高中化学微专题-专题八 电化学的相关计算（练习）

专题八 电化学的相关计算 (2022·山东卷) 1．设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是    A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大 B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C．乙室电极反应式为 D．若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移 (2021·湖北卷) 2．Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时只允许H+通过离子交换膜 B．生成O2和H2的质量比为8∶1 C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大 D．CrO3的生成反应为：Cr2O+2H+=2CrO3+H2O (2020·山东卷) 3．微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 A．负极反应为 B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1 (2021·江苏卷) 4．通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是 A．电解后KOH溶液的物质的量浓度减小 B．电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O C．电解的总反应方程式：2H2O2H2↑+O2↑ D．电解过程中转移4mol电子，理论上可获得22.4LO2 5．图1是电解饱和氯化钠溶液示意图。图2中，x轴表示实验时流入阴极的电子的物质的量，y轴表示 A．n(Na＋) B．n(Cl－) C．c(OH－) D．c(H＋) 6．钛被誉为第三金属，广泛用于航天航空等领域。硼化钒(VB2)­空气电池的放电反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，以该电池为电源制备钛的装置如图所示。 下列说法不正确的是 A．电解过程中，OH-由阴离子交换膜左侧向右侧迁移 B．Pt极反应式为2VB2＋22OH--22e-=V2O5＋2B2O3＋11H2O C．石墨电极可能发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑、2O2--4e-=O2↑ D．若石墨极只收集到4.48 L Cl2气体，则理论上制备4.8 g Ti 7．如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是 A．x是正极，y是负极 B．a极产生氢气，b极生成I2 C．a极和Pt电极都有气泡产生 D．U形管中溶液的碱性增强 8．在100mLH2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu2+的物质的量浓度为 A．1 mol·L-1 B．2 mol·L-1 C．3 mol·L-1 D．4 mol·L-1 9．甲、乙两个电解池的电极均为 Pt 电极，且互相串联，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中电极质量增加 2.16g，乙池中电极上析出 0.24g 金属，则乙池中溶质可能是 A．CuSO4 B．MgSO4 C．Al (NO3)3　 D．Na2SO4 10．烧杯A中盛放0.1 mol·L-1的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol·L-1的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，装置如图所示，下列说法不正确的是 A．A中Fe极质量减少，C极有气体产生 B．A为电解池，B为原电池 C．当A烧杯中产生0.1 mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol D．经过一段时间，B烧杯中溶液的pH增大(不考虑Cl2溶于水) 11．500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3- )＝0.3 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是 A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2 mol·L－1 B．电解后溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1 C．上述电解过程中共转移0.4 mol电子 D．电解后得到的Cu的物质的量为0.1 mol 12．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的状态(不考虑二氧化碳的溶解)，则电解过程中共转移电子的物质的量为 A．0.4 mol B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 13．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。 请回答下列问题： (1)甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为 。 (2)乙池中A(石墨)电极的名称为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为 。 (3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况)，丙池中 极析出 g铜。 (4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)，若将丙中溶液复原，需加入 。 14．如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电路接通电极后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题： (1)甲装置是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图，则a处通入的是 (填“CH4”或“O2”)，电极上发生的电极反应是 。 (2)如果丙装置中精铜电极的质量增加了6.4g，则甲装置中消耗的CH4的质量为 。 15．相同金属在其不同浓度的盐溶液中可形成浓差电池。现用此浓差电池电解Na2SO4溶液(电极a和b均为石墨电极)可以制得O2、H2、H2SO4、NaOH。 (1)当电路中转移1mol电子时，电解池理论上能产生标况下的气体 L。 (2)电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得NaOH g。 16．用如图所示装置做电解实验，a、b、c、d均为铂电极，A槽与B槽选择的溶液足量但不同，可供选择的电解质溶液有：①500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液  ②500 mL 2 mol·L-1NaCl溶液  ③500 mL 2 mol·L-1Na2SO4溶液  ④500 mL2 mol·L-1AgNO3溶液  ⑤500 mL2 mol·L-1CuCl2溶液。 (1)若A槽选择500 mL2 mol·L-1CuCl2溶液，B槽选择500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，闭合开关K2，则b极为 (填 阴极”或“阳极”)，与a极现象相同的电极为 (填“c极”或“d极”)，d极上的电极反应式为 。 (2)若电解池工作时，a、b、c、d电极均有气体产生，且只有a极产生的是黄绿色气体，则A槽选择的溶液为 (填标号，下同)，B 槽选择的溶液为 ，闭合的开关是   ，相同时间内，a、c电极上产生气体的体积(相同状况)之比为 。 (3)若A槽选择500 mL2 mol·L-1AgNO3溶液，B槽选择500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，闭合开关K1，则析出固体的电极是 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．BD 【分析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。 【详解】A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H+，电极反应式为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2++2e-=Co，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误； B．对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O2-与溶液中的H+结合H2O，电极反应式为2LiCoO2+2e-+8H+=2Li++2Co2++4H2O，负极发生的反应为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，负极产生的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确； C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C错误； D．若甲室Co2+减少200 mg，则电子转移物质的量为n(e-)= ；若乙室Co2+增加300 mg，则转移电子的物质的量为n(e-)=，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D正确； 故合理选项是BD。 2．A 【分析】根据左侧电极上生成，右侧电极上生成，知左侧电极为阳极，发生反应：，右侧电极为阴极，发生反应：；由题意知，左室中随着浓度增大转化为，因此阳极生成的不能通过离子交换膜。 【详解】A．由以上分析知，电解时通过离子交换膜的是，A项错误； B．根据各电极上转移电子数相同，由阳极反应和阴极反应，知生成和的物质的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B项正确； C．根据阴极反应知，电解一段时间后阴极区溶液的浓度增大，C项正确： D．电解过程中阳极区的浓度增大，转化为，D项正确。 故选A。 3．B 【分析】据图可知a极上CH3COOˉ转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。 【详解】A．a极为负极，CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A正确； B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误； C．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，故C正确； D．b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D正确； 故答案为B。 4．B 【详解】A．阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电解过程总反应为，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，故A错误； B．电解时阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O，故B正确； C．阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电解过程总反应为，故C错误； D．电解过程中转移4mol电子，生成4molNiOOH，根据，生成1mol氧气，非标准状况下的体积不一定是22.4L，故D错误； 选B。 5．C 【分析】该装置中，阳极氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极水电离的氢离子放电，电极反应式为2H++2e-=H2↑。 【详解】A．阴极氢离子放电，2H++2e-=H2↑，所以溶液中钠离子物质的量不变，故A不选； B．阳极氯离子放电生成氯气，2Cl--2e-=Cl2↑，所以溶液中氯离子物质的量减小，故B不选； C．阴极氢离子放电，2H++2e-=H2↑，所以溶液中氢氧根离子浓度增大，故C选； D．阴极氢离子放电，2H++2e-=H2↑，所以溶液中氢离子浓度减小，故D不选； 故选C。 6．D 【详解】A．该装置是原电池与电解池的串联，由硼化钒­空气电池放电总反应推知，Cu电极是正极，Pt电极是负极，故由阴离子交换膜左侧向右侧迁移，A正确； B．Pt电极上发生氧化反应，电极反应式为，B正确； C．石墨电极是电解池的阳极，电解质中阴离子()发生氧化反应，C正确； D．未指明是否处于标准状况，不能据此计算制备Ti的质量，D错误； 故选D。 7．A 【详解】A、淀粉遇碘变蓝，可知b极生I2，即确定b极发生反应2I－－2e－＝I2，则b极是阳极，x是负极，y是正极，A错误； B、a极H＋放电，发生反应2H＋＋2e－＝H2↑，产生氢气，b极发生反应2I－－2e－＝I2，B正确； C、石墨为阴极，铂为阳极，电极反应分别是Cu2＋＋2e－＝Cu，4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑，即a极和Pt电极都有气泡产生，C正确； D、U形管中总反应式为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2，溶液的碱性增强，D正确； 答案选A。 8．A 【详解】阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+，n(O2)==0.1mol，n(e-)=0.4mol；阴极：Cu2++2e- =Cu、2H++2e-=H2↑，n(H2)=0.1mol，则Cu2+获得的电子为0.4mol-0.2mol=0.2mol，从而得出n(Cu)=0.1mol，cCu)== 1 mol·L-1，故选A。 9．A 【详解】由于乙池中有金属析出，而选项B、C、D中的金属阳离子在水溶液中不可能放电析出金属，所以只有选项A中的Cu2+可以放电而析出Cu正确，答案选A。 【点评】该题的关键是明确溶液中金属阳离子的放电顺序，然后依据题意灵活运用即可。 10．B 【分析】由图可知，A池中Fe、C与稀硫酸构成原电池，铁为原电池的负极，铁失电子发生氧化反应，C为原电池正极，氢离子在正极上得电子发生还原反应；B池为电解池，与铁极相连的一极为阴极，铜离子在阴极上得电子发生还原反应，与C极相连的一极为正极，氯离子在阳极上失电子发生氧化反应。 【详解】A．由分析可知，A池中Fe为负极，发生氧化反应质量减小；C极为正极，氢离子放电生成氢气，故A正确； B．由分析可知，A池为原电池，A池、B池相连，B有外接电源，所以B为电解池，故B错误； C．A中C上有氢气生成，其电极反应式为：2H++2e-=H2↑，当A烧杯中产生0.1mol气体时，转移0.2mol电子；B中阳极上氯离子失电子生成氯气，其电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，当转移0.2mol电子时，生成氯气为0.1mol，所以A和B中生成气体的物质的量相同，故C正确； D．B池为惰性电极电解电解氯化铜溶液，实际上是电解氯化铜，所以一段时间后，B烧杯中溶液的浓度会减小，铜离子浓度减小，水解程度减小，pH增大，故D正确； 故选B。 11．B 【详解】石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到1.12L气体（标准状况），n（O2）＝n（H2）＝1.12L÷22.4L/mol＝0.05mol。阳极发生 4OH--4e-＝O2↑+2H2O 0.2mol  0.05mol 阴极发生Cu2++2e-＝Cu、2H++2e-＝H2↑ 0.05mol  0.1mol  0.1mol   0.1mol  0.05mol A．c（Cu2+）＝0.05mol÷0.5L＝0.1mol/L，由电荷守恒可知，原混合溶液中c（Na+）为0.3mol/L-0.1mol/L×2＝0.1mol/L，A错误； B．电解后溶液中c（H+）依据阳极氢离子增大和阴极氢离子减小共同决定得到溶液中氢离子浓度＝(0.2mol−0.1mol)÷0.5L＝0.2mol/L，B正确； C．由上述分析可知，电解过程中转移电子总数为0.2mol，C错误； D．电解得到的Cu的物质的量为0.05mol，D错误； 答案选B。 【点晴】明确发生的电极反应及电子守恒是解答本题的关键，注意氢氧根离子与氢离子的关系和电解质溶液中电荷守恒的计算应用。 12．C 【详解】用惰性电极电解硫酸铜时，初阶段：2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4，后阶段：2H2O2H2↑+O2↑，如果只按照第一阶段的电解，反应只需要加入CuO或CuCO3就可以，但是现在加入的是0.1 mol Cu2(OH)2CO3，相当于加入了0.2molCuO和0.1molH2O，这0.1mol的水，应该是第二阶段反应消耗的，该阶段转移了0.2mol电子，第一阶段转移了0.4mol电子，所以总共转移电子0.6mol，故选C。 【点睛】明确电解的原理是解题的关键。解答本题要注意根据加入的物质判断出电解过程中发生反应的方程式，要注意该电解过程实际上是分为两个阶段进行的，第一阶段电解硫酸铜溶液，第二阶段电解水。 13．(1) 原电池 (2) 阳极 (3) 280 D 1.6 (4) 减小 增大 HCl 【详解】（1）甲池为甲醇燃料电池，通入的电极为负极，电极反应式为； （2）乙池中为用惰性电极电解溶液，其中A作阳极，水电离的氢氧根离子在阳极失电子生成氧气，B作阴极，银离子在阴极得电子生成银，总反应式为； （3）丙池中，D电极为阴极，发生反应为：，根据各电极上转移的电子相同，，故，； （4）若丙池中电极不变，将其溶液换成溶液，根据丙中总反应式为，若将丙中溶液复原，需加入，溶液pH增大；甲中总反应式为，溶液pH减小。 14．(1) CH4 (2)0.4g 【详解】（1）(1)将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色说明Fe为阴极，C为阳极，甲装置左边为负极，右边为正极，即a处通入的是CH4，电极上发生的电极反应是 ； （2）(2)设甲中消耗的CH4的质量为xg，则根据关系式列比例式： 256g：6.4g=16g：xg 解得x=0.4。 15．(1)16.8 (2)160 【分析】浓差电池中左侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，所以Cu(1)电极为正极、电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则Cu (2 )电极为负极，电极反应式为Cu+2e-=Cu2+；电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为2H2O-4e- =O2↑+4H+，阴极上水发生得电子的还原反应生成氢气，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则钠离子通过离子交换膜c生成NaOH、为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸、为阴离子交换膜，以此来解析； 【详解】（1）电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为2H2O-4e- =O2↑+4H+，阴极上水发生得电子的还原反应生成氢气，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电子守恒有O2~e~H2可知1mold电子，生成0.25molO2和0.5molH2；总共0.75mol，V=0.75mol×22.4L/mol=16.8L； （2）电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为1.5mol/L，正极析出Cu:( 2.5-1.5 ) mol/L×2L=2mol，正极反应为Cu2++2e-=Cu，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电子守恒有Cu~2e~2NaOH，电解池理论上生成NaOH的物质的量n(NaOH)=2n(Cu)=4mol，则m(NaOH) =nM=4mol×40g/mol=160g。 16．(1) 阳极 c极 4OH- -4e-=2H2O+O2 ↑或2H2O- 4e- =O2↑+4H+ (2) ② ③ K1 2：1 (3)b极、d极 【分析】电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上发生还原反应，阳极上发生氧化反应；在惰性电极上，各种离子的放电顺序：阴极(夺电子的能力)： Ag+ >Cu2+ >H+  ，阳极(失电子的能力)： Cl- >OH- >含氧酸根，据此回答 ； 【详解】（1）若A槽选择500 mL2 mol·L-1CuCl2溶液，B槽选择500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，闭合开关K2，则a极与电源的负极相连为阴极、b极为阳极，d极与电源的正极相连为阳极、c极为阴极，阴极铜离子得电子被还原变成铜，因此电极上析出紫红色的金属，则与a极现象相同的电极为c极，d极上水提供的氢氧根失去电子被氧化产生氧气，电极反应式为4OH- -4e-=2H2O+O2 ↑或2H2O- 4e- =O2↑+4H+；故答案为：阳极；c极；4OH- -4e-=2H2O+O2 ↑或2H2O- 4e- =O2↑+4H+。 （2）若电解池工作时，a、b、c、d电极均有气体产生，且只有a极产生的是黄绿色气体即氯气、则a极氯离子被氧化为阳极、b即金属离子不放电、产生的只能是氢气、电极反应为2H++2e‒＝H2↑或，则A槽选择的溶液为食盐水、标号为②；B 槽产生的气体分别为氢气和氧气，c电极上产生氧气、d电极上产生氢气、相当于电解水，则选择的溶液为硫酸钠溶液、标号为③；a极为阳极与电源的正极相连、则闭合的开关是K1，电解质工作时电极上的电子数守恒，存在关系式：，则相同时间内，a、c电极上产生气体即氯气和氧气的体积(相同状况)之比为2:1。故答案为：②；③； K1；2:1。 （3）闭合开关K1 ，则a和c为阳极、b和d为阴极；若A槽选择500 mL2 mol·L-1AgNO3溶液、b极银离子得电子被还原变成银，B槽选择500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液、d极铜离子得电子被还原变成铜，则析出固体的电极是b极、d极。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$