课时 2 电解原理的应用

由【思路导引】可知，电极 $ \mathrm{a} $ 为阳极，电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}↑.} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 、 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 在阴极生成，为了增强溶液导电性，阴极室的 $ {\rm \mathrm{B}} $ 处通入的是稀 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；若改用阴离子交换膜， $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 会通过阴离子交换膜向阳极移动，与阳极产生的 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 发生反应，会影响生产效果， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；理论上，每生成 $ {\rm 22.4\mathrm{L}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ （标准状况为 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ），转移 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{e}}^{-} $ ，根据得失电子守恒知，阴极会生成 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ，同时有 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ 由阳极室移入阴极室，即阴极室中生成 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

右侧为电解池的阳极，连接电源的正极， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；由【思路导引】知， $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ 由阳极移向阴极，即从右往左移动， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；根据【思路导引】，阴极电极反应为 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}+6{\mathrm{e}}^{-}+3{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}2\mathrm{F}\mathrm{e}+6{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；理论上每消耗 $ {\rm 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{F}\mathrm{e}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 转移 $ 3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，生成 $ 1.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 氯气，同时有 $ {\rm 3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ 从阳极室移入阴极室，阳极室溶液减少的质量 $ =1.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×71\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}+3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×23\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=175.5\mathrm{g} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

电镀时应该以镀件（待镀制品）为阴极，连接电源的负极，以镀层金属为阳极，连接电源正极，以含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液， $ {\rm \mathrm{A}} $ 、 $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；装置图中缺少外接直流电源， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

电解精炼粗铜时，粗铜与电源的正极连接， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；电解精炼铜时，粗铜中铜和比铜活泼的金属均会溶解，而阴极只有铜析出，所以阳极溶解铜的质量不等于阴极析出铜的质量， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ {\rm \mathrm{S}\mathrm{e}} $ 单质难溶于水，可以通过过滤法分离出 $ {\rm \mathrm{S}\mathrm{e}} $ 单质，需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；溶液①中含 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{T}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{3}} $ ，电解溶液①得到单质碲， $ {\rm {\mathrm{T}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{3}^{2-}} $ 在阴极得到电子被还原生成 $ {\rm \mathrm{T}\mathrm{e}} $ ，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{T}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{3}^{2-}+3{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{T}\mathrm{e}+6{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由题图知，右侧惰性电极与电源正极相连，为电解池阳极；左侧惰性电极与电源负极相连，为电解池阴极。电解时，溶液中的阴离子向阳极移动，即 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ 溶液中的 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{r}}^{-}} $ 向阳极移动，在交换室2中与右侧双极膜中水提供的 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 结合生成 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ ，则出口4的产物为 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ 溶液， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；电解时，阳离子向阴极移动，则双极膜中的水解离出的 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 移向阴极液， $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 得电子能力强于 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ ，在阴极上放电生成 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 逸出，则出口1溶液中含有 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ ，应为硫酸钠溶液， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{r}}^{-}} $ 不能通过双极膜，不会进入阳极液中， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；电解池阳极处发生氧化反应，双极膜中的水解离出的 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 向阳极移动，放电顺序： $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-} > {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ ，则在阳极处发生的反应为 $ {\rm 4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}-4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_{2}↑.} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

电解法制取活泼金属时应电解熔融态的金属离子化合物， $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{3}} $ 属于共价化合物，熔融状态下不能导电，而 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{l}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 属于离子化合物，熔融状态下能导电， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；电解法生产 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{l}} $ 时，阴极发生反应 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{l}}^{3+}+3{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{A}\mathrm{l}} $ ，每转移 $ 3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，理论上就能生产出 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 的铝单质， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；电解饱和 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 溶液和金属钠的冶炼都用到了 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ ，电解时阳极都是 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}} $ 失去电子生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；在电解饱和 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 溶液时，电解池中的阴极上 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 得电子生成 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ， $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ 向阴极区移动，阴极区产生的是 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 和 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由【思路导引】知， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；每转移 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{e}}^{-} $ ，左侧阳极反应中生成 $ {\rm 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ ，有 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ 通过质子交换膜移至阴极室，剩余 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ ，且反应消耗 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，溶液中 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 浓度增大， $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 逐渐减小， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；标准状况下 $ {\rm 22.4\mathrm{L}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的物质的量为 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，根据阴极电极反应式可得关系式： $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}～16{\mathrm{e}}^{-}} $ ，因此消耗 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ ，电路中通过 $ 16\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；由电极反应式可知， $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 与电子的关系式为 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}～2{\mathrm{e}}^{-}} $ ， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 与电子的关系式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}～16{\mathrm{e}}^{-}} $ ，根据得失电子守恒知，相同条件下，处理 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的体积比为 $ 8:1 $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

$ {\rm \mathrm{C}} $ 极为阴极，铂为惰性电极，电解 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液时，阴极反应为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑+2{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}.} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误； $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液呈紫色是因为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}^{-}{}_{4}} $ 呈紫色，电解池中阴离子向阳极移动，即紫色向 $ {\rm \mathrm{D}} $ 极方向移动， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{B}} $ 中有 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 生成，则 $ {\rm \mathrm{B}} $ 中电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑+2{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}.} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；电解一段时间后， $ {\rm \mathrm{A}} $ 、 $ {\rm \mathrm{B}} $ 中均有气体包围电极，断开 $ {\rm {\mathrm{K}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{K}}_{3}} $ ，闭合 $ {\rm {\mathrm{K}}_{1}} $ 后，此装置构成氢氧燃料电池，产生电流，检流计指针偏转， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

电极 $ \mathrm{m} $ 为电解池的阴极，与直流电源负极相连， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；双极膜中的氢离子移向电极 $ \mathrm{m} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；由【思路导引】可知，转移 $ 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{e}}^{-} $ 时，阳极区消耗 $ {\rm 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 生成 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，双极膜中 $ {\rm 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 电离产生的 $ {\rm 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 移至右侧阳极区， $ {\rm n({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $ 不变， $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 增多，因此电解一段时间后右池中 $ {\rm c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $ 减小，溶液 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 减小， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；生成 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 时，电路中转移 $ 0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，因此有 $ {\rm 0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ 移向左侧，双极膜中消耗 $ 0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 水，双极膜中解离的水的质量为 $ 0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×18\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=14.4\mathrm{g} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

导电碳刷电极为阳极，连接电源正极， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确。阳极区反应： $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}-2{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\mathrm{H}+3{\mathrm{H}}^{+}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}^{+}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}-4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}↑+4{\mathrm{H}}^{+}.} $ ，阳极区总反应为 $ {\rm 2{\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}-6{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}↑+8{\mathrm{H}}^{+}.} $ ，阴极区反应： $ {\rm [\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]^{3-}+{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}[\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]^{4-}} $ ，每转移 $ 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{e}}^{-} $ ，阳极区产生 $ {\rm 8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ ，有 $ {\rm 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ 移至右侧阴极区，且阴极电极反应不消耗 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ ，则阳极区、阴极区 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 浓度均增大， $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 均减小， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确。阳极总反应为 $ {\rm 2{\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}-6{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}↑+8{\mathrm{H}}^{+}.} $ ，将 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}} $ 处理为 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 时，生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}}_{2}(28\mathrm{g}} $ ，逸出 $ ) $ 和 $ {\rm 8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ ，同时 $ {\rm 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}(6\mathrm{g})} $ 通过质子交换膜移向阴极，阳极区溶液质量减少 $ 28\mathrm{g}+6\mathrm{g}=34\mathrm{g} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误。该电池依赖厌氧氨氧化菌，高温会导致该菌变性失活，处理效率下降， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由题图可知，热端电极失电子，是负极，电极反应： $ {\rm [\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]^{4-}-{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}[\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]^{3-}} $ ，冷端电极得电子，是正极，电极反应： $ {\rm [\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]^{3-}+{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}[\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]^{4-}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；由题图及 $ {\rm \mathrm{A}} $ 项分析可知，负极（热端电极）消耗 $ {\rm {[\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]}^{4-}} $ 生成 $ {\rm {[\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]}^{3-}} $ ，正极（冷端电极）消耗 $ {\rm {[\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]}^{3-}} $ 生成 $ {\rm {[\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]}^{4-}} $ ，为维持电荷守恒， $ {\rm {[\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]}^{3-}} $ 、 $ {\rm {[\mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{C}\mathrm{N})}_{6}]}^{4-}} $ 需要在两极之间迁移，为保持冷端电极和热端电极的温差，必须设置隔热材料，故需要在电解质溶液中设置隔热的阴离子交换膜， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；热电化学电池工作原理是利用冷端和热端之间的温差产生电能，温差越大，电子转移的驱动力就越强，电池电压越高，升高冷端电极处的温度，会减小冷端和热端之间的温差，导致电压减小， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；将装置中的负载改为电源，则装置变为电解池，阳极吸热（制冷）、阴极放热（制热），可以同时实现制冷和制热的效果， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

乙为精炼铜的装置，则粗铜作阳极，精铜作阴极，电源的右侧与粗铜相连，为电源的正极，左侧为负极，所以甲装置中的 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极为阴极， $ {\rm \mathrm{C}} $ 电极为阳极。若将 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极和 $ {\rm \mathrm{C}} $ 电极位置互换，则 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极作阳极，通电后，阳极上 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 失电子生成 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{2+}} $ 进入溶液，溶液中的 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}} $ 就不可能在阳极上失电子生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ ，另外，阴极区可能会生成 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}} $ 沉淀，不属于氯碱工业， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误。甲装置工作时， $ {\rm \mathrm{C}} $ 电极上 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}} $ 失电子生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，则阳极区的 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ 透过离子交换膜迁移至左侧 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极附近，所以此离子交换膜可以是阳离子交换膜，若为阴离子交换膜，则 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极处产生的 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 会进入 $ {\rm \mathrm{C}} $ 电极区和氯气反应， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误。电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中比铜活泼的有 $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}} $ 、 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 、 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{i}} $ 等，它们在阳极上优先失去电子被氧化，阳极上的主要反应为 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}} $ ，其他电极反应式有 $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{Z}\mathrm{n}}^{2+}} $ 、 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{F}\mathrm{e}}^{2+}} $ 等，比铜不活泼的 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}} $ 、 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{t}} $ 、 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{u}} $ 等成为阳极泥，电解液为硫酸铜溶液，纯铜作阴极，阴极上 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}} $ 得到电子被还原为 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}} $ ，阴极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{u}} $ ，按得失电子守恒，阳极上溶解的铜的物质的量小于阴极上析出的铜的物质的量，则电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度变小， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误。电解一段时间后去掉 $ {\rm \mathrm{X}} $ 并将 $ {\rm \mathrm{C}} $ 电极换成 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}} $ 电极继续通电，则 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极为阴极，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子， $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}} $ 电极为阳极，阳极上镁失电子生成 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ ， $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 与溶液中的 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 反应生成 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}} $ ，则镁电极的电极反应式为 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}-2{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{M}\mathrm{g}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由题图可知，在 $ {\rm \mathrm{M}} $ 电极上 $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}} $ 转化为 $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}{}_{3}} $ ， $ {\rm \mathrm{I}} $ 元素化合价升高，则 $ {\rm \mathrm{M}} $ 电极为阳极， $ {\rm \mathrm{M}} $ 电极接电源的正极， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{N}} $ 电极为阴极，阴极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}^{+}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑.} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；二氧化硫在电解池中与 $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}{}_{3}} $ 反应，离子方程式为 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{I}}^{-}{}_{3}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}3{\mathrm{I}}^{-}+{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}+4{\mathrm{H}}^{+}} $ ，相当于每转移2个电子，在阳极区生成4个氢离子，而在阴极转移2个电子消耗2个氢离子，则溶液中氢离子浓度增大， $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 减小， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；由硫原子守恒和 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{I}}^{-}{}_{3}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}3{\mathrm{I}}^{-}+{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}+4{\mathrm{H}}^{+}} $ 可得如下关系： $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}\sim 2{\mathrm{e}}^{-}\sim {\mathrm{I}}^{-}{}_{3}} $ ，电解消耗的电量为 $ x $ 库仑，则二氧化硫的体积分数为 $ {\rm \dfrac{\dfrac{x}{2×96500}×22.4}{V×{10}^{-3}}×100\%=\dfrac{112x}{965V}×100\%} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由分析知， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确。 $ \mathrm{b} $ 电极为燃料电池正极， $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 在正极得电子，酸性条件下，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{H}}^{+}+4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；装置Ⅱ中生成 $ {\rm 11.2\mathrm{L}} $ （标准状况） $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 时，对应电极反应为 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}↑.} $ ，则电路中转移 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，串联电路中，各装置转移电子数相等，故通过质子交换膜的 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 为 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；装置Ⅰ中 $ \mathrm{a} $ 电极上反应为 $ {\rm {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{5}\mathrm{O}\mathrm{H}-4{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+4{\mathrm{H}}^{+}} $ ，生成 $ {\rm 6.0\mathrm{g}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}(0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l})} $ ，转移电子 $ 0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，装置Ⅲ中两极分别生成 $ {\rm 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{u}} $ 与 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{2}} $ ，则硫酸铜溶液质量减少 $ 12.8\mathrm{g}+3.2\mathrm{g}=16\mathrm{g} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。