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
文档属性
| 名称 | 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 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-24 16:53:58 | ||
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文档简介
第四章 化学反应与电能同步习题
一、单选题
1．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，生成一种气体Y，其原理如图，下列判断正确的是
A．石墨II电极是该电池的负极，发生的电极反应为：O2+4e-=2O2-
B．电池中NO从石墨电极I向石墨电极Ⅱ作定向移动
C．每消耗1molNO2转移1mol电子
D．该电池可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液
2．为防止因天然气泄漏，居家安装天然气报警器很重要。当空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，图1是成品装置，其工作原理如图2所示，其中可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是
A．图2中的多孔电极b上发生氧化反应
B．在电解质中向a电极移动，电流方向由a电极经导线向b电极
C．当电路中有0.008mol电子转移时，则电极a有22.4mL甲烷参与反应
D．多孔电极a极上发生的反应的电极反应式为：
3．在NHPI介质中苯甲醇可转化为苯甲醛，其原理如图所示。下列说法不正确的是
A．PINO是中间产物 B．石墨电极做阴极材料
C．苯甲醇在阴极区域被还原 D．阳极反应式：Ni2+-e-=Ni3+
4．含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是
A．生成，理论上外电路需要转移电子
B．阴极上的电极反应为：
C．在电解过程中向铂电极移动
D．电解产生的中的氢元素来自于
5．一种新型熔融盐燃料电池用和的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通和混合气体，具有高发电效率。下列说法错误的是
A．向负极迁移，参与负极还原反应
B．负极反应式为：
C．正极反应式为：
D．电池总反应为：
6．某固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2为固体电解质传递H+，基本结构如图，下列说法不正确的是
A．b电极是正极，发生还原反应
B．b电极发生的反应是
C．电池总反应为：
D．每转移0.2mol电子，消耗2.24L的H2
7．采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度和体积变化的影响，下列说法错误的是
A．阳极反应为
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的与b极反应的等量
8．如图，用石墨电极电解溶液，下列分析正确的是
A．通电时才发生电离
B．A端为直流电源的正极
C．阳极上发生的反应：
D．通电一段时间后，在阳极附近观察到黄绿色气体
9．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用如图的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的铜。下列有关叙述错误的是
A．当电路中通过1mol电子时，可生成32g精铜
B．电极a为粗铜，电极b为精铜
C．甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D．乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
10．采用电化学方法使Fe2+与H2O2反应，可生成非常活泼的(羟基自由基)中间体用于降解废水中的有机污染物，原理如下图所示。下列说法正确的是
A．H+通过质子交换膜向X电极移动
B．阴极区每消耗lmolO2，外电路转移2mol电子
C．每生成1mol，阴极区消耗3molH+
D．起始时，若在Y电极附近加入适量Fe3+，装置不能正常工作
11．如图所示的锂—二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应为Li+MnO2=LiMnO2。下列说法错误的是
A．锂片做负极，发生氧化反应
B．放电时，正极反应为：MnO2+Li++e-=LiMnO2
C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中
D．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1
12．控制变量法是实验探究的重要方法，利用如图实验不能实现的探究目的是
A．甲中①③对比，可探究铁生锈是否与水有关
B．甲中①②对比，可探究铁生锈是否与植物油有关
C．乙可探究燃烧是否与氧气有关
D．乙可探究燃烧是否需要达到一定温度
13．如图甲、乙为相互串联的两个电解池，下列说法正确的是
A．甲池若为精炼铜的装置，A极材料是粗铜
B．乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后C极附近变浅红色
C．若甲池为电镀铜的装置，阴极增重12.8g，乙池阳极放出气体为4.48L
D．Fe极的电极反应式为2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-
二、填空题
14．宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型化学电池，其构造如图所示，A、B是多孔性炭制成的两个电极，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。
(1)若电解质溶液为KOH溶液，则正极是 (填字母)，正极发生的反应为 ；负极发生的反应为 ；一段时间后，溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)若电解质溶液为H2SO4溶液，则正极发生的反应为 ；负极发生的反应为 ；一段时间后，溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
15．天然气的综合利用是各国科学家研究的重要课题。回答下列问题：
(l)天然气的要成分为甲烷，则甲的烷结构式是 ，其空间构型是 。
(2)天然气燃烧反应过程中的能量变化，符合下图中的 (填序号)。
(3)利用甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，可将甲烷和二氧化碳转化为可利用化学品，该技术中的化学反应为：CH4(g)+3CO2(g)2H2O(g)+4CO(g)已知上述反应为吸热反应，则反应过程中断裂的化学键类型为 ，反应过程中断裂反应物中的化学键吸收的总能量 (选填“大于”“小于” 或 “等于”)形成产物的化学键释放的总能量。
(4) 燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源。下图为甲烷燃料电池的结构示意图，电解质溶液为NaOH溶液，电极材料为疏松多孔的石墨棒。
①a极通入的物质为 (填化学式)，电解质溶液中的Na+移向 极(填“负”或“正” )。
②写出此燃料电池工作时总反应的化学方程式 。
16．近几年来关于氮污染的治理倍受关注，根据氮的性质回答以下问题；
(1)Ertl(获2007年诺贝尔化学奖)对合成氨机理进行深入研究，并将研究成果用于汽车尾气处理中，在催化剂存在下可将NO和CO反应转化为两种无色无毒气体，用化学反应方程式表示这个过程 ；
(2)过度排放的氮氧化物易导致硝酸型酸雨，用化学方程式表示NO2形成酸雨的原因： 。飞机排放的氮氧化物(NO和NO2)会破坏臭氧层，它们和O3和O发生如下反应：O3+NO=NO2+O2；O+NO2=NO+O2，这两个反应反复循环，氮的氧化物在破坏臭氧层的过程中起到了 的作用。
(3)潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示：
①电极a名称是 (填“正极”或“负极”)。
②电解质溶液中OHˉ离子向 移动(填“电极a”或“电极b”)。
③电极a的电极反应式为 。电极b的电极反应式为 。
17．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯()为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示。
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的 (填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为 。
②a极区pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解溶液制备。工业上，通常以软锰矿(主要成分是)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的，化学方程式为 。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解溶液可制备。上述过程用流程图表示如下：
则物质B的名称为 ；物质D的化学式为 ；阳极的电极反应式为 。
18．回答下列问题：
(1)NH4Cl溶液显酸性的原因是 (用离子方程式表示)。
(2)有pH均为3的CH3COOH、HNO3、H2SO4三种物质的溶液，物质的量浓度由大到小的顺序为 。
(3)二氧化碳加氢制甲醇的反应一般可通过如下步骤来实现：
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-90kJ·mol-1
二氧化碳加氢制甲醇的热化学方程式 。
(4)如图所示装置中，A、B、C、D均为铂电极。断开K1，闭合K2、K3一段时间后，A、B中气体的量之间的关系如图所示：
①写出A电极反应式 。
②在湿的Na2SO4溶液滤纸条中心的KMnO4液滴发生的现象为 。
③若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3，闭合K1，则电流表的指针发生移动，其理由是 。
19．铝灰是炼铝ㄏ的废渣，主要含有Al2O3、Al、AlN等物质，工业上常用酸溶铝灰来制取氯化铝及聚合氯化铝，从而变废为宝、保护环境。
(1)实验室取适量铝灰于反应容器中，恒温水浴预热，加入盐酸，磁力搅拌并控制搅拌速度，用氨气吸收装置吸收氨气。
①AlN与盐酸充分反应的化学方程式为 。
②实验测得浸出温度对铝浸出率的影响试验结果如图所示。温度大于80℃时，铝浸出率下降的可能原因是 。
③铝灰中铝含量测定：取10.0g铝灰样品，置于反应容器中，恒温水浴预热，加入盐酸充分反应，冷却过滤，取滤液配成100mL溶液，取出20.00mL溶液，加入0.2000 mol L 1EDTA—(Na2H2Y)溶液30.00ml，调节溶液pH为3~4，煮沸，冷却后用0.1000 mol L 1ZnSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点，平行滴定3次，平均消耗ZnSO4标准溶液20.00mL(已知Al3+、Zn2+与EDTA反应的化学计量比均为1：1)。计算铝灰样品中铝的质量 (写出计算过程)。
(2)无水氯化铝常用熔融盐电镀铝工艺中，在熔融的AlCl3、NaCl、KCl盐中存在着AlCl、Al2Cl、Na＋、K＋和Cl－离子。
①电镀时阴极反应为 。
②已知Al2Cl6的结构式为，写出Al2Cl的结构式： 。
20．电化学腐蚀分类
由于条件不同，钢铁的腐蚀可以分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。
(1)析氢腐蚀：在酸性环境中，由于腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
有关反应如下：
负极： 。
正极： 。
总反应： 。
(2)吸氧腐蚀：如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就发生吸氧腐蚀。
有关反应如下：
负极： 。
正极： 。
总反应： 。
在空气中Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水后生成Fe2O3·xH2O，它是铁锈的主要成分。
21．(1)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
①B中Sn极的电极反应式为 ，Sn极附近溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”) 。
②A中总反应离子方程式为 。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是 。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是 (填“a”或“b”)，该极的电极反应是： 。
②电池工作一过程中正极pH ，负极pH值 ，一段时间后电解质溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。
22．结合下图完成填空
(1)在铜锌原电池中，以稀硫酸为电解质溶液，锌为负极，电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为 。
(2)铜为正极，电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式是 。
(3)该原电池的总反应式为： (离子方程式表示)。
23．氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料，负极通入 ，正极通入 ，总反应为 ；电极反应特别要注意电解质，有下列两种情况：
(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质)
①负极发生的反应为：H2-2e-=2H+，2H++2OH-=2H2O，所以：负极的电极反应式为： 。
②正极是O2得到电子，即：O2+4e-=2O2-，O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2-+2H2O=4OH-，因此，正极的电极反应式为 。
(2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)
①负极的电极反应式为 。
②正极是O2得到电子，即：O2+4e-=2O2-，O2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2-+2H+=H2O，因此正极的电极反应式为 。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【分析】该装置为NO2、O2和熔融NaNO3组成的燃料电池，生成一种气体Y，气体Y为N2O5，通入O2的一极为正极，即石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO，则石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO=N2O5，据此分析解答。
【详解】A．根据上述分析可知，石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO，A错误；
B．阴离子向负极移动，因此电池中NO从石墨电极Ⅱ向石墨电极Ⅰ移动，B错误；
C．石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO=N2O5，因此每消耗1molNO2转移1mol电子，C正确；
D．若NaNO3溶液为电解质溶液，生成的N2O5气体会直接溶解，故不可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液，D错误；
答案选C。
2．D
【分析】由图可知，气体传感器为燃料电池装置，通入空气的多孔电极b极为燃料电池的正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为，通入甲烷的多孔电极a为负极，在氧离子作用下，甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为。
【详解】A．由分析可知，通入空气的多孔电极b为正极，得电子，发生还原反应，A错误；
B．电池工作时，阴离子氧离子向负极(电极a)移动，但电流方向由正极b经导线向负极a，B错误；
C．根据的关系计算，当电路中有0.008mol电子转移时，则电极a标准状况下有22.4mL甲烷参与反应，但题中未说明标准状况，不能进行体积计算，C错误；
D．由分析可知，通入甲烷的多孔电极a为负极，在氧离子作用下，甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为，D正确；
故答案选D。
3．C
【详解】A．根据原理图可知，NHPI与Ni3+反应生成PINO，PINO与苯甲醇反应生成NHPI，则PINO是中间产物，A说法正确；
B．石墨电极上氢离子得电子生成氢气，则石墨电极做阴极材料，B说法正确；
C．苯甲醇在阳极区域生成苯甲醛，被氧化，发生氧化反应，C说法错误；
D．阳极上Ni2+失电子生成Ni3+，反应式：Ni2+-e-=Ni3+，D说法正确；
答案为C。
4．D
【详解】A．石墨电极发生反应的物质：P4→化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：，则生成，理论上外电路需要转移电子，A错误；
B．阴极上发生还原反应，应该得电子，为阳极发生的反应， B错误；
C．石墨电极：P4→发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；
D．由所给图示可知HCN在阴极放电，产生和，而HCN中的H来自，则电解产生的中的氢元素来自于，D正确；
故选D。
5．A
【详解】A．原电池中阴离子移向负极，所以向负极移动，参与负极氧化反应，故A错误；
B．通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应,电极反应式为：，故B正确；
C．通入的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为：，故C正确；
D．电池总反应为：，故D正确；
故答案为A。
6．D
【详解】A．氧化剂(氧气)在正极上发生还原反应，即b电极是正极，发生还原反应，故A正确；
B．固体电解质传递H+，则b电极发生的反应是，故B正确；
C．负极是氢气失去电子变为氢离子，正极氧气得到电子和氢离子结合生成水，其电池总反应为：，故C正确；
D．每转移0.2mol电子，氢气消耗0.1mol，则标准状况下消耗2.24L的H2，由于没有标准状况，故D错误。
综上所述，答案为D。
7．D
【分析】根据图像可知，b极由反应生成了H2O2，在这个过程中，氧元素化合价降低，发生了得电子的还原反应，因此b极是电解池的阴极，可推出阴极的电极反应式为O2+2e-+2H+= H2O2；则a极为电解池的阳极。
【详解】A．a极为电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，根据图像可知阳极生成了氧气，则阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑，故A正确；
B. 根据阳极的电极反应可知，阳极生成了氢离子，但同时生成的氢离子全部从阳极室移向阴极室，故电解一段时间后，阳极室的pH未变，故B正确；
C. 电解池的电解质溶液中，阳离子会移向阴极，故氢离子由a极区向b极区迁移，故C正确；
D. 阳极的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，保持阴极和阳极电极反应的得失电子数一致，可得阴极的电极反应为2O2+4e-+4H+=2 H2O2，同一个电路中阳极的失电子总数和阴极的得电子总数在相同情况下是一样的，故电解一段时间后，a极生成的氧气与b极反应的氧气的物质的量之比为1:2，不相等，故D错误；
故选：D。
8．D
【详解】A．氯化铜溶于水即发生电离得到铜离子、氯离子，A错误；
B．依据装置图可知，铜离子移向的电极为阴极，阴极和电源负极相连，故A为负极，B错误；
C．阴极上发生还原反应，铜离子获得电子生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，C错误；
D．与B连接的电极是阳极，氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，通电一段时间后，在阳极附近观察到黄绿色气体，D正确；
故选D。
9．B
【分析】该装置为电解池，与电源正极相连的b电极为阳极，是粗铜，电极反应：Cu-2e-=Cu2+，乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区；与电源负极相连的a极为阴极，为纯铜，阴极反应：Cu2++2e-=Cu，甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区。
【详解】A．阴极反应：Cu2++2e-=Cu，电路中通过1mol电子时，生成0.5mol Cu，，可生成32g精铜，A正确；
B．由分析知：电极a为精铜，电极b为粗铜，B错误；
C．甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，C正确；
D．乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，D正确；
故选：B。
10．C
【分析】由装置图可知，X上发生的电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，O元素的化合价升高，发生失电子的氧化反应，则X电极为阳极，Y电极为阴极，阴极上O2、Fe3+发 生得电子的还原反应，电极反应为Fe3++e-=Fe2+、O2+2H++2e- =H2O2，Fe2+ 和H2O2生成Fe3+、H2O和：Fe2++H2O2+H+=Fe3++H2O+，据此分析解答。
【详解】A．由分析知X电极为阳极，H+应移向阴极，A错误；
B．阴极区每消耗lmolO2，阴极上除了O2得电子生成H2O2，还有Fe3+得电子，外电路转移电子大于2mol，B错误；
C．每生成1mol，总反应消耗1molH+，另外总反应生成1mol需1mol H2O2要在阴极生成O2+2H++2e- =H2O2，需消耗2molH+，故阴极区共消耗3molH+，C正确；
D．若起始时，在阴极Y附近加入适量Fe3+：Fe3+得电子生成Fe2+，Fe3++e-=Fe2+，所以起始时，在Y电极附近加入适量Fe2+或Fe3+，均能出现Fe2+和H2O2生成Fe3+、H2O和的反应，装置均能正常工作，D错误；
故选C。
【点睛】本题考查了电解原理的应用、氧化还原反应等知识，侧重学生观察、分析和运用能力的考查，把握电解池的工作原理以及电极上发生的反应为解题关键，注意结合图中信息书写电极反应式。
11．D
【分析】由电池总反应Li+MnO2=LiMnO2可知Li失电子，MnO2得电子，负极反应式为Li-e-=Li+，Li+向正极移动，正极反应式为MnO2+Li++e-=LiMnO2。
【详解】A．Li失电子，作负极，发生氧化反应，A正确；
B．放电时，MnO2在正极得电子，正极反应为：MnO2+Li++e-=LiMnO2，B正确；
C．负极Li是活泼金属，能与水反应，故高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中，C正确；
D．放电时属于原电池装置，电子从负极经用电器流向正极，不在电解质中移动，故放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2，D错误；
答案选D。
12．B
【详解】A．③中铁钉只和氧气接触，①中铁钉和氧气以及水同时接触，一段时间后，③中铁钉没有锈蚀，而①中铁钉锈蚀，通过①③对比说明铁钉锈蚀的条件之一是铁钉与水接触，故能实现探究目的，故A不符合题意；
B．②中植物油的作用是隔绝氧气，观察铁在只和水接触的条件下能不能生锈，故探究的是铁生锈是否与氧气有关，不能实现探究目的，故B符合题意；
C．乙通过薄铜片上的白磷和水中的白磷的燃烧对比可知，薄铜片上的白磷与氧气接触所以燃烧了，可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触，故能实现的探究目的，故C不符合题意；
D．乙通过薄铜片上的白磷和红磷的燃烧对比可知，温度达到了白磷的着火点所以燃烧了，可探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度，故能实现探究目的，故D不符合题意；
故答案选B。
13．D
【分析】从图中可知，A为阴极，B为阳极，Fe为阴极，C为阳极。
【详解】A．甲池中A是阴极，B是阳极，若为精炼铜的装置，则A极是纯铜，B极是粗铜，A错误；
B．C极是阳极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，Fe电极反应为2H2O＋2e-=2OH-＋H2↑，滴加少量酚酞溶液，一段时间后，Fe电极附近溶液变浅红色，B错误；
C．电镀铜装置中，阴极发生反应：Cu2+＋2e-=Cu，阴极增重12.8g(即0.2mol)，电路中通过0.4mol电子，乙池中阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，反应生成0.2molCl2，题目未指明气体的温度和压强，不能确定体积，C错误；
D．Fe电极为阴极，电极反应为2H2O＋2e-=2OH-＋H2↑，D正确；
故答案选D。
14．(1) A O2+2H2O+4e-=4OH- 2H2+4OH—-4e-=4H2O 变小
(2) O2+4H++4e-=2H2O 2H2-4e-=4H+ 变大
【分析】根据反应2H2＋O2＝2H2O可知，反应中氢气失电子被氧化，应在负极上的反应，氧气得电子被还原，应在正极上的反应，根据得失电子及反应类型写出相应的电极反应式，根据溶液中氢离子浓度的变化判断溶液pH值的变化。
【详解】（1）氢氧燃料电池中氧气得电子被还原为正极，则A为正极，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e ＝4OH ；氢气失电子被氧化为负极，则B为负极，氢气失电子生成氢离子，氢离子和溶液中的氢氧根离子生成水，电极反应式为2H2＋4OH 4e ＝4H2O；随着反应的进行，生成的水越来越多，溶质氢氧化钾的量不变，所以导致溶液的浓度降低，所以溶液的pH值减小；
故答案为A；O2＋2H2O＋4e ＝4OH ；B，2H2＋4OH 4e ＝4H2O；变小；
（2）该反应中正极氧气得电子和溶液中的氢离子生成水，电极反应式为；负极氢气失电子被氧化，在酸性条件下氢气失电子生成氢离子，电极反应式为；随着反应的进行，生成的水越来越多，溶质硫酸的量不变，所以导致溶液的浓度降低，所以溶液的pH值变大；
故答案为；；变大。
【点睛】本题考查了原电池原理和电极反应式的书写，要注意的是写电极反应式要结合电解质溶液，如果电解质溶液不同，即使原料相同，电极反应式也不同。
15． 正四面体形 a 共价键 大于 CH4 正 CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O
【分析】根据甲烷的结构写出结构式，空间构型；天然气燃烧释放能量，反应物的总能量高于生成物的总能量；反应时断裂的是反应物的化学键，反应吸热，说明断键时吸收的总能量大于释放的总能量；根据碱性甲烷燃料电池的原理回答，据此分析。
【详解】(l)天然气的要成分为甲烷，碳原子和四个氢原子形成四对共价键，则甲的烷结构式是，其空间构型是正四面体形；
(2)天然气燃烧放热，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应过程中的能量变化符合a；
(3) CH4(g)+3CO2(g)2H2O(g)+4CO(g)，则反应过程中断裂的化学键是甲烷和二氧化碳中的化学键，化学键类型为共价键，反应为吸热反应，反应过程中断裂反应物中的化学键吸收的总能量大于形成产物的化学键释放的总能量；
(4) 根据电子的流向可知，a是负极，b是正极，甲烷的碱性燃料电池中甲烷在负极上失去电子，a极通入的物质为CH4，发生氧化反应，生成碳酸根离子，氧气在正极得到电子发生还原反应，燃料电池发生原电池反应，原电池中阳离子移向正极，电解质溶液中的Na+移向正极，总的电极反应是甲烷、氧气和水在氢氧化钠溶液中生成碳酸钠和水，电极反应为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O。
【点睛】碱性条件下，甲烷燃料电池生成的产物是碳酸根，不是二氧化碳，为易错点。
16．(1)2NO+2CO=N2 +2CO2
(2) 3NO2 +H2O = 2HNO3+ NO 催化
(3) 负极 电极a 2NH3 +6 OH--6e-= N2 +6H2O O2 + 2 H2O + 4e-= 4 OH-
【解析】(1)
CO具有还原性，被氧化为无毒气体CO2，NO作为氧化剂被还原为无毒气体N2，故反应方程式为2NO+2CO=N2+2CO2；
(2)
NO2与H2O发生歧化反应，反应方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO；反应前后氮的氧化物在质量上未发生改变，起到了催化剂的作用；
(3)
燃料电池中燃料通常在负极失电子被氧化发生氧化反应，故a电极为负极；原电池中阴离子向负极a电极移动；根据价态变化和溶液酸碱性特征可写出负极反应式为2NH3+6OH-+6e=N2+6H2O；正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
17．(1) 正极 增大 阳
(2) 氢气 KOH
【分析】(1)b区电解饱和食盐水制取，Cl-放电生成ClO2的电极为阳极，电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑十4H+，则a极区为阴极区，电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
(2)电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，阴极室电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极上MnO失电子生成MnO，阳极室电极反应式为MnO-e-=MnO。
【详解】（1）①根据题意可知，Cl-放电生成ClO2的电极为阳极，接电源的正极。根据元素守恒，有水参加反应，同时生成H+，电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑十4H+；
②a极区为阴极区，电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴极区OH-浓度增大，溶液的pH增大；
③根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜。
（2）软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH小火加热至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合价由+4价升为+6价，则空气中的O2作氧化剂，化学方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以B是氢气，K+通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移，D是KOH溶液；阳极上MnO失电子生成MnO，电极反应式为MnO-e-=MnO。
18．(1)+H2ONH3·H2O+H+
(2)CH3COOH>HNO3>H2SO4
(3)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1
(4) 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 紫色向D方向移动 组成氢氧燃料电池
【详解】（1）铵根离子水解，使溶液呈酸性，用离子方程式表示为+H2ONH3·H2O+H+；
（2）一元酸中，强酸的浓度和氢离子浓度相等，弱酸中酸的浓度大于氢离子浓度；二元酸中，氢离子浓度为强酸浓度的2倍，所以pH均为3的CH3COOH、HNO3、H2SO4三种物质的溶液中物质的量浓度从大到小的顺序是CH3COOH>HNO3>H2SO4；
（3）已知：①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-90kJ·mol-1
根据盖斯定律，由①+②得二氧化碳加氢制甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1；
（4）①由图可知，断开 K1，闭合 K2、K3，则为电解 KOH 溶液的电解池，根据图象知，B 电极上产生气体体积是 A 电极的 2 倍，则 A 电极上生成 O2、B 电极上生成 H2，即 A 为阳极，B 为阴极，则 a 电源是负极、b 是正极；A电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；
②在湿的Na2SO4溶液滤纸条中心的KMnO4液滴因阴离子高锰酸根离子向连接正极的阳极D极移动，故发生的现象为紫色向D方向移动；
③断开 K2、K3，闭合 K1，构成氢氧碱性燃料电池，氧气发生得电子的还原反应生成 OH ，A 为正极，正极反应为 O2+4e +2H2O=4OH ，总反应为 O2+2H2=2H2O。
19．(1) AlN＋4HCl=AlCl3＋NH4Cl(或AlN＋3HCl=AlCl3＋NH3↑) 温度升高会使HCl挥发，一些反应是放热反应，温度升高使反应逆反应方向移动，铝浸出率下降 n(Al3+)＝(0.03L×0.2000 mol L 1 0.02L×0.1000 mol L 1) ×5＝0.02mol，则铝灰样品中铝的质量0.02mol×27g mol 1＝0.54g
(2) 4Al2Cl＋3e－=Al＋7AlCl(或Al2Cl＋3e－=Al＋AlCl＋Cl－)
【详解】（1）①AlN与盐酸充分反应生成氯化铝和氯化铵或氨气，其化学方程式为AlN＋4HCl=AlCl3＋NH4Cl(或AlN＋3HCl=AlCl3＋NH3↑)；故答案为：AlN＋4HCl=AlCl3＋NH4Cl(或AlN＋3HCl=AlCl3＋NH3↑)。
②温度大于80℃时，盐酸由于易挥发，浓度降低，影响Al的浸出率，还可能一些反应是放热反应，温度升高，反应逆向移动，也会导致铝浸出率下降，因此铝浸出率下降的可能原因是温度升高会使HCl挥发，一些反应是放热反应，温度升高使反应逆反应方向移动，铝浸出率下降；故答案为：温度升高会使HCl挥发，一些反应是放热反应，温度升高使反应逆反应方向移动，铝浸出率下降。
③根据题意得到溶液中n(Al3+)＝(0.03L×0.2000 mol L 1 0.02L×0.1000 mol L 1) ×5＝0.02mol，则铝灰样品中铝的质量0.02mol×27g mol 1＝0.54g；故答案为：n(Al3+)＝(0.03L×0.2000 mol L 1 0.02L×0.1000 mol L 1) ×5＝0.02mol，则铝灰样品中铝的质量0.02mol×27g mol 1＝0.54g。
（2）①电镀时阴极得到电子，即Al2Cl得到电子变为Al和AlCl，其电极反应为4Al2Cl＋3e－=Al＋7AlCl(或Al2Cl＋3e－=Al＋AlCl＋Cl－)；故答案为: 4Al2Cl＋3e－=Al＋7AlCl(或Al2Cl＋3e－=Al＋AlCl＋Cl－)。
②已知Al2Cl6的结构式为，Al2Cl是每个铝连接三个氯，还有一个氯的两个铝都连接，其结构式：；故答案为：。
20．(1) Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑ Fe+2H+=H2↑+Fe2+
(2) Fe-2e-=Fe2+ 2H2O+O2+4e-=4OH- 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
【详解】（1）由题干图示信息可知，钢铁的析氢腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应，负极上电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，碳为正极，发生还原反应， 正极上的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故该过程的总反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；2H++2e-=H2↑；Fe+2H+=Fe2++H2↑；
（2）由题干图示信息可知，钢铁的析氢腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应，负极上电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，碳为正极，发生还原反应， 正极上的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故该过程的总反应为：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2，在空气中Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水后生成Fe2O3·xH2O，它是铁锈的主要成分，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；O2+4e-+2H2O=4OH-；2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。
21． 2H+ +2e- =H2↑ 增大 Fe+2H+=Fe2+ + H2↑ BAC a CH4-8e-+10OH-=+7H2O 增大 减小 减小
【分析】(1)①该装置中，铁易失电子作负极，Sn作正极，正极上氢离子放电生成氢气；根据氢离子浓度变化确定溶液pH变化；
②该装置中，锌易失电子作负极、Fe作正极，实质上相当于锌和氢离子之间的置换反应；作原电池负极的金属加速被腐蚀，作原电池正极的金属被保护；
(2) ①燃料电池中，通入燃料的电极是负极，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；
②根据电池反应式确定溶液pH变化。
【详解】(1) ①该装置中，铁易失电子作负极，Sn作正极，正极上氢离子放电生成氢气，电极反应为2H++2e-=H2，消耗H+，pH增大；
因此，本题正确答案是： 2H++2e- =H2，增大；
②铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，离子方程式为：Fe+2H+=Fe2+ + H2↑；C装置中，锌易失电子作负极、Fe作正极，锌被腐蚀，铁被保护；B装置中，铁做负极，Sn为正极，Fe被腐蚀；A中发生化学腐蚀，所以则A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是B、A、C；
因此，本题正确答案是：Fe+2H+=Fe2++ H2↑ ，BAC。
(2) ①在碱性溶液中，甲烷燃料电池，甲烷在负极发生氧化反应，即a为负极，该极极反应为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；
综上所述，本题正确答案：a CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。
②在碱性溶液中，甲烷燃料电池，甲烷在负极发生氧化反应，极反应为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，氢氧根离子不断被消耗，负极pH值减小；氧气在正极被还原，极反应为：O2+4e﹣+2H2O=4OH-，氢氧根离子浓度增大， 正极pH值增大；电解总反应为：CH4+2O2+2 OH-=CO32-+3H2O，氢氧根离子不断被消耗，一段时间后电解质溶液的pH减小；
综上所述，本题正确答案：增大，减小，减小。
22．(1) 氧化 Zn-2e-=Zn2＋
(2) 还原 2H＋＋2e-=H2↑
(3)Zn+2H+=Zn2++H2↑
【分析】在铜锌原电池中，以稀硫酸为电解质溶液，该原电池的总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，锌失去电子，作负极，铜作正极，据此分析解答。
【详解】（1）锌为负极，电极上发生的是氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2＋。
（2）铜为正极，电极上发生的是还原反应，电极反应式是2H＋＋2e-=H2↑。
（3）该原电池的总反应式为Zn+2H+=Zn2++H2↑。
23． 氢气 氧气 2H2+O2＝2H2O H2-2e-+2OH-＝2H2O O2+4e-+2H2O＝4OH- H2-2e-＝2H+ O2+4e-+4H+＝2H2O。
【详解】燃料电池中燃料作为负极，发生氧化反应，总反应的产物和燃料燃烧时产物相同，所以氢氧燃料电池，以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料时，负极通入氢气，正极通入氧气，总反应为：2H2+O2＝2H2O；
(1)①负极发生的反应为：H2﹣2e﹣＝2H+，2H++2OH﹣＝2H2O，则总的负极的电极反应式为：H2﹣2e﹣+2OH﹣＝2H2O；
②正极是O2得到电子，即：O2+4e﹣＝2O2﹣，O2﹣在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH﹣即：2O2﹣+2H2O＝4OH﹣，因此，正极的电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；
(2)①电解质为酸时，负极的电极反应式为：H2﹣2e﹣＝2H+；
②正极是O2得到电子，即：O2+4e﹣＝2O2﹣，O2﹣在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2﹣+2H+＝H2O，因此正极的电极反应式为：O2+4e﹣+4H+＝2H2O。
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一、单选题
1．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，生成一种气体Y，其原理如图，下列判断正确的是
A．石墨II电极是该电池的负极，发生的电极反应为：O2+4e-=2O2-
B．电池中NO从石墨电极I向石墨电极Ⅱ作定向移动
C．每消耗1molNO2转移1mol电子
D．该电池可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液
2．为防止因天然气泄漏，居家安装天然气报警器很重要。当空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，图1是成品装置，其工作原理如图2所示，其中可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是
A．图2中的多孔电极b上发生氧化反应
B．在电解质中向a电极移动，电流方向由a电极经导线向b电极
C．当电路中有0.008mol电子转移时，则电极a有22.4mL甲烷参与反应
D．多孔电极a极上发生的反应的电极反应式为：
3．在NHPI介质中苯甲醇可转化为苯甲醛，其原理如图所示。下列说法不正确的是
A．PINO是中间产物 B．石墨电极做阴极材料
C．苯甲醇在阴极区域被还原 D．阳极反应式：Ni2+-e-=Ni3+
4．含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是
A．生成，理论上外电路需要转移电子
B．阴极上的电极反应为：
C．在电解过程中向铂电极移动
D．电解产生的中的氢元素来自于
5．一种新型熔融盐燃料电池用和的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通和混合气体，具有高发电效率。下列说法错误的是
A．向负极迁移，参与负极还原反应
B．负极反应式为：
C．正极反应式为：
D．电池总反应为：
6．某固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2为固体电解质传递H+，基本结构如图，下列说法不正确的是
A．b电极是正极，发生还原反应
B．b电极发生的反应是
C．电池总反应为：
D．每转移0.2mol电子，消耗2.24L的H2
7．采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度和体积变化的影响，下列说法错误的是
A．阳极反应为
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的与b极反应的等量
8．如图，用石墨电极电解溶液，下列分析正确的是
A．通电时才发生电离
B．A端为直流电源的正极
C．阳极上发生的反应：
D．通电一段时间后，在阳极附近观察到黄绿色气体
9．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用如图的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的铜。下列有关叙述错误的是
A．当电路中通过1mol电子时，可生成32g精铜
B．电极a为粗铜，电极b为精铜
C．甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D．乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
10．采用电化学方法使Fe2+与H2O2反应，可生成非常活泼的(羟基自由基)中间体用于降解废水中的有机污染物，原理如下图所示。下列说法正确的是
A．H+通过质子交换膜向X电极移动
B．阴极区每消耗lmolO2，外电路转移2mol电子
C．每生成1mol，阴极区消耗3molH+
D．起始时，若在Y电极附近加入适量Fe3+，装置不能正常工作
11．如图所示的锂—二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应为Li+MnO2=LiMnO2。下列说法错误的是
A．锂片做负极，发生氧化反应
B．放电时，正极反应为：MnO2+Li++e-=LiMnO2
C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中
D．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1
12．控制变量法是实验探究的重要方法，利用如图实验不能实现的探究目的是
A．甲中①③对比，可探究铁生锈是否与水有关
B．甲中①②对比，可探究铁生锈是否与植物油有关
C．乙可探究燃烧是否与氧气有关
D．乙可探究燃烧是否需要达到一定温度
13．如图甲、乙为相互串联的两个电解池，下列说法正确的是
A．甲池若为精炼铜的装置，A极材料是粗铜
B．乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后C极附近变浅红色
C．若甲池为电镀铜的装置，阴极增重12.8g，乙池阳极放出气体为4.48L
D．Fe极的电极反应式为2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-
二、填空题
14．宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型化学电池，其构造如图所示，A、B是多孔性炭制成的两个电极，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。
(1)若电解质溶液为KOH溶液，则正极是 (填字母)，正极发生的反应为 ；负极发生的反应为 ；一段时间后，溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)若电解质溶液为H2SO4溶液，则正极发生的反应为 ；负极发生的反应为 ；一段时间后，溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
15．天然气的综合利用是各国科学家研究的重要课题。回答下列问题：
(l)天然气的要成分为甲烷，则甲的烷结构式是 ，其空间构型是 。
(2)天然气燃烧反应过程中的能量变化，符合下图中的 (填序号)。
(3)利用甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，可将甲烷和二氧化碳转化为可利用化学品，该技术中的化学反应为：CH4(g)+3CO2(g)2H2O(g)+4CO(g)已知上述反应为吸热反应，则反应过程中断裂的化学键类型为 ，反应过程中断裂反应物中的化学键吸收的总能量 (选填“大于”“小于” 或 “等于”)形成产物的化学键释放的总能量。
(4) 燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源。下图为甲烷燃料电池的结构示意图，电解质溶液为NaOH溶液，电极材料为疏松多孔的石墨棒。
①a极通入的物质为 (填化学式)，电解质溶液中的Na+移向 极(填“负”或“正” )。
②写出此燃料电池工作时总反应的化学方程式 。
16．近几年来关于氮污染的治理倍受关注，根据氮的性质回答以下问题；
(1)Ertl(获2007年诺贝尔化学奖)对合成氨机理进行深入研究，并将研究成果用于汽车尾气处理中，在催化剂存在下可将NO和CO反应转化为两种无色无毒气体，用化学反应方程式表示这个过程 ；
(2)过度排放的氮氧化物易导致硝酸型酸雨，用化学方程式表示NO2形成酸雨的原因： 。飞机排放的氮氧化物(NO和NO2)会破坏臭氧层，它们和O3和O发生如下反应：O3+NO=NO2+O2；O+NO2=NO+O2，这两个反应反复循环，氮的氧化物在破坏臭氧层的过程中起到了 的作用。
(3)潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示：
①电极a名称是 (填“正极”或“负极”)。
②电解质溶液中OHˉ离子向 移动(填“电极a”或“电极b”)。
③电极a的电极反应式为 。电极b的电极反应式为 。
17．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯()为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示。
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的 (填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为 。
②a极区pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解溶液制备。工业上，通常以软锰矿(主要成分是)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的，化学方程式为 。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解溶液可制备。上述过程用流程图表示如下：
则物质B的名称为 ；物质D的化学式为 ；阳极的电极反应式为 。
18．回答下列问题：
(1)NH4Cl溶液显酸性的原因是 (用离子方程式表示)。
(2)有pH均为3的CH3COOH、HNO3、H2SO4三种物质的溶液，物质的量浓度由大到小的顺序为 。
(3)二氧化碳加氢制甲醇的反应一般可通过如下步骤来实现：
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-90kJ·mol-1
二氧化碳加氢制甲醇的热化学方程式 。
(4)如图所示装置中，A、B、C、D均为铂电极。断开K1，闭合K2、K3一段时间后，A、B中气体的量之间的关系如图所示：
①写出A电极反应式 。
②在湿的Na2SO4溶液滤纸条中心的KMnO4液滴发生的现象为 。
③若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3，闭合K1，则电流表的指针发生移动，其理由是 。
19．铝灰是炼铝ㄏ的废渣，主要含有Al2O3、Al、AlN等物质，工业上常用酸溶铝灰来制取氯化铝及聚合氯化铝，从而变废为宝、保护环境。
(1)实验室取适量铝灰于反应容器中，恒温水浴预热，加入盐酸，磁力搅拌并控制搅拌速度，用氨气吸收装置吸收氨气。
①AlN与盐酸充分反应的化学方程式为 。
②实验测得浸出温度对铝浸出率的影响试验结果如图所示。温度大于80℃时，铝浸出率下降的可能原因是 。
③铝灰中铝含量测定：取10.0g铝灰样品，置于反应容器中，恒温水浴预热，加入盐酸充分反应，冷却过滤，取滤液配成100mL溶液，取出20.00mL溶液，加入0.2000 mol L 1EDTA—(Na2H2Y)溶液30.00ml，调节溶液pH为3~4，煮沸，冷却后用0.1000 mol L 1ZnSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点，平行滴定3次，平均消耗ZnSO4标准溶液20.00mL(已知Al3+、Zn2+与EDTA反应的化学计量比均为1：1)。计算铝灰样品中铝的质量 (写出计算过程)。
(2)无水氯化铝常用熔融盐电镀铝工艺中，在熔融的AlCl3、NaCl、KCl盐中存在着AlCl、Al2Cl、Na＋、K＋和Cl－离子。
①电镀时阴极反应为 。
②已知Al2Cl6的结构式为，写出Al2Cl的结构式： 。
20．电化学腐蚀分类
由于条件不同，钢铁的腐蚀可以分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。
(1)析氢腐蚀：在酸性环境中，由于腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
有关反应如下：
负极： 。
正极： 。
总反应： 。
(2)吸氧腐蚀：如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就发生吸氧腐蚀。
有关反应如下：
负极： 。
正极： 。
总反应： 。
在空气中Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水后生成Fe2O3·xH2O，它是铁锈的主要成分。
21．(1)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
①B中Sn极的电极反应式为 ，Sn极附近溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”) 。
②A中总反应离子方程式为 。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是 。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是 (填“a”或“b”)，该极的电极反应是： 。
②电池工作一过程中正极pH ，负极pH值 ，一段时间后电解质溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。
22．结合下图完成填空
(1)在铜锌原电池中，以稀硫酸为电解质溶液，锌为负极，电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为 。
(2)铜为正极，电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式是 。
(3)该原电池的总反应式为： (离子方程式表示)。
23．氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料，负极通入 ，正极通入 ，总反应为 ；电极反应特别要注意电解质，有下列两种情况：
(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质)
①负极发生的反应为：H2-2e-=2H+，2H++2OH-=2H2O，所以：负极的电极反应式为： 。
②正极是O2得到电子，即：O2+4e-=2O2-，O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2-+2H2O=4OH-，因此，正极的电极反应式为 。
(2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)
①负极的电极反应式为 。
②正极是O2得到电子，即：O2+4e-=2O2-，O2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2-+2H+=H2O，因此正极的电极反应式为 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【分析】该装置为NO2、O2和熔融NaNO3组成的燃料电池，生成一种气体Y，气体Y为N2O5，通入O2的一极为正极，即石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO，则石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO=N2O5，据此分析解答。
【详解】A．根据上述分析可知，石墨Ⅱ为正极，电极反应为：O2+4e-+2N2O5=4NO，A错误；
B．阴离子向负极移动，因此电池中NO从石墨电极Ⅱ向石墨电极Ⅰ移动，B错误；
C．石墨Ⅰ为负极，发生的电极反应为：NO2-e-+NO=N2O5，因此每消耗1molNO2转移1mol电子，C正确；
D．若NaNO3溶液为电解质溶液，生成的N2O5气体会直接溶解，故不可用NaNO3溶液代替熔融NaNO3作为电解质溶液，D错误；
答案选C。
2．D
【分析】由图可知，气体传感器为燃料电池装置，通入空气的多孔电极b极为燃料电池的正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为，通入甲烷的多孔电极a为负极，在氧离子作用下，甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为。
【详解】A．由分析可知，通入空气的多孔电极b为正极，得电子，发生还原反应，A错误；
B．电池工作时，阴离子氧离子向负极(电极a)移动，但电流方向由正极b经导线向负极a，B错误；
C．根据的关系计算，当电路中有0.008mol电子转移时，则电极a标准状况下有22.4mL甲烷参与反应，但题中未说明标准状况，不能进行体积计算，C错误；
D．由分析可知，通入甲烷的多孔电极a为负极，在氧离子作用下，甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为，D正确；
故答案选D。
3．C
【详解】A．根据原理图可知，NHPI与Ni3+反应生成PINO，PINO与苯甲醇反应生成NHPI，则PINO是中间产物，A说法正确；
B．石墨电极上氢离子得电子生成氢气，则石墨电极做阴极材料，B说法正确；
C．苯甲醇在阳极区域生成苯甲醛，被氧化，发生氧化反应，C说法错误；
D．阳极上Ni2+失电子生成Ni3+，反应式：Ni2+-e-=Ni3+，D说法正确；
答案为C。
4．D
【详解】A．石墨电极发生反应的物质：P4→化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：，则生成，理论上外电路需要转移电子，A错误；
B．阴极上发生还原反应，应该得电子，为阳极发生的反应， B错误；
C．石墨电极：P4→发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；
D．由所给图示可知HCN在阴极放电，产生和，而HCN中的H来自，则电解产生的中的氢元素来自于，D正确；
故选D。
5．A
【详解】A．原电池中阴离子移向负极，所以向负极移动，参与负极氧化反应，故A错误；
B．通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应,电极反应式为：，故B正确；
C．通入的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为：，故C正确；
D．电池总反应为：，故D正确；
故答案为A。
6．D
【详解】A．氧化剂(氧气)在正极上发生还原反应，即b电极是正极，发生还原反应，故A正确；
B．固体电解质传递H+，则b电极发生的反应是，故B正确；
C．负极是氢气失去电子变为氢离子，正极氧气得到电子和氢离子结合生成水，其电池总反应为：，故C正确；
D．每转移0.2mol电子，氢气消耗0.1mol，则标准状况下消耗2.24L的H2，由于没有标准状况，故D错误。
综上所述，答案为D。
7．D
【分析】根据图像可知，b极由反应生成了H2O2，在这个过程中，氧元素化合价降低，发生了得电子的还原反应，因此b极是电解池的阴极，可推出阴极的电极反应式为O2+2e-+2H+= H2O2；则a极为电解池的阳极。
【详解】A．a极为电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，根据图像可知阳极生成了氧气，则阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑，故A正确；
B. 根据阳极的电极反应可知，阳极生成了氢离子，但同时生成的氢离子全部从阳极室移向阴极室，故电解一段时间后，阳极室的pH未变，故B正确；
C. 电解池的电解质溶液中，阳离子会移向阴极，故氢离子由a极区向b极区迁移，故C正确；
D. 阳极的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，保持阴极和阳极电极反应的得失电子数一致，可得阴极的电极反应为2O2+4e-+4H+=2 H2O2，同一个电路中阳极的失电子总数和阴极的得电子总数在相同情况下是一样的，故电解一段时间后，a极生成的氧气与b极反应的氧气的物质的量之比为1:2，不相等，故D错误；
故选：D。
8．D
【详解】A．氯化铜溶于水即发生电离得到铜离子、氯离子，A错误；
B．依据装置图可知，铜离子移向的电极为阴极，阴极和电源负极相连，故A为负极，B错误；
C．阴极上发生还原反应，铜离子获得电子生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，C错误；
D．与B连接的电极是阳极，氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，通电一段时间后，在阳极附近观察到黄绿色气体，D正确；
故选D。
9．B
【分析】该装置为电解池，与电源正极相连的b电极为阳极，是粗铜，电极反应：Cu-2e-=Cu2+，乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区；与电源负极相连的a极为阴极，为纯铜，阴极反应：Cu2++2e-=Cu，甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区。
【详解】A．阴极反应：Cu2++2e-=Cu，电路中通过1mol电子时，生成0.5mol Cu，，可生成32g精铜，A正确；
B．由分析知：电极a为精铜，电极b为粗铜，B错误；
C．甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，C正确；
D．乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，D正确；
故选：B。
10．C
【分析】由装置图可知，X上发生的电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，O元素的化合价升高，发生失电子的氧化反应，则X电极为阳极，Y电极为阴极，阴极上O2、Fe3+发 生得电子的还原反应，电极反应为Fe3++e-=Fe2+、O2+2H++2e- =H2O2，Fe2+ 和H2O2生成Fe3+、H2O和：Fe2++H2O2+H+=Fe3++H2O+，据此分析解答。
【详解】A．由分析知X电极为阳极，H+应移向阴极，A错误；
B．阴极区每消耗lmolO2，阴极上除了O2得电子生成H2O2，还有Fe3+得电子，外电路转移电子大于2mol，B错误；
C．每生成1mol，总反应消耗1molH+，另外总反应生成1mol需1mol H2O2要在阴极生成O2+2H++2e- =H2O2，需消耗2molH+，故阴极区共消耗3molH+，C正确；
D．若起始时，在阴极Y附近加入适量Fe3+：Fe3+得电子生成Fe2+，Fe3++e-=Fe2+，所以起始时，在Y电极附近加入适量Fe2+或Fe3+，均能出现Fe2+和H2O2生成Fe3+、H2O和的反应，装置均能正常工作，D错误；
故选C。
【点睛】本题考查了电解原理的应用、氧化还原反应等知识，侧重学生观察、分析和运用能力的考查，把握电解池的工作原理以及电极上发生的反应为解题关键，注意结合图中信息书写电极反应式。
11．D
【分析】由电池总反应Li+MnO2=LiMnO2可知Li失电子，MnO2得电子，负极反应式为Li-e-=Li+，Li+向正极移动，正极反应式为MnO2+Li++e-=LiMnO2。
【详解】A．Li失电子，作负极，发生氧化反应，A正确；
B．放电时，MnO2在正极得电子，正极反应为：MnO2+Li++e-=LiMnO2，B正确；
C．负极Li是活泼金属，能与水反应，故高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中，C正确；
D．放电时属于原电池装置，电子从负极经用电器流向正极，不在电解质中移动，故放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2，D错误；
答案选D。
12．B
【详解】A．③中铁钉只和氧气接触，①中铁钉和氧气以及水同时接触，一段时间后，③中铁钉没有锈蚀，而①中铁钉锈蚀，通过①③对比说明铁钉锈蚀的条件之一是铁钉与水接触，故能实现探究目的，故A不符合题意；
B．②中植物油的作用是隔绝氧气，观察铁在只和水接触的条件下能不能生锈，故探究的是铁生锈是否与氧气有关，不能实现探究目的，故B符合题意；
C．乙通过薄铜片上的白磷和水中的白磷的燃烧对比可知，薄铜片上的白磷与氧气接触所以燃烧了，可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触，故能实现的探究目的，故C不符合题意；
D．乙通过薄铜片上的白磷和红磷的燃烧对比可知，温度达到了白磷的着火点所以燃烧了，可探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度，故能实现探究目的，故D不符合题意；
故答案选B。
13．D
【分析】从图中可知，A为阴极，B为阳极，Fe为阴极，C为阳极。
【详解】A．甲池中A是阴极，B是阳极，若为精炼铜的装置，则A极是纯铜，B极是粗铜，A错误；
B．C极是阳极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，Fe电极反应为2H2O＋2e-=2OH-＋H2↑，滴加少量酚酞溶液，一段时间后，Fe电极附近溶液变浅红色，B错误；
C．电镀铜装置中，阴极发生反应：Cu2+＋2e-=Cu，阴极增重12.8g(即0.2mol)，电路中通过0.4mol电子，乙池中阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，反应生成0.2molCl2，题目未指明气体的温度和压强，不能确定体积，C错误；
D．Fe电极为阴极，电极反应为2H2O＋2e-=2OH-＋H2↑，D正确；
故答案选D。
14．(1) A O2+2H2O+4e-=4OH- 2H2+4OH—-4e-=4H2O 变小
(2) O2+4H++4e-=2H2O 2H2-4e-=4H+ 变大
【分析】根据反应2H2＋O2＝2H2O可知，反应中氢气失电子被氧化，应在负极上的反应，氧气得电子被还原，应在正极上的反应，根据得失电子及反应类型写出相应的电极反应式，根据溶液中氢离子浓度的变化判断溶液pH值的变化。
【详解】（1）氢氧燃料电池中氧气得电子被还原为正极，则A为正极，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e ＝4OH ；氢气失电子被氧化为负极，则B为负极，氢气失电子生成氢离子，氢离子和溶液中的氢氧根离子生成水，电极反应式为2H2＋4OH 4e ＝4H2O；随着反应的进行，生成的水越来越多，溶质氢氧化钾的量不变，所以导致溶液的浓度降低，所以溶液的pH值减小；
故答案为A；O2＋2H2O＋4e ＝4OH ；B，2H2＋4OH 4e ＝4H2O；变小；
（2）该反应中正极氧气得电子和溶液中的氢离子生成水，电极反应式为；负极氢气失电子被氧化，在酸性条件下氢气失电子生成氢离子，电极反应式为；随着反应的进行，生成的水越来越多，溶质硫酸的量不变，所以导致溶液的浓度降低，所以溶液的pH值变大；
故答案为；；变大。
【点睛】本题考查了原电池原理和电极反应式的书写，要注意的是写电极反应式要结合电解质溶液，如果电解质溶液不同，即使原料相同，电极反应式也不同。
15． 正四面体形 a 共价键 大于 CH4 正 CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O
【分析】根据甲烷的结构写出结构式，空间构型；天然气燃烧释放能量，反应物的总能量高于生成物的总能量；反应时断裂的是反应物的化学键，反应吸热，说明断键时吸收的总能量大于释放的总能量；根据碱性甲烷燃料电池的原理回答，据此分析。
【详解】(l)天然气的要成分为甲烷，碳原子和四个氢原子形成四对共价键，则甲的烷结构式是，其空间构型是正四面体形；
(2)天然气燃烧放热，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应过程中的能量变化符合a；
(3) CH4(g)+3CO2(g)2H2O(g)+4CO(g)，则反应过程中断裂的化学键是甲烷和二氧化碳中的化学键，化学键类型为共价键，反应为吸热反应，反应过程中断裂反应物中的化学键吸收的总能量大于形成产物的化学键释放的总能量；
(4) 根据电子的流向可知，a是负极，b是正极，甲烷的碱性燃料电池中甲烷在负极上失去电子，a极通入的物质为CH4，发生氧化反应，生成碳酸根离子，氧气在正极得到电子发生还原反应，燃料电池发生原电池反应，原电池中阳离子移向正极，电解质溶液中的Na+移向正极，总的电极反应是甲烷、氧气和水在氢氧化钠溶液中生成碳酸钠和水，电极反应为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O。
【点睛】碱性条件下，甲烷燃料电池生成的产物是碳酸根，不是二氧化碳，为易错点。
16．(1)2NO+2CO=N2 +2CO2
(2) 3NO2 +H2O = 2HNO3+ NO 催化
(3) 负极 电极a 2NH3 +6 OH--6e-= N2 +6H2O O2 + 2 H2O + 4e-= 4 OH-
【解析】(1)
CO具有还原性，被氧化为无毒气体CO2，NO作为氧化剂被还原为无毒气体N2，故反应方程式为2NO+2CO=N2+2CO2；
(2)
NO2与H2O发生歧化反应，反应方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO；反应前后氮的氧化物在质量上未发生改变，起到了催化剂的作用；
(3)
燃料电池中燃料通常在负极失电子被氧化发生氧化反应，故a电极为负极；原电池中阴离子向负极a电极移动；根据价态变化和溶液酸碱性特征可写出负极反应式为2NH3+6OH-+6e=N2+6H2O；正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
17．(1) 正极 增大 阳
(2) 氢气 KOH
【分析】(1)b区电解饱和食盐水制取，Cl-放电生成ClO2的电极为阳极，电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑十4H+，则a极区为阴极区，电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
(2)电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，阴极室电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极上MnO失电子生成MnO，阳极室电极反应式为MnO-e-=MnO。
【详解】（1）①根据题意可知，Cl-放电生成ClO2的电极为阳极，接电源的正极。根据元素守恒，有水参加反应，同时生成H+，电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑十4H+；
②a极区为阴极区，电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴极区OH-浓度增大，溶液的pH增大；
③根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜。
（2）软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH小火加热至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合价由+4价升为+6价，则空气中的O2作氧化剂，化学方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以B是氢气，K+通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移，D是KOH溶液；阳极上MnO失电子生成MnO，电极反应式为MnO-e-=MnO。
18．(1)+H2ONH3·H2O+H+
(2)CH3COOH>HNO3>H2SO4
(3)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1
(4) 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 紫色向D方向移动 组成氢氧燃料电池
【详解】（1）铵根离子水解，使溶液呈酸性，用离子方程式表示为+H2ONH3·H2O+H+；
（2）一元酸中，强酸的浓度和氢离子浓度相等，弱酸中酸的浓度大于氢离子浓度；二元酸中，氢离子浓度为强酸浓度的2倍，所以pH均为3的CH3COOH、HNO3、H2SO4三种物质的溶液中物质的量浓度从大到小的顺序是CH3COOH>HNO3>H2SO4；
（3）已知：①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-90kJ·mol-1
根据盖斯定律，由①+②得二氧化碳加氢制甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1；
（4）①由图可知，断开 K1，闭合 K2、K3，则为电解 KOH 溶液的电解池，根据图象知，B 电极上产生气体体积是 A 电极的 2 倍，则 A 电极上生成 O2、B 电极上生成 H2，即 A 为阳极，B 为阴极，则 a 电源是负极、b 是正极；A电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；
②在湿的Na2SO4溶液滤纸条中心的KMnO4液滴因阴离子高锰酸根离子向连接正极的阳极D极移动，故发生的现象为紫色向D方向移动；
③断开 K2、K3，闭合 K1，构成氢氧碱性燃料电池，氧气发生得电子的还原反应生成 OH ，A 为正极，正极反应为 O2+4e +2H2O=4OH ，总反应为 O2+2H2=2H2O。
19．(1) AlN＋4HCl=AlCl3＋NH4Cl(或AlN＋3HCl=AlCl3＋NH3↑) 温度升高会使HCl挥发，一些反应是放热反应，温度升高使反应逆反应方向移动，铝浸出率下降 n(Al3+)＝(0.03L×0.2000 mol L 1 0.02L×0.1000 mol L 1) ×5＝0.02mol，则铝灰样品中铝的质量0.02mol×27g mol 1＝0.54g
(2) 4Al2Cl＋3e－=Al＋7AlCl(或Al2Cl＋3e－=Al＋AlCl＋Cl－)
【详解】（1）①AlN与盐酸充分反应生成氯化铝和氯化铵或氨气，其化学方程式为AlN＋4HCl=AlCl3＋NH4Cl(或AlN＋3HCl=AlCl3＋NH3↑)；故答案为：AlN＋4HCl=AlCl3＋NH4Cl(或AlN＋3HCl=AlCl3＋NH3↑)。
②温度大于80℃时，盐酸由于易挥发，浓度降低，影响Al的浸出率，还可能一些反应是放热反应，温度升高，反应逆向移动，也会导致铝浸出率下降，因此铝浸出率下降的可能原因是温度升高会使HCl挥发，一些反应是放热反应，温度升高使反应逆反应方向移动，铝浸出率下降；故答案为：温度升高会使HCl挥发，一些反应是放热反应，温度升高使反应逆反应方向移动，铝浸出率下降。
③根据题意得到溶液中n(Al3+)＝(0.03L×0.2000 mol L 1 0.02L×0.1000 mol L 1) ×5＝0.02mol，则铝灰样品中铝的质量0.02mol×27g mol 1＝0.54g；故答案为：n(Al3+)＝(0.03L×0.2000 mol L 1 0.02L×0.1000 mol L 1) ×5＝0.02mol，则铝灰样品中铝的质量0.02mol×27g mol 1＝0.54g。
（2）①电镀时阴极得到电子，即Al2Cl得到电子变为Al和AlCl，其电极反应为4Al2Cl＋3e－=Al＋7AlCl(或Al2Cl＋3e－=Al＋AlCl＋Cl－)；故答案为: 4Al2Cl＋3e－=Al＋7AlCl(或Al2Cl＋3e－=Al＋AlCl＋Cl－)。
②已知Al2Cl6的结构式为，Al2Cl是每个铝连接三个氯，还有一个氯的两个铝都连接，其结构式：；故答案为：。
20．(1) Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑ Fe+2H+=H2↑+Fe2+
(2) Fe-2e-=Fe2+ 2H2O+O2+4e-=4OH- 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
【详解】（1）由题干图示信息可知，钢铁的析氢腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应，负极上电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，碳为正极，发生还原反应， 正极上的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故该过程的总反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；2H++2e-=H2↑；Fe+2H+=Fe2++H2↑；
（2）由题干图示信息可知，钢铁的析氢腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应，负极上电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，碳为正极，发生还原反应， 正极上的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故该过程的总反应为：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2，在空气中Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水后生成Fe2O3·xH2O，它是铁锈的主要成分，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；O2+4e-+2H2O=4OH-；2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。
21． 2H+ +2e- =H2↑ 增大 Fe+2H+=Fe2+ + H2↑ BAC a CH4-8e-+10OH-=+7H2O 增大 减小 减小
【分析】(1)①该装置中，铁易失电子作负极，Sn作正极，正极上氢离子放电生成氢气；根据氢离子浓度变化确定溶液pH变化；
②该装置中，锌易失电子作负极、Fe作正极，实质上相当于锌和氢离子之间的置换反应；作原电池负极的金属加速被腐蚀，作原电池正极的金属被保护；
(2) ①燃料电池中，通入燃料的电极是负极，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；
②根据电池反应式确定溶液pH变化。
【详解】(1) ①该装置中，铁易失电子作负极，Sn作正极，正极上氢离子放电生成氢气，电极反应为2H++2e-=H2，消耗H+，pH增大；
因此，本题正确答案是： 2H++2e- =H2，增大；
②铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，离子方程式为：Fe+2H+=Fe2+ + H2↑；C装置中，锌易失电子作负极、Fe作正极，锌被腐蚀，铁被保护；B装置中，铁做负极，Sn为正极，Fe被腐蚀；A中发生化学腐蚀，所以则A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是B、A、C；
因此，本题正确答案是：Fe+2H+=Fe2++ H2↑ ，BAC。
(2) ①在碱性溶液中，甲烷燃料电池，甲烷在负极发生氧化反应，即a为负极，该极极反应为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；
综上所述，本题正确答案：a CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。
②在碱性溶液中，甲烷燃料电池，甲烷在负极发生氧化反应，极反应为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，氢氧根离子不断被消耗，负极pH值减小；氧气在正极被还原，极反应为：O2+4e﹣+2H2O=4OH-，氢氧根离子浓度增大， 正极pH值增大；电解总反应为：CH4+2O2+2 OH-=CO32-+3H2O，氢氧根离子不断被消耗，一段时间后电解质溶液的pH减小；
综上所述，本题正确答案：增大，减小，减小。
22．(1) 氧化 Zn-2e-=Zn2＋
(2) 还原 2H＋＋2e-=H2↑
(3)Zn+2H+=Zn2++H2↑
【分析】在铜锌原电池中，以稀硫酸为电解质溶液，该原电池的总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，锌失去电子，作负极，铜作正极，据此分析解答。
【详解】（1）锌为负极，电极上发生的是氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2＋。
（2）铜为正极，电极上发生的是还原反应，电极反应式是2H＋＋2e-=H2↑。
（3）该原电池的总反应式为Zn+2H+=Zn2++H2↑。
23． 氢气 氧气 2H2+O2＝2H2O H2-2e-+2OH-＝2H2O O2+4e-+2H2O＝4OH- H2-2e-＝2H+ O2+4e-+4H+＝2H2O。
【详解】燃料电池中燃料作为负极，发生氧化反应，总反应的产物和燃料燃烧时产物相同，所以氢氧燃料电池，以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料时，负极通入氢气，正极通入氧气，总反应为：2H2+O2＝2H2O；
(1)①负极发生的反应为：H2﹣2e﹣＝2H+，2H++2OH﹣＝2H2O，则总的负极的电极反应式为：H2﹣2e﹣+2OH﹣＝2H2O；
②正极是O2得到电子，即：O2+4e﹣＝2O2﹣，O2﹣在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH﹣即：2O2﹣+2H2O＝4OH﹣，因此，正极的电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；
(2)①电解质为酸时，负极的电极反应式为：H2﹣2e﹣＝2H+；
②正极是O2得到电子，即：O2+4e﹣＝2O2﹣，O2﹣在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2﹣+2H+＝H2O，因此正极的电极反应式为：O2+4e﹣+4H+＝2H2O。
答案第1页，共2页
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