第四章 化学反应与电能同步习题
一、单选题（共13题）
1．研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，下列说法错误的是
A．物质A为硫酸
B．负极反应式为HCOO-+2OH--2e-=+H2O
C．该半透膜为质子交换膜
D．该电池总反应为2HCOO-+O2=2
2．关于下列各装置图的叙述不正确的是
A．用装置①精炼铜，则b极为精铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B．装置②的总反应是Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
3．供氢剂氢化钙遇水剧烈反应。某学习小组用如图装置制备，下列说法不正确的是
A．为提高装置a中生成氢气的速率，可用粗锌(含铜)代替纯锌反应
B．酸R为浓盐酸，装置b中盛装浓硫酸
C．点燃酒精灯前，需先检纯氢气
D．实验结束后先熄灭酒精灯，等装置冷却后再关闭活塞K
4．下列说法正确的是
A．电解水时，加入NaCl是为了增强溶液的导电性
B．利用“外加电流的阴极保护法”时，被保护的铁连接电源负极
C．“牺牲阳极的阴极保护法”利用了电解池原理
D．精炼铜时，阴极发生电极反应：Cu—2e—=Cu2+
5．下列说法错误的是
A．钢铁在潮湿的空气中主要发生化学腐蚀
B．草木灰的水溶液呈碱性与盐类的水解有关
C．“冰水为之，而寒于水”说明冰的能量低于水
D．为增强治疗缺铁性贫血效果，可在口服硫酸亚铁片时同服维生素C
6．近年来国家大力扶持新能源项目建设。图1是太阳能电池工作示意图，可与图2石墨烯锂电池联合使用。已知石墨烯锂电池的反应式：LixC6+Li1-xMO2C6+LiMO2(M=Mn、Co、Ni)，下列说法正确的是
A．给石墨烯锂电池充电时，Y接太阳能电池的N电极
B．石墨烯锂电池放电时，正极反应为：Li1-xMnO2+xLi+=LiMnO2
C．石墨烯锂电池放电时，负极反应为：LixC6-xe-=xLi++C6
D．石墨烯锂电池充电时，每转移lmol电子，图2中X极质量减少7g
7．氢氧燃料电池是最具发展前途的发电技术之一、设计简单氢氧燃料电池，装置如图。下列说法不正确的是
A．闭合时，a极附近溶液酸性增强
B．闭合一段时间后断开，再闭合时，a极发生还原反应
C．闭合一段时间后断开，再闭合时，电子由b极通过导线向a极移动
D．该实验中溶液可用溶液代替
8．用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含的酸性废水，最终可将转化成Cr(OH)3沉淀而除去，装置如下图。下列说法正确的是
A．电极N为负极，Fe(Ⅱ)为阳极
B．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出
C．M电极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－═＋6H2O
D．电路中每转移6mol电子，最多有1mol被还原
9．2019年10月9日诺贝尔化学奖颁给三位科学家，以表彰他们在锂离子电池领域的贡献。用镁代替锂可增加电池的能量密度，一种镁电池的总反应如下：，用该电池在碳棒上镀铜装置如图，下列说法正确的是
A．装置Ⅰ放电时的b电极反应式为：
B．装置II中d极是碳棒，接通电路后，硫酸铜溶液浓度减小
C．装置I中最适合用阴离子交换膜，向b极移动
D．若用阴离子交换膜，有通过时，消耗镁12g
10．正在研发的锂空气电池能量密度高、成本低，可作为未来电动汽车的动力源，其工作原理如图。下列有关该电池的说法正确的是
A．有机电解液可以换成水性电解液
B．放电时，外电路通过2 mol 电子，消耗氧气11.2 L
C．放电和充电时，Li+迁移方向相同
D．电池充电时，在正极上发生的反应为4OH--4e-= O2↑+2H2O
11．用惰性电极进行电解，下列说法正确的是
A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变
B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
C．电解溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1：2
D．电解溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1：1
12．下列反应中的离子方程式书写正确的是
A．用石墨作电极电解NaCl溶液：2Cl-+2H+Cl2↑+H2↑
B．向FeI2溶液中通入少量Cl2：2I-+Cl2=I2+2Cl-
C．0.1mol/LNa2CO3溶液pH>7：CO+H2O=H2CO3+2OH-
D．向CaCO3中滴加稀醋酸，产生气体：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
13．应用电化学原理对钢闸门进行防护的示意图如下，其中、为电源两极，下列有关说法正确的是
A．应为电源负极
B．电子从钢闸门流向极
C．该装置原理符合原电池原理
D．水体中的阴离子向石墨极迁移
二、填空题（共8题）
14．写出不同环境下的甲烷燃料电池的正负极的电极反应式和总反应式。
(1)酸性介质(如H2SO4)
负极： ；
正极： ；
总反应式： 。
(2)碱性介质(如KOH)
负极： ；
正极： ；
总反应式： 。
(3)固体电解质(高温下能传导O2-)
负极： ；
正极： ；
总反应式： 。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
负极： ；
正极： ；
总反应式： 。
15．I．装置如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答：
(1)B极是电源的 极，C极的电极反应式为 ，一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”)。(已知氢氧化铁胶粒带正电荷)
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成，对应单质的物质的量之比为 。
(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 (填“铜”或“银”)。常温下，当乙中溶液的时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为 g。
(4)甲装置中发生反应的化学方程式为 ；乙装置中发生反应的离子方程式为 。
II．通过NOx传感器可监测NOx的含量，工作原理示意图如下：
(5)Pt电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。
(6)写出NiO电极的电极反应式： 。
16．一定量锌与200mL18mol/L的浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体56.0L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液的c(H+)=0.2mol/L，请计算：
(1)反应中共消耗Zn的质量为 。
(2)气体的成分及物质的量 。
(3)若将Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为 极(填“正”或“负”)。
(4)下列化学反应在理论上也可以设计成原电池的是 。
A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H>0
B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H<0
C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H<0
D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O △H<0
以KOH溶液为电解质液，在所选反应中选择某个反应设计成原电池，该电池负极反应为： 。
17．电化学知识在工业生产、科技研究中应用广泛。
Ⅰ.可采用电化学防护技术减缓海水中钢铁设施的腐蚀，下图是钢铁桥墩部分防护原理示意图。
(1)K与M连接时钢铁桥墩的电化学防护方法为 ，K与N连接时，钢铁桥墩为 极(填"正"、"负"、"阴"或"阳")
Ⅱ.利用电化学原理，将CO、O2和熔融K2CO3制成燃料电池，模拟工业电解法处理含Cr2O72-的废水，电解过程中溶液中发生如下反应：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。如下图所示：
(2)甲池工作时，CO在石墨Ⅰ电极放电生成Y，Y可循环使用，甲池内的CO32-向 移动(填“左”或“右”)；石墨Ⅱ附近发生的电极反应式为 。
(3)乙池中Fe(Ⅰ)的电极反应式为 。
(4)甲池中消耗3.6molCO，最多可以处理含Cr2O mol的废水。
Ⅲ.某科研机构用NaOH溶液吸收硫酸工业废气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到某种副产物，其原理如图所示(电极材料均为石墨)。
(5)稀NaOH溶液的作用是 ，阳极的电极反应式为 。
18．回答下列问题
I．下列物质：①16O和18O②红磷和白磷③CH3CH3和CH3CH2CH2CH3④CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2⑤O2和O3⑥和⑦石墨和金刚石
(1)属于同素异形体的是(填序号，下同) ，
(2)属于同分异构体的是 ，
(3)属于同系物的是 ，
(4)属于同一物质的是 。
II．如图所示为CH4—O2—KOH溶液燃料电池的装置(A、B为多孔碳棒)：
(5) (填A或B)处电极入口通O2，该燃料电池中负极的极反应式为 ；
(6)当消耗甲烷的体积为2.24L(标准状况下)时，消耗KOH的质量为 g。
19．三氯乙酸（CCl3COOH）是饮用水中常见污染物，难以直接氧化降解。通过Fe/Cu微电池法和芬顿法可将三氯乙酸除去。
（1）pH=4时，向含有三氯乙酸的水样中投入铁屑和铜屑，通过原电池反应生成的活性氢原子（H）将CCl3COOH脱氯后转化为CHCl2COOH。
①原电池反应时的负极反应式为 。
②写出活性氢原子（H）与CCl3COOH反应的离子方程式： 。
③铁屑和铜屑的总质量一定，改变铁屑和铜屑的质量比，水样中单位时间三氯乙酸的脱氯率如图1所示，当m(Fe)/m(Cu)大于4时，铁屑质量越大，脱氯率越低的原因是 。
（2）取上述反应后的溶液，向其中加入H2O2，发生图2所示转化，生成羟基自由基（·OH），·OH能将溶液中的CHCl2COOH等物质进一步脱氯除去。
①图2所示转化中化合价未发生变化的元素是 。
②写出图2所示转化中反应Ⅱ的离子方程式： 。
③控制水样的pH不同，所得脱氯率如图3所示，当pH＞4后，脱氯率逐渐下降的原因是 。
④加入H2O2后需控制溶液的温度，温度过高时脱氯率减小的原因是 。
20．回答下列问题：
(1)从化学键的角度分析化学反应中能量变化的实质如图所示。回答下列问题：
①氢气燃烧生成2molH2O(g)时，应 (填“释放”或“吸收”) kJ能量。
②上述反应的能量变化可用图 (填“a”或“b”)表示。
(2)燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。甲烷(CH4)燃料电池的工作原理如图所示，回答下列问题：
①a电极为 (填“正”或“负”)极，电极反应式为 。
②电池工作时H+移向 (填“a”或“b”)极，当消耗标准状况下11.2LO2时，通过电流表电子的物质的量为 。
21．煤炭燃烧过程中会释放出大量的，直接排放含的烟气至空气中会形成酸雨，危害环境。
(1)利用钠碱循环法可脱除烟气中的。
在钠碱循环法中，溶液作为吸收液，试写出溶液吸收，反应的离子方程式： 。
(2)为减少的排放，常采用“钙基固硫法”。
“钙基固硫法”即将生石灰和含硫的煤炭混合燃烧，将含硫煤炭产生的转化为，则生石灰将转化为发生反应的化学方程式为 ，以该反应为原理处理1t含硫1.6%的煤炭时，理论上至少加入 kg生石灰。
(3)“钙基固硫”时煤炭燃烧过程中产生的CO会与发生反应I和反应II，降低脱硫效率，反应I： ；反应II：
①反应I为 (填“吸热”或“放热”)反应。
②已知：转化为的能量关系如图所示。
写出该反应的热化学方程式： 。以该反应为原理，稀硫酸为电解质溶液，设计CO燃料电池，则CO由 (填“正极”或“负极”)通入，通入的一极的电极反应式为 。
③根据上述反应。则 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【分析】根据装置图，右侧电极发生Fe3++e-=Fe2+，左侧电极反应式为HCOO-+2OH-－2e-=HCO+H2O，依据原电池工作原理进行分析；
【详解】A．根据装置图可知，原电池工作时，K+通过半透膜移向正极，即移向右侧，从装置中分离出K2SO4，最右侧装置发生4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，实现Fe3+再生，因此放电过程中需补充物质A为硫酸，故A说法正确；
B．根据装置图可知，左侧HCOO-转化成HCO，碳元素的化合价由+2价升高为+4价，因此左侧电极为负极，电极反应式为HCOO-+2OH-－2e-=HCO+H2O，故B说法正确；
C．根据A选项分析，该半透膜为阳离子交换膜，故C 说法错误；
D．右侧电极发生Fe3++e-=Fe2+，左侧电极反应式为HCOO-+2OH-－2e-=HCO+H2O，生成Fe3+的过程：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，因此总反应为2HCOO-+O2=2HCO或者2HCOOH+2OH-+O2=2HCO+2H2O，故D说法正确；
答案为C。
2．B
【详解】A. 用装置①精炼铜，根据电流方向可知a电极是阳极，b电极是阴极，则a极为粗铜，b极为精铜，电解质溶液为CuSO4溶液，A正确；
B. 装置②中铁是负极，铜是正极，总反应是Fe+2Fe3+=3Fe2+，B错误；
C. 装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连作阴极，被保护，C正确；
D. 装置④中铁在浓硫酸中钝化，铜是负极，铁是正极，因此铁钉几乎没被腐蚀，D正确；答案选B。
3．B
【详解】A．粗锌中含铜会形成原电池，锌作负极，加快反应速率，A项正确；
B．浓盐酸有挥发性，流程中未涉及除去HCl的装置，所以不能用浓盐酸制取氢气，可用稀硫酸，b中盛浓硫酸干燥，B项错误；
C．氢气不纯受热易发生爆炸，且需要用氢气排尽装置内的空气，避免空气参与反应，所以点燃酒精灯前，需先检纯氢气，一是安全，二是纯净的氢气也说明空气被排尽，C项正确；
D．实验结束需先熄灭酒精灯，继续通入氢气，直至冷却，防止产品高温下氧化变质，D项正确。
答案选B。
4．B
【详解】A．氯离子的放电能力强于水电离出的氢氧根离子，会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，所以电解水时，不能加入氯化钠增强溶液的导电性，故A错误；
B．利用“外加电流的阴极保护法”时，被保护的铁连接电源负极做电解池的阴极，故B正确；
C．“牺牲阳极的阴极保护法”利用了原电池原理，铁做原电池的正极被保护，故C错误；
D．精炼铜时，铜离子在阴极上得到电子生成铜，电极反应式为Cu2++2e—=Cu，故D错误；
故选B。
5．A
【详解】A．钢铁在潮湿的空气中，钢铁中的铁、碳和水形成原电池，主要发生电化学腐蚀，A说法错误；
B．草木灰中的碳酸根离子在水溶液中发生水解反应，生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，导致溶液呈碱性，与盐类的水解有关，B说法正确；
C．“冰水为之，而寒于水”，水释放能量后变为冰，说明冰的能量低于相同量的水，C说法正确；
D．硫酸亚铁片已被氧化，而服维生素C具有还原性，则为增强治疗缺铁性贫血效果，可在口服硫酸亚铁片时同服维生素C，D说法正确；
答案为A。
6．C
【分析】由图1可知，太阳能电池中带正电粒子向P电极移动，故P电极为正极，N电极为负极；图2中，根据价态变化，放电时，M元素的化合价降低，，Li元素化合价升高，可知，石墨烯锂电池放电时，X为负极，Y为正极，石墨烯锂电池充电时，X为阴极，Y为阳极；
【详解】A．给石墨烯锂电池充电时，Y为阳极接太阳能电池的P电极正极，A项错误；
B．墨烯锂电池放电时，正极反应为：Li1-xMO2+xLi++xe-=LiMO2，B项错误；
C．石墨烯锂电池放电时，，Li元素化合价升高，则负极反应为：，C项正确；
D．石墨烯锂电池充电时，X极为阴极，每转移xmol电子，图2阴极质量增加7xg，则每转移1mol电子，图2中X极质量增加7g，D项错误；
答案选C。
7．D
【分析】由图可知，设计简单氢氧燃料电池的过程为先闭合K1构成电解池，电极a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b为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子；一段时间后，断开K1闭合K2构成氢氧燃烧电池，a极为燃料电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，b电极为负极，碱性条件下，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水。
【详解】A．由分析可知，闭合K1时构成电解池，电极a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，溶液中氢离子浓度增大，酸性增强，故A正确；
B．由分析可知，闭合K1一段时间后，断开K1闭合K2时构成氢氧燃烧电池，a极为燃料电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，故B正确；
C．由分析可知，闭合K1一段时间后，断开K1闭合K2时构成氢氧燃烧电池，a极为燃料电池的正极，b电极为负极，则电子由负极b极通过导线向正极a极移动，故C正确；
D．若用氯化钠溶液代替硫酸钠溶液，闭合K1时，氯离子的放电能力强于水电离出的氢氧根离子，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，无法制得氧气，闭合K2时无法构成氢氧燃烧电池，故D错误；
故选D。
8．B
【分析】根据装置图可知，左侧装置为原电池装置，根据左侧质子的移动方向可知M为负极，N为正极，则右侧装置为电解池装置，Fe(Ⅰ)为阳极，Fe(Ⅱ)为阴极，据此答题。
【详解】A．由分析可知，N为正极，Fe(Ⅱ)为阴极，A错误；
B．Fe(Ⅰ)为阳极，电极反应为：Fe 2e =Fe2+，Fe2+与在阳极反应生成Cr(OH)3沉淀，故电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出，B正确；
C．M电极为负极，电极反应式为：CH3OH+H2O-6e -=CO2+6H+，C错误；
D．被Fe2+还原，离子方程式为：6Fe2+++2H+=6Fe3++2Cr(OH)3+H2O，电路中每转移6mol电子，则阳极有3molFe2+生成，最多有0.5mol被还原，D错误。
答案选B。
9．D
【详解】A. 装置Ⅰ放电时，由电池的总反应可知，b极是正极，得电子发生还原反应，电极反应为：，故A错误；
B. 装置II中d极与原电池的负极直接相连作阴极，得电子发生还原反应，电极反应为：，则d极是碳棒；在碳棒上镀铜时，阳极是纯铜，电极反应为：，硫酸铜溶液浓度不变，故B错误；
C. 在原电池中，放电时，阴离子向负极极定向移动，故C错误；
D. 若用阴离子交换膜，有通过时，电路中转移，结合原电池的负极反应为：可知消耗镁12g，故D正确。
10．D
【详解】A. 因Li和水可以发生反应，所以不能将有机电解液换成水性电解液，故A错误；B. 因未说明气体是否处于标准状况，所以无法计算氧气的体积，故B错误；C. 放电时Li+移向正极，充电时Li+移向阴极（即放电时的负极），移动方向不同，故C错误；D. 充电时，电池的正极为充电时的阳极，电极反应式为：4OH－－4e－= O2↑+2H2O，故D正确；答案选D。
点睛：本题主要考查原电池原理、电极反应式书写和相关计算，掌握Li的化学性质和原电池的基本原理是解答本题的关键，试题难度一般。本题的易错点是B项，解题时要注意题目没有给出气体所处的温度和压强，无法计算氧气的体积。
11．D
【详解】A．电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；
B．电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，故B错误；
C．电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2：1，故C错误；
D．电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1，故D正确；
综上所述，说法正确的是D项，故答案为D。
12．B
【详解】A．石墨电极电解氯化钠溶液，阴极放电的氢离子是弱电解质水电离出的，所以总离子方程式中反应物应该为水，A错误；
B．I-的还原性强于Fe2+，当通入少量的氯气后，先反应的是I-，所以B正确；
C．水解微弱，所以应该是可逆的过程，而且多元弱酸的酸根应该分步水解，C错误；
D．醋酸为弱酸，书写离子方程式时需要写成化学式的形式，D错误；
故选B。
13．D
【详解】A．该装置利用了电解池原理，Fe作阴极被保护，M为负极，则N为正极，故A错误；
B．电解池中电子由阳极经外电路到阴极，即从石墨电极到N极，故B错误；
C．该装置为电解池装置，故C错误；
D．电解池中阴离子向阳极移动，所以水体中的阴离子向石墨极迁移，故D正确；
故选D。
14．(1) CH4-8e-＋2H2O=CO2＋8H＋ 2O2＋8e-＋8H＋=4H2O CH4＋2O2=CO2＋2H2O
(2) CH4-8e-＋10OH-=CO＋7H2O 2O2＋8e-＋4H2O=8OH- CH4＋2O2＋2OH-=CO＋3H2O
(3) CH4-8e-＋4O2-=CO2＋2H2O 2O2＋8e-=4O2- CH4＋2O2=CO2＋2H2O
(4) CH4-8e-＋4CO=5CO2＋2H2O 2O2＋8e-＋4CO2=4CO CH4＋2O2=CO2＋2H2O
【解析】（1）
酸性介质(如H2SO4)，甲烷氧化生成二氧化碳，用氢离子结合电荷守恒配平方程式：
负极：CH4-8e-＋2H2O=CO2＋8H＋；故答案为：CH4-8e-＋2H2O=CO2＋8H＋；
正极：2O2＋8e-＋8H＋=4H2O；故答案为：2O2＋8e-＋8H＋=4H2O；
总反应式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。故答案为：CH4＋2O2=CO2＋2H2O；
（2）
碱性介质(如KOH)，甲烷氧化生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸根离子，用氢氧根离子结合电荷守恒配平方程式：
负极：CH4-8e-＋10OH-=CO＋7H2O；故答案为：CH4-8e-＋10OH-=CO＋7H2O；
正极：2O2＋8e-＋4H2O=8OH-；故答案为：2O2＋8e-＋4H2O=8OH-；
总反应式：CH4＋2O2＋2OH-=CO＋3H2O。故答案为：CH4＋2O2＋2OH-=CO＋3H2O；
（3）
固体电解质(高温下能传导O2-)，甲烷氧化生成二氧化碳，用氧离子结合电荷守恒配平方程式：
负极：CH4-8e-＋4O2-=CO2＋2H2O；故答案为：CH4-8e-＋4O2-=CO2＋2H2O；
正极：2O2＋8e-=4O2-；故答案为：2O2＋8e-=4O2-；
总反应式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。故答案为：CH4＋2O2=CO2＋2H2O；
（4）
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下，甲烷氧化生成二氧化碳，用碳酸根离子结合电荷守恒配平方程式：
负极：CH4-8e-＋4CO=5CO2＋2H2O；故答案为：CH4-8e-＋4CO=5CO2＋2H2O；
正极：2O2＋8e-＋4CO2=4CO；故答案为：2O2＋8e-＋4CO2=4CO；
总反应式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。故答案为：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。
15．(1) 负 4OH--4e-=O2↑+2H2O 变浅
(2)1：2：2：2
(3) 铜 5.4 g
(4) 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4； 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
(5)还原
(6)NO-2e-+O2-=NO2
【分析】C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极，将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F电极附近有碱生成，则F电极上氢离子放电生成氢气，F为阴极，所以C、E、G、X是阳极，D、F、H、Y是阴极，连接阳极的电极A是正极、连接阴极的电极B是负极，然后根据电解原理分析解答。
（1）
根据上述分析可知B极是电源的负极；
C极的阳极，溶液中的OH-失去电子发生氧化反应，故阳极C的电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；
丁中氢氧化铁胶体在外加电场力作用下会发生电泳现象，Y极是阴极，氢氧化铁胶体离子带正电荷，会向带负电荷较多的Y极移动，所以X电极颜色逐渐变浅；
（2）
C电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O；D电极反应为Cu2++2e-=Cu；E电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，F电极反应为：2H++2e-=H2↑，同一闭合回路中电子转移数目相等，四个电极转移的电子数相同，所以甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1：2 ：2 ：2；
（3）
丙装置是电镀池，镀层Ag为阳极、镀件Cu为阴极，电镀液是硝酸银溶液，G是阳极、H是阴极，所以G是镀层Ag，H是镀件Cu；
电镀液是AgNO3溶液，常温下，乙中溶液的pH=13，则c(OH-)=0.1 mol/L，溶液的体积为500 mL，则n(OH-)=0.1 mol/L×0.5 L=0.05 mol。根据电解反应方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑可知：反应产生0.05 molNaOH时转移电子的物质的量为0.05 mol，由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，根据镀银的阴极反应式：Ag++e-=Ag，可知生成银的质量m(Ag)=0.05 mol×108 g/mol=5.4 g；
（4）
甲中溶液是CuSO4溶液，在阳极上水电离产生的OH-失去电子变为O2，电极反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；阴极上Cu2+得到电子变为Cu单质，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故甲装置总反应方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；
对于乙装置，E电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，F电极上H2O电离产生的H+得到电子变为H2，故F电极反应式为：2H++2e-=H2↑，该装置反应的离子方程式为：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-；
（5）
原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，由离子的定向移动可知NiO极为原电池的负极，Pt极为原电池的正极，正极得到电子发生还原反应；
（6）
NiO为负极，电极上NO失电子和氧离子反应生成NO2，所以NiO电极的反应式为：NO-2e-+O2-=NO2。
16． 162.5 g 1mol SO2、1.5mol H2 正 CD H2-2e-+2OH-=2H2O
【分析】(2)n(Zn)=n(气体)=，则n(ZnSO4)=n(Zn)=2.5mol，剩余硫酸为1L×0.2mol/L×=0.1mol，原硫酸的物质的量为0.2L×18mol/L=3.6mol，消耗的硫酸为3.6mol-0.1mol=3.5mol，若得到气体只有SO2，根据硫元素守恒则2.5mol+2.5mol=5mol＞3.5mol，故气体为SO2、H2的混合物，设反应生成xmolSO2，ymolH2，表示出各反应消耗硫酸物质的量，再结合二者物质的量列方程计算
【详解】(1)锌与浓硫酸发生：Zn+2H2SO4=ZnSO4+SO2↑+2H2O，随着反应的进行，硫酸浓度降低，可能发生：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，由方程式可知n(Zn)=n(气体)=，则m(Zn)=2.5mol×65g/mol=162.5g，故答案为：162.5g；
(2)n(ZnSO4)=n(Zn)=2.5mol，剩余硫酸为1L×0.2mol/L×=0.1mol，原硫酸的物质的量为0.2L×18mol/L=3.6mol，消耗的硫酸为3.6mol-0.1mol=3.5mol，若得到气体只有SO2，根据硫元素守恒则2.5mol+2.5mol=5mol＞3.5mol，故气体为SO2、H2的混合物，
设反应生成xmol SO2，ymol H2，则：，
由题意可得：x+y=2.5，2x+y=3.5，解得x=1mol，y=1.5mol，故答案为：SO2 1mol；H2 1.5mol；
(3)若将Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑设计成原电池，Zn发生氧化反应，金属Zn作负极，故石墨作正极，故答案为：正；
(4)A是吸热反应，B是复分解反应，不是氧化还原反应，C与D均是放热反应、自发的氧化还原反应，故A、B不能设计成原电池，C与D可以设计成原电池，以KOH溶液为电解质溶液，在所选反应中选择某个反应设计成原电池，应是将2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)设计成原电池，该电池负极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O，故答案为：CD；H2-2e-+2OH-=2H2O。
17．(1) 外加电流的阴极保护法 正
(2) 左 O2+4e-+2CO2=2CO
(3)Fe-2e-=Fe2+
(4)0.6
(5) 增强溶液导电性 SO-2e-+H2O=SO+2H+
【详解】（1）K与M连接时，电源负极连接钢铁桥墩，钢铁桥墩做电解池的阴极，受到保护，该电化学防护方法为外加电流的阴极保护法，K与N连接时，钢铁桥墩做原电池正极，受到保护，答案：外加电流的阴极保护法；正；
（2）甲是燃料电池，乙是电解池，石墨1做负极，石墨2做正极，原电池中阴离子移向负极，所以甲池内的CO32-向左移动，O2在正极参加反应，电极反应式O2+4e-+2CO2=2CO，答案：左；O2+4e-+2CO2=2CO；
（3）Fe(Ⅰ)电解池做阳极，Fe失电子，电子反应式Fe-2e-=Fe2+，答案：Fe-2e-=Fe2+；
（4）甲池中消耗3.6molCO，转移电子，则乙池中3.6mol Fe失电子生成Fe2+，，则处理含Cr2O，答案：0.6；
（5）阴极水放电产生H2和OH-增强，纯水导电性弱，所以加入NaOH增加导电性，阳极SO放电生成SO，电极反应式SO-2e-+H2O=SO+2H+，答案：增强溶液导电性；SO-2e-+H2O=SO+2H+。
18．(1)②⑤⑦
(2)④
(3)③
(4)⑥
(5) A CH4＋10OH－－8e-=CO＋7H2O
(6)11.2
【分析】（1）
同素异形体是同种元素形成的不同单质，故为②⑤⑦；
（2）
同分异构体是分子式相同而结构不同的化合物，故为④；
（3）
同系物是结构相似，在分子组成上相差1个或若干个CH2原子团的化合物，故为③；
（4）
属于同一物质的是⑥；
（5）
根据电子的流向知，B为负极，A为正极；燃料电池中正极通入氧气，故为A；B极通入甲烷，负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e-=CO＋7H2O；
（6）
根据总反应式中CH4+2O2+2OH-=+3H2O，故当甲烷的物质的量为时，KOH的物质的量为0.2mol，则质量为0.2mol×56g/mol=11.2g。
19． Fe-2e-=Fe2+ CCl3COOH+2H=CHCl2COOH+Cl-+H+ 形成Fe/Cu微电池的数目减少 H 2Fe3++H2O2=2Fe2++2H++O2↑ Fe2+、Fe3+发生水解，浓度降低，减少了·OH的生成 H2O2发生分解
【详解】（1）①含有三氯乙酸的水样中投入铁屑和铜屑，酸性环境，组成铜锌原电池，铁作负极，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+；
②原电池反应生成的活性氢原子（H）将CCl3COOH脱氯后转化为CHCl2COOH，活性氢原子（H）与CCl3COOH反应的离子方程式：CCl3COOH+2H=CHCl2COOH+Cl-+H+；
③铁屑和铜屑的总质量一定，改变铁屑和铜屑的质量比，当m(Fe)/m(Cu)大于4时，铁屑质量越大，形成的Fe/Cu微电池数目越少，生成的活性氢速率越低，单位时间内脱氯率越低；
（2）①上述反应后的溶液有Fe2+，向其中加入H2O2，发生图2所示转化Fe2+转化为Fe3+，H2O2转化为羟基自由基（·OH），故铁元素和氧元素化合价发生变化，氢元素化合价未发生变化；
②根据图2所示转化中，反应Ⅱ中H2O2转化为O2，Fe3+转化为Fe2+，故反应Ⅱ的离子方程式：2Fe3++H2O2=2Fe2++2H++O2↑；
③酸性条件会抑制Fe3+和Fe2+的水解，随着pH增大，Fe3+和Fe2+的水解程度增大，减小了羟基自由基的生成，因此根据脱氯率图3所示，当pH＞4后，脱氯率逐渐下降的原因是Fe2+、Fe3+发生水解，浓度降低，减少了·OH的生成；
④由于双氧水溶液受热易分解，生成羟基自由基（·OH）减少，脱氯率减小，因此需控制溶液的温度，温度过高时脱氯率减小的原因是H2O2发生分解。
20．(1) 释放 490 b
(2) 负 CH4—8e—+2H2O=CO2+8H+ b 2mol
【解析】(1)
①由图可知，生成2mol气态水放出的热量为2×930kJ/mol=1860 kJ/mol，吸收的热量为498kJ/mol+2×436kJ/mol=1370 kJ/mol，则反应放出的热量为(1860—1370)kJ/mol=490 kJ/mol，故答案为：490；
②该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，则反应的能量变化可用图b表示，故答案为：b；
(2)
由图可知，通入甲烷的a电极为燃料电池的负极，在水分子作用下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，通入氧气的b电极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水；
①由分析可知，通入甲烷的a电极为燃料电池的负极，在水分子作用下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH4—8e—+2H2O=CO2+8H+，故答案为：负；CH4—8e—+2H2O=CO2+8H+；
②由分析可知，通入甲烷的a电极为燃料电池的负极，通入氧气的b电极为正极，电池工作时阳离子氢离子向正极b电极移动，当消耗标准状况下11.2L氧气时，通过电流表电子的物质的量为×4=2mol，故答案为：2mol。
21．(1)
(2) 或、 28
(3) 放热 负极 －956.4
【详解】（1）溶液吸收生成亚硫酸氢钠，反应的离子方程式为。
（2）生石灰氧化钙在氧气的作用下转化为，发生反应的化学方程式为，以该反应为原理处理1t含硫1.6%的煤炭时，理论上消耗氧化钙的质量是。
（3）①反应I的ΔH＜0，为放热反应。
②根据图象可知生成2mol二氧化碳放热566kJ，该反应的热化学方程式为 。原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，则CO燃料电池中CO由负极通入，电解质是稀硫酸，通入的一极的电极反应式为。
③已知：反应I：
反应Ⅲ：
根据盖斯定律反应Ⅲ×2－：反应I即得到 －956.4。
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