1.3电能转化为化学能——电解同步练习 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

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1.3电能转化为化学能——电解
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．由于金属离子的氧化性强弱存在差异，使得它们被还原为单质的难易程度不同，因此金属冶炼的方法不同。下列金属冶炼方法不正确的是
A． B．
C． D．
2．向溶液中通至饱和，再经电解生成尿素(原理如下图所示)。该技术有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。下列说法错误的是
A．b极发生氧化反应
B．a极的电极反应式
C．电解时，阴极区溶液的pH增大
D．每转化为尿素就有由b极区迁移到a极区
3．CO2回收和利用是实现“碳中和”的重要途径。我国科学家开发功能催化电极还原CO2合成附加值高的小分子(甲醇、乙烯等)，模拟装置如图所示。双极膜由阴、阳极膜组成，在电场中双极膜中水电离出H+、OH-并向两极迁移。下列叙述正确的是
A．a极为阴极，b极发生还原反应
B．若X为CH3OH，则阳极反应：CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O
C．若X为C2H4，则生成1molC2H4时转移10mol电子
D．b极收集11.2L气体Y(标准状况)时，双极膜中液体质量减少36g
4．某公司推出一款铁——空气燃料电池，成本仅为锂电池的，且同样可实现电池的持续使用，该电池放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．为负极，发生氧化反应 B．从电极向电极迁移
C．电子沿外电路从极移向极 D．电极每消耗，转移电子
5．电催化氧化法能高效去除废水中的甲醛，原理如图所示。下列说法错误的是
A．外接电源的正极与a相连
B．右室中产品可能为或
C．左室可能的电极反应：
D．当1mol转化为，则有4mol通过质子交换膜
6．下列指定反应的离子方程式书写正确的是
A．溶于稀盐酸：
B．将少量的溶液加入NaOH溶液中：
C．用惰性电极电解溶液：
D．少量的通入溶液中：
7．下列实验仪器或装置能达到相应实验目的的是
甲 乙 丙 丁
A．用甲装置熔融碳酸钠
B．用乙装置实现铁制品表面镀银
C．用丙装置制备乙酸乙酯
D．用丁装置检验浓硫酸与铜反应后产物中是否含有
8．2023年我国首个兆瓦级铁铬液流电池储能项目在内蒙古成功运行。电池利用溶解在盐酸溶液中的铁、铬离子价态变化进行充放电，工作原理如下图。下列叙述正确的是
A．充电过程中阴极可能会产生
B．接输电网时，b电极的电势高于a
C．放电时，电路中每通过0.1mol ，浓度降低0.1
D．充电时电池反应为：
9．膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N205，装置图如下，下列说法正确的是
A．图中B装置是原电池
B．N2O5在B池的c极区生成，其电极反应式为N2O4+2HNO3—2e—=2N2O5+2H+
C．A装置中通入O2一极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
D．若A装置中通入SO2的速率为2.24L min-1(标准状况)，为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则左侧水的流入速率应为14.6mL min-1
10．关于下列装置说法正确的是
A．装置①中，Zn是正极，电子流出
B．装置①中，盐桥中的移向溶液
C．装置②工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大
D．装置①、②工作时，Cu电极、b电极上均发生还原反应
11．一种新型高性能的锡-石墨钠型钠离子电池，采用锡箔(不参与电极反应)作为集流体，电解液为溶液。如图所示可用铅酸蓄电池给锡-石墨钠型钠离子电池充电。下列有关说法错误的是
A．电池放电的总反应：
B．电池放电时，会脱离锡箔，向石墨电极迁移
C．充电时，铅酸蓄电池b电极增重96g，理论上石墨电极增重145g
D．锂元素稀缺，量产后的钠离子电池的生产成本比锂离子电池的低
12．下列装置中，对应试剂和操作、方法或原理正确的是
A．装置①用于锌上镀铜
B．装置②用于实验室制取氨气
C．装置③用于比较醋酸和硼酸的酸性强弱
D．装置④用于验证浓硫酸的吸水性、脱水性和强氧化性
13．化学与生产、生活及很多研究领域存在广泛的联系，下列说法错误的是
A．从化学角度来说，“往伤口上撒盐”也有科学道理，这种做法的化学原理是胶体的聚沉
B．铁件上镀银时，铁件与电源正极相连
C．蔗糖溶于水是熵增加的过程
D．研制了高效率钙钛矿太阳能电池，其能量转化形式：太阳能→电能
14．某种强电解质溶液的Zn-NiOOH蓄电池有很好的稳定性，其电池反应为Zn+2NiOOH+H2OZnO+2Ni(OH)2，下列说法正确的是
A．放电时，OH-向正极移动
B．放电时，正极反应为：NiOOH-e-+H2O=Ni(OH)2+OH-
C．强电解质溶液为强酸溶液
D．充电时，阴极附近pH增大
15．厦门大学国家重点实验室，受根瘤菌中固氮酶反应机理的启发，制备出生态友好经济高效的仿生纳米片电催化剂，可用于电化学法还原硝酸盐制，原理如图所示。下列说法正确的是
A．纳米片作阳极 B．向a电极移动
C．标准状况下，生成，转移电子 D．b电极表面发生的电极反应：
二、填空题
16．金属镓(Ga)应用广泛，在半导体和光电材料、合金、磁性材料等领域都有重要应用。镓与铝是同主族元素，性质相似。
(1)铝在元素周期表中的位置是 。
(2)GaAs 是一种重要的半导体材料。As 与 Ga 同周期，As 与 N 同主族。
①下列事实不能用元素周期律解释的是 (填字母)。
a. 碱性：Ga (OH)3> Al (OH)3 b. 非金属性：As>Ga c. 酸性：H3AsO4>H3AsO3
②GaAs 中，As 元素化合价为-3 价，用原子结构理论解释原因 。
③废弃含 GaAs 半导体材料可以用浓硝酸溶解 GaAs，生成 H3AsO4和 Ga3+，写出该反应的化学方程式 。
(3)工业上获取镓的方法之一是从闪锌矿冶锌后的残渣(主要含有 Zn、Pb、Fe、Ga 等元素)中提取，某科研单位设计下述流程提取镓，已知：Ga 在碱性溶液中以[Ga(OH)4]- 形式存在。
①试剂 a 是 。
②写出得到滤液 3 的离子方程式 。
③写出电解制镓时的阴极电极反应式 。
17．全钒液流电池是化学储能领域的一个研究热点，储能容量大、使用寿命长，利用该电池电解处理含的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。
回答下列问题：
(1)a电极为 (填“正极”或“负极”)，其电极反应式为 。
(2)隔膜1为 交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)，q口流出液含有的溶质为 (填化学式)，d电极的电极反应式为 。
(3)B装置中产生的气体总量为336 mL(标准状况下)时，通过质子交换膜的的物质的量为 mol。
18．含硫、含氮物质的使用在为人类带来益处的同时，也给人们带来了一些困扰。利用电解原理处理氮氧化物、硫氧化物等废气，具有重要意义。
(1)用NaOH溶液吸收烟气中的，将所得溶液进行电解(电极材料均为石墨)，可循环再生NaOH，同时得到，其原理如下图所示，气体A为 (填化学式)，b极的电极反应式为 。

(2)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，实验室模拟电解法吸收的装置如图所示(电极材料均为石墨)，若用气体进行模拟电解法吸收实验。

①写出电解时发生反应的电极反应式：
②若有标准状况下2.24 L被吸收，通过阳离子交换膜的为 mol。
19．氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。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―= FeO42―+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO42―，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。回答下列问题：
(1)铁作 极，电极反应式为 。
(2)每制得1mol Na2FeO4，理论上可以产生标准状况 L 气体。
(3)电解一段时间后，c（OH―）降低的区域在 （填“阴极室”或“阳极室”）。
(4)电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为 。
(5)c（Na2FeO4）随初始c（NaOH）的变化如图2，分析M点c（Na2FeO4）低于最高值的原因 。
20．钠硫电池作为一种新型储能电池，其应用逐渐得到重视和发展。
（1）钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠（Na2SX）分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷（可传导Na+）为电解质，其反应原理如下图所示：
①根据上右表数据，请你判断该电池工作的适宜应控制在 （填字母）范围内。
物质 Na S Al2O3
熔点/℃ 97.8 115 2050
沸点/℃ 892 444.6 2980
a．100℃以下 b．100～300℃ c．300～350℃ d．350～2050℃
②放电时，电极A为 极，电极B发生 反应（填“氧化或还原”）
③充电时，总反应为Na2SX=2Na+xS（3＜x＜5），则阳极的电极反应式为： 。
（2）若把钠硫电池作为电源，电解槽内装有KI及淀粉溶液如图所示，槽内的中间用阴离子交换膜隔开。通电一段时间后，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。则右侧发生的电极方程式： ；试分析左侧溶液蓝色逐渐变浅的可能原因是： 。
（3）若把钠硫电池作为电源，按如图所示装置进行实验电解乙池和丙池：
当钠硫电池中消耗0.05xmol的S时，理论上乙池中B极的质量增加 g；此时丙装置中 （填“C”或“D”）电极析出7.20g金属，则丙装置中的某盐溶液可能是 （填序号）。
a.MgSO4溶液 b.CuSO4溶液 c.NaCl溶液 d.AgNO3溶液
21．如图是利用氯碱工业的原理图。回答下列问题：
(1)请写出氯碱工业的电极反应方程式： ， 。(注明电极)
(2)图中的离子交换膜是 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜，采用该离子交换膜的作用有 (写出一点)。
(3)请写出检验左室气体产物的方法 。
(4)请写出NaOH在工业上的一种用途 。
22．（1）电解原理具有广泛应用，如图为在铁上镀铜的简易装置示意图，则X极材料为 ， 电极反应式为 ；电解质溶液为 。

（2）燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转化成电能的装置。
①以多孔铂为电极，如图装置中 A、B 口分别通入CH3 CH2OH和O2构成燃料电池模型，该电池负极的电极反应式为 。

②科学家研究了转化温室气体的方法，利用如图所示装置可以将CO2 转化为气体燃料CO，该电池正极的电极反应式为 。

23．铁、铝等金属单质及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
（1）金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应，由下列物质冶炼相应金属单质时采用电解法的是 。
a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3
（2）某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。
为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述 （填装置序号）装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为 。
（3）利用甲醇（CH3OH）、氧气组成燃料电池，电解质溶液为碱性，电池工作时负极反应式为 。
（4）氨气也可作为燃料电池的燃料源制成高效率无污染的燃料电池系统，总反应式为：（未配平），写出此碱性燃料电池的负极反应式： 。
（5）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为 。
（6）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率高无污染，多用于航天航空。如图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导阳极生成的O2-（O2+4e-＝2O2-），d电极上的电极反应式为 。
24．I.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)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。下图是高铁电池的模拟实验装置：
(1)该电池放电时正极的电极反应式为 。
(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向 (填“左”或“右”)移动。
(3)下图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 。
II.电解制取KIO3
电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应3I2+6KOH= 5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为 ；电解过程中阴极附近溶液pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
25．下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为： 2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O 填写下列空白：
（1）请写出甲、乙两池的名称。甲电池是 ，乙池是 。
（2）甲池中通入CH3OH的电极名称是 ，电极反应方程式为 ；乙池中B（石墨）电极的名称是 。
（3）电解过程中，乙池溶液pH的变化为（“升高”、“降低”或“不变” ） 。
（4）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2 mL（标准状况下）
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C D D B D B C A B C
题号 11 12 13 14 15
答案 C A B D C
1．C
【详解】A．对于不活泼金属Hg，可以直接用加热分解的方法将金属从氧化汞中还原出来，A正确；
B．工业上采用热还原法来冶炼金属锰，B正确；
C．氧化镁熔点高于氯化镁，所以电解熔融氯化镁制取金属镁，C错误；
D．工业上采用热还原法来冶炼金属铁，D正确；
故选C。
2．D
【分析】由图可知，a为阴极，b为阳极，阴极反应为：，阳极反应为2H2O-4e-=O2+4H+，据此分析作答；
【详解】A．根据分析可知，b极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-=O2+4H+，故A正确；
B．根据分析可知，a极的电极反应式为：，故B正确；
C．电解一段时间后，阴极区溶液消耗18mol H+，通过质子交换膜迁移过来H+的只有16mol，阴极区H+浓度减小，pH增大，故C正确；
D．由C项分析可知，电解过程每生成1mol尿素，有16mol H+经过质子交换膜由b极区迁移到a极区，故D错误；
答案选D。
3．D
【分析】从图中可知，电极a上CO2转化为有机物X(甲醇、乙烯等)，说明电极a上CO2得电子被还原，电极a为阴极，则电极b为阳极，阳极上水失电子生成O2和氢离子。
【详解】A．中碳元素为价，达到碳元素最高价，转化成有机物X，碳元素的化合价降低，发生还原反应，故a极为阴极，b极为阳极，阳极上水失电子发生氧化反应，A错误；
B．若X为甲醇，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，B错误；
C．若X为乙烯，阴极反应式为，生成乙烯转移电子，C错误；
D．b极反应式为，标准状况下即，生成，转移2mol电子，向a极迁移，向b极迁移，双极膜中水质量减少，D正确；
故答案选D。
4．B
【分析】由图可知，放电时，N极Fe失去电子作为负极，则M极为正极，充电时，N极为阴极，M极为阳极，据此分析作答。
【详解】A．为活泼金属，放电时被氧化，所以为负极，被还原，所以为正极，A正确；
B．放电时，阳离子向正极移动，即向电极移动，B错误；
C．放电时，电子从负极通过外电路移向正极，C正确；
D．电极每消耗，O2被还原，降到-2价，转移电子，D正确；
故选B。
5．D
【分析】由题干电解池装置图可知，MnO2纳米片中HCHO转化为HCOOH、然后转化为CO2，H2O转化为氧气，发生氧化反应，故为阳极，a接正极；Cu表面CO2发生还原反应，为阴极，b接电源负极。
【详解】A．由分析可知，MnO2纳米片为阳极，a接正极，A正确；
B．右室为阴极区，发生还原反应，二氧化碳得电子，产品可能为或，B正确；
C．由分析可知，阳极区发生的电极反应可能为，C正确；
D．阳极区当1mol转化为，发生HCHO+H2O-4e-=CO2+4H+，产生4mol，同时伴随着水失电子生成氧气和氢离子，通过质子交换膜的大于4mol，D错误；
故答案为：D。
6．B
【详解】A．氢氧化镁与稀盐酸反应生成氯化镁和水，反应的离子方程式为，故A错误；
B．少量的氯化铝溶液与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氯化钠，反应的离子方程式为，故B正确；
C．用惰性电极电解氯化铜溶液生成铜和氯气，反应的离子方程式为，故C正确；
D．碳酸的酸性弱于盐酸，所以二氧化碳不能与氯化钡溶液反应，故D错误；
故选B。
7．C
【详解】A．瓷坩埚含有二氧化硅，高温下二氧化硅与碳酸钠反应，应选铁坩埚，A项错误；
B．电镀时，镀件连接电源负极作为阴极，镀层金属连接电源正极作为阳极，因此电镀银时，应与电源正极相连作阳极，B项错误；
C．乙醇、乙酸在浓硫酸催化作用下制备乙酸乙酯，用饱和碳酸钠溶液溶解乙醇、吸收乙酸、降低乙酸乙酯的溶解度，C项正确；
D．铜与浓硫酸反应后的产物中含有浓硫酸，加入顺序为“酸入水”，如果将水倒入浓硫酸中，会产生液体飞溅，造成事故，D项错误；
故答案选C。
8．A
【分析】该装置能作原电池和电解池；由图可知，充电时，左侧亚铁离子失去电子发生氧化反应生成铁离子，a为阳极；右侧三价铬得到电子发生还原反应生成二价铬，右侧为阴极；放电时该装置为原电池，据此回答。
【详解】A．阴极在充电过程中，氢离子可能得到电子发生还原生成，A正确；
B．由分析可知，a为正极，则接输电网时，a极的电极电势高于b，B错误；
C．放电时，电路中每通过0.1mol ，浓度降低0.1，但因体积未知，不确定铁离子浓度，C错误；
D．由图知，充电时阳极电极反应式为，阴极的电极反应式为，则充电时电池反应为：，D错误；
故选A。
9．B
【分析】由图可知，装置A为原电池，通入二氧化硫的电极a为负极，水分子作用下二氧化硫失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，通入氧气的电极b为正极，酸性条件下氧气得到电子发生还原反应生成水；装置B为电解池，电极c为阳极，硝酸分子作用下四氧化二氮失去电子发生氧化反应生成五氧化二氮和氢离子，电极d为阴极，水分子氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气。
【详解】A．由分析可知，装置A为原电池，装置B为电解池，故A错误；
B．由分析可知，装置B为电解池，电极c为阳极，硝酸分子作用下四氧化二氮失去电子发生氧化反应生成五氧化二氮和氢离子，电极反应式为N2O4+2HNO3—2e—=2N2O5+2H+，故B正确；
C．由分析可知，通入氧气的电极b为正极，酸性条件下氧气得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e—=2H2O，故C错误；
D． 由分析可知，装置A中原电池的总反应为2SO2+2H2O+O2=2H2SO4，由题意可知，每分钟通入标准状况下二氧化硫的物质的量为=0.1mol，由方程式可知，反应生成硫酸和消耗水的物质的量都为0.1mol，设每分钟通入水的质量为ag，由硫酸溶液的质量分数不变可得：×100%=50%，解得a=13.4，则由水的密度可知，左侧水的流入速率应为13.4mL min-1，故D错误；
故选B。
10．C
【分析】装置①是双液原电池，Zn更活泼，失电子，为负极，发生反应Zn-2e-=Zn2+，右侧为正极，发生反应Cu2++2e-=Cu；装置②是电解池，电极a连外接电源负极，为阴极，得电子，发生反应2H2O+2e =H2↑+2OH ，电极b为阳极，失电子，发生反应2Cl -2e =Cl2↑；
【详解】A．装置①是原电池，Zn是负极，发生氧化反应，电子流出，故A错误；
B．装置①中，盐桥中的K+移向正极CuSO4溶液，故B错误；
C．装置②是电解池，H+在a电极上发生还原反应产生氢气，b电极上Cl 放电发生氧化反应，故工作一段时间后，a极附近OH 浓度增大，溶液的pH增大，故C正确；
D．装置①、②工作时，Cu电极是正极，在正极上发生还原反应，b电极是阳极，发生氧化反应，故D错误；
本题选C。
11．C
【详解】A．由题意可知，电池放电时，Na失去电子，总反应为，A正确；
B．放电时，负极上Na失电子生成，向石墨电极（正极）迁移，B正确；
C．充电时，铅酸蓄电池充当外接电源，b电极的电极反应式为，当b电极增重96g，提供电子2mol，石墨电极发生氧化反应：，由关系式可知，每转移，石墨电极增重，C错误；
D．锂比钠稀缺，钠离子电池生产成本低，D正确；
故选C。
12．A
【详解】A．该装置为电解池，铁接电源负极做阴极，铜离子在阴极得电子生成铜单质，铜作阳极，失电子产生铜离子，因此可以在铁表面镀铜，故A正确；
B．因氨气会与无水氯化钙反应生成CaCl2·8NH3，不能用无水氯化钙干燥氨气，故B错误；
C．溶液过量，没有明显现象，不能比较醋酸和硼酸的酸性强弱，故C错误；
D．浓硫酸可使蔗糖脱水炭化变黑，表现了浓硫酸的脱水性，生成的水与浓硫酸混合时产生大量热，在加热情况下浓硫酸与碳发生氧化还原反应，生成CO2、SO2，通过品红溶液和酸性溶液的褪色现象均可证明有SO2生成，证明浓硫酸有强氧化性，装置④不能用于验证浓硫酸的吸水性，故D错误；
故答案选A。
13．B
【详解】A．血液属于胶体，氯化钠属于电解质，向血液中撒盐能使血液胶体发生聚沉，从而阻止进一步出血，A正确；
B．铁件上镀银时，铁件作阴极与电源负极相连，B错误；
C．蔗糖溶于水，混乱度增大是熵增加的过程，C正确；
D．太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，D正确；
故选B。
14．D
【分析】根据蓄电池总反应可知，放电过程中，Zn作负极，电极反应，NiOOH作正极，电极反应；充电时，阴极反应，阳极反应，据此分析；
【详解】A．原电池放电过程中，阴离子向着原电池负极，即Zn电极移动，A错误；
B．放电时，正极反应为：，B错误；
C．根据题干信息，Zn-NiOOH蓄电池的电解质为强碱性，C错误；
D．充电时，阴极负极电极反应式：，阴极附近pH增大，D正确；
故选D。
15．C
【分析】右侧b电极与太阳能电池正极相连，则为阳极，发生失去电子的氧化反应，其电极反应为，a电极为阴极，其电极反应为，据此解答。
【详解】A．a电极纳米片作与太阳能电池负极相连，做阴极，故A错误；
B．电解池中阴离子向阳极移动，则向b电极移动，故B错误；
C．阳极的反应为，标准状况下，生成，即1mol，转移电子，故C正确；
D．b电极为阳极，表面发生的电极反应为，故D错误；
故选C。
16． 第三周期第 IIIA 族 c Ga 与As 电子层数相同，核电荷数：As > Ga，原子半径：As < Ga，得电子能力：As > Ga，元素的非金属性：As > Ga，因此，GaAs 中 As 为负价；As 与N 同主族，最外层 5 个电子，最低负化合价为-3 GaAs+HNO3(浓) =Ga(NO3)3+8NO2↑+H3AsO4+4H2O ZnO Ga(OH)3+OH- = [Ga(OH)4]- [Ga(OH)4]- +3e- = Ga+ 4OH-
【详解】(1)铝是13号元素，铝在元素周期表中的位置是第三周期第 IIIA 族。故答案为：第三周期第 IIIA 族；
(2)①a. 同主族，从上到下元素的金属逐渐增强，碱性：Ga (OH)3> Al (OH)3，故不选；
b. 同周期，从左到右元素非金属逐渐增强，非金属性：As>Ga，故不选；
c. 非羟基氧越多，含氧酸的酸性越强，酸性：H3AsO4>H3AsO3，故选；
故答案为：c；
②GaAs 中，As 元素化合价为-3 价，用原子结构理论解释原因：Ga 与As 电子层数相同，核电荷数：As > Ga，原子半径：As < Ga，得电子能力：As > Ga，元素的非金属性：As > Ga，因此，GaAs 中 As 为负价；As 与N 同主族，最外层 5 个电子，最低负化合价为-3。故答案为：Ga 与As 电子层数相同，核电荷数：As > Ga，原子半径：As < Ga，得电子能力：As > Ga，元素的非金属性：As > Ga，因此，GaAs 中 As 为负价；As 与N 同主族，最外层 5 个电子，最低负化合价为-3；
③废弃含 GaAs 半导体材料可以用浓硝酸溶解 GaAs，生成 H3AsO4 和 Ga3+，硝酸被还原成NO2，反应的化学方程式GaAs+HNO3(浓) = Ga(NO3)3+8NO2↑+H3AsO4+4H2O。故答案为：GaAs+HNO3(浓) = Ga(NO3)3+8NO2↑+H3AsO4+4H2O；
(3)闪锌矿冶锌后的残渣(主要含有 Zn、Pb、Fe、Ga 等元素)酸浸后得到：滤渣1中含PbSO4，滤液1中含有 Zn2＋、Fe2＋、Ga3＋，加ZnO调节pH =9，得滤渣2，主要成分为Fe(OH)3、Ga(OH)3，加入浓NaOH溶液，发生Ga(OH)3+OH- = [Ga(OH)4]-，过滤得滤渣3为Fe(OH)3、滤液3，电解制镓。
①试剂 a 是ZnO。故答案为：ZnO；
②由题中信息：Ga 在碱性溶液中以[Ga(OH)4]- 形式存在，得到滤液 3 的离子方程式Ga(OH)3+OH- = [Ga(OH)4]-。故答案为：Ga(OH)3+OH- = [Ga(OH)4]-；
③电解制镓时的阴极得电子，发生还原反应，电极反应式[Ga(OH)4]- +3e- = Ga+ 4OH-。故答案为：[Ga(OH)4]- +3e- = Ga+ 4OH-。
17．(1) 正极
(2) 阳离子
(3)0.02
【详解】（1）根据题中信息c极是生成氢气，d极是生成氧气，从而说明c极是阴极，d极是阳极，则a电极为正极，溶液中得到电子和氢离子反应生成和水，其电极反应式为；故答案为：正极；。
（2）c极是水中氢离子得到电子变为氢气，剩余的氢氧根与废水中的铵根反应生成氨水，因此隔膜1为阳离子交换膜，d极是水中氢氧根失去电子变为氧气，d电极的电极反应式为；剩余氢离子与硝酸根结合生成硝酸，因此q口流出液含有的溶质为；故答案为：阳离子；；。
（3）B装置产生氧气和氢气，两者体积比为1:2，若B装置中产生的气体总量为336 mL(标准状况下)时，气体总物质的量为0.015mol，则氢气物质的量为0.01mol，电子转移为0.02mol，根据，说明右边多0.02mol正电荷，要使右边呈电中性，则通过质子交换膜的的物质的量为0.02mol；故答案为：0.02。
18．(1) H2 SO—2e—+H2O=SO+2H+
(2) NO2—e—+H2O=NO+2H+ 0.2
【详解】（1）由离子的移动方向可知，电极a为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，则气体A为氢气，电极b为阳极，水分子作用下亚硫酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO—2e—+H2O=SO+2H+，故答案为：H2；SO—2e—+H2O=SO+2H+；
（2）由图可知，左侧电极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，右侧电极为阳极，水分子作用下二氧化氮在阳极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，氢离子通过阴离子交换膜由右室进入左室中和溶液中的氢氧根离子；
①由分析可知，右侧电极为阳极，水分子作用下二氧化氮在阳极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式为NO2—e—+H2O=NO+2H+，故答案为：NO2—e—+H2O=NO+2H+；
②由分析可知，电解时氢离子通过阴离子交换膜由右室进入左室中和溶液中的氢氧根离子，由电极反应式可知，标准状况下2.24 L二氧化氮被吸收时，通过阳离子交换膜的氢离子的物质的量为×2=0.2mol，故答案为：0.2。
19． 阳极 Fe- 6e- +8OH-FeO42- + 4H2O 67.2L 阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 在M点c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低
【分析】(1)电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气，根据总反应：Fe+ 2H2O+ 2OH-FeO42-+3H2↑来回答；
(2) 根据总反应: Fe+ 2H2O+ 2OH-FeO42-+3H2↑来计算；
(3)根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少；
(4) 氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原.电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；
(5)根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH -)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点 c(OH -)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低。
【详解】(1)电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气，根据总反应：Fe+ 2H2O+ 2OH-FeO42-+3H2↑，所以金属铁是阳极，该电极上金属铁发生失电子的氧化反应，即Fe- 6e- +8OH- FeO42- + 4H2O；
(2)据总反应：Fe+ 2H2O+ 2OH-FeO42-+3H2↑，每制得1molNa2FeO4，理论上可以产生氢气3mol，即标准状况体积是3mol× 22.4L/mol= 67.2L；
(3)根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH -)降低的区域在阳极室；
(4)氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；
(5)根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低。
20． C 负 还原 SX2－-2e－=xS 2H2O+2e—=H2↑+2OH—（2H++2e—=H2↑） 右侧溶液中生成的OH—通过阴离子交换膜进入左侧溶液，并与左侧溶液中I2反应等 10.8 D bd
【分析】（1）原电池工作时，控制的温度应为满足Na、S为熔融状态，Na被氧化，应为原电池负极，阳离子向正极移动，充电时，阳极反应为原电池正极反应的逆反应，应生成S，以此解答；
（2）左侧溶液变蓝色，生成I2，左侧电极为阳极，电极反应为：2I--2e-=I2，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，右侧放出氢气，右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动，发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，一段时间后，蓝色变浅，保证两边溶液呈电中性，左侧的IO3-通过阴离子交换膜向右侧移动，由此分析解答。
（3）根据串联电路中电子转移数相等，结合电化学的工作原理分析作答。
【详解】（1）①原电池工作时，控制的温度应为满足Na、S为熔融状态，则温度应高于115℃而低于444.6℃，只有C符合，
故答案为C；
②放电时，Na被氧化，则A应为原电池负极，B为正极发生还原反应，故答案为负；还原；
③充电时，是电解池反应，阳极反应为：SX2－-2e－=xS；
（2）根据以上分析，左侧溶液变蓝色，生成I2，左侧电极为阳极，电极反应为：2I 2e =I2，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e—=H2↑+2OH-（2H++2e-=H2↑），右侧I 、OH 通过阴离子交换膜向左侧移动，发生反应3I2+6OH =IO3 +5I +3H2O，一段时间后，蓝色变浅，故答案为2H2O+2e—=H2↑+2OH-（2H++2e-=H2↑）；右侧溶液中生成的OH-通过阴离子交换膜进入左侧溶液，并与左侧溶液中I2反应等；
（3）根据反应式SX2－-2e－=xS可知，当钠硫电池中消耗0.05xmol的S时，电子转移数为0.1mol，则乙池是电解池，B极上银离子得电子发生还原反应而析出银，根据转移电子数相等，乙池中B极的质量增加0.1mol108g/mol=10.8g；丙池是电解池，阴极上金属离子放电析出金属单质，D连接电源的负极，则D是阴极，电极质量会增加；根据转移电子相等知，当析出金属时，则该金属元素在氢元素之后，ac项错误，bd正确，故答案为bd。
21．(1) 阳极：Cl-+e-=Cl2↑ 阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
(2) 阳离子 防止氯气与氢氧化钠反应/便于氢氧化钠与氯化钠分离
(3)用湿润的淀粉碘化钾试纸检验
(4)有机合成/造纸/玻璃/肥皂/纺织/印染
【解析】（1）
氯碱工业中电解饱和食盐水，阳极为氯离子失去电子，电极方程式为：Cl-+e-=Cl2↑；阴极为水电离出来的氢离子得到电子生成氢气，电极方程式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
（2）
氯碱工业中，钠离子从阳极到阴极，在阴极生成氢氧化钠，故图中的离子交换膜是阳离子交换膜，阳离子交换膜的作用为：防止氯气与氢氧化钠反应/便于氢氧化钠与氯化钠分离；
（3）
左室气体产物为氯气，检验左室气体产物的方法为：用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，这时试纸会变蓝；
（4）
NaOH在工业上可用于有机合成/造纸/玻璃/肥皂/纺织/印染。
22． Cu Cu－2e－= Cu2+ CuSO4溶液
【分析】（1）若利用电解原理在铁上镀铜，则该装置是电镀池，镀层作阳极，镀件作阴极，阴极上得电子发生还原反应，阳极上失电子发生氧化反应；
（2）①燃料电池负极发生氧化反应，电解质溶液为KOH溶液，以此写出电极反应式；
②根据图示，N极为电子流入的一极，则N为正极，CO2在N极上发生还原反应生成CO。
【详解】（1）利用电解原理在铁上镀铜，铜为阳极，连接电源的正极，发生氧化反应，电极方程式为Cu-2e-=Cu2+，即X极材料为Cu，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，电解质溶液可以是CuSO4溶液，
因此，本题正确答案为：Cu ；Cu－2e－= Cu2+ ；CuSO4溶液；
（2）①CH3 CH2OH在负极发生氧化反应，电解质溶液为KOH溶液，负极的电极反应式为CH3 CH2OH+16OH—-12e-=2CO32-+11H2O，
因此，本题正确答案为：CH2OH+16OH—-12e-=2CO32-+11H2O；
②由图可知，N极为电子流入的一极，则N为正极，CO2在N极上发生还原反应生成CO，故电极反应式为CO2+2e-+2H+=CO+ H2O；
因此，本题正确答案为：CO2+2e-+2H+=CO+ H2O。
23． bd ②③ 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32－＋6H2O 2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O FeO42－＋3e－＋4H2O＝Fe(OH)3↓＋5OH－ CH4－8e－＋4O2－＝CO2＋2H2O
【详解】分析：（1）根据活泼性金属一般采用电解法冶炼分析；
（2）要防止金属铁被腐蚀，则需要将铁作原电池的正极或电解池的阴极；惰性电极电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，据此书写总反应式；
（3）甲醇在负极发生失去电子的氧化反应，结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式；
（4）氨气在负极发生失去电子的氧化反应，结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式；
（5）高铁酸钾得到电子被还原为氢氧化铁，结合电解质溶液的性质解答；
（6）根据电流的方向判断正负极，结合放电微粒书写电极反应式。
详解：（1）a.铁是较活泼的金属，工业上利用还原剂还原Fe2O3冶炼金属铁，a错误；b.钠是活泼的金属，工业上通过电解熔融的NaCl冶炼金属钠，b正确；c.铜是不活泼的金属，工业上通过Cu2S与氧气在高温下反应制备，即火法炼铜，c错误；d.铝是活泼的金属，工业上通过电解熔融的Al2O3冶炼金属铝，d正确。答案选bd；
（2）①装置是原电池，金属性Fe＞Cu，铁是负极，发生失去电子的氧化反应，铁被腐蚀；②装置是原电池，金属性Fe＜Zn，铁是正极，被保护；③装置是电解池，铁与电源的负极相连，作阴极，被保护，因此为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述②③装置原理进行防护；装置③中电解饱和食盐水，阳极氯离子放电，阴极氢离子放电，则总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
（3）原电池中负极发生失去电子的氧化反应，则甲醇在负极通入，由于电解质溶液显碱性，则电池工作时负极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32－＋6H2O。
（4）根据总反应式可判断氨气发生失去电子的氧化反应，氧化产物是氮气，由于电解质溶液显碱性，则此碱性燃料电池的负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O；
（5）K2FeO4在电池中作为正极材料，得到电子生成氢氧化铁，由于电解质溶液显碱性，则其电极反应式为FeO42－＋3e－＋4H2O＝Fe(OH)3↓＋5OH－。
（6）根据电流方向可知c电极是正极，b电极是负极。甲烷在负极发生失去电子的氧化反应，由于其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导阳极生成的O2-（O2+4e-＝2O2-），因此d电极上的电极反应式为CH4－8e－＋4O2－＝CO2＋2H2O。
点睛：本题主要是考查原电池原理的应用，侧重于化学电源中电极反应式的书写。书写电极反应式的关键是首先要准确判断出正负极和放电微粒，其次利用好氧化还原反应原理，最后要特别注意电解质溶液的性质，例如酸碱性、是否是熔融的电解质以及是不是存在交换膜等。
24． +4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH- 右 左 使用时间长、工作电压稳定 I-+6OH--6e-=+3H2O 变大
【分析】Ⅰ．根据题图1可知，该电池中C做正极，正极上发生还原反应：+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-；该电池中Zn做负极，负极上Zn发生氧化反应：，在原电池中，阴离子移向负极，阳离子移向正极；
Ⅱ．阳极附近的阴离子有碘离子、碘酸根离子和氢氧根离子，电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘酸根离子，电极反应式为I-+6OH--6e-=+3H2O；阴极上氢离子放电生成氢气。
【详解】Ⅰ．(1)根据题图1可知，该电池中C做正极，正极上发生还原反应：+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-；故答案为：+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-；
(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向负极移动，即向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向正极移动，即向左移动；故答案为：右；左；
(3)根据题图2可知，高铁电池具有使用时间长、工作电压稳定的优点；故答案为：使用时间长、工作电压稳定；
Ⅱ．阳极附近的阴离子有碘离子、碘酸根离子和氢氧根离子，电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘酸根离子，电极反应式为I-+6OH--6e-=+3H2O；阴极上氢离子放电生成氢气，所以阴极附近水的电离平衡被破坏，溶液中的氢氧根离子浓度增大，pH变大；故答案为：I-+6OH--6e-=+3H2O；变大。
25． 原电池 电解池 负极 CH3OH－6e-+ 8OH—= CO32—+ 6H2O 阳极 降低 280
【分析】(1)根据方程式及燃料电池的特点判断甲装置;根据甲装置判断乙装置；
(2)根据反应方程式得失电子判断电极名称;根据外加电源名称确定乙装置石墨电极名称；
(3)先判断原电池、电解池的电极名称,再写出相应的电极反应式；
(4)根据离子放电顺序写出相应的电解反应方程式；
(5)先根据得失电子数相等找出银与氧气的关系式,然后计算。
【详解】(1)根据反应方程式知,甲装置是一个燃料电池,所以甲是把化学能转变为电能的装置,是原电池;乙有外加电源,所以是电解池；
答案是:原电池；电解池；
(2)根据2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O知，CH3OH发生氧化反应，所以该电极是负极，极反应为：CH3OH－6e-+8OH—=CO32—+6H2O；O2发生还原反应,所以该电极是正极，石墨与原电池的正极相连,所以石墨电极是阳极；
答案是:负极，CH3OH－6e-+8OH—= CO32—+6H2O；阳极；
(3)乙池为电解池，根据氧化性：银离子大于氢离子；还原性：氢氧根离子大于硝酸根离子，所以电解硝酸银溶液的总反应为：4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑；根据反应可知，乙池溶液pH的降低；
答案是：降低；
(4)根据得失电子数相等,氧气与银的关系式为:
O2----------4Ag
22.4 4×108
x 5.4
x=0.28L=280mL；
答案是：280。
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