第四章化学反应与电能 单元测试题-2023-2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

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第四章 化学反应与电能 单元测试题

一、单选题
1．关于下列装置说法正确的是
  
A．装置①中，盐桥中的移向溶液
B．装置②工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大
C．用装置③精炼铜时，c极为粗铜
D．装置④中电子由流向，为正极有气泡生成
2．Li－O2电池比能最高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年科学来家研究了一种光照充电Li－O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h+)，驱动阴极反应(Li+ +e－= Li)和阳极反应Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电，下列叙述错误的是
  
A．放电时，电池的总反应2Li+O2=Li2O2
B．充电时，Li+从锂电极穿过离子交换膜向光催化电极迁移
C．放电时，每转移2mol电子，消耗标况下的O2体积为22.4L
D．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
3．工业上，常用电渗析法淡化海水。某小组模拟淡化海水原理，设计如图所示装置。锂电池反应为。下列叙述错误的是

A．M极为阳极，膜2为阳离子交换膜
B．锂电池放电时，负极的电极反应式为
C．基态锰原子中有15种不同运动状态的电子
D．N极收集到11.2L气体(标准状况)时理论上转移1mol电子
4．一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯高效清洁、选择性地转化为环氧乙烷，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是
   
A．Ni电极与电源负极相连
B．阴极生成标况下22.4L气体，最终可制得2mol
C．工作过程中阴极附近pH增大
D．在电解液混合过程中会发生反应：HCl+KOH=KCl+H2O
5．光电化学装置可以将还原为有机物，实现碳资源的再生利用。图1是光电化学法实现转化的电解装置示意图。在不同电压条件下进行光照电解实验，不同有机产物的法拉第效率如图2所示。
  
资料：ⅰ．还原性：
ⅱ．法拉第效率的定义：(生成的电子)(通过电极的电子)
ⅲ．选择性的定义：(生成的)(发生反应的)
以下说法不正确的是
A．阳极电极反应式为：
B．使用光电极可以节约电能，为阴极的转化提供
C．由图2通过计算可知：电解电压为时，
D．以上实验表明：通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物
6．直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是
  
A．电池工作时，电极I电势低
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g
7．一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列说法正确的是
  
A．电子从电极A经熔融碳酸盐转移到电极B
B．熔融碳酸盐中CO向电极B移动
C．CH4在电极A放电生成CO2
D．反应过程熔融盐中CO的物质的量不变
8．我国科学家以Bi为电极在酸性水溶液中可实现电催化还原，两种途径的反应机理如下图所示，其中TS表示过渡态、数字表示微粒的相对总能量。
  
下列说法错误的是
A．HCOOH分解生成CO和的反应为吸热反应
B．电催化还原生成HCOOH的选择性高于生成CO的选择性
C．HCOOH是阴极产物
D．途径二的电极反应式为
9．新型硅溴离子液体二次电池，由硅电极(Si)和卤化盐电极()构成(如下图)。下列说法错误的是
  
A．1-丁基-3-甲基咪唑阳离子具有芳香性
B．单位质量放电效率：硅近似于锂
C．工作一段时间后，层会增厚
D．充电时，浓度会减小
10．劳动实践促成长。下列劳动实践项目均正确，且与所述的化学知识有关联的是
选项
劳动项目
化学知识
A
厨师在制作豆腐时加入盐卤
盐卤可以使豆腐抗氧化
B
工程师用聚合氯化铝处理污水
细小悬浮物聚集成较大的颗粒后沉淀
C
工程师将港珠澳大桥的钢管桩与高硅铸铁分别连接直流电源两极
钢管桩连接电源正极
D
考古工作者利用测定文物年代
的化学性质稳定
A．A B．B C．C D．D
11．一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物—空气液流二次电池工作时，原理如图所示。下列说法正确的是
  
A．连接负载时，电极A为正极
B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
C．连接负载时，负极区的电极反应式为：S-2e-=S
D．连接电源时，电路中每通过2NA个电子，生成NaOH的质量为80g
12．电化学合成具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，利用下图所示装置可合成己二腈[NC(CH2)4CN]。充电时生成己二腈，放电时生成O2，其中a、b是互为反置的双极膜，双极膜中的H2O会解离出H+和OH-向两极移动。下列说法错误的是
  
A．N极的电势低于M极的电势
B．放电时，双极膜中OH-向N极移动
C．若充电时制得1molNC(CH2)4CN，则放电时需生成1molO2，才能使左室溶液恢复至初始状态
D．充电时，阴极的电极反应式为：2CH2=CHCN+2e-+2H+=NC(CH2)4CN
13．氢氧燃料电池与电解水装置配合使用，可实现充放电循环，应用于长寿命航天器中下列说法错误的是

A．a极发生氧化反应
B．b极为正极
C．溶液可以传导电子和离子
D．该电池能量转化率高，不污染环境

二、多选题
14．中国科学家试验成功了一种新型的“可呼吸式”镍锌电池()，充电时产生氧气，放电时吸收氧气，显著提高镍锌电池的能量效率和稳定性，电池工作原理如图。下列说法正确的是
  
A．该电池为非水系电解质溶液
B．放电时，正极存在两个电极反应
C．充电时，阴极反应式：
D．放电时，负极质量减少65g，则正极耗氧气11.2L(标准状况)

三、非选择题
15．如图所示，E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。A、B分别为铂片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极，在碱溶液中可视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，将开关K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。回答下列问题：

(1)R为 (填“正”或“负”)极。
(2)通电一段时间后，KOH溶液的浓度会 (填“变大”、“变小”或“不变”)；B附近发生的电极反应式为 。
(3)滤纸上的紫色点向 (填“A”或“B”)方向移动。
(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间后，C、D中的气体逐渐减少，C中的电极为 (填“正”或“负”)极，电极反应式为 。
(5)如图，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为电源。将电源接通后，D电极上有无色气体放出。

①A为电源 极。
②丙装置欲在铁钉上镀铜，则G电极上的反应式为 。
③通电一段时间后，甲中出现浑浊，乙池中蓝色变浅，则甲中发生反应的化学方程式为： ；乙池发生的离子方程式为： ；
④工作一段时间后，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这说明Fe(OH)3胶粒带 电，在电场作用下向Y极移动。
⑤若工作一段时间后停止通电，此时，乙中E、F两极上都产生2.24L气体(标准状况)，欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入 (填序号)。
A．CuO　　　B．Cu2(OH)2CO3　　　C．Cu(OH)2　　　D．CuCO3
16．研究CO和的应用对构建生态文明型社会具有重要意义。
(1)用CO和为原料可制取甲醇：  。恒温时，向如图所示的密闭容器中(活栓已经固定住活塞)充入一定量的CO和。

①能够说明反应已经处于平衡状态的是： 。
A．容器内CO的物质的量浓度不变
B．
C．容器内气体压强不变
D．混合气体的密度不变
E.容器内
②若其他条件均保持不变，起始时拔去活栓，让活塞自由移动，则平衡时的体积百分含量将 (填“增大”、“减少”或“不变”)
(2)二氧化碳是潜在的碳资源，可以与合成二甲醚(化学式为)，也可以与直接转化为乙酸。
①一种“二甲醚燃料电池”的结构如图所示，以熔融的碳酸钾为电解质，总反应为：。该电池工作时，负极的电极反应为 。

②以二氧化钛表面覆盖为催化剂，可以将和直接转化为乙酸。在不同温度下乙酸的生成速率如图所示。在250~300℃时，温度升高而乙酸的生成速率快速降低，原因可能是： 。

17．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和粗铜的精炼原理，其中乙装置中 X 为阳离子交换膜。

请按要求回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池的负极反应式是 。
(2)石墨(C)极的电极反应式是 。
(3)若在标准状况下，有 2.24 L 氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为 L；丙装置中阴极析出铜的质量为 g。
18．如图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和电解溶液，根据要求回答相关问题：

(1)通入氧气的电极为 (填“正极”或“负极”)，铁电极为 (填“阳极”或“阴极”)
(2)正极的电极反应式为 。
(3)乙装置中电解的总反应的离子方程式为 。
(4)乙中装有2L饱和氯化钠溶液，若在标准状况下，有1.12L氧气参加反应，乙中溶液的pH= ，丙装置中阴极增重的质量为 g。
(5)若将该燃料电池的燃料改为甲烷，则该极的电极反应式为 。

参考答案：
1．B
【详解】A．由图可知，装置①为原电池，锌是原电池的负极，铜是正极，盐桥中的阳离子钾离子移向硫酸铜溶液，故A错误；
B．由图可知，装置②为电解池，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，溶液中氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大，故B正确；
C．用装置③精炼铜时，与直流电源正极相连的d电极应为精炼池的阳极，故C错误；
D．由图可知，装置④为原电池，锌是原电池的负极，锡是正极，氢离子在正极上得到电子生成氢气，则锡电极上有气泡生成，故D错误；
故选B。
2．B
【分析】由题意可知，充电时光照光催化电极产生电子和空穴，锂电极为阴极、光催化电极为阳极，电时金属锂电极为负极，光催化电极为正极。
【详解】A．由题意可知，充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，则放电时，电池的总反应2Li+O2=Li2O2，故A正确；
B．由题意可知，充电时，锂电极为阴极、光催化电极为阳极，则阳离子锂离子向锂电极迁移，故B错误；
C．由分析可知，放电时，光催化电极为正极，锂离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧化锂，电极反应式为O2+2Li++2e—=Li2O2，则每转移2mol电子，消耗标况下氧气的体积为2mol××22.4L/mol=22.4L，故C正确；
D．由题意可知，充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，则充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，故D正确；
故选B。
3．C
【分析】由题干信息可知，电极M与锂离子电池的正极相连，是阳极，电极反应为：2Cl- -2e-=Cl2↑，电极N与锂离子电池的负极相连，是阴极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，阳离子由M极移向N极，阴离子由N极移向M极，即膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，M极为阳极，膜2为阳离子交换膜，A正确；
B．由题干信息可知，锂电池电池反应为：，故放电时，负极的电极反应式为：，B正确；
C．已知Mn是25号元素，其核外有25个电子，根据鲍利不相容原理可知，基态锰原子中有25种不同运动状态的电子，C错误；
D．由分析可知，N极电极反应为：2H++2e-=H2↑，故N极收集到11.2L气体(标准状况)时理论上转移电子的物质的量为：=1mol，D正确；
故答案为：C。
4．B
【分析】根据题给信息得乙烯在左室与HClO发生氧化还原反应，HClO由Cl2与H2O反应生成，而由转化生成应发生在Pt电极上，即Pt电极为阳极，连接电源正极，Ni为阴极，连接电源负极。据此分析解答。
【详解】A．根据分析知，Ni为阴极，与电源负极相连，A正确；
B．阴极电极反应式为：，阴极生成标况下22.4L气体时，电路上转移的电子为2mol；阳极对应生成1molCl2，Cl2与水反应为可逆反应，生成的HClO小于1mol，被氧化的CH2=CH2小于1mol，因此可制得的环氧乙烷小于1mol，B错误；
C．工作过程中，阴极上水被电解生成氢气和氢氧根离子，因此阴极附近pH增大，C正确；
D．电解过程中，阳极生成的Cl2与水反应时生成HCl，阴极反应生成KOH，电解液混合时会发生以下反应：HCl+KOH=KCl+H2O，D正确；
故选B。
5．C
【分析】由图可知，BiVO4电极为阳极，阳极电极式为，阴极CO2转化为CH2O和HCOOH，，，以此分析；
【详解】A．由图可知，BiVO4电极为阳极，电极反应式，A正确；
B．使用BiVO4光电极进行光照电解实验，可以将光能转化为化学能可以节约电能，为阴极CO2的转化提供H+，B正确；
C．由分析可知，生成等物质的量的CH2O或HCOOH等产物时转移的电子不同，由法拉第效率的定义，，选择性(S)的定义，，故由图2可知，电解电压为0.9V 时，则，则，C错误；
D．由图2可知，通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物，D正确；
故答案为：C。
6．C
【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：H2O2-2e-+2OH-=O2+2H2O，正极: 。
【详解】A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；
B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为：，B正确；
C．该电池放电过程中，负极区的OH-来自KOH，正极区的 来自H2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：，C错误；
D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为0.1mol，即3.9g，D正确；
故选C。
7．D
【分析】由图可知，CO、H2在A电极失电子生成CO2、H2O，电极A是负极，电极B是正极。
【详解】A．电极A是负极，电极B是正极，电子不能经过内电路，故A错误；
B．A是负极、B是正极，熔融碳酸盐中CO向电极A移动，故B错误；
C．CO、H2在电极A放电生成CO2、H2O，故C错误；
D．电池总反应为，反应过程熔融盐中CO的物质的量不变，故D正确；
选D。
8．A
【详解】A．由图可知HCOOH的能量高于CO和的能量，所以HCOOH分解生成CO和的反应应该为放热反应，A错误；
B．过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越大反应速率越慢，由图可知，CO2电还原的途径一的活化能更低或途径一的过渡态微粒的相对总能量更低，导致反应更容易进行，生成HCOOH的选择性高于生成CO的选择性，B正确；
C．HCOOH是得电子之后的产物，所以是阴极产物，C正确；
D．途径二的产物是CO和H2O，所以电极反应式为，D正确；
故选A。
9．D
【详解】A．1-丁基-3-甲基咪唑阳离子中，连接丁基的N原子，还有一对孤对电子，如  ，和下面的双键，形成五元杂环的芳香性，故A正确；
B．Si的价电子数为4，相对原子质量为28，Li的价电子数为1，相对原子质量为7 ,单位质量放电效率：Si4/28=1/7，Li1/7=1/7，故B正确；
C．放电时，Si失去电子生成，所以层增厚，故C正确；
D．根据图示，F元素在溶液中存在，充电时，F元素进入溶液，H元素守恒，所以，所以增多，故D错误；
选D。
10．B
【详解】A．优质的豆浆含有胶体的成分，向豆浆中加入盐卤或石膏来制作豆腐是利用胶体的聚沉的性质，故A错误；
B．氯化铝中的铝离子在水中可以发生水解生成氢氧化铝胶体，是一种可使废水中细小颗粒絮凝的絮凝剂，可用于污水处理，故B正确；
C．将钢管桩连通电源负极，钢管桩为阴极，可起到保护作用，故C错误；
D．考古工作者利用衰变的原理对文物进行年代测定，故D错误；
故答案选B。
11．C
【详解】A．根据图示，连接负载时，A电极发生反应 ，A电极发生氧化反应，电极A为负极，故A错误；
B．根据图示，电池工作时，膜a、膜b之间生成NaOH，膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，故B错误；
C．根据图示，连接负载时，A电极发生氧化反应，电极A为负极，负极区的电极反应式为：S-2e-=S，故C正确；
D．连接电源时，电路中每通过2NA个电子，有2molNa+通过膜a进入阴极区，2molOH-通过膜b进入阳极区，所以消耗NaOH的质量为80g，故D错误；
选C。
12．C
【分析】放电时生成O2，结合图可知，N极的水失去电子发生氧化反应生成氧气，N为负极，M为正极；充电时N为阴极、M为阳极；
【详解】A．由分析可知，放电时N为负极、M为正极，充电时N为阴极、M为阳极，N极的电势低于M极的电势，A正确；
B．原电池中阴离子向负极迁移，故放电时，双极膜中OH-向N极移动，B正确；
C．充电时生成己二腈，则阴极反应为CH2=CHCN得到电子发生还原反应生成己二腈：2CH2=CHCN+2e-+2H+=NC(CH2)4CN，放电时水失去电子发生氧化反应生成氧气，；根据电子守恒可知，，若充电时制得1molNC(CH2)4CN，则放电时需生成0.5molO2，才能使左室溶液恢复至初始状态，C错误；
D．由C分析可知，D正确；
故选C。
13．C
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，则a极为负极，b极为正极。
【详解】A．由上述分析可知，a极为负极，负极发生氧化反应，选项A正确；
B．由上述分析可知，b极为正极，选项B正确；
C．K2CO3溶液作为电解质溶液，用于传导离子形成闭合回路，不能传导电子，选项C错误；
D．氢氧燃料电池可以连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能，能量转化率高，且不污染环境，选项D正确；
答案选C。
14．BC
【分析】放电时，Zn电极作负极，电极方程式为Zn－2e－＋4OH－＝，Pt电极作正极，O2和NiOOH放电，电极方程式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－、2NiOOH＋2e－＋H2O＝2Ni(OH)2。充电时Zn电极作阴极，电极方程式为。以此作答。
【详解】A．该电池在充放电过程有OH－参与，说明该电池为水系电解质溶液，A错误；
B．放电时，O2和NiOOH均在正极放电，故正极存在两个电极反应，B正确；
C．充电时Zn电极作阴极，电极方程式为，C正确；
D．放电时，负极，电极方程式为Zn－2e－＋4OH－＝，质量减少65g，则转移2 mol e－，若正极仅O2放电，则消耗氧气0.5 mol，即标况下11.2L，而正极为O2和NiOOH放电，故消耗氧气的量小于11.2L(标准状况)，D错误；
故选BC。
15．(1)负
(2) 变大 4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=O2↑+4H+
(3)B
(4) 负 2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O
(5) 正 Cu-2e-=Cu2+ 正 C

【分析】C、D和电解池中都充满浓KOH溶液，实际是电解水，由C、D中产生的气体体积可知，C中气体为H2，D中气体为O2，则M为阴极，N为阳极，R为电源负极，S为电源正极，B为阳极，A为阴极。
（5）C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，将电源接通后，甲装置电解MgC12溶液，反应为，D电极上生成的无色气体为氢气，则D为阴极，C为阳极。
【详解】（1）由分析可知，R为负极；
（2）M为阴极，电解消耗水电离生成的H+，生成OH-，则M极对应的电解质溶液的pH变大，生成的OH-移向N电极，故N电极对应的电解质溶液的pH变大；E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸，由分析可知，B为阳极，则电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=O2↑+4H+；
（3）B为阳极，阴离子()向阳极移动，则滤纸上的紫色点向B方向移动；
（4）当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，此时装置变为燃料电池，经过一段时间，C、D中的气体逐渐减少，H2和O2反应生成水，在碱性条件下，C中H2发生氧化反应，C电极为负极，电极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O；
（5）①根据分析，D为阴极，C为阳极，电解池的阳极与电源正极相接，阴极与电源的负极相接，即A是正极、B是负极，故答案为正；
②丙装置中G为阳极，H为阴极，铁钉上镀铜时阳极为纯铜，阴极为铁钉，阳极上Cu失电子生成Cu2+，电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故答案为Cu-2e-=Cu2+；
③甲装置电解MgCl2溶液，总反应为；乙池电解CuSO4溶液，总反应的离子方程式为；故答案为；；
④丁中X为阳极、Y为阴极，X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，即Fe(OH)3胶粒移向阴极，则Fe(OH)3胶粒带正电荷，故答案为正；
⑤乙池中E为阳极、F为阴极，乙中E、F两极上都产生2.24L气体(标准状况)，则阳极上水中的氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为，即E极气体为O2，物质的量为，阴极首先是铜离子放电，电极反应式为，然后是水中的氢离子放电，电极反应式为，且生成H2的物质的量为0.1mol。根据电子守恒有2n(Cu2+)+2n(H2)= 4n(O2)，即2n(Cu2+)+0.1mol2=0.1mol4，解得n(Cu2+)= 0.1mol，所以电解CuSO4溶液时生成0.1molCu、0.1molH2和0.1mol O2，根据溶液恢复原则可知，向反应后溶液中加入0.1molCu(OH)2可恢复到起始状态，故答案为C。
16．(1) AC 增大
(2) CH3OCH3-12e-+6=8CO2↑+3H2O 催化剂失去活性

【详解】（1）①A．容器内CO的物质的量浓度不变，则为平衡状态，故A正确；
B．速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，v正(H2)=2v逆(CH3OH)能说明甲醇正逆反应速率相同，但2v正(H2)=v逆(CH3OH)不能说明正逆反应速率相同，故B错误；
C．反应前后气体物质的量变化，容器内压强不变说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．反应前后质量和体积不变，容器内气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
E．各物质的浓度与起始投入量和转化率有关，容器内，不能说明反应达到平衡状态，故E错误；
故答案为：AC；
②由于该反应为分析数减小的反应，压强减小，若起始时拨去活栓，则活栓向内移动，平衡正移，CH3OH(g)的体积百分含量增大；故答案为：增大；
（2）①燃料电池负极为可燃物放电，结合电子转移、电荷守恒书写电极反应式为：CH3OCH3-12e-+6=8CO2↑+3H2O；
②在250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率却快速降低，原因可能是催化剂失去活性。
17．(1)CH4－8e－＋10OH－=＋7H2O
(2)2Cl－－2e－=Cl2↑
(3) 4.48 12.8

【分析】甲是燃料电池，给乙和丙两个电解池通电。通氧气的一极是正极，和正极连接的碳为电解池的阳极，通甲烷的一极是负极，和负极连接的铁为电解池的阴极，丙中精铜为阴极，粗铜为阳极。
【详解】（1）碱性条件下，甲烷燃料电池总反应为CH4＋2O2＋2OH－=＋3H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，所以负极反应式为CH4－8e－＋10OH－=＋7H2O；
（2）石墨电极(C)为电解池阳极，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑；
（3）乙装置中铁电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－= H2↑。若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，转移电子0.4 mol，则乙装置中铁电极上生成0.2 mol H2，标准状况下体积为V=nVm=4.48 L，丙装置中阴极上的反应为Cu2++2e-=Cu，转移0.4mol电子，生成铜为0.2mol，即阴极上析出铜质量为12.8g。
18．(1) 正极 阴极
(2)O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)2H2O+2Cl-2OH-+H2↑+ Cl2↑
(4) 13 6.4g
(5)CH4-8e-+10OH-=+7H2O

【分析】甲装置：为燃料电池，正极：O2+2H2O+4e-=4OH-，负极：H2-2e-+2OH-=2H2O，总反应式：2H2+O2=2H2O；
乙装置：Fe电极与电源负极相连，为阴极，阴极：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，阳极：2Cl--2e-=Cl2↑，总电极反应式：2H2O+2Cl-2OH-+H2↑+ Cl2↑；
丙装置：铜的电解精炼池，粗铜为阳极，阳极：Zn-2e-=Zn2+，Fe-2e-=Fe2+，Cu-2e-=Cu2+，Ag、Au为阳极泥；精铜为阴极，阴极：Cu2++2e-=Cu，阳极上铜消耗的质量小于阴极上析出铜的质量，所以电解质溶液硫酸铜浓度略有减小，据此分析作答。；
【详解】（1）通入氧气的电极为原电池的正极；铁电极为电解池的阴极；
（2）甲装置为原电池，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；
（3）乙装置中电解的总反应的离子方程式为2H2O+2Cl-2OH-+H2↑+ Cl2↑；
（4）标况下有0.05mol氧气参加反应，根据甲装置正极反应式可知，装置中转移电子为4×0.05mol =0.2mol，根据乙装置电解总反应与转移电子关系2H2O+2Cl-=2OH-+H2↑+ Cl2↑~2e-，整个装置中转移0.2mol电子时，生成n(OH-)=0.2mol，c(OH-)=0.1mol/L，c(H+)=1×10-13mol/L，乙中溶液的pH=13；根据丙装置中阴极反应可知，整个装置中转移0.2mol电子时生成n(Cu)=0.1mol，则丙装置中阴极增重的质量为0.1mol ×64g/mol=6.4g；
（5）甲烷燃料电池在碱性条件下的负极反应为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O。