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章末綜合提升
一、電化學(xué)知識(shí)的綜合問題
該類題目的考查內(nèi)容通常有以下幾個(gè)方面：電極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動(dòng)方向、pH的變化以及電解質(zhì)溶液的復(fù)原、根據(jù)得失電子守恒處理相關(guān)數(shù)據(jù)等。
1.解答此類試題的關(guān)鍵
(1)理解原電池、電解池的工作原理
原電池的負(fù)極和正極分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)；電子從負(fù)極流出沿外電路流向正極，溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)。
電解池的陽極和陰極分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。電解質(zhì)溶液中陰離子向陽極移動(dòng)，陽離子向陰極移動(dòng)。根據(jù)陽極為活性電極或惰性電極可寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)。
(2)準(zhǔn)確判斷原電池和電解池
串聯(lián)電池中，若有燃料通入的電池為原電池，其中通入燃料的電極為負(fù)極；若兩個(gè)均為惰性電極，且沒有通入氣體，則該裝置為電解池。
(3)靈活利用電子轉(zhuǎn)移守恒處理數(shù)據(jù)
在進(jìn)行有關(guān)原電池和電解池的計(jì)算時(shí)，要寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等，可完成相應(yīng)計(jì)算。
2.多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷
(1)直接判斷：非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛酸蓄電池等為原電池，則其他裝置為電解池。如下圖所示，A為原電池，B為電解池。
(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷：原電池一般是兩種活動(dòng)性不同的金屬電極或一個(gè)金屬電極和一個(gè)石墨電極；而電解池一般是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)石墨電極，只根據(jù)電極材料一般不能判斷出電池類型，往往還需要結(jié)合電解質(zhì)溶液進(jìn)行判斷。原電池中的電極材料一般能和電解質(zhì)溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液反應(yīng)。如下圖所示，B為原電池，A為電解池。
(3)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷：在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如下圖所示。
若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。
3.綜合裝置中的有關(guān)計(jì)算
原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計(jì)算的根本依據(jù)是電子轉(zhuǎn)移守恒，分析時(shí)要注意兩點(diǎn)：
(1)串聯(lián)電路中各支路電流相等；
(2)并聯(lián)電路總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。如下圖所示。
圖中甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5gZn，Cu極上析出2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，Pt極上析出0.1molCl2，C極上析出6.4gCu。甲池中H＋被還原成H2，溶液pH變大；乙池中是電解CuCl2，電解后再加入適量CuCl2固體可使溶液復(fù)原。
　如圖所示，若電解5min時(shí)，測(cè)得銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問題：
(1)電源中X極是______(填“正”或“負(fù)”)極。
(2)通電5min時(shí)，B中共收集到224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液體積為200mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)＝______________________________________。
(3)若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后溶液中仍有Cl－，則電解后溶液的pH＝________(Kw＝1.0×10－14)。
答案：(1)負(fù)　(2)0.025mol·L－1　(3)13
解析：(1)銅電極增重，說明銀在銅電極析出，則銅電極為陰極，X為負(fù)極。(2)C中銅電極增重2.16g，即析出0.02molAg，線路中通過0.02mol電子；由4e－～O2可知，B中產(chǎn)生的O2只有0.005mol，即112mL；但B中共收集到224mL氣體，說明還有112mL是H2，即全部Cu2＋在陰極放電后，H＋接著放電產(chǎn)生了112mLH2，則通過0.01mol電子時(shí)，Cu2＋已被電解完；
由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005mol，
則c(CuSO4)＝＝0.025mol·L－1。
(3)由e－～OH－知，A中生成0.02molOH－，則c(OH－)＝0.1mol·L－1，pH＝13。
二、解答電解問題的規(guī)律方法
1.明確電極反應(yīng)規(guī)律
(1)陰極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)
①一般情況下，電極本身不參加反應(yīng)；
②一定是電解質(zhì)溶液中的陽離子“爭(zhēng)”得電子。
(2)陽極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)
①若為活性電極，則電極本身參加反應(yīng)；
②若為惰性電極，則電解質(zhì)溶液中的陰離子失電子而被氧化。
2.準(zhǔn)確判斷離子的放電順序
離子的放電順序主要取決于離子的本身性質(zhì)，還與離子的濃度、溶液的酸堿性有關(guān)。
(1)陽離子放電順序(從強(qiáng)到弱)
Ag＋、Hg2＋、Fe3＋、Cu2＋、H＋(酸)、Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋、H＋(H2O)、Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋。
(2)陰離子放電順序(從強(qiáng)到弱)
S2－、I－、Br－、Cl－、OH－、最高價(jià)含氧酸根離子(如NO、SO、CO)。
注意：Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只在熔融狀態(tài)下才能放電。
3.聯(lián)系分析電解問題的基本思路
(1)通電前：電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽離子(包括水電離出的H＋和OH－)。
(2)通電時(shí)：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析誰先放電(注意活潑金屬作陽極時(shí)陽極本身被氧化)。
(3)寫電極反應(yīng)，并結(jié)合題目要求分析電解結(jié)果，如兩極現(xiàn)象，水的電離平衡移動(dòng)、離子濃度的變化、pH的變化等。
4.判斷電解后溶液pH變化的方法
根據(jù)原溶液的酸堿性和電極產(chǎn)物即可對(duì)電解后溶液pH的變化作出正確的判斷，其方法如下：
(1)若電極產(chǎn)物只有H2而無O2，則pH變大。
(2)若電極產(chǎn)物只有O2而無H2，則pH變小。
(3)若電極產(chǎn)物既有O2又有H2，原溶液呈酸性則pH變小，原溶液呈堿性則pH變大，原溶液呈中性則pH不變。
5.電解池的常用計(jì)算方法
(1)正確書寫電解過程中各電極或各階段的電極反應(yīng)式。
(2)在同一電路中，根據(jù)各電極得失電子數(shù)相等建立等量關(guān)系(若分階段電解，則每個(gè)電極各階段的電極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子數(shù)總和相等)或根據(jù)電解總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。
　為了減少對(duì)環(huán)境的污染，煤在直接燃燒前要進(jìn)行脫硫處理。電解脫硫的基本原理如圖所示，利用電極反應(yīng)將Mn2＋轉(zhuǎn)化為Mn3＋，Mn3＋再將煤中的含硫物質(zhì)(主要成分是FeS2)氧化為Fe3＋和SO：FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋2SO＋16H＋。已知：兩電極為完全相同的惰性電極。
回答下列問題：
(1)M為電源的________(填“正極”或“負(fù)極”)。
(2)電解池剛開始工作時(shí)，R上的電極反應(yīng)式為________________________________________
________________________________________________________________________________。
(3)電解池工作時(shí)，SO往____(填“P”或“R”)極移動(dòng)，一段時(shí)間后，混合液中SO的物質(zhì)的量______(填“變大”、“變小”或“不變”)。
(4)若電路中轉(zhuǎn)移0.3mol電子，則此時(shí)消耗的FeS2的質(zhì)量為______g(不考慮其他反應(yīng))，產(chǎn)生的氣體的體積為______L(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
(5)電解過程中，混合溶液中的pH將________(填“變大”、“變小”或“不變”)。
答案：(1)正極　(2)2H＋＋2e－===H2↑
(3)P　變大　(4)2.4　3.36　(5)變小
解析：根據(jù)原理裝置圖可知，Mn2＋在陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極的電極反應(yīng)式為Mn2＋－e－===Mn3＋，H＋在陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陰極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，混合液中發(fā)生反應(yīng)FeS2＋15Mn3＋＋8H2O===Fe3＋＋15Mn2＋＋2SO＋16H＋，據(jù)此分析解答問題。(1)Mn2＋在陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故M為電源的正極。(2)電解池剛開始工作時(shí)，H＋在陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，R上的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。(3)電解池工作時(shí)，陰離子移向陽極，故SO往P極移動(dòng)；由總反應(yīng)可知，反應(yīng)生成了SO，一段時(shí)間后，混合液中SO的物質(zhì)的量變大。(4)1molFeS2轉(zhuǎn)移15mol電子，故轉(zhuǎn)移0.3mol電子，則此時(shí)消耗的FeS2的物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×120g/mol＝2.4g；生成1mol氫氣轉(zhuǎn)移2mol電子，故轉(zhuǎn)移0.3mol電子，則氫氣的物質(zhì)的量為0.15mol，標(biāo)況下的體積為0.15mol×22.4L/mol＝3.36L。(5)根據(jù)總反應(yīng)可知，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c(H＋)增大，pH變小。
三、電解原理在物質(zhì)制備中的應(yīng)用
1.電解原理常用于物質(zhì)的制備，具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)試劑純凈和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，電解原理能使許多不能自發(fā)的反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。工業(yè)上常用多室電解池制備物質(zhì)，多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過性，即允許帶某種電荷的離子通過而限制帶相反電荷的離子通過，將電解池分為兩室、三室、多室等，以達(dá)到濃縮、凈化、提純及電化學(xué)合成的目的。
2.多室電解池的分析思路
　H3PO2可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：
(1)寫出陽極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________
________________________________________________________________________________。
(2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：________________________________________________
________________________________________________________________________________。
(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有________雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是________________________________________
________________________________________________________________________________。
答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
(2)陽極室的H＋穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2
(3)PO　H2PO或H3PO2被氧化
1.(2023·全國(guó)新課標(biāo)卷)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質(zhì)溶液的電池，其示意圖如下所示。放電時(shí)，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.放電時(shí)V2O5為正極
B.放電時(shí)Zn2＋由負(fù)極向正極遷移
C.充電總反應(yīng)：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D.充電陽極反應(yīng)：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
答案：C
解析：由題中信息可知，該電池中Zn為負(fù)極、V2O5為正極，電池的總反應(yīng)為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。由題中信息可知，放電時(shí)，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5發(fā)生了還原反應(yīng)，則放電時(shí)V2O5為正極，A正確；Zn為負(fù)極，放電時(shí)Zn失去電子變?yōu)閆n2＋，陽離子向正極遷移，則放電時(shí)Zn2＋由負(fù)極向正極遷移，B正確；電池在放電時(shí)的總反應(yīng)為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，則其在充電時(shí)的總反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C錯(cuò)誤；充電陽極上ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5，則陽極的電極反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D正確；故選C。
2.(2023·全國(guó)甲卷)用可再生能源電還原CO2時(shí)，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx-Ti電極上
B.Cl－從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極
C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D.每轉(zhuǎn)移1mol電子，陽極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
答案：C
解析：由題圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的IrOx-Ti電極為電解池的陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，電解池工作時(shí)，氫離子通過質(zhì)子交換膜由陽極室進(jìn)入陰極室。析氫反應(yīng)為還原反應(yīng)，應(yīng)在陰極發(fā)生，即在銅電極上發(fā)生，故A錯(cuò)誤；離子交換膜為質(zhì)子交換膜，只允許氫離子通過，Cl－不能通過，故B錯(cuò)誤；銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，故C正確；水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每轉(zhuǎn)移1mol電子，生成0.25molO2，在標(biāo)況下體積為5.6L，故D錯(cuò)誤；故選C。
3.(2023·全國(guó)乙卷)室溫鈉—硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉—硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：S8＋e－→S，S＋e－→S，2Na＋＋S＋2(1－)e－→Na2Sx
下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.充電時(shí)Na＋從鈉電極向硫電極遷移
B.放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→b
C.放電時(shí)正極反應(yīng)為2Na＋＋S8＋2e－→Na2Sx
D.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能
答案：A
解析：由題意可知放電時(shí)硫電極得電子，硫電極為原電池正極，鈉電極為原電池負(fù)極。充電時(shí)為電解池裝置，陽離子移向陰極，即鈉電極，故充電時(shí)，Na＋由硫電極遷移至鈉電極，A錯(cuò)誤；放電時(shí)Na在a電極失去電子，失去的電子經(jīng)外電路流向b電極，硫黃粉在b電極上得電子與a電極釋放出的Na＋結(jié)合得到Na2Sx，電子在外電路的流向?yàn)閍→b，B正確；由題給硫電極發(fā)生的反應(yīng)依次標(biāo)號(hào)為①②③，由×①＋×②＋③可以得到放電時(shí)正極的反應(yīng)式為2Na＋＋S8＋2e－→Na2Sx，C正確；炭化纖維素紙中含有大量的炭，炭具有良好的導(dǎo)電性，可以增強(qiáng)硫電極的導(dǎo)電性能，D正確；故選A。
4.(2023·湖北卷)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol·h－1。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.b電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B.離子交換膜為陰離子交換膜
C.電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過PTFE膜
D.海水為電解池補(bǔ)水的速率為2xmol·h－1
答案：D
解析：由題圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽極，b電極與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陽極反應(yīng)為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，電池總反應(yīng)為2H2O2H2↑＋O2↑。b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正確；該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，為保持OH－濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH－要通過離子交換膜進(jìn)入陽極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，故B正確；動(dòng)能高的水分子為水蒸氣，根據(jù)題圖中信息可知水蒸氣可以穿過PTFE膜，以確保最終KOH溶液濃度不變，故C正確；由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為xmol·h－1，則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是xmol·h－1，故D錯(cuò)誤；故選D。
5.(2023·遼寧卷)某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　)
A.b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)
B.理論上轉(zhuǎn)移2mole－生成4gH2
C.電解后海水pH下降
D.陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
答案：D
解析：由題圖可知，左側(cè)電極產(chǎn)生氧氣，則左側(cè)電極為陽極，電極a為正極，右側(cè)電極為陰極，b電極為負(fù)極，該裝置的總反應(yīng)產(chǎn)生氧氣和氫氣，相當(dāng)于電解水。外電路中電流由電勢(shì)高的一極流向電勢(shì)低的一極，由分析可知，a為正極，b為負(fù)極，則a端電勢(shì)高于b端電勢(shì)，A錯(cuò)誤；右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，則理論上轉(zhuǎn)移2mole－生成2gH2，B錯(cuò)誤；電解總反應(yīng)為Cl－＋H2OClO－＋H2↑，電解后ClO－水解使溶液呈堿性，海水pH上升，C錯(cuò)誤；由題圖可知，陽極上的電極反應(yīng)為Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正確；故選D。
單元檢測(cè)卷(四)　化學(xué)反應(yīng)與電能
時(shí)間：75分鐘　分值：100分
(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)
一、選擇題(本題包括14小題，每小題3分，共42分；每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)
1.《本草綱目》中載有一藥物，名“銅青”。陳藏器曰：生熟銅皆有青，即是銅之精華，大者即空綠，以次空青也。銅青則是銅器上綠色者，淘洗用之。反應(yīng)原理為(　　)
A.析氫腐蝕 B.吸氧腐蝕
C.化學(xué)腐蝕 D.置換反應(yīng)
答案：C
解析：銅在空氣中長(zhǎng)時(shí)間放置，會(huì)與空氣中氧氣、二氧化碳、水反應(yīng)生成堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3，發(fā)生反應(yīng)為2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3，所以反應(yīng)原理為化學(xué)腐蝕。
2.如圖所示的裝置，通電一段時(shí)間后，測(cè)得甲池中某電極質(zhì)量增加，乙池中某電極上析出某金屬。下列說法正確的是(　　)
A.甲池中b電極上析出金屬銀，乙池中c電極上析出某金屬
B.甲池中a電極上析出金屬銀，乙池中d電極上析出某金屬
C.某鹽溶液可能是CuSO4溶液
D.某鹽溶液可能是Mg(NO3)2溶液
答案：C
解析：甲池中a為電解池陰極，乙池中c為電解池陰極，故甲池中電極質(zhì)量增加的應(yīng)該是a極，電極反應(yīng)：Ag＋＋e－===Ag，乙池中析出某金屬的電極為c極，故A、B均錯(cuò)誤；某鹽溶液可以是硫酸銅溶液，在c電極上析出銅，C正確；若為硝酸鎂，則不會(huì)析出金屬，D錯(cuò)誤；故選C。
3.下列有關(guān)化學(xué)電池裝置的敘述中，不正確的是(　　)
A B C D
銅表面 產(chǎn)生氣泡 鋅筒作負(fù) 極，被氧化 電池充電時(shí)，溶液酸性增強(qiáng) 電流由a通過導(dǎo)線流向極b
答案：D
解析：鋅銅—稀硫酸原電池中銅為正極，H＋在銅片表面被還原，產(chǎn)生氣泡，故A正確；Zn易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極，生成的鋅離子進(jìn)入電解質(zhì)中，故B正確；放電時(shí)的電池反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，原電池反應(yīng)中，不斷消耗硫酸，溶液的酸性減弱，充電時(shí)與上述相反，故C正確；原電池工作時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，即電子由a經(jīng)外電路流向電極b，電流從b流向a，故D錯(cuò)誤；故選D。
4.科學(xué)家開發(fā)了一種綠色環(huán)保“全氫電池”，其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.吸附層a發(fā)生的電極反應(yīng)：H2－2e－＋2OH－===2H2O
B.離子交換膜只允許Na＋通過
C.一段時(shí)間后右極室pH增大
D.“全氫電池”將酸堿反應(yīng)的中和能轉(zhuǎn)化為電能
答案：B
解析：吸附層a吸收H2，作負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)：H2－2e－＋2OH－===2H2O，吸附層b釋放H2，作正極，發(fā)生的電極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，故A正確；NaClO4的作用是某種離子定向移動(dòng)而形成電流，若離子交換膜允許Na＋通過，那么為陽離子交換膜，則H＋也可通過陽膜，故B錯(cuò)誤；右極室發(fā)生的電極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，一段時(shí)間后，pH增大，C正確；將正、負(fù)電極反應(yīng)疊加可知，實(shí)際發(fā)生的是H＋＋OH－===H2O，全氫電池工作時(shí)，將酸堿反應(yīng)的中和能轉(zhuǎn)化為電能，D正確；故答案選B。
5.將圖1所示裝置中的鹽橋(含瓊脂—飽和KCl溶液)換成銅絲與石墨棒連接得到圖2所示裝置，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針仍然有偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是(　　)
A.圖1中，電路中轉(zhuǎn)移電子0.2mol，則甲池NaCl溶液的質(zhì)量增加大于5.6g
B.圖1中的石墨電極與圖2中乙池石墨a電極的電極反應(yīng)式不同
C.兩圖所示裝置的能量變化均是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D.圖2中電子流向?yàn)镕e→電流計(jì)→石墨a→經(jīng)電解質(zhì)到達(dá)石墨b→銅絲→石墨c→Fe
答案：A
解析：圖1中鐵棒質(zhì)量減少5.6g，則甲池NaCl溶液中增加了5.6g亞鐵離子，而鹽橋中的氯離子向甲池中移動(dòng)，所以甲池質(zhì)量增加大于5.6g，A正確；圖1為原電池，石墨上銅離子得電子生成Cu，圖2中乙池為電解池，石墨a電極與負(fù)極Fe相連為陰極，陰極上銅離子得電子生成Cu，所以兩個(gè)電極的反應(yīng)式相同，B錯(cuò)誤；圖1為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，圖2中甲池為原電池，乙池為電解池，則乙池中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C錯(cuò)誤；電子只在導(dǎo)線中移動(dòng)，不能進(jìn)入溶液，則圖2中電子流向?yàn)镕e→電流計(jì)→石墨a，石墨b→銅絲→石墨c，D錯(cuò)誤；故選A。
6.中科院研制出一種陶瓷基混合導(dǎo)體透氧膜，它允許電子和O2－同時(shí)透過，可實(shí)現(xiàn)水連續(xù)分解制H2，工作時(shí)，CO、H2O分別在透氧膜的兩側(cè)反應(yīng)，工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.CO在b側(cè)反應(yīng)
B.當(dāng)產(chǎn)生H233.6L時(shí)，CO消耗1.5mol
C.a側(cè)的電極反應(yīng)式為H2O＋2e－===H2↑＋O2－
D.該裝置實(shí)現(xiàn)了太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
答案：B
解析：由題圖知，CO在b側(cè)失去電子被氧化，電子從b側(cè)透過膜進(jìn)入a側(cè)，水得電子生成氫氣，A正確；未指明是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況，當(dāng)產(chǎn)生H233.6L時(shí)，不能計(jì)算出消耗CO的物質(zhì)的量，B錯(cuò)誤；a側(cè)，水得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為H2O＋2e－===H2↑＋O2－，C正確；光照下，水得電子生成H2和O2－，O2－經(jīng)過透氧膜進(jìn)入b側(cè)，CO在b側(cè)失去電子被氧化、在O2－參與下生成二氧化碳，則該裝置實(shí)現(xiàn)了太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，D正確；故選B。
7.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法正確的是(　　)
A.電解飽和食鹽水時(shí)，若陰陽兩極產(chǎn)生氣體的總質(zhì)量為73g，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA
B.14.0gFe發(fā)生吸氧腐蝕生成Fe2O3·xH2O，電極反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.5NA
C.用電解粗銅的方法精煉銅，當(dāng)電路中通過的電子數(shù)為NA時(shí)，陽極應(yīng)有32gCu轉(zhuǎn)化為Cu2＋
D.利用2ClO2＋2Cl－2ClO＋Cl2生成1molCl2時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8NA
答案：B
解析：電解飽和食鹽水時(shí)電極總反應(yīng)為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，若陰陽兩極產(chǎn)生氣體分別是氫氣與氯氣，且物質(zhì)的量之比為1∶1，若氣體的總質(zhì)量為73g，則說明反應(yīng)生成的氫氣與氯氣的物質(zhì)的量各自為1mol，根據(jù)關(guān)系式H2～2e－可知，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA，A錯(cuò)誤；14.0gFe的物質(zhì)的量為＝0.25mol，F(xiàn)e發(fā)生吸氧腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，則電極反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.25mol×2NA＝0.5NA，F(xiàn)e2O3·xH2O中＋3價(jià)Fe生成是Fe(OH)2被空氣氧化所致，非電極反應(yīng)，B正確；電解精煉銅時(shí)，陽極為粗銅，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)有：比銅活潑的雜質(zhì)金屬失電子發(fā)生氧化反應(yīng)以及Cu失電子的氧化反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋，當(dāng)電路中通過的電子數(shù)為NA時(shí)，即電路中通過1mol電子，Cu失去的電子應(yīng)小于1mol，陽極反應(yīng)的Cu的物質(zhì)的量小于0.5mol，則陽極反應(yīng)的Cu的質(zhì)量小于0.5mol×64g/mol＝32g，C錯(cuò)誤；根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，ClO2→ClO，2Cl－→Cl2，氯氣只作氧化產(chǎn)物，ClO只作還原產(chǎn)物，生成1molCl2時(shí)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1mol×2×[0－(－1)]＝2mol，D錯(cuò)誤；故選B。
8.我國(guó)科研工作者設(shè)計(jì)了一種多功能的質(zhì)子陶瓷燃料電池膜反應(yīng)器(如圖所示)，在單一的膜反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)了乙烯—電能的聯(lián)產(chǎn)和溫室氣體N2O的降解。下列說法正確的是(　　)
A.電極a為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B.H＋由電極a移向電極b
C.電極b發(fā)生的電極反應(yīng)為N2O＋H2O＋2e－===2OH－＋N2
D.每生成11.2LC2H4，降解的N2O的物質(zhì)的量為0.5mol
答案：B
解析：電極a發(fā)生的電極反應(yīng)為C2H6－2e－===C2H4＋2H＋，失去電子，電極a為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，并生成H＋，H＋由電極a移向電極b，故A錯(cuò)誤、B正確；根據(jù)信息“多功能的質(zhì)子陶瓷燃料電池膜”確定電極b發(fā)生的電極反應(yīng)為N2O＋2H＋＋2e－===H2O＋N2，C錯(cuò)誤；未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況，由氣體體積無法計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)，D錯(cuò)誤；故選B。
9.如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，下列說法不正確的是(　　)
A.裝置為鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)
B.一段時(shí)間后，向插入鐵釘?shù)牟Ａ矁?nèi)滴入NaOH溶液，即可觀察到鐵釘附近的溶液有沉淀產(chǎn)生
C.向插入石墨棒的玻璃筒內(nèi)滴入石蕊溶液，可觀察到石墨附近的溶液變紅
D.若將裝置中飽和食鹽水換成稀硫酸，裝置為析氫腐蝕
答案：C
解析：食鹽水顯中性，裝置為鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)，A正確；一段時(shí)間后，有亞鐵離子產(chǎn)生，向插入鐵釘?shù)牟Ａ矁?nèi)滴入NaOH溶液，即可觀察到鐵釘附近的溶液有沉淀產(chǎn)生，B正確；石墨棒是正極，氧氣得到電子轉(zhuǎn)化為氫氧根離子，滴入石蕊溶液，可觀察到石墨附近的溶液變藍(lán)，C錯(cuò)誤；若將裝置中飽和食鹽水換成稀硫酸，裝置為析氫腐蝕，D正確，答案選C。
10.天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)以KOH溶液為電解質(zhì)，CoP和Ni2P納米片為催化電極材料，電催化合成偶氮化合物()的裝置如圖所示(R代表烴基)。下列說法正確的是(　　)
A.若用鉛酸蓄電池作為電源，CoP極連接鉛酸蓄電池的正極
B.Ni2P電極反應(yīng)式為RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2O
C.合成1mol偶氮化合物，需轉(zhuǎn)移4mol電子
D.離子交換膜是陽離子交換膜
答案：B
解析：該裝置為電解池，Ni2P電極上是RCH2NH2失電子生成RCN，發(fā)生氧化反應(yīng)，Ni2P為陽極，電極反應(yīng)為RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2O，消耗OH－，CoP電極上硝基苯變?yōu)榕嫉衔铮l(fā)生的是還原反應(yīng)，為電解池的陰極，電極反應(yīng)＋8e－＋4H2O===＋8OH－，據(jù)此分析判斷。鉛酸蓄電池屬于二次電池，其電極材料分別是Pb和PbO2，工作時(shí)負(fù)極材料是Pb，Pb失電子生成硫酸鉛，PbO2為正極，該裝置為電解池，CoP電極上硝基苯變?yōu)榕嫉衔铮l(fā)生的是還原反應(yīng)，為電解池的陰極，CoP極連接鉛酸蓄電池的負(fù)極，故A錯(cuò)誤；Ni2P電極上是RCH2NH2失電子生成RCN，發(fā)生氧化反應(yīng)，Ni2P為陽極，電極反應(yīng)為RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2O，故B正確；CoP電極上硝基苯變?yōu)榕嫉衔铮姌O反應(yīng)：2＋8e－＋4H2O===＋8OH－，合成1mol偶氮化合物，要轉(zhuǎn)移8mole－，故C錯(cuò)誤；由Ni2P電極上是RCH2NH2失電子生成RCN，Ni2P電極反應(yīng)式：RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2O可知，陽極上的反應(yīng)會(huì)消耗OH－，為保持電中性，左端OH－通過陰離子交換膜移向右端，所以該離子交換膜是陰離子交換膜，故D錯(cuò)誤；故選B。
11.包覆納米硅復(fù)合材料(GS-Si)的可充電石墨烯電池工作原理如圖所示。放電時(shí)，GS-Si包覆石墨烯電極上的物質(zhì)變化為C6Li→C6Li1－x；多元含鋰過渡金屬氧化物電極上的物質(zhì)變化為L(zhǎng)i1－xMO2→LiMO2，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.放電時(shí)，膠狀聚合物電解質(zhì)和固體電解質(zhì)的作用均為傳導(dǎo)離子，構(gòu)成閉合回路
B.若放電前兩個(gè)電極質(zhì)量相等，轉(zhuǎn)移0.1mol電子后兩個(gè)電極質(zhì)量相差0.7g
C.充電時(shí)，與正極連接的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iMO2－xe－===Lil－xMO2＋xLi＋
D.為保護(hù)電池，GS-Si包覆石墨烯的電極反應(yīng)不能進(jìn)行至C6Li－e－===C6＋Li＋
答案：B
解析：放電時(shí)，電池內(nèi)電路由膠狀聚合物電解質(zhì)、隔膜、固體電解質(zhì)構(gòu)成，放電時(shí)，膠狀聚合物電解質(zhì)和固體電解質(zhì)的作用均為傳導(dǎo)Li＋，構(gòu)成閉合回路，A正確；由電極反應(yīng)可知，放電時(shí)，轉(zhuǎn)移0.1mol電子后，負(fù)極材料減少0.1molLi＋，正極材料增加0.1molLi＋，因此轉(zhuǎn)移0.1mol電子后兩個(gè)電極質(zhì)量相差0.1mol×2×7g/mol＝1.4g，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，正極反應(yīng)式為xLi＋＋xe－＋Li1－xMO2===LiMO2，則充電時(shí)，與正極連接的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iMO2－xe－===Lil－xMO2＋xLi＋，C正確；若GS-Si包覆石墨烯的電極反應(yīng)進(jìn)行至C6Li－e－===C6＋Li＋，石墨烯電極會(huì)被氧化，損傷電極，因此為保護(hù)電池，GS-Si包覆石墨烯的電極反應(yīng)不能進(jìn)行至C6Li－e－===C6＋Li＋，D正確；故選B。
12.下列說法中不正確的是(　　)
A.甲圖中鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕
B.乙圖中鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕
C.丙圖中將鋅板換成銅板對(duì)鋼閘門保護(hù)效果更好
D.丁圖中鋼閘門作為陰極而受到保護(hù)
答案：C
解析：A.由題圖可知，正極上氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，則題圖給鋼鐵腐蝕為吸氧腐蝕，故A正確；B.由題圖可知，正極上氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，則題圖給鋼鐵腐蝕為析氫腐蝕，故B正確；C.由題圖可知，題圖給鋼閘門保護(hù)方法為犧牲陽極法，若將鋅換成比鐵活潑性弱的銅，鋼閘門中的鐵作原電池的負(fù)極，鋼閘門的腐蝕速率會(huì)加快，故C錯(cuò)誤；D.由題圖可知，題圖給鋼閘門保護(hù)方法為外加電流法，鋼閘門與直流電源的負(fù)極相連作電解池的陰極被保護(hù)，故D正確；故選C。
13.納米零價(jià)鐵除去酸性廢水中的三氯乙烯、五價(jià)砷的原理如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A.該處理過程中將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B.該處理過程中納米零價(jià)鐵中的Fe為正極
C.每生成11.2L乙烷，轉(zhuǎn)移電子0.4mol
D.酸性廢水中的五價(jià)砷除去過程中As和S都被Fe2＋還原了
答案：D
解析：根據(jù)題中原理圖分析，處理過程中，F(xiàn)e由0價(jià)轉(zhuǎn)化為Fe2＋，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，做原電池負(fù)極，在酸性條件下，C2HCl3被還原為乙烷，則電極反應(yīng)式為C2HCl3＋5H＋＋8e－===C2H6＋3Cl－，亞鐵離子在酸性條件下和AsO、SO發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其反應(yīng)的離子方程式為14Fe2＋＋SO＋AsO＋14H＋===FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2O；此據(jù)此解答。由上述分析可知，該處理過程是利用原電池原理，即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯(cuò)誤；由上述分析可知，F(xiàn)e由0價(jià)轉(zhuǎn)化為Fe2＋，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，做原電池負(fù)極，故B錯(cuò)誤；由于缺少標(biāo)準(zhǔn)狀況這個(gè)條件，氣體摩爾體積Vm不能使用22.4L/mol這個(gè)數(shù)值來計(jì)算乙烷的物質(zhì)的量，故C錯(cuò)誤；由上述分析可知，亞鐵離子在酸性條件下和AsO、SO發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其反應(yīng)的離子方程式為14Fe2＋＋SO＋AsO＋14H＋===FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2O，此反應(yīng)中As元素、S元素均得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e2＋失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，即酸性廢水中的五價(jià)砷除去過程中As和S都被Fe2＋還原了，故D正確；答案為D。
14.近年來國(guó)家大力扶持新能源項(xiàng)目建設(shè)。圖1是太陽能電池工作示意圖，可與圖2石墨烯鋰電池聯(lián)合使用。已知石墨烯鋰電池的反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6＋Li1－xMO2C6＋LiMO2(M＝Mn、Co、Ni)，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.給石墨烯鋰電池充電時(shí)，Y接太陽能電池的P電極
B.石墨烯鋰電池具有能量密度高的優(yōu)點(diǎn)
C.石墨烯鋰電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)ixC6－xe－===xLi＋＋C6
D.石墨烯鋰電池充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移2mol電子，圖2陽極質(zhì)量減少7g
答案：D
解析：由圖1可知，太陽能電池中帶正電粒子向P電極移動(dòng)，故P電極為正極，N電極為負(fù)極；圖2中，根據(jù)價(jià)態(tài)變化，放電時(shí)Li1－xMO2→LiMO2，M元素的化合價(jià)降低，LixC6→C6＋Li＋，Li元素化合價(jià)升高，可知，石墨烯鋰電池放電時(shí)，X為負(fù)極，Y為正極，石墨烯鋰電池充電時(shí)，X為陰極，Y為陽極，據(jù)此作答。給石墨烯鋰電池充電時(shí)，Y為陽極接太陽能電池的P電極正極，A項(xiàng)正確；鋰的密度小，可知石墨烯鋰電池具有能量密度高的優(yōu)點(diǎn)，B項(xiàng)正確；石墨烯鋰電池放電時(shí)，LixC6→C6＋Li＋，Li元素化合價(jià)升高，則負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)ixC6－xe－===xLi＋＋C6，C項(xiàng)正確；Y為陽極，電極方程式為L(zhǎng)iMO2－xe－===Li1－xMO2＋xLi＋，每轉(zhuǎn)移xmol電子，圖2陽極質(zhì)量減少7xg，則每轉(zhuǎn)移2mol電子，圖2陽極質(zhì)量減少14g，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選D。
二、非選擇題(本題包括4小題，共58分)
15.(12分)知識(shí)的梳理和感悟是有效學(xué)習(xí)的方法之一。某學(xué)習(xí)小組將有關(guān)“電解飽和食鹽水”的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理，形成如下問題(顯示的電極均為石墨)。
(1)圖1中，電解一段時(shí)間后，氣球b中的氣體是____________________(填化學(xué)式)，U形管______(填“左”或“右”)邊的溶液變紅。
(2)利用圖2制作一種環(huán)保型消毒液發(fā)生器，電解可制備“84”消毒液的有效成分，則c為電源的________極；該發(fā)生器中反應(yīng)的總離子方程式為___________________________________
________________________________________________________________________________。
(3)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國(guó)際上公認(rèn)的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。下圖是目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝。
①陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：_____________________________________________
_________________________________________________________________________。
②當(dāng)陰極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mL氣體時(shí)，通過陽離子交換膜離子的物質(zhì)的量為____________。
答案：(1)H2　右　(2)負(fù)　Cl－＋H2OClO－＋H2↑　(3)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　②0.01mol
解析：(1)圖1中，根據(jù)電子流向知，左邊電極是電解池陽極，右邊電極是電解池陰極，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)陰極附近產(chǎn)生NaOH。(2)要制取“84”消毒液，應(yīng)創(chuàng)造氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO的環(huán)境，為了使反應(yīng)更充分，則下面電極生成氯氣，上面電極附近有NaOH生成，上面電極生成氫氣，為陰極，則c為負(fù)極，d為正極。(3)①依據(jù)題干信息，陽極Cl－被氧化為ClO2，根據(jù)電子守恒和電荷守恒，寫出電極反應(yīng)式。②內(nèi)外電路中轉(zhuǎn)移的電荷數(shù)是相等的，電極上得到或失去一個(gè)電子，電解質(zhì)溶液中必然有一個(gè)正電荷通過陽離子交換膜。陰極反應(yīng)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以n(Na＋)＝n(e－)＝2n(H2)＝0.01mol。
16.(12分)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。
(1)用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時(shí)得到H2SO4，其原理如下圖所示。(電極材料為石墨)a極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。
(2)電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。
①寫出電解時(shí)NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_____________________________________
_______________________________________________________________________________。
②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO2被吸收，通過陽離子交換膜(只允許陽離子通過)的H＋為______mol。
(3)SO2和NOx是主要大氣污染物，利用下圖裝置可同時(shí)吸收SO2和NO。
a是直流電源的________極。
①已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，陽極的電極反應(yīng)為_____________。
②用離子方程式表示吸收NO的原理：________________________________________
_________________________________________________________________________。
答案：(1)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(2)①NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋　②0.1
(3)①負(fù)　②2H2O＋SO2－2e－===4H＋＋SO　③2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
解析：(1)Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時(shí)得到H2SO4，該裝置為電解池，Na＋向a極移動(dòng)，說明a極為陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；(2)①由題圖知，電解時(shí)，左室中電極上水放電生成H2，則左室為陰極室，右室為陽極室，陽極通入的是含氮氧化物，生成的是硝酸，陽極反應(yīng)式為NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋；②有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO2被吸收，二氧化氮的物質(zhì)的量為0.1mol，結(jié)合電極反應(yīng)式，轉(zhuǎn)移電子0.1mol，則通過陽離子交換膜的H＋為0.1mol；(3)①由圖可知硫元素的化合價(jià)由＋4價(jià)降低為＋3價(jià)，發(fā)生還原反應(yīng)，作電解池的陰極，與直流電源的負(fù)極相接；②已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，電解液為酸性，陽極的電極反應(yīng)為2H2O＋SO2－2e－===4H＋＋SO；③結(jié)合圖示信息，吸收NO的離子方程式：2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO。
17.(16分)鐵、鋁及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。
(1)某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護(hù)。
為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述________(填裝置序號(hào))裝置原理進(jìn)行防護(hù)；裝置③中總反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________________________
________________________________________________________________________________。
(2)用甲烷或其他有機(jī)物、氧氣為原料可設(shè)計(jì)成原電池，以CnH2nOn、O2為原料，硫酸溶液為電解質(zhì)設(shè)計(jì)成燃料電池，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為______________________________________
________________________________________________________________________________。
(3)圖1是在金屬鋅板上貼上一張用某溶液浸濕的濾紙，圖2是NaBH4/H2O2燃料電池。
圖2電池負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng)為______________________________________________________
________________________________________________________________________________；
若用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b直接相連，則濾紙出現(xiàn)________色，c位置的電極反應(yīng)式為___________________________________________________________，
若用KI-淀粉溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b與A、B電極相連，鉛筆芯c點(diǎn)處出現(xiàn)藍(lán)色，則b接的是________(填“A”或“B”)電極。
答案：(1)②③　2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑
(2)CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2＋4nH＋
(3)BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O　紅
O2＋2H2O＋4e－===4OH－　B
解析：(1)①裝置為原電池，鐵為負(fù)極，被腐蝕；②裝置為原電池，鋅為負(fù)極被腐蝕，鐵作正極被保護(hù)；③裝置為電解池，鐵作陰極被保護(hù)。裝置③中鐵被保護(hù)，實(shí)際是電解飽和食鹽水，生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2)燃料電池中燃料作負(fù)極，反應(yīng)失去電子，在酸性條件下生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)為CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2＋4nH＋。(3)NaBH4/H2O2燃料電池中負(fù)極為BH發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O，即A為負(fù)極，B為正極。若用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕濾紙，形成原電池，鋅失去電子，鉛筆芯為正極，氧氣得到電子，在該電極生成氫氧化鈉，使酚酞變紅色；c點(diǎn)的電極反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若用KI-淀粉溶液浸濕濾紙，c處出現(xiàn)藍(lán)色，則c處發(fā)生反應(yīng)2I－－2e－===I2，c為陽極，則b接電池正極，因?yàn)锳是負(fù)極，B是正極，所以b連接B極。
18.(18分)氨是一種重要的化工原料，電化學(xué)合成氨在工業(yè)上起著相當(dāng)重要的作用。
(1)如圖所示是電解法合成氨反應(yīng)裝置示意圖
b極為______(填“陰”或“陽”)極，a極的電極反應(yīng)式為_______________________；
②電解裝置中質(zhì)子交換膜的作用為__________________________________________________
________________________________________________________________________________；
③若b極產(chǎn)生的O2在一定條件下的體積為336L，a極中通入相同條件下N2的總體積為672L，則N2的轉(zhuǎn)化率為________%(保留兩位有效數(shù)字)。
(2)近幾年科學(xué)家研究通過一種生物燃料電池實(shí)現(xiàn)室溫下合成氨，其工作原理如圖：
該電池負(fù)極是電極______(填“a”或“b”)，正極的電極反應(yīng)方程式為_________________
______________________________________________________________________________；
對(duì)比傳統(tǒng)的工業(yè)合成氨，生物燃料電池合成氨的優(yōu)點(diǎn)是_______________________________
_____________________________________________________________________(任寫一條)。
(3)以懸浮的納米Fe2O3作催化劑，H2O和N2為原料直接常壓電化學(xué)合成氨方面取得了突破性進(jìn)展。其工作原理如圖所示：
①Ni電極處發(fā)生的總反應(yīng)為N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－。已知該反應(yīng)分為兩步，其中第二步的反應(yīng)為2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3，則第一步反應(yīng)為______________________。②蒙乃爾篩網(wǎng)處發(fā)生的電極反應(yīng)為_________________________________________________。
答案：(1)①陽　N2＋6e－＋6H＋===2NH3
②質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道，并阻隔陰陽極產(chǎn)物接觸　③33　
(2)a　MV2＋＋e－===MV＋　條件溫和(或生成氨的同時(shí)釋放電能)
(3)①Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－
②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
解析：①b極上H2O中O元素失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，因此b極為陽極；a極上N2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，因此a極為陰極，其電極反應(yīng)式為N2＋6e－＋6H＋===2NH3；②質(zhì)子交換膜只允許H＋和H2O通過，a極上會(huì)消耗H＋，b極上會(huì)生成H＋，NH3能與H＋反應(yīng)生成NH，因此質(zhì)子交換膜的作用是質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道，并阻隔陰陽極產(chǎn)物接觸；③b極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒可知參加反應(yīng)各物質(zhì)關(guān)系式為2N2～3O2，理論條件下，生成O2和通入N2的體積比為3∶2，若b極產(chǎn)生O2336L，則應(yīng)消耗N2的體積為336L×＝224L，通入N2的體積為672L，則N2的轉(zhuǎn)化率為×100%≈33%。(2)根據(jù)裝置中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，電極b上MV2＋轉(zhuǎn)化為MV＋，過程中得到電子，則電子從電極a流向電極b，電極a為負(fù)極，電極b為正極；正極的電極反應(yīng)式為MV2＋＋e－===MV＋；該電化學(xué)裝置運(yùn)行過程中，利用生物燃料電池在室溫下合成氨，既不需要高溫加熱，同時(shí)還能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，因此較之于傳統(tǒng)的合成氨工業(yè)，該方法的優(yōu)點(diǎn)有：條件溫和、生成氨的同時(shí)釋放電能。(3)①Ni電極處兩步反應(yīng)合并得到總電極反應(yīng)式N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－，再根據(jù)電解質(zhì)成分及第二步反應(yīng)的方程式，總方程式與第二步反應(yīng)方程式拆分，得到第一步相應(yīng)電極反應(yīng)式：Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－；②根據(jù)產(chǎn)物分析，Ni電極是陰極，所以蒙乃爾篩網(wǎng)所在電極是陽極，再根據(jù)電解液成分，該電極處應(yīng)是OH－失電子生成O2和H2O，電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
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