人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池课时作业

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池课时作业，共28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．以铬酸钾 （K2CrO4）为原料，电化学法制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的实验装置示意图如下，下列说法不正确的是
A．在阴极室，发生电极反应为： 2H2O+2e- =2OH-+H2↑
B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H+浓度增大，使平衡2CrO+2H+ Cr2O +H2O向右移动
C．该电解反应的实质是电解水
D．通电时，通过阳离子交换膜的离子主要是H+
2．下列叙述中不正确的是（ ）
A．电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
B．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应
C．电解池中，电子从电源负极流向电解池阳极
D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
3．一种电化学技术中固定CO2的反应途径如图所示，它实现了CO2的固定和储能灵活应用。储能器件使用的Li-CO2电池的组成为钌基正极、饱和LiClO4和DMSO电解液以及锂片负极，CO2固定策略中总反应为CO2=C+O2↑，下列说法错误的是
A．CO2的固定中，负极每生成1. 5 ml气体，可转移3 ml e-
B．CO2通过储能系统和CO2固定策略可转化为固体产物C
C．该装置不仅减少了CO2的排放，还可将CO2作为可再生能源载体
D．储能系统中，Li-CO2电池放电时总反应为4Li+ 3 CO2=2Li2CO3 +C
4．设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．1 L 0.1 ml·L 溶液中数目为
B．1 L 0.5 ml·L 溶液中数目为
C．0.2 ml NO和0.1 ml 混合得到分子数为
D．在电解法精炼铜中，阴极质量净增32 g时理论上转移电子数为
5．下列说法正确的是
A．在硫酸工业的吸收塔中，采用浓硫酸吸收三氧化硫
B．工业上用二氧化硅在高温下与焦炭反应可直接得到高纯度的硅
C．工业上用电解熔融氧化镁制单质镁
D．工业上用软锰矿(主要成分MnO2)在加热条件下与浓盐酸反应制氯气
6．NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是
A．1ml碘蒸气和1ml氢气在密闭容器中充分反应，生成的碘化氢分子数小于2NA
B．0.1ml·L-1CuCl2溶液中含有的氯离子数为0.2NA
C．电解饱和食盐水时，若阴阳两极产生气体的总质量为73g，则转移电子数为2NA
D．1L1ml·L-1溴化铵水溶液中与H+离子数之和大于NA
7．1L某溶液中含有的离子如下表：
用惰性电极电解该溶液，当电路中有通过时（忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象），下列说法正确的是
A．电解后混合溶液的pH=0B．a=3
C．阳极生成D．阴极析出的金属是铜与铝
8．下列实验装置(部分夹持装置峈)错误的是
A．AB．BC．CD．D
9．下列说法不正确的是
A．工业制取碘时，向干海带浸泡液中加强碱，目的是除去有机物杂质
B．氮气与氢气在高温高压下合成氨，是重要的人工固氮方式
C．炼铁高炉中得到的是含碳2%~4.5%的铁水，其中炉渣沉降在铁水的底部以除去
D．氯碱工业中的电解槽常用到阳离子交换膜，以避免副反应的发生
10．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如下图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是
A．b电极的电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜
C．电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为Cu-2e-=Cu2+
D．电池从开始工作到停止放电，电解池阳极区理论上可生成1mlH2SO4
二、填空题
11．如图中是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。
(1)a电极的名称 。
(2)b电极的名称 。
(3)b的电极反应 。
(4)电解过程中观察到的现象 。
(5)确定N出口的气体最简单的方法是 。
(6)电解的总反应离子方程式为 。
12．某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是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。根据要求回答相关问题：
(1)石墨电极为 (填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入”酚酞溶液， (填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。乙池中电解总反应化学方程式为 。
(2)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，溶液中硫酸铜浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为 。
(3)若在标准状况下，有224mL氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体在标准状况下体积为 mL；丙装置中阴极析出铜的质量为 g。
(4)若将甲改用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得燃料电池，则该电池负极反应式为 ，正极反应式为 。
13．氧化还原反应在生产生活中有着重要的应用。请按要求写出相应的方程式。
（1）二氧化硫是一种污染性气体，工业上常利用Fe2+的催化作用，常温下使SO2转化为SO42－，其总反应为2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4。上述总反应分两步进行，第一步反应的离子方程式为4Fe2+＋O2＋4H+＝4Fe3+＋2H2O，写出第二步反应的离子方程式： 。
（2）ClO2是一种高效的杀菌消毒剂。氯化钠电解法生产ClO2工艺原理示意图如下：
①氯化钠电解槽内的阳极产物为： 。
②二氧化氯发生器所产生的气体中二氧化氯的体积分数为： 。
③ClO2能将电镀废水中的CN－离子氧化成两种无毒气体，自身被还原成Cl－。写出该反应的离子方程式 。
14．回答下列问题：
(1)氯碱工业上利用电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等一系列化工产品。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。试回答下列问题：

①离子交换膜的作用为 、 。
②氢氧化钠溶液从图中 (填“a”“b”“c”或“d”)处收集。
(2)可作超级电容器材料。用惰性电极电解溶液制得，其阳极的电极反应式为 。
(3)净化含尿素和酸性废水的微生物燃料电池工作原理如图。

①当废水中的浓度或酸性过大时，电池的效率都会降低，原因是 。
②当有被净化时，有 从室迁移到室。
15．如图X是直流电源。Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。

(1)①电源上b为 极
②Z槽中e为 极。
③连接Y、Z槽线路中，电子流动的方向是d e(用“→”或“←”填空)。
(2)①写出Y槽中总反应的化学方程式： 。
②写出Z槽中e极上反应的电极反应式： 。
16．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 。
17．(主要指和)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的是环境保护的重要课题。
(1)用稀硝酸吸收，得到和的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式： 。
(2)用酸性水溶液吸收，吸收过程中存在与生成和的反应。写出该反应的化学方程式： 。
(3)法也是氮氧化物进行处理的方法。工作原理如下：
的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。
①通过和的相互转化实现的储存和还原。储存的物质是 。
②储存转化为过程中，参加反应的和的物质的量之比为 。
③还原的过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。整个反应过程可描述为 。
④还原过程中，有时会产生笑气。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与有关。在有氧条件下，与以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是。将该反应的化学方程式补充完整： 。
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18．阳离子交换膜电解槽运用到氯碱工业，使产品的纯度大大提高，主要归功于阳离子交换膜的严格把关，它只允许阳离子自由通过，其工作原理如图所示。
（1）在氯碱工业中电解饱和食盐水制备氢气、氯气和氢氧化钠溶液时，饱和食盐水的入口应该是 （填“C”或“D”）。
（2）该装置也可用于物质的提纯，工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质（如SO42-），可以用阳离子交换膜电解槽电解提纯。除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口 （填“A”或“B”）导出。
（3）阳离子交换膜的诞生极大促进了电解工业的发展，我们不妨大胆设想，假设阴离子交换膜也已经诞生，同时使用阳离子交换膜和阴离子交换膜电解硫酸钠溶液，可以同时制备产品氢气、氧气、氢氧化钠溶液和硫酸溶液四种物质。某同学设计了如图所示的装置，请你指出硫酸钠溶液的入口是 （填“C”“G”或“D”）。
19．I.某地出现硫酸型酸雨，现采集了一份雨水样品，其pH随时间变化如下：
(1)用化学方程式表示雨水样品pH变化的原因 。
(2)如将刚采集到的雨水样品与自来水混合(自来水含氯气)， pH将 (选填“变大”、 “变小”、 “不变”。反应的方程式为 。
(3)我国科研人员借助太阳能，将光解水制H2与脱硫结合起来，既能大幅度提高光解水制H2的效率，又能脱除SO2，工作原理如图所示。产生标况下2.24LH2时，脱除SO2 g。
II.如图是土壤中发生的氮循环示意图，回答下列问题：
(4)固氮过程的序 号是 。人工固氮的反应方程式为 。
(5)为了消除NOx对大气的污染，工业上通常利用NH3还原的方法实现无害化处理，现有 NO2和NO的混合气体3L，可用相同状况下3.5L的NH3恰好使其完全转化为N2，则混合气体中NO2和NO体积之比为 。
20．为了减少对环境的污染，煤直接燃烧前要进行脱硫处理。应用电解法对煤进行脱硫处理具有脱硫效率高、经济效益高等优点。电解脱硫的基本原理是利用电极反应将转化成，再将煤中的含硫物质(主要是)氧化为和(如下图所示)：
(1)阳极的电极反应是 。
(2)电解刚刚开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生，请用化学用语解释产生该现象的原因： 。
(3)电解过程中，混合溶液中的物质的量浓度将 (填“变大”“变小”或“不变”)，理由是 。
三、实验探究题
21．某化学小组拟采用如图装置(夹持和加热仪器已略去)来电解饱和食盐水，并用电解产生的还原CuO粉末来测定Cu元素的相对原子质量，同时检验氯气的氧化性。
(1)书写电解饱和食盐水的化学方程式： 。
(2)为完成上述实验，正确的连接顺序为A连 ；B连 (填写连接的字母)。
(3)对硬质玻璃管里的氧化铜粉末加热前，需要的操作为 。
(4)若检验氯气的氧化性，则乙装置的a瓶中溶液可以是 ，对应的现象为 。
(5)丙装置的c瓶中盛放的试剂为 ，作用是 。
(6)为测定Cu的相对原子质量，设计了如下甲、乙两个实验方案精确测量硬质玻璃管的质量为a g，放入CuO后，精确测量硬质玻璃管和CuO的总质量为b g，充分反应完全后
甲方案：通过精确测定生成水的质量d g，进而确定Cu的相对原子质量。
乙方案：通过精确测量硬质玻璃管和Cu粉总质量为c g，进而确定Cu的相对原子质量。
①请你分析并回答： 方案测得结果更准确。你认为不合理的方案的不足之处在 。
②按测得结果更准确的方案进行计算，Cu的相对原子质量是 。
22．用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1ml/LFeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压值：）
（1）用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是 。
（2）I中，Fe2+产生的原因可能是Cl-在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应的方程式 。
（3）由II推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有 性。
（4）II中虽未检测出Cl2，但Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：
①NaCl溶液的浓度是 ml/L。
②IV中检测Cl2的实验方法: 。
③与II对比，得出的结论（写出两点）： 。
23．NaCl溶液中混有和淀粉胶体，选择适当的试剂和方法从中提纯出NaCl晶体。相应的实验过程如下，回答以下问题：
(1)写出上述实验过程中所用试剂(填化学式)和基本实验操作，试剂① ；试剂② ；操作③ ，操作④ 。
(2)适量试剂③的作用是 。
(3)操作①是利用半透膜进行分离提纯。其原理为 。
(4)简述胶体不同于溶液的最本质特征是 。
(5)图为家用环保型消毒液发生器，玻璃管内是滴有酚酞的饱和食盐水。
①书写电解饱和食盐水的化学方程式 ，肥皂泡中收集的气体主要是 。
②电源a极相连的电极附近溶液的颜色变化为 。
③反应中制得的消毒液含有NaClO成分，书写该装置中总反应的化学方程式： 。
离子
物质的量浓度
1
1
1
A
B
C
D




制备并收集氨气
制备二氧化硫
测定锌与稀硫酸反应生成氢气的速率
铁表面镀铜
测试时间/h
0
2
4
6
pH
4.73
4.55
4.42
4.41
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
I
x≥a
电极附近出现黄色，有气泡产生
有Fe3+、有Cl2
II
a＞x≥b
电极附近出现黄色，无气泡产生
有Fe3+、无Cl2
III
b＞x＞0
无明显变化
无Fe3+、无Cl2
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
IV
a＞x≥c
无明显变化
有Cl2
V
c＞x≥b
无明显变化
无Cl2
参考答案：
1．D
【详解】A．阴极发生还原反应，水中氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为:2H2O+2e- =2OH-+H2↑，故A正确；
B．阳极室水失去电子，电极反应为：2H2O-4e- =4H+ + O2↑，使阳极区氢离子浓度增大，平衡2CrO（黄色）+2H+ Cr2O（橙色）+H2O右移，溶液逐渐由黄色变为橙色，故B正确；
C．电解池中，阴极电极反应式为2H2O+2e- = 2OH- + H2↑，阳极电极反应为2H2O-4e- =4H++ O2↑，所以该电解反应的实质是电解水，故C正确；
D．电解池中阳离子移向阴极，而题中为阳离子交换膜，所以电解过程中，H+、K+均从阳极室通过阳离子膜移向阴极室，但主要是K+，故D错误。
故选D。
2．C
【详解】A．在电解池的阳极上发生失电子的氧化反应，在阴极发生得电子的还原反应，故A正确；
B．电镀时，一般镀层金属作阳极，连接电源正极发生失电子的氧化反应，故B正确；
C．电子从电解池的阳极流向电源正极，然后从电源的负极流向电解池的阴极，故C错误；
D．电解饱和食盐水时，阴极上时氢离子发生得电子的还原反应，生成氢气，氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，钠离子移向该电极，该电极附近会产生大量的氢氧化钠，故D正确；
故答案选C。
3．A
【分析】由图可知，CO2的固定反应式为：2Li2CO3-4e-=4Li++2CO2↑+O2，CO2固定策略反应式和储能系统过程II的反应式可知，CO2最终转化为固体物质C，Li-CO2电池放电时总反应为4Li+3CO2═2Li2CO3+C。
【详解】A． CO2的固定中的电极反应式为：2Li2CO3-4e-=4Li++2CO2↑+O2，转移4mle-生成3ml气体，则每生成1.5ml气体，可转移2mle-，故A错误；
B． 由图，CO2通过储能系统和CO2固定策略可转化为固体产物C，故B正确；
C． CO2通过储能系统和CO2固定策略转化为固体产物C，则这种电化学转化方式不仅减少CO2的排放，还可将CO2作为可再生能源载体，故C正确；
D． 储能系统中，Li失电子变成Li+，Li-e-=Li+，结合4Li++3CO2+4e-=2Li2CO3+C，Li-CO2电池放电时总反应为4Li+ 3 CO2=2Li2CO3 +C，故D正确；
故选A。
4．D
【详解】A．铁离子水解生成氢氧化铁，故铁离子数目小于，A错误；
B．磷酸为弱酸，部分电离，故数目小于，B错误；
C．生成的二氧化氮会部分转化为四氧化二氮，故得到分子数小于，C错误；
D．在电解法精炼铜中，1个铜离子得到2个电子生成铜，阴极质量净增32 g时，生成铜0.5ml，则理论上转移电子数为，D正确；
故选D。
5．A
【详解】A．为了消除用水吸收SO3 时的酸雾现象所带来的不利影响，在硫酸工业的吸收塔中，采用浓硫酸吸收三氧化硫，选项A正确；
B．二氧化硅和与碳在高温下发生置换反应，生成一氧化碳和粗硅，得不到高纯度硅，选项B错误；
C．氧化镁熔点高不易熔融，工业上用电解熔融氯化镁制备镁单质，选项C错误；
D．实验室用MnO2在加热条件下与浓盐酸反应制氯气，但工业上是通过电解饱和食盐水制备氯气，选项D错误；
答案选A。
6．B
【详解】A．碘蒸气和氢气反应生成碘化氢属于可逆反应，化学反应方程式为H2+I2 2HI，反应物不能完全转化为生成物，故1ml碘蒸气和1ml氢气在密闭容器中充分反应，生成的碘化氢分子数小于2NA，A不符合题意；
B．溶液的体积未知，无法计算氯离子的个数，B符合题意；
C．电解饱和食盐水时，阴极产生氢气，阳极产生氯气，电极反应分别为2H++2e-=H2 ，2Cl--2e-=Cl2，阴阳两极产生气体的总质量为73g，可知生成的氢气为2g，n(H2)= ，生成的Cl2为71g，n(Cl2)=，则转移电子2ml，数目为2NA，C不符合题意；
D．溴化铵水溶液中NH 水解生成NH3 H2O和H+，水解消耗的NH和生成的H+是相等的，因n(NH)= n(NH4Br)=1ml/L ，则溶液中剩余的NH和水解生成的H+之和为1ml，还存在水的电离H2O H++OH-，所以溶液中NH和H+之和大于为1ml，D不符合题意；
故选B。
7．A
【分析】由溶液电荷守恒可知2c（Cu2+）+3c（Al3+）=c（NO3-）+c（Cl-），可求得c（NO3-）=4mL/L，
由于离子放电顺序Cu2+>H+>Al3+，Cl->OH->NO3-，电解时阳极首先发生：2Cl--2e-=Cl2↑，然后发生4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极首先发生：Cu2++2e-=Cu，然后发生2H++2e-=H2↑，结合相关离子的物质的量进行解答。
【详解】氯离子的物质的量=1ml/L×1L=1ml，铜离子的物质的量=1ml/L×1L=1ml，依据电解过程中存在电子守恒，结合电极反应计算分析产物，用惰性电极电解该溶液，当电路中有3mle−通过时
阳极电极反应为： 2Cl−−2e−=Cl2↑；
1ml 1ml 0.5ml
4OH−−4e−=2H2O+O2↑
2ml（3-1）ml 1ml
阴极电极反应为：Cu2++2e−=Cu
1ml 2ml 1ml
2H++2e−=H2↑
1ml (3-2）ml 0.5ml
A. 电解后溶液PH计算，依据两电极上的反应计算，阳极减少2ml氢氧根离子，同时阴极上减少1ml氢离子，综合计算分析得到溶液中增加氢离子物质的量为1ml，氢离子浓度为1ml/L，pH=0，故A正确；
B.依据溶液中电荷守恒计算忽略氢离子和氢氧根离子浓度：2c(Cu2+)+3c(Al3+)=c(Cl−)+c(NO3−)，计算得到c(NO3−)=4ml/L，即a=4，故B错误；
C. 依据电极反应电子守恒可知阳极生成0.5mlCl2，故C错误；
D.由于在阴极的放电顺序为： H+>Al3+，故Al3+不可能放电，故D错误；
答案选A。
8．C
【详解】A．实验室用氯化铵和氢氧化钙固体共热反应制备氨气，用向下排空气法收集氨气，试管口的棉花能防止氨气向空气中扩散，则题给装置能用于制备并收集氨气，故A正确；
B．浓硫酸与铜共热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，则题给装置能用于制备二氧化硫，故B正确；
C．由实验装置图可知，题给装置为恒压制备氢气的装置，氢气会从长颈漏斗中逸出，无法测定生成氢气的体积，则题给装置不能用于测定锌与稀硫酸反应生成氢气的速率，故C错误；
D．铁表面镀铜时，与直流电源正极相连的铜做电镀池的阳极，镀件做阴极，硫酸铜溶液做电镀液，则题给装置能用于铁表面镀铜，故D正确；
故选C。
9．C
【详解】A．大多数有机物可溶于强碱，所以可以用强碱浸泡除去有机物杂质，A正确；
B．将氮元素的单质转化为氮元素的化合物的方法叫做氮的固定，工业上通常用氢气和氮气在催化剂、高温、高压下合成氨气，从而实现人工固氮，B正确；
C．炉渣的密度比铁水小，在铁水的上部，铁水在下方排出，C错误；
D．氯碱工业中阳极产生氯气，为避免氯气与氢氧根反应，常用阳离子交换膜阻止阴极生成的氢氧根移动到阳极，同时可以使钠离子移动到阴极，D正确；
综上所述答案为C。
10．C
【解析】浓差电池中，左侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，所以Cu (1) 电极为正极、电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则Cu (2) 电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极上水发生得电子的还原反应生成氢气，电极反应为2H2O +2e－=H2↑+2OH-，则钠离子通过离子交换膜c生成NaOH、为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸、为阴离子交换膜，据此分析解答。
【详解】A．b电极的电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故A错误；
B．钠离子通过离子交换膜c生成NaOH、为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸、为阴离子交换膜，故B错误；
C．电池放电过程中，Cu(2) 电极为负极，电极上的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故C正确；
D．电池从开始工作到停止放电，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，电解池阳极区理论上可生成4mlH+，故H2SO4为2ml，故D错误；
故选C。
11． 阴极 阳极 a电极有无色气泡产生，a极附近溶液先变红色；b电极产生黄绿色气体 取一张湿润的淀粉碘化钾试纸置于出气口处，观察试纸是否变蓝
【详解】由电子移动方向可知，a电极为电子流入的电极，作电解池的阴极，则b电极为阳极，阴极水中的氢离子放电，发生电极反应：，生成无色气体氢气，同时有氢氧根离子生成，使a附近溶液显碱性，能使加酚酞的溶液变红；b极发生反应：，生成黄绿色的氯气，检验氯气最简单的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸置于出气口处，观察试纸是否变蓝色。电解饱和食盐水的过程中溶质提供氯离子放电，溶剂提供氢离子放电，电解的总反应式为：，
故答案为：阴极；阳极；；a电极有无色气泡产生，a极附近溶液先变红色；b电极产生黄绿色气体；取一张湿润的淀粉碘化钾试纸置于出气口处，观察试纸是否变蓝；；
12．(1) 阳极 铁极 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2) 减小 Cu2++2e-=Cu
(3) 448 1.28
(4) 2CO-4e-+2=4CO2 O2+4e-+2CO2=2
【分析】根据图示可知甲装置是原电池，乙、丙装置为电解池。在甲中通入燃料氢气的Pt电极为负极，通入氧气的Pt电极为正极，则乙装置中Fe电极为阴极，C电极为阳极，丙装置中精铜为阴极，粗铜为阳极，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。
【详解】（1）根据上述分析可知：石墨电极为阳极，铁电极为阴极。在石墨电极上，Cl-失去电子变为Cl2逸出；在Fe电极上H2O电离产生的H+得到电子被还原产生H2逸出，导致Fe电极附近溶液中c(OH-)＞c(H+)，溶液显碱性，所以在乙装置中滴入酚酞溶液，铁极区的溶液先变红。乙池中电解总方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（2）粗铜为阳极，精铜为阴极。在阳极上主要Cu失去电子变为Cu2+进入溶液，如果粗铜中含有锌、银等杂质，活动性比Cu强的Zn也会失去电子变为Zn2+进入溶液，而活动性弱的Ag则沉淀在阳极底部，形成阳极泥，在阴极上只有Cu2+得到电子变为Cu单质，精铜上的电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，所以丙装置中反应一段时间，溶液中硫酸铜浓度将减小；
（3）在甲装置中，在标准状况下，有224 mL氧气的物质的量n(O2)=，则反应过程中转移电子的物质的量n(e-)=0.01 ml×4=0.04 ml， 由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，则在乙装置中Fe电极上反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，则n(H2)==0.02 ml，其在标准状况下的体积V(H2)=0.02 ml×22.4 L/ml=0.448 L=448 mL；
在丙装置中的阴极的电极反应式：Cu2++2e-=Cu，n(Cu)=0.02 ml，其质量m(Cu)=0.02 ml×64 g/ml=1.28 g；
（4）若将甲改用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得燃料电池，则该电池负极反应式为：2CO-4e-+2=4CO2；正极反应式为：O2+4e-+2CO2=2。
13． 2Fe3+＋SO2＋2H2O＝2Fe2+＋SO42－＋4H+ ClO3－ 或 NaClO3 2/3或66.7% 2ClO2＋2CN－＝2CO2↑＋2Cl－＋N2↑
【详解】（1）根据题中反应原理，第一步反应的离子方程式为4Fe2+＋O2＋4H+＝4Fe3+＋2H2O，第二步是铁离子将二氧化硫氧化成硫酸根离子，反应的离子方程式为2Fe3+＋SO2＋2H2O＝2Fe2+＋SO42－＋4H+；（2）①电解食盐水得到氯酸钠和氢气，阳极发生失去电子的氧化反应，则阳极反应产物是ClO3－；②NaClO3和HCl反应生成ClO2，根据电子得失守恒和原子守恒可知反应的化学方程式为2NaClO3+4HCl＝2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O，因此二氧化氯发生器所产生的气体中二氧化氯的体积分数为2/3×100%＝66.7%；③ClO2能将电镀废水中的CN－离子氧化成两种无毒气体，应为二氧化碳和氮气，自身被还原成Cl－，根据电子得失守恒、电荷守恒和原子守恒可知反应的离子方程式为 2ClO2＋2CN－＝2CO2↑＋2Cl－＋N2↑。
14．(1) 防止氯气与氢气混合导致爆炸 避免产生的氯气与氢氧化钠反应 d
(2)
(3) 浓度过大或酸性过强，还原菌活性降低导致电池效率降低 6
【分析】（3）N极附近消耗氢离子生成铬离子，所以N极为正极，M极作负极，发生氧化反应，电极反应：；
【详解】（1）电解饱和食盐水时，阳极上氯离子失电子产生氯气，阴极上氢离子得电子产生氢气，二者混合可能会引发爆炸，借助离子交换膜可将氯离子和氢离子隔离，还可避免生成的氯气与氢氧化钠溶液反应；氢离子得电子生成氢气，溶液中氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，从d口出；
（2）电解硫酸锰溶液可生成二氧化锰，Mn元素化合价升高，发生氧化反应，电极反应：；
（3）蛋白质在强氧化性或强酸性环境中会变性，还原菌活性降低导致电池效率降低；1ml被净化时转移6ml电子，所以会有6ml氢离子从M电极移向N极。
15． 负 阳 ← 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ Cu－2e－===Cu2＋
【分析】根据装置图，Y、Z为电解池，Y槽中c、d为石墨棒，d附近显红色，发生2H2O+2e－＝H2↑＋2OH-，作阴极，则f为阴极，b为电池的负极。
【详解】(1)①分析可知，电源上b为负极；
②电池a极为正极，则Z槽中e为阳极；
③导线中电子由负极流向正极，则电子流动的方向是d←e；
(2)①Y槽阴极反应式为2Cl--2e－=Cl2↑，则总反应式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
②Z槽中e极为阳极，铜失电子生成铜离子，电极式为Cu－2e－===Cu2＋。
【点睛】Y槽为电解池，c、d为石墨棒，电极不参与反应，d附近显红色，生2H2O+2e－＝H2↑＋2OH-，作阴极，可确定b作负极。
16．(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
【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。
【详解】（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。
17．(1)
(2)
(3) 首先将吸附在表面的还原为，然后与在表面反应生成和
【详解】（1）电解时，阳极发生氧化反应。已知：电解和的混合溶液可获得较浓的硝酸、则存在氧化反应：亚硝酸失去电子变成硝酸，则阳极的电极反应式：。
（2）用酸性水溶液吸收，吸收过程中存在与生成和的反应。则尿素中N由-3价升高到0价、亚硝酸中氮元素化合价从+3降低到0价，反应过程中，化合价升高和降低总价数相等、元素质量守恒，则该反应的化学方程式：。
（3）①图a左侧是的储存过程。则储存的物质是。
②结合图a左侧可知：储存转化为过程中，和和发生氧化还原反应得到，总反应方程式可以表示为：，则参加反应的和的物质的量之比为。
③结合图a右侧、图b知：还原转化为氮气和水的整个反应过程可描述为：首先将吸附在表面的还原为，然后与在表面反应生成和。
④在有氧条件下，与以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是。该反应过程中，中N由-3价升高到+1价、NO中氮元素化合价从+2降低到+1价，氧气中氧元素化合价从0降低到-2价，反应过程中，化合价升高和降低总价数相等、元素质量守恒，则该反应的化学方程式为：。
18． C B G
【分析】（1）在氯碱工业中电解饱和食盐水制备出氯气，且中间隔膜为阳离子交换膜，阳极的电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，Cl-在阳极放电；
（2）用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，阳极的电极反应式为：2H2O-4e- =O2↑+4H+，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K+和H+通过，在阴极留下的OH−浓度增大，在阴极区聚集大量的K+和OH−，从而产生纯的氢氧化钾溶液，除杂后的氢氧化钾溶液从出口B导出；
（3）电解硫酸钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电，则溶液中含有氢离子，硫酸根离子、氢离子构成硫酸溶液，所以在阳极附近形成硫酸溶液；阴极上氢离子放电，溶液中含有氢氧根离子，钠离子、氢氧根离子构成NaOH溶液，所以阴极附近存在NaOH溶液。
【详解】（1）在氯碱工业中电解饱和食盐水制备出氯气，且中间隔膜为阳离子交换膜，阳极的电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，Cl-在阳极放电，则饱和食盐水应从C口进入；
故答案为C；
（2）用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，阳极的电极反应式为：2H2O-4e- =O2↑+4H+，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K+和H+通过，在阴极留下的OH−浓度增大，在阴极区聚集大量的K+和OH−，从而产生纯的氢氧化钾溶液，除杂后的氢氧化钾溶液从出口B导出，则工业品氢氧化钾溶液应从C口加入，D口加入稀的KOH溶液进行电解；
故答案为B；
（3）电解硫酸钠溶液时，阳极的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，且在电解池中阳离子移动向阴极，阴离子移动向阳极，从G口加入硫酸钠溶液，Na+通过阳离子交换膜移动向阴极，SO42-通过阴离子交换膜移动向阳极，则在阴极生成氢氧化钠和氢气，阳极生成硫酸和氧气；
故答案为G。
19．(1)
(2) 变小 或
(3)6.4
(4) ①
(5)3：1
【详解】（1）亚硫酸易被氧化生成硫酸，酸性增强，使得pH减小，因此该雨水样品的pH变化的原因是；
（2）刚采集到的雨水样品与自来水混合，自来水中存在氯气，氯气具有强氧化性，会将亚硫酸氧化成硫酸，自身被还原成氯离子，发生反应的化学方程式为或，由于生成盐酸和硫酸，酸性增强，使得pH变小；
（3）光解水制H2与脱除SO2结合起来，按工作原理：a极水得电子转变为氢气，b极二氧化硫失去电子转变为硫酸根离子、结合电子数守恒，存在关系式，则产生标况下2.24L即0.1ml H2时，脱除0.1ml SO2、质量为6.4g。
（4）氮的固定是指游离态氮元素发生反应生成化合态氮元素的过程，即单质变化为化合物，则表示固氮过程的序号是①；人工固氮是利用氮气和氢气合成氨，反应的方程式为；
（5）利用NH3还原NO2实现无害化处理，则反应的产物为氮气，根据得失电子守恒配平NO2与NH3反应的化学方程式为、NO与NH3反应的化学方程式为；相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比，设NO2和NO的体积分别为x、y，则有，解得x=2.25，y=0.75，则混和气体中NO2和NO的气体体积之比为2.25：0.75=3：1。
20．(1)Mn2＋−e−＝Mn3＋
(2)2H＋＋2e−＝H2↑
(3) 增大 混合溶液中反应生成H+
【分析】根据原理装置图可知，Mn2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2＋−e−＝Mn3＋，H＋在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H＋＋2e−＝H2↑，混合液中发生反应FeS2＋15Mn3＋＋8H2O═Fe3＋＋15Mn2＋＋2SO＋16H＋，据此分析解答问题。
【详解】（1）Mn2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2＋−e−＝Mn3＋，故答案为Mn2＋−e−＝Mn3＋；
（2）H＋在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H＋＋2e−＝H2↑，故答案为2H＋＋2e−＝H2↑；
（3）混合溶液中发生FeS2＋15Mn3＋＋8H2O═Fe3＋＋15Mn2＋＋2SO＋16H＋，的物质的量浓度将增大；故答案为增大；混合溶液中反应生成H+。
21．(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
(2) E C
(3)检验氢气的纯度，防止发生爆炸
(4) 淀粉碘化钾溶液 无色溶液变为蓝色
(5) 浓硫酸 吸收氢气中的水，防止硬质玻璃管炸裂
(6) 乙方案 空气中的二氧化碳和水通过D口进入U形管造成实验误差较大；
【详解】（1）惰性电极电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（2）A是阴极，阴极上产生的是氢气，要用干燥的氢气来还还原氧化铜，故A连接E；B是阳极，在阳极产生的Cl2是有毒的气体，为了防止大气污染，应该与尾气处理装置乙的连接，故B接C。
（3）氢气是可燃性气体，在用氢气还原氧化铜加热之前，要先通一段时间H2，排除装置中的空气，并在D处检验H2纯度，然后再加热，不然会发生爆炸。
（4）若检验氯气的氧化性，则乙装置的a瓶中溶液应该是具有还原性的物质，可以是淀粉KI溶液(或FeCl2溶液，Na2S溶液等)，若是使用淀粉KI溶液，发生反应：Cl2+2KI=KCl+I2，I2遇淀粉溶液变为蓝色，对应的现象为无色溶液变为蓝色。若是FeCl2溶液，Fe2+被氧化变为黄色的Fe3+的溶液，若是Na2S，发生反应产生难溶于水的S，使溶液中出现黄色浑浊现象。
（5）氢气的干燥可以用浓硫酸，在实验时，如果氢气中有水，会将硬质玻璃管炸裂。
（6）①U形管也可能吸收空气中的CO2和水，误认为是反应产生的水，使其中含有的氧元素的质量偏大，则Cu的相对原子质量就偏小，造成实验误差较大，故乙方案更准确；
②根据乙方案，设金属铜的相对原子质量为M，则有：

＝，解得M=，则铜的相对原子质量为。
22． 溶液变为血红色 2Cl--2e-=Cl2↑、2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 还原 0.2 取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝 通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因都成立，通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电
【详解】（1）铁离子与KSCN反应生成血红色络合物，故现象为溶液变为血红色；
（2）Cl-在阳极放电，电解反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，生成的氯气氧化Fe2+为Fe3+，方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（3）因为阳极产物无Cl2，又Fe2+具有还原性，故也可能是Fe2+在阳极放电，被氧化为Fe3+；
（4）①因为为对比实验，故Cl-浓度应与电解FeCl2的相同，即为0.1ml/L ×2=0.2ml/L；
②检测氯气可以用淀粉碘化钾试纸，可取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，若试纸变蓝色，则说明有氯气存在；
③与II对比可知，IV中电解氯化亚铁时，电压较大a＞x≥c时，氯离子放电产生氯气，即说明Fe3+可能是由氯气氧化亚铁离子得到；电压较小c＞x≥b时，氯离子不放电，即还原性Fe2+＞Cl-，同时也说明了铁离子也可能是由亚铁离子直接放电得到的。故结论为：①通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因都成立；②通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电。
23．(1) BaCl2 Na2CO3 过滤 蒸发结晶
(2)除去过量的钡离子
(3)淀粉溶于水形成胶体，胶体粒子不能透过半透膜，但NaCl和Na2SO4溶液则可以
(4)分散质粒子直径的大小
(5) 2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ H2 红色 NaCl+H2ONaClO+H2↑
【分析】胶体不能透过半透膜，操作①为渗析，除去Na2SO4，可分别加入BaCl2、Na2CO3，除去粗盐中含有的SO42-可溶性杂质的方法：加入过量BaCl2，去除硫酸根离子；再加入过量Na2CO3，除去过量的钡离子，则试剂①为BaCl2，操作②为过滤，沉淀A为硫酸钡，试剂②为Na2CO3，操作③为过滤，沉淀B为碳酸钡，试剂③为盐酸，加入盐酸可除去过量的Na2CO3，最后蒸发结晶可得到NaCl晶体，(5)由实验装置图可知，下端石墨电极与电源正极相连，为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：2Cl- - 2e-=Cl2↑，上端石墨电极与电源负极相连为阴极，发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，Cl2往上升的过程中与阴极产生的OH-反应，反应离子方程式为：2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2O制得消毒液，据此分析解题。
【详解】（1）由分析可知，试剂①为BaCl2，试剂②为Na2CO3，操作③为过滤，操作④为从NaCl溶液获得NaCl晶体的过程，操作名称为蒸发结晶，故答案为：BaCl2；Na2CO3；过滤；蒸发结晶；
（2）由分析可知，适量试剂③的作用是除去过量的钡离子，故答案为：除去过量的钡离子；
（3）操作①是利用半透膜进行分离提纯，其原理为淀粉溶于水形成胶体，胶体粒子不能透过半透膜，但NaCl和Na2SO4溶液则可以，故答案为：淀粉溶于水形成胶体，胶体粒子不能透过半透膜，但NaCl和Na2SO4溶液则可以；
（4）根据分散质粒子的直径的大小将分散系分为溶液、胶体和浊液，故胶体不同于溶液的最本质特征是分散质粒子直径的大小，故答案为：分散质粒子直径的大小；
（5）①电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，由分析可知，上端石墨电极与电源负极相连为阴极，发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故肥皂泡中收集的气体主要是H2，故答案为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；H2；
②由图可知，电源a极为负极，故与之相连的电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，附近溶液呈碱性，使酚酞溶液变为红色，故答案为：红色；
③反应中制得的消毒液含有NaClO成分，反应过程为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,两个反应左右分别相加得到总反应式，故该装置中总反应的化学方程式：NaCl+H2ONaClO+H2↑，故答案为：NaCl+H2ONaClO+H2↑。