： 。若该电池反应消耗了6.4gCH4，则转移电子的数目为 。
22．有A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大。A、B可形成A2B和A2B2两种化合物，B、C同主族且可形成CB2和CB3两种化合物。回答下列问题。
(1) A2B2的电子式为 。
(2)CB2通入A2B2溶液中可被氧化为W，用W的溶液(体积为1 L，假设变化前后溶液体积变化忽略不计)组装成原电池(如图所示)。
在b电极上发生的反应可表示为：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－＝PbSO4＋2H2O，则在a电极上发生的反应可表示为 。
(3)金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期。该元素可与D形成ED2和ED3两种化合物。将E的单质浸入ED3溶液中(如下图甲所示)，溶液由黄色逐渐变为浅绿色，该反应的离子方程式为 。
(4)依据(3)中的反应，可用单质E和石墨为电极设计一个原电池，则在该原电池工作时，石墨一极发生的反应可以表示为 。比较甲、乙两图，说明石墨除形成闭合回路外所起的作用是 。
23．下图是实现对天然气中和高效去除的协同转化装置，电极材料是石墨烯(石墨烯包裹的)和石墨烯。
(1)该装置是 装置(填“电解池”或“原电池”)，上述装置中光伏电池是。把太阳能转化成 (填“直流电”或“交流电”)。硅基光伏电池工作时，硅原子处于 (填“基态”或“激发态”)，光伏电池提供的能源是 次能源。
(2)石墨烯做 极，电极反应式为
(3)石墨烯的电势比石墨烯的电势 (填“高”或“低”)。
(4)协同转化的总反应方程式为 ，除硫反应的离子方程式为
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】A．丹砂(HgS)烧之成水银，即HgS在加热条件下发生分解反应生成水银，积变又还成丹砂，即降温后又化合为HgS，二者不是相同条件下同时进行，所以不是可逆反应，故A错误；
B．在轮船外壳上焊接锌块，Fe为正极被保护；在轮船外壳接直流电源负极，作阴极被保护，则不能连接电源的正极，故B错误；
C．饱和NH4Cl溶液水解后溶液显酸性，可处理金属表面焊点，故C正确；
D．草木灰的主要成分是碳酸钾，碳酸钾水解显碱性，可洗衣服，故D错误；
故选：C。
2．B
【详解】A．未已知标准状况，无法计算11.2L乙烷和丙烯的混合气体的物质的量和含有的碳氢键数目，A错误；
B．电解氯化铜溶液时，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，则阴极增重6.4g时，外电路中通过电子的数目为=0.2NA，B正确；
C．硫酸氢钠是由钠离子和硫酸氢根形成的离子化合物，12g硫酸氢钠晶体中含有的阳离子数目为=0.1NA，C错误；
D．1LpH=1的稀硫酸溶液中含有的氢离子数目为0.1mol/L×1L×NA mol-1=0.1 NA，D错误；
故选B。
3．A
【详解】A．酸雨后钢铁易发生析氢腐蚀、铁锅存留盐液时易发生吸氧腐蚀，A项正确；
B．太阳能电池板的主要材料为Si，B项错误；
C．水库的钢闸门与电源负极连接可实现电化学保护，为外加电流的阴极保护法，C项错误；
D．智能手机常用的锂离子电池属于二次电池，D项错误；
答案选A。
4．C
【详解】A．该电池放电时Li为负极，电极反应为，故A错误；
B．Li为活泼金属能与水发生反应，因此该电池不能用含水电解液，故B错误；
C．根据放电时正极反应：，可知转移4 mol电子，可以吸收3 mol CO2，根据充电时阳极反应：，可知转移4 mol电子，释放2mol CO2，所以每放、充4mol电子一次，理论上能固定1 mol CO2，故C正确；
D．充电时阳极只有Li2CO3发生氧化，释放出CO2和O2，所以电极方程式为，故D错误；
故选：C。
5．C
【分析】由题中价类二维图可知，a为HCl、b为Cl2、c为ClO2、d为HClO4、e为次氯酸盐，含ClO-；据此解答。
【详解】A．惰性电极电解HCl溶液，阳极是氯离子失去电子发生氧化反应，生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，故A正确；
B．由上述分析可知，c为ClO2，具有强氧化性，可以作自来水消毒剂，故B正确；
C．由上述分析可知，d为HClO4，Cl和Br属于同主族元素，从上而下，非金属性依次减弱，原子序数Cl＜Br，非金属性Cl＞Br，非金属性越强，其最高价氧化物对应水合物酸性越强，即酸性HClO4＞，故C错误；
D．由上述分析可知，溶液e含ClO-，ClO-具有强氧化性，故D正确；
答案为C。
6．A
【详解】A．根据锂电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，故A正确；
B．根据锂电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，故B错误；
C．MnO2是正极，电极反应为MnO2+e-=，故C错误；
D．根据锂电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，故D错误；
故选A。
7．B
【分析】形成原电池反应时，Li为负极，被氧化，电极反应式为Li-e-=Li+，MnO2为正极，被还原，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，结合电极反应式以及原电池原理分析解答。
【详解】A、因负极材料为Li，Li可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，故A错误；B、MnO2为正极，被还原，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，故B正确；C、该电池为一次电池，不能充电，故C错误；D、Li为负极，MnO2为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，故D错误；故选B。
8．A
【详解】A．二氧化碳能与浓氢氧化钠溶液发生反应生成碳酸钠和水，会使烧瓶内部气压骤降，所以进行喷泉实验能达到目的，A符合题意；
B．图2装置中，若要构成铜锌原电池，锌片为负极，发生失电子的氧化反应，但若盛放硫酸铜溶液，则锌片会溶解，与硫酸铜发生自发的氧化还原反应，不能达到目的，所以左侧烧杯应该盛放硫酸锌溶液，右侧烧杯应该盛放硫酸铜溶液，铜离子在铜片上得电子发生还原反应，B不符合题意；
C．木炭与硫酸铜共热可生成二氧化碳、二氧化硫和水，二氧化硫和二氧化碳均是酸性气体，都能使澄清石灰水变浑浊，不能达到实验目的，C不符合题意；
D．二氧化氮能溶于水形成硝酸和NO，不能利用排水法收集二氧化氮，D不符合题意；
故选A。
9．D
【详解】A、由于Al的活泼性强，工业上采用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝，AlCl3在熔融状态下不导电，所以不用电解AlCl3的方法生产铝，A错误；
B、钠是很活泼的金属，将Na加入氯化镁溶液中，Na先和水反应生成NaOH，NaOH再和氯化镁发生复分解反应，所以得不到Mg单质，可以采用电解熔融氯化镁的方法冶炼Mg，B错误；
C、炼铁高炉中发生的反应不都是放热反应，C错误；
D、活泼金属如钠、镁一般采用电解法冶炼，不活泼的金属如汞一般采用热分解法冶炼，铁、铜等金属采用热还原法冶炼，因此金属冶炼的方法由金属的活泼性决定，D正确;
答案选Ｄ。
10．A
【详解】A．Zn比Fe活泼，钢闸门与Zn块连接，形成原电池，钢闸门作正极，被保护，A能达到目的；
B．钢闸门与石墨相连，形成原电池，钢闸门作负极，加速腐蚀，B不能达到目的；
C．钢闸门与电源正极相连，作电解池阳极，加速腐蚀，C不能达到目的；
D．钢闸门与电源正极相连，作电解池阳极，加速腐蚀，D不能达到目的；
答案选A。
11．D
【详解】A．根据装置图中H+、OH﹣移动方向可知，X电极为电解池的阴极，Y电极为阳极，阳极与电源正极相连，发生的反应为4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O，故A正确；
B．电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，Na+经过M离子交换膜移向左室，与BP双极膜中转移过来的OH﹣结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中Cl﹣经过N离子交换膜移向右室，与BP双极膜中转移过来的H+结合生成HCl，所以N膜为阴离子交换膜，故B正确；
C．“双极膜组”电渗析法电解食盐水可获得NaOH和HCl，则该法可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，故C正确；
D．若去掉双极膜(BP)，则为电解食盐水装置，反应为2H2O+2Cl﹣Cl2↑+H2↑+2OH﹣，电路中每转移1mol电子，生成0.5mol氢气和0.5mol氯气，两极共得到1mol气体，故D错误；
选D。
12．D
【分析】该装置为电解池，左侧电极：，S元素化合价降低、被还原，电极为阴极，与电源负极(a)相连；
右侧电极：，S元素化合价升高，被氧化，电极为阳极，与电源正极(b)相连；
【详解】A．由思路分析可知，b为直流电源的正极，与之相连的电极为阳极，失电子，阳极发生的电极反应是，A正确；
B．当时，溶液显酸性，阴极的电极反应式为，B正确；
C．吸收NO的原理是NO与反应生成氮气和，离子方程式为，C正确；
D．由A项分析可知，不考虑其他阳离子，当电路中转移时，右室应有通过阳离子交换膜进入左室，剩余与结合得到，即右室的足够满足生成硫酸的需要，且电解池中，阳离子移向阴极，即由右室通过阳离子交换膜移向左室，D错误；
故选D。
13．C
【详解】①锌比铁活泼，铁、锌和海水形成原电池，锌被腐蚀，铁作正极被保护，该方法是采用了牺牲阳极法，故①正确；
②难溶电解质溶解，所得的溶液中阴阳离子浓度不一定相等，如CaF2溶解后的溶液中阴阳离子浓度不等，故②错误；
③水的电离是吸热反应，升高温度能促进水的电离，水的离子积常数只与温度有关，与溶液的酸碱性无关，则时溶液的小于时的溶液的，故③错误；
④将加入水中并加热，发生水解反应，即，生成的HCl不断挥发，最终转化为，故④正确；
⑤溶液显碱性，是因为碳酸氢根离子的水解导致溶液呈碱性，即，故⑤错误；
⑥的反应可自发进行，由乙烯聚合为聚乙烯的反应可知，该反应是熵减的反应，即，能够自发进行，则该反应的，故⑥正确；
综上所述，错误的序号为②③⑤，答案选C。
14．C
【详解】A、根据题知左侧金属锌作负极，放电时，Zn2＋通过离子交换膜移向正极移动，故M是阳离子交换膜，故不符合题意；
B、充电时，多孔石墨做阳极，发生氧化反应，才能使电池恢复原状，所以接外电源的正极，故不符合题意；
C、充电时，阳极发生的反应为：3I－－2e－=I3－，阴极发生的反应为：Zn2＋＋2e－=Zn，故储罐中的电解液导电性不断减弱，故符合题意；
D、放电时，正极发生还原反应：I3－＋2e－=3I－，故每消耗1molI3－，有1 molZn2+生成，故不符合题意；
故选C。
15．D
【分析】分析该燃料电池，可以得出电极A为电池负极，电极B有氧气通入，电极B为正极。
【详解】A．没有说明是标准状况下的，不可以使用气体摩尔体积22.4L/mol，A错误；
B．根据分析可得电极B为正极，根据原电池的性质，碳酸根离子是阴离子应该向负极移动，即向电极A移动，B错误；
C．体系中的电解质没有OH-，且由原理图可知产物为CO2和H2O，正确的电极方程式应为，C错误；
D．电极B为正极，由图可知二氧化碳和氧气参加电极反应，生成物的碳酸根又继续充当电解质，电极反应为，D正确；
故选D。
16．(1)负
(2)MnO2＋e－＋Li＋ =LiMnO2
(3) 否 Li很活泼，容易与水反应
(4) 作催化剂
(5) 2:1
【详解】（1）原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，说明b是正极，则a是负极。
（2）电池是MnO2反应生成LiMnO2，所以正极反应式为：MnO2＋e－＋Li＋ = LiMnO2。
（3）不能用水代替电池中的混合有机溶，因为Li是活泼金属，容易和水反应。
（4）MnO2与双氧水混合化学方程式为，MnO2作催化剂。
（5）根据题目信息：MnO2可与KOH和KClO3在高温条件下反应，生成K2MnO4，可知MnO2作还原剂，KClO3作氧化剂，反应的化学方程式为；K2MnO4在酸性溶液中歧化离子方程式为：，从方程式可以看出生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2:1。
17．(1)增大
(2) Cu-2e-+2OH-=Cu2O+2H2O 144
(3) 阳极室 Fe＋8OH-－6e-=FeO＋4H2O
【详解】（1）混合动力车上坡或加速时，是原电池，乙极是正极，得电子发生还原反应，NiOOH得电子生成Ni(OH)2，同时生成氢氧根离子，该电极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-，溶液的pH变化增大；
（2）在电解池中，阴极是阳离子氢离子发生得电子得还原反应，即2H++2e-=H2↑，根据电子守恒，当蓄电池中有1mol H2被消耗时，转移电子是2mol，当转移2mol电子时，根据电解反应：2Cu＋H2O Cu2O＋H2↑，Cu2O的生成量为1mol，质量为144g；
（3）阳极是活泼电极Fe，Fe失去电子生成的电极方程式为Fe+8OH--6e-= +4H2O，同时消耗OH-使c(OH-)降低，即c(OH－)降低的区域在阳极室。
18．(1)Fe-2e-=Fe2+
(2) 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ ②
(3) 2H2O-4e- =4H++O2↑ O2+2H2O+4e-=4OH-
【分析】（3）电解时，与电源正极相连作阳极，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O-4e- =4H++O2↑；与电源负极相连作阴极，阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e- = H2↑+2OH-；硫酸钾溶液中的通过阴离子交换膜进入阳极区，K+通过阳离子交换膜进入阴极区。
【详解】（1）若开始时开关K与a连接，则装置为原电池，为铁的吸氧腐蚀。B为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；
（2）若开始时开关K与b连接，则装置为电解池，石墨为阳极，发生氧化反应，氯离子失去电子生成氯气；Fe为阴极，发生还原反应，水电离出的氢离子得到电子生成氢气，总的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。
①溶液中的Na+向阴极移动，因此向B极移动，①错误；
②从A极逸出的气体为Cl2，能够使湿润的淀粉KI试纸变蓝，②正确；
③由于整个电解过程逸出H2和Cl2，因此要想恢复到电解前电解质的浓度应该加入一定量的HCl气体，而不是盐酸，③错误；
④电子只能通过导线，不能通过溶液，故④错误；
故选②。
（3）①电解时，阳极上水中OH-失电子发生氧化反应，生成氢离子和氧气，电极反应式为2H2O-4e- =4H++O2↑；
②若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则O2在正极发生还原反应，生成OH-，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；H2在负极反应发生氧化反应，与OH-结合生成H2O，电极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O。
19． Zn 还原 O2 H2-2e-+2OH-=2H2O 正 GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH- ad
【分析】根据原电池、电解池的构造原理以及电极反应方程式的书写规则分析解答；根据常见金属的冶炼方法分析解答。
【详解】(1) 图①是碱性锌锰电池，活泼金属锌作负极，发生氧化反应，MnO2作正极，发生还原反应；
故答案为Zn，还原；
(2)燃料电池中电子从负极流向正极，则A电极方向是负极，B电极方向是正极，燃料做负极，即A电极通入H2，B电极通入O2，A极发生的电极反应为：H2-2e-+ 2OH-=2H2O，B电极发生的电极反应为：O2+4H2O+4e-=4OH-；
故答案为O2，H2-2e-+ 2OH-=2H2O；
(3) ①电解法提纯粗镓时，粗镓作阳极，失去电子，则粗镓与电源正极相连；
故答案为正极；
②镓在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2－，该反应的离子方程式为：Ga3+＋4OH-＝GaO2-+2H2O，GaO2－在阴极放电时得到电子生成Ga的电极反应；
故答案为GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-；
(4)电解法一般应用于活泼金属的的冶炼，例如：金属钾、钠、镁、铝的冶炼；
故答案为ad。
20． Fe+2H+=Fe2++H2↑ 负 Fe-2e-=Fe2+ 还原 增大 Zn 正/Fe 不变 ②＞①＞③ Cu/C Fe FeCl3 Fe-2e-=Fe2+
【详解】(1)①中铁与氢离子反应，离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑。
(2)铁比锡活泼，②所示原电池中，Fe电极为电池的负极，铁失去电子被氧化，发生的电极方程式为：Fe-2e-=Fe2+，Sn极为正极，氢离子在正极得电子发生还原反应，随着反应的进行，Sn极附近氢离子浓度下降，溶液的pH逐渐增大。
(3)锌比铁活泼，③中锌作负极，锌失去电子被氧化，则被腐蚀的金属是锌，原电池中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，则电解质溶液中的H+向正极移动，硫酸根离子不参与反应，随着反应的进行，溶液中SO的浓度不变。
(4)比较①、②、③中铁的腐蚀，①中铁发生化学腐蚀、②中铁发生析氢腐蚀、电化学腐蚀速度快，③中铁为正极，没有被腐蚀而是被保护，则铁的腐蚀速率由快到慢的顺序是。
II．要把Fe+2Fe3+=3Fe2+设计为一个原电池，则铁失去电子被氧化，故铁作负极，铁离子得到电子被还原，则正极反应为铁离子的还原反应，故电解质溶液为含铁离子的盐，例如氯化铁溶液，正极选择比铁不活泼的导体，则：
(1)正极为Cu/C，负极为Fe，电解质溶液：FeCl3。
(2)负极反应式：Fe-2e-=Fe2+。
21． B Al-3e-+4OH-＝AlO+2H2O H2+2OH--2e-＝2H2O 减弱 CH4-8e-+2H2O＝CO2+8H+ 3.2NA
【详解】(1)铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中，金属铝钝化，Cu作负极、Al作正极；铝片和铜片用导线相连，插入烧碱溶液中，铝和氢氧化钠溶液反应，Al作负极、Cu为正极，Al元素失去电子在碱性溶液中以AlO存在，故电极反应为Al-3e-+4OH-＝AlO+2H2O，故答案为：B；Al-3e-+4OH-＝AlO+2H2O；
(2)若A、B均为铂片，电解质为NaOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃料电池，A为负极，负极电极反应式为H2+2OH--2e-＝2H2O；该电池在工作一段时间后，NaOH溶液的浓度减小，溶液的碱性将减弱，故答案为：H2+2OH--2e-＝2H2O；减弱；
(3)若A、B均为铂片，电解质溶液为H2SO4溶液，分别从A、B两极通入CH4和O2，该电池即为甲烷燃料电池，A电极为负极，负极反应式为CH4-8e-+2H2O＝CO2+8H+；若该电池反应消耗了6.4gCH，甲烷的物质的量是6.4g÷16g/mol＝0.4mol，则转移电子的数目为0.4×8×NA=3.2NA，故答案为：CH4-8e-+2H2O＝CO2+8H+；3.2NA。
22． Pb－2e－＋SO＝ PbSO4 Fe＋2Fe3＋＝ 3Fe2＋ 2Fe3＋＋2e－＝ 2Fe2＋ 使还原反应和氧化反应在电解质溶液中的不同区域内发生
【分析】A、B可形成A2B和A2B2两种化合物，可能为H2O、H2O2或Na2O、Na2O2，A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大，则A为H元素，B为O元素，B、C同主族且可形成CB2和CB3两种化合物，应为SO2和SO3，则C为S元素，D应为Cl元素；
(1)A2B2为H2O2，为共价化合物；
(2)CB2通入A2B2溶液中可被氧化为W，则w为H2SO4，形成铅蓄电池；
(3)金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期。该元素可与D形成ED2和ED3两种化合物，则E为Fe元素；
(4)石墨--铁在氯化铁电解质溶液中形成原电池。
【详解】A、B可形成A2B和A2B2两种化合物，可能为H2O、H2O2或Na2O、Na2O2，A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大，则A为H元素，B为O元素，B、C同主族且可形成CB2和CB3两种化合物，应为SO2和SO3，则C为S元素，D应为Cl元素。
(1)A2B2为H2O2，为共价化合物，电子式为；
(2)CB2通入A2B2溶液中可被氧化为W，则w为H2SO4，形成铅蓄电池，负极反应为Pb-2e-+SO42-=PbSO4；
(3)金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期。该元素可与D形成ED2和ED3两种化合物，则E为Fe元素，将Fe浸入到FeCl3中，发生反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，溶液由黄色逐渐变为浅绿色；
(4)石墨--铁在氯化铁电解质溶液中形成原电池，铁做负极，发生反应为Fe-2e-=Fe2+，在正极上得电子被还原，发生反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，氧化反应和还原反应分别在不同极上发生。
23．(1) 电解池 直流电 激发态 一
(2) 阴 CO2+2H++2e-=CO+H2O
(3)低
(4) CO2+H2S═CO+H2O+S H2S+2EDTA-Fe3+-═2H++S↓+2EDTA-Fe2+
【分析】该装置为电解池，由图可知，石墨烯上CO2转化为CO，C元素化合价降低，做阴极，电极反应为：CO2+2H++2e-=CO+H2O，石墨烯为阳极，阳极反应式为EDTA-Fe2+-e-═EDTA-Fe3+，阳极区反应为2EDTA-Fe3++H2S═2H++S+2EDTA-Fe2+，整个过程中EDTA-Fe2+相当是催化剂，所以协同转化总反应：CO2+H2S═CO+H2O+S，据此分析解答。
【详解】（1）光伏电池可提供电源，在外接电源下，该装置是电解池；直流电的方向是固定的，而交流电的方向不固定电解池有阴阳两极，其电子是正向运动的，光伏电池是把太阳能转化成直流电；硅基光伏电池工作时，硅原子处于激发态，转为基态过程中以电能形式释放出来，光伏电池提供的能源是一次能源；
（2）石墨烯上CO2转化为CO，C元素化合价降低，做阴极，电极反应为：CO2+2H++2e-=CO+H2O；
（3）ZnO@石墨烯电极为阴极，石墨烯电极为阳极，则ZnO@石墨烯上的电势比石墨烯上的低；
（4）由上述分析可知，阴极反应为CO2+2e-+2H+═CO+H2O，阳极反应为EDTA-Fe2+-e-═EDTA-Fe3+、2EDTA-Fe3++H2S═2H++S+2EDTA-Fe2+，反应过程中EDTA-Fe2+相当是催化剂，则协同转化总反应为CO2+H2S═CO+H2O+S，由图可知，除硫反应的离子方程式为：H2S+2EDTA-Fe3+-═2H++S↓+2EDTA-Fe2+。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页