1.2.5 电化学中多池串联及定量计算-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 苏教版（2019）

优化探究 专题1　化学反应与能量变化 第二单元　化学能与电能的转化 第5课时　电化学中多池串联及定量计算 [课程标准要求]　1.深入理解原电池、电解池原理中的守恒关系,建立解决原电池、电解池工作过程中相关计算的思维模型,加深对原电池、电解池原理的理解。2.从简单的原电池、电解池的识别与电极反应式的书写发展到串联电路中原电池、电解池的识别与电极反应式的书写,培养解决复杂电化学问题的能力。 任务一　原电池和电解池的综合应用 任务二　电解池的定量计算 课时作业　巩固提升 任务一　原电池和电解池的综合应用 1.一池两用 用如图所示装置进行实验: (1)若开始时K与N连接,则构成　　　　,铁电极发生的电极反应为 　　　　　　　　　;石墨电极产生的现象为　　　　　　　　。  (2)若开始时K与M连接,则构成　　　　,铁电极发生的电极反应为 　　　　　　　;石墨电极产生的现象为　　　　　　　　　　。一段时间后,溶液的pH　　　 　。  (3)若用铝条和镁条分别代替图中石墨和铁电极,电解质溶液为氢氧化钠溶液,请写出原电池负极的电极反应式:　 。  原电池 Fe-2e-===Fe2+ 有无色气泡产生 电解池 2H++2e-===H2↑ 有淡黄绿色气泡产生 增大 Al+4OH--3e-===Al+2H2O 2.多池串联 (1)判断电池类型 ①有外接电源时,各电池均为电解池。 ②无外接电源时,燃料电池、铅蓄电池等作电源,则其他装置为电解池。 ③无外接电源时,有活泼性不同的两电极的一般为原电池,活泼性相同或均为惰性电极的一般为电解池。 ④根据电极反应现象判断。 (2)常用解题步骤 如图所示装置: 回答下列问题: (1)甲池是　　　　,乙池是将　　　　能转化为　　　能的装置。  原电池 电 化学 (2)写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。 答案:(2)A极:负极,CH4-8e-+10OH-===C+7H2O B极:正极,2O2+8e-+4H2O=== 8OH- Cu极:阳极,Cu-2e-===Cu2+ Ag极:阴极,Cu2++2e-=== Cu Pt(Ⅰ)极:阳极,2Cl--2e-=== Cl2↑ Pt(Ⅱ)极:阴极,Mg2++2H2O+2e-=== H2↑+Mg(OH)2↓ 1.如图所示装置,下列说法不正确的是(　　) D 选项 开关状态 溶液A 电极B 说明 A 打开K1,闭合K2 NaCl 石墨 正极反应:O2+2H2O +4e-===4OH- B 打开K1,闭合K2 NaCl Zn 金属Zn逐渐溶解 C 打开K2,闭合K1 CuSO4 Cu 铁表面镀铜 D 打开K2,闭合K1 CuSO4 粗铜 电解精炼铜 打开K1、闭合K2为原电池,Fe为负极,石墨为正极,正极上氧气得电子,则正极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-,A正确;打开K1、闭合K2为原电池,Zn为负极,Zn失去电子生成Zn2+,负极逐渐溶解,B正确;打开K2、闭合K1为电解池,Fe为阴极,Cu为阳极,阳极的金属铜逐渐溶解,阴极上Cu2+得电子生成Cu附着在铁的表面,C正确;打开K2、闭合K1为电解池,Fe为阴极,粗铜为阳极,电解精炼铜时阴极应该是纯铜,D错误。 2.如图装置闭合电键时,电流表的指针将发生偏转。试回答下列问题: (1)A池是　　　　,Zn的电极名称是　　　　;B池是　　　　,Pt的电极名称是　　　　。  原电池 负极　 电解池 阳极 (1)A池电极是Cu和Zn两种活性电极,B池是Pt和C两种惰性电极,则A池是原电池,Zn作负极;B池是电解池,Pt电极是阳极。 (2)写出下列有关反应: Zn极的电极反应式: ________________;  Pt极的电极反应式: 　　　　　　　　　　　　　。  Zn-2e-===Zn2+ 2H2O-4e-===4H++O2↑ (2)Zn电极是负极,发生氧化反应生成Zn2+,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+。Pt电极是阳极,发生氧化反应生成O2,电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑。 (3)B池中的总反应的化学方程式为 _____________________________________　　　　　。  2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑ (3)B池中C电极是阴极,Cu2+发生还原反应生成Cu,电极反应式为Cu2++2e-===Cu,综合考虑阳极反应推知,电池总反应式为2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑。 (4)如果要用B池给铁片镀上一层Cu,则B池应作何改进: 　　　　　　　　　　　　　。  Pt换成Cu,C换成Fe片 (4)用B池给铁片镀上一层Cu,则铁片作阴极,Cu电极作阳极,故将Pt换成Cu,C换成Fe片即可。 任务二　电解池的定量计算 1.常见考查方向 无论是电解单一电解质溶液,还是混合溶液,一般考查电解后电极产物的质量、气体体积、溶液的pH或物质的量浓度等。 2.常用计算方法 (1)正确书写电解过程中各电极或各阶段的电极反应式。 (2)在同一电路中,根据各电极得失电子数相等建立等量关系(若分阶段电解,则每个电极各阶段的电极反应式转移电子数总和相等)或根据电解总反应式列比例式计算。 1.用惰性电极电解硫酸铜溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.01 mol,阴极无气体逸出,则阴极上析出铜的质量为(　　) A.0.64 g　　　　　　　　 B.1.28 g C.2.56 g D.5.12 g B 解法1　根据得失电子守恒,由电极反应式计算 用惰性电极电解硫酸铜溶液,在阳极产生的气体为氧气,由2H2O-4e-=== 4H++O2↑知,产生0.01 mol 氧气转移0.04 mol电子,则根据Cu2++2e-===Cu可推出应析出0.02 mol铜,其质量为1.28 g。 解法2　根据电解化学方程式计算 2CuSO4+2H2O2Cu+　O2↑+2H2SO4 　　　　　　　　　128 g　 1 mol 　　　　　　　　 　m　　　0.01 mol m==1.28 g。 2.在1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(S)=2.0 mol·L-1,用石墨电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L(标准状况)气体,则原溶液中c(K+)为(　　) A.2.0 mol·L-1 B.1.5 mol·L-1 C.1.0 mol·L-1 D.0.5 mol·L-1 A 阳极发生的反应:2H2O-4e-===4H++O2↑,阴极发生的反应:Cu2++2e-=== Cu,2H2O+2e-===H2↑+2OH-,两极均收集到22.4 L(标准状况)气体,即均生成1 mol气体,根据得失电子守恒:2H2~4e-~O2、2Cu~4e-~O2,阳极生成1 mol氧气说明转移4 mol电子,而阴极上生成1 mol H2只得到2 mol电子,所以剩余2 mol电子由铜离子获得,c(Cu2+)=1 mol·L-1,电解前根据电荷守恒: c(K+)+2c(Cu2+)=2c(S),c(K+)=(2.0×2-1×2) mol·L-1=2.0 mol·L-1。 3.如图所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题: (1)电源中X极是　　　　(填“正”或“负”)极。  负 (1)铜电极增重,说明银在铜电极析出,则铜电极为阴极,X为负极。 (2)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况)气体,溶液体积 为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO4)= 　　　　　　。  0.025 mol·L-1 (2)C中铜电极增重2.16 g,即析出0.02 mol Ag,线路中通过0.02 mol电子;由4e-~O2可知,B中产生的O2只有0.005 mol,即112 mL;但B中共收集到224 mL气体,说明还有112 mL是H2,即全部Cu2+在阴极放电后,H+接着放电产生了112 mL H2,则通过0.01 mol电子时,Cu2+已被电解完; 由2e-~Cu,可知n(Cu2+)=0.005 mol, 则c(CuSO4)==0.025 mol·L-1。 (3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后溶液中仍有Cl-,则电解后溶液中c(OH-)=　　　　　　　。  0.1 mol·L-1 (3)由e-~OH-知,A中生成0.02 mol OH-,则c(OH-)=0.1 mol·L-1。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　电解池与原电池的综合应用 1.如图,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中,下列分析错误的是(　　) A.闭合K1构成原电池,闭合K2构成电解池 B.闭合K1,铁棒上发生的反应为Fe-2e-===Fe2+ C.闭合K2,铁棒不会被消耗 D.闭合K1,石墨棒周围溶液pH逐渐减小 9 10 D 11 12 13 14 闭合K1构成原电池,铁棒是负极,铁失去电子,铁棒上发生的反应为Fe-2e-===Fe2+,B正确;闭合K2构成电解池,铁棒与电源的负极相连,作阴极不会被消耗,C正确;闭合K1构成原电池,石墨棒是正极,电极反应为O2+4e-+2H2O ===4OH-,石墨棒周围溶液pH逐渐升高,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2.如图是铅蓄电池的工作原理示意图,已知放电时电池反应为PbO2+Pb+4H++2S===2PbSO4+2H2O。下列有关说法正确的是(　　) A.K与N连接时,该装置中电能转化为化学能 B.K与N连接时,H+向负极移动 C.K与M连接时,a为电源的负极 D.K与M连接时,阳极附近溶液的pH逐渐增大 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 K与N连接时,该装置是原电池,放电过程中化学能转化为电能,A错误;形成原电池时H+向正极移动,B错误;K与M连接时,装置进行充电过程,Pb作为原电池的负极连接到电源的负极,所以a是电源的负极,C正确;K与M连接时,阳极生成PbO2和H+,附近溶液的pH逐渐减小,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 3.“容和一号”铁铬液流电池的总反应为Fe3++Cr2+ Fe2++Cr3+。闭合K1,断开K2时,工作原理如图所示,其中a电极上涂有固态氢化铋(BiHx)。下列说法错误的是(　　) A.充电时,a电极连接电源的负极 B.放电时,正极反应式为Fe3++e-===Fe2+ C.放电时,H+从a极区移向b极区 D.充电时,BiHx只起导电的作用 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 充电时为电解池,根据总反应:Fe3++Cr2+ Fe2++Cr3+可知,Cr3+发生得电子的还原反应生成Cr2+,a电极为阴极,应连接电源的负极,A正确;放电时,b电极为正极,Fe3+发生得电子的还原反应生成Fe2+,电极反应为Fe3++e-===Fe2+,B正确;电池放电时,a电极为负极,b电极为正极,则H+从a极区移向b极区,C正确;充电时,Cr3+发生得电子的还原反应生成Cr2+,左侧发生的反应为BiHx +Cr3+===Bi+Cr2++,BiHx起导电和转移电子的作用,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 题组二　电解池的定量计算 4.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂,在A池中加入0.05 mol·L-1氯化铜溶液,B池中加入0.1 mol·L-1硝酸银溶液,进行电解。电解初期,a、b、c、d四个电极上所生成的物质的物质的量之比是(　　)   A.2∶2∶4∶1　　　　　　 B.1∶1∶2∶1 C.2∶1∶1∶1 D.2∶1∶2∶1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 14 由电解规律可知:a、c极为阴极,b、d极为阳极。a极上析出铜,b极上放出氯气,c极上析出银,d极上放出氧气。由得失电子守恒可得关系式:2e-~Cu~Cl2~2Ag~O2,所以a、b、c、d四个电极上所生成的物质的物质的量之比为2∶2∶4∶1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 5.用石墨作电极电解1 000 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,通电一段时间后关闭电源,测得溶液的质量减少了13.4 g。下列有关叙述正确的是(NA代表阿伏加德罗常数的值)(　　) A.电解过程中流经外电路的电子数目为0.1NA B.两极共产生标准状况下3.92 L气体 C.电解后溶液中H+浓度为0.01 mol·L-1(假设溶液体积不变) D.加入13.8 g Ag2CO3可将溶液复原 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 用石墨作电极电解1 000 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,阴极上先发生的电极反应为Ag++e-===Ag,假设0.1 mol银离子全部放电,转移电子的物质的量为0.1 mol,则析出金属银的质量为0.1 mol×108 g·mol-1=10.8 g,此时阳极上的电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+(相当于OH-放电),转移0.1 mol电子时生成的氧气的质量为0.025 mol×32 g·mol-1=0.8 g,所以此时溶液质量减少10.8 g+0.8 g=11.6 g<13.4 g,则接下来阴极上放电的是氢离子,阳极上仍是OH-放电,此阶段相当于电解水,要电解水的质量为13.4 g-11.6 g= 1.8 g,电解1.8 g水转移电子的物质的量为0.2 mol,所以整个过程中转移电 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 子的总物质的量为0.3 mol,数目为0.3NA,A项错误;由上述分析可知,该电解过程中阳极的电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,转移0.3 mol电子,产生的氧气的物质的量为0.075 mol,即标准状况下的体积为1.68 L,阴极的电极反应为Ag++e-===Ag、2H2O+2e-===H2↑+2OH-,阴极上产生氢气的阶段转移0.2 mol 电子,产生的氢气的物质的量为0.1 mol,即标准状况下的体积为2.24 L,所以两极共产生标准状况下3.92 L气体,B项正确;电解过程中溶液中的氢离子最终增加了0.1 mol,所以最后溶液中c(H+)==0.1 mol·L-1,C项错误;电解过程相当于减少了氧化银和水,只加入Ag2CO3不能将溶液复原,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 6.电解一定量的硫酸铜溶液的实验装置如图①所示,电解的实验数据如图②所示,横轴表示电解过程中转移电子的物质的量,纵轴表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法正确的是(　　) A.开始时b电极上有红色物质析出,而后有气泡产生 B.a电极上的电子经溶液流向b电极再流入直流电源 C.在PQ段,产生的H2和O2的体积之比为1∶2 D.从开始到Q点,装置中产生的气体中有0.1 mol氧气 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 根据电子的流向可知,a电极为电解池的阴极、b电极为电解池的阳极。b电极上无红色物质析出,但一直有氧气产生,A项错误;电子仅在外电路中移动,溶液中为阴、阳离子的定向移动,B项错误;由图像和反应过程可知,刚开始为电解CuSO4溶液的过程,仅有氧气生成,PQ段为电解H2O的过程,则a电极上生成氢气,b电极上生成氧气,且二者的体积之比为2∶1,C项错误;在电解过程中,每转移4 mol电子,有1 mol O2生成,由图像可知,从开始到Q点转移的电子为0.4 mol,故有0.1 mol O2生成,D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 7.0.4 mol CuSO4和0.4 mol NaCl溶于水,配成1 L溶液,用惰性电极进行电解,当一个电极得到0.3 mol Cu时,另一个电极上生成的气体在标准状况下的体积是(　　) A.5.6 L B.6.72 L C.1.344 L D.11.2 L 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 14 阴极0.3 mol Cu析出时,则得到0.3 mol×2=0.6 mol 电子,阳极Cl-放电失去0.4 mol电子,则OH-放电失去0.2 mol电子,生成0.2 mol Cl2和0.05 mol O2,生成的气体在标准状况下的体积为(0.2+0.05) mol×22.4 L·mol-1=5.6 L。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 8.如图甲、乙为相互串联的两个电解池,下列说法正确的是(　　)   A.甲池若为精炼铜的装置,A极材料是粗铜 B.乙池中若滴入少量酚酞溶液,开始一段时间后C极附近变浅红色 C.若甲池为电镀铜的装置,阴极增重12.8 g,乙池阳极放出气体为4.48 L D.Fe极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH- 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 电解精炼铜时,粗铜作阳极,接外接电源的正极,A极连接电源的负极,应是纯铜,A错误;Fe极是阴极,电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,故乙池中Fe电极附近变浅红色,B错误,D正确;电镀铜时,阴极反应式为Cu2++2e-===Cu,增重12.8 g时析出0.2 mol Cu,电路中转移0.4 mol电子,乙池中阳极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,据转移电子守恒推知,生成0.2 mol Cl2,在标准状况下的体积为4.48 L,其他状况则不一定,C错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 9.已知H2O2是一种弱酸,在强碱溶液中主要以H形式存在。现以Al⁃H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备H2,下列说法不正确的是(　　)   A.电解过程中,电子的流向为a→d→c→b B.电池的正极反应为H+2e-+H2O===3OH- C.电解时,消耗5.4 g Al,则产生标准状况下2.24 L N2 D.c电极是阳极,且反应后该电极区溶液pH减小 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 A 根据题给装置可知,左侧为原电池,右侧为电解池,d电极上产生H2,根据电解原理,d电极为阴极,则c电极为阳极,a电极为负极,b电极为正极,电解质溶液中没有电子通过,电子流向为a→d,c→b,A错误;b电极为正极,电极反应式为H+2e-+H2O===3OH-,B正确;根据得失电子守恒,有 ×2×3,解得V(N2)=2.24 L,C正确;c电极为阳极,电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-===C+N2↑+6H2O,消耗OH-,反应后该电极区溶液pH减小,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 [综合强化] 10.Mg⁃LFePO4是一种新型二次电池,其装置的示意图如下(Li+透过膜只允许Li+通过)。下列说法正确的是(　　) A.断开K1、闭合K2,右室的电极为阳极, Li+发生还原反应 B.断开K2、闭合K1,右室的电极反应式:LFePO4+xLi++xe-===LiFePO4 C.断开K2、闭合K1,外电路中通过a mol电子时,左室溶液质量增加12a g D.该二次电池的总反应为xMg+xLi2SO4+2Li1-xFePO4 xMgSO4+2LiFePO4 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 断开K1、闭合K2,该装置为电解池,右室的电极与外接电源的正极相连作阳极,LiFePO4中的铁元素发生氧化反应,A错误;断开K2、闭合K1,该装置为原电池,右室的电极为正极,得电子发生还原反应,电极反应式为LFePO4+xLi++xe-===LiFePO4,外电路中通过a mol电子时,左室有0.5a mol Mg溶解,同时有a mol Li+移向右室,因此左室溶液质量增加为(0.5a mol×24 g·mol-1-a mol×7 g·mol-1)=5a g,B正确,C错误;该二次电池的总反应为xMg+xLi2SO4+2LFePO4 xMgSO4+2LiFePO4,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 11.下图中,甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置,利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述错误的是(　　)   A.光伏并网发电装置中a为负极 B.石墨1上消耗1 mol Mn2+,甲、乙中各转移0.5 mol电子 C.脱硫反应原理为15Mn3++FeS2+8H2O===15Mn2++Fe3++2S+16H+ D.处理60 g FeS2,石墨2上消耗7.5 mol H+ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 B 甲、乙两个串联的光伏发电装置可直接等价于直流电源,由装置图可知,石墨1上发生氧化反应,即阳极反应:Mn2+-e-===Mn3+,其对应外接电源的正极,石墨2上发生还原反应,即阴极反应:2H++2e-===H2↑,其对应外接电源的负极,结合脱硫装置图可知,脱硫反应原理为15Mn3++FeS2+8H2O=== 15Mn2++Fe3++2S+16H+。石墨1上消耗1 mol Mn2+,电极反应:Mn2+-e-===Mn3+,甲、乙两个发电装置是串联模式,故甲中转移的电子数应等于乙中转移的电子数,即甲、乙各转移1 mol 电子,B错误;由条件易得n(FeS2) ==0.5 mol,再根据脱硫反应方程式可得,装置中转移电子的物质的量为0.5 mol×(1+7×2)=7.5 mol,所以石墨2上发生还原反应:2H++2e-===H2↑,需消耗7.5 mol H+,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 12.常温下用惰性电极电解200 mL 氯化钠、硫酸铜的混合溶液,所得气体的体积随时间的变化如图所示,根据图中信息回答下列问题(气体体积已换算成标准状况下的体积,且忽略气体在水中的溶解和溶液体积的变化)。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 Ⅱ (1)曲线　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示阳极产生气体的体积变化。  (1)阴极上Cu2+首先放电,故开始时,阴极上无气体生成,故曲线Ⅱ表示阳极产生气体的体积变化。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 (2)氯化钠的物质的量浓度为　　　　　　　,硫酸铜的物质的量浓度为　　　 　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 0.1 mol·L-1　 0.1 mol·L-1 (2)0~t1内阳极发生的反应为2Cl--2e-===Cl2↑,n(Cl2)==0.01 mol, n(NaCl)=n(Cl-)=2n(Cl2)=0.02 mol,c(NaCl)==0.1 mol·L-1;阴极上依次 发生反应:Cu2++2e-===Cu、2H2O+2e-===H2↑+2OH-,阳极上依次发生反应:2Cl--2e-===Cl2↑、2H2O-4e-===O2↑+4H+,由图可知V(H2)=0.672 L, V(Cl2)=0.224 L,V(O2)=0.448 L,由得失电子守恒可知×2+c(Cu2+) ×0.2 L×2=×4,解得c(Cu2+)=0.1 mol·L-1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 (3)t2时所得溶液的c(H+)为　　 　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 0.1 mol·L-1 (3)由4OH-~O2~4H+可得:n(H+)=×4=0.02 mol,则溶液中的c(H+)==0.1 mol·L-1。 13.如图所示,E为蘸有Na2SO4溶液的滤纸,并滴加几滴酚酞。A、B分别为Pt片,压在滤纸两端,R、S为电源的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极材料,它在碱溶液中可以视为惰性电极。 为电流表,K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液,断开K,接通电源一段时间后,C、D中均有气体产生。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 (1)外电源的正、负极分别是R为　　　,S为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 负极 正极 (1)C、D产生气体的体积是不相同的,由图可以判断C端产生的气体是氢气,D端产生的气体是氧气,所以确定R端为负极,S端是正极。 (2)A附近溶液的现象是　　　　　　　　,B附近发生的电极反应为　 。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 溶液变为红色 2H2O-4e-===O2↑+4H+ (2)因为D端放出氧气,N端为阳极,A端为阴极,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,所以,此处OH-浓度增大,溶液显红色。而在B端水电离的OH-放电,其反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+。 (3)滤纸上的紫色点向　　　　(填“A”或“B”)移动。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 B (3)因为B端是阳极,所以Mn向B端移动,而显示紫色。 (4)当C、D中的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,C中的电极为　　(填“正”或“负”)极,有关的电极反应式为　 。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 负 H2+2OH--2e-===2H2O (4)当切断外电源并接通开关K,此时装置变为燃料电池,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,H2和O2反应生成水,在碱性条件下,C中H2发生氧化反应,电极反应式为H2+2OH--2e-===2H2O。 14.如图,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中的X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 (1)甲烷燃料电池的负极反应为　　　　　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 CH4-8e-+10OH-===C+7H2O (1)甲烷燃料电池负极上发生氧化反应,即甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化后生成碳酸钾,负极反应为CH4-8e-+10OH-===C+7H2O。 (2)石墨(C)极的电极反应为　　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2Cl--2e-===Cl2↑ (2)原电池的负极与电解池的阴极相连,铁极为阴极,则C极为阳极,在C极上发生氧化反应,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑。 (3)若在标准状况下,有2.24 L氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成气体的体积为　　　　L;丙装置中阴极析出铜的质量为　　　　g。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 4.48 12.8 (3)n(O2)==0.1 mol,甲池中正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,由转移电子守恒知,经过甲、乙、丙装置的电子的物质的量为0.4 mol。乙池中的铁电极的电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,n(H2)== 0.2 mol,V(H2)=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。丙池中精铜为阴极,发生还原反应,电极反应为Cu2++2e-===Cu,n(Cu)==0.2 mol,m(Cu)= 0.2 mol×64 g·mol-1=12.8 g。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 (4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图)。若使用硫酸钠溶液作电解质溶液,阳极选用　　　　作电极。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 铁(或Fe) $$