(通用版)高考化学二轮复习专题测试五化学反应与能量(含解析)

这是一份(通用版)高考化学二轮复习专题测试五化学反应与能量(含解析)，共13页。试卷主要包含了制取H2和CO通常采用，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．两步反应均为吸热反应
B．加入催化剂会改变反应的焓变
C．三种化合物中C最稳定
D．A→C反应中ΔH＝E1－E2
答案 C
解析 由题图可知，A→B为吸热反应，B→C为放热反应，A项错误；催化剂不能改变反应的焓变，B项错误；能量越低越稳定，C项正确；A→C反应中ΔH＝E1＋E3－E2－E4，D项错误。
2．下列电化学实验装置能达到实验目的的是( )
答案 A
解析 电解饱和NaCl溶液时铁棒应作阴极，碳棒作阳极，B错误；在电解镀铜时，铜片作阳极，待镀金属作阴极，C错误；构成原电池时，Fe棒作负极，FeCl3溶液应在右侧烧杯中，发生还原反应，D错误。
3．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3；S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4
③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH5；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7；CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH8
A．① B．④ C．②③④ D．①②③
答案 C
解析 ①中两反应都为放热反应，ΔH<0，前者完全反应，放出的热量多，ΔH1<ΔH2，错误；②中两反应都为放热反应，ΔH<0，由于S(s)→S(g)吸热，则前者放出的热量少，ΔH3>ΔH4，正确；③中两反应都为放热反应，ΔH<0，且均为H2(g)与O2(g)反应生成H2O(l)的反应，故消耗反应物的量越多，放出的热量越多，则ΔH5>ΔH6，正确；④中前者为吸热反应，ΔH7>0，后者为放热反应，ΔH8<0，则ΔH7>ΔH8，正确。
4．制取H2和CO通常采用：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.4 kJ·ml－1，下列判断不正确的是( )
A．该反应的反应物总能量小于生成物总能量
B．标准状况下，上述反应生成1 L H2气体时吸收131.4 kJ的热量
C．若CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(l) ΔH＝－Q kJ·ml－1，则Q>131.4
D．若C(s)＋CO2(g)2CO(g) ΔH1；CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) ΔH2，则ΔH1＋ΔH2＝＋131.4 kJ·ml－1
答案 B
解析 题给反应是吸热反应，A正确；B项，热化学方程式的计量数表示物质的量，每生成1 ml H2放热131.4 kJ，错误；C项，水由气体变为液体时放出热量，所以Q>131.4，正确；由盖斯定律可知D正确。
5．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1。醋酸溶液、浓硫酸、稀硝酸分别与0.1 ml·L－1的NaOH溶液恰好完全反应放出的热量关系图如下。则下列有关说法正确的是( )
A．Ⅰ是稀硝酸与NaOH反应
B．Ⅱ是醋酸溶液与NaOH反应
C．b是5.73
D．Ⅲ是浓硫酸与NaOH反应
答案 C
解析 醋酸电离吸收热量，浓硫酸稀释并电离放出热量，所以三种酸中和NaOH稀溶液都生成0.1 ml水，浓硫酸放出热量最多，大于5.73 kJ，稀硝酸放出热量为5.73 kJ，醋酸放出热量小于5.73 kJ。
6．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持
稳定的放电电压。高铁电池的总反应：
3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是( )
A．放电时负极反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．充电时阳极反应：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O
C．放电时每转移3 ml电子，正极有1 ml K2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
答案 C
解析 高铁电池放电时，负极发生氧化反应：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2，正极发生还原反应：2FeOeq \\al(2－,4)＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3＋10OH－。充电时，阳极发生氧化反应：2Fe(OH)3－6e－＋10OH－===2FeOeq \\al(2－,4)＋8H2O，阴极发生还原反应：3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－。A、B、D均正确；放电时，每转移3 ml电子，正极有1 ml K2FeO4被还原，C错误。
7．标准状况下，用惰性电极电解200 mL NaCl、CuSO4的混合溶液，阴、阳两极所得气体的体积随时间变化如图所示，则原溶液c(CuSO4)为( )
A．0.10 ml/L B．0.15 ml/L
C．0.20 ml/L D．0.25 ml/L
答案 A
解析 溶液中的阳离子在阴极上的放电顺序为Cu2＋、H＋，溶液中的阴离子在阳极上的放电顺序为Cl－、OH－，所以图中曲线Ⅰ呈现的是阴极反应产生的气体体积与时间的关系；图中曲线Ⅱ呈现的是阳极反应产生的气体体积与时间的关系。由曲线Ⅱ可知，阳极在t2时刻前产生0.01 ml 氯气和0.005 ml氧气，共转移电子0.04 ml，所以阴极在t2时刻前放电的Cu2＋的物质的量为0.02 ml，原溶液中c(CuSO4)＝eq \f(0.02 ml,0.2 L)＝0.10 ml/L。
8．半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅：
SiO2(s)(石英砂)＋2C(s)===Si(s)(粗硅)＋2CO(g)
ΔH1＝＋682.44 kJ/ml
Si(s)(粗硅)＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH2＝－657.01 kJ/ml
SiCl4(l)＋2Mg(s)===2MgCl2(s)＋Si(s)(纯硅) ΔH3＝－625.63 kJ/ml
生产1.00 kg纯硅放出的热量约为( )
A．21.44 kJ B．600.20 kJ
C．21435.71 kJ D．1965.10 kJ
答案 C
解析 首先将由石英砂制纯硅的途径表示如下：
根据盖斯定律：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－600.20 kJ/ml，生成1.00 kg纯硅放出热量为eq \f(1000 g,28 g/ml)×600.20 kJ/ml≈21435.71 kJ。
9．下列说法正确的是( )
A．任何酸与碱发生中和反应生成1 ml H2O的过程中，能量变化均相同
B．对于反应SO2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)SO3(g) ΔH＝－Q kJ·ml－1，增大压强平衡右移，放出的热量增大，ΔH减小
C．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－a kJ·ml－1，
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－b kJ·ml－1，则a>b
D．已知：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·ml－1，
②C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－395.0 kJ·ml－1，
则C(s，石墨)===C(s，金刚石) ΔH＝＋1.5 kJ·ml－1
答案 D
解析 因弱酸或弱碱电离吸热，故强酸和强碱发生中和反应与弱酸和弱碱发生中和反应生成1 ml H2O时能量变化不同，A错误；反应热ΔH的数值与化学平衡的移动无关，B错误；H2O(g)→H2O(l)放热，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)放热多，故a10．3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)反应过程中的能量变化如图所示。有关说法错误的是( )
A．图中C表示生成物NH3(g)的总能量
B．断裂3 ml H—H键和1 ml N≡N键所吸收的总能量大于形成6 ml N—H键所释放的总能量
C．逆反应的活化能E(逆)＝E＋|ΔH|
D．3H2(g)＋N2(g)2NH3(g) ΔH<0
答案 B
解析 根据题图可知，C表示生成物NH3(g)的总能量，A正确；该反应为放热反应，断裂3 ml H—H键和1 ml N≡N键所吸收的总能量小于形成6 ml N—H键所释放的总能量，B错误；根据题图逆反应的活化能E(逆)＝E＋|ΔH|，C正确；该反应为放热反应，故3H2(g)＋N2(g)2NH3(g) ΔH<0，D正确。
11．镁电池毒性低、污染小，电压高而平稳，它逐渐成为人们研制绿色电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应原理为：
下列说法不正确的是( )
A．放电时，M3S4发生氧化反应
B．放电时，正极反应式：M3S4＋2xe－===M3Seq \\al(2x－,4)
C．充电时，Mg2＋向阴极迁移
D．充电时，阴极反应式：xMg2＋＋2xe－===xMg
答案 A
解析 由题意可知，放电时发生原电池反应，Mg由0价变为＋2价，被氧化，发生氧化反应，作原电池的负极；M3S4为正极，正极反应式为M3S4＋2xe－===M3Seq \\al(2x－,4)，A错误，B正确；电池充电时发生电解反应，阴极发生还原反应，金属阳离子Mg2＋放电，反应式为xMg2＋＋2xe－===xMg，电解质溶液中，阳离子Mg2＋向阴极移动，C、D正确。
12．如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为NaCl和酚酞的混合溶液浸湿的滤纸，离子交换膜只允许Na＋通过，电池充电、放电的化学方程式为
2Na2S2＋NaBr3 Na2S4＋3NaBr。闭合开关K时，b电极附近先变红色。
下列说法正确的是( )
A．电池充电时，电极B连接直流电源的正极
B．电池放电过程中Na＋从左到右通过离子交换膜
C．闭合开关K后，b电极附近的pH变小
D．当b电极上析出气体1120 mL(标准状况)时，有0.1 ml Na＋通过离子交换膜
答案 D
解析 闭合开关K时，b极附近变红，则说明b为阴极，电极B为负极，电池充电时，B接电源负极，A错误；电池放电时，A为正极，B为负极，Na＋移向正极，B错误；闭合K后，b极H＋放电，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH变大，C错误；b电极上析出的气体为H2，其物质的量为0.05 ml，则需要电子的物质的量为0.1 ml，故有0.1 ml Na＋通过离子交换膜，D正确。
13．关于如图所示各装置的叙述中，正确的是( )
① ② ③
A．装置①是原电池，总反应是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
B．装置①中，铁作负极，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋
C．装置②通电一段时间后石墨Ⅱ电极附近溶液红褐色加深
D．若用装置③精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液
答案 C
解析 装置①中Fe比Cu活泼，Fe为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，总反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，A、B错误；装置②为胶体的电泳实验，Fe(OH)3胶体粒子带正电，在电场中向阴极移动，石墨Ⅱ是阴极，C正确；装置③由电流方向可知c为阳极、d为阴极，精炼铜时阳极为粗铜、阴极为纯铜，电解液含Cu2＋，D错误。
14．常温下，将除去表面氧化膜的Al片、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是( )
A．t1时刻前，Al片上发生的电极反应为Al－3e－===Al3＋
B．t1时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应
C．t1时刻后，Cu作负极失电子，电流方向发生改变
D．烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===NOeq \\al(－,3)＋NOeq \\al(－,2)＋H2O
答案 A
解析 由题图1、2知，t1时刻前，即Al钝化前，Al片作负极，发生的电极反应为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋，A项错误；t1时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应，B项正确；t1时刻后，Cu片作负极，失电子，电流方向发生改变，C项正确；烧杯中发生反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===NOeq \\al(－,3)＋NOeq \\al(－,2)＋H2O，D项正确。
15．快速充电电池的电解液为LiAlCl4­SOCl2，电池的总反应为4LiCl＋S＋SO2
4Li＋2SOCl2。下列说法正确的是( )
A．该电池的电解质可为LiCl水溶液
B．该电池放电时，负极发生还原反应
C．充电时阳极反应式为4Cl－＋S＋SO2－4e－===2SOCl2
D．放电时电子从负极经外电路流向正极，再从正极经电解质溶液流向负极
答案 C
解析 该电池的电解质溶液不能是LiCl的水溶液，因为Li能和水发生反应，A错误；电池放电时，负极发生氧化反应，B错误；放电时，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中移动的是阴、阳离子而不是电子，D错误。
16．对于图1、图2所示装置，下列叙述正确的是( )
A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中石墨电极产生的气体相同
B．装置Ⅰ通电一段时间后铁电极周围溶液pH降低
C．装置Ⅰ中两电极产生气体体积比为2∶1(同温、同压下)
D．实验中，可观察到装置Ⅱ中U形管左端铁电极表面析出白色物质
答案 D
解析 装置Ⅰ为电解池，铁为阴极，水电离出的H＋放电生成H2，pH增大，石墨为阳极，溶液中的Cl－放电生成氯气，B、C错误；装置Ⅱ为原电池，铁为负极，发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，石墨为正极，发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，因此在铁电极表面有Fe(OH)2沉淀生成，A错误，D正确。
17．(2018·广东五校联考)一种钌(Ru)基配合物光敏化太阳能电池的原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．电池工作时，光能转化为电能，电极X为电池的正极
B．电解质溶液中发生反应：2Ru3＋＋3I－===2Ru2＋＋Ieq \\al(－,3)
C．镀铂导电玻璃的作用是传递I－
D．电池的电解质溶液中I－和Ieq \\al(－,3)的浓度均不断减小
答案 C
解析 由图可知，在光照条件下Ru2＋在电极X上失去电子转化为Ru3＋，故电极X为电池的负极，A项错误；电解质溶液中的反应为2Ru2＋＋Ieq \\al(－,3)===3I－＋2Ru3＋，B项错误；Ieq \\al(－,3)在镀铂导电玻璃上得到电子转化为I－，C项正确；电池工作时Ieq \\al(－,3)转化为I－，c(I－)增大，D项错误。
18．(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101 kPa时，32.0 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624 kJ(25 ℃时)，N2H4完全燃烧的热化学方程式为_________________________________。
(2)肼－空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼－空气燃料电池放电时，正极的电极反应式为_____________________，
负极的电极反应式为____________________________________________。
(3)右图是一个电化学过程示意图。
①锌片上发生的电极反应为________________________；
②假设使用肼－空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128 g时，则肼－空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气________L(假设空气中氧气体积含量为20%)。
(4)传统制备肼的方法是以NaClO氧化NH3，制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式为_____________________________________________________。
答案 (1)N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－624.0 kJ·ml－1
(2)O2＋4e－＋2H2O===4OH－ N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑
(3)①Cu2＋＋2e－===Cu ②112
(4)ClO－＋2NH3===N2H4＋Cl－＋H2O
解析 (1)32.0 g N2H4的物质的量是1 ml,1 ml N2H4完全燃烧生成氮气和液态水放出的热量是624 kJ，则N2H4完全燃烧反应的热化学方程式为N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－624.0 kJ·ml－1。
(2)燃料电池中正极发生还原反应，元素的化合价降低，所以是氧气发生还原反应，结合电解质溶液，正极反应的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，负极则是燃料发生反应，根据(1)判断N2H4的氧化产物是氮气，所以负极的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑。
(3)①该装置是电解池装置，Zn是阴极，发生还原反应，所以是Cu2＋得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；②铜片作阳极，发生氧化反应，所以Cu片逐渐溶解，质量减少128 g，即Cu的物质的量减少2 ml，失去电子4 ml，根据整个过程满足得失电子守恒规律，所以氧气得电子的物质的量也是4 ml，根据O2＋4e－＋2H2O===4OH－，得需要氧气的物质的量是1 ml，标准状况下的体积是22.4 L，空气中氧气体积含量约为20%，故所需空气的体积＝eq \f(22.4 L,20%)＝112 L。
(4)NaClO氧化NH3，制得肼的稀溶液，ClO－被还原为Cl－，根据元素守恒，产物中还有水生成，离子方程式为ClO－＋2NH3===N2H4＋Cl－＋H2O。
19．如图所示，某同学设计一个甲醚(CH3OCH3)燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答下列相关问题：
(1)通入氧气的电极为________(填“正极”或“负极”)，写出负极的电极反应：___________________________。
(2)铁电极为________(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极的电极反应为________________________________________________________________________。
(3)反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠主要在____________(填“铁极”或“石墨极”)区。
(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，则丙装置中阳极上的电极反应为______________，反应一段时间，硫酸铜溶液的浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 (1)正极 CH3OCH3－12e－＋16OH－===2COeq \\al(2－,3)＋11H2O
(2)阴极 2Cl－－2e－===Cl2↑
(3)铁极
(4)Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋ 减小
解析 (1)燃料电池是将化学能转化为电能的装置，属于原电池，通入燃料的电极是负极，通入氧气的电极是正极，所以该燃料电池中通入氧气的电极是正极，负极上甲醚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CH3OCH3－12e－＋16OH－===2COeq \\al(2－,3)＋11H2O。
(2)乙池属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以铁电极是阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。
(3)乙池中阴极是铁，阳极是石墨，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电，导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度使溶液呈碱性，且X为阳离子交换膜，所以乙装置中生成的氢氧化钠主要在铁极区。
(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，则阳极上铜、锌失电子进入溶液，阳极反应为Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋，根据得失电子数相等知，阳极上溶解的铜少于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间后，硫酸铜溶液的浓度将减小。
20．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，我国四川攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量十分丰富。如图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。
请回答下列问题：
(1)电解饱和食盐水时，总反应的离子方程式是_________________________。
(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式： _______________。
(3)已知：①Mg(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s) ΔH＝－641 kJ/ml
②Ti(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s) ΔH＝－770 kJ/ml
下列说法正确的是________(填字母)。
a．Mg的燃烧热为641 kJ/ml
b．Ti的能量一定比TiCl4的高
c．等质量的Mg(s)、Ti(s)与足量的氯气反应，前者放出的热量多
d．Mg还原TiCl4的热化学方程式为2Mg(s)＋TiCl4(s)===2MgCl2(s)＋Ti(s) ΔH＝－512 kJ/ml
(4)在上述产业链中，合成192 t甲醇理论上需额外补充H2________t。(不考虑生产过程中物质的任何损失)
(5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是____________________。
答案 (1)2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－
(2)2FeTiO3＋6C＋7Cl2===2FeCl3＋2TiCl4＋6CO (3)cd (4)10
(5)CH3OH＋8OH－－6e－===COeq \\al(2－,3)＋6H2O
解析(1)电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2NaOH，其离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－。
(2)根据题中工艺流程图可以看出反应物有FeTiO3、C和Cl2，反应产物有FeCl3、TiCl4和CO，然后通过观察法配平方程式。
(3)燃烧热是指101 kPa下，1 ml纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，a错误；Ti与Cl2的反应是放热反应，1 ml Ti(s)和2 ml Cl2(g)的总能量大于1 ml TiCl4(s)的能量，无法直接比较Ti和TiCl4的能量大小，b错误；1 g Mg(s)和1 g Ti(s)与Cl2(g)反应放出的热量分别是eq \f(641,24) kJ、eq \f(770,48) kJ，c正确；将①×2－②可得到2Mg(s)＋TiCl4(s)===2MgCl2(s)＋Ti(s) 'ΔH＝－512 kJ/ml，d正确。
(4)CO＋2H2―→CH3OH CO～eq \f(7,6)Cl2～eq \f(7,6)H2
得出CH3OH ～ eq \f(5,6)H2(额外补充)
32 eq \f(10,6)
192 t 10 t
(5)碱性环境中，燃料电池负极上的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===COeq \\al(2－,3)＋6H2O。
21．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1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择________(填标号)。
a．碳棒 b．锌板 c．铜板
用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因：____________________________________________________。
(2)图2中，钢闸门C作________极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应为____________________，检测该电极反应产物的方法是______________________________________。
(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁－次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。
①E为该燃料电池的________(填“正”或“负”)极。F电极上的电极反应为______________________________________。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因______________________________。
(4)乙醛酸(HOOC—CHO)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图4所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
①N电极上的电极反应为__________________________________。
②若有2 ml H＋通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸的物质的量为________ml。
答案 (1)b 锌等作原电池的负极(失电子，Zn－2e－===Zn2＋)，不断受到腐蚀，需定期拆换
(2)阴 2Cl－－2e－===Cl2↑ 湿润的淀粉­KI试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成Cl2(附近溶液滴加淀粉­KI溶液，变蓝)
(3)①负 ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－
②Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
(4)①HOOC－COOH＋2e－＋2H＋===HOOC－CHO＋H2O ②2
解析 (1)图1采用牺牲阳极的阴极保护法，牺牲的金属的活泼性应强于被保护的金属的活泼性，材料B可以为锌板。
(2)图2为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源负极相连，作阴极，则D作阳极，Cl－在阳极发生失电子反应生成Cl2。可以用湿润的淀粉­KI试纸或淀粉­KI溶液来检验Cl2。
(3)①镁具有较强的还原性，且由图示可知Mg转化为Mg(OH)2，发生失电子的氧化反应，故E为负极。次氯酸根离子具有强氧化性，且由图示可知在F电极(正极)ClO－转化为Cl－，发生得电子的还原反应。②镁可与水缓慢反应生成氢气(与热水反应较快)，即发生自腐蚀现象。
(4)①由H＋的迁移方向可知N为阴极，发生得电子的还原反应，结合题意“两极室均可产生乙醛酸”，可知N电极为乙二酸发生得电子的还原反应生成乙醛酸。②1 ml乙二酸在阴极得到2 ml电子，与2 ml H＋反应生成1 ml乙醛酸和1 ml H2O，同时在阳极产生的1 ml Cl2能将1 ml乙二醛氧化成1 ml乙醛酸，两极共产生2 ml乙醛酸。