2024届高三新高考化学大一轮专题练习：电解池

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习：电解池，共23页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

2024届高三新高考化学大一轮专题练习-电解池
一、单选题
1．（2023·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是  
  
A．析氢反应发生在电极上
B．从电极迁移到电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)
2．（2023·全国·高三统考专题练习）西北工业大学推出一种新型电池。该电池能有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是
  
A．d电极为电解池的阳极
B．电池总反应式为：
C．c极区溶液的pH升高
D．电路中转移时，理论上能得到
3．（2023春·四川绵阳·高三四川省绵阳南山中学校考期中）氟离子电池是新型电池中的一匹黑马，其理论比能量高于锂电池。一种氟离子电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是
  
A．放电时，a是电源的负极
B．放电时，a极的电极反应为：LaSrMnO4F2-2e-=LaSrMnO4＋2F-
C．充电时，电极a接外电源的正极
D．可将含F-的有机溶液换成水溶液以增强导电性
4．（2023春·江苏·高三校联考专题练习）易溶于水，其水溶液显酸性。从电镀污泥[含、、、和等]中回收制备和其他金属的工艺流程如图所示。

下列叙述不正确的是
A．“酸浸”时，为加快浸出速率，应加入相同体积、高浓度的硫酸
B．用惰性电极“电解”后的电解液中主要存在的阳离子有等
C．“除Fe、Cr”时通入更有利于生成沉淀
D．溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作可得到
5．（2023春·江苏连云港·高三统考期中）为节约资源，许多重要的化工产品可以进行联合生产。如氯碱工业、金属钛的冶炼工业、甲醇的合成工业可以进行联合生产。联合生产时的物质转化如下图所示：
  
部分反应的热化学方程式为：
2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－221.0kJ·mol－1
CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH＝－90.7kJ·mol－1
TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)＋2CO(g)  ΔH＝－70.0kJ·mol－1
下列关于联合生产的有关说法正确的是
A．通过电解MgCl2溶液可以实现镁的再生
B．电解饱和食盐水时，阳极附近溶液pH升高
C．还原反应时，每生成48gTi，反应共转移2mol电子
D．反应TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)＋O2(g)在任何条件下均不能自发进行
6．（2023·江西鹰潭·统考二模）为探究电解过程中溶液pH的变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是
  
A．0-t1时：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，t1-t2时：2H2O2H2↑+O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224L气体(标况下)产生，则外电路有0.04mol电子通过
C．若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol
D．电解到t1时刻，加入1.16gAg2O可使溶液复原
7．（2023春·浙江·高三校联考阶段练习）镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b极转化关系为：下列说法不正确的是

A．充电或放电时，a极电势均高于b极
B．放电过程中电子经导线由a极向b极移动
C．充电时阳极的电极反应式为
D．该电池工作时，若通过电路转移电子的物质的量为0.2mol，则负极质量变化2.4g
8．（2023春·江苏徐州·高三统考期中）目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一、某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质溶液分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是
  
A．正极电解质溶液呈碱性
B．放电时，锌板上发生的电极反应为
C．放电时，每转移1mol电子，中间腔室内的溶液中将增加1molNaCl
D．储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的负极
9．（2023春·江苏宿迁·高三统考期中）实验室以一定浓度的和混合溶液为电解液，让同时在阴、阳两极发生反应来模拟隔膜电解法处理含的废水，工作原理如图所示。已知阴极区域主要反应可表示为：、(为活泼H)。下列说法不正确的是
  
A．直流电源b为负极
B．图中离子交换膜是阳离子交换膜
C．阳极区的反应可表示为：
D．电解过程中阴极区溶液的pH变小
10．（2023·广东梅州·统考二模）一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
  
A．与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜
B．第一步中的阳极反应为Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+
C．第二步放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量增大
D．第三步，Cl2在阳极产生
11．（2023·浙江金华·统考模拟预测）我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料—的水系双离子电池，该电池以和为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述不正确的是
  
A．充电时，电极a应接电源的正极
B．放电时，若电极a得到6.4g Cu和1.44g ，则电路中转移0.22mol电子
C．充电时，电极b的电极反应式为
D．第2次放电时，溶液碱性逐渐增强
12．（2023春·四川达州·高三四川省万源中学校考阶段练习）Zn－PbO2是一种新型电池，其示意图如图所示。a、b为离子交换膜，A、B、C三个区域的电解质溶液分别为KOH、K2SO4和H2SO4溶液，该电池工作时B区电解质浓度增大。下列说法错误的是
  
A．电池工作时，电子由Zn电极流向PbO2电极
B．a膜为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜
C．当电路中转移2 mol电子时理论上产生1 mol
D．PbO2电极的电极反应式为：PbO2＋2e－＋＋4H＋＝ PbSO4＋2H2O
13．（2023春·广东茂名·高三茂名市电白区第一中学校考阶段练习）可利用碱性锌-空气电池(反应原理：)电解处理含铜污水，回收铜单质，并制备较高浓度硫酸，电解装置如图所示。下列说法错误的是

A．b膜是阴离子交换膜
B．电解装置工作一段时间后，I区溶液中的浓度不变
C．理论上，每生成1.6g气体X，有从I区经a膜移向II区
D．N极为电源负极，电极反应式为

二、多选题
14．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校联考二模）我国科研团队设计的一种新型固态电解质PK10的氟离子电池，其充、放电工作时的物质转化及放电时的迁移方向如图所示。下列有关说法错误的是
  
A．放电时，a极为负极
B．放电时，b极的电极反应式为
C．充电时，由b极向a极迁移
D．充电时，外电路每通过1 mol，a极反应消耗1mol

三、非选择题
15．（2023秋·重庆沙坪坝·高三重庆南开中学校考期末）铁和铁的化合物在生活、生产、国防建设中有广泛的应用。请回答下列有关问题：

(1)在不同酸性介质中，金属铁的腐蚀原理并不相同，如图是在密闭容器中，生铁在和的盐酸中容器内压强随时间的变化过程。其负极反应式为_______；代表的曲线是_______(填“x”或“y”)。
(2)高铁酸钾()是一种新型非氯高效消毒剂。用下图所示的装置可以制取。

①该化合物中铁元素的化合价为_______；净水时，起絮凝作用的原理是_______(结合化学用语和文字说明)。
②铅酸蓄电池的正极反应式为_______；该装置中，若外电路转移了，理论上消耗物质的量为_______。
③隔膜最好是交换膜_______(填“阳离子”或“阴离子”)：电解时阳极附近的_______(填“增大”“减小”或“不变”)，阳极的电极反应式为_______。
16．（2023·全国·高三专题练习）将用烧碱吸收后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：；。

(1)写出电解时阴极的电极反应式：______________________________。
(2)电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式为___________________。
17．（2023·全国·高三专题练习）高铁酸钾被称为“绿色化学试剂”，在酸性至弱碱性条件下不稳定；溶液呈紫红色，具有强氧化性，与反应时，溶液颜色会逐渐褪去，并出现红褐色沉淀。
(1)可用于自来水处理，其原理是_______。
(2)电解法可制得，装置如图所示，阳极电极反应式为_______。若电解质溶液中混有少量杂质，电解效果会显著降低，其原因是_______。

18．（2023·全国·高三专题练习）我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，其中的关键技术是运用催化转化法实现二氧化碳的碳捕集和碳利用。请回答下列问题：
Ⅰ、一定温度下，和在催化剂作用下可发生a、b两个平行反应，分别生成和。
a：
b：
(1)相同温度下，反应的___________。
(2)在传统的催化固定反应床中，的转化率和甲醇的选择性通常都比较低。后来，科学团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器，极大地改善了该问题，其原理如图1所示：

保持压强为，温度为，向密闭容器中按投料比，投入一定量和，不同反应模式下的平衡化率和的选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组
反应模式

温度/
的平衡转化率
的选择性
①

3
260
21.9
67.3
②

3
260
36.1
100.0
已知：的选择性是指转化的中生成的百分比。
①在模式下，按上述条件发生反应。下列说法能证明反应a达到平衡状态的是___________(填字母)。
A．气体压强不再变化
B．气体的平均相对分子质量不再变化
C．不再变化
D．的物质的量之比为
②由表中数据可知，在模式下，的转化率明显提高，结合具体反应分析可能的原因是___________。
(3)反应b在进气比不同时，测得的平衡转化率如图2所示(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同，其他反应条件均相同)。
①D和F两点对应的温度关系：___________(填“>”、“=”或“<”)，其原因是___________。

②恒温条件下，在达到平衡状态为G点的反应过程中，当的转化率刚好达到时，___________(填“>”、“=”或“<”)。
Ⅱ、用图3所示装置电解二氧化碳也可制取甲醇，控制在一定温度范围内，持续通入二氧化碳，电解过程中的物质的量基本不变。

(4)阴极的电极反应式为___________。

参考答案：
1．C
【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；
B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；
D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
答案选C。

2．D
【分析】由图可知，锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极、b为正极，则c为阴极、d为阳极；
【详解】A．由分析可知，d电极为电解池的阳极，A正确；
B．电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：，B正确；
C．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，溶液碱性增强，故溶液的pH升高，C正确；
D．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，电子转移为，则电路中转移时，理论上能得到，D错误；
故选D。
3．C
【分析】由于Mg是活泼金属，Mg2+氧化性弱，所以该电池工作时Mg失去电子结合F-生成MgF2，即b电极为负极，电极反应式为：Mg+2F－－2e－=MgF2，则a为正极，正极反应式为：LaSrMnO4F2＋2e－=LaSrMnO4＋2F－；充电时，电解池的阳极、阴极与原电池的正、负极对应，电极反应与原电池的电极反应反应物与生成物相反，据此解答；
【详解】A．由于Mg是活泼金属，Mg2+氧化性弱，所以原电池放电时，Mg失去电子，作负极，即b为负极，a为正极，A错误；
B．放电时，a为正极发生还原反应，电极反应为：LaSrMnO4F2＋2e－=LaSrMnO4＋2F－，B错误；
C．充电时电解池的阳极、阴极与原电池的正、负极对应，所以a极接外电源的正极，C正确；
D．因为Mg能与水反应，因此不能将有机溶液换成水溶液，D错误；
答案选C。
4．A
【分析】电镀污泥加入硫酸酸浸除去二氧化硅滤渣，滤液电解分离出铜后，加入碳酸钠、通入氧气除去铁、铬，滤液加入萃取剂萃取后处理得到硫酸镍溶液，制的硫酸镍晶体；
【详解】A．“酸浸”时，加入相同体积、高浓度的硫酸，增加的硫酸用量，且电解产生硫酸会增加后续碳酸钠的用量，A错误；
B．惰性电极“电解”时铜离子被还原为铜、水被氧化为氧气和氢离子，得到电解液中主要存在的阳离子有等，B正确；
C．电解过程中铜会和铁离子生成亚铁离子，“除Fe、Cr”时通入可以将二价铁转化为三价铁且利于形成大颗粒沉淀形成，将更有利于生成沉淀，C正确；
D．溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出晶体、洗涤、干燥等操作可得到晶体，D正确；
故选A。
5．D
【详解】A．电解MgCl2溶液生成Mg(OH)2、H2和Cl2，没有Mg生成，不能实现镁的再生，A不正确；
B．电解饱和食盐水时，阳极生成Cl2，阴极生成NaOH、H2等，所以阴极附近溶液pH升高，B不正确；
C．还原反应时，Ti元素的化合价由+4价降为0价，48gTi的物质的量为1mol，则反应共转移4mol电子，C不正确；
D．由反应TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=－70.0kJ·mol-1和2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)  ΔH＝－221.0kJ·mol－1，根据盖斯定律可得出TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+151kJ·mol-1，该反应的ΔS＜0，△H＞0，则在任何条件下均不能自发进行，D正确；
故选D。
6．B
【详解】A．银离子氧化性大于氢离子的氧化性，所以溶液中银离子先被还原，水电离出的OH-被氧化生成氧气，0-t1时：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，当银离子被电解完，水电离出来的氢离子被还原生成氢气，t1-t2时：2H2O2H2↑+O2↑，故A正确；
B．进行到t1时银离子被完全还原，溶液的pH为1，硝酸银溶液中，，由反应得消耗电子转移0.01mol，设此过程生成氧气的物质的量为，，，，，t1- t2电解水生成的气体体积为0.224L-0.056L=0.168L，其中氧气和氢气体积比为1：2，电解水生成的氧气体积为0.056L，氧气的物质的量为，电子转移0.01mol，共计电子转移0.02mol，故B错误；
C．若使用氢氧燃料电池为电源，氢气与通过电子的关系为： ，t1时，电子转移0.01mol，理论上负极消耗的氢气物质的量为0.005mol，故C正确；
D．电解到t1时刻，生成了0.01mol的银和0.025mol氧气，0.01mol硝酸，加入1.16gAg2O其物质的量为，0.005molAg2O与0.01mol硝酸恰好完全反应生成0.01mol硝酸银和0.005mol水，可使溶液复原，故D正确；
故选：B。
7．A
【详解】A.由题可知，放电时b为正极，充电时b为阳极，充电或放电时，b极电势均高于a极，A项错误；
B.放电时，b为正极，则电子经导线由a极向b极移动，B项正确；
C.已知放电时，b极转化关系为VS2→LixVS2，则充电时b为阳极，转化关系为LixVS2→VS2，电极反应式为 LixVS2−xe−=VS2+Li+，C项正确；
D.放电时，负极反应为Mg-2e－=Mg2＋，则转移电子为0.2mol时，负极质量变化2.4g，D项正确。
答案选A。
8．C
【分析】根据图示可知：放电时：锌板为负极，Zn失去电子，发生氧化反应；碳纸为正极，Fe3+得电子，发生还原反应；充电时，锌板为阴极，得电子，发生还原反应，碳纸为阳极，Fe2+失去电子，发生氧化反应，据此分析解答。
【详解】A．根据上述分析可知：碳纸为正极，由于Fe3+、Fe2+与碱性溶液中的OH-会反应产生Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀而不能大量存在，而碳纸附近溶液中含有大量Fe3+、Fe2+，应该为酸性溶液，A正确；
B．根据图示可知放电时，锌板为负极，锌板上Zn失去电子发生氧化反应，发生的电极反应为：，B错误；
C．放电时负极反应为，正极反应为Fe3++e-=Fe2+，当反应转移1 mol电子时，左侧负极附近的溶液中阴离子负电荷数目减少1 mol，右侧正极附近溶液中阳离子的正电荷数目减少1 mol，为维持电荷守恒，就会有1 mol Na+通过阳离子交换膜进入中间腔室内；右侧有1 mol Cl-通过阴离子交换膜进入中间腔室内，导致中间腔室内的溶液中将增加1 mol NaCl，C正确；
D．放电时碳纸电极为正极，则在储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极作阳极，发生氧化反应，D错误；
故合理选项是C。
9．D
【详解】A．电解池中阳离子移向阴极，直流电源a为正极，b为负极，故A正确；
B．图中离子交换膜能让钠离子通过，是阳离子交换膜，故B正确；
C．阳极还原剂失电子发生氧化反应，阳极区的反应可表示为：CH3CHO+H2O−2e−=CH3COOH+2H+，故C正确；
D．电解过程中阴极区发生H2O+e−=+OH−，产生氢氧根离子，溶液的pH值变大，故D错误；
故选D。
10．C
【详解】A．传统氯碱工艺使用阳离子交换膜，防止阳极生成的与阴极生成的反应，而该工艺的各步装置中均不需要使用离子交换膜，A正确；
B．第一步生产的装置为电解池，阳极反应为，B正确；
C．第二步提取和的装置为原电池，负极反应为，正极反应为，则溶液中的含量减小，C错误；
D．第三步生产的阳极反应为，D正确；
故选C。
11．C
【分析】由图可知，放电时a电极上得到电子发生还原反应最终生成铜，为正极，则b为负极；
【详解】A．放电时电极a为正极，则充电时电极a为阳极，应接电源的正极，故A正确；
B．放电时，电子转移情况为：、，若电极a得到6.4g Cu（为0.1mol）和1.44g （为0.01mol），则电路中转移0.1mol ×2+0.01mol ×2=0.22mol电子，B正确；
C．充电时，电极b为阴极，得到电子发生还原反应生成，电极反应式为，故C错误；
D．第2次放电时，得到电子发生还原反应生成铜和氢氧根离子，，溶液碱性逐渐增强，故D正确；
故选C。
12．B
【分析】a、b为离子交换膜，A、B、C三个区域的电解质溶液分别为KOH、K2SO4和H2SO4溶液，该电池工作时B区电解质浓度增大，则锌变为，化合价升高，失去电子，作负极，PbO2电极变为PbSO4，化合价降低，得到电子，作正极。
【详解】A．根据前面分析锌为负极，则电池工作时，电子由Zn电极流向PbO2电极，故A正确；
B．该电池工作时B区电解质浓度增大，则A区KOH中钾离子向右移动即a膜为阳离子交换膜，C区H2SO4中硫酸根向左移动即b为阴离子交换膜，故B错误；
C．根据，则当电路中转移2 mol电子时理论上产生1 mol ，故C正确；
D．PbO2电极是正极，得到电子，该电极反应式为：PbO2＋2e－＋＋4H＋＝ PbSO4＋2H2O，故D正确。
综上所述，答案为B。
13．B
【分析】因需要回收铜单质，故铜离子应在铜电极上得电子发生反应，故铜电极为阴极，惰性电极为阳极，电极反应式为：，M为正极，电极反应式为：；N为负极，电极反应式为：,据此回答问题。
【详解】A．Ⅲ区浓度减少，为保持电中性，应向Ⅱ区移动，故b膜为阴离子交换膜，故A正确；
B．Ⅰ区减少，溶液浓度增大，故B错误；
C．惰性电极发生反应，故每生成(即)，同时生成，为保持溶液电中性，会从Ⅰ区经a膜移向Ⅱ区，故C正确；
D．N为负极，碱性条件下电极反应式为，故D正确；
故选B。
14．AB
【分析】如图所示，放电时，F−由a极移向b极，则a极为正极，则b极为负极。
【详解】A．由分析可知，a极为正极，故A错误；
B．放电时，Sn失去电子生成SnF2，电极方程式为：，故B错误；
C．充电时，a极为阳极，b极为阴极，电解池中阴离子向阳极移动，则F−由b极向a极迁移，故C正确；
D．充电时，a极为阳极，电极方程式为：Bi-3e−+3F−=BiF3，外电路每通过1mole−，a极消耗1molF−，故D正确；
故选AB。
15．(1) y
(2) +6 在消毒杀菌时被还原成，水解，，有絮凝作用 阴离子 减小

【详解】（1）生铁在和的盐酸中发生析氢腐蚀，铁做负极，故电极反应为；气体增多导致体系的压强增大，气体减少导致体系的压强减小，结合溶液的大小分析判断酸性较强时即生成氢气的速率更快，压强增大更多，故曲线x为，曲线y为。
（2）①中Fe的化合价为+6价，在消毒杀菌时被还原成，水解，，有絮凝作用；
②原电池反应中Pb元素化合价升高的在负极失电子发生氧化反应，PbO2中元素化合价降低的是在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应为：；铅蓄电池的电池总反应式为：Pb+，Pb元素由0价上升到+2价，该装置中，若外电路转移了，消耗了0.5molPb，由方程式可知理论上消耗物质的量为；
③由图可知，电解时阳极为电极，失去电子发生氧化反应生成，电极反应为，阳极发生反应时需要消耗，故离子交换膜选用阴离子交换膜，由电极反应可知每当阳极反应消耗时仅定向转移到阳极，故阳极附近的将减小。
16．(1)
(2)

【详解】（1）阴极区水中氢离子得电子生成氢气，电极反应式为；
（2）和反应生成硫单质和，其离子方程式为。
17．(1)高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒，且自身被还原为，水解生成的胶体能吸附水中悬浮的杂质而使其沉降
(2) 随着电解的进行，生成的与溶液中反应生成，沉淀覆盖在铁电极表面，阻碍电解反应的进一步进行

【详解】（1）中铁元素为+6价，具有强氧化性，能用于自来水的杀菌消毒，其还原产物为，水解生成的胶体能吸附水中悬浮的杂质而使其沉降，因此可以用于自来水处理；
（2）该装置为电解池，Fe转化为，发生氧化反应，则Fe棒为阳极，阳极反应为；
若电解质溶液中混有少量杂质，电解效果会显著降低，其原因是随着电解的进行，生成的与溶液中反应生成，沉淀覆盖在铁电极表面，阻碍电解反应的进一步进行。
18．(1)
(2) B 在模式下，选择合适的催化剂，只发生反应，同时分子筛膜能及时分离出水蒸气，使平衡向右移动，二氧化碳的转化率增大
(3) < 通过计算可知D点平衡常数K小于F点，该反应为吸热反应，温度升高，平衡常数K增大 >
(4)

【详解】（1）=-49.5 kJ/mol-41.2 kJ/mol=-90.7 kJ/mol,故答案为:-90.7 kJ/mol；
（2）题目中已知压强不变，所以A正确；B. 气体的平均相对分子质量为Mr,根据公式可知，Mr=，由于方程式中都是气体，所以质量守恒m不变。根据气体前后气体分子数之和可知n是个变量，所以气体的平均相对分子质量为Mr不变时能证明反应a达到平衡状态；C.由表格可知一直都是3，所以不是变量，不能证明反应a达到平衡状态；D.CO2、H2、CH3OH、的物质的量之比为，不一定非得平衡时物质的量之比为，在任何情况下都可达到，所以D错误。在模式下，选择合适的催化剂，只发生反应，同时分子筛膜能及时分离出水蒸气，使平衡向右移动，二氧化碳的转化率增大。故答案为：B
；在模式下，选择合适的催化剂，只发生反应，同时分子筛膜能及时分离出水蒸气，使平衡向右移动，二氧化碳的转化率增大；
（3）图中D点（1,60），即，CO2转化率为60%，根据关系列三段式：
    
KD=
图中F点（1.5,50），即，CO2转化率为50%，根据关系列三段式：
    
KF=
通过计算可知D点平衡常数K小于F点，该反应为吸热反应，温度升高，平衡常数K增大,所以TD 图中G点（1.5,40），即，CO2转化率为40%，根据关系列三段式：
    
KG=
恒温条件下，在达到平衡状态为G点的反应过程中，当的转化率刚好达到时，根据关系列三段式：
    
QG=
因为KG> QG,所以向正反应方向进行。故> ；
故答案为：TD；
（4）由图可知该装置为电解池，阴极发生还原反应，化合价降低，得到电子，。