1.3 第3课时 电化学中多池串联及电化学的相关计算(拓展课)(课件PPT)-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修1（鲁科版）

该高中化学课件聚焦电化学中多池串联及电解计算，通过例题导入衔接原电池、电解池基础知识点，构建“判断电池类型→确定电极→书写反应→解答问题”的思维流程，为学生提供递进式学习支架。 特色在于以思维建模和电子守恒法为核心，结合题点多维训练，如通过串联装置中电极反应及产物计算实例，培养学生科学思维与证据推理能力。结构化的解题流程和分层训练题，助力学生系统掌握电化学知识，也为教师提供高效教学资源。

第三课时　电化学中多池串联及电化学的相关计算(拓展课) 一、多池串联 二、电解的相关计算 课时跟踪检测 目录 一、多池串联 (一)有外接电源电池类型的判断方法 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如 则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。 (二)无外接电源电池类型的判断方法 1.直接判断 非常直观明显的装置，如图所示：A为原电池，B为电解池，甲池为原电池，其余为电解池。 2.根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两种不同的金属电极或一个金属电极一个碳棒电极；而电解池则一般两个都是惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示。B为原电池，A为电解池。 3.根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示。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。 [例1]　某同学组装如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是 (　　) A.电极Ⅰ发生还原反应 B.电极Ⅱ逐渐溶解 C.电路中每转移0.2 mol电子，电极Ⅲ上析出64 g Cu D.电流方向：电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ √ [解析]　电极Ⅰ上电极反应式为Al-3e-==Al3+，发生氧化反应，故A错误；电极Ⅱ是正极，正极上发生反应为Cu2++2e-==Cu，所以电极Ⅱ质量逐渐增大，故B错误；电极Ⅲ为阳极，电极反应式为Cu-2e-==Cu2+，电路中每转移0.2 mol电子，电极Ⅲ上溶解铜0.1 mol，质量为6.4 g，故C错误；电流方向从正极流向阳极，阴极流向负极，即电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ，故D正确。 |思维建模|“串联”类装置的解题流程 √ 1.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- 题点多维训练 解析：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时生成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.(2025·郑州高二期中)如图所示的装置中，X、Y、Q、W都是石墨电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法不正确的是 (　　) A.电源的M极为正极 B.电极X和Y产生单质物质的量之比为1∶2 C.若甲装置中盛有足量CuSO4溶液，通电一段时间，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复原状 D.欲用乙装置给铜镀银，U极应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液 解析：电源接通后，W极附近颜色逐渐加深，W是阴极，则N是原电池负极、M是正极，故A正确。X是阳极、Y是阴极，X极发生反应4OH--4e-==2H2O+O2↑；Y极发生反应Cu2++2e-==Cu，根据得失电子守恒，电极X和Y产生单质物质的量之比为1∶2，故B正确。若甲装置中盛有足量硫酸铜溶液，X极放出O2、Y极生成Cu，通电一段时间，加入适量氧化铜可以使溶液恢复原状，故C错误。乙装置U是阳极、R是阴极，欲用乙装置给铜镀银，银作阳极、铜作阴极，U极应该是Ag，电镀液选择硝酸银溶液，故D正确。 3.如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电路接通后，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”)，该电极上发生的反应类型是______反应(填“氧化”或“还原”)。  解析：甲装置为燃料电池，a极为负极，应通入燃料甲烷发生氧化反应； CH4 氧化 3.如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题： (2)在乙装置中，总反应的离子方程式是 　 。  解析：乙装置为电解饱和食盐水，总反应的离子方程式：2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-； 2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH- 3.如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题： (3)工作一段时间之后，丙装置中硫酸铜溶液的浓度______(填“增大”“减小”或“不变”)，如果丙装置中精铜电极的质量增加了6.4 g，则甲装置中消耗的CH4的质量为____g。  减小 0.4 解析：丙装置为电解精炼铜，初始阶段阳极由粗铜中比铜活泼的金属失电子，阴极消耗铜离子，所以溶液中硫酸铜浓度降低；如果丙装置中精铜电极的质量增加了6.4 g，说明生成Cu 0.1 mol，电路中转移电子物质的量为0.2 mol，则甲装置中消耗的CH4的物质的量为0.025 mol，对应质量为0.4 g； 3.如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题： (4)丁装置中在通电一段时间后，Y电极上发生的电极反应是 ______________。  解析：丁装置Y为阴极，其电极上发生的电极反应式是Cu2++ 2e-==Cu。 Cu2++ 2e-==Cu 二、电解的相关计算 [例2]　如图，X是直流电源，电池中c、d、e、f为石墨棒，接通电路后，发现d附近显红色。回答下列问题： (1)电源a为____(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极，d极上的电极反应式为______________________，Z池中f为____极，e极上的电极反应式为 ____________________。  [解析]　用直流电电解饱和NaCl溶液，阳极电极反应式为2Cl--2e-==Cl2↑，阴极电极反应式为2H2O+2e-==2OH-+H2↑，d附近显红色，因此d为阴极，a为电源的正极，f为阴极，电极反应式为Cu2++2e-==Cu，e为阳极，电极反应式为2H2O-4e-==4H++O2↑； 正 2H2O+2e-==2OH-+H2↑ 阴 2H2O-4e-==4H++O2↑　 [例2]　如图，X是直流电源，电池中c、d、e、f为石墨棒，接通电路后，发现d附近显红色。回答下列问题： (2)当电路中通过0.02 mol电子时，d极产生的气体在标准状况下的体积为______L，Y池中溶液的pH为____；Z池中析出铜的质量为______ g，产生的气体在标准状况下的体积为______L。  0.224 13 0.112 0.64 [解析]　由上述分析，Y池总反应为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，Z池总反应为2CuSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Cu，当电路中通过0.02 mol电子时，d极产生0.01 mol的H2，在标准状况下的体积为0.224 L，同时生成0.02 mol OH-，c(OH-)=0.1 mol·L-1，Y池中溶液的pH为13；Z池中析出铜的物质的量为0.01 mol，质量为0.64 g，阳极产生0.005 mol O2，标准状况下的体积为0.112 L。 |思维建模|三种常见的计算方法 根据总 反应式 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算 根据电 子守恒 ①用于串联电路的阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数目相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算 根据 关系式 根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系，得出计算所需的关系式 如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) √ 1.把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是 (　　) A.27 mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg 题点多维训练 解析：首先应弄清楚两极的反应。阳极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+；阴极没有氢气放出，则阴极反应式为Ag++e-==Ag。OH-的消耗导致了H+的增加，增加量约为1×10-3 mol·L-1×0.5 L=5×1 mol，即转移电子数为5×1 mol，析出银的质量为5×1 mol×108 g·mol-1=0.054 g=54 mg。 2.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)。 (1)曲线____(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示阳极产生气体的体积变化。  解析：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。 Ⅱ 2.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)氯化钠的物质的量浓度为____________， 硫酸铜的物质的量浓度为___________。  解析：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=×2+×4，解得c(Cu2+)=0.1 mol·L-1。 0.1 mol·L-1 0.1 mol·L-1 2.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)。 (3)t2时所得溶液的pH为　　。  解析：由4OH-~O2~4H+可得：n(H+)=×4=0.02 mol，则溶液中的c(H+)==0.1 mol·L-1，pH=1。 1 3.KIO3可作为食盐中的补碘剂，可采用“电解法”制备。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I2+6KOH==5KI+KIO3+3H2O，将反应后的溶液加入阳极区，阴极区加入氢氧化钾溶液，开始电解。装置如图所示： 回答下列问题： (1)惰性电极M为　　　(填“阳极”或“阴极”)，其电极反应式为 ________________________。  解析：惰性电极M为阳极，其电极反应式为I-+6OH--6e-==I+3H2O。 阳极 I-+6OH--6e-==I+3H2O 3.KIO3可作为食盐中的补碘剂，可采用“电解法”制备。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I2+6KOH==5KI+KIO3+3H2O，将反应后的溶液加入阳极区，阴极区加入氢氧化钾溶液，开始电解。装置如图所示： (2)若电解时用铅酸蓄电池做电源，当消耗2 mol单质铅时，电解生成气体的物质的量是　　mol。  解析：若电解时用铅酸蓄电池做电源，由关系式Pb~2e-~H2，当消耗2 mol单质铅时，电解生成气体的物质的量是2 mol。 2 3.KIO3可作为食盐中的补碘剂，可采用“电解法”制备。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I2+6KOH==5KI+KIO3+3H2O，将反应后的溶液加入阳极区，阴极区加入氢氧化钾溶液，开始电解。装置如图所示： (3)若电解结束时，阳极反应生成10 mol KIO3，则理论上消耗的I2的物质的量为　　mol。  解析：若电解结束时，由关系式3I2~5I-~5I，阳极反应生成10 mol KIO3，则理论上消耗的I2的物质的量为×3=6 mol。 6 3.KIO3可作为食盐中的补碘剂，可采用“电解法”制备。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I2+6KOH==5KI+KIO3+3H2O，将反应后的溶液加入阳极区，阴极区加入氢氧化钾溶液，开始电解。装置如图所示： (4)常温下若有0.9 mol K+通过阳离子交换膜， 阴极区KOH溶液pH由13升到14，则阴极区KOH 溶液体积为____L(忽略溶液体积变化)。  解析：常温下若有0.9 mol K+通过阳离子交换膜，阴极区KOH溶液pH由13升到14，氢氧根离子的浓度由0.1 mol·L-1提高到1 mol·L-1，1 mol·L-1×V-0.1 mol·L-1 ×V=0.9 mol，V=1 L，则阴极区KOH溶液体积为1 L(忽略溶液体积变化)。 1 3.KIO3可作为食盐中的补碘剂，可采用“电解法”制备。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I2+6KOH==5KI+KIO3+3H2O，将反应后的溶液加入阳极区，阴极区加入氢氧化钾溶液，开始电解。装置如图所示： (5)若电解池工作前，阳极室和阴极室中电解 液质量相等，当转移____mol电子时，两侧电解液 的质量差为308 g。  解析：若电解池工作前，阳极室和阴极室中电解液质量相等，每转移1 mol电子，阳极减少1 mol钾离子，减少39 g，阴极增加1 mol钾离子，同时减少1 mol氢原子，增加38 g，当转移=4 mol电子时，两侧电解液的质量差为308 g。 4 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 12 一、选择题 1.在100 mL H2SO4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)，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 15 14 解析：分析电解H2SO4、CuSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体分别为H2、O2各0.1 mol，O2是由OH-失去0.4 mol电子而得到，H2是由H+得到0.2 mol电子而生成。由电子得失守恒知，还有0.2 mol电子是Cu2+得到的，故Cu2+的物质的量是0.1 mol，则Cu2+的物质的量浓度为=1 mol·L-1。 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 2.(2025·嘉兴高二期末)如图所示，装置甲为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置乙实现铁棒上镀铜，下列说法中正确的是 (　　) A.b处应通入O2，发生氧化反应 B.装置乙中阴极质量变化12.8 g，则装置甲中理论上消耗甲烷1.12 L(标准状况) C.电镀结束后，装置乙中Cu2+的物质的量浓度变小 D.装置甲中通甲烷的一极电极反应式为CH4-8e-+2H2O==CO2+8H+ 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：b为正极，通入氧气，氧气得电子发生还原反应，故A错误；Fe作阴极，电极反应式为Cu2++2e-==Cu，阴极质量变化12.8 g，转移电子为×2= 0.4 mol，a为负极，通入甲烷，电极反应式为CH4-8e-+10OH-==C+7H2O，消耗甲烷体积为×22.4 L·mol-1=1.12 L，故B正确；乙为电镀装置，Cu2+的物质的量浓度不变，故C错误；a为负极，通入甲烷，电极反应式为CH4-8e-+10OH-==C+7H2O，故D错误。 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 3.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 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：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。 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 4.NaBH4燃料电池具有电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是 (　　) A.离子交换膜应为阳离子交换膜，Na+由左极室向右极室迁移 B.该燃料电池的负极反应式为B+8OH--8e-==B+6H2O C.电解池中的电解质溶液可以选择 CuSO4溶液 D.每消耗2.24 L O2(标准状况)时，A电极的质量减轻12.8 g 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15 14 解析：通入O2发生反应O2+4e-+2H2O==4OH-，通入O2的一极为正极。Na+通过交换膜进入右边得到浓NaOH溶液，故离子交换膜允许Na+通过，是阳离子交换膜，A正确；根据图示，负极B转化为 B，反应式为B+8OH--8e-==B+6H2O，B正确；该电解池用于电解精炼铜，电解质溶液可以选择CuSO4溶液，C正确；A极连接原电池的正极，作阳极，每消耗2.24 L O2(标准状况)时，转移电子 0.4 mol，但阳极上(A极)为粗铜，不只有Cu参与放电，还有比Cu 活泼的金属放电，故减少质量不一定为12.8 g，D不正确。 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 5.(2025·福州高二期末)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是 (　　) A.通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2-4e-+2H2O==4OH- B.乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe-2e-==Fe2+ C.反应一段时间后，乙装置中在铁电极区生成氢氧化钠 D.反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：甲装置为燃料电池，通氧气一极为正极，电解质为KOH，正极反应式为O2+4e-+2H2O==4OH-，故A错误；通甲醚的一极为负极，即Fe电极为阴极，阴极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，故B错误；乙装置中铁为阴极，阴极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，X为阳离子交换膜，允许Na+通过，反应一段时间后，乙装置中铁电极区生成NaOH，故C正确；丙装置为电解池，精铜作阴极，电极反应式为Cu2++2e-==Cu，粗铜作阳极，电极反应式为Cu-2e-==Cu2+，但粗铜中含有比Cu活泼的金属如Zn、Fe等，这些金属先失电子，使CuSO4溶液的浓度减小，故D错误。 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 6.(2025·安庆高二检测)常温下用石墨作电极，电解100 mL 0.1 mol·L-1的Cu(NO3)2和0.1 mol·L-1的AgNO3组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12 L时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是 (　　) A.阴极增重1.4 g B.所得溶液c(H+)<0.1 mol·L-1 C.阴极增重0.64 g D.所得溶液c(H+)>0.1 mol·L-1 15 14 解析：100 mL 0.1 mol·L-1的硝酸铜和0.1 mol·L-1的硝酸银组成的混合溶液，含有银离子、铜离子各0.01 mol，用石墨作电极电解混合液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12 L时： 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15 14 假设1：当阴极上生成的气体体积为1.12 L，即=0.05 mol，说明银离子、铜离子放电完全，溶液中的氢离子放电生成氢气0.05 mol， 阴极：Ag++e-==Ag；Cu2++2e-==Cu；2H++2e-==H2↑， 转移电子数：Ag+　+　e-==Ag 0.01 0.01 0.01 Cu2+　+　2e-==Cu 0.01 0.02 0.01 2H+　+　2e-==H2↑ 0.1 0.1 0.05 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15 14 共转移电子数为0.01+0.02+0.1=0.13 mol，阴极增重0.01×108+0.01×64=1.72 g 阳极为氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式： 4OH--4e-==2H2O+O2↑ 0.13 0.13 则反应后溶液中的氢离子浓度为=0.3 mol·L-1，故D正确。 假设2：当阳极上生成的气体体积为1.12 L，即=0.05 mol，阳极电极反应式：4OH--4e-==2H2O+O2↑，则共转移电子0.05 mol×4=0.2 mol； 阴极：Ag++e-==Ag；Cu2++2e-==Cu；2H++2e-==H2↑； 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15 14 转移电子数：Ag+　+　e-==Ag 0.01 0.01 0.01 Cu2+　+　2e-==Cu 0.01 0.02 0.01 2H+　+　2e-　　　==　　H2↑ 0.17 (0.2-0.03)=0.17 0.085 所以阴极增重0.01×108+0.01×64=1.72 g，反应后溶液中的氢离子浓度为=0.3 mol·L-1，故D正确。 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 3 7.用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法正确的是(　　) A.电解过程中废水的pH会减小 B.阳极反应式为Fe-3e-==Fe3+ C.电解后除Cr(OH)3沉淀外，还有Fe(OH)3沉淀生成 D.电路中每转移0.6 mol e-，最多有0.2 mol Cr2被氧化 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 3 解析：由反应式Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O可知，处理过程中消耗氢离子，溶液的酸性减弱，pH增大，故A错误；电解时，铁板做阳极，阳极反应式为Fe-2e-==Fe2+，故B错误；阴极发生还原反应，溶液中的氢离子得到电子生成H2，同时生成氢氧根离子，Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，有Fe3+生成，所以有Fe(OH)3沉淀生成，故C正确；Fe-2e-==Fe2+，则转移电子数0.6 mol需要0.3 mol Fe，再根据反应的离子方程式得关系式：6Fe~12e-~6Fe2+~Cr2，故被还原的Cr2的物质的量为0.05 mol，故D错误。 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 8.利用浓差电池制备高铁电池的重要材料Na2FeO4，反应原理如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.a<b B.c为阳离子交换膜，当Cu电极产生1 mol气体时，有2 mol Na+通过阳离子交换膜 C.浓差电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu-2e-==Cu2+ D.Fe电极的电极反应为Fe+8OH--6e-==Fe+4H2O 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：Cu(1)为原电池的正极，电极反应为Cu2++2e-==Cu，Cu(2)为原电池的负极，电极反应为Cu-2e-==Cu2+，Fe电极为阳极，Cu电极为阴极，据此分析解答。Cu电极上的电极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，当Cu电极上生成1 mol气体时，同时产生2 mol OH-，此时有2 mol Na+通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，阴极室NaOH浓度变大，a<b，故A、B项正确，C错误；Fe电极为阳极，其电极反应为Fe+8OH--6e-==Fe+4H2O，故D正确。 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 9.(2025·河南南阳一中高二月考)用石墨做电极电解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 15 14 解析：用石墨做电极电解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 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 为2H2O-4e-==O2↑+4H+，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，则电解水的质量为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子的总物质的量为0.3 mol，数目为0.3NA，A项错误；由分析可知，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，当转移0.2 mol电子时，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。 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 √ 10.(2024·福建卷)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图，电解质为含Li+有机溶液。放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列说法正确的是 (　　) A.交换膜为阴离子交换膜 B.电解质溶液可替换为LiCl水溶液 C.理论上每生成1 mol Cl2，需消耗2 mol Li D.放电时总反应：6Li+N2+4CF3SO2Cl==2(CF3SO2)2NLi+4LiCl 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：根据图中信息知，放电时负极反应为Li-e-==Li+，正极首先发生N2+6Li++6e-==2Li3N，接着发生反应：Li3N+2CF3SO2Cl==(CF3SO2)2NLi+2LiCl，充电时发生电解反应2LiCl==2Li+Cl2↑。电解质中含Li+，放电时负极产生Li+，正极反应消耗Li+，故Li+从负极区转移至正极区，则该交换膜为阳离子交换膜，A项错误；因Li能与水发生剧烈反应，故电解质溶液不能使用LiCl水溶液，B项错误；充电过程相当于电解LiCl，阳极Cl-失电子生成Cl2，阴极Li+得电子生成Li，存在关系式2Li~Cl2~2e-，故理论上生成1 mol Cl2，生成了2 mol Li，C项错误；结合分析中正极和负极发生的反应可知，D项正确。 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 11.利用氢氧燃料电池，以镍、铁作电极电解NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4，其在浓碱中稳定存在)的装置如图所示。已知固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下能传导O2-。下列说法正确的是 (　　) A.电极b的电极反应为H2-2e-==2H+ B.电极d材料是铁电极，电极反应为Fe-2e-+2OH-==Fe(OH)2 C.理论上，固体电解质中每迁移0.3 mol O2-，可以制得16.6 g Na2FeO4 D.为提高Na2FeO4的产率，应使用阳离子交换膜 15 14 √ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：装置图中，左侧装置为氢氧燃料电池，右侧装置为电解池。氢氧燃料电池中，负极反应式为2H2+2O2--4e-==2H2O，正极反应式为O2+4e-==2O2-；电解池中，Fe电极(阳极)反应式为Fe+8OH--6e-==Fe+4H2O，Ni电极(阴极)反应式为6H2O+6e-==3H2↑+6OH-。从图中箭头可知，电极c产生的H2流入电极b中，所以电极c为阴极(Ni电极)，电极b为负极，电极a为正极，电极d为阳极(Fe电极)。理论上，固体电解质中每迁移0.3 mol O2-，电路中转移电子的物质的量为0.6 mol，可以制得0.1 mol Na2FeO4，质量为0.1 mol ×166 g·mol-1=16.6 g，C正确；阳极需要消耗OH-，阴极不断生成OH-，为提高Na2FeO4的产率，应使用阴离子交换膜，D不正确。 15 14 16 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12.(2025·湛江高二检测)利用镁⁃次氯酸盐电池为电源，模拟电浮选凝聚法处理污水示意图如图所示，通过铁和石墨电极在污水中电解，利用污水中溶解的氧将生成的Fe2+转化为Fe(OH)3沉淀吸附污染物，气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，从而达到净水的目的。下列说法错误的是 (　　) A.镁⁃次氯酸盐电池总反应的离子方程式为 Mg+ClO-+H2O==Mg(OH)2+Cl- B.M应是石墨电极，N应是铁电极 C.生成Fe(OH)3沉淀反应的离子方程式为4Fe2++10H2O+O2==4Fe(OH)3↓+8H+ D.将污水中悬浮物带到水面形成浮渣层的气泡成分主要是H2 15 14 16 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析：由原电池结构可知，Mg失去电子作负极，电极反应式为Mg+2OH--2e-==Mg(OH)2，石墨是正极，电极反应式为ClO-+H2O+2e-==Cl-+2OH-，总反应的离子方程式为Mg+ClO-+H2O==Mg(OH)2+Cl-，A项正确；污水处理中，要得到Fe(OH)3沉淀，应引入Fe2+，铁电极应是阳极(M电极)，石墨应是阴极(N电极)，B项错误；铁电极只能生成Fe2+，电极反应式为Fe-2e-==Fe2+，Fe2+被污水中溶解的O2氧化生成Fe(OH)3沉淀，离子方程式为4Fe2++10H2O+O2==4Fe(OH)3↓+8H+，C项正确；N电极的电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，产生的H2将污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，D项正确。 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 13.微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，还能合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵[NOH]，采用微生物燃料电池电渗析法合成NOH的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.d为阳离子交换膜 B.电极M为正极，该电极上发生的电极反应为O2-4e-+4H+==2H2O C.电流方向为电极M→电极b→电极a→电极N D.制备1 mol NOH时，电极b处产生11.2 L(标准状况下)气体 15 14 √ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：电极M处是光合菌在光照和二氧化碳条件下产生氧气，氧气再反应生成水，发生的是还原反应，所以M是正极，N是负极，负极是硫氧化菌将FeSx转化为S，S被氧化为，电子由N极流出到a极，所以a极为阴极，发生的反应是氢离子得到电子生成氢气，b为阳极是氢氧根放电生成氧气。c、d、e为离子交换膜，根据d、e两极中间通入稀NaCl溶液，NaOH溶液中的Na+通过e交换膜进入左侧，(CH3)4NCl浓溶液中的Cl-通过d交换膜进入右侧，所以e是阳离子交换膜，d是阴离子交换膜，同样地，N+通过c在左侧富集，所以c是阳离子交换膜。由图可知电极M发生的是光合菌在光照和CO2条件下产生O2，O2再反应生成H2O，发生的是还原反应，则M是正极，电极反应为O2+4e-+4H+==2H2O，故B错误； 电极b是电解池的阳极，电极反应式为4OH--4e-==O2↑+2H2O，制备1 mol NOH时，转移1 mol 电子，所以b极产生氧气0.25 mol，标准状况下体积为5.6 L，D错误。 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 二、非选择题 14.(10分)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(甲、乙、丙三池中溶质足量，体积均为1 L)，当闭合该装置的开关K时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题： (1)甲、乙、丙三池中为原电池的是______(填“甲池”“乙池”或“丙池”)，A电极的电极反应式为______________________________________，C电极的电极反应式为____________。  14 15 甲池　 CH3OCH3-12e-+16OH-==2C+11H2O　 Ag-e-==Ag+ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 解析：从图中可以看出，甲池为燃料电池，乙池和丙池为电解池。则甲、乙、丙三池中为原电池的是甲池，A电极的电极反应式为CH3OCH3-12e-+16OH-==2C+11H2O；乙池中，C电极与燃料电池的正极相连，则C电极为阳极，Ag失电子生成Ag+，电极反应式为Ag-e-==Ag+。 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 二、非选择题 14.(10分)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(甲、乙、丙三池中溶质足量，体积均为1 L)，当闭合该装置的开关K时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题： (2)丙池总反应的离子方程式为 _____________________________。  14 15 解析：丙池中，阴极Cu2+得电子生成Cu，阳极H2O失电子生成O2和H+，总反应的离子方程式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+。 2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 二、非选择题 14.(10分)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(甲、乙、丙三池中溶质足量，体积均为1 L)，当闭合该装置的开关K时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题： (3)当甲池中B电极上消耗O2的体积为560 mL(标准状况)时，理论上通过乙池的电量为　　　　　　(法拉第常数F=9.65×104 C·mol-1)，丙池溶液的pH为___ (忽略溶液体积的变化)。  14 15 9.65×103 C 1 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14 15 解析：当甲池中B电极上消耗O2的体积为560 mL(标准状况)时，线路中通过电子的物质的量n(e-)=×4=0.1 mol，理论上通过乙池的电量为0.1 mol ×9.65×104 C·mol-1=9.65×103 C；丙池中，可建立关系式：H+~e-，则溶液中生成H+的物质的量为0.1 mol，溶液的pH为1。 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15.(11分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用，阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如图所示。 (1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣，此时，应向污水中加入适量的_____(填字母)。  A.BaSO4　　　B.CH3CH2OH C.Na2SO4　　　　D.NaOH 14 15 C 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：为了增强溶液的导电性，因此可选用易溶性强电解质溶液，排除A和B，因题中要求电解时保持污水的pH在5.0~6.0之间，因此不能添加NaOH。 14 15 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15.(11分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用，阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如图所示。 (2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是Ⅰ.______________；Ⅱ. _____________________。 14 15 2H2O-4e-==4H++O2↑ 解析：电解时铁作阳极，因此主要发生Fe-2e-==Fe2+，同时也发生副反应，即H2O失电子被氧化生成O2。 Fe-2e-==Fe2+ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15.(11分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用，阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如图所示。 (3)电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是 __________________________________。  14 15 解析：根据得失电子守恒和电荷守恒，电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是4Fe2++10H2O+O2==4Fe(OH)3↓+8H+。 4Fe2++10H2O+O2==4Fe(OH)3↓+8H+ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15.(11分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用，阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如图所示。 (4)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极，为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图 )，A物质的化学式是____。  14 15 CO2 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：负极反应是CH4失电子，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以负极反应式为CH4+4C-8e-==5CO2+2H2O，电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳。 14 15 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 16.(12分)空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。 催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示。 FE%=×100% 其中，QX=nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 (1)当电解电压为U1 V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，阴极主要还原产物为_____(填化学式)。  14 15 16 H2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 16.(12分)空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。 催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示。 FE%=×100% 其中，QX=nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 (2)当电解电压为U2 V时，阴极由HC生成CH4的电极反应式为 _______________________________。 14 15 HC+8e-+6H2O==CH4↑+9OH- 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (3)当电解电压为U3 V时，电解生成C2H4和HCOO-的物质的量之比为 _____________________________________________(写出计算过程)。  14 15 每生成1 mol C2H4转移12 mol e-，每生成1 mol HCOO-转移2 mol e-，故电解生成的C2H4和HCOO-的物质的量之比为∶=1∶2 解析：当电解电压为U1 V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，说明二氧化碳未得电子，为氢离子得电子变成氢气。当电解电压为U2 V时，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知碱性条件下阴极由生成CH4的电极反应式为HC+8e-+6H2O==CH4↑+9OH-。当电解电压为U3 V时，电解过程中还原产物C2H4的FE%为24%，还原产物HCOO-的FE%为8%，每生成1 mol C2H4转移12 mol e-，每生成1 mol HCOO-转移2 mol e-，故电解生成的C2H4和HCOO-的物 质的量之比为∶=1∶2。 16 $$