专题 6 电极反应式的书写
一、刷难关
1．一种高容量水系电池如图所示。电池工作时，下列说法正确的是（ ）
已知：放电时，电极Ⅱ上 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}} $ 减少；电解液为硫酸酸化的 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液。
A． $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液属于电解质
B．电极Ⅱ上的电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{H}}^{+}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{M}\mathrm{n}}^{2+}} $
C．电极Ⅰ上发生还原反应，失去电子
D．外电路中，电子的流动方向为电极Ⅰ $ \to $ 导线 $ \to $ 电极Ⅱ
答案：D
解析：电解质是指在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物， $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液是混合物，不属于电解质， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；放电时电极Ⅱ上 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}} $ 减少，则 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}}^{2+}} $ ， $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{n}} $ 元素化合价由 $ +4 $ 价降低到 $ +2 $ 价，发生还原反应，得到电子，为正极，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{H}}^{+}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{M}\mathrm{n}}^{2+}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；放电时，电极Ⅰ为负极，发生氧化反应，失去电子，电极反应式为 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{M}\mathrm{n}}^{2+}+\mathrm{S}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；外电路中电子从负极（电极Ⅰ）经导线流向正极（电极Ⅱ）， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
2．中国团队在巴塞罗那获得“镁未来技术奖”。一种以 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}-} $ 聚乙烯醇为电解液的镁电池如图所示，反应原理为 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}+{\mathrm{V}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}\stackrel{放电}{\underset{充电}{⇌}}{\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{V}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 。下列说法正确的是（ ）
A．充电时， $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 嵌入 $ {\rm {\mathrm{V}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 晶格中
B．放电一段时间后，聚乙烯醇中的 $ {\rm c({\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+})} $ 增大
C．放电时，正极的电极反应为 $ {\rm {\mathrm{V}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}+2{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}\xlongequal{}{\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{V}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $
D．可将聚乙烯醇电解液换成 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 水溶液
答案：C
解析：充电时，阳极电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{V}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}+{\mathrm{V}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ ， $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 从 $ {\rm {\mathrm{V}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 中脱离，向石墨极移动， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；由放电总反应知，放电时总反应不消耗电解液中 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ ，负极生成的 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 嵌入 $ {\rm {\mathrm{V}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 晶格中，所以放电一段时间后，聚乙烯醇中的 $ {\rm c({\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+})} $ 几乎保持不变， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；由【思路导引】可知， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；若将电解液换成 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 水溶液， $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}} $ 能与水缓慢反应生成 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ ，电池可能鼓包， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。
3．回答下列问题：
（1） 将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。图甲是通过人工光合作用，以 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 为原料制备 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 的原理示意图。电极 $ \mathrm{b} $ 作 极，表面发生的电极反应为 。
（2） 某电池的原理如图乙所示，该电池从浓缩海水中提取 $ {\rm \mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 的同时又获得了电能。
① $ {\rm \mathrm{X}} $ 极为 极， $ {\rm \mathrm{Y}} $ 极反应式为 。
② $ {\rm \mathrm{Y}} $ 极生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 时， $ {\rm \mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{L}\mathrm{i}}^{+}} $ 移向 （填“ $ {\rm \mathrm{X}} $ ”或“ $ {\rm \mathrm{Y}} $ ”）极。
（3） 一种以肼 $ {\rm ({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{H}}_{4})} $ 为液体燃料的电池装置如图丙所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂， $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 作电解质。负极反应式为 ；正极反应式为 。电池的总反应为 。
答案：（1） 正； $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $
（2） ① 正； $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}↑.} $
② 2； $ {\rm \mathrm{X}} $
（3） $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}-4{\mathrm{e}}^{-}+4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}↑+4{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}.} $ ； $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ； $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}+{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $
解析：（1） 在原电池中，电极 $ \mathrm{b} $ 上 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 得电子转化为 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ ，所以电极 $ \mathrm{b} $ 是正极，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 。
（2） ① 由题图知， $ {\rm \mathrm{X}} $ 极室加入稀盐酸， $ {\rm \mathrm{X}} $ 极上 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 得电子生成氢气，说明 $ {\rm \mathrm{X}} $ 极上发生还原反应，则 $ {\rm \mathrm{X}} $ 极为正极， $ {\rm \mathrm{Y}} $ 极为负极，负极上发生氧化反应，电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}↑.} $ 。
② 根据电极反应 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}↑.} $ 可知， $ {\rm \mathrm{Y}} $ 极生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 时，转移 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，则有 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{L}\mathrm{i}}^{+}} $ 移向正极即 $ {\rm \mathrm{X}} $ 极。
（3） $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}} $ 为液体燃料，空气中的氧气作氧化剂， $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液作电解质溶液，该燃料电池总反应为 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}+{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，负极上发生氧化反应，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}-4{\mathrm{e}}^{-}+4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}↑+4{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}.} $ ，正极上发生还原反应，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 。
4．二氧化氯 $ {\rm ({\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{2})} $ 是一种高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前一种电解法制取 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{2}} $ 工艺的原理如图，电极材料均为石墨烯。下列说法错误的是（ ）
A．产物 $ {\rm \mathrm{X}} $ 是 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $
B．离子交换膜属于阴离子交换膜
C．阳极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}-5{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{2}↑+4{\mathrm{H}}^{+}.} $
D．生成 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{2}} $ 时，阴极生成 $ {\rm 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $
答案：B
解析：题图中电解池左侧有 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{2}} $ 生成，氯元素化合价升高，被氧化，左侧电极为电解池阳极，右侧电极为电解池阴极，阴极上水得电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，故产物 $ {\rm \mathrm{X}} $ 是氢气， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；阴极反应生成 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ，钠离子向阴极移动，得到 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液，所以离子交换膜属于阳离子交换膜， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；左侧电极为电解池阳极，氯离子失去电子发生氧化反应生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{2}} $ ，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}-5{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{2}↑+4{\mathrm{H}}^{+}.} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；由阳极反应式可知，生成 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{2}} $ 时，转移 $ 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{e}}^{-} $ ，通过阳离子交换膜的钠离子为 $ 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，阴极反应为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑+2{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}.} $ ，阴极生成 $ {\rm 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ，则生成 $ {\rm 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
5．电化学原理在降低碳排放、实现“碳中和”目标中有广泛应用。回答下列问题：
（1） 我国科技工作者设计了工作原理如图甲所示的可充电 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}-{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 电池，以 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}{(\mathrm{T}\mathrm{F}\mathrm{S}\mathrm{I})}_{2}} $ 为电解质，电解液中加入 $ {\rm 1，} 3- $ 丙二胺 $ {\rm (\mathrm{P}\mathrm{D}\mathrm{A})} $ 以捕获 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ ，放电时 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 还原为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 。
① 充电时 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}} $ 电极应接电源的 （填“正”或“负”）极，当电路中有 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子通过时，离子通过阳离子交换膜的情况（包含物质的量、种类、移动方向）为 。
② 放电时多孔碳纳米管电极上的电极反应式为 。
（2） 在稀硫酸中利用电催化可将 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化为多种有机物，其原理如图乙所示：
① $ \mathrm{a} $ 极是电源的 （填“正”或“负”）极，交换膜 $ {\rm \mathrm{X}} $ 最好是 （填“阳”或“阴”）离子交换膜；若将 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{t}} $ 电极换为 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}} $ 电极，其后果是 。
② 写出电解时生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}} $ 的电极反应式： ；电解时电解质溶液中 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 的数量 （填“基本不变”“明显变大”或“明显变小”）。
答案：① 负；有 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 自右向左通过阳离子交换膜
② $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}+2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $
（2） ① 正；阳；左端铜电极会被腐蚀直至消失
② $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+10{\mathrm{e}}^{-}+10{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+3{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ；基本不变
解析：（1） 放电时 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ ，碳元素化合价由 $ +4 $ 价降低为 $ +3 $ 价，发生还原反应，所以多孔碳纳米管电极为正极、 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}} $ 电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}} $ 电极为阴极。
① 充电时原电池的负极与电源的负极相连，阴极区 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 会转化为 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}} $ ，电解时，阳离子移向阴极，故充电时 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 从右向左移动，电路中转移的电子所带电量与通过阳离子交换膜的 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 所带电量相等，因此通过阳离子交换膜的 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 的物质的量为 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 。
② 由工作原理图可知，放电时 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 在多孔碳纳米管电极上得电子转化为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ ，故有 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 参与电极反应，相应的电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}+2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 。
（2） ① $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化为有机物时碳元素化合价降低，因此 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 发生了还原反应， $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}} $ 电极是阴极， $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{t}} $ 电极是阳极，则 $ \mathrm{a} $ 极是电源的正极； $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化为有机物时，需要氢元素，阳极上水失去电子得到 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ ，因此 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 需要通过交换膜 $ {\rm \mathrm{X}} $ 进入阴极区，则交换膜 $ {\rm \mathrm{X}} $ 最好是阳离子交换膜；若将 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{t}} $ 电极换为 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}} $ 电极， $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}} $ 会失去电子，导致电极被腐蚀，直至消失。
② 电解时阴极的电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+10{\mathrm{e}}^{-}+10{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+3{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 、 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+12{\mathrm{e}}^{-}+12{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}+4{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，阳极电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}-4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}4{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{O}}_{2}↑.} $ ，由两个电极反应式可知，电解过程中溶液中 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 的数量基本不变。
6．利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ ，装置如下，下列说法正确的是（ ）
A．电极 $ \mathrm{b} $ 反应式是 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $
B．电极 $ \mathrm{c} $ 反应式为 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}-2{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}+2{\mathrm{H}}^{+}} $
C．甲中每消耗 $ {\rm 64\mathrm{g}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ ，乙中有 $ {\rm 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ 通过隔膜
D．每转移 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，生成 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 和 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $
答案：D
解析：由【思路导引】可知，电极 $ \mathrm{b} $ 为正极，酸性条件下， $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 在正极得到电子发生还原反应生成水， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；由【思路导引】可知，电极 $ \mathrm{c} $ 为电解池的阳极，在无水硝酸作用下， $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 在阳极失去电子发生氧化反应生成 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ ，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}-2{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}\xlongequal{}2{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}+2{\mathrm{H}}^{+}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ {\rm 64\mathrm{g}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 的物质的量为 $ \dfrac{64\mathrm{g}}{64\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}}=1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ， $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 失去 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ ，由得失电子守恒可知， $ \mathrm{d} $ 电极上 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ 得 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{e}}^{-} $ ，生成 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 氢气，则乙中有 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ 通过隔膜由左侧移向右侧， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；结合 $ {\rm \mathrm{B}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}} $ 项分析知，每转移 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，电极 $ \mathrm{c} $ 处生成 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 、电极 $ \mathrm{a} $ 处生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
7．相同金属在不同浓度的盐溶液中可形成浓差电池。下图是利用浓差电池电解 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液 $ (\mathrm{a} $ 、 $ \mathrm{b} $ 电极均为石墨电极 $ ) $ 的装置，可以制得 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 、 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 。下列说法不正确的是（ ）
A． $ \mathrm{a} $ 电极的电极反应为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑+2{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}.} $
B．离子交换膜 $ \mathrm{c} $ 、 $ \mathrm{d} $ 分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．电池放电过程中， $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}(2)} $ 电极的电极反应为 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}} $
D．电池从开始工作到停止放电，电解池阳极区理论上可生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $
答案：D
解析：由上述【思路导引】可知， $ {\rm \mathrm{A}} $ 、 $ {\rm \mathrm{B}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；当浓差电池中左右两槽中 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}} $ 浓度相等时，停止放电，即 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}(1)} $ 电极槽中 $ {\rm c({\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+})=\dfrac{2.5+0.5}{2}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}=1.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 时，停止放电， $ {\rm \mathrm{\Delta }n({\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+})=2\mathrm{L}×1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}=2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，共转移 $ 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，根据阳极电极反应式可知，阳极会生成 $ {\rm 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ ，即阳极区生成 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。