能力提升训练9

能力提升训练(9)
1．(2017·广东启迪教育段考)关于下列装置的说法中正确的是()
A．装置①中，盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
B．装置②工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大
C．用装置③精炼铜时，c极为粗铜
D．装置④中电子由Zn流向Fe，装置中有Fe2＋生成
答案：B
解析：在装置①中，金属锌是负极，金属铜是正极，盐桥中的K ＋移向CuSO4溶液，故A项错误；装置②是电解池，阴极上是氢离子得电子发生还原反应，氢离子浓度减小，所以a极附近溶液的pH增
大，故B项正确；电解精炼铜时，电解池的阳极是粗铜，阴极是精铜，即c极为精铜，故C项错误；在装置④中，金属锌是负极，金属铁是正极，电子是从负极Zn流向正极Fe，装置中铁电极上会产生氢气，故D项错误。

2．(2017·湖南箴言中学三模)如图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。

下列说法不正确的是()
A．该过程是电能转化为化学能的过程
B．一段时间后，①池中n(KHCO3)不变
C．一段时间后，②池中溶液的pH一定下降
D．铜电极的电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
答案：B
解析：该装置是一个电解池，电解池是将电能转化为化学能的装置，故A项正确；在电解池的阴极上发生二氧化碳得电子的还原反应，即CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，一段时间后，氢离子浓度减小，
氢氧根离子浓度增大，氢氧根离子会和①池中的碳酸氢钾反应，所以n(KHCO3)会减小，故B项错误；在电解池的阳极上，是阴离子(氢氧根离子)发生失电子的氧化反应，所以酸性增强，pH一定下降，故C 项正确；铜电极的电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，故D正确。

3．(2017·湖南十三校联考)碱性硼化钒(VB2)－空气电池工作时反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5。

用该电池为电源，选用惰性电极电解硫酸铜溶液，当外电路中通过0.04 mol电子时，B装置内共收集到0.448 L气体(标准状况)，则下列说法正确的是()
A．VB2电极发生的电极反应为2VB2＋11H2O－22e－===V2O5＋2B2O3＋22H＋
B．外电路中电子由c电极流向VB2电极
C．电解过程中，c电极表面先有红色物质析出，然后有气泡产生
D．若B装置内的液体体积为100 mL，则CuSO4溶液的物质的量浓度为0.2 mol/L
答案：C
解析：A 装置中电解质溶液呈碱性，VB 2在负极发生氧化反应，电极反应式为2VB 2＋22OH －－22e －===V 2O 5＋2B 2O 3＋11H 2O ，A 错误。

装置A 为原电池，VB 2电极为负极，a 电极为正极；装置B 为电解池，b 电极为阳极，c 电极为阴极，则外电路中电子由VB 2电极流向c 电极，B 错误。

电解过程中，b 电极反应式为2H 2O －4e －===4H ＋＋O 2↑，外电路通过0.04 mol 电子时，生成0.01 mol O 2，在标准状况下的体积为0.224 L ，由于B 装置内共收集到0.448 L(标准状况)气体，据此推测c 电极除发生反应Cu 2＋＋2e －===Cu 外，还发生2H ＋＋2e －===H 2↑，故c 电极上先有红色物质析出，后产生气泡，C 正确。

由C 项分析可知，c 电极上产生0.224 L H 2，转移0.02 mol 电子，据
转移电子守恒可知，n (Cu 2＋)＝12
×(0.04 mol －0.02 mol)＝0.01 mol ，则有c (CuSO 4)＝0.01 mol 0.1 L
＝0.1 mol/L ，D 错误。

4．(2017·重庆一中一模)近年来AIST 报告正在研制一种“高容量、低成本”锂－铜空气燃料电池。

该电池放电时的反应过程为2Li ＋Cu 2O ＋H 2O===2Cu ＋2Li ＋＋2OH －，下列说法不正确的是( )
A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动
B．整个反应过程中，铜相当于催化剂
C．通空气时，铜被氧化，表面产生Cu2O
D．Li电极减轻7 g时，至少需消耗空气5.6 L(标准状况)
答案：D
解析：由电池放电时的反应过程，可知Li作负极，负极反应式：2Li－2e－===2Li＋，负极生成Li＋，Li＋透过固体电解质向Cu极移动；电子经外电路传给Cu，铜表面的Cu2O得电子：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－；正极通空气，O2在铜电极表面反应：4Cu＋O2===2Cu2O，铜在整个反应过程中相当于催化剂，A、B、C正确。

Li电极减轻7 g，转移1 mol电子，由电子守恒可知需要O2的物质的
量为0.25 mol，标准状况下体积为5.6 L，但不是空气体积，D错误。

5．(2017·河南洛阳统考)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如右。

下列说法不正确的是() A．溶液中OH－向a极移动
B．O2在b极上发生还原反应
C．负极的电极反应式为：2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
D．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为
答案：D
解析：从两极通入的气体看，a极为电池的负极，b极为电池的正极，OH－应向电池的负极(a极)移动，A正确；b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，即O2在b极上发生了还原反应，B正确；在负极上NH3→N2，可直接写出负极的电极反应式：2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，也可根据电池的总反应式(4NH3＋3O2===2N2＋6H2O)减去正极的电极反应式(3O2＋6H2O＋12e－===12OH－)得到负极的电极反应式，C项正确；由得失电子守恒(也可根据电池的总反应)可知，反应消耗的NH3与O2的物质的量之比是，D项错误。

6．(2017·湖北荆门调研)空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电
池技术相结合的充电电池。

下图为RFC的工作原理示意图，下列有关说法中正确的是()
A．当有0.1 mol电子转移时，a极产生标准状况下1.12 L O2
B．b极上发生的电极反应是：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
C．c极上发生还原反应，B中的H＋可以通过隔膜进入A
D．d极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
答案：C
解析：由题图可知a为阴极，b为阳极，则气体X为H2，气体Y 为O2；c为正极，d为负极。

正极、阴极发生还原反应，负极、阳极发生氧化反应，A、B、D错误；在原电池中阳离子移向正极，C正确。

7．(2017·佛山质检)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C8H10O5表示，咸水主要含NaCl。

下列说法正确的是()
A．a电极为该电极的正极
B．b电极反应式：2NO－3－10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O
C．每处理1 mol C8H10O5，b电极将产生3.2 mol N2
D．a电极离子交换膜允许Na＋由中间室迁入有机废水处理室
答案：C
解析：有机物C8H10O5中C元素为0价，在a极转化为CO2，碳元素化合价升高，发生失电子的氧化反应，因此a极为负极，A错误；b极为正极，发生NO－3得电子的还原反应：2NO－3＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，B错误；1 mol C8H10O5失去电子的物质的量为1×8×4 mol＝32 mol，电池中得失电子数相等，故产生N2的物质的量为32 mol÷10＝3.2 mol，C正确；根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，即向右室移动，D错误。

8．(2017·大连重点中学考试)已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO－2形式存在。

现以Al-H2O2燃料电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性
电极)。

下列说法正确的是()
A ．燃料电池的总反应为2Al ＋3HO －2===2AlO －2＋2H 2O
B ．电解时，Al 消耗2.7 g ，则产生氮气的体积为1.12 L
C ．电极b 是负极，且反应后该电极区pH 增大
D ．电解过程中，电子的流向：a →d ，c →b
答案：D
解析：本题考查燃料电池和电解池的反应原理。

Al-H 2O 2燃料电
池的总反应为2Al ＋3HO －2===2AlO －2＋OH －＋H 2O ，A 项错误；
Al ――→失3e －AlO －2、
CO(NH 2)2――→失2×3e －
N 2，根据各电极上转移电子数相等知，每消耗0.1 mol Al ，转移0.3 mol 电子，生成0.05 mol N 2，在标准状况下氮气的体积为1.12 L ，但B 项未标明标准状况，B 项错误；根据电解池中c 极上发生氧化反应生成N 2知，c 极为阳极，故d 极为阴极，所以a 极为负极，b 极为正极，正极的电极反应为HO －2＋H 2O ＋2e －===3OH －，反应后b 极区溶液的pH 增大，C 项错误；a 极为负极，b 极为正极，c 极为阳极，d 极为阴极，故电解过程中电子的流向为a →d ，c →b ，D 项正确。

9．(2017·河南八市2月质检)高铁酸盐被科学家们公认为绿色消毒剂。

下面以14 mol·L －1 NaOH 溶液为电解质，采用石墨、铁作电极，
在58 ℃条件下通过一定密度的电流可制备高铁酸盐(FeO 2－4)，装置如
图所示，下列有关判断正确的是( )
已知：2FeO 2－4＋3H 2＋2H 2O===2Fe 3＋＋10OH －
A ．a 电极为石墨电极
B ．阳极反应式为Fe －2e －===Fe 2＋
C ．装置中a 、b 电极在电解槽中的位置可颠倒
D ．总电解反应方程式为Fe ＋2H 2O ＋2OH －=====通电
FeO 2－4＋3H 2↑
答案：D
解析：本题考查电解原理的应用。

由装置图可知，电极a 连接电源正极，故a 为阳极，该电解池中电极Fe 为反应物，故Fe 作阳极，
A 错误；由题目信息提示可知阳极Fe 失电子生成FeO 2－4，故阳极反
应式为Fe ＋8OH －－6e －===FeO 2－4＋4H 2O ，B 错误；阴极上是H 2O
得电子生成H 2，即b 电极处有H 2生成，由题给信息可知，FeO 2－4可
与H 2发生反应，b 电极位于电解槽上方，H 2直接逸出，避免了H 2与
a 电极生成的FeO 2－4接触发生反应，故a 、
b 两个电极位置不能互换，
C 错误；由题目提示的信息及阳极和阴极反应式可知
D 正确。

10．某充电宝锂离子电池的总反应为x Li ＋Li 1－x Mn 2O 4
放电
充电
LiMn 2O 4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH ＋MH
放电
充电M ＋Ni(OH)2(M 为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是
(
)
A ．锂离子电池放电时Li ＋向正极迁移
B ．镍氢电池放电时，正极的电极反应式为NiOOH ＋H 2O ＋e －===Ni(OH)2＋OH －
C ．上图表示用锂离子电池给镍氢电池充电
D ．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式为LiMn 2O 4－x e －===Li 1－x Mn 2O 4＋x Li ＋
答案：D
解析：从锂电池的放电情况来看，Li 电极为负极，Li 1－x Mn 2O 4为正极，充电时阴极发生还原反应Li ＋＋e －===Li ，Li ＋向正极移动，A 项正确、D 项错误。

11．(2017·山西四校联考)用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是( )
A ．当a 、b 都是铜时，电解的总反应方程式为：2CuSO 4＋2H 2O=====通电
2H 2SO 4＋2Cu ＋O 2↑
B ．燃料电池工作时，正极反应为：O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －
C ．当燃料电池消耗2.24 L 甲醛气体时，电路中理论上转移0.2 mol e －
D ．燃料电池工作时，负极反应为：HCHO ＋H 2O －2e －===HCOOH ＋2H ＋
答案：D
解析：氧气在正极通入，甲醛在负极通入，因此a 是阴极，b 是阳极。

当a 、b 都是铜时，相当于是铜的精炼，A 错误；电解质为酸性电解质，则正极反应式为O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2O ，B 错误；2.24 L 甲醛的物质的量不一定是0.1 mol ，则不能计算转移的电子数，C 错误；负极甲醛失去电子转化为甲酸，D 正确。

12．如图甲为将Pt 电极置于含有Cu 2＋和Ag ＋各0.05 mol·L －1的电解液中(阴离子为NO －
3)，图乙是电解过程中消耗的电荷量与阴极质
量变化的关系图，下列说法不正确的是( )
A ．区间Ⅰ，在阴极上有金属银析出
B ．区间Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液的pH 均降低
C ．区间Ⅱ，在阳极上有氧气放出
D ．区间Ⅱ析出的固体质量是区间Ⅰ的2倍
答案：D
解析：本题考查电解池的知识，要求考生会判断两个电极的电极反应、电解质溶液中离子浓度的变化、溶液pH 的变化等。

区间Ⅰ发
生电解反应4Ag ＋＋2H 2O=====电解
4Ag ＋O 2↑＋4H ＋，区间Ⅱ发生电解反
应2Cu 2＋＋2H 2O=====电解
2Cu ＋O 2↑＋4H ＋，区间Ⅲ发生电解反应
2H 2O=====电解
2H 2↑＋O 2↑。

由以上分析知，区间Ⅰ析出金属银，区间Ⅱ析出金属铜，A 项不符合题意。

区间Ⅰ、Ⅱ生成H ＋，溶液中c (H ＋)增大，pH 降低；区间Ⅲ实质是电解水，溶液中c (H ＋)增大，pH 降低，B 项不符合题意。

区间Ⅱ阳极的电极反应为2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋，C 项不符合题意。

在同一溶液中，析出等物质的量的Cu 和Ag ，
Cu 与Ag 的质量比为
，D 项符合题意。

13．(2017·江西九校3月联考)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。

下列说法中正确的是()
A．a为直流电源的负极
B．阴极反应式为：2HSO－3＋2H2O＋2e－===S2O2－4＋2OH－
C．阳极反应式为：SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
答案：C
解析：观察电解的装置图可以看出，与电源a极相连的电极上发生了SO2→H2SO4的反应，该反应中S元素的化合价升高，失去电子，应是阳极上发生的反应，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SO2－4＋4H＋，所以a是电源的正极，则b为负极，与b相连的电极为阴极，电极反应式为2HSO－3＋2e－＋2H＋===S2O2－4＋2H2O，综上所述A、B 均不正确，C正确；电解时H＋由阳极室通过阳离子交换膜迁移到阴极室并参与电极反应，D项错误。

14．下列装置示意图均与电化学相关，有关叙述正确的是()
A．装置①中，a极的电极反应式为：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
B．装置②中，铁棒上析出红色固体
C．装置③中，若电镀前两极金属的质量相等，电镀完成后二者质量相差2.56 g，则电镀时电路中的待镀铁制品应与电源负极相连，外电路转移的电子为0.04 mol
D．装置④中，离子交换膜应为阴离子交换膜
答案：C
解析：本题考查电化学相关知识，意在考查考生对原电池和电解池原理的理解和应用。

装置①的甲醇燃料电池中，电解质溶液为NaOH 溶液，a电极应生成CO2－3，故A错误；装置②中，铁棒连接的是电源的正极，铁棒作阳极，应发生氧化反应被消耗，因此铁棒上不能析
出红色固体，故B错误；装置③中，电镀时电路中的待镀铁制品应与电源负极相连，电镀完成后二者质量差Δm＝2.56 g，则m(铜消耗)＝m(铜
生成)＝Δm
2＝1.28 g，故生成(消耗)的铜的物质的量为0.02 mol，转移的
电子为0.04 mol，故C正确；装置④的电解装置中，阳极生成浓硫酸，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋；阴极的电极反应式为2HSO－3＋2H＋＋2e－===S2O2－4＋2H2O，则离子交换膜应为阳离子交换膜，故D错误。

15．已知高能锂离子电池的总反应式为2Li＋FeS===Fe＋Li2S，LiPF6·SO(CH3)2为电解质，用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。

下列说法不正确的是()
A．电极Y应为Li
B．电解过程中，b中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小
C．X极反应式为FeS＋2Li＋＋2e－===Fe＋Li2S
D．若将图中阳离子膜去掉，将a、b两室合并，则电解反应总方程式发生改变
答案：B
解析：本题考查电化学知识，意在考查考生对原电池、电解池原理的理解能力。

由于c中反应为Ni2＋＋2e－===Ni，故c室为阴极室，则电极Y为Li，选项A正确；由于c中Ni2＋不断减小，Cl－通过阴离子膜从c移向b，a中OH－放电不断减小，Na＋通过阳离子膜从a移向b，所以b中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，选项B错误；选项C中电极X为正极，FeS得电子，电极反应式为FeS＋2Li＋＋2e －===Fe＋Li2S，选项C正确；若去掉阳离子膜，Cl－在阳极放电生成Cl2，电解反应总方程式发生改变，选项D正确。

16．(1)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。

有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应为
NiO2＋Fe＋2H2O 放电
充电
Fe(OH)2＋Ni(OH)2
①该蓄电池放电时，发生还原反应的物质是________(填字母，下同)。

A．NiO2B．Fe C．Fe(OH)2D．Ni(OH)2
②下列有关该电池的说法中正确的是________。

A．放电时电解质溶液呈强酸性
B．放电时5.6 g Fe全部转化为Fe(OH)2时，外电路中通过了0.2 mol电子
C．充电时阳极反应为Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
D．充电时阴极附近溶液的碱性保持不变
③用此蓄电池电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合
溶液100 mL，电解池的电极均为惰性电极。

当溶液中的Cu2＋全部转化成Cu时，阳极产生的气体在标准状况下的体积为________；将电解后的溶液加水稀释至1 L，此时溶液的pH＝________。

④用此蓄电池进行电解，且电解池的电极均为铜电极，电解质溶液为浓碱液与NaCl溶液的混合液，电解一段时间后，同学们惊奇地发现，阳极附近不是生成蓝色沉淀，而是生成红色沉淀，查阅资料得知该红色沉淀是Cu2O。

写出该阳极上的电极反应式：____________。

(2)图1是一种新型燃料电池，以CO为燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质，图2是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

回答下列问题：
①A极为电源________(填“正”或“负”)极，写出A极的电极反应式：___________________________________________。

②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与________(填“C”或“D”)极相连。

③当消耗标准状况下 2.24 L CO时，C电极的质量变化为________。

答案：(1)①A②BC③0.168 L 2
④2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
(2)①负CO－2e－＋CO2－3===2CO2②D③增加6.4 g
解析：(1)①化合价降低的物质发生还原反应，放电时NiO2生成Ni(OH)2，Ni元素化合价由＋4价降到＋2价；③电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL，Cu2＋全部转化为Cu时转移了0.02 mol电子，转移0.02 mol电子时，阳极先是Cl－失去电子，然后是水中OH－失去电子，二者各失去0.01 mol电子，产生0.005 mol Cl2和0.002 5 mol O2，共0.007 5 mol气体，标准状况下的体积为0.007 5 mol×22.4 L·mol－1＝0.168 L，OH－失去0.01 mol电子的同时溶液中产生0.01 mol H＋，稀释至1 L时，c(H＋)＝0.01 mol·L－1，pH为2。

(2)①在燃料电池中可燃性气体作负极，即A为负极，根据所给新型燃料电池的构成原理装置图，结合原电池的工作原理，可直接写出A极的电极反应式：CO－2e－＋CO2－3===2CO2。

②根据电解精炼原理，粗铜应与电源的正极相连，精铜应与电源的负极相连，因B极是正极，所以B极应与D极相连。

③标准状况下2.24 L CO失去0.2 mol电子，根据得失电子守恒，C极上增加Cu的质量为6.4 g。

17．(2017·湖北八校联考)下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除a、b外，其余电极均为石墨电极。

甲为铅蓄电池，其工作
原理为Pb＋PbO2＋2H2SO 4放电
充电
2PbSO4＋2H2O，两个电极的电
极材料分别为PbO2和Pb。

闭合开关K，发现g电极附近的溶液先变
红色，20 min 后，将K 断开，此时c 、d 两极上产生的气体体积相同。

请回答下列问题：
(1)a 电极的电极材料是________(填“PbO 2”或“Pb”)。

(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为_______________。

(3)电解20 min 后，停止电解，此时要使乙中溶液恢复到原来的状态，需加入的物质及其物质的量是________。

(4)20 min 后将乙装置与其他装置断开，然后在c 、d 两极间连接上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，则此时c 电极为________极，d 电极上发生的电极反应为________。

(5)电解后冷却至常温，取a mL 丁装置中的溶液，向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH 3COOH 溶液，当加入b mL CH 3COOH 溶液时，混合溶液的pH 恰好等于7(体积变化忽略不计)。

已知CH 3COOH
的电离平衡常数为1.75×10－5，则a b ＝________。

答案：(1)PbO 2 (2)2H 2O=====电解
2H 2↑＋O 2↑
(3)0.1 mol Cu(OH)2或0.1 mol CuO 和0.1 mol H 2O
(4)负 O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2O (5)175176
解析：本题主要考查了电解原理及溶液中离子平衡的相关计算等。

g电极附近的溶液先变红色，说明g为阴极，依次可推出h为阳极，a为正极，b为负极，c为阴极，d为阳极，e为阴极，f为阳极。

(1)a为正极，铅蓄电池的正极材料为PbO2。

(2)Al2(SO4)3为活泼金属的含氧酸盐，电解其水溶液的实质是电解水。

(3)阴极上先析出Cu，溶液中Cu2＋反应完后，阴极上开始产生H2，阳极上始终产生O2，设两极均产生气体a mol，根据得失电子守恒可得4a＝0.1×2＋2a，解得a＝0.1，即电解过程中析出了0.1 mol Cu、0.1 mol H2和0.1 mol O2，要使电解质溶液复原，根据“析出什么补什么”知，需要加入0.1 mol Cu(OH)2或0.1 mol CuO和0.1 mol H2O。

(4)电解20 min后，c电极处有H2生成，d电极处有O2生成，电解质溶液为H2SO4溶液，断开K，c、d两极间连接上灵敏电流计后形成氢氧燃料电池，c电极作负极，d电极作正极，发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

(5)电解过程中共转移了0.4 mol电子，电解后丁装置中的溶液为NaOH 溶液。

加入b mL CH3COOH溶液时，混合溶液的pH＝7，则溶液中c(OH－)＝c(H＋)，根据电荷守恒有c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)，故c(CH3COO－)＝c(Na＋)。

K＝1.75×10－5＝c(CH3COO－)·c(H＋)
，c(H＋)＝1×10－7mol·L－1，则c(CH3COOH)＝c(CH3COOH)
1175c (CH 3COO －)，混合溶液中c (Na ＋)c (CH 3COOH )＋c (CH 3COO －)
＝c (CH 3COO －)
1175c (CH 3COO －)＋c (CH 3COO －)＝175176
，由于NaOH 溶液与CH 3COOH 溶液等浓度混合，故a b ＝175176。

18．(1)下图是某研究机构开发的给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池，甲醇在催化剂作用下提供质子(H ＋)和电子，电池总反应为2CH 3OH ＋3O 2===2CO 2＋4H 2O 。

一个甲醇分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量，其负极的电极反应式为__________________________。

(2)用间接电化学法除去NO 的过程如图所示。

已知电解池的阴极室中溶液的pH 在4～7之间，写出阴极的电极反应式：_______________________________________________。

用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：________________。

(3)目前已发明了电解法制取ClO2的新工艺。

①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如下图所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：___________________。

②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：__________________________________________________________。

(4)我国的科技人员为了消除SO2的污染，利用原电池原理，变废为宝，设计由SO2和O2来制备硫酸，设计装置如图所示，电极A、B 为多孔的材料。

A极为________(填“正极”或“负极”)。

B极的电极反应式是
__________________________________________________________。

答案：(1)6CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋
(2)2HSO－3＋2e－＋2H＋===S2O2－4＋2H2O2NO＋2S2O2－4＋2H2O===N2＋4HSO－3
(3)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋
②0.01在阴极发生2H＋＋2e－===H2↑，H＋浓度减小，使得H2O OH－＋H＋的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大
(4)正极SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋
解析：(1)根据2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O可知道，3 mol氧气得到的12 mol电子来自于2 mol的甲醇，一个甲醇分子失去6个电子，该电池的负极反应为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋。

(2)阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得电子生成连二亚硫酸根离子，电极反应式为2HSO－3＋2e－＋2H＋===S2O2－4＋2H2O；连二亚硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应生成氮气，离子反应方程式为2NO＋2S2O2－4＋2H2O===N2＋4HSO－3。

(3)①由题意可知，氯离子放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。

②在阴极发生2H＋＋2e－
===H2↑，氢气的物质的量为0.112 L
22.4 L/mol＝0.005 mol，通过阳离子交换膜的阳离子为＋1价离子，通过交换膜的阳离子的物质的量为0.005
mol×2＝0.01 mol，电解中阴极H＋浓度减小，使得H2O OH－＋H＋的平衡向右移动，溶液的pH增大。

(4)B极生成硫酸，则通入的气体应为SO2，由＋4价升高到＋6价，发生氧化反应，B极为负极，A 极为正极。

B极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋。

19．(2017·天津静海一中等五校期末联考)某兴趣小组做如下探究实验：
(1)图Ⅰ为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为__________________________________________。

反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，则导线中通过________mol电子。

(2)如图Ⅰ，其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极的反应式为________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：______________________________。

(3)如图Ⅱ，其他条件不变，将图Ⅰ中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则乙装置中石墨(1)为________(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜线相连的石墨(2)电极上发生反应的反应式为__________________________。

(4)将图Ⅱ乙装置中CuCl2溶液改为加入400 mL CuSO4溶液，一
段时间后，若电极质量增重1.28 g，则此时溶液的pH为________(不考虑反应中溶液体积的变化)。

答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu0.2
(2)2H＋＋2e－===H2↑酸性NH＋4＋H2O NH3·H2O＋H＋
(3)阴2Cl－－2e－===Cl2↑(4)1
解析：(1)Fe是活性电极，失电子被氧化生成Fe2＋，石墨是惰性电极，溶液中Cu2＋在石墨电极得电子被还原生成Cu，故该原电池的反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。

工作过程中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，铁电极质量减少；石墨作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，石墨电极质量增加；设两电极质量相差12 g时
电路中转移电子为x mol，则有x mol×1
2×56 g·mol－1＋x mol×1
2×64
g·mol－1＝12 g，解得x＝0.2。

(2)NH4Cl溶液中NH＋4发生水解反应：NH＋4＋H2O NH3·H2O＋H＋，使溶液呈酸性，故石墨电极(即正极)上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑。

(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则甲装置为原电池，Fe作负极，Cu 作正极；乙装置为电解池，则石墨(1)为阴极，石墨(2)为阳极，溶液中Cl－在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。

(4)若将乙装置中电解质溶液改为加入400 mL CuSO4溶液，则阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电极质量增重1.28 g(即析出0.02 mol Cu)时，
电路中转移0.04 mol 电子。

电解CuSO 4溶液的总反应方程式为
2CuSO 4＋2H 2O=====通电
2H 2SO 4＋2Cu ＋O 2↑，则转移0.04 mol 电子时生成0.02 mol H 2SO 4，则有c (H ＋)＝0.02 mol ×20.4 L
＝0.1 mol·L －1，pH ＝－lg 0.1＝1，故此时溶液的pH 为1。

20．(2017·福建师大附中期末)甲烷和甲醇可以作燃料电池，具有广阔的开发和应用前景，回答下列问题：
(1)甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。

DMFC 工作原理如图所示。

通入a 气体的电极是原电池的________极(填“正”或“负”)，其电极反应式为________________。

(2)室温时，某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和氯化钠溶液实验。

如图所示U 形管中氯化钠溶液的体积为800 mL 。

闭合K 后，若每个电池甲烷用量为0.224 L(已折算成标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电子的物质的量为________。

若产生的气体全部逸出，电解后溶液混合均匀，电解后U 形管中溶液的pH 为________。

(3)若用惰性电极电解400 mL 一定浓度的CuSO 4溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通电一段时间后，①若向所得溶液中加入0.1 mol CuO 后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH ，电解过程中总反应的离子方程式为________________________；②若向所得的溶液中加入0.1 mol Cu 2(OH)2CO 3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH ，则电解过程中转移的电子为________mol 。

(4)把物质的量均为0.1 mol 的AlCl 3、CuCl 2和H 2SO 4溶于水制成100 mL 的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。

则电路中共转移________mol 电子，此时铝元素以________形式存在(用化学用语作答)。

答案：(1)负 CH 3OH ＋H 2O －6e －===CO 2↑＋6H ＋
(2)0.08 mol 13
(3)①2Cu 2＋＋2H 2O=====通电
2Cu ＋O 2↑＋4H ＋ ②0.6
(4)0.9 Al 3＋、Al(OH)3
解析：(1)由图可知，电子由左侧电极流出，说明气体a 在该电极发生失去电子的氧化反应，则左侧电极为负极，气体a 为甲醇，电极
反应式为CH 3OH ＋H 2O －6e －===CO 2↑＋6H ＋。

(2)碱性甲烷燃料电池的总反应为CH 4＋2O 2＋2KOH===K 2CO 3＋3H 2O ，用石墨电极电解
饱和NaCl 溶液的总反应为2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋Cl 2↑＋H 2↑，据得失电子守恒可得关系式：CH 4～8e －～8NaOH ，故每个电池甲烷用量为0.224 L(标准状况，即0.01 mol CH 4)时，转移电子的物质的量为0.01 mol ×8＝0.08 mol ，该过程中生成NaOH 的物质的量为
0.08 mol ，则有c (NaOH)＝0.08 mol 0.8 L
＝0.1 mol·L －1，故电解后U 形管中溶液的pH ＝13。

(3)①向所得溶液中加入0.1 mol CuO 可使电解质溶液复原，说明电解时阴极上Cu 2＋放电，阳极上OH －放电，故电解
总反应式为2Cu 2＋＋2H 2O=====通电
2Cu ＋O 2↑＋4H ＋；②向所得溶液中加入0.1 mol Cu 2(OH)2CO 3可使电解质溶液复原，相当于加入0.2 mol CuO 和0.1 mol H 2O ，则电解时阴极上Cu 2＋和H ＋放电，阳极上OH －放电，故转移电子的物质的量为0.2 mol ×2＋0.1 mol ×2＝0.6 mol 。

(4)电解物质的量均为0.1 mol 的AlCl 3、CuCl 2和H 2SO 4的混合液，阳离子的放电顺序：Cu 2＋>H ＋>Al 3＋，阴离子的放电顺序：Cl －>OH －>SO 2－4，故阴极上Cu 2＋首先放电生成Cu ，然后H ＋放电生成H 2，阳极上首先Cl －放电生成Cl 2，然后OH －放电生成O 2；设阴极生成H 2的物质的量为x mol ，因两极产生气体体积相等，则阴极产生Cl 2。