4.2 电解池 同步练习题 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.2 电解池 同步练习题 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 一、单选题 1．判断如图原电池装置图示中电子或离子流向、正极或负极等标注正确的是（　　） A．图甲铅蓄电池 B．图乙锌银纽扣电池 C．图丙燃料电池 D．图丁锌铜原电池 2．后母戊鼎是迄今世界上出土最大、最重的青铜礼器，形制巨大，雄伟庄严，工艺精巧，足以代表高度发达的商代青铜文化。下列有关说法错误的是（　　） A．青铜的熔点低于纯铜 B．古代湿法炼铜的原理是置换反应 C．现代电解精炼铜时，粗铜作阳极 D．青铜器表面的铜绿是铜的一种氧化物 3．以甲醇和二氧化碳为原料，利用活性催化电极，电化学法制备甲酸盐和甲酸的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a的电极电势高于b B．电极表面发生的电极反应式： C．装置工作时，从右侧电极室向左侧电极室迁移 D．若有通过导线时，理论上生成和HCOOH共计 4．使用石墨电极电解溶液，阴极产物为 A． B．Cu C． D． 5．我国科研人员研制出一种一体式过氧化氢循环电池(UR-HPCC)，可实现在H2O2电解模式下高效产氢，在燃料电池模式下合成过氧化氢。其工作原理示意图如下。下列说法正确的是 A．电解模式下H2在阳极生成 B．电解模式下化学能转化为电能 C．电池模式下正极反应为：O2+2H++2e-=H2O2 D．电池模式下Ⅱ中H+通过质子交换膜移向Ⅰ 6．工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示，下列说法正确的是 A．电池工作时，外电路中电子的流动方向：M镀镍铁棒电解质溶液碳棒N B．电池工作时，镀镍铁棒上的电极反应式为 C．电池工作一段时间后，中间工作室的NaCl浓度小于1%，原因是在中间工作室生成了更多的水 D．常温下，溶液中： 7．Li-CO2电池在可逆的CO2循环和储能领域都具有巨大的潜力。研究发现，用不同材料作Li极催化剂时，CO2的放电产物不同，催化剂的使用情况和放电时的装置如下列图表所示，下列说法正确的是 Li极催化剂 碳化钼(Mo2C) Au和多孔碳 CO2的放电产物 草酸锂(Li2C2O4) Li2CO3和C A．充电时，在a极上Li+被还原为Li B．放电时，Li+向b极移动 C．放电时，用碳化钼作Li极催化剂的总反应为2Li+2CO2=Li2C2O4 D．生成等物质的量的Li2C2O4和Li2CO3时，消耗CO2的量相同 8．如图，设计电解饱和食盐水的装置，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是（　　） A．铜电极附近观察到黄绿色气体 B．石墨电极附近溶液显红色 C．溶液中的Na＋向石墨电极移动 D．铜电极上发生还原反应 9．氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，利用双极膜（M、N）将水解离成、，还可以浓缩溶液（图中进、出气通道及部分反应均省略）。下列说法正确的是 A．a端的电势比b端高 B．M、N分别为阴、阳离子交换膜 C．相同时间内X、Y电极上消耗的氮气质量比为5∶3 D．阴极室的总反应为 10．锂-空气动力电池存储的能量是目前常规电池的数倍，放电原理如图(隔膜只允许通过)。下列关于锂-空气电池的有关说法正确的是（　　） A．放电时负极反应式 B．充电时的电池反应为 C．放电时移向有机电解液 D．充电时，“充电专用电极”接外电源的负极 11．锌-二氧化碳可充电电池作为一门新兴的技术，不仅可以缓解所带来的温室效应，同时还可获得增值化学品(如乙酸，乙醇等)和额外电能。如图所示装置中，双极膜中水电离出的和在电场作用下可以向两极迁移 下列说法正确的是（　　） A．放电时，外电路中电流由流向纳米片 B．当外电路通过电子时，理论上双极膜中水减少18g C．放电时，双极膜中H+向Zn电极迁移 D．充电时，阳极上的电极反应式为 12．水系双离子电池原理如图所示，下列有关叙述正确的是（　　） A．放电时，电极a作电源的正极，发生氧化反应最终变为 B．充电时，水系电池中，a电极附近溶液的碱性增强 C．充电时，b电极上的电极反应式为 D．当完全放电时，则b电极质量减轻 13．随着中国双碳决策部署的有序推进，绿电发电规模逐年提升，为适应未来绿电长时储能需求，我国企业开始于2022年利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。电池的充放电总反应式为VO2+ +V3+ +H2OVO2+ +V2+ +2H +，下图为全钒液流电池工作原理示意图。下列说法错误的是 A．放电时电极A的电势比B的高 B．放电时正极的电极反应式为VO +e-+ 2H+ =VO2+ +H2O C．在220V电压下，用恒定的1A电流充电1小时，电池中增加的化学能为7.92 105J D．充电时H +由A极室通过质子交换膜向B极室迁移 14．用石墨作电极，电解溶液的装置如图，当电路中通过时，下列说法错误的是（　　） A．滴有酚酞的溶液变为红色 B．通入，可使电解质溶液恢复到电解前的状态 C．a试管中的气体体积略大于b试管中的 D．A极的电极反应式仅为 15．在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是（　　） A．电极 A 为阳极，发生氧化反应 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．电解饱和食盐水的离子方程式为： D．NaOH 溶液从 d 处出 16．研究人员开发出一种生产熟石灰的绿色工艺，其装置如图所示。装置工作时，下列说法正确的是（　　） A．石墨电极a附近放出的气体只有O2 B．X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜 C．电子由石墨电极b经Ca(OH)2溶液移动到石墨电极a D．生产熟石灰的总反应式为：CaCO3+3H2OCa(OH)2+2H2↑+O2↑+CO2↑ 17．锌-空气燃料电池(ZAFC)具有携带方便、成本低及安全无污染等优点，在离网电源及汽车电源的应用上具有广阔的前景。我国研制的新型锌-空气燃料电池工作原理如图所示，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O2[Zn(OH)4]2-。下列说法不正确的是（　　） A．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况) B．放电时，负极反应为Zn+4OH--2e-=[Zn(OH)4]2- C．充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐增大 D．充电时，电解质溶液中K+向阴极移动 18．纳米硅基锂电池是一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池充电时，三元锂电极上发生的电极反应为。下列说法错误的是（　　） A．电池工作时，硅基电极上发生的电极反应： B．电池工作时，三元锂电极为正极，发生还原反应 C．充电时，由三元锂电极经电解质溶液移向硅基电极 D．为提高电池工作效率并延长电池使用寿命，可将有机聚合物电解质换为锂盐水溶液 19．下列解释事实的方程式错误的是 A．用惰性电极电解溶液，阴极有气体生成： B．向沉淀中加入盐酸，沉淀溶解： C．常温下，测得溶液约为13： D．向悬浊液中滴加溶液，沉淀颜色变为红褐色： 20．利用废料制备的工作原理如图，下列说法错误的是 A．电极b为阴极，发生还原反应 B．电解总方程式： C．离子交换膜为阴离子交换膜 D．X可以是溶液 二、综合题 21．苯甲醛()是生产氨苄青霉素、某些苯胺染料等产品的重要中间体。制备苯甲醛的常用方法有气相催化氧化法和电催化氧化法。 I．气相催化氧化法(以Ce／ZSM-5为催化剂)主要反应： (g)+O2(g) (g)+H2O(g) ΔH （1）已知： ① (g)+ 8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-3452.6kJ/mol ② (g)+9O2(g)= 7CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-3784.9kJ/mol 则反应 (g)+ O2(g) (g) +H2O(g) ΔH=________kJ·mol-1 （2）在一容积为2L的密闭容器中分别充入甲苯和氧气各2mol，在同一时间(80min)、不同温度下测得甲苯的转化率、苯甲醛的选择性和收率如图所示，其中： 温度控制在380℃，前80min内生成苯甲醛的平均反应速率为________。 （3）其他条件相同、不同空速下测得苯甲醛的选择性和收率如图所示。 已知：①空缝指鼓入空气的速度，单位为h-1； ②苯甲醛只有吸附在催化剂表面才能被进一步氧化为苯甲酸。 据以上信息，分析空缝由1000h-1增大至2500h-1过程中苯甲醛选择性增加的原因：________。 （4）合成苯甲醛的最佳温度和空速应为___________(填序号)。 A. 350℃、5000h-1 B. 350℃、2500h-1 C. 410℃、5000h-1 D. 410℃、2500h-1 II．电催化氧化法 以硫酸酸化的MnSO4溶液作为电解媒质间接氧化甲苯制备苯甲醛的工艺方案如图所示： （5）生成苯甲醛的离子方程式为________；右池生成0.1mol H2时，左池可产生________ mol。 22．某科研小组设计利用甲醇(CH3OH)燃料电池(酸性溶液作离子导体)，模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如下。 （1）甲装置中c口通入的气体是　 　，A电极的电极反应式为　 　。 （2）乙装置用来模拟精炼和电镀。 ①若用于粗铜的精炼，装置中电极C是　 　(填“粗铜”或“纯铜”)，工作一段时间后，电解质CuSO4溶液的浓度将　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②若用于电镀金属银，则电镀液宜使用　 　溶液，镀件是　 　(填“C”或“D”)。 （3）电渗析法是海水淡化的常用方法，某地海水中主要离子的含量如下表，现利用“电渗析法”进行淡化，技术原理如图丙所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。 离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- 含量/mg·L-1 9360 83 200 1100 16000 1200 118 ①淡化过程中在　 　室中易形成水垢[主要成分CaCO3和Mg(OH)2]，该室中除发生电极反应外，还发生反应的离子方程式为　 　。 ②产生淡水的出水口为　 　 (选填“e”、“f”、“j”)。 23． （1）I. 甲烷和水蒸气催化制氢主要存在如下两个反应： ①CH4(g)+ H2O (g) CO(g)+3H2(g) ∆H= +206kJ•mol-1 ②CO(g)+ H2O (g) CO2 (g)+H2(g) ∆H= —41kJ•mol-1 恒定压强为P0时，将n(CH4)：n(H2O)=1 ：3的混合气体投入反应器中，平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。 回答下列问题： 写出CH4与CO2生成H2和CO的热化学方程式：　 　。 （2）关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是___________ (填字母)。 A．恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，反应速率加快 B．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率加快 C．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快 D．加入合适的催化剂，同时降低反应温度，相同时间内的转化率可能不变 （3）恒定压强为P0，投料比n(CH4)： n(H2O)=1 ：3时，从提高氢气产率角度考虑反应温度应控制在　 　℃左右。 （4）600℃时，CH4的平衡转化率为　 　 (保留2位有效数字)，反应①的平衡常数的计算式为Kp=　 　(Kp是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 （5）II.我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，反应后B中溶液浓度变大，结构示意图如下： 回答下列问题： 电池中，Zn 极上发生的电极反应式为　 　。 （6）电池放电过程中，每消耗6.5gZn，理论上PbO2电极质量增重　 　 g。 24．雾霾中的NO对人体健康有严重危害，一种新技术用H2还原NO的反应原理为：2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(g) △H＜0。回答下列问题： （1）该反应的能量变化过程如图： △H=　 　(用图中字母表示)。该反应在　 　(填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下自发进行。 （2）该反应的机理如下： ①2NO(g) N2O2(g)(快) ②N2O2(g) + H2(g) N2O(g) + H2O(g)(慢) ③N2O(g)+H2(g) N2(g)+ H2O(g)(快) 下列各反应的活化能最大的是_______(填标号)。 A．反应②的正反应 B．反应①或③的正反应 C．总反应的正反应 D．总反应的逆反应 （3）现向甲、乙、丙三个体积均为2L的密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应，为研究H2和NO最合适的起始投料比，分别在T1℃、T2℃、T3℃进行实验(T1＜T2＜T3)，结果如图。 ①其中T1℃的实验结果所对应的曲线是　 　(填标号)；当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的规律是　 　。 ②T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，容器内的压强为p0Pa，反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为　 　。该反应的平衡常数Kp=　 　Pa-1 (用平衡分压代替平衡浓度写出计算表达式，分压=总压×物质的量分数)。 （4）可利用如图装置，模拟电化学方法除去雾霾中的NO、SO2，则a极为　 　极(填“阳”或“阴”)，b极的电极反应式为　 　。 25．回答下列问题： （1）I．铅蓄电池是最常用的二次电池，电池总反应式为：PbO(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)放电时，铅蓄电池的负极反应式是　 　。 （2）充电时，PbSO4（s）____（填序号）。 A．在阳极生成 B．在阴极生成 C．在两个电极上除去 D．在两个电极上生成 （3）用铅蓄电池作电源，以惰性电极电解浓的Na2SO4溶液制备烧碱和硫酸，装置如图所示，其中a、b为离子交换膜。 ①a为　 　离子交换膜（填“阴”或“阳”）。 ②溶液1是　 　。 ③当铅蓄电池内消耗2 mol H2SO4时，理论上产生气体2的体积是　 　L（标准状况）。 （4）II．一定温度下，在体积为1L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，发生反应：，测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如下图。 反应从开始至达到平衡时，H2的平均反应速率是　 　。 （5）平衡时CO2的转化率为　 　。 （6）第9分钟时v逆（CH3OH）　 　（填“＞”“＜"或“=”）第3分钟时v正（CH3OH）。 （7）能说明上述反应达到平衡状态的是____（填编号）。 A．CO2与CH3OH的物质的量浓度相等 B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．CO2在混合气体中的体积分数保持不变 D．单位时间内消耗3mol H2，同时生成1mol H2O （8）为加快该反应速率，可采取的措施是____（填编号）。 A．恒容时充入Ne B．适当升高温度 C．增大容器的体积 D．选择高效催化剂 答案解析部分 1．【答案】C 【解析】【解答】A．铅蓄电池中Pb是原电池负极，PbO2是原电池正极，A不符合题意； B．锌银纽扣电池中Zn是原电池负极，Ag2O是原电池正极，B不符合题意； C．H2是燃料电池的负极，失去电子，O2是燃料电池的正极，溶液中H+向正极移动，C符合题意； D．锌铜原电池，盐桥中Cl-向负极(右池)移动，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】A.铅蓄电池中Pb为负极； B.锌银纽扣电池中Zn为负极； C.氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，通入氧气的一极为正极； D.原电池中阴离子向负极移动。 2．【答案】D 【解析】【解答】A．青铜是合金，形成合金后熔点降低，则青铜的熔点低于纯铜，故A不符合题意； B．古代湿法炼铜的原理是铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，是置换反应，故B不符合题意； C．现代电解精炼铜时，粗铜作阳极失去电子被氧化，故C不符合题意； D．青铜器表面的铜绿是碱式碳酸铜，是铜的一种碱式盐，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】青铜器是合金，合金的熔沸点低于纯金属，古代湿法炼铜主要利用的是置换原理，电解精炼铜时，纯铜做阴极，粗铜做阳极，青铜器表面的铜绿的成分不是氧化物而是碱式碳酸铜 3．【答案】C 4．【答案】B 【解析】【解答】使用石墨电极电解溶液，阳极上Cl-发生氧化还原反应生成氯气，电极反应式为，阴极上Cu2+发生还原反应生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu； 故答案为：B。 【分析】阳离子在阴极反应，铜离子比氢离子优先放电，生成铜。 5．【答案】C 6．【答案】D 7．【答案】C 【解析】【解答】A．由分析可知，充电时，与直流电源的负极相连的b电极做阴极，锂离子在阴极被还原为锂，故A不符合题意； B．由分析可知，放电时，b电极为原电池的负极，a电极为正极，则锂离子向a极移动，故B不符合题意； C．由分析可知，放电时，用碳化钼作锂极催化剂的总反应为2Li+2CO2=Li2C2O4，故C符合题意； D．由总反应可知，生成1mol草酸锂和碳酸锂消耗二氧化碳的物质的量分别为2mol和1mol，消耗二氧化碳的量不相同，故D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】 用碳化钼（Mo2C）作Li极催化剂时产物为Li2C2O4，Li价态升高，Li电极为负极，负极反应式为Li-e-=Li+，通入CO2的电极为正极，正极反应式为2CO2+4e-+2Li+=Li2C2O4。 8．【答案】D 【解析】【解答】A．铜电极是阴极，电极反应为2H++2e-=H2↑，铜电极附近观察到无色气体，故A不符合题意； B．石墨电极是阳极，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，可以观察到黄绿色气体产生，故B不符合题意； C．电解池中，阳离子移向阴极，即Na+移向铜电极，故C不符合题意； D．铜电极是阴极，电极反应为2H++2e-=H2↑，属于还原反应，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】根据电解饱和食盐水的装置，如果通电后两极均有气泡产生，则金属铜电极一定是阴极，电极反应为2H++2e-=H2↑，阳极上是氯离子失电子，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑。 9．【答案】C 10．【答案】A 【解析】【解答】A．由分析可知，放电时，锂电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为：，故A符合题意； B．放电时，锂电极为负极，发生氧化反应，充入空气的一极为正极，氧气在此极发生还原反应生成氢氧根离子，因此电池的总反应为：4Li+O2+2H2O=4LiOH；充电时，该电池转为电解池，充电时的电池反应为4LiOH=4Li+O2↑+2H2O，故B不符合题意； C．由图示可知，放电时，为原电池，阴离子向负极移动，因此放电时移向水性电解液，不能通过隔膜进入到有机电解液中，故C不符合题意； D．由分析可知，充电时，“充电专用电极”接外电源的正极，故D不符合题意； 故答案为：A。 【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。 11．【答案】D 【解析】【解答】A．由分析知放电时，为负极，纳米片为正极，外电路中电流正极流向负极，故A不符合题意； B． 当外电路通过电子时，理论上有2molH+和2molOH-分别向正极和负极移向，即有2mol水参与电离，双极膜中水减少36g，故B不符合题意； C．放电时为原电池，阳离子移向正极，阴离子移向负极，即双极膜中H+向正极区即纳米片迁移，故C不符合题意； D．充电时为电解池，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，正极反应为CO2+12H++12e- =C2H5OH+3H2O， 阳极上的电极反应式为，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】A．外电路中电流正极流向负极； B．利用得失电子守恒计算； C．原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极； D．电解池的阴阳极反应与原电池负正极反应相反。 12．【答案】D 【解析】【解答】A、由分析可知，放电时，a极为正极、b极为负极，Cu3(PO4)2发生还原反应最终变为Cu，故A错误； B、充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阳极上OH-失电子生成水，阳极附近的碱性减弱，故B错误； C、充电时，a极为阳极、b极为阴极，阴极发生还原反应，电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，故C错误； D、放电时为原电池，a极上发生反应Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，则1molCu3(PO4)2完全放电时，转移电子6mol，有6molNa+发生迁移，则b电极质量减轻6mol×23g/mol=，故D正确； 故答案为：D。 【分析】由图可知，放电时为原电池，a极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu、发生得电子的还原反应，b极上Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2、发生失电子的氧化反应，则a极为正极、b极为负极，负极反应式为Na0.44MnO2-xe-═Na0.44-xMnO2+xNa+，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a极为阳极、b极为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反。 13．【答案】C 【解析】【解答】A．据分析可知，放电时电极A为正极，电极B为负极，则电极A的电势比B的高，A不符合题意； B．根据总反应可知，放电时正极的电极反应式为VO +e-+ 2H+ =VO2+ +H2O，B不符合题意； C．充电过程中，电能不会完全转化为化学能，则无法计算，C符合题意； D．据分析可知，充电时电极A为阳极，电极B为阴极，则H +由A极室通过质子交换膜向B极室迁移，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】放电时，为原电池，电极A为正极，电极反应式为VO +e-+ 2H+ =VO2+ +H2O，电极B为负极，电极反应式为 V2+-e-=V3+，充电时，电极A为阳极，电极反应式为VO2++H2O-e-=VO2++2H+，电极B为阴极。 14．【答案】B 【解析】【解答】A.该实验电解氯化钠溶液，会生成氢氧化钠，所以酚酞会变红，A项正确； B.44.8L未指明状态，无法计算，B项错误； C.A极为阴极，产生为氢气，B极为阳极产生的为氯气，理论上二者为1：1，但是及少量氯气溶于水，所以 a试管中的气体体积略大于b试管 气体，C项正确； D. A极的电极反应式仅为 ，D项正确， 故答案为：B。 【分析】B.一般给了气体体积，首先看是否为标况，然后在看对象是否为气体。 15．【答案】C 【解析】【解答】A、由分析可知，电极A为阳极，发生失电子的氧化反应，A不符合题意。 B、电解过程中，左侧溶液中的Na+通过离子交换膜进入右侧溶液中，因此所用离子交换膜为阳离子交换膜，B不符合题意。 C、由阴阳极的电极反应式可知，电解饱和NaCl溶液的总反应式为：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，C符合题意。 D、由分析可知，NaOH溶液由d口处排出，D不符合题意。 故答案为：C 【分析】电极A上产生Cl2，因此电极A为阳极，其电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。a处通入的为饱和NaCl溶液，b处排出的为浓度较低的NaCl溶液。电极B上产生H2，因此电极B为阴极，其电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。c处通入的为含有少量NaOH的蒸馏水，d处排出的为浓度较大的NaOH溶液。所用的离子交换膜为阳离子交换膜，左侧NaCl溶液中的Na＋通过离子交换膜进入右侧。 16．【答案】D 【解析】【解答】A．根据上述分析可知：石墨电极a附近放出的气体有O2、CO2，A不符合题意； B．根据上述分析可知：阳极区产生的Ca2+通过离子交换膜X进入产品室，所以X膜为阳离子交换膜，阴极区生成的OH-通过离子交换膜Y进入产品室生成Ca(OH)2，则Y膜为阴离子交换膜，B不符合题意； C．在电解池中，电子在外电路中定向移动而不能进入电解质溶液，C不符合题意； D．阳极电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，阳极区还发生：CaCO3+2H+ =Ca2+ +CO2↑+H2O，生成的Ca2+通过离子交换膜X进入产品室；阴极电极反应式为2H++2e-=H2↑，水电离产生的OH-通过离子交换膜Y进入产品室生成Ca(OH)2，则根据同一闭合回路中电子转移数目相等，将上述各个反应式叠加，可得生产熟石灰的总反应式为：CaCO3+3H2OCa(OH)2+2H2↑+O2↑+CO2↑，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】该装置为电解池，阳极上H2O放电生成O2，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，阳极区还发生CaCO3+2H+ =Ca2+ +CO2↑+H2O，生成的Ca2+通过离子交换膜X进入产品室，则X膜为阳离子交换膜，阴极上H2O放电生成H2，电极反应式为 2H2O+2e-=2OH-+H2↑，OH-通过离子交换膜Y进入产品室生成Ca(OH)2，则Y膜为阴离子交换膜。 17．【答案】A 【解析】【解答】A． 放电时，正极的电极反应式：，则电路中通过2mol电子，消耗氧气11.2L(标准状况)，A符合题意； B． 放电时，负极锌失去电子，电极反应为Zn+4OH--2e-=[Zn(OH)4]2-，B不符合题意； C． 由2Zn+O2+4OH–+2H2O2[Zn(OH)4]2-知，充电时生成氢氧根，则电解质溶液中c(OH-)逐渐增大，C不符合题意； D． 充电时，阳离子移向阴极，则电解质溶液中K+向阴极移动，D不符合题意； 故答案为：A。 【分析】由总反应可知，放电时Zn作负极，电极反应式为Zn+4OH--2e-=[Zn(OH)4]2- ，多孔碳电极为正极，电极反应式为，充电时，阴极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+ 4OH-，阳极电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，据此作答。 18．【答案】D 【解析】【解答】A.电池工作时，烷基电极做负极，锂失去电子变为锂离子，即可写出电极为： ，故A不符合题意； B. 电池工作时，三元锂电极为正极，发生还原反应 ，故B不符合题意； C. 充电时，由三元锂电极经电解质溶液移向硅基电极 ，故C不符合题意； D.为提高电池工作效率并延长电池使用寿命，不可将有机聚合物电解质换为锂盐水溶液，锂在水中被反应，故D符合题意； 故答案为：D 【分析】A.电池工作时烷基锂失去电子变为锂离子； B.电池工作时，三元锂电极为正极； C.充电时锂离子向烷基电极移动； D.锂与水溶液易反应，不能将其换掉。 19．【答案】B 【解析】【解答】A．用惰性电极电解 NaCl 溶液阴极电极反应式为 2H2O+2e-=H2↑+2OH-，A不符合题意； B．向 CaCO3 沉淀中加入盐酸，反应的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，B符合题意； C．Na2S 水解显碱性，水解方程式为S2−+H2O⇌HS−+OH−，C不符合题意； D．Mg(OH)2 转化为Fe(OH)3，离子方程式为3Mg(OH)2(s)+2Fe3+(aq)⇌2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)，D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】A．依据放电原理分析； B． CaCO3 不溶于水，不拆； C．Na2S 水解显碱性； D．Mg(OH)2 转化为Fe(OH)3。 20．【答案】C 【解析】【解答】A．由分析可知，电极b为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，故A不符合题意； B．由分析可知，电解的总反应方程式为，故B不符合题意； C．由分析可知，电解时，铈离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，故C符合题意； D．由分析可知，X为硫酸溶液，故D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】电解时，阳极与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应；阴极与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应；电解时，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 21．【答案】(1) -332.3 (2) 6×10-4 mol/(L·min) (3) 空速较高时，苯甲醛易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化，降低了苯甲醛氧化为苯甲酸的几率，所以苯甲醛选择性增加 (4) B (5) +4Mn3++H2O→+4H++4Mn2+ 0.05mol 22．【答案】（1）O2；CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ （2）粗铜；减小；AgNO3；D （3）戊；Ca2+ + + OH- = CaCO3↓ + H2O、Mg2+ + 2OH- =Mg(OH)2↓；ej 【解析】【解答】(1)原电池中阳离子移向正极，根据甲图中移动方向可知B为原电池的正极，A为负极，a应该是甲醇(CH3OH)燃料，电极反应为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，c为空气或氧气，故答案为：O2，CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ (2) 乙装置用来模拟精炼和电镀。C与正极相连做阳极，D为阴极。 ①若用于粗铜的精炼，粗铜做阳极，纯铜做阴极，装置中电极C是为阳极，应该是粗铜，D为纯铜，电解质为CuSO4溶液，电解过程中电解质浓度减小，因为有杂质离子放电，故答案为：粗铜、减小 ②若用于电镀金属银，镀层金属银要放在阳极，镀件做阴极，所以镀件应该在做D电极，电镀液应该是AgNO3溶液，电镀过程电解质溶液浓度不变，故答案为：AgNO3、D (3)利用该燃料电池电解海水，甲室为阳极室，戊室为阴极室，甲极室电极反应为：，阴极室电极反应为：，根据电极反应可知戊室产生容易于阳离子反应生成水垢，反应的离子方程式为：Ca2+ + + OH- = CaCO3↓ + H2O、Mg2+ + 2OH- =Mg(OH)2↓，故答案为：戊、Ca2+ + + OH- = CaCO3↓ + H2O、Mg2+ + 2OH- =Mg(OH)2↓ ②阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过，电解时乙室中阴离子移向甲室，阳离子移向乙室，丁室中的阳离子移向戊室，阴离子移向乙室，则乙室和丁室中部分离子的浓度减小，剩下的物质主要是水，淡水的出口为ej，故答案为：ej 【分析】甲为原电池，A为负极，通入甲醇，B为正极，通入氧气，乙和丙为电解池，C为阳极，D为阴极，甲为阳极室，戊为阴极室。 （1）在书写电极反应方程式时，注意溶液为酸性环境。 （2）粗铜精炼时，粗铜为阳极，粗铜李含有铁、镍等金属也会放电，所以，电解质溶液硫酸铜浓度降低；在电镀时，镀件与阴极相连. （3）戊为阴极，产生氢气，溶液中会有OH-生成，所以会产生沉淀，如氢氧化镁和碳酸钙。 23．【答案】（1）CH4(g)+ CO2 (g) 2CO(g)+2H2(g) ∆H= +247kJ/mol （2）C；D （3）700 （4）78%； （5）Zn-2e-+4OH-=Zn(OH) （6）6.4 【解析】【解答】I. (1)由盖斯定律可知，①-②可得反应CH4(g)+ CO2 (g) 2CO(g)+2H2(g) ，则∆H=∆H1-∆H2=( +206 kJ/mol)-(-41kJ/mol)=+247kJ/mol，故答案为：CH4(g)+ CO2 (g) 2CO(g)+2H2(g) ∆H= +247kJ/mol； (2) A．恒温、恒容条件下，加入惰性气体，气体总压强增大，但参加反应的各物质的浓度不变，化学反应速率不变，故不正确； B．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，反应物的浓度增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数目增加，有效碰撞的次数增加，化学反应反应速率加快，故不正确； C．升高温度，反应物的能量增大，活化分子的数目和百分数增大，有效碰撞频率增大，化学反应速率加快，故正确； D．加入合适的催化剂，化学反应速率加快，该反应为吸热反应，同时降低反应温度，化学反应速率减慢，平衡向逆反应方向移动，反应物的转化率减小，则相同时间内的转化率可能不变，故正确； CD正确，故答案为：CD； (3) )由图可知，恒定压强为P0，投料比n(CH4)： n(H2O)=1 ：3时，氢气产率在700℃左右出现峰值，原因是温度低于700℃时，由于正反应方向吸热，随着温度的升高，反应向正反应方向进行的程度较大，氢气的物质的量逐渐增大，而温度高于700℃，随着反应的进行，一氧化碳的物质的量增大，发生反应②，反应②正反应放热，当温度升高时，平衡逆向移动，使氢气的物质的量减小，则从提高氢气产率角度考虑反应温度应控制在700℃左右，故答案为：700； (4) 已知混合气体中甲烷和水的物质的量比为1：3，设甲烷和水蒸气的初始物质的量分别为1mol和3mol，反应中消耗甲烷的物质的量为x，反应②中消耗一氧化碳的物质的量为y，由题意建立如下三段式： 由图可知，600℃时CH4的物质的量分数为0.04，则 =0.04，解得x= ，甲烷的平衡转化率为 ≈78%；由图可知，平衡时甲烷的物质的量分数为0.04、水的物质的量分数为0.32、二氧化碳的物质的量分数为0.08、氢气的物质的量分数为0.50，则一氧化碳的物质的量分数为1—(0.04+0.32+0.50+0.08)=0.06，反应①的平衡常数Kp= = ，故答案为：78%； ； II. 由题给示意图可知，锌电极为电池的负极，A区域电解质溶液为氢氧化钾溶液，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成Zn(OH) ，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH) ，溶液中阴离子电荷数小于阳离子电荷数，溶液中钾离子通过阳离子交换膜a膜进入B区域，二氧化铅为电池的正极，C区域电解质溶液为硫酸溶液，酸性条件下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO =PbSO4+2H2O，溶液中阳离子电荷数小于阴离子电荷数，硫酸根离子通过阴离子交换膜b膜进入B区域，则B区域中电解质溶液为硫酸钾溶液，溶液浓度增大； (5)由分析可知，电池中，锌电极为电池的负极，A区域电解质溶液为氢氧化钾溶液，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成Zn(OH) ，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH) ，故答案为：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH) ； (6) 由分析可知，二氧化铅为电池的正极，C区域电解质溶液为硫酸溶液，酸性条件下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO =PbSO4+2H2O，正极质量增加64g，6.5g锌的物质的量为0.1mol，由得失电子数目守恒可知，正极增加的质量为0.1mol×64g/mol=6.4g，故答案为：6.4。 【分析】 （1）盖斯定律加减得出热化学方程式为CH4(g)+ CO2 (g) 2CO(g)+2H2(g) ∆H= +247kJ/mol；注意书写时物质的状态及反应热带正负值计算； （2） A. 恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大 ，但各气体的浓度未变化，故反应速率不变； B. 恒温、恒容条件下，加入水蒸气， 增大反应物浓度，增大活化分子数，反应速率增大，但未增大活化分子百分数； C.升温活化分子百分数增加，有效碰撞概率增加，反应速率增大； D合适催化剂会改变化学反应的速率，降低温度会平衡逆向移动，相同时间的转化率有可能不变。 （3）由图像可知，在700℃左右时出现平衡时的峰值。 （4）根据图像得出投料，再根据反应方程式列出三段式计算即可，再由600℃各组分的物质的量分数列出等式解出即可。 （5）由图像可知，活泼金属Zn为负极在碱性条件下生成Zn(OH) ，电极反应方程式为 Zn-2e-+4OH-=Zn(OH) ； （6）PbO2为正极，C区域电解质溶液为硫酸溶液，酸性条件下生成硫酸铅，电极反应式为 PbO2+2e-+4H++SO =PbSO4+2H2O，由得失电子守恒可知，6.5g Zn 转移电子0.2mol，每转移0.2mol电子生成0.1mol的PbSO4，增重0.1mol×(303-239)g/mol=6.4g. 24．【答案】（1）(a+b-c-d)kJ/mol；低温 （2）D （3）X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)； （4）阳；NO+6H++5e-= +H2O 【解析】【解答】(1)提取图中数据，依据盖斯定律，△H=反应物的总键能-生成物的总键能=(a+b)kJ/mol-(c+d)kJ/mol=(a+b-c-d)kJ/mol。由于该反应的正反应为放热反应，所以该反应在低温条件下自发进行。答案为：(a+b-c-d)kJ/mol；低温； (2)对于不同的反应，慢反应的活化能比快反应的活化能大；对于放热反应，总反应的逆反应的活化能最大， 故答案为：D。答案为：D； (3)①题给反应为放热反应，温度越低，NO的平衡转化率越大，由于T1＜T2＜T3，所以T1℃的实验结果所对应的曲线是X；从图中可以看出，当曲线X、Y、Z达到相同的NO平衡转化率时，温度越高，投料比越大，因此对应的反应温度与投料比的规律是：投料比越高，对应的反应温度越高。 ②从图中可知，T2℃时，若充入H2、NO分别为5mol、2mol，即则投料比为2.5，NO的平衡转化率为80%，参加反应n(NO)=1.6mol，容器内的压强为p0Pa，则可建立如下三段式： 反应进行到5min时达平衡，0~5min内NO的平均反应速率为 =0.16mol/(L·min)。该反应的平衡常数Kp= Pa-1。答案为：X；投料比越高，对应的反应温度越高；0.16mol/(L·min)； ； (4)从图中可以看出，a极与电源的正极相连，则为电解池的阳极，b极为电解池的阴极，NO得电子产物与电解质反应，生成 等，电极反应式为NO+6H++5e-= +H2O。答案为：阳；NO+6H++5e-= +H2O。 【分析】(1)依据盖斯定律计算；利用吉布斯自由能分析； (2)反应越慢，活化能越大； (3)①依据外界因素对化学平衡的影响分析。 ②利用三段式法计算： (4)电解池中与正极相连的为阳性，阴极发生还原反应。 25．【答案】（1）Pb-2e-+=PbSO4 （2）C （3）阳；NaOH溶液；11.2 （4）0.25 mol·L-1·min-1 （5）75% （6）＜ （7）C （8）B；D 【解析】【解答】（1）从电池的总反应式看，放电时，Pb失电子生成的Pb2+与电解质反应生成PbSO4，附着在负极表面，则铅蓄电池的负极反应式是Pb-2e-+=PbSO4。答案为：Pb-2e-+=PbSO4； （2）充电时，阳极上的PbSO4（s）失电子生成PbO2和，阴极上的PbSO4得电子生成Pb和，所以PbSO4在两个电极除去， 故答案为：C。答案为：C； （3）用铅蓄电池作电源，以惰性电极电解浓的Na2SO4溶液制备烧碱和硫酸，与电源负极相连的电极为阴极，H2O得电子生成H2和OH-，所以a、b两个隔膜间的电解液中的Na+透过交换膜移向阴极，a为阳膜；与电源正极相连的电极为阳极，H2O失电子生成O2和H+，则a、b两个隔膜间的电解液中的透过交换膜移向阳极，b为阴膜。 ①由以上分析可知，a为阳离子交换膜。 ②溶液1是NaOH溶液。 ③由铅蓄电池总反应及阳极反应，可建立如下关系式：4H2SO4——4e-——O2，则当铅蓄电池内消耗2 mol H2SO4时，线路中转移2mole-，理论上产生气体2 （O2）的体积是 =11.2L（标准状况）。答案为：阳；NaOH溶液；11.2； （4）反应从开始至达到平衡时，CO2的物质的量浓度的变化量为0.75mol/L，H2的平均反应速率是=0.25 mol·L-1·min-1。答案为：0.25 mol·L-1·min-1； （5）平衡时CO2的转化率为=75%。答案为：75%； （6）第9分钟时反应达到平衡，此时正、逆反应速率相等，而随着反应的进行，正反应速率不断减小，所以v逆（CH3OH）＜第3分钟时v正（CH3OH）。答案为：＜； （7）A．CO2与CH3OH的物质的量浓度相等，可能是反应进行过程中的某个阶段，不一定是平衡状态； B．混合气体的质量不变，体积不变，密度始终不变，所以当密度不变时，反应不一定达平衡状态； C．CO2在混合气体中的体积分数保持不变，则CO2的物质的量不变，反应达平衡状态； D．单位时间内消耗3mol H2，同时生成1mol H2O，则反应进行的方向相同，不管反应是否达平衡状态，此关系都成立，所以反应不一定达平衡状态； 综合以上分析，C正确， 故答案为：C。答案为：C； （8）A．恒容时充入Ne，反应物和生成物的浓度都不改变，反应速率不变； B．适当升高温度，可增大反应物和生成物的能量，有效碰撞的次数增多，化学反应速率加快； C．增大容器的体积，反应物和生成物的浓度都减小，反应速率减慢； D．选择高效催化剂，可降低反应的活化能，加快反应速率； 综合以上分析，BD正确， 故答案为：BD。答案为：BD。 【分析】（1）电极反应首先考虑放电时失电子生成了什么微粒，再考虑生成微粒是否与与电解质反应； （2）依据充电是放电时的“逆反应”分析； （3） ①依据与电源负极相连的电极为阴极，与电源正极相连的电极为阳极由两极产物判断膜的类型。 ②依据电极确定产物。 ③依据得失电子守恒计算； （4）依据计算； （5）依据平衡转化率公式计算； （6）随着反应的进行，浓度越小，反应速率减小； （7）A．平衡时浓度不变，浓度不一定相等； B．依据变者不变即平衡； C．依据变者不变即平衡； D．反应进行的方向相同，不管反应是否达平衡状态，均有速率之比等于计量系数之比； （8）依据速率的影响因素分析。 学科网（北京）股份有限公司 $$