1、化学能与电能1.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，aB项，cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )A通电后中间隔室的SO42离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2H2O 4e = O2+4H+，负极区溶液pH降低D当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成【答案】B【解析】A根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在电解池中阴离子会向正电荷较多的阳极区定向移动，因此通电
2、后中间隔室的SO42向正极迁移；在正极区带负电荷的OH失去电子，发生氧化反应而放电，由于破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(H+)c(OH-)，所以正极区溶液酸性增强，溶液的pH减小，错误；B阳极区氢氧根放电，溶液中产生硫酸，阴极区氢离子获得电子，发生还原反应而放电，破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(OH-)c(H+)，所以产生氢氧化钠，因此该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品，正确；C负极区氢离子得到电子，使溶液中c(OH-)c(H+)，所以负极区溶液pH升高，错误；D当电路中通过1mol电子的电量时，根据整个闭合回路中电子转移数目相等可知，反应产生氧气的物质
3、的量n(O2)=1mol4=0.25mol，错误。2.MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )A负极反应式为Mg-2e-=Mg2+B正极反应式为Ag+e-=AgC电池放电时Cl-由正极向负极迁移D负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2【答案】B【解析】根据题意，电池总反应式为：Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag，正极反应为：2AgCl+2e-= 2Cl-+ 2Ag，负极反应为：Mg-2e=Mg2+，A项正确，B项错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C项正确；由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2，D项正
4、确；故选B。3.锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH+2H2O=2Zn(OH)42。下列说法正确的是( )A充电时，电解质溶液中K+向阳极移动B充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小C放电时，负极反应为：Zn+4OH-2e=Zn(OH)42D放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)【答案】C【解析】A项，充电时阳离子向阴极移动，故错误；B项，放电时总反应为：2Zn+O2+4KOH+2H2O=2K2Zn(OH)4，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的c(OH-)增大，故错误；C项，放电时，锌在负极失去电子，故正确；D项，标
5、准状况下22.4L氧气的物质的量为1mol，对应转移4mol电子，故错误。4.用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象A项，d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )AA项，d处：2H2O+2e-=H2+2OH-Bb处：2Cl-2e-=Cl2Cc处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜【答案】B【解析】A项，A项，d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，破坏了水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大造成的，A正确；B项，b处变红，局部褪色，说明
6、是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电，分别产生氧气和氯气，氢离子浓度增大，酸性增强，氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，B错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，C正确；D项，实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极)，m为电解池的阴极，另一球朝m的一面为阳极(n的背面)，故相当于电镀，即m上有铜析出，D正确；故选B。5.金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料
7、理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是( )A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式：4Mn+nO2+2nH2O+4ne=4M(OH)nD在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜【答案】C【解析】A反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，故A正确；B电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则
8、单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为2=mol、3=mol、2=mol，所以Al-空气电池的理论比能量最高，故B正确；C正极上氧气得电子和水反应生成OH-，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；D负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg(OH)2，则阴极区溶液不能含有大量OH-，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，故D正确；故选C。6.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是( )AZn为电池的负极B正极
9、反应式为2FeO42+ 10H+6e=Fe2O3+5H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时向负极迁移【答案】AD【解析】A根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；BKOH溶液为电解质溶液，则正极反应式为2FeO42 +6e+8H2O =2Fe(OH)3+10OH，错误；C该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D电池工作时阴离子OH向负极迁移，正确；故选AD。7.图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示( )A铜棒的质量 Bc(Zn2+)Cc(H+) Dc(SO42-)【答案】C【解析】该装置
10、构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B由于Zn是负极，不断发生反应Zn-2e-=Zn2+，所以溶液中c(Zn2+)增大，错误；C由于反应不断消耗H+，所以溶液的c(H+)逐渐降低，正确；DSO42-不参加反应，其浓度不变，错误。8.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )A放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移B放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi+ C6C充电时，若转移1 mol e-，
11、石墨C6电极将增重7x gD充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+【答案】C【解析】A项，放电时，阳离子在电解质中向正极移动，故正确；B项，放电时，负极失去电子，故正确；C项，充电时，若转移1 mol电子，则石墨电极上溶解1/x mol C6，电极质量减少，故错误；D项，充电时阳极失去电子，为原电池的正极的逆反应，故正确。9.下列叙述正确的是( )A使用催化剂能够降低化学反应的反应热(H) B金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关C原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生D在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小
12、【答案】D【解析】A使用催化剂不能改变化学反应的反应热(H) ，错误；B金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度有关，氧气的浓度越大，腐蚀速率越快，错误；C原电池中发生的反应达到平衡时，两端就不存在电势差了，无法形成电压驱动电子移动，无法形成电流，错误；D根据Ksp的计算公式，二者化学式形式相似，在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小，正确；故选D。10.为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。回答下列问题：(1)由FeSO47H2O固体配制0.10 molL1 FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、_(从下列图中选择，写出名称)。(
13、2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择_作为电解质。阳离子u108/(m2s1V1)阴离子u108/(m2s1V1)Li+4.07HCO3-4.61Na+5.19NO3-7.40Ca2+6.59Cl7.91K+7.62SO42-8.27(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入_电极溶液中。(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 molL1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=_。(5)根据(3)、(4)实
14、验结果，可知石墨电极的电极反应式为_，铁电极的电极反应式为_。因此，验证了Fe2+氧化性小于_，还原性小于_。(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_。【答案】(1)烧杯、量筒、托盘天平 (2)KCl (3)石墨 (4)0.09mol/L (5)Fe3+e-=Fe2+ Fe-2e-=Fe2+ Fe3+ Fe (6)取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不出现血红色，说明活化反应完成 【解析】(1)由FeSO47H2O固体配制0.10molL-1FeSO4溶液的步骤为计算
15、、称量、溶解并冷却至室温、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶、贴标签，由FeSO47H2O固体配制0.10molL-1FeSO4溶液需要的仪器有药匙、托盘天平、合适的量筒、烧杯、玻璃棒、合适的容量瓶、胶头滴管，故答案为：烧杯、量筒、托盘天平；(2)Fe2+、Fe3+能与HCO3-反应，Ca2+能与SO42-反应，FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐，水溶液呈酸性，酸性条件下HCO3-能与Fe2+反应，根据题意“盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应”，盐桥中阴离子不可以选择HCO3-、NO3-，阳离子不可以选择Ca2+，另盐桥中阴、阳离子的迁移率(u)应尽可能地相近，根据表中数据，盐
16、桥中应选择KCl作为电解质；(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，则铁电极为负极，石墨电极为正极，盐桥中阳离子向正极移动，则盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中。(4)根据(3)的分析，铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上未见Fe析出，石墨电极的电极反应式为Fe3+e-=Fe2+，电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol/L，根据得失电子守恒，石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04mol/L，石墨电极溶液中c(Fe2+)=0.05mol/L+0.04mol/L=0.09mol/L；(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为Fe
17、3+e-=Fe2+，铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；电池总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，根据同一反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物、还原剂的还原性强于还原产物，则验证了Fe2+氧化性小于Fe3+，还原性小于Fe；(6)在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化，发生的反应为Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4，要检验活化反应完成，只要检验溶液中不含Fe3+即可，检验活化反应完成的方法是：取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不出现血红色，说明活化反应完成。11.环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡
18、胶、塑料等生产。回答下列问题：(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2结构简式为)，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为_，总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_。【答案】(4)Fe电极 Fe+2+H2(Fe+2C5H6=Fe(C5H5)2+H2) 水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH，进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2【解析】(4)根据阳极升失氧可知Fe为阳极；根据题干信息Fe-2e-=Fe2+，电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环
19、戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂铁，故电极反应式为Fe+2=+H2；电解必须在无水条件下进行，因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气，亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀。12.近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：负极区发生的反应有_ (写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_L(标准状况)【答案】(4)Fe3+e=Fe2
20、+，4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O 5.6【解析】(4)电解过程中，负极上发生的是得电子反应，元素化合价降低，属于还原反应，则图中左侧为负极反应，根据图示信息知电极反应为：Fe3+e-=Fe2+和4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O；由4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2On可知，电路中转移4mol电子，需消耗氧气1mol，当电路中转移1 mol电子，消耗氧气为0.25mol，在根据V=nX22.4L/mol=0.25X22.4L=5.6L。13.电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式：_。
21、电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是_。【答案】CO2+H+2e=HCOO或CO2+HCO3-+2e=HCOO+CO32- 阳极产生O2，pH减小，HCO3-浓度降低；K+部分迁移至阴极区【解析】本题注重理论联系实际，引导考生认识并体会化学科学对社会发展的作用，试题以减少CO2排放，充分利用碳资源为背景，考查化学反应原理模块中电化学基本知识；(2)根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2HCO32e=HCOOCO32，或CO2H2e=HCOO；阳极反应式为2H2O4e=O24H，pH减小，H与HCO3反应，同时部分K迁移至阴极区。14.氢能源是最具应用前景的能源之一
22、，高纯氢的制备是目前的研究热点。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。制H2时，连接_。产生H2的电极反应式是_。改变开关连接方式，可得O2。结合和中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：_。【答案】(2) K1 2H2O+2e-=H2+2OH- 连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移【解析】(2)电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e
23、-=H2+2OH-；电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-，当连接K1时，Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。15.水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。(1) 关于反应H2(g)1/2O2(g)H2O(l)，下列说法不正确的是_。A焓变H0，熵变S0B可以把反应设计成原电池，实现能量的转化C一定条件下，若观察不到水的生成，说明该条件下反应不能自发进行D选用合
24、适的催化剂，有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行(4) 以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。阳极的电极反应式是 。制备H2O2的总反应方程式是 。【答案】(1)C (4)2HSO4-2e=S2O82-2H+或2SO42-2e=S2O82- 2H2OH2O2H2【解析】(1)A氢气燃烧是放热反应，H0，该反应中气体变为液体，为熵减过程，故S0，A项正确；B该反应可设计为氢氧燃料电池，其化学能转为电能，B项正确；C某条件下自发反应是一种倾向，不代表真实发生，自发反应往往也需要一定的反应条
25、件才能发生，如点燃氢气，C项错误；D催化剂降低活化能，加快反应速率，D项正确。故故选C。(4)电解池使用惰性电极，阳极本身不参与反应，阳极吸引HSO4-(或SO42-)离子，并放电生成S2O82-，因而电极反应式为2HSO4-2e=S2O82-2H+或2SO42-2e=S2O82- 。通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8和H2。由题中信息可知，生成的NH4HSO4可以循环使用，说明(NH4)2S2O8与水反应除了生成H2O2，还有NH4HSO4生成，因而总反应中只有水作反应物，产物为H2O2和H2，故总反应方程式为2H2OH2O2H2。16.多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是
26、由粗硅制备多晶硅的简易过程(略)。回答下列问题：(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称_(填“阳极”或“阴极”)，该电极反应方程式为_。【答案】(1)阴极 2H2O+2e-=H2+2OH- 或 2H+2e-=H2 【解析】(1)电解KOH溶液，阳极发生氧化反应而产生O2、阴极发生还原反应才产生H2；阴极的电极反应式可以直接写成2H+2e-=H2，或写成由水得电子也可以：2H2O+2e-=H2+2OH-。17.我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_。【答案】(4) Zn2+2e=Zn 【解析】
27、(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn2+2eZn。 18.KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。【答案】(3)2H2O+2e=2OH+H2 K+ a到b 【解析】(3)由图示，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离的氢离子得电子，反应为2H2O + 2e- = 2OH- + H2。电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为
28、由左向右，即由a到b。KClO3氧化法的最大不足之处在于，生产中会产生污染环境的氯气。19.CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：(3)O2辅助的AlCO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：_。电池的正极反应式：6O2+6e=6O2 6CO2+6O2=3C2O42反应过程中O2的作用是_。该电池的总反应式：_。【答案】(3)CO32- 10 +120 kJmol-1 B 900 时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低。 Al3e=Al3+(或2
29、Al6e=2Al3+) 催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3【解析】(3)明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，方程式为：Al3e=Al3+(或2Al6e=2Al3+)。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3。20.NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。(2)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解
30、时阳极的电极反应式：_。【答案】(2)HNO22e+H2O=3H+NO3【解析】(2)根据电解原理，阳极发生失电子的氧化反应，阳极反应为HNO2失去电子生成HNO3。21.某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4，。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(见图2)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答和中的问题。含铬元素溶液的分离和利用(4)用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是_，分离后含铬元素的粒子是_；阴极室生成的物质为_(写化学式)。【答案】(4)在直流电场作用下，CrO42-通过阴
31、离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液 CrO42-和Cr2O72- NaOH和H2【解析】惰性电极电解混合物浆液时，Na+移向阴极，CrO42-移向阳极。Al(OH)3、MnO2剩余在固体混合物中。固体混合物中加入NaOH溶液时，Al(OH)3转化为AlO2-，通入CO2转化为Al(OH)3沉淀，再加热分解为Al2O3，最后熔融电解得Al。(4)用惰性电极电解时，在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液，从而使CrO42-从浆液中分离出来；因2 CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，所以分离后含铬元素的粒子是CrO42-和Cr2O72-；阴极室H+放电生成H2，
32、剩余的OH与透过阳离子交换膜移过来的Na+结合生成NaOH，所以阴极室生成的物质为NaOH和H2。22.铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(3)“电解”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。 (4)“电解”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。【答案】(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4CO32+2H2O4e=4HCO3+O2 H2【解析】(3)电解I过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，
33、在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以，石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。(4)由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电离的OH放电生成氧气，破坏了水的电离平衡，碳酸根结合H+转化为HCO3，所以电极反应式为4CO32+2H2O4e=4HCO3+O2，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的H+放电生成氢气而破坏水的电离平衡，所以阴极产生的物质A为H2。23.用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3-)已成为环境修复研究的热点之一。(1)Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。作负极的物质是_。 正极的电极反应式是_。来源:学科网ZXXK【答案】(1)铁 NO3+8e
34、+10H+=NH4+3H2O【解析】(1)由图中物质变化分析，Fe变化为Fe3O4是被氧化过程，则铁作原电池的负极；由硝酸根到铵根可知，硝酸根被还原为氨气，氨气在酸性环境中生成铵根，正极的电极反应式为：NO3+8e+10H+=NH4+3H2O。24.氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2，
35、工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。 电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_。c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。【答案】(1)污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高；H2+2OH-2e-=2H2O(5)阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点：c(OH-)
36、低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。【解析】(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高等，碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH-2e-=2H2O；(5)根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室；氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低。25.催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。请回答：(5)研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在 极，该电极反应式是 。【答案】(5)阴 CO2+6H+6e-=CH3OH+H2O【解析】(5)电解过程中，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应。由题意知，CO2在酸性水溶液中通过电解被二氧化碳还原为甲醇，则生成甲醇的反应发生在阴极上，该电极反应式是CO2+6H+6e-=CH3OH+H2O。