1.2 第5课时 电化学中的多池串联及相关计算(Word教参)-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修1（苏教版）

第5课时　电化学中的多池串联及相关计算 新知探究——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。 　　[典例]　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　　　　　　。  (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: 　。 (3)B池中的总反应的化学方程式为 　。  (4)如果要用B池给铁片镀上一层Cu,则B池应作何改进:　　　　　　　　　　　　　　　　　。  [解析]　(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)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+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑。(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。 [答案]　(1)原电池　负极　电解池　阳极 (2)Zn-2e-==Zn2+　2H2O-4e-==4H++O2↑ (3)2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑ (4)Pt换成Cu,C换成Fe片 |思维建模|“串联”类装置的解题流程 [题点多维训练] 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:选D　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。 2.(2025·汉中高二期末)利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.该光伏电池可将化学能转化为电能 B.该离子交换膜为阴离子交换膜,S由左池向右池迁移 C.电解池中阳极发生还原反应,电极反应式为Ce4+-e-==Ce3+ D.电路中有0.2 mol电子通过时,阴极室溶液质量变化为16 g 解析:选D　光伏电池可将太阳能转化为电能,故A错误。电解池右侧Cu2+得到电子被还原为Cu单质,正电荷减少;左侧Ce3+失去电子被氧化为Ce4+,正电荷增加,为使电池不断进行工作,溶液中的硫酸根离子会由右池向左池迁移,故该离子交换膜为阴离子交换膜,故B错误。石墨为阳极,发生失去电子的氧化反应,电极反应式为Ce3+-e-==Ce4+,故C错误。纯铜为阴极,电极反应式为Cu2++2e-==Cu,电路中有0.2 mol电子通过时,析出Cu质量为×64 g·mol-1=6.4 g,同时有0.1 mol硫酸根离子由右池向左池迁移,质量减少0.1 mol×96 g·mol-1=9.6 g,阴极室溶液质量共减少6.4 g+9.6 g=16 g,故D正确。 3.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。  (2)写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。 答案:(1)原电池　电　化学 (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↓ 命题热点——电化学中的计算 　　[典例]　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。  (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)=　　　　　　　　。  (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-)=　　　　　　。  [解析]　(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)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)由e-~OH-知,A中生成0.02 mol OH-,则c(OH-)=0.1 mol·L-1。 [答案]　(1)负　(2)0.025 mol·L-1 (3)0.1 mol·L-1 |思维建模|三种常见计算方法 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: 4e-~~ 　　　 　阳极产物 阴极产物 (式中M为金属,n为其离子的化合价数值) [题点多维训练] 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 解析:选B　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。 2.(2025·乌鲁木齐高二检测)用惰性电极电解1 mol·L-1 CuSO4和0.1 mol·L-1 Cu(NO3)2的混合液100 mL,当阳极析出896 mL(标准状况)气体时,切断电源,使电极仍浸在溶液中,充分反应后,阴极比原来增重 (　　) A.7.04 g B.5.12 g C.3.2 g D.1.28 g 解析:选B　由题意可知,硫酸铜和硝酸铜混合溶液中铜离子的物质的量为(1+0.1)mol·L-1×0.1 L=0.11 mol,用惰性电极电解混合溶液,当阳极析出标准状况896 mL氧气时,外电路转移电子的物质的量为×4 mol=0.16 mol<0.11 mol×2,则溶液中铜离子未完全放电,阴极析出铜的质量=0.16 mol××64 g·mol-1=5.12 g。 3.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 解析:选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。 4.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。  (2)氯化钠的物质的量浓度为　　　　,硫酸铜的物质的量浓度为　　　　。  (3)t2时所得溶液的c(H+)为　　　　。  解析:(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)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。(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。 答案:(1)Ⅱ　(2)0.1 mol·L-1　0.1 mol·L-1 (3)0.1 mol·L-1 [课时跟踪检测] 一、选择题 1.用惰性电极电解足量饱和食盐水,当电源供给0.2 mol电子时停止通电。若此溶液体积为2 L,则常温下所得电解质溶液的c(OH-)是 (　　) A.1 mol·L-1　　　 B.0.2 mol·L-1 C.0.1 mol·L-1 D.0.02 mol·L-1 解析:选C　常温下电源供给0.2 mol电子,则消耗的H+为0.2 mol,同时生成0.2 mol OH-,溶液体积为2 L,则c(OH-)==0.1 mol·L-1。 2.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 解析:选A　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。 3.0.4 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 解析:选A　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。 4.(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 解析:选B　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: 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 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,则所得溶液pH<1,故B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↑; 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,则所得溶液pH<1,故B正确。 5.1 L 0.1 mol·L-1的AgNO3溶液在以Ag作阳极,Fe作阴极的电解槽中电解,当阴极上增重2.16 g 时,下列判断不正确的是 (　　) A.电解质AgNO3溶液的浓度仍为0.1 mol·L-1 B.阳极上产生112 mL O2(标准状况) C.转移1.204×1022个电子 D.反应中有0.02 mol的Ag被氧化 解析:选B　该电解池中阳极反应为Ag-e-==Ag+,阴极反应为Ag++e-==Ag;电解过程中溶液中AgNO3溶液的浓度不变,故A不符合题意;阳极上反应不产生O2,故B符合题意;当阴极上增重2.16 g即=0.02 mol Ag,转移电子数为0.02 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1022,故C不符合题意;根据阴阳极电极反应以及转移电子守恒可知,阴极析出0.02 mol Ag时,阳极将有0.02 mol的Ag被氧化,故D不符合题意。 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 解析:选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。 7.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- 解析:选D　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。 8.(2025·福州一中阶段练习)CuI是一种不溶于水的白色固体,它可以由反应:2Cu2++4I-==2CuI↓+I2而得到。如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,下列说法中正确的是 (　　) A.若a极变红,则在Pt电极上:2I--2e-==I2,淀粉遇碘变蓝 B.若b极变红,则在Pt电极上:4OH--4e-==2H2O+O2↑,O2将I-氧化为I2,淀粉遇碘变蓝 C.若a极变红,则在Cu电极上:2Cu+4I--4e-==2CuI↓+I2,淀粉遇碘变蓝 D.若b极变红,则在Cu极上:Cu-2e-==Cu2+,Cu2+显蓝色 解析:选C　若a极变红,则a极为阴极,b极为阳极,Pt极为阴极,Cu极为阳极,X为负极,Y为正极,在Pt电极上反应为2H++2e-==H2↑,在Cu极上反应为2Cu+4I--4e-==2CuI↓+I2,淀粉遇碘变蓝,A错,C正确;若b极变红,则b为阴极,a、Pt为阳极,X、Y分别为正极、负极,Pt电极上应是I-放电生成I2,Cu电极上应是H2O放电生成H2,实现不了生成CuI的反应,B、D错。 9.如图所示的两个电解池中,a、b、c、d均为石墨电极。如果电解过 程中电路中共有0.02 mol电子通过,下列叙述正确的是 (　　) A.甲烧杯中a极最多可析出铜0.64 g B.甲烧杯中b极电极反应式为4OH--4e-==2H2O+O2↑ C.乙烧杯中滴入酚酞溶液,d极附近溶液变红 D.乙烧杯中c极电极反应式为4H++4e-==2H2↑ 解析:选C　a极接电池正极,为阳极,发生氧化反应生成O2,A项错误;b极接电池负极,为阴极,发生还原反应生成Cu,B项错误;d极接电池负极,为阴极,发生还原反应2H2O+2e-==H2↑+2OH-,产物有OH-,滴加酚酞溶液,d极附近溶液变红,C项正确;c极接电池正极,为阳极,发生氧化反应生成Cl2,D项错误。 10.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 解析:选C　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。 11.(2025·承德高二期末)化学实验小组在学习化学电源和氯碱工业相关知识后,在实验室进行实验验证。他们设计组装了如图所示装置,已知a为石墨电极,b为铁电极,c为铝电极(已除去表面氧化膜),d为多孔石墨电极,烧杯中是足量饱和食盐水(滴有酚酞),连好导线后,电流计指针发生明显偏转。下列判断正确的是 (　　) A.b为负极,d为阳极 B.一段时间后,a和d电极附近溶液变红 C.b电极的电极反应式为2Cl--2e-==Cl2↑ D.电解一段时间,当B中出现大量白色沉淀时,停止实验,再将A中溶液倒入B中混合,充分振荡,沉淀全部消失 解析:选D　右侧装置为原电池,左侧装置为电解池。在右侧装置中,通入O2的电极为原电池的正极,其电极反应式为O2+4e-+2H2O==4OH-,所以一段时间后d电极附近溶液变红,Al为原电池的负极,Al失去电子生成A,A与溶液中的OH-反应生成白色的Al(OH)3 沉淀,电池反应方程式为4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3,a与电池的正极相连,故a为电解池的阳极,b与电池的负极相连,故b为电解池的阴极,电解饱和NaCl溶液时,Cl-在a极放电生成Cl2,H+在b极放电生成H2,故一段时间后b电极附近溶液变红。根据得失电子守恒知,A中产生的NaOH与B中和A结合的OH-的物质的量相等,所以电解一段时间后,将A、B溶液混合并充分振荡,Al(OH)3能被NaOH全部溶解。 二、非选择题 12.(8分)25 ℃时,用石墨电极电解2.0 L 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液。5 min后,在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题: (1)发生氧化反应的是　　　极,电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。  (2)若电解后溶液的体积不变,则电解后溶液的c(H+)为　　　　　　　　。  (3)若将溶液恢复到与电解前一样,则需加入　　　mol的　　　　。  (4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极,当析出6.4 g Cu时,两铜片的质量相差　　　　g,电解液的c(H+)　　　　(填“变小”“变大”或“不变”)。  解析:(1)n(CuSO4)=2.0 L×0.5 mol·L-1=1.0 mol,而在阴极析出的Cu的物质的量为=0.1 mol,故CuSO4未完全电解,阳极发生氧化反应,电极反应为4OH--4e-==2H2O+O2↑。 (2)总反应: 2CuSO4+2H2O2Cu+　O2↑+　2H2SO4 　2　　　2　　　 2　　　1　　　2 0.1 mol　0.1 mol　0.1 mol　0.05 mol　0.1 mol 所以电解后c(H+)==0.1 mol·L-1。 (3)电解后生成的0.1 mol Cu和0.05 mol O2脱离该体系,相当于0.1 mol CuO,因此若将溶液复原,则应加入0.1 mol CuO。 (4)此时为电镀池,阳极反应为Cu-2e-==Cu2+,阴极反应为Cu2++2e-==Cu,因此若阴极上析出6.4 g铜,则阳极溶解6.4 g铜,电解后两铜片质量差为6.4 g+6.4 g=12.8 g,而电解液的c(H+)不变。 答案:(1)阳　4OH--4e-==2H2O+O2↑　(2)0.1 mol·L-1　(3)0.1　CuO　(4)12.8　不变 13.(8分)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: (1)甲烷燃料电池的负极反应为 　。  (2)石墨(C)极的电极反应为 　。  (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。  (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。  解析:(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)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)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、丙装置的电子的总物质的量为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。 答案:(1)CH4-8e-+10OH-==C+7H2O (2)2Cl--2e-==Cl2↑　(3)4.48　12.8 (4)铁(或Fe) 162 / 162 学科网（北京）股份有限公司 $$