高考化学一轮复习-化学反应与能量（综合训练）（全国通用）（解析版）

这是一份高考化学一轮复习-化学反应与能量（综合训练）（全国通用）（解析版），共17页。试卷主要包含了钠硫电池装置示意图如下图所示等内容，欢迎下载使用。
可能用到的相对原子质量：C 12 O16 Na 24 S 32 Cl 35.5
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3分)
1.（2025·浙江·二模）库伦仪可根据电路中消耗的电量来测定工业废气中含量，装置如图。测定前电解质溶液中与的比值保持恒定，电解池不工作；通入一定量待测气，其中溶解并还原，库伦仪便立即工作至与比值重新恢复到原定值。下列说法不正确的是
A．a电极连接直流电源的正极
B．库伦仪工作时，b电极上有气泡生成
C．若废气中含有等氧化性气体，会导致测定结果偏高
D．发生反应的离子方程式为
【答案】C
【分析】将废气通入电解池后，溶解并将还原，生成I-、和H+，反应的离子方程式为，当打破与平衡以后，测硫仪便立即进行电解，由图可知，测硫仪工作时，左侧铂电极（a极）为电解池的阳极，I-在阳极失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为，直到回到原定值，右侧铂电极（b极）为阴极，溶液中的H+在阴极得到电子发生还原反应生成H2，则SO2含量的计算可以通过总反应：，据此解答。
【解析】A．电解时，M为阳极，接电源的正极，故A正确；B．根据分析，可知库伦仪工作时，b电极上有氢气，即气泡生成，故B正确；C．待测气体中O2能将部分I−氧化为，对于反应，即减少参加该反应的SO2的量但总量不受影响，或者说，对，减少了参加该反应的SO2的量，会使电解消耗的电量减小，测定结果会偏低，故C错误；D．根据分析，溶解并将还原，生成I-、和H+，得发生反应的离子方程式为，故D正确；答案选C。
2.【环境保护+电化学原理分析】（2025·河北保定·三模）用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为，还含有等杂质)。下列说法错误的是
A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜
B．电池工作一段时间后，右室溶液的增大
C．a极电极反应式：
D．若将含有的废水完全处理，可除去的质量为292.5g
【答案】D
【分析】如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，在a极，失去电子，被氧化为和，为负极，电极反应式为，则b极为正极，得电子被还原为，电极反应式为，海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，据此回答。
【解析】A．a电极失去电子，附近负电荷减少，为了淡化海水，阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，A正确；B．由分析可知，b为正极，电极反应式为，则消耗氢离子，增大，B正确；C．由分析可知，a极电极反应式：，C正确；D．的物质的量为，根据选项A分析可知，消耗时转移电子，根据电荷守恒可知，可同时处理，其质量为，但是海水中还含有等杂质离子，故除去的质量小于，D错误；故选D。
3.（2025·河北衡水·一模）富集海水中锂的电化学系统如图所示，工作步骤如下：
①启动电源1，所在腔室的进入结构而形成。
②关闭电源1和海水通道，启动电源2，使中的脱出进入腔室2.
关于该电化学系统的说法正确的是
A．启动电源1时，电极1为阴极
B．启动至关闭电源1，若转化的与生成的之比为，可得中的
C．启动电源2时电极反应式为
D．电化学系统降低了腔室2中LiOH的浓度
【答案】B
【分析】由①可知，启动电源1，所在腔室的Li+进入结构而形成，可知中Mn元素的化合价降低，为阴极，电极反应式为，电极1为阳极，连接电源正极；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，使中的脱出进入腔室2，可知，电极2为阴极，电极反应式为：；阳极的电极反应式为：，以此分析解题。
【解析】A．由分析可知，室Ⅰ中电极Ⅰ连接电源Ⅰ的正极，作阳极，发生氧化反应，故A错误；B．根据分析可知，启动至关闭电源1，转化的n()与生成的n()之比为20：3，设生成的氧气为3ml，转移电子为12ml，根据阳极的电极反应式：，结合电子守恒，可知2ml生成时转移1.2ml电子，可得中的x=1.2，故B正确；C．启动电源2时，电极是阳极，电极反应式为：，故C错误；D．由分析可知，启动电源2，使中的脱出进入腔室2，电极2为阴极，电极反应式为：；提高了腔室2中的浓度，故D错误；故答案选B。
4.【物质制备+电化学原理分析】（2025·江西九江·三模）化合物K4C6N16具有较高能量密度，可用于高能材料领域。在KOH水溶液中，利用电解法制备K4C6N16的原理如图所示。下列说法正确的是
A．a为电源负极，b为电源正极
B．电解过程中，向Ni电极方向移动
C．电解生成的离子方程式为
D．每转移4ml电子时，生成1ml K4C6N16
【答案】C
【分析】由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为：；Pt电极失去电子生成，作阳极，电极反应为：，同时，Pt电极还伴随少量氧气生成，电极反应为：。
【解析】A．由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，则两者相连的b为电源负极，a为电源正极，A错误；B．电解过程中，阴离子向阳极移动，即向Pt电极移动，B错误；
C．由分析的两极反应可知，电解生成的离子方程式为，C正确；D．Pt电极伴随少量生成氧气，结合电子守恒，则每转移4ml电子时，生成小于1ml K4C6N16，D错误；故选C。
5.（2025·广东广州·模拟预测）电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是
A．石墨电极是负极 B．电极发生还原反应
C．溶液中向负极移动 D．石墨电极的电极反应式为：
【答案】D
【分析】由图可知，Mg为负极，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，石墨为正极，H2O2具有氧化性，被还原，则正极上H2O2得电子，且电流从正极流向负极，溶液中阴离子向负极移动。
【解析】A．由分析可知，Mg电极为电池的负极，A错误；B．电极失去电子发生氧化反应，B错误；C．溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，C错误；D．石墨为正极，H2O2具有氧化性，得到电子被还原：，D正确；故选D。
6.（2025·北京昌平·二模）钠硫电池装置示意图如下图所示。其中熔融Na为a的电极反应物，熔融S和为b的电极反应物，固体电解质可传导。下列说法不正确的是
A．放电时，b做正极
B．放电时，从a极室向b极室移动
C．充电时，阴极的电极反应式是
D．每产生或消耗1mlS，转移2ml电子
【答案】D
【分析】根据图片知，放电时，Na失电子发生氧化反应，所以a作负极、b作正极，负极反应为，正极反应为：，充电时a为阳极、b为阴极，阴极、阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反，据此解答。
【解析】A．在原电池中，发生还原反应的电极是正极。放电时，b极上熔融S和得电子，发生还原反应，所以b做正极，A选项正确；B．放电时，该装置为原电池，阳离子向正极移动。a为负极，b为正极，是阳离子，所以从a极室向b极室移动，B选项正确；C．充电时，阴极发生还原反应。在钠硫电池中，阴极是得到电子生成Na，电极反应式为，C选项正确；D．b极放电时的电极反应式为，每消耗xmlS，转移2ml电子，所以每消耗1mlS，转移电子，D 选项错误；故答案为：D。
7.【环境保护+电化学原理分析】（2025·山西晋中·二模）利用电化学氧化技术可以在电解槽中持续产生，是一种活性基团，可高效氧化苯酚生成，消除苯酚引起的水污染，装置如图所示。已知：a极生成，能进一步将极产物氧化，同时有生成。下列有关说法正确的是
A．a极的电极反应式：
B．b极连接电源正极，发生还原反应
C．生成的离子方程式：
D．消除苯酚，理论上有电子通过外电路
【答案】C
【分析】a极通入氧气生成，氧元素化合价降低，发生还原反应，a是阴极；b是阳极，b电极铁失电子生成Fe2+。
【解析】A．a极通入氧气生成，a极的电极反应式O2+2e-+2H+=H2O2，故A错误；B．a是阴极；b是阳极，b极连接电源正极，发生氧化反应，故B错误；C．a极生成，能进一步将极产物Fe2+氧化，同时有生成，生成的离子方程式，故C正确；D．苯酚被氧化生成二氧化碳，碳元素化合价由-升高为+4，消除苯酚，需要2.8ml，根据，阳极生成2.8mlFe2+，所以理论上有电子通过外电路，故D错误；选C。
8.【氨的合成+电化学原理分析】（2025·河北石家庄·二模）氮气还原耦合氢气氧化连续流电化学合成氨，以锂为介导，苯酚为质子穿梭剂，实现了常温常压条件下的高效合成氨，其装置及原理如图所示。
下列有关说法错误的是
A．电极X应连接电源的正极
B．电极Y反应之一：
C．电解过程中质子穿梭剂可循环使用，理论上无需添加
D．与常规铁催化合成氨比较，此方法降低能耗，减少了的排放
【答案】B
【分析】由图可知，氢气在电极X发生氧化反应，则X为阳极，氮气在电极Y发生还原反应，则电极Y为阴极，以此解题。
【解析】A．由分析可知，X为阳极，则电极X应连接电源的正极，A正确；B．电极Y为阴极，发生还原反应，则电极Y反应之一为：，B错误；C．由图可知，苯酚在该装置中可以循环使用，苯酚为质子穿梭剂，可循环使用，理论上无需添加，C正确；D．根据题意可知，该装置实现了常温常压条件下的高效合成氨，且没有二氧化碳排放，D正确；故选B。
9.（2025·吉林·二模）CO2的捕集和利用是实现“双碳”目标的一个重要研究方向，我国设计CO2熔盐捕获与转化装置(左图)，可与太阳能电池装置(图)联合实现绿色转化。
下列有关说法正确的是
A．左图装置B电极应该与图装置Y电极相连
B．左图装置A电极反应式为：
C．熔盐可用CCl4代替
D．理论上转移0.5ml电子可捕获标准状况下CO2气体2.8L
【答案】D
【分析】根据左图可知A极→O2，发生氧化反应生成单质O2，所以A为阳极，B为阴极，阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接，根据右图可知，Y极为电源正极、X极为电源负极。阳极反应式为，阴极电极反应式为：，以此解答该题。
【解析】A．由分析可知，B为阴极，Y极为电源正极，阴极与电源负极相接，B接太阳能电池的X电极，A错误；B．由分析知，左图装置A电极为阳极，阳极反应式为，B错误；C．熔盐提供离子导电，CCl4是非电解质，无法导电，不能代替，C错误；D．结合分析，A为阳极，电极反应式为，B为阴极，电极反应式为：，CO2与熔盐反应生成和，即， ，通过分析，总反应为，理论上转移4ml电子消耗1ml CO2，转移0.5ml电子则可捕获0.125ml CO2，可捕获标准状况下CO2气体体积为2.8L，D正确；故答案选D。
10.（2025·北京西城·二模）普鲁士蓝的化学式为。一种在空气中工作的普鲁士蓝电池的示意图如图所示，普鲁士蓝涂于惰性电极M上。闭合K，灯泡亮。待灯泡熄灭，断开K，一段时间后普鲁士蓝恢复。
下列说法不正确的是
A．闭合上的电极反应：
B．闭合K，一段时间后电解质溶液的质量增大
C．断开K，每生成，需要消耗
D．断开K，一段时间后电解质溶液中可能出现白色沉淀
【答案】B
【分析】闭合K，灯泡亮，构成原电池，惰性电极M上铁元素化合价下降，则惰性电极M是正极，Al是负极，断开K，被氧化为，普鲁士蓝恢复，据此解答。
【解析】A．惰性电极M是正极，铁元素化合价下降，发生得到电子的还原反应，电极反应为：，A正确；B．负极的反应为，当电路转移3ml电子时，有1mlAl进入溶液，同时正极会有转化为固体，故电解质溶液质量变小，B错误；C．由化合价变化可知，每生成，转移，做氧化剂，有：，根据转移电子守恒可知，需要消耗，C正确；D．断开K，一段时间后，由于氧气做氧化剂，溶液中将出现，与负极产生的结合生成，故溶液中可能出现白色沉淀是合理的，D正确；故选B。
11.（2025·甘肃白银·模拟预测）某研究团队开发出一种新型的固态电池(SSBs)他们先将纤维素与邻苯二甲酸酐转化为纤维素邻苯二甲酸酯大分子(CP)，再将CP与锂盐混合，形成固体电解质体系(CP-SSE)，该电池放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．利用纤维素制备CP-SSE符合可持续发展要求
B．CP分子间存在氢键，使其具有卓越的机械性能
C．放电时，b极反应为
D．充电时，当生成1ml 时，有7g 向左穿过CP-SSE
【答案】D
【分析】该电池为二次电池，由工作原理可知，放电时，a为负极，发生电极反应：，b为正极，发生电极反应：，装置中CP为电解质的固态载体。
【解析】A．纤维素属于可再生资源，利用纤维素制备CP-SSE符合可持续发展要求，A项正确；B．CP中存在羟基和氧原子，存在分子间氢键，增强了机械性能，B项正确；C．由分析可知，放电时，b极的电极反应为，C项正确；D．充电时，a极发生反应：，当生成1ml 时，消耗，即有7x g 向左穿过CP-SSE，D项错误；答案选D。
12.（2025·甘肃甘南·模拟预测）锂离子电池广泛应用于新能源汽车上，它具有能量密度大、工作寿命长的特点。一种锂离子电池原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电时A极发生反应
B．充放电过程中，只有一种元素化合价发生变化
C．隔膜为阳离子交换膜
D．电池充电时，A与电源的正极相连
【答案】B
【分析】由图可知，S到T为放电，放电时B极S→T，S中的Li+“脱嵌”透过隔膜移动到A电极，则放电时B极为负极，A极为正极，充电时，B极为阴极，A极为阳极；
【解析】A．据分析，A为正极，结合图像，作氧化剂，在正极得到电子还原为，电极反应式为，A正确；B．充放电过程中，C元素和I元素的化合价发生变化，B错误；C．放电时B极释放锂离子移向正极，所以隔膜为阳离子交换膜，C正确；D．电池充电时，A为电解池的阳极，应该与电源的正极相连，D正确；选B。
13.（2025·安徽·模拟预测）某沉积物-微生物电池可以回收处理含硫废渣(硫元素的主要存在形式为)其工作原理如图所示。已知：随酸性增强，硫氧化菌的活性逐渐降低，下列说法正确的是
A．电势：碳棒Y高于碳棒X
B．碳棒X存在电极反应：
C．工作一段时间后，硫氧化菌活性降低，电池效率也降低
D．每生成，理论上消耗(标准状况下)
【答案】C
【分析】由图可知，碳棒X极上得到电子生成，则碳棒X为正极，电极反应为：，碳棒Y为负极，发生氧化反应：；
【解析】A．由分析可知，碳棒X为正极，碳棒Y为负极，碳棒Y的电势比碳棒X的电势低，A错误；B．由分析可知，碳棒X的电极反应为：，B错误；C．电池总反应：，工作一段时间后氢离子浓度增大，酸性增强，硫氧化菌的活性降低，电池效率降低，C正确；D．负极上每生成，电路中转移7ml电子（S元素的化合价由价升至价），根据电子守恒，理论上消耗的物质的量为1.75ml，理论上消耗标准状况下39.2L的，D错误；答案选C。
14.（2025·山东烟台·二模）我国科学家设计了一套电化学装置，能够同时实现苯酚的无害化处理和电催化合成，其工作原理如图。下列说法错误的是
A．膜Ⅰ为阳离子交换膜
B．电子由d经外电路移动到a
C．c极的电极反应为
D．b极区每消耗1ml苯酚，可合成7ml
【答案】C
【分析】左侧具有氧化性，苯酚具有还原性，有自发的氧化还原反应，所以左侧装置是原电池，右侧装置是电解池，a极发生电极反应：，得电子，发生还原反应，所以a为正极，b极苯酚被氧化为CO2，发生氧化反应，b是负极，c是阴极，d是阳极。
【解析】A．a极发生电极反应：，得电子，发生还原反应，a为正极，为维持溶液电中性，阳离子要透过膜Ⅰ向阴极区移动，所以膜Ⅰ为阳离子交换膜，A正确；B．a是正极，b是负极；d是阳极，c是阴极；电子在外电路中从阳极流向正极，即由阳极d经外电路移动到正极a，B正确；C．c极的电极反应为，C错误；D．b极区每消耗1ml苯酚，根据化学方程式转移28ml电子，d极的电极反应为，转移28ml电子时，可合成7ml，D正确； 故选C。
15.（2025·安徽·三模）液流电池具有使用寿命长、储能规模大、深度放电、安全性高等优点，它广泛应用于储能领域。钒液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．电池在放电时，电解液中由Ⅰ室通过交换膜移向Ⅱ室
B．充电时电极M发生的电极反应为
C．在硫酸溶液中用草酸还原制备电解液，反应的离子方程式为
D．采用电解溶液可以制得五价钒离子电解液和三价钒离子电解液：阴极发生的电极反应为
【答案】D
【分析】由原理图可知：放电时电极M发生还原反应：，推出M为正极，N为负极，负极发生氧化反应：，据此解答。
【解析】A．由原理图可知：放电时电极M发生还原反应：，推出M为正极，N为负极，电解液中应由负极区移向正极区，即由Ⅱ室移向Ⅰ室，故A错误；B．充电时电极M为阳极，发生氧化反应，电极反应为，故B错误；C．草酸是弱酸，反应的离子方程式应为，故C错误；D．电解时阴极发生还原反应，电极反应为，故D正确；答案选D。
二、非选择题(共4小题，共55分)
16．（8分）（2025·上海奉贤·二模）新能源汽车所用蓄电池主要为二次锂电池。如：钴酸锂电池的总反应为：，用它做电源，按如图装置进行电解。
（1）通电后，d电极附近先出现白色沉淀，则d电极的反应为 ，m极为电源的 极。
（2）工业上一种制备反应的原理如下，下列说法正确的是_______（不定项）。
A．该反应中被氧化
B．是还原产物
C．每转移0.4ml电子，生成
D．标准状况下，每消耗11.2L的时，得到电子
（3）一定条件下，在2L容器中发生上述反应制备，10min内，固体的质量减少了23.2g，则此段时间内用表示的化学反应速率为 。
【答案】（每空2分）（1） 负 （2）C （3）
【分析】由题可知，d电极发生了氧化反应，即d为阳极，c、b、a电极分别为阴极、阳极、阴极；与d电极相连的n极为电源正极，故m为电源负极。
【解析】（1）d电极上Cu失电子与Cl-结合生成CuCl，电极反应为；由上述分析可知，m为负极；
（2）由制备反应方程式可知，C的化合价由升至+3，O的化合价由0降至-2，故氧化剂为，还原剂为；
A．中没有元素化合价变化，A错误；
B．是由发生氧化反应所得产物，属于氧化产物，B错误；
C．由化学方程式可知，每生成6个，转移4个电子，故每转移0.4ml电子，生成，即，C正确；
D．是还原剂，失去电子，D错误；
故答案选C；
（3）依题，当固体减少23.2g，说明气体增加了23.2g，根据化学方程式可知，当有1ml参与反应时，气体的质量增加，故实际参与反应的为0.1ml，v()=。
17．（16分）（23-24高三上·辽宁沈阳·期中）电化学原理在工农业生产中有重要应用。已知N2H4是一种重要的清洁高能燃料，产物无污染。根据如图所示装置回答下列问题(C1~C6均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)
（1）甲装置C2电极为 极，C1电极上的电极反应为
（2）装置中Ag电极上的电极反应为 ，若乙装置中溶液体积为400mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04ml电子时溶液pH约为 。
（3）丙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，膜X为 (填“阳离子”“阴离子”或“质子”)交换膜，当电极上通过0.04ml电子时，中间硫酸钠废水的质量改变 g(假定水分子不能通过膜X和膜Y)。
（4）电解一段时间后，丁装置中能观察到的现象是 ，丁装置中电解反应的总化学方程式为 。
【答案】（每空2分）（1）正 N2H4－4e－+4OH－ = N2+4H2O
（2）Ag++e－ = Ag 1
（3）阴离子 2.84
（4）Fe电极逐渐溶解，C6电极上有气泡产生，溶液中出现红褐色沉淀 Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑
【分析】利用肼-氧气燃料电池给乙、丙、丁三个电解池供电。在燃料电池中，通入燃料肼的C1电极为负极，通入氧气的C2电极为正极，和原电池正极相连的为电解池的阳极，和负极相连的为电解池的阴极。
【解析】（1）甲为燃料电池，肼和氧气发生反应生成无污染物，即生成氮气和水，所以肼为负极，氧气为正极，负极上肼失去电子发生氧化反应生成氮气，电极反应式为：N2H4－4e－+4OH－ = N2+4H2O。
（2）和电池正极相连的电极C3、C4和铁为阳极，和电池负极相连的银、C5和C6为阴极，银电极上Ag+得到电子生成银：Ag++e－ = Ag；C1电极上发生的电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，当电极上通过0.04ml电子时，生成0.04mlH+，电解后溶液中的H+的物质的量为0.04ml+0.4L×10-6ml/L≈0.04ml，溶液体积为400mL，则H+浓度为0.1ml/L，所以溶液的pH=1。
（3）丙装置中阳极C4的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极C5的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，要获得硫酸、烧碱和氢气，则硫酸钠废水中的硫酸根离子通过膜X进入阳极室，所以膜X为阴离子交换膜；当电极上通过0.04ml电子时，根据电子守恒，通过膜X的硫酸根离子为0.02ml，通过膜Y的钠离子为0.04ml，所以中间硫酸钠废水的质量减轻0.02ml×142g/ml=2.84g。
（4）丁装置中铁为阳极，在阳极铁失去电子转化为Fe2+，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH--，OH-和Fe2+生成Fe(OH)2，Fe(OH)2易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，电解一段时间后，丁装置中能观察到Fe电极逐渐溶解，C6电极上有气泡产生，溶液中出现红褐色沉淀，丁装置中电解反应的总化学方程式为：Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑。
18．（13分）（2025·河北·模拟预测）回答下列问题
（1）某同学利用原电池装置证明了反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能够发生，设计的装置如下图所示。为达到目的，其中石墨为 极，甲溶液是 ，证明反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能够发生的实验操作及现象是

（2）用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一，Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。

上图中作负极的物质是 。正极的电极反应式是 。
（3）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：阴极区的电极反应式为 。 电路中转移1 ml电子，需消耗氧气 L(标准状况)。

【答案】（除标注外，每空2分）（1）负（1分） FeSO4 或FeCl2溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色加深
（2）铁 NO＋8e-＋10H＋=NH＋3H2O
（3）Fe3+＋e-= Fe2+ 5.6L
【解析】（1）已知电池总反应为反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋，银离子化合价降低，得到电子，作正极，故石墨一侧仅为导电材料，作负极，甲溶液是含Fe2+的溶液，可以为FeSO4 或FeCl2溶液；证明反应能够发生，实际上即证明有Fe3+生成，实验操作及现象是：分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色加深；
（2）由图可知，电子从铁电极移到外侧，故铁电极失去电子，发生氧化反应，做负极，正极得到电子变为，电极反应式为＋8e-＋10H＋=＋3H2O；
（3）由题可知，HCl失去电子变为Cl2，发生氧化反应，做阳极，阴极区的电极反应式为Fe3+＋e-= Fe2+， 外侧Fe2+与氧气反应4Fe2++O2+4H+= 4Fe3++2H2O，电路中转移1 ml电子，需消耗氧气0.25ml，即5.6L(标准状况)。
19．（18分）（23-24高三上·全国·月考）氨是一种重要的化工原料，电化学合成氨在工业上起着相当重要的作用。
（1）电解法合成氨反应装置如图所示：

①b极为 (填“阴”或“阳”)极，a极的电极反应式为 。
②电解装置中质子交换膜的作用为 。
③若极产生的在一定条件下的体积为极中通入相同条件下的总体积为，则的转化率为 (保留两位有效数字)。
（2）近几年科学家研究通过一种生物燃料电池实现室温下合成氨，其工作原理如图：

该电池负极是电极 (填“a”或“b”)，正极反应式为 ；对比传统的工业合成氨，生物燃料电池合成氨的优点是 (任写一条)。
（3）科学家在以悬浮的纳米作催化剂，和为原料直接常压电化学合成氨方面取得了突破性进展。其工作原理如图所示：

①电极处发生的总反应为。已知该反应分为两步，其中第二步的反应为，则第一步反应为 。
②蒙乃尔筛网处发生的电极反应为 。
【答案】（每空2分）（1）①阳 ②为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴、阳两极产物接触 ③33
（2）a 条件温和(或生成氨的同时释放电能)
（3）① ②
【解析】（1）①根据图示可知：在b极上H2O中O元素失去电子发生氧化反应生成O2，因此b极为阳极；a极上N2得到电子发生还原反应生成NH3，因此a极为阴极，其电极反应式为：N2+6e-+6H+=2NH3；
②质子交换膜只允许H+和H2O通过，a极上会消耗H+，b极上会生成H+，NH3能与H+反应生成，因此质子交换膜的作用是：为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴、阳极产物接触；
③b极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，根据氧化还原反应得失电子守恒可知参加反应各物质关系式为2N2~3O2，生成O2和通入N2的体积比为3：2，实际情况在相同条件下通入N2的体积和生成O2 的体积比为672 L：336 L=2：1，即通入1 ml N2生成0.5 ml O2，因此N2的转化率为；
（2）根据装置中物质的转化过程，电极b上MV2+转化为MV+，过程中得到电子，则电子从电极a流向电极b，电极a为负极，电极b为正极；正极的电极反应式为MV2++ e-- =MV+；该电化学装置运行过程中，利用生物燃料电池在室温下合成氨，既不需要高温加热，同时还能将化学能转化为电能，因此较之于传统的合成氨工业，该方法的优点有：条件温和、生成氨的同时释放电能，故答案为：a；MV2++ e-- =MV+；条件温和(或生成氨的同时释放电能)；
（3）①Ni电极处两步反应合并得到总电极反应式N2＋6e-＋6H2O=2NH3＋6OH-，再根据电解质成分及第二步反应的方程式，总方程式与第二步反应方程式拆分，得到第一步相应电极反应式，所以本问应填“Fe2O3＋6e-＋3H2O=2Fe＋6OH-”；
②根据产物分析，Ni电极是阴极，所以蒙乃尔筛网所在电极是阳极，再根据电解液成分，该电极处应是OH-失电子生成O2和H2O，所以本问应填“4OH--4e-=2H2O+O2↑”。