人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第四节 化学反应的调控精品单元测试习题

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班级 姓名 学号 分数
第04单元 化学反应与电能
单元测试（A卷·夯实基础）
（时间：75分钟，满分：100分）
一、选择题（本题共18小题，每小题3分，共54分。）
1．关于化学能、电能与原电池下列判断不正确的是
A．利用原电池装置，可以将化学能转化为电能
B．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，能量转化率可高达100%
C．人们日常使用的电能主要来自火力发电
D．最早使用的锌锰干电池的寿命和性能都不如改进后的碱性锌锰电池
【答案】B
【详解】
A．原电池装置，是将化学能转化为电能的装置，故A正确；
B．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，但是在使用过程中还伴随着放出热量，能量转化率不可高达100%，故B错误；
C．人们日常使用的电能主要来自火力发电，故C正确；
D．最早使用的锌锰干电池电解质溶液显酸性容易腐蚀锌皮，寿命和性能都不如改进后的碱性锌锰电池，故D正确；
故答案为B。
2．下列事实中，与电化学腐蚀无关的是（ ）
A．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀
B．在空气中，金属银的表面生成一层黑色物质
C．在电工操作中，铜导线和铁线不能放在一起使用
D．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀
【答案】B
【解析】
埋在潮湿土壤里的铁管更易形成原电池发生腐蚀，所以选项A有关系。纯银久置表面变黑是由于金属银和空气中的氧气发生反应生成氧化银的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故B没有关系。铜导线和铁线放在一起使用容易形成原电池而发生腐蚀，选项C有关系。镀银的铁制品，镀层部分受损后，易形成铁银原电池，使铁腐蚀，选项D有关系。
3．要实现反应：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是
A． B． C． D．
【答案】C
【分析】
实现Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑反应，因Cu与稀盐酸常温下不反应，则应设计为电解池，Cu为阳极，电解质为HCl。
【详解】
A．应设计为电解池，该装置为原电池，铁做负极，铜做正极，氢离子在正极得电子生成氢气，故A错误；
B．应设计为电解池，该装置中虽然铜的活泼性大于银，但铜与盐酸不能自发进行氧化还原反应，故B错误；
C．电解池中Cu为阳极，电解质为HCl，符合题意，故C正确；
D．电解池中C为阳极，不符合题意，故D错误；
故答案为C。
4．如图所示，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是

A．B极为原电池的正极 B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀硫酸
C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应
【答案】C
【分析】
电流表指针发生偏转，说明形成原电池反应，化学能转化为电能；同时A极质量减少，则A为原电池负极，B极上有气泡产生，B为原电池正极，C为电解质溶液。
【详解】
A．B极上有气泡产生，应为氢离子被还原为氢气，为原电池的正极，A正确；
B．锌比铜活泼，且可以与稀硫酸反应生成氢气，稀硫酸作电解质溶液形成原电池时，Zn为负极、Cu为正极，符合题意，B正确；
C．原电池中阳离子流向正极，即阳离子流向B极，C错误；
D．A电极是原电池的负极，失去电子，发生氧化反应，D正确；
综上所述答案为C。
5．下列关于实验现象的描述不正确的是(　　)
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片质量增加
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
【答案】C
【详解】
A． 把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，形成铜、铁、稀硫酸原电池，正极是金属铜，该电极上溶液中的氢离子得到电子产生氢气，A项正确；
B．用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片上有金属铜单质析出，质量增加，B项正确；
C． 把铜片插入三氯化铁溶液中，铜和氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁，铜的金属活动性不及铁，铜不能置换出铁，C项错误；
D． 把锌片放入盛盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，锌置换出铜，所以形成了铜、锌、稀盐酸原电池，原电池反应可以加速反应速率，D项正确；
答案选C。
6．以石墨作电极，电解AgNO3溶液，可在两极分别得到Ag和O2，下列说法正确的是
A．氧化性：Ag+ > H+，还原性：NO> OH－
B．Ag附着在阳极：Ag+ + e－=Ag
C．电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱
D．电路中每转移1mol电子，可生成1molAg和0.25molO2
【答案】D
【详解】
A. 根据放电顺序可知，氧化性：Ag+ > H+，还原性：OH－> NO ，A错误；
B. Ag附着在阴极，阴极上发生还原反应：Ag+ + e－=Ag，B错误；
C. 电解过程中阳极上氢氧根离子不断发生氧化反应生成氧气，阳极附近水的电离平衡被破坏，氢离子浓度增大，溶液的酸性将逐渐增强，C错误；
D. 根据电子转移守恒4Ag~O2~4e-可知，电路中每转移1mol电子，可生成1molAg和0.25molO2，D正确；
答案为D。
7．化学能与热能、电能等能相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是(　　)

A．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂
B．铝热反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低
C．图I所示的装置能将化学能转变为电能
D．图II所示的反应为放热反应
【答案】D
【详解】
A．化学反应时断键要吸收能量，成键要放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，故A错误；
B．铝热反应是放热反应，反应物的总能量应大于生成物的总能量，故B错误；
C．没有形成闭合回路，不能形成原电池，不能将化学能转化为电能，故C错误；
D．图示中反应物的总能量大于生成物总能量，此反应是放热反应，故D正确；
答案选D。
8．铅蓄电池放电时发生的化学反应：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，其电极材料分别是PbO2和Pb，电解质为H2SO4溶液，下列说法不正确的是
A．电池工作过程中，H2SO4溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解质溶液中H+向正极移动
C．每当有2mol电子通过电路时，负极材料增重96g
D．正极发生反应为：PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O
【答案】D
【详解】
A．铅蓄电池工作时，硫酸参加反应生成硫酸铅的同时还生成水，导致硫酸浓度降低，故A正确；
B．原电池放电时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，即电解质溶液中H+向正极移动，故B正确；
C．在铅蓄电池中，负极上金属Pb失电子发生氧化反应：Pb+-2e-=PbSO4，每当有2mol电子通过电路时，负极材料增重96g，故C正确；
D．在铅蓄电池的正极上，PbO2得电子发生还原反应：PbO2+4H+++2e-=PbSO4+2H2O，故D错误；
答案选D。
9．如图为直流电源电解Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液。下列实验现象中正确的是

A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
【答案】D
【分析】
根据图示可知，a是阴极，发生的电极反应为4H＋＋4e－=2H2↑；b是阳极，发生的电极反应为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，总反应为，据此解答。
【详解】
A．根据电子得失守恒有2H2~4e-~O2，因此逸出气体的体积，a电极（H2）的大于b电极（O2）的，A错误；
B．两电极逸出的都是无色无味气体，B错误；
C．a电极附近水电离的氢离子被消耗，显碱性，石蕊遇碱变蓝，呈蓝色，b电极附近水电离的氢氧根离子被消耗，显酸性，石蕊遇酸变红，呈红色，C错误；
D．a电极附近水电离的氢离子被消耗，显碱性，石蕊遇碱变蓝，呈蓝色，b电极附近水电离的氢氧根离子被消耗，显酸性，石蕊遇酸变红，呈红色，D正确。
答案选D。
10．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是
A．CuCl2[CuSO4] B．NaOH [NaOH]
C．NaCl [HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
【答案】C
【分析】
电解池中，要想使电解质溶液复原，遵循的原则是：电解后从溶液中减少的物质是什么，就利用元素守恒来加什么物质。
【详解】
A.电解氯化铜时，阳极放出氯气，阴极生成金属铜，所以应加氯化铜让电解质溶液复原，A错误；
B.电解氢氧化钠时，阳极产生氧气，阴极产生氢气，所以应加水让电解质溶液复原，B错误；
C.电解氯化钠时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，所以应加氯化氢让电解质溶液复原，C正确；
D.电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极产生金属铜，所以应加氧化铜让电解质溶液复原，加入氢氧化铜相当于多加入水，D错误；
故合理选项是C。
【点睛】
本题考查了电解池原理，掌握电解原理，弄清两个电极上产生的物质，是本题解答的关键，本着“出什么加什么”的思想可使电解质复原。
11．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的浓度保持不变
C．阳极反应都只有Cu-2e-=Cu2+ D．阴极反应都只有Cu2++2e-=Cu
【答案】D
【详解】
A．镀铜时，纯铜作阳极，镀件作阴极，故A错误；
B．镀铜时，电解液中浓度保持不变，电解精炼铜时，电解液中浓度减小，故B错误；
C．由于粗铜中含有金属性强于铜的锌、铁等杂质，电解精炼铜时，活泼金属首先失去电子，所以还有其他阳极反应，故C错误；
D．阴极反应都只有且电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，故D正确；
答案选D。
12．如图是工业上电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法中不正确的是

A．装置出口①处的物质是氯气
B．出口②处的物质是氢气，该离子交换膜不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl-+2H+Cl2↑+H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
【答案】C
【详解】
A．与电源正极相连的为阳极，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，出口①处的物质是氯气，A正确；
B．溶液中水电离出的氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，出口②处的物质是氢气，离子交换膜是阳离子交换膜，允许阳离子通过，不能让阴离子通过，B正确；
C．电解饱和食盐水过程中生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为，C错误；
D．该装置是电解池，将电能转化为化学能，D正确；
故选C。
13．纳米Fe2O3在常压电解法合成氨过程中起催化作用，该电解装置如图所示。已知熔融NaOH—KOH为电解液，Fe2O3在发生反应时生成中间体Fe。下列说法正确的是

A．惰性电极Ⅱ是电解池的阴极，发生还原反应
B．产生2.24LO2时，转移的电子数为0.4NA
C．惰性电极Ⅰ的电极反应为Fe2O3+3H2O-6e-=2Fe+6OH-
D．生成氨气的反应为2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3
【答案】D
【详解】
A．根据图示可知，惰性电极Ⅱ产生氧气，氧元素化合价升高，发生氧化反应，故惰性电极Ⅱ为电解池的阳极，A错误；
B．产生，未标注状态，故不能计算转移的电子数，B错误；
C．根据图示可知，惰性电极Ⅰ为阴极，反应得电子，电极反应式为Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-，C错误；
D．结合图示及阴极电极反应式可知，生成氨气的反应为2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3，D正确。
答案选D。
14．下列实验中，在相同的时间里，铁腐蚀程度最大的是（ ）
A．将生铁放在煮沸过的水里
B．将白铁片(镀锌铁)放在溶有CO2的水中
C．将有磨损的马口铁(镀锡铁)放在溶有CO2的水中
D．将有磨损的放在白铁片(镀锌铁)溶有CO2的水中
【答案】C
【详解】
生铁在水中发生吸氧腐蚀，煮沸可减少溶解在水中的O2，减缓铁的腐蚀。白铁皮放在溶有CO2的水中，形成酸性条件下的原电池，锌的活泼性大于铁，活动性强的锌为原电池的负极，发生析氢腐蚀，表面的锌被腐蚀，铁为正极，铁受到保护；如为磨损的镀锡铁，铁的活泼性大于锡，活动性强的铁为负极，发生析氢腐蚀，加快了铁的腐蚀。综合可见C中铁腐蚀程度最大，故选C。
15．下列电极反应式与出现的环境相匹配的是

电极反应式
出现的环境
A
H2-2e-=2H+
碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应
B
O2+2H2O+4e-=4OH-
钢铁吸氧腐蚀的正极反应
C
Cu-2e-=Cu2+
电镀铜的阴极反应
D
4OH--4e-=O2↑+2H2O
用惰性电极电解H2SO4溶液的阳极反应
【答案】B
【详解】
A．碱性环境中不会生成氢离子，应为H2-2e-+2OH-=2H2O，A错误；
B．钢铁在碱性、中性、弱酸性环境中发生吸氧腐蚀，所以正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，B正确；
C．电镀铜时阴极是铜离子被还原为Cu单质，电极反应为Cu2++2e-=Cu，C错误；
D．电解质溶液显酸性，不会有氢氧根参与反应，正确反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，D错误；
综上所述答案为B。
16．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是

A．腐蚀过程中，负极是，发生电极反应：
B．失去电子经电解质溶液转移给C
C．正极的电极反应式为
D．C是正极，在C表面上发生还原反应
【答案】D
【分析】
该原电池中，Fe易失电子作负极、C作正极，负极上铁失电子生成亚铁离子，正极上氧气得电子发生还原反应，负极反应式为Fe- 2e- = Fe2+，正极反应式为O2 + 2H2O+4e -= 4OH-；
【详解】
A．腐蚀过程中，负极是，发生电极反应：Fe- 2e- = Fe2+，故A错误；
B．原电池中电子沿外导线从负极流向正极，不能通过电解质溶液，电解质溶液中是离子的定向移动形成闭合回路，故B错误；
C．正极电极反应是溶液中氧气得到电子发生还原反应，电极反应O2 + 2H2O+4e -= 4OH-，故C错误；
D．C是正极，正极电极反应是溶液中氧气得到电子发生还原反应，故D正确；
故选D。
17．下列措施中，不符合生产实际的是
A．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴扱
B．利用外加电流的阴极保护法，可以将水下的钢闸门与电源正极相连
C．为保护地下管道中的金属铁，可将其与锌极相连
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
【答案】B
【详解】
A、电解精炼铜是粗铜作阳极，精铜作阴极，故A符合；
B、利用外加电流的阴极保护法，应将水下的钢闸门与电源负极相连，避免被氧化，故B不符合；
C、锌比铁活泼，锌铁原电池中锌做负极被氧化，可以保护铁，故C符合；
D、电镀原理中，镀层金属做阳极，镀件金属做阴极，在镀件上镀锌，可用硫酸锌作电解质溶液，故D符合；
故答案为B。
18．某化学社团设计如图所示装置，模拟工业三室膜电解技术制取，然后经结晶脱水得焦亚硫酸钠()。下列说法错误的是

A．丙烷为负极，发生氧化反应
B．a室产生，故X、Y依次为质子交换膜、阳离子交换膜
C．随着电解反应的进行，b、c室中的电解质溶液浓度均逐渐减大
D．制得反应的化学方程式为
【答案】A
【详解】
A．通入丙烷的为负极，发生氧化反应，在碱性环境中生成碳酸根离子，电极方程式为，A错误；
B． b、c室电解水，b室H+与c室OH-以2:1的比例进入a室,a室反应产生，故X、Y依次为质子交换膜、阳离子交换膜，B正确；
C．随着电解反应的进行，b、c室电解水，故b、c室中的电解质溶液浓度均逐渐增大，C正确；
D．制得反应的化学方程式为，D正确；
答案选A。
二、非选择题（本题共4小题，共46分。）
19．（12分）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)如图1装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。

①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则___(填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。
②a试管中铁发生的是___(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式为____。b试管中铁被腐蚀的总反应方程式为____。
(2)如图2两个图都是金属防护的例子。

①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图2甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用___(填字母)，此方法叫做____保护法。
A．铜B．钠C．锌D．石墨
②图2乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的___(填“正”或“负”)极。
③以上两种方法中，___(填“甲”或“乙”)方法能使铁闸门保护得更好。
【答案】b 析氢 C 牺牲阳极的阴极 负 乙
【详解】
(1)①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则a发生析氢腐蚀，a中盛有氯化铵溶液，b发生吸氧腐蚀，b中盛有食盐水，故答案为b。
②a试管中铁发生的是析氢腐蚀，生铁中碳为正极，正极上发生还原反应，故发生的电极反应式为。b试管中铁发生的是吸氧腐蚀，生铁中碳为正极，发生的电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-；铁为负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，铁被腐蚀的总反应方程式为。
(2) ①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钠能够与水反应，不能做电极材料，所以选锌，此方法叫做牺牲阳极的阴极保护法，故答案为C；牺牲阳极的阴极；
②电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极，故答案为负。
③因为电解池的保护比原电池保护更好，所以方法乙能使铁闸门保护得更好；故答案为乙。
20．（12分）(1)把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连，可以组成各种原电池。若a、b相连，a为正极；c、d相连，c为负极；a、c相连，c上产生气泡；b、d相连，b质量减小，则四种金属的活动性由强到弱顺序为：___________。
(2)碱性锌锰干电池比普通锌锰电池的使用寿命长且性能高，其构造如图所示，电池反应为：，其中作___________极，发生___________反应，电极反应式为___________。

(3)甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过。其工作原理的示意图如下，请回答下列问题：

①电极是电池的___________极，电极反应式为___________。
②电解质溶液中的向___________(填“a”或“b”)极移动，电子流入的电极是___________(填“a”或“b”)极。
③该电池工作时消耗(标准状况下)，则电路中通过___________mol电子。
【答案】 正极 还原 负极 b b 4
【详解】
(1)把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连，可以组成各种原电池。一般负极是活泼金属，失去电子，质量减小，正极为不活泼金属，溶液中的H+得到电子生成氢气。若a、b相连，a为正极，则b比a活泼；c、d相连，c为负极，则c比d活泼；a、c相连，c上产生气泡，则c为正极，a比c活泼；b、d相连，b质量减小，则b为负极，b比d活泼，则四种金属的活动性由强到弱顺序为。
(2)碱性锌锰干电池的电池反应为：，MnO2中Mn的化合价从+4价降低到MnOOH中的+3价，化合价降低，被还原，作正极，在碱性溶液中的电极反应式为：。
(3)甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过。该电池是将甲烷和氧气的燃烧反应的化学能转化为电能。通入甲烷的电极为负极，通入空气的电极为正极。
①由以上分析可知，电极是电池的负极，甲烷失去电子生成二氧化碳，电极反应式为：。
②在原电池中，阳离子移向正极，所以电解质溶液中的向b极移动，电子从负极出发，流入正极，则电子流入的电极是b极。
③该电池工作时消耗标准状况下即0.5molCH4，甲烷中碳元素的化合价从-4价升高到二氧化碳中的+4价，1molCH4失去8mol电子，则0.5mol甲烷失去4mol电子，即电路中通过4mol电子。
21．（10分）如图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉­KI试纸的C端变为蓝色。

(1)E为电源的___极，F为电源的___极。
(2)A中发生反应的化学方程式为___。
(3)在B中观察到的现象是___。
(4)D端的电极反应式为___。
【答案】负 正 4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑ 铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成 2H+＋2e-=H2↑
【分析】
湿润的淀粉­KI试纸本质上形成电解池，湿润的淀粉­KI试纸的C端变为蓝色，则C端I-失电子变为I2，C端为阳极，D端得电子，为阴极；则电源中E极为负极，F极为正极；B装置为电解池，Cu与电源正极相连，为阳极，石墨为阴极；A为电解池装置，Pt为阳极，Fe为阴极，结合电化学原理解答。
【详解】
(1)由分析可知，E为负极，F为正极，故答案为：负；正；
(2)A中是以Pt为阳极、Fe为阴极，电解AgNO3溶液，水电离的氢氧根在Pt电极失电子得氧气，银离子在Fe电极得电子生成Ag，因此A中发生反应的化学方程式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑，故答案为：4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑；
(3)B中Cu为阳极，Cu失电子而溶解，石墨为阴极，发生的电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，即石墨电极有气体生成，由于水电离出的H＋放电而消耗，所以溶液中的c(OH－)>c(H＋)，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成，故答案为：铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成；
(4)D端为阴极，水电离的氢离子得电子，发生的电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，故答案为：2H＋＋2e－=H2↑；
22．（12分）电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示。

①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为_______。
②a极区pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为_______。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：

则D的化学式为_______；阳极的电极反应式为_______。
【答案】正极 Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ 增大 阳 2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O KOH -e-=
【分析】
(1)阳极与电源正极连接，失去电子，发生氧化反应；阴极连接电源负极，阴极发生还原反应，结合反应式判断溶液酸碱性的变化情况；
(2)MnO2、KOH、O2混合加热，发生氧化还原反应产生K2MnO4，电解K2MnO4溶液，阴极上水得到电子变为H2和OH-，阳极上失去电子，发生氧化反应产生。
【详解】
(1)①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。Cl-失去电子，发生氧化反应产生ClO2，则产生ClO2的电极为阳极，应连接电源的正极，阳极的电极反应式为：Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+；
②b极为阳极，a极为阴极，水电离产生的H+得到电子发生还原反应产生H2，H+不断放电，使a电极区c(H+)减小，c(OH-)增大，因此溶液pH增大；
③根据图示可知，离子通过离子交换膜由阳极区进入到阴极区。由于阳极b电极上阴离子Cl-不断放电，使附近的阳离子浓度增大，为维持平衡，溶液中的阳离子通过交换膜进入到阴极区，故图中使用的离子交换膜是阳离子交换膜；
(2)根据题意可知MnO2、KOH、O2混合加热，发生氧化还原反应产生K2MnO4，根据电子守恒、原子守恒，可知生成物还有H2O，该反应的化学方程式为：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O。然后电解反应产生的K2MnO4溶液，在阳极区发生氧化反应：-e- =，在阴极上发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，离子交换膜为阳离子交换膜，阳极区的K+通过交换膜进入阴极区，则D物质是KOH溶液；阳极的电极反应式为-e-=。