4.2电解池同步练习题
一、选择题
1．下列物质的制备能够成功的是
A．石灰乳和氯气制备漂白粉
B．MnO2和稀盐酸反应制备氯气
C．用AlCl3与过量NaOH溶液制备Al(OH)3
D．电解饱和食盐水制备金属钠
2．二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池电解含有尿素的碱性溶液，用于废水处理，其装置如图所示(装置中c、d均为惰性电极，隔膜仅阻止气体通过)。
下列说法正确的是
A．通入的一极是燃料电池的负极
B．当有个质子通过质子交换膜时，产生
C．装置中电子移动方向：电极a→电极d→隔膜→电极c→电极b
D．电极c附近发生的电极反应为
3．下列有关电解原理的应用的说法正确的是
A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝
B．电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极
D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
4．下列关于电解池的说法正确的是
A．阳极发生还原反应 B．电解精炼铜时粗铜作为阳极
C．电镀时镀件作为阳极 D．电源负极与电解池阳极连接
5．锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4还含有少量FeO、CuO等)可用于湿法制锌，其流程如图所示。下列说法错误的是
A．“酸浸”中ZnFe2O4发生的反应为：ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O
B．可用ZnS除去溶液中的Cu2+的依据是Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)
C．为提高生产效率，“酸浸”“净化I”“净化II”的反应温度越高越好
D．“电解”的产物之一可用于替换“净化I”中的H2O2
6．某化学小组构想用电化学原理回收空气中二氧化硫中的硫，同时将地下水中的硝酸根(NO)进行无害化处理，其原理如图。
下列有关说法错误的是
A．Mg电极为负极，Pt1为阳极
B．乙池中NO在Pt1，电极发生还原反应
C．碳纳米管析出硫的电极反应为：SO2+4e-=S+2O2-
D．Pt2电极可能产生H2，周围pH增大
7．以和为原料用锂介导电解法合成氨，电解质为的乙醇溶液，含锂物质的转化如图，下列说法错误的是
A．阴极反应为
B．合成1mol，电路上至少转移3mol电子
C．若用代替，则合成的氨气中可能存在
D．生成的反应为
8．高铁酸钠()易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用电解法制取，工作原理如图所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生。下列说法错误的是
A．铁电极与电源正极相连
B．阳极室中发生的电极反应为
C．电解总方程式为
D．电解结束后，阳极室溶液的pH将增大
9．最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+；②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+。该装置工作时，下列叙述不正确的是
A．协同转化总反应：CO2+H2S=CO+H2O+S
B．ZnO@石墨烯电极的反应：CO2+2e-+2H+=CO+H2O
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．整个过程中主要能量转化：光能→电能→化学能
10．下列实验设计正确且能达到实验目的的是
A B C D
检验SO2和SO3气体 制备氢氧化铁胶体 铁上镀铜 该过程为放热反应
A．A B．B C．C D．D
11．在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下。下列说法错误的是
A．碳纳米电极为阳极，发生氧化反应生成氯气
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．精制饱和NaCl溶液从b处进，NaOH溶液从c处出
D．迁移过交换膜的数量等于导线上通过电子的数量
12．如图所示，甲池的总反应式为，下列关于该电池工作时的说法正确的是
A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成
B．甲池中负极反应式为
C．甲池和乙池中的溶液的均减小
D．当甲池中消耗时，乙池中理论上最多产生固体
13．2020年11月10日，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟深度10909米处成功坐底并进行了一系列的深海探测科考活动。下列说法正确的是
A．“奋斗者” 号使用的锂离子电池工作时Li+向负极移动
B．从海水中提取镁的过程属于物理变化
C．电解从海水获得的饱和食盐水可制金属钠
D．未来对海底“可燃冰”(主要成分为甲烷)的开采将有助于缓解能源危机
14．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．电解精炼铜时，电路中每通过NA个电子时阳极溶解32gCu
B．22.4LCl2(标准状况)与水充分反应转移NA个电子
C．常温下，1LpH=9的CH3COONa溶液中，水电离出的OH-的数目为10-5NA
D．常温常压下，13.6g金刚烷()中所含C－C共价键的数目为1.36NA
15．锌-空气电池是一种适宜用作城市电动车的动力电源。锌-空气电池原理如图，放电时Zn转化为ZnO。下列说法正确的是
A．该电池充电时应将Zn电极与电源正极相连
B．该电池的负极反应为
C．该电池放电时溶液中的K+向石墨电极移动
D．充电时，每生成转移的电子数为
二、填空题
16．NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是__________。
A．在2.8gFe中加入100mL3mol/LHCl，Fe完全溶解。反应转移电子为0.1NA
B．电解熔融CuCl2，阴极增重6.4g，外电路中通过电子的数目为0.10NA
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NA
D．电解熔融MgCl2制2.4gMg，电路中通过的电子数为0.1NA
E．3mol的NO2与H2O完全反应时转移的电子数为4NA
F．78gNa2O2与足量水完全反应，电子转移数为NA
G．4MnO+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O，1mol［4MnO+5HCHO］完全反应转移的电子数为20NA
H．用电解粗铜的方法精炼铜，当电路中通过的电子数为NA时，阳极应有32gCu转化为Cu2+
17．科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如图3所示，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体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。放电时，负极反应为________________；充电时，电池总反应为_______________；充电时，正极溶液中浓度____________(填“升高”“降低”或“不变”)。
图3
18．如图为直流电源电解饱和食盐水的装置。（a、b均为碳棒）
（1）a极的名称是__极，反应式为__。
（2）b极的电极反应式为__，发生__反应。
（3）写出电解饱和食盐水的化学方程式__。
19．短周期五种元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A、B、C的单质在常温下都呈气态，C原子最外层电子数是电子层数的3倍，C和E位于同主族。1molDAx与足量的A2C反应生成44.8L（标准状况）G气体。A、B的单质依次为G、T，在密闭容器中充入一定量的G、T，一定条件下发生反应G+T→W（未配平），测得各物质的浓度如表所示。
物质 T G W
10min时，c/(mol/L) 0.5 0.8 0.2
20min时，c/(mol/L) 0.3 0.2 0.6
回答下列问题：
(1)A、B、C能组成既含离子键又含共价键的化合物，该化合物的化学式为_________。
(2)B、C、D、E的简单离子中，离子半径由大到小排序为__________。(用离子符号表示)
(3)J、L是由A、B、C、E四种元素组成的两种常见酸式盐，J、L混合可产生有刺激性气味的气体，写出这两种溶液发生反应的离子方程式_______；J、L中能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是_______(填化学式)。
(4)B2A4-C2碱性燃料电池放电效率高。该电池放电时生成B2和A2C，正极反应式为_____；电池工作一段时间后，电解质溶液的pH_____（填“增大”“减小”或“不变”）。
(5)由A、B、C、D四种元素组成的单质、化合物在一定条件下的转化关系（部分条件和产物已省略）如图所示，已知M耐高温。
①X的电子式为______；W的结构式为________。
②已知W与乙反应生成K和甲是某重要化工生产步骤之一，提高其反应速率的方法除增大反应物浓度、增大压强外，还有______、______。
20．2021年10月14日，神舟十三号载人飞行任务的三名宇航员已经成功进入我国自主建造的空间站。可用作火箭、导弹推进剂，某小组在实验室制备。
Ⅰ：实验室制备如图(a)
(1)瓶a中的试剂为_______(填序号)。
A．饱和食盐水 B．浓硫酸 C．饱和碳酸氢钠溶液 D．浓氨水
(2)①根据制备方程式，产品的理论产率为_______。[]
②实验最终产率小于理论产率，原因可能是_______(任答一条即可)。
Ⅱ：模拟工业交换膜电解法，高电压下电解NaCl溶液制备，进而获得，可以提高产率。
(3)实验时，常因电压控制不当，产生副产品，写出其总反应的离子方程式：_______。
(4)“获取产品”
①往电解后的产品溶液中加入KCl，原理为，。反应结束后，将溶液放到冰水浴中，20秒后会析出较多的粗产品晶体，这样做是因为[溶解度数据见图(b)]。
a.溶解度在相同温度时小于溶液中其他成分；
b.溶解度受温度影响较大而KCl溶解度受温度影响较小；溶解度_______。
②将粗产品晶体溶解于水，_______，过滤，洗涤，重复2～3次，进行精制。最后干燥，得到产品。
(5)“纯度测定”
查阅资料，和HCl均为一元强酸，且前者酸性远远大于后者。但在室温下，同浓度时，二者的pH值相同。这是由于水夺取的能力过于强大，将酸的强度“拉平”导致的。而在非水溶剂甲基异丁酮中，由于其较弱的结合能力，能将与HCl的酸性“区分”开。
“滴定法”测定产品纯度
i.称取样品(杂质只有)0.8735 g，在坩埚中加热至400℃，发生反应。
ii.冷却，经一系列处理后，得到和HCl的混合液体。
ⅲ.将混合液溶于非水溶剂甲基异丁酮中，用1mol/L的标准溶液氢氧化四丁基铵(一元强碱)的异丙醇溶液进行滴定，滴定结果数据如图所示，则杂质的百分含量为_______%(保留三位有效数字)。
【参考答案】
一、选择题
1．A
解析：A．漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙，工业上常利用石灰乳与氯气发生歧化反应来制备，A正确；
B．二氧化锰与稀盐酸不反应，实验室常利用MnO2和浓盐酸加热反应制备氯气，B错误；
C．用AlCl3与过量NaOH溶液发生反应会生成偏铝酸钠和水，实验室常利用铝盐与氨水反应来制备Al(OH)3，C错误；
D．电解饱和食盐水可制备氢气、氯气和氢氧化钠，工业上电解熔融氯化钠来冶炼钠单质，D错误；
故选A。
2．A
【分析】在二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，电极a上SO2发生氧化反应生成H2SO4，电极a为负极，电极反应式为SO2-2e-+2H2O=+4H+，电极b为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；电解含有尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液过程中，电极c作阳极，电极反应式为，电极c作阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；据此分析解答。
解析：A．在二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，电极a上SO2发生氧化反应生成H2SO4，电极a为负极，A正确；
B．当有个质子通过质子交换膜时，说明电路中转移0.6mol电子，根据电极反应式可知产生N21mol，未指明标况下，无法计算产生氮气的体积，B错误；
C．电子只能在导线中移动，溶液中不存在电子的移动，C错误；
D．根据分析，电极c附近发生的电极反应为CO(NH2)2-6e-+8OH-=+N2↑+6H2O，D错误；
故选A。
3．B
解析：A．氯化铝是一种电解质，属于共价化合物，熔融后不导电，不可用于电解法制铝，A错误；
B．电解饱和食盐水时，水电离出氢离子在阴极放电生成氢气，反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B正确；
C．电解法精炼铜时，以粗铜作阳极，发生氧化反应生成铜离子；纯铜作阴极，铜离子发生还原反应生成铜，C错误；
D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源负极相连作为电解池的阴极，D错误。
故选B。
4．B
解析：A．电解池阳极失电子发生氧化反应，A错误；
B．电解精炼铜时需要Cu2+在阴极得电子生成Cu单质，从而得到精铜，所以阳极为粗铜，B正确；
C．电镀时镀层金属阳离子在阴极得电子生成金属单质，所以镀件要为阴极，C错误；
D．电解池中与电源负极相连的电极为阴极，D错误；
综上所述答案为B。
5．C
【分析】锌焙砂中含有ZnO、ZnFe2O4、FeO、CuO，加入硫酸酸浸，ZnO、FeO、CuO转化成相应的硫酸盐，ZnFe2O4与盐酸反应生成Zn2+、Fe3+，加入过氧化氢，利用过氧化氢的氧化性，将Fe2+氧化成Fe3+，加入ZnO，调节pH，使Fe3+以Fe(OH)3形式沉淀出来，过滤，加入过量ZnS，将Cu2+以CuS形式沉淀出，据此分析；
解析：A．ZnFe2O4写成ZnO·Fe2O3，ZnO和Fe2O3与酸反应生成Zn2+、Fe3+，因此ZnFe2O4与H+反应的方程式为ZnFe2O4+8H+= Zn2++2Fe3++4H2O，故A说法正确；
B．净化Ⅱ的目的是将Cu2+以CuS形式沉淀出，发生ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+，根据溶度积的规律，推出Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，故B说法正确；
C．过氧化氢受热易分解，温度过高，使过氧化氢分解，造成原料浪费，因此不是反应温度越高越好，故C说法错误；
D．净化Ⅱ得到溶质主要为ZnSO4，电解硫酸锌，阴极电极反应式为Zn2++2e-=Zn，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，氧气具有强氧化性，能将Fe2+氧化成Fe3+，因此氧气可以替换过氧化氢，故D说法正确；
故答案为C。
6．B
【分析】由图可知，甲池为原电池，镁为负极，碳纳米管为正极，其电极反应式为：SO2+4e-=S+2O2-，则乙池为电解池，Pt1为阳极，水中的氢氧根离子失电子生成氧气，Pt2为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，以此解题。
解析：A．由图可知，甲池为原电池，镁为负极，碳纳米管为正极，则乙池为电解池，Pt1 为阳极，故A正确；
B．乙池为电解池，Pt2 为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，发生还原反应，故B错误；
C．由分析可知，碳纳米管为正极，其电极反应式为：SO2+4e-=S+2O2-，故C正确；
D．Pt2为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，后水中的氢离子得电子生成氢气，剩余氢氧根离子，周围pH增大，故D正确；
故选B。
7．A
【分析】由含锂物质的转化示意图可知，氢离子和锂离子作用下氮气在阴极得到电子生成LixNH3 x，电极反应式为，C2H5O 作用下氢气在阳极失去电子生成乙醇，电极反应式为，生成氨气的反应方程式为，电池总反应为。
解析：A． 由分析可知，阴极发生的反应为氢离子和锂离子作用下氮气在阴极得到电子生成LixNH3 x，电极反应式为，故A错误；
B．由分析可知，电池总反应为，则合成1mol，电路上至少转移3mol电子，故D正确；
C．由分析可知，阳极生成的C2H5OD与LixNH3 x反应得到的氨气中可能存在，故C正确；
D．由分析可知，生成氨气的反应方程式为，故D正确；
故选A。
8．D
【分析】装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，铁电极为阳极，镍电极有气泡产生，镍电极为阴极。
解析：A．铁电极为阳极，与电源正极相连，A正确；
B．铁电极上发生的电极反应为，发生氧化反应，B正确；
C．Ni电极发生的电极反应为，铁电极发生的电极反应为，电解总方程式为，C正确；
D．阳极室消耗，且生成水，降低，pH将减小，D错误；
故选D。
9．C
【分析】由图可知这是一个利用光伏电池将太阳能转化为电能，继而在通电条件下，两极周围发生氧化还原反应的电解过程。由石墨烯电极区发生①反应可知右侧石墨烯流出电子作阳极，CO2得电子的左侧ZnO@石墨烯为阴极，据此分析可解答。
解析：A．由图可知协同总反应是将CO2和H2S转化为CO和S，故总反应为CO2+H2S=CO+H2O+S，A选项正确；
B．ZnO@石墨烯为阴极，电极反应式为CO2+2e-+2H+=CO+H2O，B选项正确；
C．石墨烯作阳极，ZnO@石墨烯作阴极，阳极电动势高于阴极，C选项错误；
D．整个过程的主要能量变化形式为：光能→电能→化学能，D选项正确；
答案选C。
10．C
解析：A．SO2溶于水生成H2SO3，NO(H+)中具有强氧化性，能将亚硫酸氧化成硫酸，硫酸与Ba2+产生硫酸钡沉淀，对SO3的检验产生干扰，故A错误；
B．氯化铁中加入氢氧化钠溶液产生氢氧化铁沉淀，氢氧化铁胶体制备：向沸水中滴加几滴饱和氯化铁溶液，加热至出现红褐色液体，故B错误；
C．铁上镀铜，铁作阴极，铜作阳极，含有Cu2+溶液为电解质溶液，根据电解原理，题中装置能达到实验目的，故C正确；
D．稀释浓硫酸属于物理变化，属于放热过程，故D错误；
答案为C。
11．D
解析：A．电解饱和食盐时氯离子在阳极放电生成氯气，所以碳纳米电极为阳极，发生氧化反应生成氯气，故A正确；
B．为防止阳极生成的氯气与阴极生成的H2、NaOH发生反应，所以离子交换膜为阳离子交换膜，故B正确；
C．Cl2在阳极，依据装置图分析可知精制饱和食盐水从阳极进入，即b处进，NaOH在阴极生成，NaOH溶液的从c处出，故C正确；
D．由B可知，离子交换膜为阳离子交换膜，不迁移，钠离子迁移，故D错误；
故选：D。
12．C
【分析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左电极为负极，右电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极，由此分析。
解析：A．由分析可知，该极为阴极，产生Cu，A项错误。
B．由图可知，甲池环境为碱性，电极反应式不产生H+，B项错误。
C．甲池的总反应方程式为：N2H4+O2==N2+2H2O，电解液被稀释，故碱性减弱，减小，电解池的总反应方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，电解液酸性增强，减小，C项正确。
D．的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4mol，产生0.2molCu，质量为12.8g，D项错误。
故答案为：C。
13．D
解析：A．电池工作时为原电池，阳离子流向正极，A错误；
B．海水中的Mg元素为化合态，得到游离态的Mg，元素化合价发生变化，发生氧化还原反应，为化学变化，B错误；
C．电解饱和食盐水时阴极是水电离出的氢离子放电生成氢气，无法得到金属钠，C错误；
D．开采甲烷做燃料，可以部分摆脱对石油等能源的依赖，有助于缓解能源危机，D正确；
答案为D。
14．C
解析：A．电解精炼铜时，阳极除铜外，锌、镍等杂质金属单质也会放电生成金属阳离子，故电路中每通过NA个电子时阳极溶解Cu质量小于32g，A错误；
B．氯气和水反应为可逆反应，故22.4LCl2(标准状况1mol)与水充分反应转移小于NA个电子，B错误；
C．CH3COONa水解导致溶液显碱性，促进水的电离；常温下，1LpH=9的CH3COONa溶液中，pOH=5，水电离出的OH-为1L×10-5mol/L=10-5mol，数目为10-5NA，C正确；
D．1分子金刚烷含有12个碳碳键，常温常压下，13.6g金刚烷()为0.1mol，所含C－C共价键的数目为1.2NA，D错误；
故选C。
15．C
【分析】该原电池为Zn-石墨-KOH原电池，放电时Zn发生氧化反应生成氧化锌，失去电子作负极，空气中的氧气得到电子发生还原反应，石墨为正极；充电时，Zn为阴极，石墨为阳极。
解析：A．放电时，锌作负极，则电池充电时应将Zn电极与电源阴极相连，A错误；
B．该电池的负极反应应该为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，B错误；
C．放电时，在电解质溶液中，阳离子向正极移动，即K+向石墨电极移动，C正确；
D．由于没有指明标况，无法根据氧气的体积计算电子转移的物质的量，D错误；
故选C。
二、填空题
16．AFG
解析：A．2.8gFe的物质的量为0.05mol；100mL3mol·L-1HCl中H+和Cl-的物质的量均为0.3mol，两者发生反应后，Fe完全溶解，而盐酸过量。Fe完全溶解生成Fe2+，该反应转移电子0.1mol，故A正确；
B．电解熔融CuCl2时，阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，阴极增加的重量为Cu的质量，6.4gCu的物质的量为0.1mol，根据阴极反应可知，外电路中通过电子的物质的量为0.2mol，数目为0.2NA，故B错误；
C．电解饱和食盐水时电极总反应为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，若阴阳两极产生气体分别是氢气与氯气，且物质的量之比为1∶1，若气体的总质量为73g，则说明反应生成的氢气与氯气的物质的量各自为1mol，根据关系式H2~2e-可知，转移的电子数为2NA，故C错误；
D．电解熔融的氯化镁生成金属镁，镁由+2价降低到0价，因此1mol氯化镁完全电解生成金属镁，转移2mol电子，电解熔融MgCl2制2.4gMg(物质的量为0.1mol)，电路中通过的电子数为0.2NA，故D错误；
E．NO2与H2O反应的化学方程式为：3NO2+H2O2HNO3+NO，该反应消耗3个NO2分子转移的电子数为2个，则有3mol的NO2参与反应时，转移的电子数为2NA，故E错误；
F．Na2O2和水反应生成1molO2，转移电子数为2mol，78gNa2O2是1mol，只能产生0.5molO2，所以电子转移数为NA，故F正确；
G．Mn元素的化合价由+7价降至+2价，则4molMnO4-完全反应转移电子物质的量为4mol×［(+7)-(+2)］=20mol，即转移电子数为20NA，故G正确；
H．电解精炼铜时，阳极为粗铜，阳极发生的电极反应有：比铜活泼的杂质金属失电子发生氧化反应以及Cu失电子的氧化反应：Cu-2e-=Cu2+，当电路中通过的电子数为NA时，即电路中通过1mol电子，Cu失去的电子应小于1mol，阳极反应的Cu的物质的量小于0.5mol，则阳极反应的Cu的质量小于0.5mol×64g/mol=32g，故H错误；
故答案为：AFG。
17． 降低
【分析】放电时为原电池，锌失电子为负极，由图示知负极Zn失电子转化为，正极为温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸的还原反应，充电时阳极生成氧气，阴极发生还原反应生成锌，据此答题。
解析：由图示知负极Zn失电子转化为，负极反应为；据图可知充电时，阳极电极反应应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极反应为： +2e-=Zn+4OH-，电池总反应为，充电时，阳极(原电池的正极)电极反应：2H2O-4e-=4H++O2↑，溶液中H+浓度增大，温度不变时，Kw不变，因此溶液中OH-浓度降低。
18． 阴 2H++2e-=H2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 氧化 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
【分析】电解饱和食盐水时，氯离子在阳极失去电子生成氯气，水电离出的氢离子在阴极得电子生成氢气。
解析：(1)与电源负极相连的电极为电解池的阴极，则a为阴极，氢离子在阴极得电子，电极反应式为2H++2e-=H2↑。
(2)与电源正极相连的电极为电解池的阳极，则b为阳极，氯离子在阳极失电子，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，氯元素化合价升高发生氧化反应。
(3)电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，则化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
19． NH4NO3或NH4NO2 S2->N3->O2->Mg2+ H++HSO3-=H2O+SO2↑ NH4HSO3 O2+H2O+4e-=4OH- 减小 升高温度 加入催化剂
【分析】C原子最外层电子数是电子层数的3倍，可推知C为O元素；短周期五种元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A、B、C的单质在常温下都呈气态，可中A是H元素；B是N元素；C和E位于同主族，则E是S元素；D原子序数大于O，小于S，A2C是H2O，1molDAx与足量的A2C反应生成44.8L（标准状况）G气体，n(G)=44.8L÷22.4L/mol=2mol，说明G是H2，D为+2价的Mg元素。然后根据物质的性质分析推断，进行解答。
解析：根据上述分析可知A是H元素，B是N元素，C是O元素，D是Mg元素，E是S元素。
(1) A、B、C三种元素分别是H、N、O，三种元素能组成既含离子键又含共价键的化合物，该化合物可能为NH4NO3、NH4NO2；
(2)B、C、D、E元素分别是N、O、Mg、S，离子核外电子层数越多，离子半径越大；对于电子层数相同的元素，离子的核电荷数越大，离子半径越小；S2-核外有3个电子层，N3-、O2-、Mg2+离子核外有2个电子层，所以四种元素形成的简单离子中，离子半径由大到小排序为S2->N3->O2->Mg2+；
(3)J、L是由A、B、C、E四种元素组成的两种常见酸式盐，则这两种盐为NH4HSO3、NH4HSO4，硫酸氢铵是强酸的酸式盐，在溶液中以H+形式存在，亚硫酸氢铵是弱酸的酸式盐J、L混合可产生有刺激性气味的气体，这两种溶液发生反应的离子方程式H++HSO3-=H2O+SO2↑；J、L中，NH4HSO3中的S为+4价，具有还原性，能被具有强氧化性的高锰酸钾溶液氧化，因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是NH4HSO3；
(4)B2A4是N2H4，C2是O2，在碱性环境中该燃料电池放电效率高。该电池放电时生成N2和H2O，在正极上O2获得电子，发生还原反应变为OH-，正极的反应式为O2+H2O+4e-=4OH-；在负极上N2H4失去电子，与溶液中的OH-结合形成N2和H2O，电极反应式为：N2H4-4e-+4 OH-=N2+4H2O，总反应方程式为：N2H4+O2=N2+2H2O，可见电池工作一段时间后，电解质溶液中溶质的物质的量不变，但由于溶液的体积增大，所以溶液的pH减小；
(5)由A、B、C、D四种元素组成的单质、化合物已知M耐高温，说明M是离子化合物，结合这几种物质的转化关系及物质的性质可知X是Mg3N2，Y是Mg(OH)2；M是MgO；W是NH3；甲是H2O，乙是O2；K是NO；F是NO2。
①X是Mg3N2，Mg3N2是离子化合物，其电子式为；W为NH3，在该分子中，N原子与3个H原子形成3个共价键，结构式为；
②NH3与O2在催化剂存在条件下，加热发生氧化反应，产生NO和水，该反应是工业上制取硝酸的重要化学反应，反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O，根据一些化学反应速率的因素，要提高该反应速率，除了可以增大反应物浓度、增大压强外，还有升高温度、使用合适的催化剂。
20．(1)A
(2) 16.7%或16.67% i.浓盐酸变稀后，不再产生；ii.在装置中有残留，并未完全参加反应iii.水浴温度不足70℃～80℃，发生副反应，生成了KClO
(3)Cl-+4H2O+4H2
(4) 在低温(0℃)时，低于溶液中其他组分 蒸发浓缩、冷却结晶
(5)15.9
【分析】Ⅰ：实验室制备KClO3，是用氯气与氢氧化钾在加热的时候制得，所以二氧化锰和浓盐酸是制取氯气，瓶a为除去氯气中的氯化氢，锥形瓶为尾气吸收装置；
Ⅱ：高电压下电解NaCl溶液制备NaClO3，在加入氯化钾，可获得KClO3，最后加热浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，得到纯净的KClO3。
解析：（1）由分析可知，瓶a的作用为除去氯气中的氯化氢，所以试剂为饱和食盐水，故选A；
（2）①根据制备方程式，有6mol氯原子参与反应，只有1mol氯原子转化为目标产物，根据可知，产品的理论产率为16.7%；
②实验过程中，浓盐酸变稀后，不再产生Cl2，会使产率降低，Cl2在装置中有残留，并未完全参加反应或者水浴温度不足70℃～80℃，发生副反应，生成了KClO都可导致实验最终产率小于理论产率；
（3）实验时，常因电压控制不当，产生副产品NaClO4，根据化合价的变化规律，可知，还产生了氢气，其离子方程式为Cl-+4H2O+4H2；
（4）①由溶解度曲线图可知：
a．KClO4溶解度在相同温度时小于溶液中其他成分；
b．KClO3溶解度受温度影响较大而KCl溶解度受温度影响较小；KClO3溶解度在低温(0℃)时，低于溶液中其他组分；
②根据分析，将粗产品晶体溶解于水，加热浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，重复2～3次，进行精制；
（5）根据化学方程式可知，KClO4的来源有两部分，一部分是杂质中带来的，一部分是KClO3分解产生的，所以选择盐酸的量来测定KClO3的量，根据图象，从第一滴定点到第二滴定点消耗了1.5毫升的标准液，则盐酸的量与标准液的物质的量相等，为0.0015mol，根据化学方程式可知，KClO3的物质的量为0.0015×4=0.006mol，则KClO3的质量为0.735g，杂质KClO4为0.8735g-0.735g= 0.1385g，则杂质的百分含量为=15.9%
