第06讲 多池串联装置分析（重难点讲义）化学苏教版2019选择性必修1

第06讲 多池串联装置分析 1、 知道原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据 2、学会分析多池串联装置中的电池类型 一、多池串联装置中电池类型的判断方法 (1)直观判断 分析思路 题目中若有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时则为原电池，则其他装置为电解池 A为原电池，B为电解池 (2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 分析思路 原电池的特点：自发进行的氧化还原反应，电极一般不相同 电解池的特点：电极材料可以相同可以不相同，不要求是不是自发反应 A为电解池，B为原电池 (3)根据电极反应现象判断 分析思路 在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型 如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应 二、多池串联装置的解题策略 有关概念的分析判断 在确定了原电池和电解池后，电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复等，只要按照各自的规律分析就可以了 综合装置中的有关计算 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：①串联电路中各支路电流相等；②并联电路中总电流等于各支路电流之和 分析：图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原 题型01 有外接电源电池类型 【典例】一种利用电化学方法将生物质转化生成的高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为溶液，在高纯度导电炭黑(KB)催化作用下，和在电极表面形成、和等有机硫化合物。下列说法错误的是 A．KB能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．生成的电极反应式为 D．理论上，每形成键，体系生成标况下 【变式】如图所示的电解装置，通电一段时间后，发现C端变为蓝色。下列说法正确的是 A．F为电源负极 B．甲池中铁电极反应： C．电子流向： D．通电一段时间后，乙池中出现蓝色沉淀 题型02 无外接电源电池类型 【典例】为探究浓差原电池的原理(当两池中电解质溶液浓度相等时，电流计指针指向0)，某同学做如下实验(盐桥中为用琼脂封装的溶液)，电流计指针发生了偏转。下列说法错误的是 A．盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液 B．左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大 C．当转移1mol电子时，负极所在的烧杯中溶液增重170g D．盐桥换成铜丝，电流计指针不偏转 【变式】某学校兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，回答下列问题： (1)A装置是 (填“原电池”或“电解池”)，通的电极为 极(填电极名称)，其电极反应式为 。 (2)若B电池为电镀池，目的是在某铁镀件上镀一层铜，则X电极材料为 ，Y电极的反应式为 。 (3)若B电池为精炼铜，且粗铜中含有等杂质，在 电极(填“X”或“Y”)周围有固体沉积。 (4)若X、Y均为，B电池的电解质溶液为的溶液，当电池工作一段时间后，B电池溶液的将 (填“增大”“减小”或“不变”)，要使该溶液恢复到原来的状态，需加入 。 (5)若X、Y均是铜，电解质溶液为溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是，试写出该电极发生的电极反应式为 。 题型03 原电池与电解池的串联 【典例】某同学组装了如下图所示的电化学装置，电极Ⅰ材质为，其他电极材质均为，下列说法正确的是 A．电极Ⅱ逐渐溶解 B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电流方向：电极Ⅳ电极Ⅰ D．电极Ⅲ的电极反应： 【变式】利用电化学原理，在甲中将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，再利用电解法来处理乙中含Cr2O废水，如下图所示；电解过程中乙池溶液发生反应：Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O (1)甲池工作时，NO2转变成Y可循环使用，Y中N元素的化合价为 ，电子从石墨Ⅱ （填“流入”或“流出”）。工作时甲池内的NO向 极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)。 (2)电解时乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为 。 题型04 利用电子守恒法进行多池串联相关计算 【典例】某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。试回答下列问题： (1)电源A极的名称是 。 (2)甲装置中电解反应的总化学方程式： 。 (3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是 。 (4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是 (选填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是 (填化学式)。 (5)装置丁中的现象是 。 【变式】甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。如图是甲醇燃料电池工作的示意图，工作时，关闭K。 (1)甲中负极的电极反应式为 。 (2)若丙中C为铁，D为石墨，W溶液为稀H2SO4，若一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4，则C电极反应式为 。 (3)若A、B、C、D均为石墨，W溶液为氯化铁溶液(溶质足量)，检验D电极产物的试剂为 (化学式)，现象是 。工作一段时间后，向乙中所得溶液加入后恰好使电解质溶液复原，则丙中C电极上生成气体的物质的量为 。 (4)若把乙装置改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag，Pt，Au等杂质)，下列说法正确的是___________(填标号)。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．A为粗铜，发生氧化反应 C．溶液的浓度保持不变 D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 (5)若把乙装置改为铁钉镀铜装置，铁钉是 电极(A、B)，该电极上发生 反应(氧化、还原)。 【巩固训练】 1．某工厂利用电解法处理含醛类废水，并由邻溴硝基苯制备邻溴苯胺，其工作原理如图所示： 下列说法中错误的是 A．工作时乙池双极膜中的向极区移动 B．在电解过程中极区溶液的逐渐减小 C．制备1mol邻溴苯胺消耗标准状况下约22.4L D．极的电极反应为 2．用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中正确的是 A．燃料电池工作时负极反应为 B．若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜 C．若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出 D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下，当电池中消耗(标准状况)时，a极析出铜 3．某反应中反应物与生成物有，将上述反应设计成的原电池如图甲所示、电解池如图乙所示，乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙。下列判断正确的是 A．图中X溶液是 B．原电池工作时，盐桥中的不断进入X溶液中 C．图丙中的③线是的变化 D．甲乙两装置中的Cu电极上均发生还原反应 4．利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是 A．乙室的Ag电极电势高于甲室 B．Cl电极的反应为 C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 D．当乙室Ag电极的质量增加时，理论上NaCl溶液减少 5．利用肼(N2H4)—空气燃料电池电解CuSO4溶液的装置如图所示。下列说法正确的是 A．装置甲中负极反应式：N2H4-6e-+4OH-=N2+4H2O B．装置甲中离子交换膜为阳离子交换膜 C．一段时间后，装置甲中KOH溶液的pH不变 D．标准状况下，当装置甲中有2.24L O2被还原时，装置乙阳极上放出2.24L气体 6．某课题组用直接液态燃料电池驱动装置组装自供电制氢系统(如图，表示)。在电场作用下，双极膜中水电离出的离子向两极迁移。下列叙述错误的是 A．b极为正极，d极发生还原反应 B．池的总反应： C．双极膜中，向b极移动 D．一段时间后，池中浓度减小 7．以CH4燃料电池为电源电解饱和NaCl溶液的装置如图。一段时间后测得外电路中通过2mole-，气体体积均在标准状况下测定且忽略气体在溶液中的溶解。下列说法错误的是 A．X为CO2 B．N极的电极反应式为 C．电子的移动方向为M→导线→P，O→导线→N D．通过2mole-时， 8．我国科学家设计了一种原电池——电解池组合装置，可同时处理废水中的和苯酚，实现发电、环保二位一体。羟基自由基(·OH)具有极强的氧化性，可将苯酚氧化为CO2和H2O。下列说法正确的是 A．a极区每处理1mol，理论上NaCl溶液中有6molCl-通过阴离子膜 B．c的电极电势大于d C．d电极的电极反应为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+2.8H+ D．当外电路转移2.8mol电子时，组合装置共处理苯酚18.8g 9．电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。某同学做如下探究实验。回答下列问题： (1)如图为某同学依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为 。反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差8.8g，则导线中通过电子的物质的量为 mol。 (2)如图，其他条件不变，将盐桥换成铜丝与石墨相连成n型，则石墨a为 极(填“正”、“负”、“阴”、“阳”)，甲烧杯中总反应为 。乙烧杯中总反应为 。 10．电化学在化学工业中有着广泛应用。 (1)根据图示电化学装置，回答下列问题： ①甲池通入乙烷(C2H6)一极的电极反应式为 。 ②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，实验开始时，同时在两极附近溶液中各滴入几滴紫色石蕊溶液，X极的电极反应式为 ；一段时间后，在Y极附近观察到的现象是 。 ③乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，体积为0.2 L，则Y极的电极反应式为 ；电解一段时间后，甲池消耗112 mL O2(标准状况下)，则乙池溶液的pH为 (忽略溶液体积的变化)。 (2)若要用该装置在铁质钥匙表面镀一层金属铜，CuSO4溶液作电解液，则乙池中： ①X极的材料是 ，电极反应式为 。 ②Y极的材料是 ，电极反应式为 。 (3)工业上通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，则阳极的电极反应式为 ，阴极反应式为 。 【强化训练】 11．如图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，下列说法正确的是（    ） A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置 B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+2H2O=CO32-+8H+ C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D．甲池中消耗280mL（标准状况下）O2，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体 12．为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是 A．电极2是负极 B．电路中电子的流向随电极互换而改变 C．理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D．理论上，电路通过电子时，有富集在右侧电解液中 13．相同金属在其不同浓度盐溶液中可以形成浓差电池，当两极附近电解质溶液浓度相等时停止放电。如图所示利用浓差电池电解Na2SO4溶液，a、b电极均为石墨电极，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是 A．电池放电过程中，Cu(2)作正极，电极反应为Cu2++2e﹣=Cu B．b为电解池的阴极，电极反应为2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣ C．膜c迁移0.4mol离子时，b极区溶液质量减少3.2g D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160gNaOH 14．下图所示装置中，b为标准氢电极，可发生还原反应()或氧化反应()，a、c分别为电极。实验发现：1与2相连a电极质量减小，2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是 A．1与2相连，盐桥1中阳离子向b电极移动 B．2与3相连，电池反应为 C．1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量 D．1与2或2与3相连，b电极均为流出极 15．相同金属在不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。浓差电池中离子均由“高浓度”移向“低浓度”，当两极室离子浓度相等时放电完成。如下图装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和NaOH。下列说法正确的是 A．a电极的电极反应为 B．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 C．电池放电过程中，电极上的电极反应为 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320gNaOH 16．浓差电池指利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电。实验室利用浓差电池实现电解丙烯腈()合成己二腈[]，装置如图所示(实验前，隔膜两侧溶液均为100mL，铜电极质量均为100g)。下列说法不正确的是 A．极为负极，其电极反应为 B．隔膜为阴离子交换膜 C．上述装置理论上可制备0.4 mol己二腈 D．生成己二腈的电极反应式为： 17．氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上。 (1)工艺甲中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。 ①图中X是 (填化学式)，分析、比较图示中a%与b%的大小： 。 ②写出燃料电池B中的正极反应 。 (2)工艺乙中，某研究小组用甲醇燃料电池(采用铂作为电极材料、电极上分别充入和、，电解质为熔融的)作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，如图所示。回答下列问题。 ①甲醇燃料电池工作时，其负极反应为 。 ②闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，电解NaCl溶液的总反应式为 。 ③理论上，电池中充入、的最佳体积比为 ，若电池中甲醇的充入量为0.1 mol且完全反应、电池和电解池的效率均为100%，最多能产生 L(标准状况)的氯气(精确到小数点后两位)。 (3)随着科学技术的不断发展，多种新的材料被研发出来，如离子交换膜。离子交换膜一般通过在不溶于水的有机高分子膜(如聚氯乙烯PVDF)上嫁接无机原子团制作而成。 型离子交换膜属于 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。使用溶液和必要的无机试剂，设计一种简便可靠的实验方案，探究型离子交换膜是属于阳离子交换膜还是阴离子交换膜： 。 18．在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。 (1)电源中X电极为直流电源的 极。 (2)pH变化：A： （填“增大”、“减小”或“不变”，下同），B： ，C： 。 (3)通电5 min时，B中共收集224 mL（标准状况下）气体，溶液体积为200 mL，则通电前溶液的物质的量浓度为 （设电解前后溶液体积无变化）。 (4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为 （设电解前后溶液体积无变化）。 (5)工业上常用连二亚硫酸钠（）消除烟气中的NO，通过电解可使再生，装置如图所示。吸收塔内发生的离子反应方程式为 。吸收塔内每吸收11.2 L的NO，理论上电极上会放出 L气体（气体体积均为标准状况）。 19．I．某科研单位利用电化学原理，使用SO2来制备硫酸，装置如图所示。电极为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触，质子交换膜只允许H+通过。 (1)通入SO2的电极为 (填“正极”或“负极”)，其电极反应式为 ，此电极区溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)电解质溶液中的H+通过质子交换膜 (填“向左”或“向右”)移动，通入O2的电极反应式为 。 Ⅱ．如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。 (已知：Fe(OH)3胶体的胶粒带正电荷) (3)B极是电源的 (填“正极”或“负极”)，一段时间后，丁中X极附近的颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”)。 (4)现用丙装置给铜件镀银，则H应是 。若乙溶液体积为500mL，常温下当乙中溶液的pH=13时，丙中镀件上析出银的质量为 ，甲中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。 20．甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。如图是甲醇燃料电池工作的示意图，工作一段时间后，断开K。 (1)甲中负极的电极反应式为 。 (2)a.若A、B、C、D均为石墨，W为氯化镁溶液，写出丙池中D电极的电极反应式 。 b．工作一段时间后向乙池中加入0.1molCu(OH)2后恰好使电解质复原，则标准状况下丙中D电极上生成气体的体积为 L。 (3)若把乙装置改为精炼镍的装置，电解质溶液改为NiSO4溶液(已知粗镍含有少量和Ag、Au等杂质，且金属性：)，下列说法正确的是_______。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．A为粗镍，发生氧化反应 C．随着电解的进行，NiSO4溶液的浓度保持不变 D．杂质中有Pb、Cu、Ag、Au将以单质的形式沉淀到池底 (4)利用“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，其工作原理如图所示。 ①已知H3PO2和足量的NaOH溶液反应生成NaH2PO2，则H3PO2是 元酸(填“一”、“二”或“三”) ②写出阳极的电极反应式： 。 ③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是产品中混有 杂质，该杂质产生的原因是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第06讲 多池串联装置分析 1、 知道原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据 2、学会分析多池串联装置中的电池类型 一、多池串联装置中电池类型的判断方法 (1)直观判断 分析思路 题目中若有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时则为原电池，则其他装置为电解池 A为原电池，B为电解池 (2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 分析思路 原电池的特点：自发进行的氧化还原反应，电极一般不相同 电解池的特点：电极材料可以相同可以不相同，不要求是不是自发反应 A为电解池，B为原电池 (3)根据电极反应现象判断 分析思路 在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型 如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应 二、多池串联装置的解题策略 有关概念的分析判断 在确定了原电池和电解池后，电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复等，只要按照各自的规律分析就可以了 综合装置中的有关计算 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：①串联电路中各支路电流相等；②并联电路中总电流等于各支路电流之和 分析：图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原 题型01 有外接电源电池类型 【典例】一种利用电化学方法将生物质转化生成的高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为溶液，在高纯度导电炭黑(KB)催化作用下，和在电极表面形成、和等有机硫化合物。下列说法错误的是 A．KB能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．生成的电极反应式为 D．理论上，每形成键，体系生成标况下 【答案】D 【详解】由图，Pt-C电极上水得到电子发生还原反应生成氢气，为阴极，则KB为阳极，阳极上物质发生氧化反应； A．KB为高纯度导电炭黑，能导电是因为其有类石墨的大键微观结构，存在自由移动的电子，故A正确； B．电解池中阳离子向阴极移动，由图离子移动方向，离子交换膜为阳离子交换膜，故B正确； C．阳极上和生成的反应为失去电子的氧化反应，电极反应式为，故C正确； D．由于阳极发生氧化反应，在电极表面形成、和等有机硫化合物，不确定具体转移电子的物质的量，不能计算生成标况下氢气的体积，故D错误； 故答案为：D。 【变式】如图所示的电解装置，通电一段时间后，发现C端变为蓝色。下列说法正确的是 A．F为电源负极 B．甲池中铁电极反应： C．电子流向： D．通电一段时间后，乙池中出现蓝色沉淀 【答案】D 【详解】A．由分析可知，F为电源正极，A错误； B．由分析可知，甲池中铁电极为阴极，铁不会失去电子被氧化，电极反应为，B错误； C．电子不能通过电解质溶液，不会沿移动，C错误； D．乙池中铜极失电子形成，石墨电极的电极反应式为，故通电一段时间后，出现蓝色沉淀，D正确； 故选D。 题型02 无外接电源电池类型 【典例】为探究浓差原电池的原理(当两池中电解质溶液浓度相等时，电流计指针指向0)，某同学做如下实验(盐桥中为用琼脂封装的溶液)，电流计指针发生了偏转。下列说法错误的是 A．盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液 B．左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大 C．当转移1mol电子时，负极所在的烧杯中溶液增重170g D．盐桥换成铜丝，电流计指针不偏转 【答案】D 【详解】A．银离子能与氯离子反应产生沉淀，则盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液，A正确； B．左侧为负极区，银片1电极为负极，负极反应为：Ag-e-=Ag+，盐桥中硝酸根离子向负极移动，则左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大，B正确； C．当转移1mol电子时，负极溶液中能增加1molAgNO3，所在的烧杯中溶液增重170g，故C正确； D．右侧烧杯中硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，若盐桥换成铜丝，则右侧烧杯内自发进行Cu+2Ag+=Cu2++2Ag、右侧烧杯为原电池，铜丝作负极、银片2作正极；而左侧烧杯内就变成电解装置，银片1与电源正极相连为阳极，铜丝与电源负极相连为阴极、电解液为硝酸银溶液，左侧烧杯为电镀装置，则电流计指针偏转，故D错误； 选D。 【变式】某学校兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，回答下列问题： (1)A装置是 (填“原电池”或“电解池”)，通的电极为 极(填电极名称)，其电极反应式为 。 (2)若B电池为电镀池，目的是在某铁镀件上镀一层铜，则X电极材料为 ，Y电极的反应式为 。 (3)若B电池为精炼铜，且粗铜中含有等杂质，在 电极(填“X”或“Y”)周围有固体沉积。 (4)若X、Y均为，B电池的电解质溶液为的溶液，当电池工作一段时间后，B电池溶液的将 (填“增大”“减小”或“不变”)，要使该溶液恢复到原来的状态，需加入 。 (5)若X、Y均是铜，电解质溶液为溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是，试写出该电极发生的电极反应式为 。 【答案】(1) 原电池 正 (2) (3)X (4) 增大 气体 (5) 【详解】（1）A池是燃料电池属于原电池，B池是电解池，通氧气的一极是正极发生还原反应，电极反应式为：； （2）电镀时，镀件作阴极、镀层金属作阳极、含有镀层金属的盐溶液作电解质，X与正极相连，X是阳极，所以X电极材料为Cu； Y与负极相连，作阴极，电极方程式为； （3）电解法精炼铜，粗铜作阳极、精铜作阴极，粗铜中铜及活泼性大于铜的金属失电子，活泼性小于铜的金属不能失电子，X是阳极，所以在X极周围有固体沉积成阳极泥； （4）惰性电极电解NaCl溶液的方程式为，则电解后溶液pH增大；根据方程式可知，电解NaCl溶液的实质为电解HCl，则要使该溶液恢复到原来的状态，需加入HCl气体； （5）根据题目信息，X极发生氧化反应，铜失电子生成Cu2O，电极反应为：。 题型03 原电池与电解池的串联 【典例】某同学组装了如下图所示的电化学装置，电极Ⅰ材质为，其他电极材质均为，下列说法正确的是 A．电极Ⅱ逐渐溶解 B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电流方向：电极Ⅳ电极Ⅰ D．电极Ⅲ的电极反应： 【答案】C 【详解】A．铜离子在电极II上得电子，不断生成铜单质附着在电极表面，电极不会溶解，A错误； B．电极I是原电池的负极，发生氧化反应，B错误； C．电流由原电池的正极经用电器流向原电池的负极，所以电流方向：电极Ⅳ电极Ⅰ，C正确； D．III为电解池的阳极，Cu电极放电，电极反应式：，D错误； 答案选C。 【变式】利用电化学原理，在甲中将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，再利用电解法来处理乙中含Cr2O废水，如下图所示；电解过程中乙池溶液发生反应：Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O (1)甲池工作时，NO2转变成Y可循环使用，Y中N元素的化合价为 ，电子从石墨Ⅱ （填“流入”或“流出”）。工作时甲池内的NO向 极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)。 (2)电解时乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为 。 【答案】(1) +5 流入 石墨Ⅰ (2)Fe－2e-=Fe2+ 【详解】（1）根据图示知甲池为燃料电池，电池工作时，石墨II通入氧气得电子发生还原反应，为正极，石墨Ⅰ为负极，发生氧化反应，N元素化合价升高，则负极附近NO2转变成Y，Y中N元素的化合价为+5；电子由负极流出，流向正极，则电子从石墨Ⅱ流入，电解质溶液中阴离子移向负极，则工作时甲池内的向石墨Ⅰ极移动。 （2）乙池为电解池，Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极，发生的电极反应为Fe－2e-=Fe2+。 题型04 利用电子守恒法进行多池串联相关计算 【典例】某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。试回答下列问题： (1)电源A极的名称是 。 (2)甲装置中电解反应的总化学方程式： 。 (3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是 。 (4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是 (选填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是 (填化学式)。 (5)装置丁中的现象是 。 【答案】(1)正极 (2) (3)1：1 (4) 银 (5)Y极附近红褐色变深 【详解】（1）这是一个串联电解装置，乙中极出现红色，说明在极放出，生成，为阴极，为负极，A为正极； （2）甲池电解溶液，电解硫酸铜生成Cu单质，O2和硫酸，总反应方程式为：； （3）乙池电解溶液：根据方程式可知，生成的； （4）丙装置是给铜镀银，银应为阳极，铜为阴极，G为银，电镀液为溶液； （5）丁装置是胶体的电泳，胶体胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，阴极区颜色变深。 【变式】甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。如图是甲醇燃料电池工作的示意图，工作时，关闭K。 (1)甲中负极的电极反应式为 。 (2)若丙中C为铁，D为石墨，W溶液为稀H2SO4，若一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4，则C电极反应式为 。 (3)若A、B、C、D均为石墨，W溶液为氯化铁溶液(溶质足量)，检验D电极产物的试剂为 (化学式)，现象是 。工作一段时间后，向乙中所得溶液加入后恰好使电解质溶液复原，则丙中C电极上生成气体的物质的量为 。 (4)若把乙装置改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag，Pt，Au等杂质)，下列说法正确的是___________(填标号)。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．A为粗铜，发生氧化反应 C．溶液的浓度保持不变 D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 (5)若把乙装置改为铁钉镀铜装置，铁钉是 电极(A、B)，该电极上发生 反应(氧化、还原)。 【答案】(1)CH3OH-6e-＋8OH-=CO＋6H2O (2)3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+ (3) 铁氰化钾 加入铁氰化钾，溶液变成蓝色 3.36 L (4)BD (5) B 还原 【详解】（1）负极反应物质失去电子，CH3OH 失去电子生成CO，电极反应式为CH3OH-6e-＋8OH-=CO＋6H2O；故答案：CH3OH-6e-＋8OH-=CO＋6H2O； （2）D电极与原电池的负极相连作阴极，C作阳极，阳极电极为Fe，则Fe失电子生成一层致密的氧化膜Fe3O4，电极方程式为：3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+，故答案为：3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+； （3）D为阴极，发生还原反应，Fe3++e-=Fe2+；检验二价铁可以用铁氰化钾溶液，变蓝色；乙中B电极为阴极，铜离子放电生成铜单质，电极方程式为：Cu2++2e-=Cu，向乙中所得溶液加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3后恰好使电解质溶液复原，0.05 mol Cu2(OH)2CO3可以改写成CuOCu(OH)2CO2说明阳极产生了0.075 molO2，转移电子为0.3mol，C电极方程式为：2Cl--2e-=Cl2↑，共生成=0.15molCl2，标准状况下氢气的体积为：0.15mol×22.4L/mol=3.36L，故答案为：3.36 L； （4）A． 阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，A错误； B． 粗铜接电源正极，作阳极，阳极上发生氧化反应，B正确； C． 阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，所以CuSO4溶液的浓度保持改变，C错误； D． Ag、Pt、Au活泼性比Cu弱的金属在阳极不反应，形成阳极泥，所以利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au；D正确； 正确答案是BD。 （5）若把乙装置改为铁钉镀铜装置，铁钉是镀件做阴极，即B电极，该电极上发生还原反应。 【巩固训练】 1．某工厂利用电解法处理含醛类废水，并由邻溴硝基苯制备邻溴苯胺，其工作原理如图所示： 下列说法中错误的是 A．工作时乙池双极膜中的向极区移动 B．在电解过程中极区溶液的逐渐减小 C．制备1mol邻溴苯胺消耗标准状况下约22.4L D．极的电极反应为 【答案】C 【详解】A．由装置图可知，甲池为酸性甲烷燃料电池，a为正极，b为负极；乙池为电解池，c为阴极，d为阳极。在乙池中应向阴极区迁移，A正确； B．电解过程中，d极区发生的反应有：，，阳极区溶液的逐渐减小，B正确； C．制备邻溴苯胺的反应为，制备1mol邻溴苯胺需要转移6mol电子，结合a极反应可知，要消耗1.5mol，在标准状况下体积约为33.6L，C错误； D．b极参加反应，在酸性条件下生成，根据化合价变化，可知电极反应为，D正确； 故答案选C。 2．用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中正确的是 A．燃料电池工作时负极反应为 B．若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜 C．若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出 D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下，当电池中消耗(标准状况)时，a极析出铜 【答案】C 【详解】A.碱性燃料电池工作时负极通入，电极反应式为,A错误； B.若要实现铁上镀铜，则a极(阳极)是铜，b极(阴极)是铁，B错误； C.若要实现电解精炼粗铜，则a极连接粗铜，发生氧化反应，b极为阴极，得电子，有铜析出，C正确； D.a、b两极均是石墨时，在相同条件下，当电池中消耗(标准状况)时，外电路中转移极为阴极，析出铜，a极为阳极，不能析出铜，D错误。 3．某反应中反应物与生成物有，将上述反应设计成的原电池如图甲所示、电解池如图乙所示，乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙。下列判断正确的是 A．图中X溶液是 B．原电池工作时，盐桥中的不断进入X溶液中 C．图丙中的③线是的变化 D．甲乙两装置中的Cu电极上均发生还原反应 【答案】B 【详解】A．根据分析，X为和溶液，A错误； B．Cu作负极，石墨作正极，盐桥中阳离子向正极移动，则不断移向正极即进入X溶液中，B正确； C．根据丙图可知溶液中有三种金属阳离子，而根据X的成分可知X中只有两种金属阳离子，说明在电解过程中阳极的Cu失去电子生成，它的物质的量从零逐渐增大，③为，阴极的反应为Fe3++e-=Fe2+，则①表示Fe3+，C错误； D．装置甲为原电池，铜作负极，发生氧化反应，装置乙为电解池，铜作阳极，发生氧化反应，D错误； 故选B。 4．利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是 A．乙室的Ag电极电势高于甲室 B．Cl电极的反应为 C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 D．当乙室Ag电极的质量增加时，理论上NaCl溶液减少 【答案】C 【详解】A．由上述分析可知，乙室的电极为正极，故电势高于甲室，A正确； B．Cl电极为阳极，电极反应为，B正确； C．溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，C错误； D．乙室的电极发生，增加为生成的的质量，物质的量为，转移电子0.2mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的为0.2mol，移向阴极室的为0.2mol，故质量减少，D正确； 答案选C。 5．利用肼(N2H4)—空气燃料电池电解CuSO4溶液的装置如图所示。下列说法正确的是 A．装置甲中负极反应式：N2H4-6e-+4OH-=N2+4H2O B．装置甲中离子交换膜为阳离子交换膜 C．一段时间后，装置甲中KOH溶液的pH不变 D．标准状况下，当装置甲中有2.24L O2被还原时，装置乙阳极上放出2.24L气体 【答案】D 【详解】A．装置甲为燃料电池，负极N2H4失电子生成N2和H2O负极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，A错误； B．正极生成氢氧根离子、负极消耗氢氧根离子，所以装置甲中离子交换膜为阴离子交换膜，B错误； C．装置甲总反应为N2H4+O2=N2+4H2O，有水生成，一段时间后，装置甲中电解质溶液的pH减小，C错误； D．标准状况下，当装置甲中有2.24L O2被还原时，电路中转移0.4mol电子，装置乙阳极上氢氧根离子放电生成氧气，4OH--4e-=2H2O+O2↑，根据电子守恒，放出0.1mol氧气，标准状况下的体积为2.24L，D正确； 故答案为：D。 6．某课题组用直接液态燃料电池驱动装置组装自供电制氢系统(如图，表示)。在电场作用下，双极膜中水电离出的离子向两极迁移。下列叙述错误的是 A．b极为正极，d极发生还原反应 B．池的总反应： C．双极膜中，向b极移动 D．一段时间后，池中浓度减小 【答案】D 【详解】A．b极为正极，双氧水得电子生成水，发生还原反应，电极反应为，A正确； B．据以上分析可知，池的总反应：，B正确； C．双极膜中，阳离子向正极移动，向b极移动，C正确； D．一段时间后，池总反应为， 浓度不变，D错误； 故选D。 7．以CH4燃料电池为电源电解饱和NaCl溶液的装置如图。一段时间后测得外电路中通过2mole-，气体体积均在标准状况下测定且忽略气体在溶液中的溶解。下列说法错误的是 A．X为CO2 B．N极的电极反应式为 C．电子的移动方向为M→导线→P，O→导线→N D．通过2mole-时， 【答案】D 【详解】A．通入甲烷的M电极为负极，水分子作用下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成CO2和氢离子，则气体X为二氧化碳，A正确； B．通入空气的N电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成H2O，电极反应式为，B正确； C．由分析可知，左侧为CH4燃料电池，M为负极、N为正极，右侧为电解NaCl溶液的电解池，O为阳极、P为阴极，故电子的移动方向为M→导线→P，O→导线→N，C正确； D．根据电子守恒可知，通过2 mol电子时，左侧装置消耗甲烷和氧气的体积之和为2 mol×+2 mol×=0.75mol，右侧装置生成氢气和氯气的物质的量为2 mol×+2 mol×=2 mol，则，D错误； 故答案为：D。 8．我国科学家设计了一种原电池——电解池组合装置，可同时处理废水中的和苯酚，实现发电、环保二位一体。羟基自由基(·OH)具有极强的氧化性，可将苯酚氧化为CO2和H2O。下列说法正确的是 A．a极区每处理1mol，理论上NaCl溶液中有6molCl-通过阴离子膜 B．c的电极电势大于d C．d电极的电极反应为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+2.8H+ D．当外电路转移2.8mol电子时，组合装置共处理苯酚18.8g 【答案】D 【详解】A．a电极的电极反应为，a极区每处理1mol，理论上有6mol通过阴离子膜进入NaCl溶液中，A错误； B．c电极为阴极，d电极为阳极，c的电极电势小于d，B错误； C．d电极的电极反应为，C错误； D．b电极的电极反应为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，d电极的电极反应为，羟基自由基(·OH)具有极强的氧化性，将苯酚氧化的方程式为C6H5OH+28·OH =6CO2↑+17H2O，当外电路转移2.8mol电子时，组合装置共处理苯酚0.2mol ，质量为0.2mol×94g/mol=18.8g ，D正确； 故选D。 9．电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。某同学做如下探究实验。回答下列问题： (1)如图为某同学依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为 。反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差8.8g，则导线中通过电子的物质的量为 mol。 (2)如图，其他条件不变，将盐桥换成铜丝与石墨相连成n型，则石墨a为 极(填“正”、“负”、“阴”、“阳”)，甲烧杯中总反应为 。乙烧杯中总反应为 。 【答案】(1) 0.2 (2) 阴 【详解】（1）图1所示的原电池，镁是负极，镁失电子生成镁离子，石墨a是正极，铜离子在正极得电子生成铜单质，该反应的离子方程式为。反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差，设参加反应的镁的物质的量为xmol，则反应生成铜的物质的量为xmol，24x+64x=8.8，x=0.1；则导线中通过电子的物质的量为0.2。 （2）图2，其他条件不变，将盐桥换成铜丝与石墨相连成n型，乙构成原电池、甲构成电解池； 乙中镁失电子生成镁离子，镁是负极，石墨c是正极，石墨c上发生的电极反应为；石墨a为与电源负极相连，a是阴极；a极铜离子得电子生成铜单质，b是阳极，b电极氯离子失电子生成氯气，甲烧杯中总反应为；乙中镁失电子生成镁离子，氧气得电子生成氢氧根离子，镁离子和氢氧根离子结合为氢氧化镁，故乙烧杯中总反应为。 10．电化学在化学工业中有着广泛应用。 (1)根据图示电化学装置，回答下列问题： ①甲池通入乙烷(C2H6)一极的电极反应式为 。 ②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，实验开始时，同时在两极附近溶液中各滴入几滴紫色石蕊溶液，X极的电极反应式为 ；一段时间后，在Y极附近观察到的现象是 。 ③乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，体积为0.2 L，则Y极的电极反应式为 ；电解一段时间后，甲池消耗112 mL O2(标准状况下)，则乙池溶液的pH为 (忽略溶液体积的变化)。 (2)若要用该装置在铁质钥匙表面镀一层金属铜，CuSO4溶液作电解液，则乙池中： ①X极的材料是 ，电极反应式为 。 ②Y极的材料是 ，电极反应式为 。 (3)工业上通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，则阳极的电极反应式为 ，阴极反应式为 。 【答案】(1) C2H6＋18OH－－14e－=2CO＋12H2O 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 电极表面产生气泡，附近溶液变蓝 Ag＋＋e－=Ag 1 (2) 铜 Cu－2e－=Cu2＋ 铁质钥匙 Cu2＋＋2e－=Cu (3) Fe＋8OH－－6e－=FeO＋4H2O 2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑ 【详解】（1） ①甲池中乙烷(C2H6)通入左侧电极发生氧化反应，则左侧Pt电极为负极，电解质溶液为KOH溶液，故通入乙烷电极的反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O。 ②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，则X是阳极，发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。Y是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则Y极附近观察到的现象是电极表面产生气泡，附近溶液变蓝。 ③甲池中右侧Pt电极发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，消耗标准状况下112 mL O2(即0.005 mol)时电路中转移电子的物质的量为0.005 mol×4＝0.02 mol。乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，Y极是阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。X极是阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，据得失电子守恒可知，电路中转移0.02 mol电子时，X极生成0.02 mol H＋，则乙池溶液中c(H＋)＝0.2mol÷0.2L＝0.1 mol·L－1，溶液pH＝1。 （2）①在铁表面镀一层金属铜，X极是阳极，要用镀层金属铜作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。 ②Y极是阴极，要用待镀件——铁质钥匙作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 （3）由图可知，Fe电极与电源正极相连，作电解池的阳极，Fe被氧化生成FeO，故阳极的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O。Cu极与电源的负极相连，作电解池的阴极，发生还原反应析出H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。 【强化训练】 11．如图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，下列说法正确的是（    ） A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置 B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+2H2O=CO32-+8H+ C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D．甲池中消耗280mL（标准状况下）O2，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体 【答案】D 【详解】A．甲池将化学能转化为电能，乙、丙池将电能转化化学能，A不正确； B．甲池中通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH- =CO32- +6H2O，B不正确； C．乙池中，石墨为阳极，电极反应式为2H2O-4e- ==O2↑+4H+，Ag为阴极，电极反应式为2Cu2++4e- ==2Cu，反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度，C不正确； D．依据得失电子守恒，可建立甲池中O2与丙池中Mg(OH)2的关系式为：O2—2Mg(OH)2，n(O2)==0.0125mol，此时丙池中理论上最多产生Mg(OH)2固体0.0125mol ×2×58g/mol=1.45g，D正确； 故选D。 12．为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是 A．电极2是负极 B．电路中电子的流向随电极互换而改变 C．理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D．理论上，电路通过电子时，有富集在右侧电解液中 【答案】C 【详解】A．根据分析可知，2为阳极，A错误； B．保持电源正负极不变，则电子流向不变，B错误； C．由分析可知，通过相同电量，电极1上附着的Li+的量和电极4上失去的Li+的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，C正确； D．根据电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过电子时，有富集在右侧电解液中，D错误； 故选C。 13．相同金属在其不同浓度盐溶液中可以形成浓差电池，当两极附近电解质溶液浓度相等时停止放电。如图所示利用浓差电池电解Na2SO4溶液，a、b电极均为石墨电极，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是 A．电池放电过程中，Cu(2)作正极，电极反应为Cu2++2e﹣=Cu B．b为电解池的阴极，电极反应为2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣ C．膜c迁移0.4mol离子时，b极区溶液质量减少3.2g D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160gNaOH 【答案】D 【详解】A．由分析，电池放电过程中，Cu（1）电极为正极、Cu（2）电极为负极，负极电极反应为Cu-2e-=Cu2+，A错误； B．由分析，b电极为阳极，阳极上水失电子生成O2和H+，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，B错误； C．结合分析，Na+通过离子交换膜c生成NaOH，膜c迁移0.4mol离子时，则电路中转移0.4mol电子，b极区生成0.1mol氧气、同时迁移过来0.2mol硫酸根离子，则溶液质量增加0.2mol×96g/mol-0.1mol×32g/mol=16g，C错误； D．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，生成NaOH的质量m(NaOH)=4mol×40g/mol=160g，D正确； 故选D。 14．下图所示装置中，b为标准氢电极，可发生还原反应()或氧化反应()，a、c分别为电极。实验发现：1与2相连a电极质量减小，2与3相连c电极质量增大。下列说法正确的是 A．1与2相连，盐桥1中阳离子向b电极移动 B．2与3相连，电池反应为 C．1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量 D．1与2或2与3相连，b电极均为流出极 【答案】B 【详解】A．1与2相连，a为正极，b为负极，盐桥1中阳离子向a电极移动，故A错误； B．2与3相连，右侧两池构成原电池，c电极质量增大，转化为AgI，说明c为负极，b为正极，生成氢气，电池反应为，故B正确； C．1与3相连，由于AgI更难溶，转化为AgI，a极为正极，转化为，a极质量减小，b极为负极，转化为AgI，b极质量增加，a电极减小的质量小于c电极增大的质量，故C错误； D．1与2相连，b为负极，b电极为流出极；2与3相连，c为负极，c电极为流出极，故D错误； 故答案选B。 15．相同金属在不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。浓差电池中离子均由“高浓度”移向“低浓度”，当两极室离子浓度相等时放电完成。如下图装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和NaOH。下列说法正确的是 A．a电极的电极反应为 B．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 C．电池放电过程中，电极上的电极反应为 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320gNaOH 【答案】A 【详解】A．电解槽中a电极为阴极，水发生得电子的还原反应生成H2，电极反应为，A正确； B．a电极为阴极，阴极反应为，b电极为阳极，阳极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+；则a极附近生成NaOH、b极附近生成H2SO4，所以钠离子通过离子交换膜c进入阴极区，c为阳离子交换膜；硫酸根通过离子交换膜d入阳极区，d为阴离子交换膜，B错误； C．电池放电过程中，Cu (1)电极为正极，正极上Cu2+得电子生成Cu，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，C错误； D．电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为1.5 mol/L，正极上析出Cu的物质的量n(Cu)=(2.5-1.5) mol/L×2 L=2 mol，正极反应为Cu2++2e-=Cu，阴极反应为，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)=4 mol，则m(NaOH)=nM=4 mol×40 g/mol=160 g，D错误； 故选A。 16．浓差电池指利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电。实验室利用浓差电池实现电解丙烯腈()合成己二腈[]，装置如图所示(实验前，隔膜两侧溶液均为100mL，铜电极质量均为100g)。下列说法不正确的是 A．极为负极，其电极反应为 B．隔膜为阴离子交换膜 C．上述装置理论上可制备0.4 mol己二腈 D．生成己二腈的电极反应式为： 【答案】C 【详解】A．由分析可知，Cu(2)失去电子，故电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，A正确； B．由分析可知，此电池为浓差电池，主要因为铜离子浓度不同形成的电势差，所以隔膜是阴离子交换膜，B正确； C．当两电极中铜离子浓度相同时放电完毕，此时溶液中，所以转移电子的物质的量是（3-1)mol/L×0.1L×2=0.4mol，由反应2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN可知，可制备0.2mol己二腈，C错误； D．由分析可知，阴极上丙烯腈合成己二腈得电子，电极反应为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN，D正确； 答案选C。 17．氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上。 (1)工艺甲中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。 ①图中X是 (填化学式)，分析、比较图示中a%与b%的大小： 。 ②写出燃料电池B中的正极反应 。 (2)工艺乙中，某研究小组用甲醇燃料电池(采用铂作为电极材料、电极上分别充入和、，电解质为熔融的)作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，如图所示。回答下列问题。 ①甲醇燃料电池工作时，其负极反应为 。 ②闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，电解NaCl溶液的总反应式为 。 ③理论上，电池中充入、的最佳体积比为 ，若电池中甲醇的充入量为0.1 mol且完全反应、电池和电解池的效率均为100%，最多能产生 L(标准状况)的氯气(精确到小数点后两位)。 (3)随着科学技术的不断发展，多种新的材料被研发出来，如离子交换膜。离子交换膜一般通过在不溶于水的有机高分子膜(如聚氯乙烯PVDF)上嫁接无机原子团制作而成。 型离子交换膜属于 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。使用溶液和必要的无机试剂，设计一种简便可靠的实验方案，探究型离子交换膜是属于阳离子交换膜还是阴离子交换膜： 。 【答案】(1) Cl2 a%小于b% (2) 1：2 6.72L (3) 阴离子 用离子交换膜将一小水槽隔离成左右两部分，左边加硫酸铁溶液，右边加蒸馏水，一段时间后，向右边滴加KSCN溶液，若变红则是阳离子交换膜，不变色则为阴离子交换膜 【详解】（1）①由上述分析可知，X是Cl2，由于燃料电池正极发生O2+4e-+2H2O=4OH-，燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于b%； ②燃料电池B正极上氧气得电子变为氢氧根，电极反应式为：； （2）①甲醇燃料电池工作时，负极上是甲醇失电子变为CO2，电极反应式为：； ②电解饱和食盐水的总反应式为：； ③燃料电池正极的反应式为，故电池中充入、的最佳体积比为1：2；甲醇的充入量为0.1 mol且完全反应，根据反应式，则电路中通过0.6mol电子，电解池有关系式为，则产生的Cl2为0.3mol，标况下体积为6.72L。 （3）根据型离子交换膜的结构，带有负电荷，因此属于阴离子交换膜；要探究型离子交换膜是属于阳离子交换膜还是阴离子交换膜，设计的实验为：用离子交换膜将一小水槽隔离成左右两部分，左边加硫酸铁溶液，右边加蒸馏水，一段时间后，向右边滴加KSCN溶液，若变红则是阳离子交换膜，不变色则为阴离子交换膜。 18．在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。 (1)电源中X电极为直流电源的 极。 (2)pH变化：A： （填“增大”、“减小”或“不变”，下同），B： ，C： 。 (3)通电5 min时，B中共收集224 mL（标准状况下）气体，溶液体积为200 mL，则通电前溶液的物质的量浓度为 （设电解前后溶液体积无变化）。 (4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为 （设电解前后溶液体积无变化）。 (5)工业上常用连二亚硫酸钠（）消除烟气中的NO，通过电解可使再生，装置如图所示。吸收塔内发生的离子反应方程式为 。吸收塔内每吸收11.2 L的NO，理论上电极上会放出 L气体（气体体积均为标准状况）。 【答案】(1)负 (2) 增大 减小 不变 (3)0.025 mol·L－1 (4)13 (5) 2S2O+2NO+4OH-=4 SO+N2↑+2H2O 5.6 【详解】（1）由铜电极的质量增加，发生Ag++e-═Ag，则Cu电极为阴极，Ag为阳极，Y为正极，可以知道X为电源的负极。 （2）A装置是电解KCl溶液，阴极析出氢气，阳极析出氯气，溶液中氢氧根离子浓度增大，pH增大；B装置中阴极上先析出铜，当铜离子消耗完后将析出氢气，而阳极上析出氧气，溶液中氢离子浓度增大，pH减小；C装置中阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上AgNO3溶液的物质的量浓度不变，pH不变。 （3）B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同，根据：Ag＋+e－=Ag知C装置中转移的电子为2.16g÷108g/mol＝0.02 mol，B装置中阴极：Cu2＋ +2e－=Cu，2H＋＋2e－=H2↑，阳极：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，根据题意可得：2n(H2) ＋ 2n(Cu)＝4n(O2)=0.02 mol，n(H2)＋n(O2)=0.01mol，解得n(Cu)=0.005mol，CuSO4溶液物质的量浓度为：0.005mol÷0.2=0.025 mol·L－1。 （4）A装置的反应为：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，均为0.02 mol，c(OH－)＝0.02mol÷0.2L＝0.1 mol·L－1，pH为13。 （5）由装置图可知，电解池中，Pt2电极为阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成的H+通过质子交换膜进入阴极室，Pt1为阴极，SO在阴极得到电子生成S2O，电极反应式为：2SO+2e-+2H2O=S2O+4OH-，根据电子守恒，转移4mol电子时，阳极生成4molH+，通过离子交换膜的H+也为4mol，但阴极转移4mol电子，生成8molOH-，转移过来的4molH+不足以把生成的OH-完全中和，所以进入吸收塔的溶液显碱性。在吸收塔内， S2O与NO反应生成 SO和氮气，N元素化合价从+2价降低为0， S2O中S元素化合价从+3价升高为+4价，根据得失电子守恒、电荷守恒、质量守恒配平该反应的离子反应方程式为：2S2O+2NO+4OH-=4 SO+N2↑+2H2O ；吸收塔内每吸收 11.2L 的 NO ，即0.5molNO，0.5molNO被吸收得电子0.5mol×2=1mol，Pt2电极上发生的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，根据得失电子守恒可知，理论上Pt2电极上会放出氧气物质的量为0.25mol，在标准状况下体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6 L。 19．I．某科研单位利用电化学原理，使用SO2来制备硫酸，装置如图所示。电极为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触，质子交换膜只允许H+通过。 (1)通入SO2的电极为 (填“正极”或“负极”)，其电极反应式为 ，此电极区溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)电解质溶液中的H+通过质子交换膜 (填“向左”或“向右”)移动，通入O2的电极反应式为 。 Ⅱ．如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。 (已知：Fe(OH)3胶体的胶粒带正电荷) (3)B极是电源的 (填“正极”或“负极”)，一段时间后，丁中X极附近的颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”)。 (4)现用丙装置给铜件镀银，则H应是 。若乙溶液体积为500mL，常温下当乙中溶液的pH=13时，丙中镀件上析出银的质量为 ，甲中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。 【答案】(1) 负极 减小 (2) 向右 O2+4e-+4H+=2H2O (3) 负极 变浅 (4) Cu(或镀件、铜件) 5.4g 变小 【详解】（1）由分析可知，通入SO2的电极为负极，SO2失电子产物与电解质溶液反应生成硫酸，依据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒，可得出其电极反应式为，此电极区溶液中硫酸浓度增大，溶液的pH减小。 （2）原电池工作时，阳离子向正极移动，则电解质溶液中的H+通过质子交换膜向右移动，通入O2的电极为正极，O2得电子产物与电解质反应生成水，依据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒，可得出电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O。 （3）由分析可知，B极是电源的负极。Fe(OH)3胶粒(红褐色)带正电性，通电后，Fe(OH)3胶粒向阴极移动，X极为阳极，Y极为阴极，则一段时间后，丁中X极附近的颜色逐渐变浅。 （4）现用丙装置给铜件镀银，则电解质溶液为AgNO3溶液，G电极为阳极(电极材料为Ag)，H应是Cu(或镀件、铜件)。装置乙中发生的反应为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，由反应方程式可建立关系式：2OH-～2e-，若乙溶液体积为500mL，常温下当乙中溶液的pH=13时，生成OH-的物质的量为0.5L×0.1mol/L=0.05mol，则电路中转移电子的物质的量为0.05mol；丙中镀件上析出银的质量为0.05mol×108g/mol=5.4g；甲中，电池反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，电池工作后，H2SO4的浓度不断增大，所以溶液的pH变小。 20．甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。如图是甲醇燃料电池工作的示意图，工作一段时间后，断开K。 (1)甲中负极的电极反应式为 。 (2)a.若A、B、C、D均为石墨，W为氯化镁溶液，写出丙池中D电极的电极反应式 。 b．工作一段时间后向乙池中加入0.1molCu(OH)2后恰好使电解质复原，则标准状况下丙中D电极上生成气体的体积为 L。 (3)若把乙装置改为精炼镍的装置，电解质溶液改为NiSO4溶液(已知粗镍含有少量和Ag、Au等杂质，且金属性：)，下列说法正确的是_______。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．A为粗镍，发生氧化反应 C．随着电解的进行，NiSO4溶液的浓度保持不变 D．杂质中有Pb、Cu、Ag、Au将以单质的形式沉淀到池底 (4)利用“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，其工作原理如图所示。 ①已知H3PO2和足量的NaOH溶液反应生成NaH2PO2，则H3PO2是 元酸(填“一”、“二”或“三”) ②写出阳极的电极反应式： 。 ③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是产品中混有 杂质，该杂质产生的原因是 。 【答案】(1)CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O (2) Mg2++2H2O+2e-=Mg(OH)2↓+H2↑ 4.48 (3)BD (4) 一 2H2O-4e-=O2↑+4H+ H3PO4 H3PO2在阳极放电 【详解】（1）由分析可知，甲池为燃料电池，左侧电极为燃料电池的负极，碱性条件下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O，故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O； （2）a．由分析可知，丙池为电解氯化镁溶液的电解池，D电极为阴极，镁离子作用下水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧化镁沉淀和氢气，电极反应式为Mg2++2H2O+2e-=Mg(OH)2↓+H2↑，故答案为：Mg2++2H2O+2e-=Mg(OH)2↓+H2↑； b．工作一段时间后向乙池中加入0.1mol氢氧化铜后恰好使电解质复原，说明乙池中0.1mol铜离子在阴极完全放电生成铜后，还有0.2mol氢离子在阴极放电生成氢气，反应转移的电子的物质的量为0.4mol，由得失电子数目守恒可知，则标准状况下丙池中D电极上生成氢气的体积为0.4mol××22.4L/mol=4.48L，故答案为：4.48； （3）A．由金属性强弱顺序可知，电解过程中，铁、镍在阳极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子、镍离子，镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍，则阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，故错误； B．精炼镍时，阳极A为粗镍，，铁、镍在阳极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子、镍离子，故正确； C．由金属性强弱顺序可知，电解过程中，铁、镍在阳极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子、镍离子，镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍，则随着电解的进行，硫酸镍溶液的浓度减小，故错误； D．由金属性强弱顺序可知，电解过程中，铁、镍在阳极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子、镍离子，杂质铅、铜、银、金以单质的形式沉淀到池底形成阳极泥，故正确； 故选BD； （4）由图可知，左侧石墨电极是电解池的阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子通过阳膜进入产品室，原料室中的次磷酸根离子通过阴膜进入产品室与氢离子反应生成次磷酸，右侧石墨电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，原料室中钠离子通过阳膜进入阴极室； ①由H3PO2和足量的NaOH溶液反应生成NaH2PO2可知，H3PO2是一元酸，故答案为：一； ②写由分析可知，左侧石墨电极是电解池的阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故答案为：2H2O-4e-=O2↑+4H+； ③若将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用次磷酸稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，具有还原性的次磷酸会在阳极失去电子发生氧化反应生成磷酸，导致所得次磷酸中混有磷酸杂质，故答案为：H3PO4；H3PO2在阳极放电。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$