第四章素养检测

碱性条件下， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 失电子生成的 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 会与 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 反应,最终转化为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}^{2-}} $ ，则负极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}+10{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}-8{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}^{2-}+7{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；电解氯化镁溶液时，阴极上水放电生成 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ ， $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 会和 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 反应生成 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}} $ ，则阴极的电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑+\mathrm{M}\mathrm{g}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}.} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；钢铁发生吸氧腐蚀时， $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 在正极上得电子生成 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ，电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误； $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{l}} $ 作阳极电解 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液时， $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{l}} $ 被氧化为 $ {\rm {[\mathrm{A}\mathrm{l}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{4}]}^{-}} $ ，阳极电极反应式为 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{l}+4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}-3{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}[\mathrm{A}\mathrm{l}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{4}]^{-}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

电解精炼铜时，阳极溶解的金属包含比铜活泼的杂质（如 $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}} $ 、 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 等），导致实际转移的电子数无法确定， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；析氢腐蚀中，负极反应式为 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{F}\mathrm{e}}^{2+}} $ ，正极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}^{+}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑.} $ ，正极产生标准状况下 $ {\rm 67.2\mathrm{L}(3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}){\mathrm{H}}_{2}} $ ，转移 $ 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，被氧化的 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 原子数目为 $ {\rm 3{N}_{\mathrm{A}}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；铅酸蓄电池负极反应为 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{b}-2{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}\xlongequal{}{\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ ，负极增加的质量即 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ 的质量，负极质量增加 $ 96\mathrm{g} $ ，转移 $ {\rm 2{N}_{\mathrm{A}}} $ 个电子， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；未指明标准状况，无法计算 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 物质的量及转移电子数， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

由【思路导引】知右侧为阴极区，阴极电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}↑.} $ ， $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 浓度增大，阴极区溶液的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 增大， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；左侧电极为阳极， $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 在阳极失去电子，发生氧化反应，电极反应为 $ {\rm 4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}-4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_{2}↑.} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；在右侧电极附近产生氢氧根离子，钾离子通过阳离子交换膜向阴极区移动，所以除去杂质后氢氧化钾溶液从 $ \mathrm{b} $ 口导出， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

由题图可知， $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}-\mathrm{P}\mathrm{t}} $ 电极上硝酸根离子得电子转化为氮气，则 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}-\mathrm{P}\mathrm{t}} $ 电极为阴极， $ {\rm \mathrm{N}} $ 为电源负极， $ {\rm \mathrm{M}} $ 为电源正极，则 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{t}} $ 电极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子。根据分析可知， $ {\rm \mathrm{N}} $ 为电源负极， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；阴极区电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}+10{\mathrm{e}}^{-}+6{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}↑+12{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}.} $ ，每生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}}_{2}} $ ，生成 $ {\rm 12\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ，转移 $ 10\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{e}}^{-} $ ， $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{t}} $ 电极为阳极，电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}-4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}4{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{O}}_{2}↑.} $ ，则实际上有 $ {\rm 10\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ 由阳极区通过质子交换膜转移到阴极区，因此阴极区溶液的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 逐渐变大， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；阴极区每生成 $ 5.6\mathrm{g} $ 即 $ 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 氮气，转移 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，阳极上生成 $ 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 即 $ 16\mathrm{g} $ 氧气，同时还有 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 即 $ 2\mathrm{g} $ 氢离子转移到右侧，左侧溶液质量减少 $ 16\mathrm{g}+2\mathrm{g}=18\mathrm{g} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

充电时 $ {\rm {\mathrm{F}}^{-}} $ 从乙电极移向甲电极，则甲电极是阳极，乙电极是阴极；放电时，甲电极是正极，乙电极是负极。放电时，甲电极发生还原反应，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{i}\mathrm{F}}_{3}+3{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{B}\mathrm{i}+3{\mathrm{F}}^{-}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；放电时，电子从乙电极经导线流向甲电极，电子不进入电解液中， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；充电时，乙电极是阴极，与外加电源的负极相连， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；充电时，甲电极的电极反应式为 $ {\rm \mathrm{B}\mathrm{i}-3{\mathrm{e}}^{-}+3{\mathrm{F}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{B}\mathrm{i}\mathrm{F}}_{3}} $ ，电极增加的质量是氟元素的质量，因此导线上每通过 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子时，甲电极质量增加 $ 19\mathrm{g} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由分析可知， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；放电时负极反应式为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{x}{\mathrm{C}}_{6}-x{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}x{\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}+6\mathrm{C}} $ ，充电时阴极得电子发生还原反应，电极反应式为 $ {\rm x{\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}+6\mathrm{C}+x{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{x}{\mathrm{C}}_{6}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；根据 $ {\rm \mathrm{B}} $ 项中阴极电极反应式，可知转移 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{e}}^{-} $ ，石墨烯电极增加的质量为 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{a}} $ 的质量即 $ 23\mathrm{g} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；钠易与水反应，所以该电池不能用水溶液作为电解质，原电池中阳离子由负极向正极迁移，所以放电时 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ 从左向右迁移， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

铜的还原性非常弱，不能与酸反应产生 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ ，铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是化学腐蚀， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；铁发生电化学腐蚀生成的是 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{2+}} $ ，用 $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{S}\mathrm{C}\mathrm{N}} $ 溶液无法检验，因此一段时间后向三颈烧瓶中加入 $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{S}\mathrm{C}\mathrm{N}} $ 溶液，溶液未变红，并不能说明铁被保护， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；压强传感器测得压强几乎未发生变化，可能是析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，消耗的 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 体积和释放的 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 体积相近， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；采油平台的钢铁构筑物与外接电源的负极相连叫外加电流法， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由题意知，放电过程中， $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}} $ 被氧化为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{4}} $ ， $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}}_{3}} $ 被还原为 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ ，左侧电极放电时作正极，发生还原反应，则左储罐电解质为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}}_{3}/\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ ，充电时与电源正极相连，右储罐电解质为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}/{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{4}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；电池中膜两侧分别为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{4}} $ 、 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}}_{3}} $ ，若阴离子通过离子选择性膜，则无法隔离两侧溶液，故中间离子选择性膜为阳离子交换膜， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；电池充电时阴、阳极电极反应分别为放电时负、正极电极反应式的逆反应，故充电时 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{4}} $ 在阴极得到电子生成 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}} $ ，则电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{4}+2{\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；用题给电池作电源电解硫酸铜溶液（电极为惰性电极），阳极电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}-4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{O}}_{2}↑+4{\mathrm{H}}^{+}.} $ ，阴极电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{u}} $ 、 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑+2{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}.} $ ，一段时间后需往溶液中加入 $ {\rm 0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{u}}_{2}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ 才能使原硫酸铜溶液复原，说明阴极析出 $ {\rm 0.6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{u}} $ 和 $ {\rm 0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}} $ ，阳极析出 $ {\rm 0.45\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{2}} $ ，共转移 $ 1.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

充电时 $ {\rm \mathrm{A}} $ 电极是阴极、 $ {\rm \mathrm{B}} $ 电极是阳极，锂离子向阴极移动，则 $ {\rm {\mathrm{L}\mathrm{i}}^{+}} $ 从 $ {\rm \mathrm{B}} $ 电极区域移向 $ {\rm \mathrm{A}} $ 电极区域， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；充电时， $ {\rm \mathrm{A}} $ 电极为阴极，阴极上发生还原反应，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}}_{6}+x{\mathrm{L}\mathrm{i}}^{+}+x{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{L}\mathrm{i}}_{x}{\mathrm{C}}_{6}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；放电时 $ {\rm \mathrm{B}} $ 电极为正极，正极反应式为 $ {\rm {\mathrm{L}\mathrm{i}}_{1-x}{\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}}_{2}+x{\mathrm{L}\mathrm{i}}^{+}+x{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；根据电池总反应知，放电时负极产生锂离子，锂离子向正极移动得到 $ {\rm {\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}}_{2}} $ ，更有利于从正极中回收锂， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由分析可知， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；由【思路导引】可知，乙室的 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}} $ 电极为正极，故电势高于甲室的 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}} $ 电极， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；石墨1电极为阳极，电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}↑.} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；乙室的 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}} $ 电极发生反应 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{g}}^{+}+{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{A}\mathrm{g}} $ ，增加的质量为生成的 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}} $ 的质量，则 $ {\rm n(\mathrm{A}\mathrm{g})=\dfrac{21.6\mathrm{g}}{108\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}}=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，转移 $ 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，理论上 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 溶液移向阳极室的 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}} $ 为 $ 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，移向阴极室的 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ 为 $ 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，故 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 溶液质量减少 $ 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×58.5\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=11.7\mathrm{g} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

（1） 由题图甲可知，Ⅲ室中电极上 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 得电子发生还原反应生成 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，为正极，电极反应式为 $ {\rm 4{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ Ⅱ $ 室中电极上 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}} $ 转化为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ ，发生氧化反应，为负极，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}-8{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}↑+7{\mathrm{H}}^{+}.} $ ， $ Ⅱ $ 室生成的 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 向Ⅲ室移动，则 $ {\rm \mathrm{Y}} $ 交换膜是阳离子交换膜。

（2） 由题图乙可知，Ⅲ室反应后的溶液进入Ⅰ室，而Ⅰ室中的反应是 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ 得电子转化为 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ ，说明Ⅲ室中还有 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}} $ 转化为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ ，反应的离子方程式为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}+2{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}+2{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 。

（3） Ⅰ室中的反应是 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}\to {\mathrm{N}}_{2}.} $ ，电极反应式为 $ {\rm 12{\mathrm{H}}^{+}+2{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}+10{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}↑+6{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}.} $ ， $ Ⅲ $ 室中发生反应： $ {\rm 4{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}+2{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+2{\mathrm{H}}^{+}} $ ， $ {\rm 3.5\mathrm{g}{\mathrm{N}}_{2}} $ 的物质的量为 $ \dfrac{3.5\mathrm{g}}{28\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}}=0.125\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，需消耗 $ {\rm 0.25\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ ，转移 $ 1.25\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，双阴极通过的电流相等，即Ⅰ、Ⅲ室电极上得电子数相等，则理论上需要消耗 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 的物质的量为 $ 0.25\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×2+\dfrac{1.25\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{4}=0.8125\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，质量为 $ 0.8125\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×32\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=26\mathrm{g} $ 。

（4） 由题图丙可知，电子由 $ {\rm \mathrm{M}} $ 极流向 $ {\rm \mathrm{N}} $ 极，说明 $ {\rm \mathrm{M}} $ 极为负极，电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}-4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{O}}_{2}↑+4{\mathrm{H}}^{+}.} $ ， $ {\rm \mathrm{N}} $ 极为正极，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{H}}^{+}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 。导线中通过 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子时， $ {\rm \mathrm{M}} $ 极上生成 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ ，这 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ 通过质子交换膜移向 $ {\rm \mathrm{N}} $ 极，溶液体积不变，则 $ {\rm \mathrm{M}} $ 极电解质溶液的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 不变，此时 $ {\rm \mathrm{N}} $ 极上进入 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ ，生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{O}} $ ，则 $ {\rm \mathrm{N}} $ 极质量变化 $ {\rm \mathrm{\Delta }m=44\mathrm{g}+2\mathrm{g}-28\mathrm{g}=18\mathrm{g}} $ 。

（1） 阴极上 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 得电子和氢离子反应生成乙醇和水，电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+12{\mathrm{e}}^{-}+12{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{5}\mathrm{O}\mathrm{H}+3{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，每生成 $ 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 乙醇，转移 $ 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，由铅酸蓄电池的总反应 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{b}+{\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}\xlongequal{}2{\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 可知，转移 $ 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，消耗 $ {\rm 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ ；铅酸蓄电池为电源时，正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}+4{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}{\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 。

（2） ① 由题图甲可知，Ⅰ为原电池，Ⅱ、Ⅲ为电解池，Ⅰ池中通入甲醇一极为负极，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}-6{\mathrm{e}}^{-}+8{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}^{2-}+6{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 。

② Ⅱ池中石墨电极为阳极， $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}} $ 电极为阴极，总反应为 $ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm 2{\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\begin{matrix}{{\underline{ \underline { \rm{~~ 电解 ~~} } }} \atop{}}\\ \end{matrix}2\mathrm{C}\mathrm{u}+{\mathrm{O}}_{2}↑+4{\mathrm{H}}^{+}.\end{array} \hspace{-0.5em} } $ ，溶剂减少， $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 变多，所以 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 减小。

③ Ⅲ池总反应为 $ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}+2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\begin{matrix}{{\underline{ \underline { \rm{~~ 电解 ~~} } }} \atop{}}\\ \end{matrix}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}↑+{\mathrm{H}}_{2}↑+\mathrm{M}\mathrm{g}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}.\end{array} \hspace{-0.5em} } $ ，阴极电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑+\mathrm{M}\mathrm{g}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}.} $ ，当Ⅱ池中生成标准状况下 $ {\rm 560\mathrm{m}\mathrm{L}} $ 气体时，转移 $ {\rm \dfrac{\dfrac{560}{1000}\mathrm{L}}{22.4\mathrm{L}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}}×4=0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ 电子，所以Ⅲ池中理论上最多产生 $ \dfrac{0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{2}×58\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=2.9\mathrm{g} $ 固体。

（3） ① 已知主要反应为 $ {\rm 2\mathrm{F}\mathrm{e}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}+{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}2\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，反应中 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 的化合价升高，即 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 失电子发生氧化反应，装置中微电池负极的电极反应式为 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}-2{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}\xlongequal{}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}+2{\mathrm{H}}^{+}} $ 。

（4） 左侧为甲醇燃料电池，原电池中阳离子移向正极，所以 $ {\rm \mathrm{M}} $ 电极为负极，右侧 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极为阴极，左侧 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极为阳极，左侧 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极反应式为 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{F}\mathrm{e}}^{2+}} $ ，生成的 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{2+}} $ 被 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{r}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}^{2-}} $ 氧化： $ {\rm 6{\mathrm{F}\mathrm{e}}^{2+}+{\mathrm{C}\mathrm{r}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}^{2-}+14{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}6{\mathrm{F}\mathrm{e}}^{3+}+2{\mathrm{C}\mathrm{r}}^{3+}+7{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，右侧 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}} $ 电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{r}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}^{2-}+14{\mathrm{H}}^{+}+6{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{C}\mathrm{r}}^{3+}+7{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，溶液酸性减弱，促进 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{3+}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{r}}^{3+}} $ 水解生成 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{3}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{r}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{3}} $ 沉淀。