第四章 化学反应与电能综合拔高练-《精讲精练》26版高中同步新教材化学人教A版（2019）选必修1

第四章　化学反应与电能
综合拔高练
高考真题练　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
考点1　原电池原理与化学电源
1.(2023广东,6)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 (　　)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
2.(2023新课标,10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池,其示意图如图所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　)
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2+由负极向正极迁移
C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe-xZn2++V2O5+nH2O
3.(2022湖南,8)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂—海水电池构造示意图如图。下列说法错误的是 (　　)
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂—海水电池属于一次电池
4.(2022全国乙,12)Li-O2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好应用前景。近年来,科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li++e- Li)和阳极反应(Li2O2+2h+ 2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是 (　　)
A.充电时,电池的总反应Li2O2 2Li+O2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时,正极发生反应O2+2Li++2e- Li2O2
5.(2023山东,11改编)已知:Cu2+可与NH3反应生成[Cu(NH3)4]2+。利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 (　　)
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室不会对电池电动势产生影响
考点2　电解原理及其应用
6.(2023全国甲,12)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e- C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)
7.(2023广东,16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图),可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时,H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-,有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 (　　)
A.电解总反应:KNO3+3H2O NH3·H2O+2O2↑+KOH
B.每生成1 mol NH3·H2O,双极膜处有9 mol的H2O解离
C.电解过程中,阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变
D.相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构可提高氨生成速率
8.(2022北京,13改编)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
序号 电解质溶液 实验现象
① 0.1 mol·L-1 CuSO4+少量H2SO4溶液 阴极表面产生无色气体,一段时间后阴极表面有红色固体,气体减少。经检验,电解液中有Fe2+
② 0.1 mol·L-1 CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体,一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验,电解液中无Fe元素
下列分析不正确的是 (　　)
A.①中气体减少,推测是由于溶液中c(H+)减小,且Cu覆盖铁电极,阻碍H+与铁接触
B.①中检测到Fe2+,推测可能发生反应: Fe+2H+ Fe2++H2↑、Fe+Cu2+ Fe2++Cu
C.随阴极析出铜,推测②中溶液c(Cu2+)减小,Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡逆向移动
D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu缓慢析出,镀层更致密
9.(1)(2023湖南,17改编)工业上以粗镓为原料,制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下:
已知:①金属Ga的化学性质和Al相似,Ga的熔点为29.8 ℃;
②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体;
③相关物质的沸点:
物质 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3
沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8
“电解精炼”装置如图所示,电解池温度控制在40~45 ℃的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,阴极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)(2023北京,16节选)近年研究发现,电催化CO2和含氮物质(N等)在常温常压下合成尿素,有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和,在电极上反应生成CO(NH2)2,电解原理如图所示。
①电极b是电解池的　　　　极。
②电解过程中生成尿素的电极反应式是　　　　　　　　　。
(3)(2023江苏,17节选)催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示。
FE%=×100%
其中,QX=nF,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
①当电解电压为U1 V时,电解过程中含碳还原产物的FE%为0,阴极主要还原产物为　　　　(填化学式)。
②当电解电压为U2 V时,阴极由HC生成CH4的电极反应式为　　　　　　　　　。
③当电解电压为U3 V时,电解生成的C2H4和HCOO-的物质的量之比为　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出计算过程)。
考点3　金属的腐蚀与防护
10.(2022广东,11)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是 (　　)
A.加入AgNO3溶液产生沉淀
B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C.加入KSCN溶液无红色出现
D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
高考模拟练
应用实践
1.沉积型锌镍单液流电池是介于双液流电池和传统二次电池之间的一种储能装置,放电时的电池结构如图。下列说法正确的是 (　　)
A.放电时电极电势:NiOOH电极>锌电极
B.放电时OH-向NiOOH电极移动
C.放电时储液罐中K2[Zn(OH)4]溶液浓度减小
D.充电时NiOOH电极发生反应:Ni(OH)2+e-+OH- NiOOH+H2O
2.双盐Mg-CoS2电池由Li+替代了Mg2+在正极材料中的嵌入,解决了Mg2+扩散缓慢等问题,其充、放电过程如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.放电时,右侧电极的电势高于Mg电极
B.放电时,每转移2 mol e-,正极质量减少14 g
C.充电时,若充电电压为2.0 V,可能造成电池性能衰减
D.充电时,充电电压为2.75 V时,阳极反应为Co+2Li2S-4e- CoS2+4Li+
3.某小组同学设计如下实验能证明反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2为可逆反应。已知Fe是一种无色的稳定的微粒。
实验装置 实验 序号 实验操作和现象
注:a、b均为石墨电极 ① ⅰ.闭合K,指针向右偏转 ⅱ.待指针归零,向U形管左管中加入1 mol·L-1 KI溶液……
② ⅰ.闭合K,指针向右偏转 ⅱ.待指针归零,向U形管左管中滴加0.01 mol·L-1 AgNO3溶液,指针向左偏转
下列说法不正确的是 (　　)
A.指针归零,说明上述可逆反应达到了化学平衡状态
B.①中加入KI溶液后,上述平衡向正反应方向移动,指针向右偏转
C.②中加入AgNO3溶液后,氧化性:Fe3+>I2,上述平衡向逆反应方向移动
D.②中指针再次归零时,向U形管右管滴加饱和NH4F溶液,指针向左偏转
4.实验小组研究金属电化学腐蚀,实验如下:
实验Ⅰ　
5 min时的现象:铁钉表面及周边未见明显变化。
25 min时的现象:铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域,有少量红棕色铁锈生成。
实验Ⅱ　
5 min时的现象:铁钉周边出现红色区域,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化。
25 min时的现象:铁钉周边红色加深,区域变大,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化。
下列说法不正确的是 (　　)
A.实验Ⅱ中Zn保护了Fe,使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢
B.实验Ⅱ中正极的电极反应式:O2+2H2O+4e- 4OH-
C.实验Ⅰ的现象说明K3[Fe(CN)6]溶液与Fe反应生成了Fe2+
D.若将锌片换成铜片,推测铜片周边会出现红色,铁钉周边会出现蓝色
5.科技工作者开发了一套以乙醇为原料制备DDE()的电解装置,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.电极的电势:催化电极b<催化电极a
B.阳极的电极反应式为C2H5OH+Cl--2e- C2H5OCl+H+
C.电解后溶液的pH会减小(忽略水的生成引起的溶液体积变化)
D.每产生1 mol H2需要消耗3 mol C2H5OH
6.SOEC装置是一种高温固体氧化物电解池,可以从大气中回收CO2,其工作温度为600~1 000 ℃,利用固态CeO2中的O2-定向移动形成离子电流。SOEC由多个层状工作单元叠加而成,拆解后装置如图所示(外接电源与部分气体管路、流向未显示)。下列叙述不正确的是 (　　)
A.装置工作过程中,CeO2(s)电解质中的O2-由电极b移向电极a
B.在气孔Z附近检测到少量Ce3+,说明发生了电极反应CeO2+e- Ce3++2O2-
C.电极a的电极反应为2O2--4e- O2↑
D.各层之间需密封,其目的是防止气体泄漏
迁移创新
7.电化学原理在生产生活中应用广泛,下面是常见的一些应用。
Ⅰ.汽车尾气中NO、CO会污染环境,运用电化学方法可以进行NO的消除和CO的含量检测。
(1)间接电解法除NO。其原理如图1所示,从A口出来的气体是　　　　,阴极反应式为　　　　　　　　　。用离子方程式表示吸收柱中除去NO的原理:　　　　　　　　　　　　　　　　。
图1
(2)用电化学气敏传感器测定汽车尾气中CO的含量,原理如图2所示,B电极是该电池的　　　　(填“正极”或“负极”),A电极上的电极反应式为　　　　　　　　。
图2
Ⅱ.电解Na2CO3溶液可以制备小苏打和烧碱,原理如图3所示。
图3
(3)B处排出的溶液主要溶质为　　　　(填化学式)。电解槽中的离子交换膜为　　　　(填“阴”或“阳”)离子交换膜,当阳极区收集到11.2 L气体(标准状况下),阴极区溶液的质量变化为　　　　g。
Ⅲ.电解法可用于提纯金属。已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质(矿物杂质与酸不反应),某小组在实验室以CuSO4溶液为电解液,用电解的方法实现粗铜精炼,并对阳极泥进行回收。
步骤一:电解精炼铜。
步骤二:电解完成后,该小组同学按以下流程对电解液进行处理:
(4)步骤一电解过程中,CuSO4溶液的浓度会　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。
(5)步骤二阳极泥的综合利用中,操作a需要用到的玻璃仪器除了烧杯,还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)残渣中含有少量的金,为了回收金,查阅了相关资料:
反应1:Au+6HNO3(浓) Au(NO3)3+3NO2↑+3H2O,其化学平衡常数很小;
反应2:Au3++4Cl- AuC。
从资料中可知,金难以与浓硝酸反应,但可溶于王水(浓硝酸与浓盐酸体积比为1∶3的混合物)。请从化学平衡的角度解释金能溶于王水的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
高考真题练
1.B 2.C 3.B 4.C 5.C 6.C 7.B 8.C
10.D
1.B　O2在Pt上得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag为负极,A错误;电子由Ag经活性炭流向Pt,B正确;溶液呈酸性,正极的电极反应为O2+4H++4e- 2H2O,C错误;每消耗标准状况下11.2 L O2,转移电子2 mol,根据负极反应Ag-e-+Cl- AgCl可知,最多去除2 mol Cl-,D错误。
考场速决　由题图信息Cl-在Ag上被去除可知,Ag应失电子发生氧化反应,为原电池负极,电子由负极经活性炭向正极移动,B正确。
2.C　Zn为活泼金属,放电时发生氧化反应,为负极,A正确;放电时,阳离子(Zn2+)由负极向正极迁移,B正确;xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O反应中Zn发生氧化反应,为放电时总反应,C错误;充电时阳极(原电池正极)重新生成V2O5,D正确。
考场速决　依据图示信息,迅速判断C项错误:
3.B　海水能导电,故起电解质溶液作用,A正确。N为电池正极,除了H2O,海水中溶解的O2也可能得电子,电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,B错误。玻璃陶瓷的作用:一是传导离子,形成闭合回路;二是防水,阻止Li与H2O反应,C正确。根据电池结构可知该电池属于一次电池,D正确。
反思升华　海水电池泛指以海水作电解质溶液的电池。本题的易错点有两个:①误认为正极上只发生H2O得电子的反应而错判B项;②没有关注题给装置的结构,没能从原电池的构造原理上分析玻璃陶瓷的作用而错判C项。
4.C　根据充电时阳、阴极反应可得电池的总反应为Li2O2 2Li+O2,A项正确;根据题干信息知,该电池光照时充电,且充电时电极反应离不开空穴和电子,电子和空穴量越大,充电效率越高,B项正确;放电时,金属锂电极为负极,电极反应为Li-e- Li+,Li+由负极穿过离子交换膜向正极移动,C项错误;放电时,光催化电极为正极,电极反应为O2+2Li++2e- Li2O2,D项正确。
反思升华　本题以光照充电Li-O2电池作为情境,考查原电池、电解池的工作原理,解答此类题目应重点关注题给信息、反应装置。题中“光照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li++e- Li)和阳极反应(Li2O2+2h+ 2Li++O2)对电池进行充电”,说明充电效率与光照产生的电子和空穴量有关;装置图中物质的转化是我们分析电极类型、书写电极反应式的依据。
5.C　由题图可知,低温热解得到CuSO4溶液和NH3,可知甲室中应产生高浓度[Cu(NH3)4]2+,则甲室Cu电极失电子生成Cu2+后与NH3形成[Cu(NH3)4]2+,甲室Cu电极为负极,A错误;原电池内电路中阳离子向正极移动,若隔膜为阳离子膜,左侧电极生成的[Cu(NH3)4]2+会向右侧移动,则无法通过低温热解甲室溶液得到CuSO4溶液,B错误;负极电极反应式为Cu-2e-+4NH3 [Cu(NH3)4]2+,正极电极反应式为Cu2++2e- Cu,则电池总反应为Cu2++4NH3 [Cu(NH3)4]2+,C正确;甲室中加入足量氨水后,Cu2+转化为[Cu(NH3)4]2+,使两极产生电势差,电池开始工作,若NH3扩散到乙室,乙室中Cu2+也会转化为[Cu(NH3)4]2+,Cu2+浓度降低,将对电池电动势产生影响,D错误。
6.C　由题图知,该装置为电解池,与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为阳极,Cu电极为阴极,析氢反应在阴极发生,质子交换膜只允许H+通过,Cl-不能通过质子交换膜,A、B错误;酸性条件下CO2在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,生成乙烯的电极反应式为2CO2+12H++12e- C2H4+4H2O,C正确;阳极产生O2,电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,每转移1 mol电子,阳极生成0.25 mol(标准状况下5.6 L)氧气,D错误。
高考风向　近些年,“碳达峰、碳中和”是热点,围绕二氧化碳的利用与清除设置题目是热门考点。本题与2019年江苏高考第20题(2)电解CO2制HCOOH相似,都是用电解法转化CO2生成有机物作为情境,均考查了电解池电极反应式的书写,隔膜在离子移动或物质浓度变化中的应用;本题还考查了相关计算等,2019年江苏高考第20题(2)还考查了电解过程中物质的浓度变化原因。
7.B　根据装置中电极a上N放电生成NH3·H2O,发生还原反应,可知电极a为阴极,电极反应式为N+8e-+7H2O NH3·H2O+9OH-,电极b为阳极,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,“卯榫”结构的双极膜解离出的H+移向电极a,解离出的OH-移向电极b,电解总反应为KNO3+3H2O NH3·H2O+2O2↑+KOH,A正确;每生成1 mol NH3·H2O,阴极得8 mol e-,同时有8 mol H+进入阴极室,即有8 mol的H2O解离,B错误;电解过程中,阳极室每消耗4 mol OH-,同时有4 mol H2O解离出的OH-进入阳极室,KOH的物质的量不因反应而改变,C正确;相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构具有更大的膜面积,有利于H2O被催化解离成H+和OH-,可提高氨生成速率,D正确。
8.C　随着反应的进行,溶液中的c(H+)减小,同时阴极发生电极反应Cu2++2e- Cu,生成的Cu覆盖在铁制镀件表面,阻碍了H+与铁的接触,故气体减少,A正确;因为溶液中有H+和Cu2+,铁制镀件与其接触,铁可能分别与H+、Cu2+发生氧化还原反应生成Fe2+,B正确;当阴极有Cu析出时,阴极的电极反应为Cu2++2e- Cu,阳极的电极反应为Cu-2e- Cu2+,又因为②中电解液中无Fe元素,所以随阴极析出铜,②中溶液c(Cu2+)保持不变,C错误;②中的Cu2+与NH3·H2O反应生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu缓慢析出,镀层更致密,D正确。
9.答案　(1)Ga的熔点为29.8 ℃,为了得到液态Ga,便于从电解槽底部流出　[Ga(OH)4]-+3e- Ga+4OH-
(2)①阳　②2N+16e-+CO2+18H+ CO(NH2)2+7H2O
(3)①H2　②10HC+8e- CH4↑+9C+3H2O
③每生成1 mol C2H4转移12 mol e-,每生成1 mol HCOO-转移2 mol e-,故=,可得==
解析　(1)由题给“电解精炼”装置图可知,从出料口处得到高纯Ga,即电解需要得到液态Ga,已知Ga的熔点为29.8 ℃,故需控制温度在40~45 ℃。由已知信息①知,金属Ga的化学性质和Al相似,Ga在NaOH溶液中以[Ga(OH)4]-形式存在,精炼时[Ga(OH)4]-在阴极得电子转化成镓,故电极反应式为[Ga(OH)4]-+3e- Ga+4OH-。
(2)①电极b上发生H2O失电子生成O2和H+的氧化反应,是电解池的阳极。
②a极硝酸根离子得电子,再结合酸性环境可分析出电极反应式为2N+16e-+CO2+18H+ CO(NH2)2+7H2O。
(3)①当电解电压为U1 V时,电解过程中含碳还原产物的FE%为0,说明二氧化碳未得电子,阴极上主要发生2H2O+2e- 2OH-+H2↑,因此阴极主要还原产物为H2。
②当电解电压为U2 V时,碱性条件下阴极由HC生成CH4的电极反应式为10HC+8e- CH4↑+9C+3H2O。
③当电解电压为U3 V时,电解过程中还原产物C2H4的FE%为24%,还原产物HCOO-的FE%为8%,每生成1 mol C2H4转移12 mol e-,每生成1 mol HCOO-转移2 mol e-,故=,可得==。
10.D　铁片若被腐蚀,则作原电池的负极,发生氧化反应生成Fe2+,加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成,则证明溶液中没有Fe2+,即铁片未被腐蚀,故选D。
高考模拟练
1.A 2.B 3.C 4.C 5.C 6.B
1.A　根据放电时两电极的物质转化可知,放电时,锌电极为负极,NiOOH电极为正极,正极电势高于负极电势,A正确;OH-是阴离子,放电时移向负极,即移向锌电极,B错误;放电时,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-+4OH- [Zn(OH)4]2-,[Zn(OH)4]2-浓度增大,所以储液罐中K2[Zn(OH)4]溶液的浓度增大,C错误;充电时,NiOOH电极为阳极,阳极发生氧化反应,电极反应式为Ni(OH)2+OH--e- NiOOH+H2O,D错误。
反思升华　遇到复杂的化学电源时,需从题干中找出有价值的信息,例如本题中“放电时的电池结构如图”,这就提示我们题图中的物质转化为形成原电池时的变化,放电时锌电极为负极,NiOOH电极为正极。
2.B　放电时,Mg电极为负极,右侧电极为正极,正极的电势高于负极,A正确;放电时,右侧电极为正极,电极反应式为CoS2+4Li++4e- Co+2Li2S,每转移2 mol e-正极质量增加2 mol×7 g/mol=14 g,B错误;由题图可知,若充电电压为2.0 V,充电过程中Co会转化为Co3S4,放电时Co3S4不能参与反应,故会造成电池性能衰减,C正确;由题图可知,若充电电压为2.75 V,阳极的电极反应式为Co+2Li2S-4e- CoS2+4Li+,D正确。
3.C　2Fe3++2I- 2Fe2++I2为可逆反应,指针归零,说明该可逆反应达到了化学平衡状态,A正确;①中加入KI溶液后,碘离子浓度增大,平衡正向移动,a为负极,b为正极,指针向右偏转,B正确;②中加入硝酸银溶液后,生成碘化银沉淀,降低了碘离子浓度,平衡逆向移动,氧化性Fe3+4.C　实验Ⅰ中Fe作负极,C作正极,实验Ⅱ中Zn作负极,Fe作正极,所以实验Ⅱ中Zn保护了Fe,铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢,A正确;实验Ⅱ中Fe作正极,在正极氧气得电子发生还原反应,其电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,B正确;实验Ⅰ的现象不能说明K3[Fe(CN)6]溶液与Fe反应生成了Fe2+,25 min 时蓝色区域的出现是因为Fe失去电子生成Fe2+,K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2+发生反应生成蓝色沉淀,C错误;若将锌片换成铜片,Fe比Cu活泼,Fe作负极,Cu作正极,可推测铜片上氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子,铜片周边出现红色,Fe失电子发生氧化反应生成Fe2+,Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应,使铁钉周边出现蓝色,D正确。
5.C　催化电极b为阴极,阴极电势低于阳极,A正确;阳极的电极反应式为C2H5OH+Cl--2e- C2H5OCl+H+,B正确;转移2 mol电子时,产生2 mol H+,阴极消耗2 mol H+,产生的H+和消耗的H+的物质的量相同,故电解后溶液的pH不变,C错误;产生1 mol H2,转移2 mol电子,有1 mol C2H5OH被氧化成CH3CHO,1 mol CH3CHO又和2 mol C2H5OH反应生成DDE和水,共消耗3 mol C2H5OH,D正确。
6.B　由题干及图示信息可知,CO2经气孔X进入电极b中,发生反应CO2+2e- CO+O2-,未反应的CO2和生成的CO经Z气孔流出,O2-经固态CeO2定向移动到a电极,在a电极上放电:2O2--4e- O2↑,产生的O2经气孔Y流出。电极a为阳极,电极b为阴极,电解池中,阴离子向阳极移动,故O2-由电极b移向电极a,A、C正确;在气孔Z附近检测到少量Ce3+,不能说明发生了电极反应CeO2+e- Ce3++2O2-,也可能是高温下CO将CeO2还原为Ce3+,B错误;由于产生有毒气体CO,故必须将各层密封,防止气体泄漏,D正确。
7.答案　(1)O2　2HS+2H++2e- S2+2H2O　2NO+2S2+2H2O N2+4HS
(2)正极　CO+H2O-2e- CO2+2H+
(3)NaHCO3　阳　44　
(4)减小　
(5)玻璃棒、漏斗
(6)反应1为可逆反应,生成的Au3+会与王水中的Cl-反应生成AuC,降低了Au3+的浓度,使平衡正向移动,Au不断溶解
解析　(1)阳极为H2O电离出来的OH-放电生成O2,从A口出来的气体是O2;阴极为HS得电子发生还原反应,生成S2,电极反应式为2HS+2H++2e- S2+2H2O。由题图1可知吸收柱中除去NO的原理是2NO+2S2+2H2O N2+4HS。
(2)A极上CO失电子,发生氧化反应,A极作负极,负极反应式为CO+H2O-2e- CO2+2H+,则通O2的B极为正极。
(3)电解Na2CO3溶液,结合题图3可知,阳极反应为2H2O-4e-+4C O2↑+4HC,阴极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,则B处排出的溶液主要溶质为NaHCO3;钠离子向阴极移动,电解槽中的离子交换膜为阳离子交换膜;在标准状况下,11.2 L O2的物质的量为=0.5 mol,由关系式O2~4e-~2H2,n(H2)=2n(O2)=1 mol,转移电子的物质的量为2 mol,有2 mol Na+进入阴极区,有1 mol H2从阴极区逸出,所以阴极区溶液的质量变化为2 mol×23 g/mol-2 g=44 g。
(4)阴极上铜离子得电子产生铜单质,阳极上溶解的是Cu和比Cu活泼的Fe、Zn等,电解过程中硫酸铜溶液的浓度会减小。
(5)操作a是过滤,需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。
(6)王水中含有大量Cl-,Au3+与Cl-形成AuC,使Au+6HNO3(浓) Au(NO3)3+3NO2↑+3H2O平衡正向移动,Au不断溶解。
素养解读　本题以生产生活中的常见情境为素材,综合考查原电池、电解原理的应用及其相关计算。可提升学生利用化学知识解决具体情境中问题的能力,培养学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识的化学学科核心素养。
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