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．如图所示的电池，盐桥由琼脂和饱和KCl溶液构成。下列有关说法正确的是
A．电池负极反应：Fe2+-e-=Fe3+
B．盐桥中K+移向FeCl3溶液
C．当有6.02×1023个电子转移时，Fe电极减少56g
D．电池总反应：Fe+Fe3+=2Fe2+
2．已知某温度下的，，一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下，下列说法错误的是

A．该温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的pH=10
B．再生塔中产生的离子方程式为
C．利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为、
D．在溶液中
3．某固体酸燃料电池以CsHSO4 固体为电解质传递H+，其基本结构如图，电池总反应可表示为2H2+O2=H2O，下列有关说法正确的是
A．电流通过外电路从a极流向b极
B．b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
C．H+由a极通过固体酸电解质传递到b极
D．每转移0.2 mol电子，在负极上消耗标况下1.12 L的O2
4．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作电极材料，电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，ClO4-向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应式为3CO2+4e-=2CO32-+C
D．放电时，负极反应式为Na++e-=Na
5．该科研小组探究用磷酸铁锂电池处理含的酸性废水，以得到有用的，其装置如图所示，下列说法正确的是
A．连接，甲池中石墨为阳极，发生氧化反应
B．乙池中电解质a可以用水溶液
C．连接时甲池中铁电极附近发生的反应为
D．连接给乙池充电，电极b的电极反应式为
6．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是
A．溶液中K+向电极b移动
B．负载通过0.6mol电子时，有4.48L (标况)NH3被氧化
C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4：3
D．正极的反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故电池工作一段时间后，电解质液溶液的pH升高
7．自嗨锅的发热包主要成分有：硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、食盐、生石灰，使用时使发热包里面的物质与水接触即可。下列说法错误的是
A．铁粉发生析氢腐蚀，缓慢放出热量，延长放热时间
B．硅藻土可增大反应物的接触面积
C．过程中形成微小原电池，正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-
D．使用后的发热包含有熟石灰属于有害垃圾
8．已知氧化性：Au3＋＞Ag＋＞Cu2＋＞Pb2＋＞Cr3＋＞Zn2＋＞Ti2＋。现有如图所示的电化学装置，下列叙述中正确的是
A．若X为Ti，则Y极的电极反应式可能是Zn－2e－＝Zn2＋
B．若X为Cr，则Y可以选Zn或Ti
C．若Y为Cu，则X极的电极反应式可能是Cr－3e－＝Cr3＋
D．若Y为Pb，则Xn＋(aq)中阴离子数会减少
9．下列说法不正确的是
A．已知反应2NO2(g)N2O4(g)在低温下可自发进行，则△H＞0
B．夏天冰箱保鲜食品的原理是降低温度，减小化学反应速率
C．当锌粒和稀硫酸反应制氢气时，往溶液中加少量醋酸钠固体会减缓反应
D．当锌粒和盐酸反应制氢气时，往溶液中滴加少量CuSO4溶液可加快反应
10．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。A、B为电源，将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法正确的是
A．电源B极是正极
B．欲用丙装置给铜镀银，H应该是Cu，电镀液是AgNO3溶液
C．甲、乙装置的C、E电极均有单质生成，其物质的量之比为1：1
D．装置丁电解一段时间后溶液的pH不变。
11．用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是
A．图1证明铁发生了吸氧腐蚀 B．图2向含少量水的乙醇中加入沸石，蒸馏可得到无水乙醇
C．图3用标准溶液滴定锥形瓶中的盐酸 D．图4制备氢氧化亚铁沉淀
12．将如图所示实验装置的K闭合，下列判断不正确的是
A．盐桥中向甲池移动
B．电子沿路径流动
C．片刻后乙池中增大
D．滤纸上的红点向a移动
13．我国科学家研究出一种新型水系电池(结构如图)，发电的同时实现乙炔加氢，下列说法正确的是
A．b为电池的正极
B．右侧电极室中增大
C．a极的电极反应式为
D．外电路中每转移时有通过阴离子交换膜
二、填空题
14．认真观察下列装置(已知装置E为电解池)，回答下列问题：
(1)装置A中Pt电极上发生的电极反应为 。
(2)装置C中Pb电极上发生的电极反应为 。
(3)若装置E的目的是在Cu材料上镀银，则银电极为极板 (填M或N)，实验开始时极板M和极板N的质量相等，当两极板质量差为2.16g时，设NA为阿伏加德罗常数的值，电路中通过 (填含NA的表达式)个电子。
(4)当装置D中两极产生的气体体积相等时，析出铜的质量为 g，每个石墨电极产生的气体体积均为 (标准状况下)L，忽略反应前后溶液体积的变化，则此时溶液中c(H+)= mol L-1。
(5)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可实现NaOH再生，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料均为石墨)。
①图中产物A为 (填化学式)；离子交换膜M为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
②b极的电极反应式为 。
15．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答下列问题：
（1）工业冶炼铝的化学方程式是 。阴极反应式： 。
若阳极转移电子0.6 mol生成Al的质量是 g。
（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是 。
（3）工业产品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根离子，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，工作原理如下图所示。
①该电解槽的阳极反应是 。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，原因为
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口 (填“A”或“B”)导出。
16．物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。
(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，反应的离子方程式是
(2)将锌片、铜片按照如图所示装置连接，能证明化学能转化为电能的实验现象是：铜片上有气泡产生、 。
(3)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是 (填序号)。
①2H2+O22H2O
②SO3+ H2O =H2SO4
③Cu+ 2Fe3+ =Cu2++ 2Fe2+
17．回答下列问题
(1)高铁酸钾()不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，其电池方程式为：。如图1所示是高铁电池的模拟实验装置。
①该电池放电时正极反应式为 。
②盐桥中盛有饱和溶液，此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动；
③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 。
(2)和是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收和。
①是直流电源的 极。
②已知电解池的阴极室中溶液的在4~7之间，阴极的电极反应为 。
③用离子方程式表示吸收的原理 。
18．如图所示2套实验装置，分别回答下列问题。
（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，取玻璃筒内的溶液滴入铁氰化钾溶液，可观察到蓝色沉淀，表明铁被 （填“氧化“或“还原”）；向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为 。
（2）装置2中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol／L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5mol／L的CuSO4溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红。
①电源的M端为 极；甲烧杯中Cu电极的电极反应为 。
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 。
③取出乙溶液中Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64 g，甲烧杯中石墨电极产生的气体标准状况下体积为 mL。若想使乙烧杯中电解质溶液复原，可以加入的物质是： （填字母）。（Cu的原子量为64）
A．CuO B．Cu（OH）2 C． Cu2（OH）2CO3 D．CuCO3 E. CuSO4
19．太阳能光解水制备的 H2和化工生产的副产氢，可实现资源的再利用。
(1)半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物。
①该催化剂在水中发生光催化反应的原理如图-1 所示。用简洁的语言描述光解水的过程： 。
②若将该催化剂置于 AgNO3溶液中，产物之一为 O2，另一产物为 。
(2)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的 Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH-FeO+3H2↑。工作原理如图-2 所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解过程中须将阴极产生的气体及时排出，其原因是 。
②c(Na2FeO4)随初始 c(NaOH)的变化如图-3。M、N两点的 c(Na2FeO4)均低于最高值的原因是 。
20．I.按要求填写下列空白：
(1)Fe2(SO4)3的电离方程式： 。
(2)钠与水反应的离子方程式： ，并用单个字概括钠与滴有酚酞的水反应的实验现象： 。
(3)碳酸氢钠与氢氧化钙溶液反应的离子方程式： 。
II.工业上利用电解饱和食盐水生产氯气(Cl2)、烧碱和氢气的化学方程式是：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。
(4)用单线桥表示出电子转移的方向和数目 ，题干中反应改写成离子方程式是 。
(5)电解食盐水要对粗盐进行精制，以除去其中含有的泥沙和、Ca2+、Mg2+等杂质离子。精制时依次加入过量的氯化钡溶液、纯碱、烧碱，充分反应后过滤，在滤液中加入盐酸中和至中性。
①氯化钡、纯碱、烧碱分别除去的离子是 、 、 。
②盐酸与滤液反应的离子方程式： 、 。
21．天津大学研究团队以溶液为电解质溶液，CoP和纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物(RCN，R代表烃基)的装置如图所示：
极作 极，电极反应式为 ；CoP极作 极，电极反应式为 。
22．电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：
(1) 以铜为阳极，以石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为 ，阴极反应式为 。
(2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是 (填序号)。
a．②区铜片上有气泡产生
b．③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑
c．最先观察到变成红色的区域是②区
d．②区和④区中铜片的质量均不发生变化
(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2O=CH3CH2OH＋CH3COOH。实验室中，以一定浓度乙醛－Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入 (填化学式)，电极反应式为 。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②若电解精炼镍则阳极材料为 ，铁钉镀锌时连接电源负极的是 (填名称)
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】A．Fe为负极，石墨为正极，电池负极反应：Fe-2e-=Fe2+，故A错误；
B．原电池中阳离子移向正极，石墨电极为正极，故盐桥中K+移向FeCl3溶液，故B正确；
C．当有6.02×1023个电子转移时，根据电池负极反应：Fe-2e-=Fe2+，Fe电极减少28g，故C错误；
D．电荷不守恒，电池总反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，故D错误；
故答案为B
2．D
【分析】由图可知，玻碳电极上H2O失去电子生成O2，则玻碳电极上为阳极，铂电极为阴极，以此解答。
【详解】A．溶液吸收一定量的后，溶液中的，当时，c，则该溶液的pH=10，故A正确；
B．再生塔中KHCO3受热分解产生二氧化碳，离子方程式为：，故B正确；
C．利用电化学原理，将电催化还原为，CO2在阴极得到电子生成，同时AgCl得到电子生成Ag，电极方程式为：、，故C正确；
D．在溶液中存在电荷守恒：，物料守恒：，结合两式得到，故D错误；
故选D。
3．C
【详解】A． 因氢元素的化合价升高，则a为负极，b为正极，原电池工作时，电流通过外电路从b极流向a极，故A错误；
B． 该电池为酸性电池，b极为正极，氧气在此极发生还原反应，电极反应式为：O2+4e +4H+=2H2O，故B错误；
C． 原电池中，a极氢气失电子生成H+，阳离子向正极移动，所以H+由a极通过固体酸电解质传递到b极，故C正确；
D． 每转移0.2mol电子，负极上消耗0.1mol的H2，标准状况下的体积为2.24L，正极上消耗0.05mol的O2，标准状况下的体积为1.12L，判据中没有给定气体存在的外界条件下，不能计算氧气的体积一定为1.12L，故D错误；
故选：C。
4．D
【分析】放电时，为原电池，Na作负极、Ni作正极；充电时，为电解池，Ni作阳极、Na作阴极。
【详解】A．放电时，Na失电子作负极、Ni作正极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以ClO4 向负极移动，故A正确；
B．放电时Na作负极、Ni作正极；充电时Ni作阳极、Na作阴极，则放电电池反应式为3CO2+4Na 2Na2CO3+C、充电电池反应式为2Na2CO3+C 3CO2+4Na，所以充电时释放CO2，放电时吸收CO2，故B正确；
C．放电时负极反应式为Na e =Na+、正极反应式为3CO2+4e ═2CO32 +C，故C正确；
D．放电时，为原电池，Ni作正极，Na作负极，发生氧化反应，极反应为Na e =Na+，故D错误；
答案选D。
【点睛】二次电池，放电是原电池，负极失去电子，熟记几组关系：负极—失去电子—化合价升高—发生氧化反应—电子流出—电流流入—阴离子靠近。
5．C
【详解】A.连接时，甲池中石墨为阴极，发生还原反应，A项错误；
B.金属锂能与水反应，所以电解质a不能是水溶液，B项错误；
C.连接时，铁是阳极，Fe失电子变为，通入的氧气把氧化为，与反应生成，C项正确；
D.连接给乙池充电，电极b为阳极，发生氧化反应，由题图可知充电时电极b的电极反应式为，D项错误；
故答案为：C。
6．D
【分析】NH3被氧化为常见无毒物质，应生成氮气，a电极通入氨气生成氮气，失电子被氧化，所以a为原电池负极，则b为正极，氧气得电子被还原。
【详解】A．原电池中阳离子向正极移动，所以溶液中K+向电极b移动，A正确；
B．根据题意NH3被氧化为N2，N元素化合价升高3价，所以负载通过0.6mol电子时，有0.2molNH3被氧化，标况下体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L，B正确；
C．反应中N元素化合价升高3价，1mol氨气失去3mol电子，1mol氧气得到4mol电子，根据得失电子守恒，消耗NH3与O2的物质的量之比为4：3，C正确；
D．负极NH3被氧化为N2，正极O2碱性环境中被还原为OH-，则电池的总反应为4NH3+3O2＝2N2+6H2O，水增加，则氢氧根的浓度减小，电解液的pH下降，D错误；
综上所述答案为D。
7．A
【详解】A．铁粉、焦炭粉、盐溶液可构成原电池，发生吸氧腐蚀，该过程是缓慢氧化的放热过程，可延长放热时间，故A错误；
B．硅藻土具有疏松多孔结构，可作反应物的载体，增大反应物的接触面积，加快反应速率，故B正确；
C．铁粉、焦炭粉、盐溶液可构成原电池，发生吸氧腐蚀，因此过程中形成微小原电池，正极反应为：O2+2H2O+4e－＝4OH－，故C正确；
D．生石灰与水反应生成强碱氢氧化钙，具有强腐蚀性，应该作有害垃圾分类处理，不能作普通垃圾处理，故D正确；
故选A。
8．C
【分析】
【详解】根据装置图可知，X电极是负极，失去电子发生氧化反应。Y电极是正极，正极得到电子，发生还原反应，据此可以判断；
A.若X为Ti，由于Y电极是正极，得到电子发生还原反应，因此A不正确；
B.若X为Cr，则Y电极的金属性要弱于Ti的金属性，Zn或Ti的金属性强于Cr的金属性，则Y不能选Zn或Ti，可以选择铜或Pb等，B不正确；
C.若Y为Cu，由于X是负极，则X电极的金属性要强于Cu，所以可以选择Cr，因此负极电极反应式可能是Cr－3e－＝Cr3＋，C正确；
D.若Y为Pb，由于X电极是负极，失去电子，发生氧化反应，因此Xn＋(aq)中阴离子数会增加，D不正确；
答案选C。
9．A
【详解】A．反应2NO2(g)N2O4(g)的ΔS＜0，在低温下可自发进行，则正反应为放热反应，△H＜0，A不正确；
B．夏天冰箱保鲜食品的原理是降低温度，降低分子的能量，从而减小分子有效碰撞的次数，降低化学反应速率，B正确；
C．锌粒和稀硫酸反应制氢气，加入少量醋酸钠固体，可与稀硫酸反应，从而减小溶液中的氢离子浓度，减缓反应速率，C正确；
D．当锌粒和盐酸反应制氢气时，往溶液中滴加少量CuSO4溶液，锌与Cu2+发生反应生成Cu，Zn、Cu、盐酸构成原电池，从而加快锌与盐酸反应的速率，D正确；
故选A。
10．B
【分析】向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明该电极为氢离子放电生成氢气，溶液中的氢氧根离子浓度增大，显碱性。即该电极为阴极。
【详解】F为阴极，则对应的B为负极。
A. 根据分析，电源B极是负极，故错误；
B. 欲用丙装置给铜镀银，镀层金属银应在阳极，即为G极，H应该是Cu，电镀液是AgNO3溶液，故正确；
C. 甲、乙装置的C电极产生氧气，E极产生氯气，二者根据电子守恒分析，其物质的量之比为1：2，故错误；
D. 装置丁为电解水生成氢气和氧气，一段时间后溶液的pH变小，故错误。
故选B。
11．A
【详解】A．食盐水呈中性，发生吸氧腐蚀，试管内压强减小，导管内液面高于试管内液面，A正确；
B．水和乙醇易形成共沸物，应先加后蒸馏，B错误；
C．中和滴定时眼睛观察锥形瓶内溶液颜色的变化，达到滴定终点后再读数，C错误；
D．右边试管内生成硫酸亚铁溶液和氢气，氢气排出装置，硫酸亚铁溶液与左边试管内氢氧化钠溶液不能自动混合，不能制备氢氧化亚铁沉淀，D错误。
故选Ａ。
12．B
【详解】A. 形成原电池时，C为正极，Cu为负极，阳离子向正极移动，故A正确；
B. C为正极，Cu失电子作负极，b电极是阴极，a电极是阳极，电子不能经过溶液，则电子从，路径流动，故B错误；
C. Cu被氧化生成，则片刻后乙池中增大，故C正确；
D. a为阳极，b为阴极，电解池中，阴离子向阳极移动，则滤纸上的红点向a移动，故D正确。
【点睛】原电池中，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
13．C
【分析】放电时Zn转化为ZnO，则b极上Zn失电子被氧化，为电池的负极，负极电极反应式为，a极为正极，正极上C2H2得电子产生C2H4，电极反应式为，电极总反应式为。
【详解】A．b为电池的负极，A错误；
B．右侧电极室发生电极反应，消耗OH-，c(KOH)减小，B错误；
C．a极为正极，正极上C2H2得电子产生C2H4，电极反应式为，C正确；
D．根据反应，每转移0.2mole-，则有0.2 mol OH-通过阴离子交换膜，D错误；
故选C。
14．(1)2H++2e-=H2↑
(2)
(3) N 0.01NA
(4) 6.4 2.24 2.0
(5) H2 阳
【分析】从图中可以看出，装置B、C构成原电池，其它装置都为电解池。在原电池中，PbO2为正极，Pb为负极；则装置A中，Pt电极为阴极，Cu电极为阳极；装置D中，左边石墨电极为阴极，右边石墨电极为阳极；装置E中，极板M为阴极，极板N为阳极。
【详解】（1）由分析可知，装置A中，Pt电极为阴极，溶液中的H+得电子生成H2，发生的电极反应为2H++2e-=H2↑。答案为：2H++2e-=H2↑；
（2）装置C中，Pb电极为负极，Pb失电子产物与电解质反应生成PbSO4等，发生的电极反应为。答案为：；
（3）若装置E的目的是在Cu材料上镀银，则Cu为阴极，Ag为阳极，从而得出银电极为极板N；实验开始时极板M和极板N的质量相等，当两极板质量差为2.16g时，银电极参加反应的Ag为1.08g，物质的量为=0.01mol，所以电路中通过0.01NA个电子。答案为：N；0.01NA；
（4）装置D中发生的电极反应，阴极：Cu2++2e- =Cu、2H++2e-=H2↑，阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+，CuSO4的物质的量为0.1L×1mol/L=0.1mol，则析出铜的质量为0.1mol×64g/mol=6.4g；设阴极H+得电子的物质的量为x，则生成H2的物质的量为0.5x，阳极生成O2的物质的量为，两极产生的气体体积相等，则=0.5x，x=0.2mol，每个石墨电极产生的气体物质的量为0.5×0.2mol=0.1mol，体积均为2.24L，忽略反应前后溶液体积的变化，则此时溶液中c(H+)==2.0 mol L-1。答案为：6.4；2.24；2.0；
（5）图中，在b电极失电子转化为，则b电极为阳极，a电极为阴极。
①在a电极，2H2O+2e-=2OH-+H2↑，则图中产物A为H2；Na2SO3溶液中的Na+透过离子交换膜向a电极移动，离子交换膜M为阳离子交换膜。
②在b极，失电子产物与电解质反应转化为，则电极反应式为。答案为：H2；阳；。
【点睛】电解池左侧，NaOH溶液由稀变浓，则Na+透过阳离子交换膜进入左侧；右侧硫酸由稀变浓，则透过离子交换膜，并在右侧失电子生成和H+，则右侧离子交换膜为阴离子交换膜。
15． 5.4 2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2O 放电，促进水的电离，导致溶液中氢氧根离子浓度增大，pH增大 B
【详解】（1）工业上电解熔融氧化铝生产金属铝，反应方程式是；阴极反应式；根据阴极反应式，转移电子0.6 mol生成0.2molAl，质量是0.2mol27g/mol=5.4g。
（2）铝与氢氧化钾溶液反应生成四羟基合铝酸钾和氢气，反应离子方程式是2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2O；
（3）①电解氢氧化钾溶液，阳极氢氧根离子失电子生成氧气，阳极反应式是；
②阴极氢离子得电子生成氢气，阴极反应式是 ，氢离子浓度降低，氢氧根离子浓度增大，所以阴极附近溶液pH会增大；
③根据阴极反应式是，氢氧化钾是阴极产物，所以氢氧化钾溶液从液体出口B导出。
16． Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑ 电流表指针偏转 ①③
【详解】(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的离子方程式为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑，故答案为：Zn + 2H+＝Zn2++ H2↑；
(2)将锌片、铜片按照图示装置连接，形成原电池，Zn易失电子作负极，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋+2e－=H2↑。能证明化学能转化为电能的实验现象是铜片上有气泡产生、电流表指针偏转，故答案为：电流表指针偏转；
(3) 理论上，任何一个放热的氧化还原反应都能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能：
①2H2＋O22H2O，有单质参与的化合反应属于氧化还原反应，且该反应是放热反应，能设计成原电池(燃料电池)，实现化学能直接转化为电能，①满足题意；
②SO3＋H2O = H2SO4，无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，不能实现化学能直接转化为电能，②不满足题意；
③Cu＋2Fe3+=Cu2+＋2Fe2+，有元素化合价变化，属于氧化还原反应，且是放热反应，能设计成原电池，实现化学能直接转化为电能，③满足题意；
综上所述，答案为：①③。
17．(1) +4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH- 右 使用时间长、工作电压稳定
(2) 负 2+2e-+2H+=+2H2O 2NO+2+2H2O=N2+4
【详解】（1）①根据电池装置，Zn做负极，C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3，正极电极反应式为：+4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH-；
②盐桥中阴离子移向负极移动，盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路，放电时盐桥中氯离子向右移动，故答案为：右；
③由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定，故答案为：使用时间长、工作电压稳定；
（2）进去的是，出来的是，硫元素的化合价降低，发生还原反应，是阴极，与电源的负极相连，即a极为直流电源的负极；
②由图可知，阴极上得电子被还原为，且在4~7之间，溶液显酸性，故阴极的电极反应为2+2e-+2H+=+2H2O；
③吸收NO的原理是，NO与反应生成氮气和，离子方程式为2NO+2+2H2O=N2+4。
18． 氧化 O2+4e－+2H2O==4OH－ 正 Cu－2e－==Cu2+ 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 224 AD
【分析】（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验，发生电化学腐蚀，铁钉附近的溶液有蓝色沉淀，表明铁被氧化，铁为负极，电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-；
（2）①M端为正极，N端为负极，阴极反应为Cu-2e-═Cu2+；
②电解的离子方程式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+；
③根据电极反应和电极上转移电子的数目相等进行计算。
【详解】（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验，发生电化学腐蚀，铁钉附近的溶液有蓝色沉淀，表明铁被氧化，铁为负极，碳为正极，观察到碳棒附近的溶液变红，说明在碳极上氧气得电子生成OH-离子，反应的电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-，故答案为氧化，O2+4e-+2H2O═4OH-。
（2）①反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明在石墨电极上生成OH-离子，电极反应为：2H2O+2e-═2OH-+H2↑，发生还原反应，为电解池的阴极，连接电源的负极，即M端为正极，N端为负极，阴极反应为Cu-2e-═Cu2+，故答案为正；Cu-2e-═Cu2+。
②乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，电极反应为4OH--4e-═O2↑+H2O，Cu为阴极，电极反应为Cu2++2e-═Cu，电解的总反应为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，
故答案为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+；
③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，则生成Cu的物质的量为0.64g/64g/mol=0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，根据甲烧杯产生气体的电极反应计算生成气体的体积，
2H2O+2e-═2OH-+H2↑，
2mol 22.4L
0.02mol V
V=22.4L×0.02mol/2mol=0.224L，即224ml。
由电解总反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+4H2SO4，根据析出什么加入什么的原则，则应往溶液中加入CuO或CuCO3，故AD正确。
故答案为224，AD。
【点睛】最后一空“使乙烧杯中电解质溶液复原”，根据析出什么加入什么的原则进行分析。
19．(1) 半导体光催化剂在光照条件下产生光生电子和光生空穴，(或)被光生电子还原为，(或)被光生空穴氧化为 Ag
(2) 防止与反应使产率降低 低，稳定性差，且反应速率慢使产率降低，过高，铁电极上有(或)生成，使产率降低
【详解】（1）①半导体光催化剂在光照条件下产生光生电子和光生空穴，(或)被光生电子还原为，(或)被光生空穴氧化为；
②若将该催化剂置于 AgNO3溶液中，(或)被光生空穴氧化为，被光生电子还原为，所以另一产物是Ag；
（2）①Na2FeO4易被H2还原，为防止与反应使产率降低，电解过程中须将阴极产生的氢气及时排出；
②低，稳定性差，且反应速率慢使产率降低，过高，铁电极上有(或)生成，使产率降低。
20．(1)Fe2(SO4)3=2Fe3++3
(2) 2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑ 浮、熔、游、响、红
(3)+OH-+Ca2+=CaCO3↓+H2O或2+2OH-+Ca2+=CaCO3↓+2H2O+
(4) 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑
(5) Ba2+、Ca2+ Mg2+ H++OH-=H2O +2H+=CO2↑+H2O
【详解】（1）Fe2(SO4)3在水溶液中完全电离出Fe3+和，电离方程式为Fe2(SO4)3=2Fe3++3；
（2）钠的化学性质比较活泼，能够与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应的离子方程式为：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑；
浮：钠的密度比水小；
熔：钠的熔点低,钠与水反应放热；
游：反应产生的氢气和水蒸气对熔化钠球有推动作用；
响：钠与水反应剧烈,发出“嘶嘶”声响,且有少量的氢燃烧；
红：钠与水反应生成碱性物质(NaOH)；
故答案为：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑；浮、熔、游、响、红；
（3）氢氧化钙和碳酸氢钠反应，生成碳酸钙、碳酸钠和水，反应的离子方程式为：+OH-+Ca2+=CaCO3↓+H2O或2+2OH-+Ca2+=CaCO3↓+2H2O+ ；
（4）氯化钠中氯元素的化合价升高生成氯气，氯化钠失电子，作还原剂，水得电子生成氢气，用单线桥表示为；离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑；
（5）①加入过量的氯化钡除去溶液中的硫酸根离子，加入碳酸钠不但能除去杂质离子钙离子，还除去过量的钡离子；加入烧碱能除去镁离子，故答案为；Ba2+、Ca2+；Mg2+；
②加入盐酸，除去溶液中过量的氢离子和碳酸根离子，故答案为：H++OH-=H2O、+2H+=CO2↑+H2O。
21． 阳 阴
【详解】，发生去氢的氧化反应，则极为阳极，电极反应式为。，发生去氧的还原反应，则极作阴极，电极反应式为。
22．(1)
(2)d
(3) 不变 粗镍 铁钉
【详解】（1）以铜为阳极，以石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为 ，阴极上是氢离子放电生成氢气，电极反应式为 。
（2）左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，负极电极反应为，正极电极反应为 ；右半区是电解池，阳极电极反应，阴极电极反应，由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区，故选项abc均错误，答案选d；
（3）①根据电解液中的阳离子的移动方向可知c为阳极，d为阴极，因此直流电源上a为正极，通入氧气， b电极为负极，通入甲烷在碱性条件下被氧化得到碳酸根离子，则b极的电极反应式为： ；在电解过程中由于硫酸根离子没参与放电，且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此依据质量守恒可以得到阴极区硫酸钠的物质的量不变；
②若电解精炼镍，则阳极材料为粗镍；铁钉镀锌时锌做阳极，连接电源的正极，铁钉做阴极，连接电源的负极。
答案第1页，共2页
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