4.3金属的腐蚀与防护 基础练习（含解析） 2022-2023高二化学人教版（2019）选择性必修1考试试卷

4.3金属的腐蚀与防护 基础练习 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修1
一、单选题
1．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法不正确的是
A．铁片腐蚀过程最终生成的铁锈为Fe2O3·xH2O
B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为：Fe-2e—=Fe2+
C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2+H2O+4e—=4OH—
D．铁片腐蚀最严重区域是生锈最多的区域
2．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．6.6g巯基(-SH)中含有的电子数为3.4NA
B．将0.1mol H2S2O7(H2SO4·SO3)完全溶于水，所得溶液中H+的数目为0.2NA
C．5.6g 铁完全发生吸氧腐蚀，则在电化学过程中转移的电子数为0.3NA
D．1mol 乙烷分子中电子对数为7NA
3．下列实验的实验目的、图示操作和实验现象不正确的是
A．探究不同催化剂对同一反应速率的影响 B．探究温度对化学平衡的影响
试剂：淀粉溶液、碘水、唾液、2mol/LH2SO4溶液 现象：图中左试管溶液蓝色一段时间后逐渐褪去，右试管溶液蓝色迅速褪去 试剂：烧瓶中各充入等质量的NO2 现象：一段时间后，右边烧瓶内气体颜色变浅，左边烧瓶内气体颜色变深
C．探究醋酸、碳酸、硼酸的酸性强弱 D．验证牺牲阳极的阴极保护法
试剂：0.1mol/L醋酸溶液、饱和硼酸溶液、0.1mol/LNa2CO3溶液 现象：图中左试管内液面产生气泡，右试管无明显现象 试剂：酸化的3%的NaCl溶液、铁氰化钾溶液 现象：一段时间后，取少量烧杯中的液体于试管中，滴加2滴铁氰化钾溶液，不产生蓝色沉淀
A．A B．B C．C D．D
4．关于下列各装置图的叙述不正确的是
A．用图①装置精炼铜，a极为粗铜，b为精铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B．图②装置盐桥中KCl的Cl﹣移向甲烧杯
C．图③装置中钢闸门应与外接电源的正极相连获得保护
D．图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同
5．2019年《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示（已知：H2O2H++HO，Ka=2.4×10-12）。下列说法错误的是（ ）
A．X膜为阳离子交换膜
B．每生成1molH2O2外电路通过4mole-
C．催化剂可加快单位时间内反应中电子的转移数目
D．a极上的电极反应为：H2-2e-=2H+
6．微信山城学术圈刊登了一种Zn﹣PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，通过a和b两种离子交换膜将电解质溶液隔开(减少参加电极反应的离子的迁移更有利于放电)，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示。下列说法正确的是
A．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜
B．电池放电后R区域的电解质溶液浓度增大
C．充电时，Zn电极反应为Zn﹣2e﹣+4OH﹣=Zn(OH)
D．放电时，消耗13gZn，N区域电解质溶液减少39.2g
7．生活中常见的金属防腐的方法很多。下列措施不能起到防腐的是
A．铁栏杆刷油漆 B．衣架和电线的外面包上一层塑料层
C．将铁钉放在盐水中浸泡 D．地下钢铁管道表面镀一层金属锌
8．下列说法正确的是
A．若欲在金属铁的表面镀上一层铜，可设计一电解池装置，使金属铁作阳极
B．在粗铜精炼过程中，阳极损失的质量与阴极增加的固体质量相等
C．炒过菜的铁锅(残留NaCl)，不久会出现红褐色锈斑，是因为铁锅发生吸氧腐蚀
D．某些钢铁设备上装锌块可保护钢铁不被腐蚀，这种方法为外加电流的阴极保护法
9．某HCOOH燃料电池的工作原理如图所示，其中，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。下列说法错误的是
A．负极反应为HCOO-+2OH--2e-=HCO+H2O
B．电池工作时，需补充的物质A为H2SO4
C．理论上，当有2mol HCOO-参加反应时，消耗1molFe3+
D．该电池放电的本质是将HCOOH与O2反应的化学能转化为电能
10．下列说法正确的是
A．硫酸工业中，接触室发生的反应为：2SO2+O2 2SO3，为提高二氧化硫的转化率，采用高压和稍过量的氧气
B．对于2NO2 N2O4的平衡体系，压缩体积，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅
C．防止金属被腐蚀时，有一种方法把被保护的金属与比其更活泼金属连接在一起，该方法叫牺牲阳极的阴极保护法
D．将氯化钾与硝酸钠固体以物质的量之比1：1混合，加适量水溶解，加热蒸发至大量晶体析出，趁热过滤，并将所得滤液冷却结晶、过滤、洗涤并晾干，得到硝酸钾晶体
11．下列说法中，错误的是
A．锡铜合金在湿润环境中比干燥环境中更易生锈
B．生铁(铁碳合金)比纯铁更易生锈
C．钢柱在水下比在空气与水的交界处更易生锈
D．船泊浸在水中的部分挂有锌块能防止船泊生锈
12．甲、乙、丙三个电解槽如图所示(其中电极的大小、形状、间距均相同)。乙、丙中AgNO3溶液浓度和体积均相同，通电一段时间后，若甲中铜电极的质量增加0.128g，则乙中电极上银的质量增加
A．0.054g B．0.108g C．0.216g D．0.432g
13．用如图装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的Cl2将尿素[CO(NH2)2]氧化成N2排出，则下列说法正确的是
A．b为电源的负极
B．忽略阳极室溶液体积变化，c(Cl-)变小
C．电解结束后，阴极室溶液与电解前相比pH增大
D．阳极收集到Cl24.48L(标准状况)时，被氧化的尿素为4.0g
14．化学应用于生活、生产中的各个领域，下列说法错误的是
A．过氧乙酸消毒液可用于预防新冠肺炎
B．铝合金应用广泛的原因是铝单质不活泼
C．纤维素和蛋白质均属于天然高分子化合物
D．锅炉内壁上常装有若干镁合金，起保护作用
二、填空题
15．如下图所示，装置Ⅰ为甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
(1)b处应通入______(填“CH3OH”或“O2”)，a处电极上发生的电极反应式是______；
(2)电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH______(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度______；
(3)若铜电极质量减小6.4 g，则消耗标况下的O2的体积为______。
(4)若将装置I中电解质溶液换成硫酸溶液，则在工作过程中H+ 移向______电极(填“a”或“b”)。
16．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
(1)图中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择_________(填字母)。
a.金块 b.锌板 c.铜板 d.钠块
(2)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是_______。
A．太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学
B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C．以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同
D．以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
(3)如下图，装置I为CO燃料电池(电解质溶液为KOH涛液)，通过装置II实现铁棒上镀铜。
①b处应通入_______(填“CO”或“O2”)，a处电极上发生的电极反应式是_________。
②电镀结束后，装置I中溶液的pH______ (填写“变大”“变小”或“不变”)；装置II中Cu2+的物质的量浓度________ (填写“变大”“变小”或“不变")。
③在此过程中若完全反应，装置II中阴极质量变化12.8 g，则装置I中理论上消耗CO______L(标准状况下)。
(4)用惰性电极电解1000mL浓度均为1mol/L的CuSO4、HCl、AlCl3组成的混合溶液，一段时间后，阴、阳极收集到的气体体积相等，则阴、阳极收集到气体的总体积为______L (假设产生的气体均在标况下测定，且所有气体均不考虑溶于水)。
三、计算题
17．(1)用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液一段时间后，若要恢复到电解前的浓度和pH，须向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2。此电解过程中两个电极共放出气体为__mol，若要恢复到电解前的浓度和pH，还可加入0.1mol__和0.1molH2O。
(2)用Na2CO3熔融盐作电解质，CO、O2为原料组成的新型电池示意图如图：
为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环。该电池负极电极反应式为___。
(3)用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液，其装置如乙图。理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示(体积为标况下的体积)。
①写出在t1后，石墨电极上的电极反应式___；原NaCl溶液物质的量浓度为___mol/L(假设溶液体积不变)。
②当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时，理论上在铁电极上可析出铜的质量为___g。
18．如图所示，若电解5min时，测得铜电极的质量增加2.16g，试回答：
(1)电源中X电极是______（填“正”或“负”）极。
(2)通电5min，时，B中收集到224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，（电解前后溶液的体积变化忽略不计）则通电前c(CuSO4)=______。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL，则电解后溶液的pH=______。
四、实验题
19．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理等相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：
(1)甲中甲烷燃料电池的负极反应式为_______。
(2)乙中石墨电极(C)作_______极。
(3)若甲中消耗2.24 L(标况)氧气，乙装置中铁电极上生成的气体为_______(填化学式)，其体积(标况)为_______ L。
(4)若丙中是AgNO3溶液，a、b电极为石墨，一段时间后，溶液的pH_______ (填“变大”“变小”或“不变”)，写出丙中反应的化学方程式 _______。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】A．铁片腐蚀先生成氢氧化铁，再经过一系列反应生成铁锈Fe2O3·xH2O ，A正确；
B．在发生原电池反应的过程中，铁片作负极，发生氧化反应，失去电子生成亚铁离子，B正确；
C．液滴边缘是正极区，氧气得到电子与水反应生成氢氧根离子，C正确；
D． 铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域，而是液滴中心区，D错误；
故选D。
2．A
【详解】A．6.6g巯基(-SH)的物质的量是6.6g÷33g/mol＝0.2mol，1个巯基中含有的电子数为17，因此共计为3.4NA，A正确；
B．将0.1mol H2S2O7(H2SO4·SO3)完全溶于水，得到0.2mol H2SO4，所得溶液中H+的数目为0.4NA，B错误；
C．5.6g 铁的物质的量是0.1mol，完全发生吸氧腐蚀生成氢氧化亚铁，则在电化学过程中转移的电子数为0.2NA，C错误；
D．乙烷的结构式为，1mol 乙烷分子中含有1mol碳碳共价键和6mol碳氢共价键，含有的共用电子对数为7NA，但电子对数为9NA，D错误；
答案选A。
3．B
【详解】A．淀粉在硫酸或唾液的催化下水解生成葡萄糖，碘遇淀粉溶液变蓝色，淀粉水解生成葡萄糖时，葡萄糖和碘不反应，所以溶液褪色， A正确；
B．2NO2(g)N2O4 △H<0的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，降低温度平衡正向移动，所以一段时间后，右边烧瓶内气体颜色变深，左边烧瓶内气体颜色变浅，现象错误，B错误；
C．强酸能和弱酸盐反应生成弱酸，醋酸和碳酸钠反应生成二氧化碳，碳酸钠和硼酸不反应，所以现象图中左试管内液面产生气泡，右试管无明显现象，C正确；
D．该实验验证的是牺牲阳极的阴极保护法，属于原电池原理，锌比铁活泼，锌作负极，正极是溶解在NaCl溶液中的氧气的电子，而铁氰化钾是检验Fe2+的，Fe电极区没有蓝色沉淀，D正确；
故选B。
4．C
【详解】A.电解精炼铜，粗铜做阳极，精铜做阴极，用图①装置精炼铜，由图可知电流由电源正极流向电解池a极，则a极为阳极，a极为粗铜，b为精铜，电解质溶液为CuSO4溶液，故A正确；
B.盐桥是起到平衡电解质液中电荷、保持电荷守恒作用的，甲烧杯中锌离子增多，氯离子移向甲烧杯；即图②装置盐桥中KCl的Cl-移向甲烧杯，故B正确；
C.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护，钢闸门作阴极被保护，故C错误；
D.两个原电池中分别是铝和稀硫酸反应，锌和稀硫酸反应，分别是Al、Zn作负极材料，1molAl失去3mol电子，1molZn失去2mol电子，电子转移相同时消耗的铝和锌物质的量不同；即图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同，故D正确。答案选C。
【点睛】本题考查的是原电池和电解池的工作原理、金属的电化学腐蚀与防护。解题时特别注意在原电池中盐桥的作用是平衡电解质溶液中的电荷的，图②甲烧杯中锌离子增多，氯离子移向甲烧杯，乙烧杯中铜离子减少，钾离子移向乙烧杯；在电解池中，阳极若为活性电极参与反应，阴极无论什么电极均不参与反应，则钢闸门应与电源负极相连，作为电极池的阴极才能被保护；
5．B
【分析】由示意图可知左边a电极氢气为负极，被氧化生成H+，电极方程式为H2 -2e-═2H+，H+经过X膜进入多孔固体电解质中，则X膜为选择性阳离子交换膜，右边b电极氧气为正极，被还原生成HO2-，反应为O2 +2e-+H2O═HO2-+OH-，HO2-和OH-经过Y膜进入多孔固体电解质中，则Y膜为选择性阴离子交换膜，总反应为H2 +O2 ═H2O2，以此解答该题。
【详解】A．由示意图可知X膜可透过H+，则为选择性阳离子交换膜，故A正确；
B．由分析可知，总反应为：H2 +O2 ═H2O2，反应中转移2e-，则每生成1mol H2O2电极上流过2mol e-，故B错误；
C．催化剂可加快反应速率，则可促进反应中电子的转移，故C正确；
D．a极为负极，发生的电极反应为H2-2e-=2H+，故D正确；
故答案为B。
6．B
【分析】由图可知，原电池工作时，Zn为负极，被氧化生成，PbO2为正极，发生还原反应，电解质溶液M为KOH，R为K2SO4，N为H2SO4，原电池工作时，负极反应为Zn﹣2e﹣+4OH﹣=，则消耗OH﹣，钾离子向正极移动，正极电极反应式为PbO2++2e﹣+4H+=PbSO4+2H2O，正极消耗氢离子，阴离子向负极移动，则a是阳离子交换膜，b是阴离子交换膜，在同一闭合回路中电子转移数目相等，结合溶液酸碱性及电极材料书写电极反应式和总反应的方程式，以此解答该题。
【详解】A．Zn为负极，负极反应为Zn﹣2e﹣+4OH﹣=，则消耗OH﹣，钾离子向正极移动，则a是阳离子交换膜，PbO2为正极，正极电极反应式为PbO2++2e﹣+4H+=PbSO4+2H2O，消耗H+的物质的量为的4倍，则离子向负极移动，b是阴离子交换膜，A错误；
B．原电池工作时，负极反应为Zn﹣2e﹣+4OH﹣=，则消耗OH﹣，钾离子向正极移动，正极电极反应式为PbO2++2e﹣+4H+=PbSO4+2H2O，正极消耗氢离子，阴离子向负极移动，电池放电后R区域的电解质溶液浓度增大，B正确；
C．充电时，Zn为阴极，Zn电极反应为+2e﹣=Zn+4OH﹣，C错误；
D．13gZn的物质的量为0.2mol，负极反应为Zn﹣2e﹣+4OH﹣=，电路中转移电子0.4mol，N区域转移0.2mol，正极反应为PbO2++2e﹣+4H+=PbSO4+2H2O，电路中转移电子0.4mol，消耗0.2mol，溶液中增加0.4molO原子，所以N区域电解质溶液减少的质量为0.4mol×96g/mol﹣0.4mol×16g/mol=32.0g，D错误；
故选B。
【点睛】根据电极材料金属的活泼性判断出正负极，书写出电极反应，从而可以确定各区域的电解质溶液种类，根据阴阳离子的移动方向可以确定离子交换膜种类，进行电解质溶液质量计算时要综合考虑离开体系和进入体系的粒子。
7．C
【详解】A．铁栏杆刷油漆为外加防护膜的保护法，可以隔绝空气，所以能起到防腐作用，故A不选；
B．衣架和电线的外面包上一层塑料层为外加防护膜的保护法，可以隔绝空气，所以能起到防腐作用，故B不选；
C．铁钉为铁碳合金，将铁钉放在盐水中浸泡，则构成的原电池中，金属铁是负极，易被腐蚀，故C选；
D．地下钢铁管道表面镀一层金属锌，铁比锌活泼性弱，加快了锌的腐蚀，铁被保护，能起到防腐作用，故D不选；
故选C。
8．C
【详解】A．若欲在金属铁的表面镀上一层铜，可设计一电解池装置，使金属铁连接电源的负极作阴极，镀层金属铜连接电源的正极作阳极，A错误；
B．在粗铜精炼过程中，阳极减少的质量包括反应溶解的Cu、活动性比Cu强的金属及形成阳极泥的不活泼的金属，而阴极增加的固体质量是Cu2+得到电子发生还原产生的Cu单质。在反应过程中两个电极电子转移数目相等，但两个电极质量改变不相等，B错误；
C．炒过菜的铁锅(残留NaCl)，不久会出现红褐色锈斑，是因为铁锅中含有Fe及杂质C等及NaCl溶液形成了原电池，Fe发生吸氧腐蚀，产生Fe2O3，C正确；
D．某些钢铁设备上装锌块可保护钢铁不被腐蚀，因为构成了原电池，其中Zn为负极，Fe为正极，这种方法为牺牲阳极的阴极保护法，D错误；
故合理选项是C。
9．C
【分析】燃料电池左侧HCOO-转化为HCO，C元素被氧化，所以为负极，右侧Fe3+被还原为Fe2+，为正极；燃料电池右侧装置中Fe2+在被氧气氧化为Fe3+，循环使用。
【详解】A．据图可知左侧HCOO-被氧化为HCO，电解质溶液显碱性，所以电极反应式为HCOO-+2OH--2e-=HCO+H2O，A正确；
B．右侧储罐中Fe2+被氧气氧化Fe3+，反应应在酸性环境下进行，同时生成硫酸钾，故A为H2SO4，B正确；
C．根据电极反应式可知2mol HCOO-参加反应时转移4mol电子，所以消耗4molFe3+，C错误；
D．该装置Fe3+、Fe2+循环转化，本质上O2为氧化剂，所以该电池放电的本质是将HCOOH与O2反应的化学能转化为电能，D正确；
综上所述答案为C。
10．C
【详解】A．增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，为提高二氧化硫的转化率，采用高压和稍过量的空气，故A错误；
B．压缩体积，增大压强，平衡正向移动，但NO2的浓度比原来大，则混合气体的颜色变深，故B错误；
C．被保护金属与比其更活泼金属连接在一起，被保护的金属作正极，更活泼的金属作负极，该方法叫牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；
D．氯化钾与硝酸钠固体以物质的量之比1：1混合，溶解后，溶液中氯化钠和硝酸钾都较多，故加热蒸发至大量晶体析出，析出氯化钠和硝酸钾，滤液也为饱和的氯化钠，再冷却结晶得到硝酸钾和氯化钠的混合物，故D错误。
答案选C。
11．C
【详解】A．锡铜合金在湿润环境中构成原电池，所以比干燥环境中更易生锈，故A正确；
B．生铁(铁碳合金)易构成原电池，所以比纯铁更易生锈，故B正确；
C．水下氧气含量低，钢柱在空气与水的交界处比在水下更易生锈，故C错误；
D．船泊浸在水中的部分挂有锌块能防止船泊生锈，利用牺牲阳极的阴极保护法，故D正确；
选C。
12．C
【详解】甲中铜电极增重0.128g，说明析出铜为0.002mol。由图示可知，乙、丙并联后与甲串联，又因乙、丙两槽中的电极反应相同，故乙、丙中的电子转移分别是甲中的一半。甲中转移电子为0.004mol，则乙中转移的电子为0.002mol，故乙中析出的银为0.002mol，质量为。故选C。
13．D
【分析】阴极反应为：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-，阳极反应为：2Cl-__2e-=Cl2↑，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl，反应方程式为CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl；
【详解】A．由图可知，右室电极产物为CO2和N2，发生氧化反应，故b为电源的正极，故A错误；
B．由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl，c(Cl-)不变，故B错误；
C．阴极区电极反应式为2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-，每转移2mol的电子，就会产生1molH2和2molOH-，这时就有2molH＋通过质子交换膜从阳极区到阴极区，因此溶液的pH不会发生变化，故C错误；
D．阳极收集到4.48L Cl2，标准状况下物质的量为=0.2mol，反应方程式为CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl ，0.2molCl2氧化CO(NH2)2的质量为0.2mol ×60g·mol-1=4.0g，故D正确；
故选：D。
14．B
【详解】A． 过氧乙酸消毒液具有强氧化性，可用于预防新冠肺炎，故A正确；
B． 铝合金应用广泛的原因是金属铝比较活泼，铝在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，防止内部的铝进一步被氧化，因此铝制品抗腐蚀性强；且铝合金密度小、强度高，故B错误；
C． 纤维素和蛋白质均属于天然高分子化合物，故C正确；
D． 镁的合金活泼性大于铁，用牺牲镁的方法来保护铁而防止铁被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法，锅炉内壁上常装有若干镁合金，起保护作用，故D正确；
故选B。
15． O2 CH3OH - 6e－ + 8OH－ = CO+6H2O 变小 不变 1.12L b
【详解】试题分析：甲醇燃料电池的总反应为2CH3OH＋3O2+4OH－ =2 CO32－+6H2O，还原剂是甲醇，应通入负极区，氧气是氧化剂应通入正极室。要想实现铁棒上镀铜，铁必须做阴极，铜做阳极，所以I装置中左室中的电极为负极，右室中的电极为正极。
(1)b处应通入O2，a处电极上发生的电极反应式是CH3OH - 6e－ + 8OH－ = CO32－+6H2O；
(2)电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的氢氧根离子的浓度变小，所以pH变小。装置Ⅱ中阳极铜溶解变成铜离子、阴极铜离子得电子变成铜析出，所以Cu2＋的物质的量浓度不变；
(3)若铜电极质量减小6.4 g，即溶解了0.1mol，则电路中通过了0.2mol电子，根据电子转移守恒可知，燃料电池中要消耗0.05mol氧气，消耗的O2在标况下的体积为1.12L　。
(4)原电池中，电解质的阳离子向正极定向移动。若将装置I中电解质溶液换成硫酸溶液，则在工作过程中H+移向b电极。
16． b C O2 CO+4OH--2e-＝CO+2H2O 变小 不变 4.48 134.4
【详解】（1）形成原电池时，Fe作正极被保护，则要选择活泼性比Fe强的金属作负极，又因为钠块与水剧烈反应，所以选锌，故答案选：b；
（2）A、电解获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学，故A正确；
B、氢氧燃料电池产物H2O无污染，能有效保护环境，故B正确；
C、以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为：H2-2e-＝4H+，H2-2e-+2OH-＝2H2O，不相同，故C错误；
D、以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O2＝2H2O，故D正确。
故答案为：C；
（3）①Ⅱ中镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，I中a处电极为负极、b处电极为正极，负极上通入燃料、正极上通入氧化剂，所以a处通入的气体是CO，CO失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应为CO+4OH--2e-＝CO+2H2O，b处通的是氧气，电极上发生的电极反应式是：O2+2H2O+4e－＝4OH-；故答案为：O2；CO+4OH--2e-＝CO+2H2O；
②根据I中电池反应为2CO+O2+4KOH=2K2CO3+2H2O，KOH参加反应导致溶液中KOH浓度降低，则溶液的pH减小；Ⅱ中发生电镀，阳极上溶解的铜质量等于阴极上析出铜的质量，则溶液中铜离子浓度不变，故答案为：变小；不变；
③装置Ⅱ中阴极析出铜，质量变化12.8g，物质的量是12.8g÷64g/mol＝0.2mol，转移0.4mol电子，根据串联电路中转移电子相等，所以消耗CO的物质的量是0.2mol，体积=0.2mol×22.4L/mol=4.48L；故答案为：4.48；
（4）用惰性电极电解1000mL浓度均为1mol/L的CuSO4、HCl、AlCl3组成的混合溶液，则溶液中含Cu2+、Cl-、H+的物质的量分别为1mol、4mol、1mol，阳极放电顺序为Cl-＞OH-，则依次发生2Cl--2e-＝Cl2↑，4OH--4e-＝O2↑+2H2O，阴极放电顺序为Cu2+＞H+，依次发生Cu2++2e－＝Cu，2H++2e－＝H2↑，又阴、阳极收集到的气体体积相等，则可以设阴阳极收集到的气体物质的量都为xmol，则阳极生成氧气为xmol-4mol/2=（x-2）mol，由得失电子守恒，1mol×2+xmol×2=4mol×1+（x-2）mol×4，解得x=3，所以阴、阳极收集到气体的总体积为3mol×2×22.4L/mol=134.4L，故答案为：134.4。
17． 0.2 CuCO3或CuO 2CO-4e-+2CO=4CO2 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 0.1 1.28
【详解】(1)若要恢复到电解前的浓度和pH，须向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2，则根据元素守恒可知电离时产生0.1molCu、0.1molH2、0.1molO2，所以共产生0.2mol气体；
加入0.1molH2O后，则还差0.1molCu和0.1molO，所以还可以再加入0.1mol CuCO3(可以与电离产生的氢离子反应生成0.1molCO2)或CuO；
(2)该电池的原料为CO、O2，则总反应应为2CO+O2=2CO2，所通入CO的一极为负极，CO被氧化结合碳酸根生成CO2，电极反应为2CO-4e-+2CO=4CO2，气体A应为CO2，通入O2的一极为正极，O2发生还原反应生成CO；
(3)石墨电极与原电池的正极相连，为阳极，铁电极与原电池的负极相连，为阴极；电解NaCl与CuSO4的混合溶液时，开始时阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，氯离子反应完后电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，开始时阴极反应为Cu2++2e-=Cu，铜离子反应完后电极反应为2H++2e-=H2↑，所以曲线Ⅱ为阳极气体，0~t1段为氯气，t1~t3段为氧气；曲线Ⅰ为阴极气体，0~t2段阴极生成Cu，t2~t3段为氢气；
①根据上述分析t1后，石墨电极上的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；阳极产生的氯气的标况下体积为224mL，物质的量为=0.01mol，根据元素守恒可知溶液中含有0.02molNaCl，浓度为=0.1mol/L；
②标况下336mL氧气的物质的量为=0.015mol，则转移0.06mol电子；而据图可知阴极上生成Cu时，阴极产生224mL氯气，112mL氧气，转移的电子为=0.04mol电子，所以转移0.06mol电子时铜离子已经完全反应，产生的铜为=0.02mol，质量为0.02mol64g/mol=1.28g。
18． 负 0.025mol/L 13
【分析】(1)由铜电极的质量增加，则Cu电极为阴极，可知X为电源的负极；
(2)根据电极反应及电子守恒来计算；
(3)根据A的电极反应式，结合C中电子转移数目相等计算A中c(OH-)，通过水的离子积常数计算出c(H+)，根据pH=-lgc(H+)得到溶液的pH。
【详解】(1)由铜电极的质量增加，Cu电极发生反应：Ag++e-=Ag，则Cu电极为阴极，可知X为电源的负极。
(2)C中阴极反应为Ag++e-=Ag，n(Ag)==0.02mol，则转移的电子为0.02mol，
B中阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑，则转移0.02mol电子生成O2的物质的量是0.005mol，其V(O2)=0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，在阴极发生反应2H++2e-=H2↑，生成H2的体积224mL-112mL=112mL，则氢气的物质的量为0.005mol，该反应转移的电子为0.01mol，
则Cu2++2e-=Cu中转移0.01mol电子，所以Cu2+的物质的量为0.005mol，通电前c(CuSO4)==0.025mol/L。
(3)由A中发生2KCl+2H2O2KOH+H2↑+Cl2↑～2e-，由电子守恒可知，转移0.02mol电子时生成0.02molKOH，忽略溶液体积的变化，则c(OH-)==0.1mol/L，根据水的离子积常数Kw=1×10-14，可知c(H+)=1×10-14÷0.1=1×10-13mol/L，所以溶液的pH=-lgc(H+)=-lg1×10-13=13。
【点睛】本题考查电解原理的应用，明确Cu电极的质量增加是解答本题的突破口，并清楚在同一闭合回路中电子转移数目相等，在与电源的负极连接的电极为阴极，发生还原反应；与电源正极连接的电极为阳极，阳极发生氧化还原反应。根据各个发生的电极反应及电子守恒即可解答。
19．(1)
(2)阳
(3) H2 4.48
(4) 变小
【分析】如图，甲为原电池装置，有氧气参与的一极为电源正极，电解质溶液为碱液，正极电极反应式为，负极为甲烷参与反应，电极反应式为；与正极相连的b极为阳极，a为阴极；C为阳极；Fe为阴极；
【详解】（1）如图，甲为原电池装置，有氧气参与的一极为电源正极，电解质溶液为碱液，负极为甲烷参与反应，电极反应式为，故填；
（2）乙中石墨电极为原电池的阳极，故填阳；
（3）装置中铁电极作为电解池的阴极，电极反应式为，甲中氧气参与的一极为正极，电极反应式为，消耗2.24 L(标况)氧气，转移电子，根据电子守恒，Fe电极上生成，故填；4.48；
（4）若丙中是AgNO3溶液，a、b电极为石墨，与正极相连的b极为阳极，电极反应式为，a为阴极，电极反应式为，当银离子消耗完之后，氢离子放电，刚开始氢离子浓度增大，酸性变强，所以一段时间后，溶液的pH变小，总反应为，故填变小；。
答案第1页，共2页
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