苏教版 (2019)第二单元 化学能与电能的转化测试题

这是一份苏教版 (2019)第二单元 化学能与电能的转化测试题，共23页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验探究题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中
A．阴极发生的反应为B．阴极上被氧化
C．在电解槽底部产生含的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等
2．铁-铬液流电池的装置如下图所示，下列说法错误的是
A．放电时，通过质子交换膜向Y电极移动
B．通过该原电池反应可知氧化性：
C．充电时，X电极的电极反应式为
D．充电完成后，可将电解质溶液泵回储液罐，将能量储存起来
3．用二氧化碳可合成低密度聚乙烯(LDPE)。常温常压下以纳米二氧化钛膜为工作电极，电解CO2，可制得LDPE，该电极反应可能的机理如下图所示。下列说法正确的是
A．含的－极与电源负极相连
B．过程Ⅰ、Ⅱ中碳元素均被还原，过程Ⅲ中碳元素被氧化
C．电解过程中CO向阴极迁移
D．工业上生产1.4×104 g的LDPE，转移电子的物质的量为6×103 ml
4．在铁上镀铜的实验中，装置如图所示，下列判断错误的是

A．Cu2+移向b极
B．b极一般用纯铜
C．该实验过程中阴离子种类保持不变
D．相同时间，a极增加的质量等于b极减小的质量
5．用电解原理可提高由丙烯腈(，用表示)为原料合成己二腈[，用表示]的效率，部分装置如图所示。下列说法错误的是
A．a为阳极，电极反应为
B．溶液中由左室移向右室
C．电解池总反应为
D．通电一段时间后，左右两室溶液的均保持不变
6．Al-Te电池是一种二次电池，电解质为与有机离子液体()，该电池放电时在正极生成，放电过程的示意图如下所示，下列说法不正确的是
A．充电时，b电极应与外接电源正极相连
B．放电时，图中X表示
C．充电时，a电极的质量将增加
D．放电时，a、b两电极消耗单质的物质的量之比为3：2
7．有关如图装置的叙述正确的是
A．该装置中Fe为阴极，电极反应为： Fe－3e－＋ 3OH－=Fe(OH)3
B．这是电解NaOH溶液的装置
C．该装置中Pt为负极，电极反应为：O2 ＋ 2H2O ＋ 4e－=4OH－
D．这是一个原电池装置
8．高氯酸铵(NH4ClO4)可用作火箭推进剂，利用惰性电极电解制备NH4ClO4的工艺流程如图(相关物质的溶解度如图)。下列说法错误的是
A．电解I中发生反应的离子方程式：Cl-+3H2OClO+3H2↑
B．操作是加热蒸发，冷却结晶，过滤
C．“反应器”中发生的反应属于复分解反应
D．流程中可循环利用的物质是NaCl和NH4Cl
9．铁基液流电池有显著的成本优势和资源优势。当前正研究的某种碱性铁基半液流电池的放电工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．充电时，a电极连接电源负极
B．充电时，b极电极反应式为Fe(CN)-e-=Fe(CN)
C．放电时，阳离子向石墨烯电极方向迁移
D．放电时，a极电极反应式为3Fe-8e-+8OH-=Fe3O4+4H2O
10．全钒液流电池可用于风能、太阳能发电的储能，其充电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是
A．放电时，正极的电极反应式为VO+2H++e-=VO2++H2O
B．放电时，负极区溶液的pH减小
C．V3+→V2+过程中，该电极的电势逐渐升高
D．充电时，每转移1mle-，阳极溶液中增加2mlH+
二、填空题
11．电极反应离子及对应产物
①首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性金属电极；
②分析电解质溶液的组成，找全所有阴、阳离子(不要忘记水溶液时的OH-和H＋)；
③根据阴阳极离子放电顺序，确定对应电极反应离子的产物。
(1)阴离子(阳极反应)：先看电极材料， 。
(2)阳离子(阴极反应)： 。
12．氨气是一种重要的化学物质，可用于制取化肥和硝酸，也可用于燃料电池等。
(1)工业合成氨的热化学方程式为：
表中a为 。
(2)合成氨原料中的可用CO在高温下与水蒸气反应制得。已知在25℃、101kPa下：
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
①25℃、101kPa下CO与水蒸气反应转化为的热化学方程式为 。
②根据反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列说法正确的是 (填选项字母)。
a.由反应Ⅱ可以推知： ，则小于
b.反应III的反应热等于分子中化学键断裂时所吸收的总能量与分子中化学键形成时所释放的总能量的差
c.如图可表示反应Ⅰ的反应过程和能量的关系
(3)以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，氨燃料电池使用的电解质溶液是的KOH溶液，生成的产物无污染。以此燃料电池，采用电解法制备，装置如图所示。
①石墨Ⅰ电极上的电极反应式为 。
②Y电极的电极材料是 。
③通电一段时间后，若右侧玻璃管中产生白色沉淀，理论上石墨Ⅱ上通入的体积至少为 L(标准状况下)。
13．下列说法正确的是 。
①非金属氧化物一定不是碱性氧化物 ②电解质溶液的导电过程就是电离的过程
③盐酸既有氧化性又有还原性 ④焰色反应属于化学变化
⑤饱和三氯化铁溶液滴入沸水制备氢氧化铁胶体的反应属于复分解反应
⑥电镀时，应把镀件置于电解槽的阳极
⑦Fe(OH)3 、FeCl2、SO3 都不能直接用化合反应制备
⑧乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色的原理，与SO2使溴水褪色的原理相同
⑨在我们常见的元素周期表中，第三列元素形成的化合物种类最多
⑩浓硫酸、氯化氢、纯碱、生石灰四种物质中，浓硫酸与NaOH(s)、P2O5(s)、无水CaCl2(s)归为一类最恰当
14．铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域也发挥着举足轻重的作用。回答下列问题：
(1)某同学根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)，设计如图所示的原电池。
①电极X的化学式为Cu，电极Y的化学式为 。
②盐桥中的阴离子向 (填化学式)溶液中移动。
(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。放电时的正极反应式为 。
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如图为Al­Ag2O电池的原理结构示意图，这种电池可用作水下动力电源。该电池反应的化学方程式为2Al+3Ag2O+2NaOH=2NaAlO2+6Ag+H2O，当电极上析出1.08gAg时，电路中转移的电子为 ml。
(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、 。
③精制饱和食盐水从图中a位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出(选填“c”或“d”)。
15．某课外活动小组进行电解饱和食盐水的实验(如图)。请回答下列问题。
(1)通电一段时间后，可观察到 电极(填“阴极”或“阳极”)附近溶液颜色先变红，该电极上的电极反应式为 。
(2)该溶液电解反应的化学方程式为 。
(3)若开始时改用银棒做阳极，阳极的电极反应式为 。
(4)若用H2和O2为反应物，以KOH为电解质溶液，可构成新型燃料电池(如图)，两个电极均由多孔性炭制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。则a极的电极反应式为 。
16．电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应式为 。 一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlC和Al2C两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。
17．从H+、Cu2+、Na+、Ag+ 、NO3- 、SO42-、Cl- 七种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：
（1）以碳棒为电极，使电解质质量减少，水质量不变，进行电解，则可采用的电解质是 。
（2）以碳棒为电极，使电解质质量不变，水质量减少，进行电解，则可采用的电解质是 。
（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水质量都减少，电解后生成碱和氢气，则电解质为 。
（4）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水质量都减少，电解后生成酸和氧气，，则电解质为 。
18．如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A是纯铜片、B是石墨，插在100mLCuSO4稀溶液中，铜片、石墨与引出导线相连，引出端分别为X、Y。

(1)当以IA的电流电解6min后，测得铜片A的质量减少了2.56g，则图装置中的X端应与直流电的 极相连。
(2)电解后将电源反接，2IA的电流电解6min后，假设溶液体积不变，测得溶液中CuSO4物质的量浓度为0.1ml/L，则原溶液中CuSO4物质的量浓度 ml/L。溶液中H+的物质的量浓度为 ml/L。
(3)列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA(用I表示) ml-1。(已知电子电量e=1.60×10–19C)
19．最近有人利用反应“2C4H10+13O2=8CO2+10H2O”制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入丁烷，电池的电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2(二氧化锆)晶体，它在高温下能传导O2-。试回答下列问题：
（1）固体电解质中的O2-向 填“正”或“负”）极移动。写出该燃料电池的电极反应方程式：
电池正极为 。
电池负极为 。
（2）用上述电池电解Cr2(SO4)3的酸性水溶液时，阳极的电极反应式为 。电解一段时间后，阳极区域的pH将 填“增大”或“不变”）。在该实验中，当阴极析出金属10.4g(不考虑能量的损失）时电池中消耗丁烷（摩尔质量为58g/ml)的质量最少是 结果精确至0.01g)g。
20．电化学原理在工业生产、物质制备、污染物理处理等方面应用广泛，请按要求回答下列问题。
Ⅰ．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为离子交换膜。
请按要求回答相关问题：
(1)甲烷燃料电池负极电极反应式是 。
(2)乙中X是 交换膜，向乙中加入几滴酚酞溶液，工作一段时间后 电极(填“铁”或“碳”)附近溶液变红，该电极的电极反应式为 。
(3)若在标准状况下，有4.48 L氧气参加反应，则乙装置中C电极上生成气体的物质的量为 。
(4)欲用丙装置给铜镀银，b应是 (填化学式)。
(5)将0.2mlAgNO3、0.4mlCu(NO3)2、0.6mlKCl溶于水，配成100mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3mlCu，此时在另一电极上产生的气体体积(标准状况)为 L
Ⅱ．微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术，如图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。
(6)A极的电极反应式为 ，A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为 。
三、实验探究题
21．某课外活动小组用如图所示装置进行实验，试回答下列问题：
(1)若开始时开关K与a连接，则A极的电极反应式为 。
(2)若开始时开关K与b极连接，则B极的电极反应式为 ，总反应的离子方程式为 。
(3)若开始时开关K与b连接，下列说法正确的是 填字母。
A．溶液中Cl-向B极移动。
B．该装置中电流的方向是：电源正极→石墨→饱和食盐水→ 铁。
C．反应一段时间后(食盐水的浓度足够大)，加适量盐酸可恢复到电解前电解质溶液的浓度。
D．从A极处逸出的气体能使湿润的淀粉试纸变蓝，但一段时间后蓝色褪去。
(4)该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为 。
②制得的H2SO4溶液从出口 填“A”“B”“C”或“D”导出。
③在C出口收集到6.72 L(标况)的气体，则能制得 ml 的硫酸。
22．某化学兴趣小组进行有关点解食盐水的探究实验，点解装置如图所示。
实验一：电解饱和食盐水
(1)实验约需40mL饱和食盐水，配置450mL饱和食盐水所需的玻璃仪器有：烧杯、 。
A．450mL容量瓶 B．500mL容量瓶 C．电子天平 D．玻璃棒 E.量筒 F.胶头滴管
(2)电解饱和食盐水的化学方程式为 。
(3)Y电极附近产物的检验方法： 。
实验二：电解不饱和食盐水及产物分析。相同条件下，电解1ml/L NaCl溶液并收集两极产生的气体。在X处收集到V1 mL气体。同时，在Y处收集到V2 mL气体，停止电解。结果发现V2Cu2+>H+(酸)>Pb2+＞Sn2+＞Fe2+>Zn2+＞H+(水) ＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
【详解】（1）阴离子(阳极反应)：先看电极材料，若为活泼金属电极，电极材料先失去电子被氧化，若为惰性电极，则溶液中的阴离子失去电子，阴离子的放电顺序与其还原性基本一直，则阴离子(阳极反应)在阳极的的放电顺序为：活泼金属电极＞I–＞Br-＞Cl-＞OH-(水)＞非还原性含氧酸根(如、)＞F-。
（2）金属阳离子、氢离子在阴极得电子被还原，金属阳离子的放电顺序不仅与其氧化性有关，与离子浓度也有一定的关系，如，若Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+的浓度比溶液中H+浓度大得多，则优先放电，故阳离子(阴极反应)在阴极的放电顺序为：Ag+＞Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(水) ＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。
12．(1)391
(2)
(3) 16.8
【详解】（1），解得a=391；故答案为：391。
（2）①将第Ⅲ个方程式减去第Ⅱ个方程式的一半，再减去第Ⅰ个方程式的一半得到25℃、101kPa下CO与水蒸气反应转化为的热化学方程式为 ；故答案为： 。
②a．由反应Ⅱ可以推知： ，生成液态放出的热量更多，但焓变反而更小，因此小于，故a正确；b．反应III的反应热等于石墨(s)和气体分子中化学键断裂时所吸收的总能量与气体分子中化学键形成时所释放的总能量的差，故b错误；c．反应Ⅰ是放热反应，而图只能表示反应Ⅰ的能量的关系，不能表示反应过程图象，故c错误；综上所述，答案为：a。
（3）①燃料电池氨气为还原剂，氧气为氧化剂，氧气作正极，氨气为负极，在碱性电解质中，氨气变为氮气，因此石墨Ⅰ电极上的电极反应式为；故答案为：。
②石墨II是正极，则Y为阳极，要生成氢氧化亚铁，则Y电极的电极材料是铁；故答案为：Fe。
③通电一段时间后，若右侧玻璃管中产生白色沉淀，则转移了1.5ml×2=3ml电子，理论上石墨Ⅱ上通入物质的量为，其体积至少为0.75ml ×22.4L∙ml−1＝16.8L；故答案为：16.8。
13．①③⑤⑧
【详解】①碱性氧化物均为金属氧化物，非金属氧化物一定不是碱性氧化物，①正确；
②电解质溶液的导电过程就是电解的过程，电离不需要通电，②错误；
③盐酸中氯处于最低价可以表现还原性，氢处于最高价可以表现氧化性，因此HCl既有氧化性又有还原性，③正确；
④焰色反应属于物理变化，④错误；
⑤饱和三氯化铁溶液滴入沸水制备氢氧化铁胶体，反应为氯化铁与水生成氢氧化铁胶体和HCl，属于复分解反应，⑤正确；
⑥电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极，⑥错误；
⑦Fe(OH)3可通过氢氧化亚铁与氧气和水发生化合反应得到，FeCl2可由氯化铁和铁单质发生化合反应得到，SO3可由二氧化硫和氧气发生化合反应得到，因此都能直接用化合反应制备，⑦错误；
⑧乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色的原理，与SO2使溴水褪色的原理相同，均是氧化还原反应，⑧正确；
⑨在我们常见的元素周期表中，第十四列元素即碳族元素形成的化合物种类最多，⑨错误；
⑩生石灰与NaOH(s)、P2O5(s)、无水CaCl2(s)归为一类最恰当，因为都是常用的固体干燥剂，⑩错误；
正确的为①③⑤⑧，故答案为：①③⑤⑧。
14． Al Al2(SO4)3 2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe或 FeS+2e-=S2-+Fe 减小 0.01 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O d
【详解】(1)①根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)设计原电池，Al作负极，则根据装置图可知，电极X为Cu，作正极，电极Y为Al；
②原电池中，阴离子移动向负极，则盐桥中的阴离子向Al2(SO4)3溶液中移动；
(2)①Li－Al/FeS是一种二次电池，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe，由化合价变化可知，Li作负极，FeS作正极，则放电时的正极反应式为2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe或 FeS+2e-=S2-+Fe；
②Al－空气燃料电池，Al作负极，空气从正极通入，该电池多使用NaOH溶液为电解液，负极反应式为，正极反应式为，总反应式为，故电池工作过程中，氢氧根离子浓度减小，则pH减小；
③1.08gAg的物质的量为0.01ml，Ag的化合价从+1价降低为0，则电路中转移的电子为0.01ml；
(3)①阳极上氯离子放电生成氯气，则阳极反应式为，阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，则阴极反应式为，则电解饱和食盐水的离子方程式：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Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；
③阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，则氢氧化钠溶液从图中d位置流出。
15．(1) 阴极 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
(2)2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH
(3)Ag-e-═Ag+
(4)H2-2e-+2OH-=2H2O
【分析】该装置为电解池，在阳极溶液中的Cl-失去电子生成氯气，在阴极水电离出来的氢离子得到电子生成氢气。
【详解】（1）阴极氢离子放电产生氢氧根离子使附近溶液颜色先变红，电极反应方程式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故答案为：阴极；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
（2）阳极是还原性强的氯离子放电生成氯气，阴极是水电离的氢离子放电生成氢气，所以电解反应的化学方程式为2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH；
（3）金属银作阳极，阳极是金属银本身放电，电极反应方程式为：Ag-e-═Ag+；
（4）通氢气的一极发生氧化反应是负极；b极氧气发生还原反应是正极，在碱性溶液中负极的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O。
16．
【详解】电解制备Al(OH)3时，Al在阳极放电,溶液中的H+在阴极放电,破坏了水的电离平衡,溶液中的OH-浓度增大,与产生的Al3+结合生成Al(OH)3,总反应式为：
，根据题意,充电和放电时和两种离子在Al电极上相互转化,放电时负极Al失去电子变为Al3+，与溶液中的结合产生，电极反应式为，答案为：，。
17． HCl、CuCl2 HNO3、H2SO4、NaNO3、Na2SO4 NaCl CuSO4、Cu(NO3)2、AgNO3
【分析】依据电解原理，惰性电极电解，溶液中阴离子移向阳极失电子发生氧化反应，阳离子移向阴极得到电子发生还原反应，据此分析电极的物质；
(1)碳棒是惰性电极，使电解质质量减少，水质量不变，则本质电解电解质本身；
(2)碳棒是惰性电极，使电解质质量不变，水质量减少，则本质电解水；
(3)碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水质量都减少，电解NaCl后生成碱和氢气；
(4)碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水质量都减少，电解CuSO4、Cu(NO3)2、AgNO3溶液时生成酸和氧气。
【详解】因阳离子放电顺序为Ag+＞Cu2+＞H+＞Na+，阴离子放电顺序为Cl-＞OH-＞SO42-和NO3-，则：
(1)碳棒是惰性电极，使电解质质量减少，水质量不变，则本质电解电解质本身，所以电解HCl、CuCl2溶液时，电解质质量减小，水量不变；
(2)碳棒是惰性电极，使电解质质量不变，水质量减少，则本质电解水，所以电解HNO3、H2SO4、NaNO3、Na2SO4溶液时，氢离子、氢氧根离子放电，则电解质质量不变，水量减少；
(3)石墨棒为阳极，铁棒为阴极，电解NaCl溶液时，则氯离子、氢离子放电，所以电解质和水量都减少，电解后生成碱和氢气；
(4)碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解CuSO4、Cu(NO3)2、AgNO3溶液时生成酸和氧气，使电解质和水质量都减少。
18．(1)正
(2) 0.5 0.8
(3)2.8I×1022
【详解】（1）A为纯铜片，电解过程中A的质量减少了2.56g，则A为阳极，与A相连的X端为电源的正极；
（2）电解后将电源反接，X为阴极，2IA的电流电解6min后，反应生成铜的物质的量为：×2=0.08ml，则前3分钟相当于电镀，溶液中铜离子浓度不变；3min后开始电极硫酸铜溶液，溶液中铜离子减少了0.04ml，同时生成了0.08ml氢离子，铜离子减少的浓度为：=0.4ml/L，则原溶液中铜离子的浓度为：0.1ml/L+0.4ml/L=0.5ml/L；后3分钟阳极氢氧根离子失去电子生成氧气：4OH--4e-=2H2O+O2↑，根据电子守恒，生成氢离子的物质的量为：n(H+)=n放电(OH-)=n(e-)=2n(Cu)=0.08ml，则溶液中氢离子浓度为：=0.8ml/L；
（3）每生成1ml Cu，需要转移2mle-，现生成0.08ml Cu，需转移0.16mle-，由物理学知识知，体系中通过的电子的物质的量为：n(e-)=＝＝=0.16ml，则：NA==2.8I×1022ml-1。
19． 负 减小 1.34
【详解】（1）燃料电池为原电池，固体电解质中的O2-向正极移动；氧气在正极得电子，发生还原反应，该电池的正极极反应为：13O2+52e﹣═26O2-，丁烷在负极失电子发生氧化反应，该电池的正极极反应为：2C4H10-52e﹣+26O2-=8CO2+10H2O；综上所述，本题答案是：负；13O2+52e﹣═26O2-；2C4H10-52e﹣+26O2-=8CO2+10H2O。
（2）用题述电池电解Cr2(SO4)3的酸性水溶液时.阳极为氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应式为2H2O-4e﹣= O2↑+4H+；电解一段时间后，阳极区域的H+浓液增大，pH将减小。在该实验中，当阴极析出金属铬10.4g时，其物质的量为10.4/52=0.2ml,转移电子的物质的量为0.2×3=0.6ml，电池中消耗丁烷（摩尔质量为58g/ml）的质量最少是0.6÷(52/2)×58=1.34g；综上所述，本题答案是：2H2O-4e﹣=O2↑+4H+；减小；1.34。
20．(1)CH4－8e－＋10OH－=CO＋7H2O
(2) 阳离子 铁 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
(3)0.4 ml
(4)Ag
(5)5.6L
(6) CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋ 5∶2
【分析】燃料电池中通入O2的Pt作正极，通入甲烷的Pt作负极，则Fe、C、a、b分别为阴极、阳极、阴极、阳极，据此分析可解答。
【详解】（1）乙中X离子交换膜的作用是阻止OH-与Cl2接触反应，因此X为阳离子交换膜；碱性条件下，甲烷在负极失电子被氧化的电极反应式为CH4－8e－＋10OH－=CO＋7H2O；
（2）乙池中Fe作阴极，C作阳极，阴极的反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，水的电离平衡被破坏，Fe电极附近c(OH-)>c(H+)，遇酚酞显红色；
（3）生成标况下4.48 L氧气时转移电子物质的量为×4=0.8ml，C电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，故生成氯气0.4ml；
（4）给铜镀银，镀层金属Ag作阳极，镀件Cu作阴极，故阳极b应为Ag；
（5）将0.2mlAgNO3、0.4mlCu(NO3)2、0.6mlKCl溶于水，相互反应后最终溶质为0.4mlCu(NO3)2、0.2mlHNO3、0.4mlKCl，某一电极上析出了0.3mlCu时电子转移的物质的量为0.6ml，另一极的电极反应式依次为2Cl-2e- = Cl2↑、4OH-- 4e-=2H2O+O2↑，根据反应式可得依次得到0.2mlCl2和0.05mlO2，故标况下体积为(0.2+0.05)×22.4=5.6L；
（6）由图可知A极CH3COO－失电子被氧化的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋；B极电极反应式为2NO+12H++10e-=N2↑+6H2O，根据两极反应式计算，转移相同电子时两极产生的CO2和N2的物质的量比为5:2。
21． O2+4e- +2H2O = 4OH- 2H2O + 2e- =2OH- + H2(或) BD 或 A 0.3
【分析】根据电路中是否有电源进行分析是原电池还是电解池，并根据电源的正负极分析电解池的阴阳极，以及电极反应。根据离子交换膜的要求和电解产物分析电解槽中的电极反应。
【详解】(1)若开始时开关K与a连接，没有电源，则形成原电池，铁为负极，石墨是正极，发生吸氧腐蚀，则A极的电极反应式为O2+4e- +2H2O = 4OH-。
(2)若开始时开关K与b极连接，形成电解池，A为电解池的阳极，B为电解池的阴极，溶液中的氢离子反应生成氢气，则B极的电极反应式为2H2O + 2e- =2OH- + H2(或)，总反应为电解氯化钠生成氢气和氯气和氢氧化钠，离子方程式为。
(3)若开始时开关K与b连接，形成电解池，A．B为阴极，溶液中Cl-向阳极A极移动，错误。B．该装置中电流的方向是：电源正极→石墨→饱和食盐水→ 铁→电源负极，故正确。C．反应一段时间后(食盐水的浓度足够大)，应通入适量氯化氢气体可恢复到电解前电解质溶液的浓度，而不是盐酸，因为没有氧气生成，不需要补充水，故错误。D．从A极处逸出的气体是氯气，氯气和碘化钾反应生成碘单质，淀粉遇到碘单质变蓝，但氯气可以继续氧化碘单质，故现象为气体能使湿润的淀粉试纸变蓝，但一段时间后蓝色褪去。故正确。故选BD。
(4)左侧为阳极，溶液中的氢氧根离子放电生成氧气，硫酸根离子通过银离子交换膜进入阳极室，从A处流出的为较浓的硫酸，右侧为阴极，溶液中的氢离子反应生成氢气，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极室，从D处流出的为较浓的氢氧化钾。
①该电解槽的阳极为水电离的氢氧根离子放电生成氧气，反应式为或。
②制得的H2SO4溶液从出口A导出。
③在C出口收集到6.72 L(标况)的气体氢气，物质的量为0.3ml，根据电子守恒分析，转移0.6ml电子，有0.6ml氢离子通过交换膜，生成0.3ml硫酸。
22． DE 用湿润的淀粉-KI试纸靠近支管口，试纸变蓝 取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝 除去Cl2 量气管右侧液面上升(合理即可) 否 V1-2V3
【分析】实验一：电解饱和食盐水。
⑴配制饱和食盐水：在一定水中不能再溶解食盐固体时所得的溶液即为饱和食盐水，根据配制方法选择仪器；
⑵电解饱和食盐水阳极为氯离子失电子生成氯气，阴极为氢离子得电子生成氢气，生成氢氧化钠、氢气和氯气，据此书写。
实验二：电解不饱和食盐水及产物分析．
⑶根据氯气可使湿润的淀粉KI试纸变蓝判断。
⑷根据Y为阳极处收集到的V2mL气体中主要是氯气，所以证明有O2生成首先要除去氯气，当量气管的右侧液面上升，则说明含有氧气生成；根据本身的空气对压强不影响，所以实验中不需要预先除净装置中的空气。
⑸根据阴极X处收集到的氢气为V1mL气体，阳极Y处收集到为氯气和氧气，根据（4）最终量气管中收集到V3mL气体即氧气，设在石墨电极上生成Cl2的总体积为xml，则根据电解阴阳两极的得失电子守恒计算。
【详解】（1）一定水中不能再溶解食盐固体时所得的溶液即为饱和食盐水，所以配制饱和食盐水的操作为在烧杯中加入一定量的蒸馏水，边搅拌边加入食盐固体，直到固体不再继续溶解为止，所需的玻璃仪器有：烧杯、量筒、玻璃棒，故答案为：DE。
(2)电解饱和食盐水阳极为氯离子失电子生成氯气,阴极为氢离子得电子生成氢气,离子方程式为。故答案为：。
⑶ Y电极与电源的正极相连，则Y电极为电解池的阳极，阳极为氯离子失电子生成氯气,检验氯气的方法是用湿润的淀粉-KI试纸靠近支管口，试纸变蓝。 故答案为：用湿润的淀粉-KI试纸靠近支管口，试纸变蓝。
⑷因为氯气可使湿润的淀粉KI试纸变蓝，所以证明有部分C12溶解于NaCl溶液中，可取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝，说明含有氯气，故答案为：取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝。
⑸①证明有O2生成并测定O2的体积。按如图所示装置进行实验，通过注射器缓缓地将在Y处收集到V2 mL气体全部推入装置A(盛有足量试剂NaOH溶液)中，装置A的作用是除去Cl2。故答案为：除去Cl2。
②当量气管的右侧液面上升，则说明含有氧气生成，故答案为：量气管的右侧液面上升。
③本身的空气对压强不影响，所以实验中不需要预先除净装置中的空气，故答案为：否。
⑸因为阴极X处收集到的氢气为V1mL气体，阳极Y处收集到为氯气和氧气，根据（4）最终量气管中收集到V3mL气体即氧气，设在石墨电极上生成Cl2的总体积为xml，则根据电解阴阳两极的得失电子守恒，V1×2=x×2+V3×4，所以x=V1-2V3。故答案为：V1-2V3。
23．(1)A
(2)2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2↑+2OH-）
(3) 从右向左 滤纸上M极附近有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可)
(4)增大
(5)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑或2H2O－4e－=4H＋＋O2↑
(6)2Fe＋6e－＋5H2O=Fe2O3＋10OH－
【分析】Ⅰ.图1中，左边装置是原电池，较活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，如果要找电极材料代替铜，所找材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属；M是阳极，N是阴极，电解池中阴极上阳离子得电子发生还原反应，原电池放电时，阴离子向负极移动；据以上分析解答。
Ⅱ.该电解池中，阳极材料是活泼金属，则电解池工作时，阳极上铁失电子发生氧化反应,同时氢氧根离子失电子生成氧气；在碱性锌电池中，正极上得电子发生还原反应；据以上分析解答。
【详解】（1）在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，故A正确；
故答案选A。
（2）N电极连接原电池负极，所以是电解池阴极，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2↑+2OH-）。
（3）原电池放电时，阴离子向负极移动，所以硫酸根从右向左移动，电解池中，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁，所以滤纸上有红褐色斑点产生； (答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可)。
（4）电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，溶液的pH增大。
（5）铁是活泼金属，电解池工作时，阳极上铁失电子发生氧化反应，氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：和4OH--4e-=2H2O+O2↑；故答案为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑或2H2O－4e－=4H＋＋O2↑。
（6）在碱性锌电池中，碱性环境下，高铁酸根离子在正极发生还原反应生成氧化铁，该电池正极发生的反应的电极反应为：2Fe＋6e－＋5H2O=Fe2O3＋10OH－。
【点睛】原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；电解池中，电解质溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；移动的规律遵循“异性相吸”的规律。