第四章《化学反应与电能》单元卷---2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章《化学反应与电能》单元训练题 一、单选题 1．以石墨为电极，电解足量下列溶液，产生两种气体，且气体的体积比为(同温同压)的是 A．溶液 B．溶液 C．溶液 D．溶液 2．最近，我国科学家开发一种钠离子电池，放电时其工作原理如图所示(放电时，沉积在电极上)。 下列叙述错误的是 A．放电时，电子通过离子交换膜由极流向极 B．放电时，极反应式为 C．充电时，极与电源的负极连接 D．充电时，外电路中转移电子时，理论上极质量净减 3．某研究组以为原料，在基催化剂上制备，阴极电极反应式：，双极膜是由一张阳膜和一张阴膜制成的复合膜。在直流电场的作用下，复合膜间的为离子源，解离成和可分别通过阳膜和阴膜。下列有关说法错误的是 A．a膜是阴膜 B．左侧电极是阳极，发生氧化反应 C．总反应离子方程式为 D．若标准状况下消耗，理论上M处释放物质的质量为32g 4．锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为溶液，反应为。下列说法正确的是 A．充电时，电子通过电解质溶液传递到阴极 B．充电时，电解质溶液中逐渐增大 C．放电时，负极反应为： D．放电时，电路中通过电子，消耗氧气 5．一种采用和为原料制备的装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．a极作阴极，该极上发生还原反应生成 B．b极上发生反应： C．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少 D．该装置两极产生的和的物质的量之比为 6．某一课题组揭示了密封的碱性水系电池中的氧气循环过程，如图所示。下列叙述错误的是 A．过程1阳极发生反应： B．过程1中阴极生成后阴极区的pH升高 C．过程3中MH发生氧化反应 D．过程4生成1 mol MH时，迁移2 mol阴离子 7．利用丙酮酸与废水中的电催化耦合温和条件下去除和生产高值化丙氨酸，其工作原理如图。25℃，丙氨酸主要以形式存在，其。下列说法错误的是 A．丙氨酸酸性很弱是因为形成了内盐 B．阴极的电极反应式为++10e-+11H+=+4H2O C．理论上阳极区每生成，阴极区减少4.4mol D．该装置整合了电化学—化学—电化学串联反应 8．利用如图所示装置模拟电解在工业生产的应用，下列说法正确的是 A．若要在铁片上镀铜，Z为溶液 B．若要在铁片上镀铜，X、Y分别为纯铜和铁片 C．若Z是饱和溶液，电解一段时间后，Y电极析出少量的 D．若Z是饱和溶液，X电极首先发生的电极反应式是： 9．铅酸蓄电池历史悠久，至今仍在许多领域发挥着重要作用，其总反应式为：。如图是铅蓄电池的模拟装置图，下列说法正确的是 A．该铅蓄电池属于化学电源中的一次电池，可以多次重复使用 B．放电时，负极铅被氧化最终生成，硫酸浓度没有变化 C．充电时，与外接电源的正极相连，发生氧化反应 D．充电时，阴极发生的电极反应式为： 10．沉积物微生物燃料电池(SMFC)在解决湖泊、海洋富营养化以及城市废水处理等领域，均有着光明的应用前景。该电池利用微生物降解水下的沉积物，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．a为负极，电极反应式为 B．b极电势高，物质M可能是或 C．两极间的水层起到质子交换膜的作用 D．若用此电池进行粗铜精炼，每消耗5.6L(标准状况)时，溶解32g粗铜 11．用如图装置处理含甲醇的废水并进行粗铜的精炼。下列说法正确的是 A．乙电极为粗铜 B．装置工作一段时间后，原电池装置中溶液的pH不变 C．理论上每产生11.2LCO2，甲电极增重9.6g D．甲电极增加的质量等于乙电极减少的质量 12．一种大型蓄电系统的电池总反应为：，电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜(在电池放电和充电时该膜允许钠离子通过)；放电前，被膜隔开的电解质为和，放电后，分别变为和。下列说法正确的是 A．充电过程中，离子的流向为从右到左 B．充电过程中，阳极的电极反应为： C．放电前，左侧电解质为，右侧电解质为 D．放电过程中，每转移电子，就有钠离子通过选择性膜 13．微生物电池可催化还原镀铬工业废水中的，且能为乙烯制备HOCH2CH2C1提供能量。下列说法正确的是 A．气体b为O2 B．X极发生还原反应 C．电解时，K+通过阳离子交换膜从右侧移向左侧 D．a极反应式为 CH3COOH + 2H2O-8e- =2CO2↑+8H+ 14．为有效降低含氮化合物的排放量，又能充分利用化学能，合作小组利用反应设计如图所示电池(离子交换膜对溶液里的离子具有选择透过能力)。下列说法不正确的是 A．交换膜为阴离子交换膜 B．电子由电极A经负载流向电极B C．同温同压时，左右两侧电极室中产生的气体体积比为4∶3 D．电池工作一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 15．某实验小组用这种电极构建全碱性肼(1)—硝酸根燃料电池(如图所示)，已知：双极膜由阴、阳离子膜组成，双极膜中水电离出和，在电场力作用下向两极迁移。下列叙述错误的是 A．电极a为负极，电极b为正极 B．电极b上的电极反应式为 C．电极a上生成5.6g时，有0.8mol向电极a迁移 D．转移1mol电子时，负极区溶液质量增重10g 二、非选择题 16．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。 （1）电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为：Ag2O+Zn +H2O=2Ag+Zn(OH)2。 ①工作时电池内部电流从 极流向 极(两空均选填“Ag2O”或“Zn”)。 ②正极的电极反应式为 。 （2）新型电池中的铝电池类型较多。 ①Li—Al/FeS是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe。放电时的负极反应式为 。 ②Al—空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多使用NaOH溶液为电解液。电池工作过程中电解液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 （3）如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 请回答下列问题： ①写出电解饱和食盐水的离子方程式： 。 ②离子交换膜的作用为：阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸、 。 17．氨是一种重要的工业品，也可作燃料电池的原料。回答下列问题： (1)NH3的电子式为 ，Sb与N位于同一主族，核电荷数为51，其在元素周期表中的位置为 。 (2)等利用BaZrO3基质子陶瓷膜反应器，通过电化学方法合成氨的装置如图所示。 ①电解质溶液可能为 (填“稀H2SO4”或“KOH”)溶液。 ②有NH3生成的电极为该电池的 (填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为 。 (3)N2H4(联氨)可由NH3与NaClO溶液制得，该反应的离子方程式为 。 (4)标准状况下，将由16.8LN2和50.4LH2组成的混合气体通入一体积为1L的恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应：N2+3H22NH3。5min后反应达到平衡，此时容器压强为起始压强的，0～5min内υ(NH3) mol∙L−1∙min−1，N2的转化率为 (保留3位有效数字)。 18．如图是一个电化学过程的示意图，请按要求回答下列问题： (1)甲池中通入的电极的名称是 。 (2)写出电极反应式：通入的电极 。 (3)反应一段时间后，甲池中消耗1.12 L(标准状况)甲烷，则乙池中溶液质量变化为 g。 (4)反应一段时间后，乙池中溶液成分发生了变化，想要完全恢复到电解前的状态，可加入的物质是 。 (5)某工厂烟气中主要含，可用NaOH溶液吸收烟气中的，将所得的溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。 ①图中a极要连接电源的 (填“正”或“负”)极。B是 。 ②放电的电极反应式为 。 19．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题： (1)石墨电极(C)作 极，乙池中滴有酚酞，实验开始后观察到的现象是 ，甲中甲烷燃料电池的负极反应式为 。 (2)若消耗2.24L(标况)氧气，则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为 L。 (3)丙中以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是 。 A．b电极为粗铜B．粗铜接电源正极，发生还原反应 C．CuSO4溶液的浓度保持不变D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 (4)假设乙装置中氯化钠溶液足够多，若在标准状况下，有224mL氧气参加反应，则乙装置中阳离子交换膜，左侧溶液质量将 ，(填“增大”“减小”或“不变”)，且变化了 克。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．B 【详解】A．以石墨为电极，电解CuCl2溶液，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上铜离子放电生成铜单质，故A不符合题意； B．以石墨为电极，电解NaCl溶液，阳极上氯离子放电生成氯气，Cl2~2e-，阴极上氢离子放电生成氢气，H2~2e-，且转移相同电子时，两极产生气体的体积相同，故B符合题意； C．以石墨为电极，电解KNO3溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，O2~4e-，阴极上生成氢气，H2~2e-，则转移相同电子数时，两极产生的气体的体积不同，故C不符合题意； D．以石墨为电极，电解溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电生成铜单质，故D不符合题意； 故选B。 2．A 【分析】根据钠离子电池放电时其工作原理可知，a电极Na失去电子生成Na+，做负极，b为正极。充电时，a为阴极，b为阳极。 【详解】A．电子不能通过溶液中的离子交换膜，故A错误； B．根据图示和分析可知，放电时b极反应式为，故B正确； C．充电时，阴极与电源的负极相连，故C正确； D．充电时，b极发生反应，转移0.1mol电子，质量减重0.1molNa+，质量为2.3g，故D正确； 故选A。 3．D 【分析】由阴极电极反应式，结合题图可知，左侧为阳极，电极反应式为。 【详解】A．复合膜间的水解离出的OH-，通过阴膜向阳极区补充，所以a膜为阴膜，b膜为阳膜，故A正确； B．由题目所给阴极反应式可知，左侧电极是阳极，发生氧化反应，故B正确； C．将阴阳两极电极反应式相加，得总反应离子方程式为，故C正确； D．据可知，若标准状况下消耗，理论上M处释放1.5molO2，其质量为48g，故D错误； 故答案为：D。 4．B 【分析】根据题意，该电池为二次电池，电池总反应为：。 【详解】A．电子只能在外电路中移动，不能经过电解质溶液，故A错误； B．充电时，发生电解质溶液中逐渐增大，故B正确； C．放电时负极Zn失去电子结合氢氧根离子生成：，故C错误； D．根据得失电子守恒有表状况下22.4LO2~4mole-，因此放电时电路中通过电子，消耗标准状况下氧气，故D错误； 故答案为：B。 5．B 【详解】根据题干和图像信息，该电池为电解池，阳极反应式为：，阴极的电极反应式为：。 【分析】A．a电极为阳极，发生氧化反应，故A错误； B．b电极为阴极，电极反应式为，故B正确； C．阴、阳极电极反应生成和消耗的相等，所以电解质中的的量不变，故C错误； D．根据电极反应式，和的物质的量之比为，故D错误； 故选B。 6．D 【详解】A．过程1阳极失去电子发生反应为：4OH−−4e−=2H2O+O2↑，A正确； B．过程1中阴极方程式为：，所以生成Ni(OH)2后阴极区的pH升高，B正确； C．过程3中MH失去电子发生氧化反应，C正确； D．，每当生成1molMH，迁移1mol阴离子，D错误； 故选D。 7．C 【分析】该装置为电解池，左侧接电源正极为阳极区，水失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子；右侧接电源负极为阴极，硝酸根得到电子发生还原反应；制备丙氨酸分为三步，硝酸根离子在阴极反应转化为NH2OH，NH2OH和丙酮酸反应生成C3H5O3N，C3H5O3N在电极上反应生成丙氨酸，据此回答。 【详解】A．氨基酸的酸性来自羧基，而羧基可以与氨基形成内盐，从而减弱酸性，A正确； B．在阴极，硝酸根得到电子与丙酮酸反应转化为丙氨酸，电极反应式为：，B正确； C．在阳极，水失去电子被氧化生成氧气和氢离子，同时氢离子从阳极区移向阴极，故阳极生成1mol的氧气，转移4mol电子，移向阴极4mol氢离子，同时阴极消耗4.4mol氢离子，阴极区H+减少0.4mol，C错误； D．硝酸根离子在阴极反应转化为NH2OH是电化学反应，NH2OH和丙酮酸反应是化学反应，C3H5O3N在电极上反应生成丙氨酸是一个电化学反应，该装置整合了电化学—化学—电化学串联反应，D正确； 故选C。 8．B 【详解】A． 若要在铁片上镀铜，应该使Fe片与电源负极连接作阴极；铜片与电源正极连接作作阳极，Z为CuSO4溶液，故A错误； B． 若要在铁片上镀铜，则阳极X为Cu，阴极Y为铁片，故B正确； C． 若Z是饱和溶液，由于离子的放电能力：H+＞Na+，所以电解时阴极Y上会产生H2，故电解一段时间后，Y电极不会析出金属Na，故C错误； D． 若Z是饱和溶液，且X为惰性电极时，由于离子放电顺序：Cl-＞OH-，阳极X电极首先是Cl-放电产生Cl2，故阳极X发生的电极反应式是2Cl--2e-=Cl2↑，故D错误； 故选B。 9．C 【详解】A．该铅蓄电池属于化学电源中的二次电池，A错误；                                                  B．由总反应可知，放电时，负极铅最终生成，消耗了硫酸生成了水，硫酸浓度减小，B错误； C．放电时，铅是负极，二氧化铅是正极，充电时，电解池的阳极连接外接电源的正极，即连接外接电源正极，发生氧化反应，C正确；    D．充电时，阴极是得电子生成，电极反应式为，D错误； 故选C。 10．D 【分析】由图可知，a极物质由有机物转化为二氧化碳，碳化合价升高，所以a极是负极，b极是正极； 【详解】A．由分析可知，a为负极，有机物，在a极失电子发生氧化反应，生成和，电极反应式为，A正确； B．b极是原电池正极，电势较高，在正极得电子发生还原反应，并结合，故生成的M可能是或，B正； C．两极间的水层传递，起到质子交换膜的作用，C正确； D．5.6L（标准状况）的物质的量为0.25 mol，但由于电池正极产物可能不止一种，转移电子数不确定，且粗铜中除Cu外还含有Zn、Fe等杂质也可溶解，故无法计算溶解粗铜的质量，D错误； 故选D。 11．A 【分析】根据图像中左侧的物质变化，利用碳和铁的化合价的变化判断左侧是正极，右侧是正极，接右边的装置为电解池，甲为阴极，乙为阳极，根据电子守恒和原子守恒可以书写电极反应及化学反应方程式； 【详解】A．左室中得电子生成Fe3+，则碳棒为正极，因此乙电极为电解池的阳极，乙电极为粗铜，故A正确； B．根据装置图中左边参与的甲醇判断，左边属于原电池，根据参于物质发生反应方程式为：，消耗氢离子，故溶液的pH增大，故B错误； C．根据B中书写的化学方程式利用二氧化碳和电子的关系式：CO2～6e-，标准状况下1.12 LCO2物质的量为，转移的电子为0.3mol，甲电极为阴极发生的反应为：Cu2++2e-=Cu，转移0.3mol电子生成铜的物质的量为0.15mol，故甲电极增重0.15mol ×64g/mol=9.6g，但题目未指明11.2L二氧化碳处于标准状况下，则无法计算物质的量，故C错误； D．根据粗铜的精炼阳极是粗铜，电极反应中杂质锌、铁等会发生反应，而阴极是精铜，发生的反应是Cu2++2e-=Cu，故增加的质量和减少的质量不相等，故D错误； 故选答案A； 12．B 【分析】由题给示意图可知，左侧电极为正极，右侧电极为负极，由放电前后，元素化合价变化可知，溴元素化合价降低被还原，氧化剂NaBr3在正极发生还原反应，硫元素化合价升高被氧化，还原剂Na2S2在负极发生氧化反应，则左侧储罐中的电解质是NaBr3/NaBr，右侧储罐中的电解质是Na2S2/Na2S4。 【详解】A．由上述分析可知，充电时，左侧连电源的正极，为阳极，右侧为阴极，充电过程中，离子的流向为从阳极流向阴极，即由左侧流向右侧，故A错误； B．放电时，正极的反应式为，则充电时阳极的反应式为，故B正确； C．由分析可知，放电前左侧的电解质为，右侧的电解质为，故C错误； D．放电时，正极的反应式为，负极反应式为2Na2S2-2e-= Na2S4+2Na+，根据电荷守恒，每转移电子，就有钠离子通过选择性膜，故D错误； 答案选B。 13．D 【分析】由左图可知，a极失去电子为负极，乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为：CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+，b极为正极，电极反应式为+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，生成的铬离子水解生成氢氧化铬，Cr3++3H2O=Cr(OH)3↓+3H+，电子由负极流向正极；根据右侧装置图可知，用铂作电极电解氯化钾溶液，左侧氯离子失电子被氧化为氯气，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸，次氯酸氧化乙烯来制备2-氯乙醇，所以X电极为电解池的阳极，右侧Y电极为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子，溶液中钾离子通过阳离子交换膜进入右侧，则推知气体b为氢气，据此分析解答。 【详解】A．由上述分析可知b为氢气，A项错误； B．X极为阳极，失电子发生氧化反应，B项错误； C．电解时，阳离子移向阴极，故K+通过阳离子交换膜从左侧移右侧，C项错误； D．a极失去电子为负极，乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为：CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+，D项正确； 答案选D。 14．D 【分析】根据图中通入气体和反应方程式可知，电极A上氨气失电子生成氮气，A为负极，电极B上NO2得电子生成氮气，电极B为正极。 【详解】A．正极上NO2得电子反应生成OH-，生成的氢氧根离子通过离子交换膜进入负极区与NH3反应，因此该离子交换膜为阴离子交换膜，A正确； B．电子从负极流向正极，因此电子从电极A经负载流向电极B，B正确； C．正极电极反应为2NO2+8e-+4H2O=8OH-+N2，负极电极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。转移相同数量电子时，正极上产生气体与负极上产生气体的体积比为3：4，即左右两侧电极室产生气体的体积比为4：3，C正确； D．负极电极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，反应消耗氢氧根离子，因此反应一段时间碱性减弱，D错误； 故答案选D。 15．C 【分析】由图可知，电极a为燃料电池的负极，碱性条件下肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为，电极b为正极，在水分子作用下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氨气和氢氧根离子，电极反应式为。 【详解】A．由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，故A正确； B．由分析可知，电极b为正极，在水分子作用下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氨气和氢氧根离子，电极反应式为，故B正确； C．由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，则燃料电池工作时，双极膜中水电离出的氢离子向电极b移动，故C错误； D．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，碱性条件下肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为，则转移1mol电子时，负极区逸出7g的氮气，同时流入17g的氢氧根离子，质量增重10g，故D正确； 故选C。 16． Ag2O Zn Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- Li-e-=Li+ 减小 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生反应(得到纯度较高的NaOH溶液) 【详解】（1）①在反应Ag2O+Zn +H2O=2Ag+Zn(OH)2中，由化合价变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，则正极为Ag2O，电流由正极流向负极，故答案为：Ag2O；Zn； ②正极发生还原反应，正极的电极反应式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-； （2）①根据电池总反应2Li+FeS=Li2S+Fe可知，放电时负极Li失电子产生Li+，电极反应式为Li-e-=Li+； ②Al—空气燃料电池总反应式为4Al+3O2+4OH-+6H2O=4[Al(OH)4]-，故溶液碱性减弱，电池工作过程中电解液的pH减小； （3）①电解饱和食盐水时，溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H2逸出，使附近的水溶液显碱性，溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子，发生氧化反应。产生Cl2。反应的离子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑； ②离子交换膜的作用为：阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸、阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生反应(得到纯度较高的NaOH溶液)。 17．(1) 第五周期VA族 (2) 稀H2SO4 正极 CH4+2H2O－8e－=CO2+8H+ (3)2NH3+ClO－=N2H4+H2O+Cl－ (4) 0.2 66.7% 【分析】（1） NH3的电子式为，N为第VA族，Sb与N位于同一主族，核电荷数为51，大于36小于54，则为第五周期，因此其在元素周期表中的位置为第五周期VA族；故答案为：；第五周期VA族。 （2） ①利用BaZrO3基质子陶瓷膜反应器，说明电解质溶液可能为稀H2SO4；故答案为：稀H2SO4。 ②氮气化合价降低变为氨气，正极化合价降低，得到电子，因此有NH3生成的电极为该电池的正极，甲烷化合价升高，失去电子，为负极，因此负极的电极反应式为CH4+2H2O－8e－=CO2+8H+；故答案为：正极；CH4+2H2O－8e－=CO2+8H+。 （3） N2H4(联氨)可由NH3与NaClO溶液制得，次氯酸根变为氯离子，其反应的离子方程式为2NH3+ClO－=N2H4+H2O+Cl－；故答案为：2NH3+ClO－=N2H4+H2O+Cl－。 （4） 标准状况下，将由16.8LN2即0.75mol和50.4LH2即2.25mol组成的混合气体通入一体积为1L的恒容密闭容器中，，根据题意得到，解得x=0.5，则0～5min内，N2的转化率为；故答案为：0.2；66.7%。 18． 正极 46.4 负 浓NaOH溶液 【分析】左侧为原电池，右侧为电解池，在电解池中根据阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动分析电解池的电极名称和电极反应，据此回答。 【详解】(1)甲池是燃料电池，将化学能转化为电能，属于原电池；通入的电极得电子，作正极。 (3)标况下1.12 L甲烷的物质的量为0.05 mol，根据电极反应式可知转移电子0.4 mol；乙池中C为阳极，Fe为阴极，阳极上水电离出的氢氧根放电生成氧气，阴极上银离子放电得到银单质，乙池总反应为。转移电子0.4 mol，则乙池溶液质量减少：。 (5)①由图可知，移向a极，所以a极为阴极，连接电源负极，电极反应式为，则a极区NaOH溶液逐渐变浓。B是流出的浓氢氧化钠溶液。 ②在阳极放电，发生氧化反应生成硫酸根，电极反应为。 19． 阳 两个电极均有气泡产生，铁电极附近溶液变成红色 CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O 4.48 AD 增大 0.88 【分析】甲池为甲烷燃料电池，通入甲烷的一极发生氧化反应为负极，通入氧气的一极发生还原反应为正极，乙、丙均为电解池，乙池中Fe电极与电源负极相连为阴极，C电极与正极相连为阳极，丙池中a电极与负极相连为阴极，b电极与正极相连为阳极。 【详解】(1)甲池中通入燃料CH4的电极为负极，通入O2的电极为正极，根据图示可知乙池中Fe电极连接电源负极为阴极，石墨电极(C)连接电源正极，作阳极； 在乙池中滴有酚酞，Fe电极为阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气，破坏了附近溶液中H2O的电离平衡，使溶液中c(OH-)>c(H+)，显碱性，使酚酞试液变为红色；C电极为阳极，氯离子放电生成氯气，因此丙池实验开始后观察到的现象是：两电极均有气泡冒出，铁电极附近溶液变红色； 在燃料电池甲中，负极上CH4失电子发生氧化反应，与溶液中OH-结合形成CO32-，负极的因此负极的电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O； (2)串联电池中转移电子数相等，若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则转移电子的物质的量n(e-)=×4=0.4 mol，乙装置中铁电极上H+放电生成H2，每产生1 mol H2，转移2 mol电子，则转移0.4 mol电子时产生H2的物质的量为n(H2)=0.2 mol，产生的H2在标准状况下的体积V(H2)=0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L； (3)A．电解精炼铜，粗铜为阳极，与电源正极连接，精铜为阴极，与电源负极连接。a与负极相连为阴极，b电极连接电源正极为阳极，所以b电极材料为粗铜，A正确； B．粗铜接电源正极，作阳极，阳极上发生氧化反应，B错误； C．阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属质量不相等，所以CuSO4溶液的浓度会改变，C错误； D．粗铜为阳极，阳极上Ag、Pt、Au等活泼性比Cu弱的金属在阳极不反应，形成阳极泥，所以利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，D正确； 故合理选项是AD； (4) n(O2)==0.01 mol，电子转移n(e-)=4n(O2)=0.04 mol，在乙池中，Fe电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，转移0.04 mol电子，放出H2的物质的量为0.02 mol，其质量m(H2)=0.02 mol×2 g/mol=0.04 g；由于乙装置中离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子Na+通过，左侧H+放电使溶液中阳离子减少，因此Na+由右侧向左侧通过， Na+带一个单位正电荷，转移0.04 mol电子，则左侧增加0.04 mol Na+，其质量是m(Na+)=0.04 mol×23 g/mol=0.92 g，由于左侧增加质量大于减少质量，因此左侧质量会增加，增加质量为∆m=m(Na+)-m(H2)=0.92 g-0.04 g=0.88 g。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$