4.2 电解池 同步训练题 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 同步训练题 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．海水晒盐后精制得到NaCl，氯碱工业电解饱和NaCl溶液得到Cl2和NaOH，以NaCl、NH3、CO2等为原料可得到 NaHCO3；向海水晒盐得到的卤水中通Cl2可制溴；从海水中还能提取镁。下列选项所示的物质间转化均能实现的是 A．(aq)(g)漂白粉(s) B．(aq)(s)(s) C．(aq)(aq)(aq) D．(s)(aq)(s) 2．化学概念的理解需要从本质上进行分析，否则易产生不符合题意。下列有关“电”概念中，不需要通电即可进行的是（　　） A．电泳 B．电离 C．电镀 D．电解 3．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，正确的一组是 　 X Y Z W A C Fe NaCl HCl B Pt Cu CuSO4 CuSO4 C C C H2SO4 H2SO4 D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体 A．A B．B C．C D．D 4．下列反应的离子方程式书写正确的是 A．溶液与醋酸溶液反应： B．溶液与溶液反应： C．电解饱和食盐水： D．向溶液中通入过量的： 5．用铂电极电解2mol/L的 溶液，当 浓度变为1mol/L时停止通电，加入下列物质，能使溶液恢复成原来浓度的是（　　） A． B．CuO C． D．无水 6．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是 A．a极反应：CH4-8e-＋4O2-=CO2＋2H2O B．A、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜 C．阳极室有氯气产生，阴极室中有氢气产生且NaOH浓度增大 D．a极上通入标况下2.24L甲烷，阳极室Ca2+减少0.2mol 7．以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A．放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e-=Na2Fe[Fe(CN)6] B．充电时，Mo箔接电源的正极 C．充电时，Na＋通过离子交换膜从左室移向右室 D．外电路通过0.2 mol电子时，负极质量变化为1.2g 8．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和K3[Fe(CN)6]试液混合溶液的培养皿中，经过一段时间后，下列说法中正确的是(提示：Fe2+遇K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀)（　　） A．Ⅰ附近产生黄绿色气体 B．Ⅱ附近铁受保护而几乎不被腐蚀 C．Ⅲ附近开始时无明显现象 D．Ⅳ附近很快出现蓝色沉淀 9．科学家设计了一种协同转化装置，如图所示。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列叙述正确的是 A．催化电极A的电势高于催化电极B B．阳极的电极反应式为 C．每生成1mol甲酸，双极膜处有1mol的水解离 D．转移相同电子时，理论上消耗的和HMF物质的量之比为1：3 10．如下图所示，装置甲是微生物降解废水中尿素的装置，利用装置甲可以实现装置乙中铁上镀铜．下列有关说法正确的是（　　） A．甲装置中X电极应与乙装置中铜电极相接 B．乙装置电镀过程中，溶液颜色越来越浅 C．甲装置中电极的反应式为 D．当甲装置中电极消耗气体时，则乙装置中铁电极质量增加 11．用石墨作电极，电解1 mol.L-1下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是（　　） A．HCl B．CuSO4 C．Na2SO4 D．NaCl 12．工业上电解熔融NaCl与电解食盐水都能直接得到的物质是（　　） A．Na B．NaOH C．H2 D．Cl2 13．下列实验中，能够正确描述其反应离子方程式的是（　　） A．用白醋除水垢：2H++CaCO3=Ca2++CO2↑+H2O B．常温下，硫化钾溶液的pH>7：S2-+H3O+HS-+H2O C．用铜电极电解饱和食盐水：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- D．向FeSO4溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液：3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓ 14．陈述I和陈述II均正确但不具有因果关系的是 选项 陈述I 陈述II A 电解溶液制备和 可被还原，可被氧化 B 在氛围中加热制备无水氯化镁 能抑制的水解 C 液氨用作制冷剂来进行食品冷冻加工 易液化且的汽化热较大 D 金属钠、金属铁分别与冷水和水蒸气反应制备氢气 熔点： A．A B．B C．C D．D 15．一种能捕获和释放的电化学装置如图所示，其中、均为惰性电极，电解质溶液均为溶液。当连接时，物质转化成物质极区溶液能捕获通入的。下列说法错误的是 A．连接时，连接电源正极 B．连接时，外电路通过，理论上该装置最多能够捕获（标况下） C．该装置通过“充电”捕获和“放电”释放 D．连接时，极区的值减小 16．下列离子方程式正确的是 A．向淀粉 KI溶液中滴加适量稀硫酸，溶液变蓝：4 B．CuSO4溶液与 Ba(OH)2溶液混合： C．Mg(OH)2悬浊液中加入 NH4Cl溶液： D．用惰性电极电解AlCl3水溶液： 17．用下图所示装置进行实验，在相同电压、相同时间内，记录现象如下(温度变化均不明显)： 实验序号 X电极材料 现象 Ⅰ 铂(Pt) 两极均有气泡产生，澄清石灰水不变浑浊 Ⅱ 石墨 两极均有气泡产生，澄清石灰水变浑浊 下列说法中，错误的是（　　） A．X电极为阳极 B．阴极的电极反应式为： C．Ⅰ中Pt电极附近发生了反应： D．Ⅱ中石灰水变浑浊的原因是X区产生的与反应生成了 18．工业上利用电解含有NaHPbO2的废液回收Pb，装置如图。下列说法错误的是 A．M的电极电势高于N B．若转移2mol电子，阴极室溶液质量减少207g C．阴极电极式为HPbO+2e-+H2O=Pb+3OH- D．将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，对Pb的产率无影响 19．下列离子方程式或电极反应式书写错误的是 A．碱性锌锰电池正极的电极反应： B．用铜作电极电解CuSO4溶液： C．用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+的离子方程式： D．铅蓄电池充电时阴极的电极反应： 20．某研究团队在优化催化剂的基础上，通过调节电极的孔道和疏水性增加CO的扩散速率，实现了高选择性将CO电解还原制备乙烯，如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．碳纸/聚四氟乙烯电极为阴极 B．聚四氟乙烯的作用是吸附并增加CO的浓度 C．为了维持电解的效率，离子交换膜应为阳离子交换膜 D．碳纸上生成C2H4的电极反应式为：2CO+6H2O+8e-=C2H4+8OH- 二、综合题 21． （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。 22． （1）i如图所示3套实验装置，分别回答下列问题． 装置1为铁的吸氧腐蚀实验．向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为　 　． （2）装置2中的石墨是　 　极（填“正”或“负”），总反应的离子方程式为　 　． （3）装置3中甲烧杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO4溶液．反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红． ①电源的M端为　 　极；甲烧杯中铁电极的电极反应为　 　． ②乙烧杯中电解反应的离子方程式为　 　． ③停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为　 　mL． （4）ii、回答下列问题 纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，采用肼(N2H4)燃料电池为电源，用离子交换膜控制电解液中c(OH-)制备纳米Cu2O，其装置如图甲、乙。 ①上述装置中D电极应连接肼燃料电池的　 　极(填“A”或“B”) ②该电解池的阳极反应式为　 　 ③当反应生成14.4g Cu2O时，至少需要肼　 　 mol。 23．CO2是一种自然界大量存在的“碳源”化合物，借助零碳能源(太阳能等)制得的H2可将CO2转化为燃料，能缓解温室效应和解决能源危机问题。 （1）硅太阳能电池可实现太阳能向电能的转化，Si在元素周期表中的位置　 　。 （2）电解水制H2，阴极电极反应式是　 　。 （3）聚乙烯亚胺捕获CO2并原位氢化为甲醇，反应历程如图1所示。 ①写出CO2的电子式　 　。 ②写出生成甲醇的总反应　 　。 （4）微生物电解池能将CO2转化为CH4，其工作原理如图2所示，写出所有生成CH4的反应　 　。 24．日常生活、科学研究、工业生产中有许多问题与原电池或电解池的工作原理有关 （1）依据氧化还原反应：2Ag+(aq) + Cu(s)=Cu2+(aq) + 2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题： ①电极X的材料是　 　；电解质溶液Y是　 　(填化学式)。 ②银电极发生的电极反应为　 　。 （2）为了比较Fe、Co、Cu三种金属的活动性，某实验小组设计如下实验装置。 丙装置中充入滴有酚酞的氯化钠溶液，X、Y均为石墨电极。反应一段时间后，可观察到甲装置中Co电极附近产生气泡，丙装置中X极附近溶液变红。 ①丙装置中Y极为　 　极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)。 ②三种金属的活动性由强到弱的顺序是　 　(填元素符号)。 （3）中国科学院应用化学研究所在甲醚(CH3OCH3)燃料电池技术方面获得新突破。甲醚燃料电池的工作原理如图所示： ①甲醚由　 　(填b或c)通入。 ②该电池负极的电极反应式　 　。 ③工作一段时间后，当9.2g的甲醚完全反应时，有　 　mol电子转移。 25．将CO2还原成甲烷，是实现CO2资源化利用的有效途径之一。 （1）I．CO2甲烷化 CO2甲烷化过程可能发生反应： ⅰ．CO2(g) ＋ 4H2(g) CH4(g) ＋ 2H2O(g) ΔH1 ⅱ．CO2(g) ＋ H2(g) CO(g) ＋ H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ∙mol−1 ⅲ．CO(g) ＋ 3H2(g) CH4(g) ＋ H2O(g) ΔH3＝－206.1 kJ∙mol−1 …… ΔH1＝　 　 kJ∙mol−1。 （2）不同条件下，按照n(CO2)：n(H2)＝1：4投料，CO2的平衡转化率如图所示。 ①压强p1、p2、p3由大到小的顺序是　 　。 ②压强为p1时，随着温度升高，CO2的平衡转化率先减小后增大。解释温度高于600℃之后，随着温度升高CO2转化率增大的原因　 　。 （3）Ⅱ．微生物电化学法 微生物电化学产甲烷法是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如上图所示。 阴极的电极反应式是　 　。 （4）若生成1 mol CH4，理论上阳极室生成CO2的体积是　 　L(标准状况，忽略气体的溶解)。 答案解析部分 1．【答案】C 2．【答案】B 【解析】【解答】A．带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳，故A不选； B．电离是指电解质在水溶液或熔融状态下离解成带相反电荷并自由移动离子的一种过程，不需要通电，故B选； C．电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，故C不选； D．电解是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质，（又称电解液），在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程，故D不选； 故答案为：B。 【分析】电镀和电解是电解池原理，需要通电。而电离和电化学腐蚀不需要通电。 3．【答案】A 4．【答案】B 5．【答案】B 【解析】【解答】电解过程中由于硫酸铜过量，故电极总反应为 ↑，电解时脱离体系的是 和 ，故应加入 使溶液恢复为原来浓度。 故答案为：B。 【分析】 用铂电极电解硫酸铜的反应为，从溶液中析出的物质是氧气和铜，相当于析出CuO，所以向溶液中加入CuO即可。 6．【答案】D 【解析】【解答】A．由分析可知，通入甲烷的a极为负极，氧离子作用下甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4-8e-＋4O2-=CO2＋2H2O，故A不符合题意； B．由分析可知，电解时，溶液中钙离子通过阳离子交换膜进入产品室、钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室、磷酸二氢根离子通过阴离子交换膜进入产品室，则A、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，故B不符合题意； C．由分析可知，与b极相连的石墨电极为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，与a极相连的石墨电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，原料室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，所以在阴极室得到浓度较大的氢氧化钠溶液，故C不符合题意； D．由得失电子数目守恒可知，阳极室消耗氯离子的物质的量为×8=0.8mol，由电荷守恒可知，进入产品室的钙离子物质的量为0.8mol×=0.4mol，则阳极室减少钙离子物质的量为0.4mol，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】A．放电时，负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，元素化合价降低，发生还原反应； B．依据离子类型与离子交换膜类型一致判断； C．依据A、B项分析判断； D．依据得失电子数目守恒。 7．【答案】D 【解析】【解答】A、由分析可知， 放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e-=Na2Fe[Fe(CN)6] ，故A正确； B、Mo为正极，充电时Mo箔接电源的正极作阳极，故B正确； C、 充电时，阳离子移向阴极，则Na+通过交换膜从左室移向右室，故C正确； D、根据电极反应式可知，转移0.2mol电子，消耗0.1molMg，Mg箔减少的质量为0.1mol×24g/mol=2.4g，故D错误； 故答案为：D。 【分析】由图可知，放电时，Mo箔上， Fe[Fe（CN）6]→Na2Fe[Fe（CN）6]，发生还原反应，则Mo箔为正极，电极反应式为 Fe[Fe（CN）6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe（CN）6] ，Mg箔为负极，电极反应式为： 2Mg+2Cl--4e-=[Mg2Cl2]2+，充电时为电解池。 8．【答案】C 【解析】【解答】A、 溶液中的H+在Ⅰ处得电子生成氢气，则Ⅰ附近产生氢气，为无色气体，故A错误； B、Fe为阳极，Ⅱ附近铁失电子生成亚铁离子，铁被腐蚀，故B错误； C、Zn为负极，失电子生成锌离子，所以开始时，Ⅲ附近无明显现象，故C正确； D、右侧装置中，Zn为负极，Fe为正极，则Fe不会反应产生亚铁离子，不会出现蓝色沉淀，故D错误； 故答案为：C。 【分析】左侧图中有外接电源，为电解池，Fe为阳极，Zn为阴极；右侧形成原电池，Zn为负极，Fe为正极。 9．【答案】B 10．【答案】C 【解析】【解答】A．铁上镀铜时，则铁为阴极应与负极相连，铜为阳极应与正极Y相连，故A错误； B．电镀过程正极发生反应Cu-2e-=Cu2+，补充Cu2+，因此盐酸不变，B错误； C．尿素在负极M电极上失电子发生氧化反应生成氮气、二氧化碳和水，电极反应式为H2NCONH2＋H2O－6e－=CO2↑＋N2↑＋6H＋，故C正确； D．当N电极消耗0.75 mol氧气时，装置中转移0.75mol×4=3 mol电子，由得失电子数目守恒可知铁电极增重的质量为3mol×64 g·mol－1=192g，故D错误； 故答案为：C。 【分析】甲图是将化学能转化为电能的原电池，电解质溶液为酸性溶液，M电极是负极，尿素在负极上失电子发生氧化反应，N电极是正极，氧气在正极上得电子发生还原反应；乙图是铁上镀铜的电镀装置，铜与原电池正极相连做阳极，铁与负极相连做阴极。 11．【答案】C 【解析】【解答】A、电解HCl溶液时，阴极上发生反应：2H++2e-=H2↑，氢离子浓度减小，溶液pH增大，故A不符合题意； B、 用石墨作电极电解CuSO4溶液，电解过程中，阳极发生反应 4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极发生反应Cu2++2e-=Cu，溶液中氢氧离子浓度逐渐减小，氢离子浓度逐渐增大，pH值逐渐变小，故B不符合题意； C、用石墨作电极电解硫酸钠溶液，阴极发生反应：2H++2e-=H2↑，阳极电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，相当于电解水，溶液中硫酸钠的浓度增大，但溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度不变，所以溶液的pH值保持不变，故C符合题意； D、用石墨作电极电解NaCl溶液时，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极的电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，同时生成氢氧化钠，溶液中氢离子浓度逐渐减小，pH值逐渐变大，故D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】用石墨作电极进行电解，溶液的pH不变，说明该电解质溶液中氢离子或氢氧根离子浓度不变。 12．【答案】D 【解析】【解答】电解熔融氯化钠生成氯气和钠，方程式为：2NaCl2Na+Cl2↑；电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；所以二者都能得到的为Cl2， 故答案为：D。 【分析】依据放电顺序判断。 13．【答案】D 【解析】【解答】A．醋酸为弱酸，书写离子方程式时不可拆，则用白醋除水垢的离子方程式为，故A不符合题意； B．常温下，硫化钾溶液因S2-水解而呈碱性，S2-水解的离子方程式为，故B不符合题意； C．用铜电极电解饱和食盐水，阳极Cu放电生成Cu2+，阴极氢离子得电子生成氢气，正确的离子方程式为 ，故C不符合题意； D．向FeSO4溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成Fe3[Fe(CN)6]2沉淀，反应的离子方程式为3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】Ａ．醋酸为弱酸，不可拆； Ｂ．S2-水解的离子方程式为； Ｃ．铜作电极，阳极为铜失去电子发生氧化反应； Ｄ．亚铁离子和[Fe(CN)6]3-生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀。 14．【答案】D 15．【答案】D 16．【答案】A 17．【答案】D 【解析】【解答】A． 根据实验Ⅱ可知，澄清石灰水变浑浊，说明X电极上生成了CO2，即X电极石墨和O2反应生成了CO2，则X电极反应式为2H2O-4e-═O2↑+H+，为阳极，故A不符合题意； B． 左侧石墨电极为阴极，水放电生成氢气，阴极的电极反应式为：，故B不符合题意； C． Ⅰ中Pt电极：阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+H+，生成的H+与CO反应生成HCO，反应为，故C不符合题意； D． Ⅱ中石灰水变浑浊的原因是：II中右侧石墨电极为阳极，阳极反应为2H2O-4e-═O2↑+H+，石墨电极C和O2反应生成了CO2，CO2逸出使澄清石灰水变浑浊，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】用铂、石墨作电极时，二者都是惰性电极，电解饱和Na2CO3溶液，实质上是电解水，阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+H+，阴极的电极反应式为 2H2O+4e-=2OH-+H2↑ 。 18．【答案】B 【解析】【解答】A．根据分析，M为正极，N为负极，M的电极电势高于N，A不符合题意； B．阴极电极反应为HPbO+2e-+H2O=Pb+3OH-，转移2mol电子，钠离子由左侧经阳离子交换膜到达右侧为2mol，阴极室溶液质量减少207g-2mol×23g/mol=161g，B符合题意； C．根据分析，阴极电极式为HPbO+2e-+H2O=Pb+3OH-，C不符合题意； D．将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，多余的氢氧根离子经右侧到达左侧，对Pb的产率无影响，D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】电解池的题目要注意几个问题： 1、连接外接电源正极的为阳极，若阳极为活性电极则阳极失去电子，若阳极为惰性电极，则溶液中的阴离子在阳极失去电子，阳极发生氧化反应；连接外接电源负极的为阴极，溶液中的阳离子在阴极得到电子，阴极发生还原反应； 2、溶液中的离子放电顺序： 阳离子：Ag+ > Hg2+ > Fe3+ > Cu2+ > H+（酸） > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ >Zn2+ > H+（水）； 阴离子：S2– >I-> Br- > Cl- > OH-> (NO3－、SO42– 等)含氧酸根 > F－； 3、电极反应式的书写要结合原子守恒以及溶液形成判断，酸性条件不出现氢氧根，碱性条件下不出现氢离子。 19．【答案】B 20．【答案】C 【解析】【解答】A.根据装置示意图可知，CO在碳纸/聚四氟乙烯电极反应生成C2H4，碳元素化合价降低，得电子发生还原反应，则碳纸/聚四氟乙烯电极为阴极，A不符合题意； B.碳纸/聚四氟乙烯电极@催化剂为阴极，碳纸的作用为增强电极的导电性，聚四氟乙烯可以吸附CO，提高其在氢氧化钾溶液中的浓度，增大CO与催化剂的接触面积，B不符合题意； C.阴极反应生成氢氧根离子，阳极反应消耗氢氧根离子，电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，为了维持电解质溶液导电能力的稳定，故离子交换膜应为阴离子交换膜，C符合题意； D.电解质溶液呈碱性，CO在碳纸/聚四氟乙烯电极得电子生成C2H4和氢氧根离子，电极反应式为2CO+6H2O+8e-=C2H4+8OH-，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】C、移动的是氢氧根离子，故为阴离子交换膜 21．【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. 22．【答案】（1）O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ （2）正；2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+ （3）正；Fe﹣2e﹣═Fe2+；2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+；224 （4）B；2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；0.05 【解析】【解答】（1）吸氧腐蚀，正极 O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ （2）石墨作正极，总反应为 2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+ （3） ①向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红． 则石墨电极为阴极，铁为阳极，则M为正极，铁电极区的电极反应为 Fe﹣2e﹣═Fe2+ ②乙烧杯为电解硫酸铜溶液， 离子反应方程式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ ③Cu~H2，则n（H2）=n（Cu）=0.01mol，V=nVm=224mL （4）①制备氧化亚铜，则D为阳极，连接正极B ②阳极为Cu→Cu2O， 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O ③Cu2O~2e-，N2H4~2N2~4e-，2Cu2O~N2H4，n（N2H4）=0.5n（Cu2O）=0.5*14.4/144=0.05mol 【分析】（1） 向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红， 可知生成了OH- （2）装置2为双液原电池，铜为负极，石墨为正极，总反应为2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+ （3）①反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红 ，放氢升碱，则该极为阴极，连接的是电源负极N ②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ ③根据电子守恒，写出关系式可求 （4）电解质溶液为碱性，则配平离子方程式用的是OH-，又由Cu→Cu2O，则铜作为阳极，根据转移电子守恒，可求消耗肼的量 23．【答案】（1）第三周期ⅣA族 （2）2H2O+2e-=2OH-+H2↑或2H++2e-=H2↑ （3）；CO2+3H2CH3OH+H2O （4）CO2+4H2CH4+2H2O，CO2+8H++8e-= CH4+2H2O 【解析】【解答】电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上氧化剂得到电子发生还原反应，阳极上还原剂失去电子发生氧化反应；电解水时阴极上水电离产生的氢离子得电子变氢气。 （1）硅原子序数为14，核外电子分3层排布，依次为2、8、4个，Si在元素周期表中的位置第三周期ⅣA族。 （2）电解水制H2，阴极上水电离产生的氢离子得电子变氢气，阴极电极反应式是2H2O+2e-=2OH-+H2↑或2H++2e-=H2↑。 （3）①CO2是共价化合物，分子内每个氧原子和碳原子共用两对电子对、电子式。 ②由图知，CO2和H2反应生成CH3OH和H2O，在生成甲醇的反应中聚乙烯亚胺是催化剂，则生成甲醇的总反应为CO2+3H2CH3OH+H2O。 （4）由图知，右侧电极上在产甲烷菌的作用下CO2与H2反应生成了CH4和H2O，右侧为阴极区，CO2得电子被还原为CH4，则所有生成CH4的反应为：CO2+4H2CH4+2H2O，CO2+8H++8e-= CH4+2H2O。 【分析】电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上氧化剂得到电子发生还原反应，阳极上还原剂失去电子发生氧化反应；电解水时阴极上水电离产生的氢离子得电子变氢气； (1)硅原子序数为14，核外电子分3层排布，依次为2、8、4个； (2)电解水制H2，阴极上水电离产生的氢离子得电子变氢气； (3)①CO2是共价化合物，分子内每个氧原子和碳原子共用两对电子对； ②由图知，CO2和H2反应生成CH3OH和H2O，在生成甲醇的反应中聚乙烯亚胺是催化剂； (4)由图知，右侧电极上在产甲烷菌的作用下CO2与H2反应生成了CH4和H2O，右侧为阴极区，CO2得电子被还原为CH4。 24．【答案】（1）Cu；AgNO3；Ag++e−=Ag （2）阳；Fe＞Co＞Cu （3）b；CH3OCH3-12e−+3H2O=2CO2+12H+；2.4 【解析】【解答】（1）①根据总反应式以及原电池工作原理，Cu的化合价升高，Cu应为负极，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，Ag为正极，根据装置图，X应为Cu，电解液为AgNO3；故答案为Cu，AgNO3； ②银电极为正极，根据总反应，该电极反应式为Ag＋＋e－=Ag，故答案为Ag＋＋e－=Ag； （2）①X、Y均为石墨电极，丙装置中充入滴有酚酞的氯化钠溶液，装置丙应为电解饱和食盐水，阳极反应式为2Cl－2e－=Cl2↑，阴极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，X极附近溶液变红，即X极为阴极，Y极为阳极，故答案为阳； ②根据电解原理以及①的分析，Cu极为正极，Co为负极，根据电池工作原理，金属性强的为负极，即金属性：Co＞Cu，甲装置中Co电极附近产生气泡，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，即Co为正极，Fe为负极，金属性：Fe＞Co，综上所述，金属性：Fe＞Co＞Cu，故答案为Fe＞Co＞Cu； （3）①燃料电池中通燃料一极为负极，通氧气或空气的一极为正极，H＋从左端移向右端，即左边电极为负极，右边电极为正极，甲醚从b口通入，故答案为b； ②甲醚在负极上失电子，C原子转化成CO2，H原子转化成H＋，即该电极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋，故答案为CH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋； ③根据②，9.2g甲醚参与反应转移电子物质的量为 =2.4g，故答案为2.4g。 【分析】（1）根据反应方程式选择Cu和可溶性的银溶液；Cu的活性大于Ag，银电极为正极得电子； （2）根据实验现象甲中可以确定Co电极处得电子生成氢气为正极，Fe电极失电子为负极，所以Fe>Co；乙丙为电解池，根据现象Co电极处生成氢气为阳极，Cu为阴极，Co>Fe （3）根据氧化还原反应来确定阴极和阳极的电极反应，并依据反应来确定电子转移量。 25．【答案】（1）−164.9 （2）p3＞p2＞p1；CO2平衡转化率为反应ⅰ和反应ⅱ的CO2平衡转化率之和。反应ⅰ为放热反应，随温度升高CO2平衡转化率降低，反应ⅱ为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高。温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于反应ⅱ。(或：ⅰ为放热反应；ⅱ为吸热反应。600℃之后，CO2转化率主要取决于反应ⅱ) （3）CO2 ＋ 8e− ＋ 8H＋ ＝ CH4 ＋ 2H2O （4）44.8 【解析】【解答】(1)将反应ⅱ加反应ⅲ得到反应ⅰ，因此ΔH1＝＋41.2 kJ∙mol−1＋(－206.1 kJ∙mol−1) ＝−164.9kJ∙mol−1；故答案为：−164.9。 (2)①该反应是体积减小的反应，画一条与y轴相平的平行线，从下到上，转化率变大，说明平衡正向移动，压强不断增大，因此压强p1、p2、p3由大到小的顺序是p3＞p2＞p1；故答案为：p3＞p2＞p1。 ②压强为p1时，随着温度升高，CO2的平衡转化率先减小后增大。解释温度高于600℃之后，随着温度升高CO2转化率增大的原因CO2平衡转化率为反应ⅰ和反应ⅱ的CO2平衡转化率之和。反应ⅰ为放热反应，随温度升高CO2平衡转化率降低，反应ⅱ为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高。温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于反应ⅱ。(或：ⅰ为放热反应；ⅱ为吸热反应。600℃之后，CO2转化率主要取决于反应ⅱ)；故答案为：CO2平衡转化率为反应ⅰ和反应ⅱ的CO2平衡转化率之和。反应ⅰ为放热反应，随温度升高CO2平衡转化率降低，反应ⅱ为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高。温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于反应ⅱ。(或：ⅰ为放热反应；ⅱ为吸热反应。600℃之后，CO2转化率主要取决于反应ⅱ)。 (3)根据图中信息CO2 化合价降低变为CH4，在阴极发生反应，因此阴极的电极反应式是CO2 ＋ 8e− ＋ 8H＋ ＝ CH4 ＋ 2H2O；故答案为：CO2 ＋ 8e− ＋ 8H＋ ＝ CH4 ＋ 2H2O。 (4)根据CO2 ＋ 8e− ＋ 8H＋ ＝ CH4 ＋ 2H2O，若生成1 mol CH4，转移8mol电子，有根据CH3COO− －8e−＋ 2H2O＝2CO2 ＋7H＋，因此理论上阳极室生成2molCO2，其体积是44.8L；故答案为：44.8。 【分析】（1）根据盖斯定律即可计算出焓变 （2）① 根据反应进行判断，压强越大，转化率越大即可判断②根据反应的过程变化，反应i是放热，反应II是吸热，温度高时以反应ii为主 （3）阴极时发生还原反应，因此化合价降低，而二氧化碳转化为甲烷时化合价降低，故因此发生的时二氧化碳得到电子变为甲烷的过程 （4）根据阴极和阳极转移的电子总数相等即可计算 学科网（北京）股份有限公司 $$