第四章 化学反应与电能 单元同步训题
一、单选题
1．近年来，科学家们发现将微生物应用到污水处理上效果显著，不存在二次污染问题。某科研小组设计了一种新型双微生物燃料电池装置，如图所示。下列说法错误的是
A．a电极反应式为
B．左池消耗的与右池消耗的的物质的量之比为
C．若b极产生了的气体，则穿过质子交换膜进入左室的数目为
D．若用该电池对铅蓄电池进行充电，b极接极
2．钠离子电池被认为是极具潜力的下一代电化学储能技术，与锂离子电池有类似的工作原理，其工作原理示意如图，放电时电池总反应为，TM代表过渡金属，下列说法不正确的是
A．放电时，含硬碳的铜箔或铝箔一极为负极
B．充电时，阴极发生的反应为
C．放电时，若电路中转移1 mol电子，则有1 mol 生成
D．与钠资源相比，锂储量更丰富且分布广泛
3．某Mg-Al原电池的示意图如图，下列说法正确的是
A．M电极的材料为Mg
B．N电极上发生氧化反应，得到电子
C．电池工作时，向M电极移动
D．电池工作时，电路中电子的流动方向为N→导线→M→NaOH溶液→N
4．铁碳微电解技术是处理酸性废水的一种工艺，装置如下图所示。若上端口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性中间体羟基自由基；若上端口关闭，可得到强还原性中间体氢原子。下列说法正确的是
A．无论上端口是关闭还是打开，正极反应式均为：
B．完全转化为羟基自由基时转移了电子
C．若处理含酚类的酸性废水，则上端口应关闭
D．若处理含的酸性废水，则上端口应打开并鼓入空气
5．近年来电池研究领域涌现出一类纸电池。某纸电池结构如图所示，其M极为嵌锂石墨烯()，N极为钴酸锂()，电解质为六氟磷酸锂()的碳酸酯溶液，电池总反应为：下列说法不正确的是
A．放电时，M电极反应式为：
B．放电时，由N极向M极迁移
C．充电时，M极接直流电源负极，发生还原反应
D．充电时，每转移电子，N极质量理论上减少
6．2023年2月，我国首个兆瓦级铁-铬液流电池储能项目在内蒙古成功试运行，该项目刷新了全球最大容量记录。铁-铬液流电池的电解质溶液是含铁盐和铬盐的稀盐酸溶液。下列说法错误的是
A．安全性高、成本低、绿色低碳、能量密度低是该电池的特点
B．充电时电池的反应为：
C．放电时，电路中每流过0.1mol电子，浓度降低0.1mol/L
D．负极每被氧化，电池中有1mol通过交换膜向正极转移
7．硼酸()为一元弱酸，已知与足量NaOH溶液反应的离子方程式为，可以通过电解的方法制备。电解溶液制备的原理如图所示，下列叙述正确的是
A．通电片刻后，M室pH增大，N室pH减小
B．a膜、c膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
C．理论上每生成1mol ，两极室共产生标准状况下11.2L气体
D．阳极的电极电势高于阴极的电极电势
8．用如图装置进行实验，产生电流。下列说法不正确的是
A．b为电池的负极
B．工作一段时间后，a极附近溶液pH减小
C．K+从a极经阳离子交换膜移动到b极
D．该装置的总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O
9．科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为Zn-2e-＋4OH-=
B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数目为1NA
C．充电时，电池总反应为2=2Zn＋O2↑＋4OH-＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH-浓度降低
10．某同学利用如图所示装置探究原电池原理。下列说法正确的是
A．Zn电极是该电池的正极
B．Cu电极表面产生的气体是H2
C．电子经导线由Cu电极流入Zn电极
D．该装置可将电能转化为化学能
11．氢燃料电池车是北京冬奥会期间的交通服务用车，酸性氢燃料电池的构造如图所示。其电池反应方程式为：，下列说法不正确的是
A．多孔金属b作正极
B．正极的电极反应为：
C．电池工作时，电解质溶液可以是稀硫酸
D．多孔金属a上，发生氧化反应
12．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是
A．正极反应中有H2O生成
B．微生物参与的反应中无电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为
13．目前研究较多的Zn－H2O2电池，其电池总反应为Zn+OH-+HO=ZnO+H2O。现以Zn－H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]碱性溶液制备氢气，同时获得N2及极少量O2(装置2中隔膜仅阻止气体通过，b、c、d均为惰性电极)。下列说法错误的是
A．装置1中OH-移向Zn电极
B．反应过程中，d极附近的pH增大
C．电极c的主要反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-=CO+N2+6H2O
D．通电一段时间后，若Zn电极的质量减轻19.5g，则c电极产生N22.24L(标准状况)
二、多选题
14．利用氢氧燃料电池可实现由白磷电解法制备Li［P(CN)2］，并能实现H2的循环利用，其工作原理如图所示。(已知：Me为甲基；电极均为石墨电极)
下列说法正确的是
A．电池工作时电极a连接电极d
B．当生成9gLi［P(CN)2］时，电极a消耗H2的体积(标准状况)为2.24L
C．通电一段时间后，若隔膜e为阴离子交换膜，则c(KOH)减小
D．电极c的电极方程式为
三、填空题
15．某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题：
(1)若开始时开关K与a连接，B极的Fe发生_______ 腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。
(2)若开始时开关K与b连接，下列说法正确的是_______(填序号)。
① 溶液中Na＋向A极移动
② 从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
③ 反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④ 若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子
(3)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_______，此时通过阴离子交换膜的离子数_______(填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
② 制得的氢氧化钾溶液从出口_______(填“A”“B”“C”或“D”)导出。
(4)用惰性电极电解体积为1L的CuSO4溶液，当阴阳极都产生3.36L(标况)气体时，请问硫酸铜的浓度为_______，若要此溶液恢复到原状态需要加入_______(填选项)。
ACuSO4 BCuO CCu(OH)2 DCu2(OH)2CO3
16．回答下列问题
(1)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．金属钠置于空气中表面变暗
C．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面更易被腐蚀
D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
E.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
F.铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈
(2)以石墨为电极，电解溶液，阳极电极反应式为_______。
(3)利用反应可制备，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_______。
(4)利用人工光合作用可将转化为甲酸，反应原理为，装置如图所示：
电极2的电极反应式是_______；
(5)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、和组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_______极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_______。
(6)已知是可逆反应，设计如图装置(、均为石墨电极)开始时：棒电极反应式_______，当电流表_______时，反应达到化学平衡状态。
17．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应：A．Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu B．2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O，判断能否设计成原电池A．_______，B．_______。(填“能”或“不能”)
(2)将纯锌片和纯铜片按图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间。
下列说法正确的是_______。
A．甲、乙装置均实现了化学能转变为电能
B．甲中铜片上有气体产生，铜片发生了氧化反应
C．两烧杯中反应原理相同，稀硫酸起始浓度相同，因而反应速率相同
D．两烧杯溶液中的H+均被消耗，因而H+浓度减小
(3)请写出图中构成原电池的正极电极反应式_______。
(4)电池工作时，溶液中SO向_______极移动(填“锌”或“铜”)；电池工作完成后，溶液中SO浓度_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述错误的是_______。
A．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成
B．酸碱中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量高
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
四、原理综合题
18．甲烷的直接转化具有较高的经济价值，因此备受科学家关注。回答下列问题：
(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇，合成方法有以下两种：
方法I： kJ mol
方法Ⅱ：
已知：的燃烧热 kJ mol； kJ mol。
则___________。
(2)某工厂采用(1)中方法I生产甲醇。在恒温恒压的密闭容器内充入1 mol 、0.5 mol 和0.5 mol He，测得压强为p MPa，加入合适催化剂后开始反应，测得容器的体积变化如下。
反应时间/min 0 10 20 30 40 50
容器体积/L 4 3.7 3.55 3.45 3.4 3.4
①下列能说明该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A．单位时间内生成1 mol 的同时生成1 mol
B．平衡常数不再变化
C．容器内保持不变
D．混合气体的平均摩尔质量不再变化
②的平衡转化率为___________，该温度下的平衡常数为___________(为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(3)北京化工大学某课题组提出了利用光解水产氢过程中形成的活性氧物种活化甲烷直接制甲醇[(1)中方法Ⅱ]的策略。下列说法正确的是___________(填标号)。
A．水在光阳极上发生氧化反应生成
B．生成·OH自由基是化学反应
C．反应过程中C、H、O元素化合价均发生改变
D．在25℃、容积为V L的容器中，适当增大分压，有助于提高的生成速率
(4)某大学采用甲烷电催化氧化法制备甲醇，研究发现在NaCl的碱性电解液中更容易生成，甲烷在催化剂上可能的反应机理如下：
i：
ii：
iii：…
iv：
机理iii为___________。阴极的电极反应式为___________。
参考答案：
1．C
【分析】a电极上C6H12O6转化为CO2，C元素化合价升高，被氧化，为原电池的负极，电极反应为；b极上硝酸根离子得电子产生氮气，被还原，为原电池的正极，电极反应为；H+定向移动到正极；
【详解】A．a电极上C6H12O6转化为CO2，C元素化合价升高，被氧化，电极反应式为，选项A正确；
B．a电极电极反应式为，b极电极反应式为，根据得失电子守恒可知，左池消耗的与右池消耗的的物质的量之比为，选项B正确；
C．b极电极方程式为：，当生成标准状况下气体使转移电子数为，但选项中为说明标准状况下，选项C错误；
D．b极为正极，若用该电池对铅蓄电池进行充电，b极接铅蓄电池的正极，即极，选项D正确；
答案选C。
2．D
【分析】由图可知，放电时，含硬碳的铜箔或铝箔为原电池的负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成碳和钠离子，含钠过渡金属氧化物的铝箔为正极，Na1-xTMO2在正极得到电子发生还原反应生成NaTMO2；充电时，与直流电源负极相连的含硬碳的铜箔或铝箔为阴极，含钠过渡金属氧化物的铝箔为阳极。
【详解】A．由分析可知，放电时，含硬碳的铜箔或铝箔为原电池的负极，故A正确；
B．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的含硬碳的铜箔或铝箔为阴极，碳作用下钠离子在阴极得到电子发生还原反应生成NaxC，电极反应式为，故B正确；
C．由分析可知，放电时，含硬碳的铜箔或铝箔为原电池的负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成碳和钠离子，电极反应式为，则电路中转移1 mol电子，负极有1mol钠离子生成，故C正确；
D．与锂资源相比，地球上钠资源的储量更丰富且分布广泛，故D错误；
故选D。
3．A
【分析】由图知，电池总反应为，负极上铝失去电子被氧化，电子从N极流出沿着导线流入M极，则N为负极、M为正极。
【详解】A．据分析，N为铝，则 M电极的材料为Mg，A正确；
B． N电极上铝发生氧化反应，失去电子，B错误；
C． 电池工作时，阴离子向负极移动，则向N电极移动，C错误；
D． 电池工作时，电子只在外电路移动，不会进入溶液，则电路中电子的流动方向为N→导线→M，D错误；
答案选A。
4．B
【详解】A．正极发生得电子的反应，负极发生失电子的氧化反应，所以无论是否鼓入空气，Fe易失去电子生成Fe2+，作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，A错误；
B．若上端口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性的羟基自由基，电极反应为2H++2e-+O2=2OH·，所以完全转化为羟基自由基时转移了电子，B正确；
C．除去含酚类的酸性废水，需要氧化性的物质，所以上端口需要打开，可生成羟基自由基氧化酚类，C错误；
D． 在酸性条件下具有强氧化性，需要还原剂，所以需要上端口需要关闭，可得到强还原性中间体氢原子，D错误；
答案选B。
5．B
【分析】根据电池总反应LixC6+Li1 xCoO2=LiCoO2+C6，可知M极为负极，N极为正极。
【详解】A．放电时，M电极为负极，反应式为：LixC6 xe =xLi++C6，A正确；
B．放电时，原电池的阳离子由负极向阳极移动，Li+由M极向N极迁移，B错误；
C．充电时，M极接直流电源负极，为阴极，发生还原反应，C正确；
D．充电时，N极为阳极，发生还原反应，LiCoO2-xe-= Li1 xCoO2+xLi+，每转移1mol电子，N极减少1mol Li+，质量减少1mol×7g/mol=7g，D正确；
故答案为：B。
6．C
【分析】该装置能作原电池和电解池；充电时，左侧为阳极、右侧为阴极；放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1mol电子，Fe3+的物质的量降低0.1mol；负极每1molCr2+被氧化生成1molCr3+，则转移1mol电子，每个电子和每个H+所带电荷相同，所以二者的物质的量相同。
【详解】A.该电池属于水系电池，故安全，且铁铬的价格低廉，其可将太阳能或风能转化为电能存储，故绿色低碳，但能量密度远低于锂电 ，故A说法正确；
B.充电时，左侧为阳极、右侧为阴极，则左侧Fe2+失电子生成Fe3+，右侧Cr3+得电子生成Cr2+，电池总反应式为Cr3++Fe2+═Cr2++Fe3+，故B正确；
C. 放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1mol电子，Fe3+的物质的量降低0.1mol，溶液体积未知，无法判断铁离子浓度降低值，故C错误；
D. 负极每1molCr2+被氧化生成1molCr3+，则转移1mol电子，每个电子和每个H+所带电荷相同，所以二者的物质的量相同，则电池中有1molH+通过交换膜向正极转移，故D正确；
故选C。
7．D
【分析】M室中石墨电极连接正极为阳极，电解时阳极上水失电子生成氧气和H+，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，M室pH减小；N室中石墨电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成氢气和OH-，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，N室pH增大；
【详解】A．根据分析可知，M室pH减小，N室pH增大，选项A错误；
B．原料室中的通过b膜进入产品室，Na+通过c膜进入N室，M室中氢离子通入a膜进入产品室，所以产品室中发生的反应为＋H+ =H3BO3+ H2O，则a膜、c膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，选项B错误；
C．理论上每生成l mol H3BO3，M室生成 l mol H+，转移电子l mol，N室生成0.5 mol H2，M室生成0.25 mol O2，两极室共产生标准状况下 16.8 L气体，选项C错误；
D．正极电势高于负极电势，所以阳极的电势高于阴极的电势，选项D正确；
答案选D。
8．A
【分析】从图中可以看出，a电极，H2失电子产物与电解质反应生成H2O，b电极，Cl2得电子生成Cl-，则a电极为负极，b电极为正极。反应过程中，K+透过阳离子交换膜，从左侧溶液中向右侧溶液中迁移。
【详解】A．由分析可知，b为电池的正极，A不正确；
B．工作一段时间后，a极发生反应H2-2e-+2OH-=2H2O，c(OH-)减小，溶液pH减小，B正确；
C．由分析可知，K+透过阳离子交换膜，从左侧溶液中向右侧溶液中迁移，即K+从a极经阳离子交换膜移动到b极，C正确；
D．该装置的负极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O，D正确；
故选A。
9．B
【分析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn，以此分析解答；
【详解】A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为： ，故A正确；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B错误；
C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总反应为：，故C正确；
D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+) c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D正确；
故答案为：B。
10．B
【分析】，锌与硫酸自发发生氧化还原反应，故Zn为负极，Cu为正极，硫酸为电解质溶液；
【详解】A．根据分析，锌失电子为负极，A错误；
B．电解质溶液中的氢离子移动到铜电极表面，生成氢气，B正确；
C．负极失去电子，正极得电子，则Zn失电子，Cu得电子，C错误；
D．该装置为原电池，由化学能转化为电能，D错误；
故答案为：B。
11．B
【详解】A．通入氧气的一极为正极，A正确；
B．溶液为酸性环境，故正极的电极反应式为 ，B错误；
C．从图看，电解质为酸性溶液，故可以是稀硫酸，C正确；
D．氢气的一极为负极，氢气失去电子发生氧化反应，D正确；
故选B。
12．B
【分析】该装置中，微生物为负极，发生反应：，为正极，反应为：。
【详解】A．为正极，反应为：，A正确；
B．微生物为负极，反应过程中失去电子，发生氧化反应，B错误；
C．在原电池中，阳离子向正极移动，所以质子（）通过交换膜从负极区移向正极区，C正确；
D．负极反应：，正极反应：，总反应为：，D正确；
故选B。
13．D
【分析】由电池总反应可知，Zn电极为电池的负极，b极为电池的正极；与b极相连的c为电解池的阳极，与Zn电极相连的d为电解池的阴极，H2O2-Zn燃料电池工作时，Zn为负极被氧化，H2O2为正极被还原，电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液，CO(NH2)2在阳极被氧化，水电离出的氢离子在阴极被还原。
【详解】A．装置I是原电池，在原电池中阴离子向负极移动，Zn为负极，OH-移向Zn电极，A正确；
B．由分析可知，d为阴极，水电离出的氢离子在阴极被还原为氢气，则氢离子浓度降低，氢氧根离子浓度增大，故d极附近的pH增大，B正确；
C．与b极相连的c为电解池的阳极，CO(NH2)2在阳极被氧化，电极反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-=CO+N2+6H2O，C正确；
D．19.5gZn的物质的量为0.3mol，转移电子0.6mol，根据选项C的分析可知，此时生成氮气0.1mol，体积为2.24L，但是根据题意可知此时还有氧气生成，故生成氮气的体积会小于2.24L，D错误；
故选D。
14．AD
【分析】由图可知，左侧装置为氢氧燃料电池装置，通入氢气的电极a为负极，氢气在负极失去电子生成氢离子，通入氧气的电极b为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，氢氧根离子通过阴离子交换膜进入负极区；右侧装置为电解池，与电极a连接的电极d为阴极，氢氰酸在阴极得到电子发生还原反应生成氰酸根离子和氢气，与电极b连接的电极c为阳极，氰化锂作用下白磷在阳极失去电子发生氧化反应生成Li［P(CN)2］和锂离子。
【详解】A．由分析可知，电池工作时，右侧装置为电解池，与电极a连接的电极d为阴极，故A正确；
B．由分析可知，左侧装置为氢氧燃料电池装置，通入氢气的电极a为负极，氢气在负极失去电子生成氢离子，右侧装置为电解池，电极c为阳极，氰化锂作用下白磷在阳极失去电子发生氧化反应生成Li［P(CN)2］和锂离子，由得失电子数目守恒可知，标准状况下，生成9gLi［P(CN)2］时，电极a消耗氢气的体积为××22.4L/mol=1.12L，故B错误；
C．由分析可知，左侧装置为氢氧燃料电池装置，通入氧气的电极b为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，氢氧根离子通过阴离子交换膜进入负极区，则通电一段时间后，正极区中消耗水导致溶液体积偏小，氢氧化钾的浓度增大，故C错误；
D．由分析可知，右侧装置为电解池，通入氧气的电极b为正极，与电极b连接的电极c为阳极，氰化锂作用下白磷在阳极失去电子发生氧化反应生成Li［P(CN)2］和锂离子，电极反应式为，故D正确；
故选AD。
15．(1)吸氧
(2)②
(3) 4OH--4e-=O2↑+2H2O 小于 D
(4) 0.15mol/L C
【分析】由装置图可知，若开始时开关K与a连接，则形成原电池装置，为铁的吸氧腐蚀；若开始时开关K与b连接，则形成电解池装置，石墨为阳极，发生氧化反应生成氯气，铁为阴极，发生还原反应生成氢气和氢氧化钠，依此解答。
【详解】（1）若开始时开关K与a连接，是原电池，铁为负极，发生氧化反应，失去电子生成亚铁离子，A极上氧气得电子被还原，所以B极的Fe发生吸氧腐蚀，故答案为：吸氧；
（2）①电解过程中，阳离子向阴极移动，B为阴极，则溶液中Na＋向B极移动，①错误；
②A极生成氯气，能使湿润的KI淀粉试纸变蓝，②正确；
③反应一段时间后加适量HCl气体可恢复到电解前电解质的浓度，不是加入盐酸，③错误；
④若标准状况下B极产生2.24 L氢气，氢气的物质的量为0.1mol，依据电极反应计算，由2H++2e-=H2↑得到导线中通过0.2 mol电子，电子不能通过溶液，④错误；
故答案为：②；
（3）①电解时，阳极上失电子发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子放电能力大于硫酸根离子的放电能力，所以阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O；阳极氢氧根放电，因此硫酸根离子向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钾离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数，故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；小于；
②电解时，阴极上由水电离出的氢离子放电生成氢气，同时溶液中产生氢氧化钾，气体从上口C放出，则KOH在D口流出，故答案为：D；
（4）用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极始终是氢氧根离子放电，电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，生成3.36L氧气即0.15mol，共失电子0.15mol4=0.6mol；阴极首先是铜离子放电，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，铜离子完全反应后，氢离子再放电，电极反应式为2H++2e-=H2↑，生成3.36L氢气即0.15mol，得电子0.15mol=0.3mol，据得失电子守恒有2n(Cu2+)+0.3=0.6，n(Cu2+)=0.15mol，所以c(Cu2+)==0.15mol/L，由于整个过程中，阳极生成氧气，阴极生成Cu和氢气，要使溶液恢复到原状态，则加入Cu(OH)2，故选C项，故答案为：0.15mol/L；C。
16．(1)B
(2)
(3)
(4)
(5) 负
(6) 读数为零
【详解】（1）A．铁管中除了铁，还含有碳等，潮湿土壤可提供电解质溶液，故形成原电池，发生电化学腐蚀，腐蚀速率更快，与电化学腐蚀有关，不符合；
B．金属钠置于空气中表面变暗，是钠与氧气直接反应生成氧化钠，没有形成原电池，与电化学腐蚀无关，符合；
C．镀银的铁制品，镀层部分受损后，形成原电池，铁作负极，故露出的铁表面更易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，不符合；
D．铜锌合金中，锌较活泼，作负极，铜被保护，故黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿，与电化学腐蚀有关，不符合；
E．生铁含碳量高，形成原电池，铁作负极，故生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈，与电化学腐蚀有关，不符合；
F．铁制器件附有铜制配件，形成原电池，铁作负极，故在接触处易生铁锈，与电化学腐蚀有关，不符合；
故选B。
（2）以石墨为电极，电解溶液，阳极上碘离子优先放电，失去电子，生成碘单质，发生氧化反应，电极反应式为。
（3）正极发生还原反应，故氧气在正极得电子，正极电极反应式为。
（4）该装置为原电池，电极1失去电子，作负极，电极2为正极，根据可知，CO2中C化合价降低，得电子，为正极反应物，电极2的电极反应式是；
（5）依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝作阳极与电源正极相连，钢铁作阴极与电源负极相连，由有机阳离子、和组成的离子液体做电解液来实现，离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则阴极反应生成铝是发生的还原反应，铝元素化合价降低，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是到电子生成，电极反应为: 。
（6）是可逆反应，得电子，I-失电子，所以C1是负极，C2是正极，电极反应为，当电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态。
17．(1) 能 不能
(2)D
(3)
(4) 锌 不变
(5)C
【详解】（1）自发的氧化还原反应可以设计成原电池，故A反应能设计成原电池、B反应不能设计成原电池；
（2）A．乙装置不是闭合电路，没有实现化学能转变为电能，A错误；
B．甲中铜片上有气体产生，是氢离子在铜片极得到电子发生还原反应，B错误；
C．原电池会加速反应的进行，两者的反应速率不相同，C错误；
D．两烧杯溶液中的H+均被消耗生成氢气，因而H+浓度减小，D正确；
故选D；
（3）甲装置中，锌比较活泼为负极、铜为正极，氢离子在正极放电生成氢气，；
（4）原电池中阴离子向负极运动，故溶液中SO向锌极移动；电池工作时总反应为，故完成后溶液中SO浓度不变；
（5）A．断键吸收能量、成键释放能量；化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成，A正确；
B．酸碱中和反应中放出热量，则反应物的总能量比生成物的总能量高，B正确；
C．图I所示的装置中没有形成闭合电路，不能将化学能转变为电能，C错误；
D．图II所示的反应生成物能量低于反应物能量，故为放热反应，D正确；
故选C。
18．(1)+115.4 kJ mol
(2) AD 60%
(3)ACD
(4)
【详解】（1）已知：① kJ mol；② ；③ kJ mol；④ kJ mol，由盖斯定律可知，反应②=反应①-反应③-反应④， kJ mol。
（2）①A．单位时间内生成1 mol 的同时生成1 mol ，则，能说明反应达到平衡状态，A正确；
B．由于恒温，平衡常数始终不变，不能说明反应达到平衡状态，B错误；
C．起始充入1 mol 、0.5 mol ，则容器内始终等于2，不能说明反应达到平衡状态，C错误；
D．气体总质量不变，气体总物质的量为变量，因此，混合气体的平均摩尔质量不再变化，能说明反应达到平衡状态，D正确；
故选AD。
②根据题意，列出下列三段式进行计算：
N(起始)mol，n(平衡) mol。恒温恒压条件下，，，解得，的平衡转化率。平衡时混合气体的总压强=起始时混合气体的总压强 MPa，n（平衡）mol，平衡时、、的物质的量分别为0.4 mol、0.2 mol、0.6 mol，平衡时、、的分压分别为 MPa、 MPa、 MPa。该温度下的平衡常数。
（3）A．在光阳极上发生反应生成，O元素化合价升高，发生氧化反应，A正确；
B．生成·OH自由基只有断键没有成键，不是化学反应，B错误；
C．由示意图中物质转化可知，反应过程中C、H、O元素化合价均发生改变，C正确；
D．在25℃、容积为V L的容器中，适当增大分压，即相当于增大了反应物的浓度，有助于提高的生成速率，D正确；
故选ACD。
（4）由题意iv中反应物有CH3Cl，推测其为iii的生成物，又因为为催化剂，推测其为iii的生成物，综上，iii为。已知甲烷被氧化，则甲烷一极为阳极，条件为无氧条件，溶液为碱性，则阴极反应式为。
