第06讲 多池串联装置分析（重难点训练）化学苏教版2019选择性必修1

第06讲 多池串联装置分析 建议时间：25分钟 突破一 有外接电源电池类型 1．以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示，下列叙述错误的是 A．燃料电池通入氧气的电极接电解池的X电极 B．N室中：a%>b% C．膜I、III为阳离子交换膜，膜II为阴离子交换膜 D．理论上每生成1mol产品，需消耗甲烷的体积为2.8L(标况) 2．降低能耗是氯碱工业发展的方向。氯碱工业示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．该装置a处获得，b处获得 B．该装置中透过阳离子交换膜向N极区移动 C．该装置中c处一侧流出的是淡盐水 D．电解饱和食盐水的离子方程式是： 突破二 无外接电源电池类型 3．浓差电池是利用电解质浓度不同而产生电流的一类电池。以浓差电池为电源，用浆液制备并获得副产品的装置如图。 已知：①；②。 下列说法正确的是 A．电极电势：()() B．惰性电极()的电极反应式为 C．膜，膜均应选用阴离子交换膜 D．导线中通过，理论上电解池的阳极室溶液质量增加 4．化学反应都会伴随能量变化，化学能可以与热能、电能、光能等各种形式的能量之间相互转化。回答下列问题： (1)下列反应中，生成物总能量高于反应物总能量的是_______(填字母)。 A．锌与稀硫酸 B．食物的腐烂 C．碳酸钙分解 D．红热的木炭与水蒸气 (2)如下图，装置为燃料电池(电解质溶液为溶液)，通过装置实现铁棒上镀铜。 ①b处应通入 (填“”或“”)，a处电极上发生的电极反应式是 。 ②电镀结束后，装置I中溶液的pH (填写“变大”“变小”或“不变”)；装置II中的物质的量浓度 (填写“变大”“变小”或“不变”)。 ③在此过程中若完全反应，装置II中阴极质量变化12.8g，则装置I中理论上消耗 L(标准状况下)。 (3)用惰性电极电解一定浓度的溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入后恰好恢复到电解前的浓度和(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为 。 (4)以为原料，用氧化制取，可提高效益，减少污染。反应如下：  ，上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使转化率接近。其基本原理如下图所示： 过程的反应为：  ，过程II反应的热化学方程式为 。 突破三 原电池与电解池的串联 5．浓差电池(电解质溶液浓度不同造成电势差)为电源，用石墨作电极将转化为高纯的装置如图，电解前和电极质量相同。 (1)M极电极反应式为 。 (2)用电子式表示的形成过程： 。 6．某化学社团组装了如图所示的电化学装置。下列说法不正确的是 A．图中甲池中电极电势高于电极 B．实验过程中，甲池左侧烧杯中经盐桥流向右侧烧杯 C．甲池中电极质量增加，乙池阴极析出金属 D．乙池中阳极产生标况下气体时，甲池右侧烧杯有进入溶液 突破四 利用电子守恒法进行多池串联相关计算 7．氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图(电极均为石墨电极)。已知：空气中氧气的体积分数为20%，下列说法不正确的是 A．装置A为电解池，装置B为燃料电池 B．若两池中所用离子膜类型相同，则 C．电流方向：甲→乙→丙→丁 D．标准状况下，若电解产生22.4LY，则消耗空气56L 8．一种燃料电池与电解池组合的装置(电池工作时)如图所示，电极均为惰性电极，回答下列问题： (1)电极Ⅰ为 (填“正”或“负”)极，该电极上的反应式为 。 (2)右侧电池工作室中能量的转化形式主要为 (填“化学能”或“电能”，下同)转化为 。 (3)气体X为 (填化学名称)。 (4)电池工作一段时间后，图中三处KOH溶液的质量分数的大小顺序为___________(填标号)。 A． B． C． D． (5)当电路中每转移0.2 mol电子： ①此时消耗O2的质量为 g。 ②此时电极Ⅳ上生成气体的体积为 L(标准状况下)。 建议时间：35分钟 9．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)： 下列说法正确的是 A．通电一段时间后，阳极室pH不变 B．A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜 C．若产品室，将有流入石墨电极 D．若以铅蓄电池为电源，则Co电极应与电极相连接 10．科学家开发新型电化学装置，用于从卤水[含等离子]中提取锂盐，在淡水池中得到，如下图所示。 下列说法不正确的是 A．从卤水中提取的反应为 B．电极分别通过还原反应、氧化反应释放、结合 C．一段时间后将a与b、c与d电极对调，可继续从卤水中提取 D．充分电解后，将电源的正极、负极对调，淡水池中增大 11．工业生产中常用电解法提纯含有杂质的粗溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．通电后阴极区附近溶液不变 B．阳极的电极反应式为 C．提纯后的溶液从b出口导出 D．通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区 12．一种基于氯碱工艺的新型电解池如下图，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中(忽略水的电离)，下列说法不正确的是 A．右侧电解室生成的气体为Cl2 B．阳极电极方程式为：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH- C．应选择阳离子交换膜 D．理论上每消耗1molFe2O3，右侧电解室溶液减少351g 13．根据下图回答，下列说法错误的是 A．燃料电池中正极反应为 B．此装置用于粗铜精炼时，硫酸铜溶液的浓度不变 C．硫酸铜溶液中向b极移动 D．若用该装置进行粗铜的精炼，当通入氢气时，理论上可得到精铜 14．硫酸的制备可以采用电化学方法进行。以和为原料，原理如图(A、B为多孔石墨电极，C、D为惰性电极)。下列说法错误的是 A．电极为负极，电极反应式为 B．膜为阳离子交换膜，透过膜向电极移动 C．、分别为和 D．若制备硫酸，需要标准状况下体积为 15．某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理(X是离子交换膜)，下列说法正确的是 A．甲装置Fe电极和C电极位置可以互换 B．X可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜 C．若电解后乙装置精铜质量增加6.4g，则Fe电极处能收集到2.24L气体 D．电解一段时间后去掉X并将C电极换成 Mg电极继续通电，则Mg电极的电极反应式为 16．如图所示的装置中，若通入直流电5min时，铜电极质量增加21.6g，试回答： (1)若电源为碱性乙醇燃料电池，则电源电极X反应式为 。 (2)pH变化：A ，C (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的OH-的物质的量浓度为 mol/L(假设电解前后溶液的体积无变化)。 (4)通电5min后，B中共收集2240mL气体(标准状况)，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为 mol/L(设电解前后溶液体积无变化)，若要使B装置溶液要恢复到电解前的状态，需要加入的物质以及相应的物质的量正确的是 。 A．0.05molCuO 　　　　　　B．0.05molCuO和0.025molH2O C．0.05molCu(OH)2　　　　　　　　　　D．0.05molCuCO3和0.05molH2O 17．完成下列问题。 (1)甲醇燃料电池实现工业上用溶液制取溶液，其工作原理如图所示。 ①甲醇()燃料电池的负极反应式为 。 ②从c口出来的气体为 (填化学式)。 ③钾离子从电解槽 (填“左室向右室”或“右室向左室”)迁移。 ④若用该燃料电池处理酸性氨氮废水；产生无污染气体，则在阳极上的电极反应式为 。 (2)模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图装置电解硫酸钾溶液来制取、、和。 ①X极与电源的 (填正或负)极相连，制得的硫酸溶液从出口 (填“A”“B”“C”或“D”)导出。 ②N交换膜是 离子交换膜(填“阳”、“阴”)。反应一定时间后，通过M交换膜的离子数 (填“大于”“小于”或“等于”)通过N交换膜的离子数。 18．如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，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。请回答： (1)电源电极A名称为 。 (2)写出C和F的电极反应式： C： ；F： 。 (3)若通过0.02mol电子时，通电后甲中溶液体积为200mL，则通电后所得的硫酸溶液的物质的量浓度为 。 (4)若通过0.02mol电子时，丁中电解足量R(NO3)m溶液时，某一电极析出了a g金属R，则金属R的相对原子质量Mr(R)的计算公式为Mr(R)= (用含a、m的代数式表示)。 (5)戊中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明Fe(OH)3胶体粒子带 电荷(填“正”或“负”)，在电场作用下向Y极移动。 (6)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为 。 (7)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 (填“铜件”或“银”)。 建议时间：15分钟 19．（2024·安徽·高考真题）浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置，将两个完全相同的电极浸入两个溶质相同但浓度不同的电解质溶液中构成的浓差电池，称为双液浓差电池。模拟工业上采用电渗析法实现海水淡化(用氯化钠溶液代替海水)，装置如图所示。下列说法错误的是 A．Cu(1)极为负极，C(1)极发生氧化反应 B．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜 C．C(2)极反应为 D．当Cu(2)极的质量增加时，理论上溶液中减少 20．（2025·湖南·高考真题）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中，向左室迁移 B．电解过程中，左室中的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D．完全转化为的电解总反应： 21．（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第06讲 多池串联装置分析 建议时间：25分钟 突破一 有外接电源电池类型 1．以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示，下列叙述错误的是 A．燃料电池通入氧气的电极接电解池的X电极 B．N室中：a%>b% C．膜I、III为阳离子交换膜，膜II为阴离子交换膜 D．理论上每生成1mol产品，需消耗甲烷的体积为2.8L(标况) 【答案】B 【详解】A．燃料电池通入氧气的电极为正极，接电解池的阳极，而N室中石墨为负极，解电解池的阴极，即X电极为阳极，Y电极为阴极，故A正确； B．N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，原料室中的钠离子通过Ⅲ膜进入N室，溶液中c(NaOH)增大，所以N室：a%<b%，故B错误； C．原料室中的通过Ⅱ膜进入产品室，M室中氢离子通入Ⅰ膜进入产品室，原料室中Na+的通过Ⅲ膜进入N室，则Ⅰ、Ⅲ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，故C正确； D．理论上每生成1molH3BO3，则M室中就有1mol氢离子通入Ⅰ膜进入产品室即转移1mole-，甲烷在燃料电池中发生电极反应消耗1molCH4转移8mole-，则转移1mole-应该消耗molCH4标准状况下2.8L，故D正确； 故答案为B。 2．降低能耗是氯碱工业发展的方向。氯碱工业示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．该装置a处获得，b处获得 B．该装置中透过阳离子交换膜向N极区移动 C．该装置中c处一侧流出的是淡盐水 D．电解饱和食盐水的离子方程式是： 【答案】A 【详解】A．在氯碱工业电解池中，阳极发生反应，阴极发生反应。与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，由图可知M处为阳极，a应获得Cl2；N处为阴极，b应获得H2 ，A错误； B．电解池中，阳离子向阴极移动，N极为阴极，所以Na+透过阳离子交换膜向N极区移动，B正确； C．a处（阳极）Cl−放电生成Cl2 ，Na+通过阳离子交换膜移向阴极，所以c处一侧流出的是淡盐水 ，C正确； D．电解饱和食盐水时，Cl−在阳极放电生成Cl2，H2O在阴极放电生成H2和OH−，离子方程式为 ，D正确； 故选A。 突破二 无外接电源电池类型 3．浓差电池是利用电解质浓度不同而产生电流的一类电池。以浓差电池为电源，用浆液制备并获得副产品的装置如图。 已知：①；②。 下列说法正确的是 A．电极电势：()() B．惰性电极()的电极反应式为 C．膜，膜均应选用阴离子交换膜 D．导线中通过，理论上电解池的阳极室溶液质量增加 【答案】CD 【详解】A．根据分析可知，右侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，则电极电势：Cu(Ⅱ) ＞Cu(I)，故A错误； B．根据分析可知，惰性电极(Ⅱ)的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B错误； C．Cu(Ⅱ)附近Cu2+减少，Cu(I)附近Cu2+增加，不参与反应，则从右到左跨越膜a，惰性电极(Ⅱ)附近生成OH-，浓度不变，惰性电极(I)附近转化为，因此需要补充，因此从从左到右跨越膜b，因此膜，膜均应选用阴离子交换膜，故C正确； D．导线中通过，阳极转入2mol ，同时产生1mol氧气，质量变化为2mol×116g/mol-1mol×32g/mol =200g，故D正确； 故答案为CD。 4．化学反应都会伴随能量变化，化学能可以与热能、电能、光能等各种形式的能量之间相互转化。回答下列问题： (1)下列反应中，生成物总能量高于反应物总能量的是_______(填字母)。 A．锌与稀硫酸 B．食物的腐烂 C．碳酸钙分解 D．红热的木炭与水蒸气 (2)如下图，装置为燃料电池(电解质溶液为溶液)，通过装置实现铁棒上镀铜。 ①b处应通入 (填“”或“”)，a处电极上发生的电极反应式是 。 ②电镀结束后，装置I中溶液的pH (填写“变大”“变小”或“不变”)；装置II中的物质的量浓度 (填写“变大”“变小”或“不变”)。 ③在此过程中若完全反应，装置II中阴极质量变化12.8g，则装置I中理论上消耗 L(标准状况下)。 (3)用惰性电极电解一定浓度的溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入后恰好恢复到电解前的浓度和(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为 。 (4)以为原料，用氧化制取，可提高效益，减少污染。反应如下：  ，上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使转化率接近。其基本原理如下图所示： 过程的反应为：  ，过程II反应的热化学方程式为 。 【答案】(1)CD (2) 变小 不变 2.24 (3)0.6mol (4) 【详解】（1）生成物总能量高于反应物总能量的反应是吸热反应； A．锌与稀硫酸反应放热，故A不选； B．食物腐烂是缓慢氧化，为放热反应，故B不选； C．碳酸钙分解为吸热反应，故C选； D．红热的木炭与水蒸气反应为吸热反应，故D选； 故答案为：CD； （2）装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，则燃料电池b为正极，通入空气或氧气，a为负极，通入甲烷； ①由上述分析可知，燃料电池b为正极，通入；a为负极，甲烷失去电子最终变为碳酸根，电极反应式为； ②装置I中本质是甲烷燃烧，在碱性条件下生成碳酸钠与水，NaOH被消耗，装置Ⅰ中溶液的pH减小；装置Ⅱ是电镀池，阳极电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu,根据电子转移守恒可知，铜离子浓度不变； ③装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g，即形成12.8gCu，其物质的量为0.2mol，转移电子为0.2mol×2=0.4mol，装置I中正极电极反应为：，根据电子转移守恒可知，消耗氧气为=0.1mol，故准状况下消耗氧气的体积=0.1mol×22.4L/mol=2.24L； （3）碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据生成物知，阴极上铜离子和氢离子放电、阳极上氢氧根离子放电，根据Cu原子、H原子守恒得阴极上析出n(Cu)=0.2mol、n(H2)=0.1mol，则转移电子的物质的量=0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol； （4）由图可知，过程Ⅱ的反应为：2CuCl2(s)+O2(g)⇌2CuO(s)+2Cl2(g)，另总方程式为，过程Ⅰ的方程式为2HCl(g)+CuO(s)⇌CuCl2(s)+H2O(g)ΔH1=-120.4kJ⋅mol-1，根据盖斯定律，总方程式-过程Ⅰ×2=过程Ⅱ，所以有2CuCl2(s)+O2(g)⇌2CuO(s)+2Cl2(g)ΔH=(-115.4kJ⋅mol-1)-(-120.4kJ⋅mol-1)×2=+125.4kJ⋅mol-1。 突破三 原电池与电解池的串联 5．浓差电池(电解质溶液浓度不同造成电势差)为电源，用石墨作电极将转化为高纯的装置如图，电解前和电极质量相同。 (1)M极电极反应式为 。 (2)用电子式表示的形成过程： 。 【答案】(1) (2) 【详解】(1)由分析可知，M极的电极反应式为，故答案为：； (2) 6．某化学社团组装了如图所示的电化学装置。下列说法不正确的是 A．图中甲池中电极电势高于电极 B．实验过程中，甲池左侧烧杯中经盐桥流向右侧烧杯 C．甲池中电极质量增加，乙池阴极析出金属 D．乙池中阳极产生标况下气体时，甲池右侧烧杯有进入溶液 【答案】BD 【详解】A．图中甲池中电极为正极，电极为负极，所以电极电势高于电极，故A正确； B．实验过程中，电极为负极生成锌离子，盐桥中的硝酸根移到右侧烧杯中，使溶液呈电中性，离子不会通过盐桥跑到另一侧，故B错误； C．甲池中电极质量增加，即0.1mol银单质，转移电子0.1mol，乙池阴极析出0.05mol铜单质，即金属，故C正确； D．乙池中阳极产生标况下气体时，即0.2mol氧气，转移0.8mol电子，烧杯中进入溶液，故D错误； 答案选BD。 突破四 利用电子守恒法进行多池串联相关计算 7．氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图(电极均为石墨电极)。已知：空气中氧气的体积分数为20%，下列说法不正确的是 A．装置A为电解池，装置B为燃料电池 B．若两池中所用离子膜类型相同，则 C．电流方向：甲→乙→丙→丁 D．标准状况下，若电解产生22.4LY，则消耗空气56L 【答案】B 【详解】A．装置A为电解池，装置B为燃料电池，A项正确； B．装置A为电解饱和食盐水，所用离子交换膜为阳离子交换膜，若装置B池也为阳离子交换膜，则从负极向正极迁移，故，B项错误； C．电流方向：正极阳极阴极负极正极，即丁甲乙丙丁，C项正确； D．乙电极发生，标准状况下，若电解产生22.4L，则电路中转移电子2mol，丁电极发生，消耗物质的量为0.5mol，即消耗标准状况下空气，D项正确； 答案选B。 8．一种燃料电池与电解池组合的装置(电池工作时)如图所示，电极均为惰性电极，回答下列问题： (1)电极Ⅰ为 (填“正”或“负”)极，该电极上的反应式为 。 (2)右侧电池工作室中能量的转化形式主要为 (填“化学能”或“电能”，下同)转化为 。 (3)气体X为 (填化学名称)。 (4)电池工作一段时间后，图中三处KOH溶液的质量分数的大小顺序为___________(填标号)。 A． B． C． D． (5)当电路中每转移0.2 mol电子： ①此时消耗O2的质量为 g。 ②此时电极Ⅳ上生成气体的体积为 L(标准状况下)。 【答案】(1) 正 (2) 电能 化学能 (3)氢气 (4)D (5) 1.6 2.24 【详解】（1）由分析可知：电极Ⅰ为燃料电池的正极，该电极上的反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-； （2）右侧电池为电解池，电解池能量的转化形式主要为电能转化为化学能； （3）由分析可知：气体X为氢气，化学式是H2； （4）Ⅲ电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑；反应消耗水产生OH-，使c(OH-)增大，故溶液浓度：b%＞a%；电极Ⅰ的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，反应消耗水，产生OH-，使c(OH-)增大，电极Ⅱ的电极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O，反应消耗OH-，产生水，使c(OH-)减小，故溶液浓度c%＞b%，因此KOH溶液大小关系为c%＞b%＞a%，故合理选项是D； （5）①由电子得失守恒可知，转移0.2 mol电子，则消耗O2的物质的量是n(O2)==0.05 mol，其质量为m(O2)=0.05 mol×32 g/mol=1.6 g； ②在电极Ⅳ上HCl电离产生的Cl-失去电子被氧化为Cl2，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑；由电子得失守恒可知，转移0.2 mol电子，则电极Ⅳ上生成Cl2的物质的量是0.1 mol，产生的Cl2在标准状况下的体积为V=0.1 mol×22.4 L/mol=2.24 L。 建议时间：35分钟 9．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)： 下列说法正确的是 A．通电一段时间后，阳极室pH不变 B．A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜 C．若产品室，将有流入石墨电极 D．若以铅蓄电池为电源，则Co电极应与电极相连接 【答案】B 【详解】A．阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，假设转移4mol电子，生成4mol H+，同时有4mol H+穿过A膜进入HCl(aq)产品室，但阳极室中溶剂水减少，硫酸浓度增大，溶液的pH将减小，A错误； B．由分析可知，A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜，B正确； C．若产品室Δn(HCl)=0.2mol，则有0.2mol氯离子透过交换膜B进入盐酸溶液，整个电路转移0.2mole-，但石墨电极是阳极，是电子流出的电极，即有流出石墨电极，C错误； D．Co电极为阴极，充电时，与铅蓄电池负极相连，应连接铅蓄电池的Pb电极，D错误； 故选B。 10．科学家开发新型电化学装置，用于从卤水[含等离子]中提取锂盐，在淡水池中得到，如下图所示。 下列说法不正确的是 A．从卤水中提取的反应为 B．电极分别通过还原反应、氧化反应释放、结合 C．一段时间后将a与b、c与d电极对调，可继续从卤水中提取 D．充分电解后，将电源的正极、负极对调，淡水池中增大 【答案】D 【详解】A．从卤水中提取锂盐，锂离子为阳离子，移动到阴极（电极a），发生的反应为：，故A正确； B．根据分析可知，d为阴极，在淡水池中得到LiX，发生的反应为：，发生的是还原反应，释放出；电极c为阳极，发生的反应为：，发生的是氧化反应，结合，故B正确； C．根据分析可知，未对调之前，电极a为阴极，发生的反应为：，电极b为阳极，发生的反应为：；电极c为阳极，发生的反应为：，d为阴极，发生的反应为：，可知一段时间后，a与b、c与d电极对调，仍与原来的反应相同，因此可继续从卤水中提取，故C正确； D．充分电解后，将电源的正极、负极对调，则电极a为阳极，发生的反应为：；电极c为阴极，发生的反应为：；电极d为阳极，发生的反应为：；电极b为阴极，发生的反应为：，可知淡水池中减小，故D错误； 故答案选D。 11．工业生产中常用电解法提纯含有杂质的粗溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．通电后阴极区附近溶液不变 B．阳极的电极反应式为 C．提纯后的溶液从b出口导出 D．通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区 【答案】C 【详解】A．电解时阴极电极反应为：，氢离子浓度减小，氢氧根浓度增大，溶液的pH增大，故A错误； B．左侧为阳极，阳极失去电子，发生氧化反应，电极反应为，故B错误； C．在b电极附近产生氢氧根离子，钾离子向b电极移动，所以除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口b导出，故C正确； D．制备氢氧化钾时，阴极上水电离的氢离子放电生成氢气和OH-，通过交换膜从阳极区移向阴极区，故D错误； 故选C。 12．一种基于氯碱工艺的新型电解池如下图，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中(忽略水的电离)，下列说法不正确的是 A．右侧电解室生成的气体为Cl2 B．阳极电极方程式为：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH- C．应选择阳离子交换膜 D．理论上每消耗1molFe2O3，右侧电解室溶液减少351g 【答案】B 【详解】A．右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，阳极反应：2Cl-－2e-=Cl2↑，故A正确； B．依据分析可知左侧为阴极，电极反应：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，故B错误； C．若为阴离子交换膜，OH-移动会与Cl2反应，选择阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，得到氢氧化钠溶液，故C正确； D．理论上每消耗1molFe2O3，转移6mol电子，产生3molCl2，同时有6molNa+由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3mol×71g/mol+6mol×23g/mol=351g，故D正确； 故选B。 13．根据下图回答，下列说法错误的是 A．燃料电池中正极反应为 B．此装置用于粗铜精炼时，硫酸铜溶液的浓度不变 C．硫酸铜溶液中向b极移动 D．若用该装置进行粗铜的精炼，当通入氢气时，理论上可得到精铜 【答案】B 【详解】A．燃料电池中，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应为，故A正确； B．此装置用于粗铜精炼时阳极溶解的金属有铜、锌、铁等，阴极析出的只有铜，所以电解质溶液中铜离子浓度减小，故B错误； C．电解池中阳离子向阴极移动，故向b极移动，故C正确； D．电解精炼铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，所以a为粗铜，b为纯铜，当通入氢气时，转移电子，则根据，可得到精铜，故D正确； 故选B。 14．硫酸的制备可以采用电化学方法进行。以和为原料，原理如图(A、B为多孔石墨电极，C、D为惰性电极)。下列说法错误的是 A．电极为负极，电极反应式为 B．膜为阳离子交换膜，透过膜向电极移动 C．、分别为和 D．若制备硫酸，需要标准状况下体积为 【答案】B 【详解】A．电极A为负极，二氧化硫失去电子生成硫酸根离子，发生氧化反应，其电极反应为：SO2－2e-+2H2O=+4H+，A正确； B．C是阳极，亚硫酸根通过膜P，在C极上发生氧化反应生成硫酸根，故膜P是阴离子交换膜，B错误； C．根据分析，溶液、分别为和，C正确； D．甲和乙池中都生成了H2SO4，转移相同的电子数，两池中转移电子数相同，故各生成98g硫酸，转移2mol电子，需要氧气0.5mol，状况下体积为11.2L，D正确； 答案选B。 15．某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理(X是离子交换膜)，下列说法正确的是 A．甲装置Fe电极和C电极位置可以互换 B．X可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜 C．若电解后乙装置精铜质量增加6.4g，则Fe电极处能收集到2.24L气体 D．电解一段时间后去掉X并将C电极换成 Mg电极继续通电，则Mg电极的电极反应式为 【答案】D 【详解】A．由分析可知，甲装置的Fe电极为阴极，C电极为阳极，若将Fe电极和C电极位置可以互换，则Fe电极作阳极，通电后，阳极Fe失电子生成Fe2+进入溶液，溶液中的Cl-就不可能在阳极失电子生成Cl2，同样，阴极区可能会生成Fe(OH)2沉淀，也难以得到NaOH，达不到进行氯碱工业生产的目的，A不正确； B．电池工作时，C电极上Cl-失电子生成Cl2，Fe电极水中的氢离子得电子生成氢气和氢氧根，则阳极区的Na+沿离子交换膜进入右侧Fe电极附近，所以此离子交换膜只可以是阳离子交换膜，B不正确； C．由得失电子守恒，可建立如下关系式：，若电解后乙装置精铜质量增加6.4g(物质的量为=0.1mol)，则Fe电极处能收集到0.1molH2，题中未指明是否为标准状况，所以收集到气体的体积不一定为2.24L，C不正确； D．电解一段时间后去掉X并将C电极换成 Mg电极继续通电，则Mg电极失电子生成Mg2+，与溶液中的OH-反应生成Mg(OH)2沉淀，电极反应式为↓，D正确； 故选D。 16．如图所示的装置中，若通入直流电5min时，铜电极质量增加21.6g，试回答： (1)若电源为碱性乙醇燃料电池，则电源电极X反应式为 。 (2)pH变化：A ，C (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的OH-的物质的量浓度为 mol/L(假设电解前后溶液的体积无变化)。 (4)通电5min后，B中共收集2240mL气体(标准状况)，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为 mol/L(设电解前后溶液体积无变化)，若要使B装置溶液要恢复到电解前的状态，需要加入的物质以及相应的物质的量正确的是 。 A．0.05molCuO 　　　　　　B．0.05molCuO和0.025molH2O C．0.05molCu(OH)2　　　　　　　　　　D．0.05molCuCO3和0.05molH2O 【答案】(1)C2H5OH+16OH-−12e-=2+11H2O (2) 增大 不变 (3)1 (4) 0.25 CD 【详解】（1）若电源为碱性乙醇燃料电池，根据前面分析X为负极，乙醇在负极反应，则电源电极X反应式为C2H5OH+16OH-−12e-=2+11H2O；故答案为：C2H5OH+16OH-−12e-=2+11H2O； （2）A装置电解氯化钾，生成H2、Cl2和KOH，放氢生碱型，溶液pH增大；C为电镀，Ag做阳极，铜做阴极，电解后溶液浓度不变，溶液pH不变；故答案为：增大；不变； （3）根据题意和关系式Ag～OH－，则n(OH－)=0.2mol，A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的OH－的物质的量浓度为c=mol/L；故答案为1； （4）通电5min后，B中共收集2240mL气体(标准状况)即气体物质的量为0.1mol，B中阳极生成氧气，根据关系式4Ag～O2，得到0.05mol，则阴极得到氢气为0.05mol，再根据得失电子守恒，铜得到电子物质的量是0.2mol×1−0.05mol×2=0.1mol，则溶液中铜离子物质的量为n(Cu2+)=0.05mol，得到溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为；电解过程中得到0.05mol Cu、0.05mol H2、0.05mol O2，若要使B装置溶液要恢复到电解前的状态，需要加入的物质以及相应的物质的量与电解过程中得到的物质反应或相当； A．0.05molCuO与0.05mol Cu、0.05mol H2、0.05mol O2不相同，故A错误； B．0.05molCuO和0.025molH2O，与0.05mol Cu、0.05mol H2、0.05mol O2不相同，故B错误； C．0.05molCu(OH)2相当于加入0.05molCuO和0.05molH2O，与0.05mol Cu、0.05mol H2、0.05mol O2相当，故C正确； D．0.05molCuCO3和0.05molH2O相当于加入0.05molCuO和0.05molH2O，与0.05mol Cu、0.05mol H2、0.05mol O2相当，故D正确； 综上所述，答案为：0.25；CD。 17．完成下列问题。 (1)甲醇燃料电池实现工业上用溶液制取溶液，其工作原理如图所示。 ①甲醇()燃料电池的负极反应式为 。 ②从c口出来的气体为 (填化学式)。 ③钾离子从电解槽 (填“左室向右室”或“右室向左室”)迁移。 ④若用该燃料电池处理酸性氨氮废水；产生无污染气体，则在阳极上的电极反应式为 。 (2)模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图装置电解硫酸钾溶液来制取、、和。 ①X极与电源的 (填正或负)极相连，制得的硫酸溶液从出口 (填“A”“B”“C”或“D”)导出。 ②N交换膜是 离子交换膜(填“阳”、“阴”)。反应一定时间后，通过M交换膜的离子数 (填“大于”“小于”或“等于”)通过N交换膜的离子数。 【答案】(1) 左室向右室 (2) 正 A 阳 小于 【详解】（1）①碱性甲醇()燃料电池中，在负极失去电子生成，负极反应式为； ②甲醇燃料电池中a为负极、b为正极，则电解KCl溶液时，i为阳极，阳极上氯离子失电子生成，从c口出来，j为阴极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以从d口出来的气体为； ③电解槽左侧为阳极室，钾离子从电解槽左室向右室迁移，j为阴极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即阴极生成OH-，所以f口出来的为高浓度KOH溶液； ④若用该燃料电池处理酸性氨氮废水，产生无污染气体，该气体为氮气，则在阳极上的电极反应式为。 （2）该装置是电解池，电解池左侧与电源正极相连，是阳极室，发生氧化反应，该溶液中的阴离子有硫酸根离子和由水产生的氢氧根离子，阳极的电极方程式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，电解池右侧与电源负极相连，是阴极区，发生还原反应，该溶液中的阳离子有K+和由水产生的氢离子，根据放电顺序可知，阴极反应式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，中间区域的阳离子K+通过阳离子交换膜进入阴极室，故从阴极室出口D导出的溶液是KOH，即N交换膜为阳离子交换膜；中间区域的硫酸根通过阴离子离子交换膜进入阳极室，故从阳极室出口A导出的溶液是H2SO4，即M交换膜为阴离子交换膜； ①由分析可知，电解池左侧与电源正极相连，是阳极室，X极与电源的正极相连，制得的硫酸溶液从出口A导出； ②由上述分析可知，N交换膜为阳离子交换膜，Na+通过N交换膜；M交换膜为阴离子交换膜，SO通过M交换膜；根据电荷守恒可知，迁移的Na+的数目多于SO，故通过M交换膜的离子数小于通过N交换膜的离子数。 18．如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，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。请回答： (1)电源电极A名称为 。 (2)写出C和F的电极反应式： C： ；F： 。 (3)若通过0.02mol电子时，通电后甲中溶液体积为200mL，则通电后所得的硫酸溶液的物质的量浓度为 。 (4)若通过0.02mol电子时，丁中电解足量R(NO3)m溶液时，某一电极析出了a g金属R，则金属R的相对原子质量Mr(R)的计算公式为Mr(R)= (用含a、m的代数式表示)。 (5)戊中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明Fe(OH)3胶体粒子带 电荷(填“正”或“负”)，在电场作用下向Y极移动。 (6)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为 。 (7)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 (填“铜件”或“银”)。 【答案】(1)正极 (2) 4OH-_4e-=O2↑+2H2O(或2H2O-4e-=O2↑+4H+) 2H++2e-=H2↑ (或2H2O+4e-=H2↑+4OH-) (3)0.05 mol•L-1 (4)50am (5)正 (6)1∶2∶2∶2 (7)铜件 【详解】（1）由分析可知，A为正极； （2）C电极为阳极，水电离出的氢氧根离子放电，电极反应式为4OH-_4e-=O2↑+2H2O(或2H2O-4e-=O2↑+4H+)；F电极上氢离子放电，电极反应式为2H++2e-=H2↑ (或2H2O+4e-=H2↑+4OH-)； （3）若通过0.02mol电子，根据电解方程式：2CuSO4+2H2OO2↑+2Cu+2H2SO4，产生硫酸的物质的量是0.01mol，通电后甲中溶液体积为200mL，则通电后所得的硫酸溶液的物质的量浓度为0.05 mol•L-1； （4）由电子守恒可知，电解R(NO3)m溶液时，某一极增加了agR，根据Rm++me-=R可知，=0.02mol，解得：Mr(R)=50am； （5）Y极是阴极，该电极颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶体向该电极移动，根据异性电荷相互吸引，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷； （6）C、D、E、F电极发生的电极反应分别为：4OH-－4e-=O2↑+2H2O、Cu2++2e-=Cu、2Cl-－2e-=Cl2↑、2H++2e-=H2↑，当各电极转移电子均为1mol时，生成单质的物质的量分别为：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2； （7）电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，所以H应该是镀件，即H应该是铜件。 建议时间：15分钟 19．（2024·安徽·高考真题）浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置，将两个完全相同的电极浸入两个溶质相同但浓度不同的电解质溶液中构成的浓差电池，称为双液浓差电池。模拟工业上采用电渗析法实现海水淡化(用氯化钠溶液代替海水)，装置如图所示。下列说法错误的是 A．Cu(1)极为负极，C(1)极发生氧化反应 B．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜 C．C(2)极反应为 D．当Cu(2)极的质量增加时，理论上溶液中减少 【答案】B 【详解】A．Cu(1)极为负极，C(1)极与正极相连为阳极，发生反应氧化反应，A正确； B．Cl-移向阳极，膜1为阴离子交换膜，Na+移向阴极，膜2为阳离子交换膜，B正确； C．C(2)极为阴极，发生反应2H₂O +2e=20H¯+H₂↑，C正确； D．Cu(2)极增加,即 n(Cu)=0.05 mol，转移电子n(e-) =0.1 mol，理论上食盐水中减少0.1molNaCl(相当于5.85g)，D正确； 故答案选B。 20．（2025·湖南·高考真题）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中，向左室迁移 B．电解过程中，左室中的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D．完全转化为的电解总反应： 【答案】B 【详解】A．电解池中，阳离子向阴极移动，则，向左室迁移，A正确； B．电解过程中，先生成，再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率，无法得出其浓度持续下降的结论，B错误； C．b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变红后褪色，C正确； D．左侧阴极总反应是，右侧阳极总反应是，将两电极反应相加即可得到总反应，D正确； 故选B。 21．（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【答案】C 【详解】A．由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确； B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确； C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阳离子交换膜，C错误； D．Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确； 故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 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