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
1．甲烷燃料电池采用铂做电极材料，两个电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法错误的是
A．乙中X为阳离子交换膜
B．甲烷燃料电池负极电极反应式是
C．用丙装置给铜镀银，b应是Ag
D．当电路中通过0.4mol时，乙中Fe电极上产生氯气4.48L（标准状况）
2．双极膜(BP)是一种能将水分子解离成H+和OH-的特殊离子交换膜。应用双极膜制取聚合硫酸铁净水剂 [Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m(PFS)的电化学装置如图所示。下列说法错误的是
A．M为阴离子交换膜，乙为OH-
B．电极a的电极反应式为2H+ +2e-= H2↑
C．电流密度过大，会使PFS产品含量降低
D．若制得1mol[Fe(OH)SO4]3，理论上转移的电子为2mol
3．关于如图所示各装置的叙述中，正确的是
A．图1是原电池，总反应是：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
B．图2可验证铁的吸氧腐蚀，负极反应式为：Fe-3e-=Fe3+
C．图3装置可在待镀铁件表面镀铜
D．图4若将钢闸门与电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀
4．天津大学在光催化钠离子二次电池的应用研究取得重大进展。该电池工作原理如下图所示，光催化电极能在太阳光照下实现对设备进行充电。下列说法错误的是
A．充电时，电子从石墨电极流出通过导线流向光催化电极
B．放电时，石墨电极的电极反应式为
C．离子交换膜为阳离子交换膜
D．放电时，当外电路转移电子时，离子交换膜左室电解质溶液质量减少
5．下列有关叙述正确的是
A．Na2O与Na2O2中阴、阳离子的个数比均为1 ：2
B．足量Cl2、O2分别和两份等质量的Na反应，前者得到电子多
C．工业上常用电解饱和食盐水的方法制取金属钠
D．灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有Na+，无K+
6．利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封放置一段时间后，下列有关说法正确的是
A．a管发生析氢腐蚀，b管发生吸氧腐蚀
B．一段时间后，b管液面高于a管液面
C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：
7．我国科学家在液流电池研究方面取得新进展。一种硫/碘体系()的液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电池右侧为负极，发生氧化反应
B．放电时，电池左侧的电极反应为
C．充电时，电池的总反应为3I-+=+2S2-
D．充电时，电解质溶液中K+经交换膜向右侧移动
8．已知甲、乙为单质，丙为化合物。能实现下述转化关系的是
甲＋乙丙丙溶液甲
A．若溶液丙中滴加NaOH溶液有白色沉淀生成后沉淀溶解，则甲可能为Al
B．若溶液丙遇放出气体，则甲不可能是
C．若溶液丙中滴加邻二氮菲溶液显橙红色，则甲可能为Fe
D．若丙溶于水后得到强碱溶液，则甲可能是
9．某电化学装置如图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是
A．溶液中电子从B极移向A极
B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c(Cu2+)保持不变，
C．若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液pH增大
D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等
10．下列关于电镀与电解精炼铜的说法正确的是
A．电镀过程中电镀液要经常更换
B．在铁制器皿上镀铝，铁制器皿作阴极，铝棒作阳极
C．电解精炼铜，可从阳极泥中提取金、银、锌等金属
D．电解精炼铜，电路中转移1mol电子，阳极溶解64g铜
11．下列有关电化学原理的说法错误的是
A．可将河道中的钢铁闸门与外加直流电源的负极相连以保护其不受腐蚀
B．在钢铁表面镀锌属于牺牲阳极的阴极保护法
C．用惰性电极电解足量NaCl溶液，一段时间后再加入一定量的盐酸，溶液能与原来溶液完全一样
D．相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等
12．下列说法不正确的是
A．酸、碱、氯化钠都会破坏铝表面的氧化膜
B．相同温度下NaHCO3的溶解度比Na2CO3大
C．K2Cr2O7具有强氧化性，能与乙醇反应，得到绿色的Cr3+，因此可用K2Cr2O7测酒驾
D．钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀
13．如图，拴上金属条的铁钉插在含有酚酞的 NaCl 溶液中，可以看到在贴近金属条一边的 溶液出现粉红色。该金属条可能是
A．铜 B．铁 C．铝 D．锌
二、填空题
14．原电池原理在生产、生活中应用广泛。回答下列问题：
(1)市场上出售的“热敷袋”主要成分是铁屑、碳粉和少量氯化钠、水等。在“热敷袋”使用前，用塑料袋使之与空气隔绝；使用时打开塑料袋轻轻揉搓，就会放出热量使用完后，会发现袋内有许多铁锈生成。
①与正常铁生锈相比，“热敷袋”内铁生锈明显更快，原因是 。
②碳粉的作用是 ，氯化钠的作用是 。
(2)一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置工作示意图如图所示：
①在空气里，微生物将垃圾渗透液硝化，写出该反应的离子方程式： 。
②电极X是该电池的 (填“正”或“负”)极，另一电极的电极反应式为 。
③电子由 (填“X”或“Y”，下同)极经导线移向 极；当转移电子时，生成标准状况下N2的体积为 。
15．已知可逆反应：AsO+2I-+2H+AsO+I2+H2O。
(Ⅰ)如图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。
(Ⅱ)若改为向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流表指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。
试回答问题：
(1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？ 。
(2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反？ 。
(3)操作(Ⅰ)中，C1棒上的反应为 。
(4)操作(Ⅱ)中，C2棒上的反应为 。
16．为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L 1，石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)= 。
17．(1)下列装置属于原电池的是 (填序号)；
(2)在选出的原电池中， 是负极，发生 (氧化、还原) 反应 ；
(3)在该原电池的内电路中，硫酸根离子移向 (正、负)极。
(4)此原电池反应的化学方程式为 。
18．钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。
（1）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀 。
（2）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如右：
请回答：
①A电极对应的金属是 (写元素名称)，B电极的电极反应式是 。
②若电镀前铁、铜两电极的质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为51.2 g，则电镀时电路中通过的电子物质的量为 。
19．在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极的质量增加21.6g。试回答下列问题。
(1)电源中X电极为直流电源的 极。
(2)pH变化：A ，B ，C 。(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)通电5min时，B中共收集2.24L(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为 (设电解前后溶液体积无变化)。
(4)A中滴加酚酞试液，溶液变 。常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为 (设电解前后溶液体积无变化)。
(5)C中电解质溶液浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)
20．(1)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO2快速启动，其装置示意图如图：
①质子的流动方向为 (“从A到B”或“从B到A”)。
②负极的电极反应式为 。
(2)某工厂采用电解法处理含的废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，被还原成为Cr3+，Cr3+在阴极区生成Cr(OH)3沉淀除去，工作原理如图：
①写出电解时阴极的电极反应式 。
②写出被还原为Cr3＋的离子方程式 。
(3)一氧化碳无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。工作时，电极a作 极，其电极电极反应式为 ；
21．化学能与电能之间的相互转化与人的生活实际密切相关，在生产、生活中有重要的应用，同时也是学生形成化学学科素养的重要组成部分。
(1)熔融状态下，钠的单质和氯化亚铁能组成可充电电池(如图1)，反应原理为：2Na＋FeCl2 Fe＋2NaCl，该电池放电时，正极反应式为 ：

充电时， (写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为 。
(2)某同学用铜片、石墨作电极电解一定浓度的硫酸铜溶液(如图2)，一段时间停止通电取出电极。若在电解后的溶液中加入0.98g氢氧化铜粉末恰好完全溶解，经测定所得溶液与电解前完全相同。请回答下列问题：

①Y电极材料是 ，发生 (填“氧化或还原”)反应。
②电解过程中X电极上发生的电极反方应式是：
③若在电解后的溶液中加入足量的小苏打，充分反应后产生气体在标准状况下所占的体积是
(3)常温时，BaSO4的Ksp＝1.08×10 10，现将等体积的BaCl2溶液与2.0×10 3 mol L 1的Na2SO4溶液混合。若要生成BaSO4沉淀，BaCl2溶液的最小浓度为 。
22．铁及其化合物与生产、生活关系密切。下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
(1)该电化学腐蚀称为 。
(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是 (填字母)。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【分析】甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则乙装置中，Fe铁电极为阴极，石墨电极为阳极，丙装置中，a电极为阴极，b电极为阳极，据此分析解答。
【详解】A． 乙装置中，Fe铁电极为阴极，电极反应式为，石墨电极为阳极，电极反应式为，则乙中X为阳离子交换膜，Na+移动向阴极，阴极得到NaOH和氢气，故A正确；
B． 甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，则负极电极反应式是，故B正确；
C． 丙装置中，a电极为阴极，b电极为阳极，则用丙装置给铜镀银，b应是Ag，电极反应为，故C正确；
D． 乙装置中，Fe铁电极为阴极，电极反应式为，不生成氯气，故D错误；
故选D。
2．D
【详解】A．由甲中的产物为硫酸，所以硫酸根从硫酸铁进入到硫酸室中，M为阴离子交换膜，要有PFS生成，甲为H+，乙为OH-，故A正确；
B．由EP的性质，乙为OH-，甲为H+，所以a为阴极电极反应式为2H+ +2e-= H2↑，故B正确；
C．电流过大会使OH-进入到硫酸铁室中，生成氢氧化铁沉淀，使PFS含量降低，故C正确；
D．若制得1mol[Fe(OH)SO4]3，则有3molOH-进入到硫酸铁室中，理论上转移的电子为3mol，故D错误；
故选D。
3．D
【详解】A．装置①是原电池，总反应溶液中的铁离子与铁电极发生的氧化还原反应，则总反应是：Fe+2Fe3+=3Fe2+，A错误；
B．装置②是原电池，铁做负极，失电子发生氧化反应生成二价铁，电极反应式为：Fe-2e- =Fe2+，B错误；
C．装置是电解池③，与电源正极连接的待镀铁件，反应为：Fe-2e-=Fe2+，与电源负极相连的为铜，反应为：Cu2++2e-=Cu，铜上出现铜，而不是铁上镀铜，C错误；
D．钢闸门与电源的负极相连，钢闸门为阴极，属于外加电流的阴极保护法，D正确；
故选D。
4．A
【分析】由题干电池工作原理图示信息可知，放电时石墨电极上的反应为：4S2--6e-=，发生氧化反应，为负极，光催化电极上的反应为：+2e-=3I-，发生还原反应，为正极，充电时，石墨电极上的电极反应为：+6e-=4S2-，发生还原反应，为阴极，光催化电极上的电极反应为： 3I--2e-=，发生氧化反应，为阳极，据此分析解题。
【详解】A．由题干信息结合图给信息，充电时，石墨电极得到电子，电子从光催化电极流出，A错误；
B．由分析可知，放电时，石墨电极的电极反应式为，B正确；
C．由题干电池工作原理图示信息可知，离子交换膜为交换膜即阳离子交换膜，C正确；
D．由分析可知，放电时，石墨电极为负极，光催化电极为正极，为维持电荷守恒，左侧透过离子交换膜移向右侧，放电时当外电路转移电子时，从左室迁移到右室，离子交换膜左室电解质溶液质量减少，D正确；
故答案为：A。
5．A
【详解】A．Na2O是由钠离子和氧离子组成，Na2O2是由钠离子和过氧根其离子组成，中阴、阳离子的个数比均为1：2，A正确；
B．足量Cl2、O2分别和两份等质量的Na反应，反应中钠均是失去1个电子，则二者得到电子一样多，B错误；
C．工业上常用电解熔融的氯化钠的方法制取金属钠，电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，C错误；
D．灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有Na+，没有透过蓝色钴玻璃观察，不能说明无K+，D错误；
答案选A。
6．D
【详解】A.U形管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，故A错误；
B.左边装置发生吸氧腐蚀时，氧气被吸收导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，故B错误；
C.a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处pH不变；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH值变大，故C错误；
D.a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：，故D正确。
故选D。
【点睛】本题以铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀为载体考查了原电池原理，明确钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的条件是解本题的关键，根据析氢腐蚀和吸氧腐蚀时两极发生的反应来分析解答即可。
7．C
【详解】A．由液流电池工作原理图可以看出，放电时电池左侧失电子，发生氧化反应，为负极，A错误；
B．放电时，电池左侧的电极反应为，B错误；
C．充电时，电池的总反应为，C正确；
D．充电时为电解池，电解质溶液中阳离子移向阴极，也就是原电池的负极，经交换膜向左侧移动，D错误；
故答案为：C。
8．D
【详解】A．假设甲为Al，铝与氯气反应生成氯化铝，用惰性材料作电极，电解氯化铝溶液，不能得到金属铝单质，故A不符合题意；
B．溶液丙遇碳酸钠放出二氧化碳气体，溶液丙可能为盐酸，惰性材料作电极电解盐酸，阴极电极式为2H++2e-=H2↑，若甲为氢气，乙为氯气，丙为HCl，符合该转化关系，故B不符合题意；
C．邻二氮菲溶液与Fe2+反应生成橙红色配合物，丙溶液中滴加邻二氮菲溶液显橙红色，则说明丙溶液中含有Fe2+，若甲为Fe，因铁与氯气反应生成氯化铁，不生成FeCl2，甲为铁则不符合该流程，故C不符合题意；
D．丙溶液溶于水后得到强碱溶液，该强碱溶液可能为NaOH，则丙可能为Na2O2，电解氢氧化钠溶液，阳极上生成氧气，氧气与钠在点燃条件下生成过氧化钠，符合该转化，故D符合题意；
答案为D。
9．D
【详解】A．电解质溶液通过离子移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；
B．若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸铜，该装置为电解精炼铜，溶液中c(Cu2+)略减小，故B错误；
C．若A、B均为石墨电极，电解方程式是，则通电一段时间后，溶液pH减小，故C错误；
D．根据电子守恒，阴极、阳极转移电子数一定相等，若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等，故D正确；
故选D。
10．B
【详解】A．电镀时，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，阳极上镀层金属发生失电子的氧化反应生成对应的金属阳离子，含镀层金属阳离子的溶液作电镀液，阴极上镀层金属阳离子发生得电子的还原反应生成金属单质，电镀过程中电镀液的浓度不变，电镀液不要经常更换，A项错误；
B．在铁制器皿上镀铝，镀层金属铝作阳极，待镀铁制器皿作阴极，B项正确；
C．电解精炼铜，粗铜作阳极，阳极上发生的反应有：比Cu活泼的金属如Zn和Fe在阳极上发生失电子的氧化反应、Cu-2e-=Cu2+，活泼性不如Cu的金属如金、银等形成阳极泥，阳极泥中没有锌，C项错误；
D．电解精炼铜，粗铜作阳极，阳极上发生的反应有：比Cu活泼的金属如Zn和Fe在阳极上发生失电子的氧化反应、Cu-2e-=Cu2+，电路中转移1mol电子，阳极溶解Cu的物质的量小于0.5mol，溶解Cu的质量小于32g，D项错误；
答案选B。
11．C
【详解】A．钢铁闸门连接电源的负极，钢铁闸门作阴极，根据电解池的原理，钢铁闸门不参与反应，被保护，不受腐蚀，此方法叫外加电流保护法，故A说法正确；
B．锌比铁活泼，构成原电池时，锌作负极，铁作正极，钢铁被保护，此方法叫牺牲阳极的阴极保护法，故B说法正确；
C．电解NaCl溶液，总反应式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，恢复与原来溶液完全一样，需要通入氯化氢气体，因为盐酸是氯化氢的水溶液，加入盐酸，使原来溶液的浓度降低，故C说法错误；
D．整个电路转移电子数相等，相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等，故D说法正确；
答案为C。
12．B
【详解】
A．氧化铝属于两性氧化物，能和酸、碱反应，氯化钠吸收空气里的水分，能电离出钠离子和氯离子，也会破坏铝表面的氧化膜，故A正确；
B．相同温度下NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，故B错误；
C．K2Cr2O7具有强氧化性，能与乙醇反应，得到绿色的Cr3+，因此可用K2Cr2O7测酒驾，故D正确；
D．钢铁在潮湿空气中能够形成原电池，所以生锈主要是发生了电化学腐蚀，故D正确；
故答案：B。
13．A
【详解】拴上金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到在贴近金属条一边的溶液出现粉红色，说明金属条一边有氢氧根离子生成，发生反应，铁钉发生吸氧腐蚀，铁作负极、另一种金属作正极，则另一种金属的活泼性小于铁，故选A。
14． “热敷袋”内铁生锈是原电池反应 作原电池的正极 形成电解质溶液，增强导电性 负 X Y 0.896L
【详解】(1)①由于“热敷袋”主要成分是铁屑、碳粉和少量氯化钠、水等，因此可以构成原电池反应，即“热敷袋”内铁生锈是原电池反应，所以与正常铁生锈相比，“热敷袋”内铁生锈明显更快。
②该原电池反应中铁是负极，碳是正极，即碳粉的作用是作原电池的正极，氯化钠是电解质，其作用是形成电解质溶液，增强导电性。
(2)①在空气里，微生物将垃圾渗透液硝化，铵根转化为硝酸根，因此该反应的离子方程式为。
②电极X上氨气转化为氮气，发生失去电子的氧化反应，是该电池的负极，另一电极是正极，硝酸根转化为氮气，电极反应式为。
③电子由负极转移到正极，因此电子由X极经导线移向Y极；总反应是，生成4mol氮气转移15mol电子，因此当转移电子时，生成标准状况下N2的体积为＝0.896L。
15．(1)两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转
(2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反
(3)2I--2e-=I2
(4)AsO+2OH--2e-=AsO+H2O
【详解】（1）两次操作中电流表指针会发生偏转，是由于两次操作中均发生原电池反应，实现了化学能向电能的转化，所以电流表指针均发生偏转；
（2）在两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反；
（3）在操作(Ⅰ)中，C1棒为负极，I-失去电子发生氧化反应产生I2，故C1电极的反应为2I--2e-=I2；
（4）操作(Ⅱ)中，C2棒上AsO失去电子发生氧化反应变为AsO，所以C2电极为负极，则C2电极的反应为AsO+2OH--2e-=AsO+H2O。
16．0.09mol/L
【详解】铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上未见Fe析出，石墨电极的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol/L，根据得失电子守恒，石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04mol/L，石墨电极溶液中c(Fe2+)=0.05mol/L+0.04mol/L=0.09mol/L。
17． ⑤ Fe 氧化 负 Fe+H2SO4＝FeSO4+ H2↑
【详解】(1)①没有正、负极，不能形成原电池；②Zn与Cu没有导线连接，没有形成闭合电路，不能形成原电池；③酒精不是电解质，不导电，不能形成原电池；④电极均为Cu，不存在活性差异，无自发的氧化还原反应发生，不能形成原电池；⑤形成闭合电路，有正、负极，发生了Fe与稀硫酸的反应，形成原电池，故答案为：⑤；
(2)在选出的原电池中，铁的金属性强于铜，铁是负极，发生失去电子的氧化反应；
(3)原电池中阴离子移向负极，则在该原电池的内电路中，硫酸根离子移向负极。
(4)负极铁失去电子，正极氢离子得到电子，此原电池反应的化学方程式为Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑。
18． BD 铜 Cu2++2e-=Cu 0.8 mol
【分析】(1)根据金属生锈的条件以及原电池和电解池的工作原理知识来回答判断；
(2)①在铁件的表面镀铜时，金属铜必须是阳极材料，金属铁为阴极，根据电解池的工作原理来回答；
②根据电极反应以及两极上金属质量的变化来回答。
【详解】(1)B装置中，金属铁做原电池的正极，被保护，不易生锈，D装置中，金属铁作阴极，被保护起来，C装置具备金属生锈的条件，A装置中，金属铁是原电池的负极，易被腐蚀，故答案为BD；
(2)①在铁件的表面镀铜，金属铜必须是阳极材料，发生电极本身失电子的氧化反应，且金属铁为阴极，发生电极反应：Cu2++2e-=Cu；
②若电镀前铁、铜两极的质量相同，电镀后两极上的电极反应：阳极：Cu-2e-=Cu2+，阴极：Cu2++2e-=Cu，当两个电极质量差为5.12g时，设电子转移量是n，则0.5n×2×64g/mol=5.12g，解得n=0.08mol。
19．(1)负
(2) 增大 减小 不变
(3)0.025mol/L
(4) 红 14
(5)不变
【分析】装置C为电解池，若通电5min时，铜电极质量增加21.6g，所以Cu是阴极，Ag是阳极，Y是正极，X是负极，根据电解池的工作原理以及电极反应式结合电子转移知识进行计算即可。
(1)
由铜电极的质量增加，发生Ag++e-=Ag，则Cu电极为阴极，Ag为阳极，Y为正极，X为电源的负极；
(2)
A中阳极上氯离子放电、阴极上氢离子放电，同时溶液中有氢氧根离子生成，所以溶液碱性增强，溶液的pH增大；B中阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电，同时溶液中有氢离子生成，所以溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH减小；C中阳极上Ag失电子、阴极上银离子得电子，则溶液中氢离子或氢氧根离子浓度不变，溶液的pH不变；
(3)
铜电极质量增加2.16g，铜电极上析出Ag，转移电子的物质的量=×1=0.2mol，B中阳极反应为4OH--4e-═O2↑+2H2O，根据转移电子相等得，生成n(O2)=0.2mol×=0.05mol，体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，所以阴极上还生成氢气，生成氢气的体积是2.24L-1.12L=1.12L，由2H++2e-=H2↑，则氢气的物质的量为0.05mol，该反应转移0.1mol电子，则Cu2++2e-=Cu中转移0.1mol电子，原溶液中Cu2+的物质的量为0.05mol，通电前c(CuSO4)== 0.025mol/L；
(4)
由A中发生2KCl＋2H2O2KOH＋Cl2↑＋H2↑ ，该反应消耗氢离子，产生氢氧根，A中滴加酚酞试液，溶液变红；由电子守恒可知，转移0.2mol电子时生成0.2molKOH，忽略溶液体积的变化，则c(OH-)==1mol/L，溶液pH=14；
(5)
C装置中阳极：Ag-e-= Ag+，阴极：Ag++e-=Ag，该装置是电镀装置，电解质溶液浓度不变。
20． 从A到B SO2-2e-+2H2O=+4H+ 2H＋+2e- =H2↑(或2H2O+2e- =2OH- +H2↑) ＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 负 CO＋O2- -2e- =CO2
【分析】(1)(3)根据燃料电池的工作原理分析解答；
(2)根据电解原理分析解答。
【详解】(1)①在二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，二氧化硫发生氧化反应，氧气发生还原反应，所以二氧化硫所在电极A为负极，氧气所在电极B为正极，原电池中阳离子移向正极，故质子的流动方向为从A到B；
②二氧化硫在负极失去电子被氧化生成，发生氧化反应，故负极的电极反应式为SO2-2e-+2H2O=+4H+；
(2)①电解时阴极发生还原反应生成氢气，故阴极的电极反应式2H＋+2e- =H2↑(或2H2O+2e- =2OH- +H2↑)；
②阳极Fe失去电子被氧化生成Fe2+，被Fe2+还原为Cr3+，故反应的离子方程式为＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，生成的Cr3+移动向阴极，与氢氧根离子结合生成Cr(OH)3沉淀；
(3)该装置为原电池，一氧化碳发生氧化反应，氧气发生还原反应，所以一氧化碳所在电极a为负极，空气所在电极b为正极，一氧化碳失电子和氧离子反应生成二氧化碳，电极反应式为CO＋O2--2e- =CO2。
【点睛】第(3)问，在书写电极反应式时，注意该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动，不存在氢离子、氢氧根离子，故在配平电极反应式时需借助O2-配平，故负极反应式为2CO＋2O2- -4e- =2CO2（即CO＋O2- -2e- =CO2），正极反应式为O2＋4e- = 2O2-。
21．(1) Fe2++2e－= Fe 钠 β Al2O3
(2) 石墨 氧化 Cu2+＋2e－=Cu、2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－ 0.448L或448mL
(3)2.16×10 7 mol L 1
【详解】（1）对氧化还原反应，含化合价升高的元素发生氧化反应作负极，含化合价降低的元素发生还原反应作正极，因此正极反应式为Fe2++2e－= Fe。充电时负极连接阴极，正极连接阳极，因此充电时，Na电极接电源的负极；能导电的做电解质溶液，则该电池的电解质为β Al2O3；故答案为：Fe2++2e－= Fe；Na；β Al2O3。
（2）①根据电子转移移动方向得到Y电极为阳极，由于一段时间后加入0.98g氢氧化铜粉完全溶解，所得溶液与电解前完全相同，说明阳极得到氧气，阴极得到铜和氢气，则Y电极材料是石墨，发生氧化反应；故答案为：石墨；氧化。
②电解过程中X电极为阴极，阴极上先得到铜，再得到氢气，则X电极上发生的电极反方应式是：Cu2+＋2e－=Cu、2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；故答案为：Cu2+＋2e－=Cu、2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。
③根据0.98g氢氧化铜(物质的量为0.01mol)粉末恰好完全溶解，说明阴极得到0.01mol铜、0.01mol氢气，阳极得到0.01mol氧气，根据2CuSO4 + 2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，在开始阶段得到0.01mol铜的同时得到0.005mol氧气和0.01mol硫酸，后面阶段是电解水，不会生成硫酸，因此根据方程式２NaHCO3＋H2SO4＝Na2SO4＋H2O＋２CO2↑得到消耗0.02mol碳酸氢钠，产生0.02mol二氧化碳，则产生气体在标准状况下所占的体积是0.02mol×22.4 L mol 1 =0.448L；故答案为：0.448L或448mL。
（3）等体积的BaCl2溶液与2.0×10 3 mol L 1的Na2SO4溶液混合，，则混合溶液中，则原溶液中；故答案为：2.16×10 7 mol L 1。
22． 吸氧腐蚀 B
【分析】
【详解】（1）钢铁在海水(中性环境)中发生的应该是吸氧腐蚀。
（2）在B点的海水中氧气浓度最大，发生的吸氧腐蚀最快，生成的铁锈最多。
答案第1页，共2页
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