专题06 多池串联装置分析（重难点训练） 化学鲁科版2019选择性必修1

专题06 多池串联装置分析 建议时间：30分钟 突破一 原电池与电解池串联 1.一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是(　　) A．甲为正极，丙为阴极 B．丁极的电极反应为MnO－e－===MnO C．KOH溶液的质量分数：c%＞a%＞b% D．标准状况下，甲电极上每消耗22．4 L气体时，理论上有4 mol K＋移入阴极区 2．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是(　　) A．a电极的电极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 C．电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320 g NaOH 3．电解质浓度不同形成的浓差电池，称为离子浓差电池。以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．Cu(1)为负极，N为阳极 B．M极电极反应为：2NH3＋6OH-－6e-===N2＋6H2O C．工作时，左池从右侧经膜I移向左侧，右池OH-从右侧经膜Ⅱ移向左侧 D．当浓差电池停止放电时，理论上可得到22.4L标准状况下的H2 (溶液体积变化忽略不计) 4．羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2、H2O的原电池电解池组合装置(如图),该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时,b电极附近pH减小 B．a极每有1 mol Cr2参与反应,通过质子交换膜的H+数理论上有6NA C．d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH+28·OH===6CO2↑+17H2O D．右侧装置中,每转移0．7 mol e-,c、d两极共产生气体11．2 L 5．羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2、H2O的原电池—电解池组合装置(如图)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，b电极附近pH减小 B．a极1 mol参与反应，理论上通过质子交换膜的H＋数目为6NA C．d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH ===6CO2↑＋17H2O D．右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为7∶1 突破二 电解池的串联 6．在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是    A．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e−=Cu B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态 D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6 g 7．如图所示，A、B、C、D、E、F均为石墨电极，甲池与乙池中溶液的体积和浓度均为。按图示接通电路，反应一段时间后，检测到电路中通过，烧杯a中溶液变蓝。下列说法正确的是 A．M为电源负极 B．忽略体积变化和盐类水解，甲池中溶液的 C．电极A增重 D．电极E、F上产生的气体的体积比为 8．如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，则下列说法不正确的是 A．标准状况下当甲中产生气体时，丙中电极质量增加 B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中通入氯化氢气体，可使溶液恢复到电解前的状态 D．乙中左侧电极反应式： 9．在如图串联装置中，通电片刻后发现乙装置左侧Pt电极表面出现红色固体，则下列说法不正确的是 A．丙中Ag电极连接的是电源的正极 B．电解过程中丙中c(Ag+)无变化 C．向乙中加入适量的Cu(OH)2固体，不能使溶液恢复到电解前的状态 D．标准状况下当甲中产生4.48L气体时，丙中Cu电极质量可能增加10.8g 建议时间：30分钟 10．H2S转化是环保和资源利用的研究课题。将烧碱吸收H2S后的溶液加入如图装置，可以回收单质硫，甲为二甲醚(CH3OCH3)－空气燃料电池。下列推断正确的是(　　) A．Y极充入二甲醚 B．电子移动方向：X→W→溶液→Z→Y C．电解后，乙装置右池中c(NaOH)减小 D．Z极反应式为S2－－2e－＝S 11.如下图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池，装置(Ⅱ)为惰性电极的电解池。下列说法正确的是(　　) A．闭合开关K时，电极B为负极，且电极反应式为2Br－＋2e－===Br2 B．装置(Ⅰ)放电时，总反应为2Na2S2＋Br2===Na2S4＋2NaBr C．装置(Ⅰ)充电时，Na＋从左到右通过阳离子交换膜 D．该装置电路中有0．1mol e－通过时，电极X上析出3．2 g Cu 12．该科研小组探究用磷酸铁锂电池处理含的酸性废水，以得到有用的FePO4，其装置如图所示，下列说法正确的是( ) A．连接K1甲池中铁电极附近总反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO===4FePO4↓＋2H2O B．乙池中电解质a可以用Li2SO4水溶液 C．连接K1，甲池中石墨为阳极，发生氧化反应 D．连接K2给乙池充电，电极b的电极反应式为LiFePO4＋xe-===Li1－xFePO4＋xLi＋ 13．据2022年1月统计，我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成[(CH3)4NOH]，工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．光伏并网发电装置中N型半导体为正极 B．c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜 C．保持电流恒定，升高温度可加快合成四甲基氢氧化铵的速率 D．制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33．6L气体(标准状况) 14．羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2、H2O的原电池—电解池组合装置(如图)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，b电极附近pH减小 B．a极1 mol参与反应，理论上通过质子交换膜的H＋数目为6NA C．d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH ===6CO2↑＋17H2O D．右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为7∶1 15．已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO的形式存在。已知：Al—H2O2碱性燃料电池的总反应为2Al＋3NaHO2===2NaAlO2＋NaOH＋H2O。以Al—H2O2燃料电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性电极)。下列说法不正确的是( ) A．电极a发生的反应为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O B．电极b是正极，且反应后该电极区的pH增大 C．电解过程中，电子的流向为a→b→c→d D．电解时，消耗2.7 g Al，则产生标准状况下的氮气1.12 L 16．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是(　　) A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋ C．甲池和乙池中溶液的pH均减小 D．当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 17．工业上采用如图所示装置模拟在A池中实现铁上镀铜，在C装置中实现工业由KCl溶液制取KOH溶液。 下列有关说法错误的是(　　) A．a为精铜，b为铁制品，可实现镀铜要求 B．c为负极，电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O C．从e口出来的气体为氧气，从f口出来的气体为氢气 D．钾离子从电解槽左室向右室迁移，h口出来的为高浓度的KOH溶液 18．利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图所示，下列说法正确的是( ) A．电极b反应式是O2＋4e－＋2H2O===4OH－ B．电解后乙装置d电极附近溶液的pH不变 C．c电极上的电极反应式为N2O4－2e－＋H2O===N2O5＋2H＋ D．甲中每消耗1 mol SO2，乙装置中有1 mol H＋通过隔膜 19．膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置图如下。下列说法不正确的是( ) A．是原电池 B．池能够生产N2O5 C．电路中电子流向为，形成闭合回路 D．X、Y中H+均从左边迁移到右边 20．A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种金属材料，这两种金属元素均位于短周期，且位置相邻，E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间。 (1)甲池、乙池分别为_______。 A．原电池原电池 B．电解池电解池 C．原电池电解池 D．电解池原电池 (2)F极为 (填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”，下同)，电极反应式为 。 (3)B极为 ，电极反应式为 。 (4)溶液会变蓝的是 (填“a”或“b”)，U形管中先变红的是 填“C”或“D”)极附近的溶液，U形管中发生的总反应的化学方程式为 。 (5)已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当烧杯中有25.4gI2生成时，甲池中溶液的质量会减少 g。 21．甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题。 (1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：    已知：   则与反应生成CO和的热化学方程式为 。 (2)如下图所示，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。 ①a处应通入 (填“”或“”)，b处电极上发生的电极反应式是 ；铁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”，下同)，装置Ⅱ中的物质的量浓度 。 ③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了以外还含有 (忽略水解)。 ④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中理论上消耗甲烷 L(标准状况下)。 22．某同学设计了如图所示装置，可探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。 根据要求回答相关问题： (1)甲装置中负极的电极反应式为 。 (2)乙装置中Fe电极名称及为电极反应式为 。 (3)乙中的X把电解槽隔成了阴极室和阳极室，X为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜，它只允许溶液中的 通过(填写下列微粒的编号)，而两边的水不能自由流通。 ①，②，③，④，⑤，⑥。 (4)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中阴极析出铜的质量为 g。 建议时间：20分钟 23.（2025·云南卷）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 24．(2022·山东卷)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CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，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LiCoO2＋2H2O＋e－＝＝＝Li＋＋Co2＋＋4OH－ D．若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 25．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是 A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下) 26．(2021·湖南卷)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．放电时，N极为正极 B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小 C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－＝＝＝Zn D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过 27．（全国·高考真题）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。 （1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题： ①电源的N端为 极； ②电极b上发生的电极反应为 ； ③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积： ； ④电极c的质量变化是 g； ⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因： 甲溶液 ； 乙溶液 ； 丙溶液 ； （2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ 。 28．（海南·高考真题）新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。 回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、 。 (2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上得到的是 ，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ； (3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为 （法拉第常数F=9.65×l04C．mol-1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 多池串联装置分析 建议时间：30分钟 突破一 原电池与电解池串联 1.一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是(　　) A．甲为正极，丙为阴极 B．丁极的电极反应为MnO－e－===MnO C．KOH溶液的质量分数：c%＞a%＞b% D．标准状况下，甲电极上每消耗22．4 L气体时，理论上有4 mol K＋移入阴极区 【答案】C 【解析】A项，通入氧气的电极为电池的正极，与电源正极相连的一极为电解池阳极，所以丙是阴极，故A正确；B项，丁是电解池阳极，MnO失电子被氧化为MnO，电极反应为MnO－e－===MnO，故B正确；C项，丙电极的电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，甲电极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，乙电极的电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，根据溶液中离子的移动方向可知，c%＞b%＞a%，故C错误，D项，标准状况下，甲电极上每消耗22．4 L(即1 mol)氧气时，转移4 mol电子，所以理论上有4 mol K＋移入阴极区，故D正确。 2．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是(　　) A．a电极的电极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 C．电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320 g NaOH 【答案】D 【解析】电池放电过程中，Cu(1)电极上发生使Cu2＋浓度降低的还原反应，作为正极，则Cu(2)作为负极；电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度由2．5 mol·L－1降低到 1．5 mol·L－1，负极区硫酸铜溶液的浓度由0．5 mol·L－1升高到1．5 mol·L－1，则电路中转移2 L×(2．5－1．5) mol·L－1×2＝4 mol电子，电解池的阴极生成4 mol OH－，即阴极区理论上可制得4 mol氢氧化钠，其质量为160 g，D项错误。 3．电解质浓度不同形成的浓差电池，称为离子浓差电池。以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．Cu(1)为负极，N为阳极 B．M极电极反应为：2NH3＋6OH-－6e-===N2＋6H2O C．工作时，左池从右侧经膜I移向左侧，右池OH-从右侧经膜Ⅱ移向左侧 D．当浓差电池停止放电时，理论上可得到22.4L标准状况下的H2 (溶液体积变化忽略不计) 【答案】AD 【解析】由题意知，右池为电解NH3生成H2的装置，左池为浓差电池，即原电池，右池电极M区NH3失电子被氧化为N2，故电极M为阳极，则N为阴极，左池Cu(1)为正极，Cu(2)为负极，负极发生反应：Cu－2e-===Cu2＋，正极发生反应：Cu2＋＋2e-===Cu。A项，由分析知，Cu(1)为正极，N为阴极，A错误；B项，电极M上NH3失电子被氧化为N2，电极反应为：2NH3＋6OH-－6e-===N2＋6H2O，B正确；C项，左池中，硫酸根浓度两侧不等，硫酸根经过阴离子交换膜I从右侧移向左侧，右池中，阴离子移向阳极，故OH-经过阴离子交换膜Ⅱ由右侧移向左侧，C正确；D项，当浓差电池左右浓度相等时则停止放电，设负极放电使溶液中增加x mol Cu2＋，则正极减少x mol Cu2＋，当浓差电池停止放电时有：x＋2 L×0．5 mol·L－1＝2 L×2．5 mol·L－1－x，解得x＝2 mol，则此时电路中转移电子2×2 mol＝4 mol，右池阴极反应为：2H2O＋2e-＝H2↑＋2OH-，则此时生成H2物质的量＝，对应体积＝2 mol×22．4 L·mol－1＝44．8 L，D错误。 4．羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2、H2O的原电池电解池组合装置(如图),该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时,b电极附近pH减小 B．a极每有1 mol Cr2参与反应,通过质子交换膜的H+数理论上有6NA C．d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH+28·OH===6CO2↑+17H2O D．右侧装置中,每转移0．7 mol e-,c、d两极共产生气体11．2 L 【答案】D 【解析】a电极上Cr2被还原为Cr(OH)3,所以a电极为原电池的正极,则d电极为电解池的阳极,b为原电池的负极,c为电解池的阴极。电池工作时,b为负极,苯酚失电子被氧化为CO2,电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O===6CO2↑+28H+,生成氢离子,所以pH减小,A正确;a电极上Cr2被还原为Cr(OH)3,所以有1 mol Cr2参与反应时转移6 mol电子,根据电荷守恒可知,通过质子交换膜的H+数理论上有6NA,B正确;羟基自由基对有机物有极强的氧化能力,苯酚被氧化为CO2和H2O,根据电子守恒和原子守恒可得化学方程式为C6H5OH+28· OH===6CO2↑+17H2O,C正确;未注明温度和压强,无法确定气体体积,D错误。 5．羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2、H2O的原电池—电解池组合装置(如图)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，b电极附近pH减小 B．a极1 mol参与反应，理论上通过质子交换膜的H＋数目为6NA C．d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH ===6CO2↑＋17H2O D．右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为7∶1 【答案】D 【解析】根据图示可知a极发生还原反应，电极反应式为：＋6e-＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH-，a电极为原电池正极；b极苯酚失电子被氧化为CO2，电极反应式为：C6H5OH-28e-＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，b电极为原电池负极；c极连接电源负极为电解池阴极，电极反应为2H＋ ＋2e- ===H2↑，d极连接电源正极为电解池阳极，电极反应为H2O-e-＝H＋＋·OH，羟基自由基(·OH )是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，进一步氧化苯酚，反应方程式为：C6H5OH＋28·OH ===6CO2↑＋17H2O。 A项，b极苯酚失电子被氧化为CO2，电极反应式为C6H5OH-28e-＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，则b电极附近c(H＋)增大，溶液pH减小，A正确；B项，a极得到电子发生还原反应，电极反应式为：＋6e-＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH-，根据电极反应式可知：每有1 mol参与反应，转移6 mol电子，则通过质子交换膜的H＋数理论上有6NA，B正确；C项，羟基自由基对有机物有极强的氧化能力，则苯酚被氧化的化学方程式为：C6H5OH-28·OH ===6CO2↑＋17H2O，C正确；D项，c极为电解池阴极，电极反应为2H＋ ＋2e- ===H2↑，每转移0．7 mol e-，c极生成H2气体的物质的量是0．35 mol；d极为电解池的阳极，电极反应式为：C6H5OH-28·OH===6CO2↑＋17H2O生成CO2气体的物质的量n(CO2)＝， 根据阿伏伽德罗定律可知：在相同外界条件下气体的体积比等于气体的物质的量的比，则c、d两极产生气体的体积比为：0．35 mol∶0．15 mol＝7∶3，D错误。 突破二 电解池的串联 6．在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是    A．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e−=Cu B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态 D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6 g 【答案】C 【分析】该装置外接电源，为电解池装置，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，说明发生反应：，则乙装置左侧电极为电解池阴极，右侧为阳极；电源左侧为负极，右侧为正极； 【详解】A．根据分析可知，乙中左侧电极反应式：Cu2+ ＋2e−=Cu，故A正确； B．在丙装置中阳极发生失电子反应，阳极电极反应式：，阴极电极反应式：，所以电解过程中丙中溶液酸碱性无变化，故B正确； C．甲装置中阳极电极反应：，阴极电极反应：，相当于从溶液中逸出HCl气体，若加入盐酸，则多加入了水，会导致KCl溶液浓度减小，故C错误； D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，两极各产生0.1mol气体，转移电子数0.2mol，丙中Cu电极银离子得电子产生银单质，转移0.2mol电子时，有0.2molAg生成，则增重21.6g，故D正确； 答案选C。 7．如图所示，A、B、C、D、E、F均为石墨电极，甲池与乙池中溶液的体积和浓度均为。按图示接通电路，反应一段时间后，检测到电路中通过，烧杯a中溶液变蓝。下列说法正确的是 A．M为电源负极 B．忽略体积变化和盐类水解，甲池中溶液的 C．电极A增重 D．电极E、F上产生的气体的体积比为 【答案】B 【分析】烧杯a中溶液变蓝，说明有碘生成，则C为阳极，氯离子失电子生成氯气，则D为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子，则B为阴极，银离子得电子生成Ag，A为阳极，水失电子生成氧气和氢离子，E为阳极，氢氧根离子失电子生成氧气，F为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子。M为电源正极，N为电源负极。 【详解】A．M为电源正极，A错误； B．一段时间后电路中通过0.02mol电子，则根据电极反应式2H2O-4e-=4H++O2↑，生成氢离子0.02mol，溶液中氢离子浓度为0.1mol/L，此时pH=1，B正确； C．电极A上水失电子生成氧气和氢离子，电极质量不会增大，C错误； D．电极E为阳极，生成氧气，电极F为阴极生成氢气，电极E、F上产生气体的体积比为1∶2，D错误； 故答案选B。 8．如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，则下列说法不正确的是 A．标准状况下当甲中产生气体时，丙中电极质量增加 B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中通入氯化氢气体，可使溶液恢复到电解前的状态 D．乙中左侧电极反应式： 【答案】A 【分析】通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，则此红色固体为Cu，即乙装置左侧为阴极，右侧为阳极；甲装置中，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极；丙装置中，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极。 【详解】A．标准状况下当甲中产生4.48L气体时，甲中为电解氯化钾溶液产生氢气和氯气，则各产生0.1mol，转移电子数为0.2mol，丙中Cu电极上银离子得电子产生银单质，质量增加0.2mol×108g/mol=21.6g，A错误； B．在丙装置中，阳极Ag-e-=Ag+，阴极Ag++e-=Ag，所以电解过程中丙溶液pH无变化，B正确； C．甲中阳极生成Cl2，阴极生成H2，相当于从溶液中逸出HCl气体，向甲中通入0.2mol氯化氢气体，可使溶液恢复到电解前的状态，C正确； D．乙中左侧铜离子放电，电极反应式：Cu2++2e-＝Cu，D正确； 故选A。 9．在如图串联装置中，通电片刻后发现乙装置左侧Pt电极表面出现红色固体，则下列说法不正确的是 A．丙中Ag电极连接的是电源的正极 B．电解过程中丙中c(Ag+)无变化 C．向乙中加入适量的Cu(OH)2固体，不能使溶液恢复到电解前的状态 D．标准状况下当甲中产生4.48L气体时，丙中Cu电极质量可能增加10.8g 【答案】D 【分析】乙装置左侧Pt电极表面出现红色固体，说明铜离子在该电极得到电子被还原为铜单质析出，作电解池的阴极，则电源的左边为负极，右边为正极，据此分析。 【详解】A．结合上述分析，丙中Ag为阳极，连接的是电源的正极，故A正确； B．电解过程中丙中银作阳极，银失去电子转化为银离子，银离子在阴极得到电子转化为银单质，故溶液中c(Ag+)无变化，故B正确； C．乙中，左边电极为阴极，铜离子得到电子被还原为铜单质析出，右边电极为阳极，氢氧根离子失去电子生成氧气，向乙中加入适量的CuO固体，能使溶液恢复到电解前的状态，故C错误； D．甲中左边为阴极，氢离子得到电子生成氢气，右边为阳极，氯离子失去电子生成氯气，当标准状况下当甲中产生4.48L气体时，阴、阳两极各生成0.1mol气体，电路中转移0.2mol电子，则丙中Cu电极生成0.2mol银单质，质量可能增加21.6g ，故D错误。 答案为：D。 建议时间：30分钟 10．H2S转化是环保和资源利用的研究课题。将烧碱吸收H2S后的溶液加入如图装置，可以回收单质硫，甲为二甲醚(CH3OCH3)－空气燃料电池。下列推断正确的是(　　) A．Y极充入二甲醚 B．电子移动方向：X→W→溶液→Z→Y C．电解后，乙装置右池中c(NaOH)减小 D．Z极反应式为S2－－2e－＝S 【答案】D 【解析】据图分析甲为原电池，乙为电解池，电解池右侧有H2产生，则W极为阴极，Z极作阳极，连接的Y极为原电池的正极，发生还原反应，所以Y极应充入氧气，A项错误；电子不进入溶液，B项错误；乙装置右池中发生电极反应2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，氢氧化钠溶液浓度增大，C项错误；Z极电极反应为S2－－2e－＝S，D项正确。 11.如下图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池，装置(Ⅱ)为惰性电极的电解池。下列说法正确的是(　　) A．闭合开关K时，电极B为负极，且电极反应式为2Br－＋2e－===Br2 B．装置(Ⅰ)放电时，总反应为2Na2S2＋Br2===Na2S4＋2NaBr C．装置(Ⅰ)充电时，Na＋从左到右通过阳离子交换膜 D．该装置电路中有0．1mol e－通过时，电极X上析出3．2 g Cu 【答案】B 【解析】根据图示，闭合开关K时，装置(Ⅰ)放电，电极B为正极，电极反应式为Br2＋2e－===2Br－，A错误；装置(Ⅰ)放电时，总反应为2Na2S2＋Br2===Na2S4＋2NaBr，B正确；装置(Ⅰ)充电时，电极A为阴极，电极B为阳极，Na＋向阴极移动，Na＋从右到左通过阳离子交换膜，C错误；n(CuSO4)＝0.4mol/L×0.1L＝0.04mol，装置(Ⅰ)放电时，电极A为负极，电极X与电极A相连，电极X为阴极，电极X上先发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu,0.04mol Cu2＋完全放电电路中通过0.08mol电子，电极上析出0.04mol Cu，电路中通过0.1mol电子后，电极X上的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，电极X上还会放出0.01mol H2，电路中通过0.1mol电子时电极X上析出0.04mol×64g/mol＝2.56g Cu，D错误。 12．该科研小组探究用磷酸铁锂电池处理含的酸性废水，以得到有用的FePO4，其装置如图所示，下列说法正确的是( ) A．连接K1甲池中铁电极附近总反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO===4FePO4↓＋2H2O B．乙池中电解质a可以用Li2SO4水溶液 C．连接K1，甲池中石墨为阳极，发生氧化反应 D．连接K2给乙池充电，电极b的电极反应式为LiFePO4＋xe-===Li1－xFePO4＋xLi＋ 【答案】A 【解析】由图可知，连接K1时：乙装置为原电池，a极为负极，b为正极，甲为电解池，石墨为阴极，Fe作阳极，电极反应式为Fe-2e-===Fe2＋，通入的O2把生成的Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与反应生成FePO4；连接K2直流电源给乙池充电，电极b为阳极，电极反应式为LiFePO4－xe-===Li1－xFeO4＋xLi＋，a极为阴极，据此分析作答。 A．连接K1时，甲池中石墨为阴极，发生还原反应，Fe电极为阳极，Fe失去电子变为Fe2＋，通入的O2 Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与反应生成FePO4，故铁电极附近总反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO===4FePO4↓＋2H2O，A正确； B．金属锂能与水反应，所以电解质a不能是水溶液，B错误； C．连接K1时，甲池为电解池，铁电极是阳极，发生氧化反应；石墨电极为阴极，发生还原反应，C错误； D．连接K2给乙池充电，电极b为阳极，电极反应式为LiFePO4－xe-===Li1－xFeO4＋xLi＋，D错误。 13．据2022年1月统计，我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成[(CH3)4NOH]，工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．光伏并网发电装置中N型半导体为正极 B．c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜 C．保持电流恒定，升高温度可加快合成四甲基氢氧化铵的速率 D．制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33．6L气体(标准状况) 【答案】D 【解析】根据第三个池中浓度变化得出，钠离子从第四池通过e膜，氯离子从第二池通过d膜，由电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则a为阴极，电极反应式为2(CH3)4N+ ＋2H2O ＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，b为阳极，电极反应式为4OH-－4e－===2H2O＋O2↑，a与N型半导体相连，b与P型半导体相连，所以N型半导体为负极，P型半导体为正极。A．由分析可知，N型半导体为负极，A错误； B．Na＋离子通过e膜，Cl-通过d膜，(CH3)4N＋通过c膜，所以c、e膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，B错误；C．温度过高，四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]会分解，四甲基氯化铵浓度降低，不能加快合成四甲基氢氧化铵的速率，C错误； D．182g(CH3)4NOH的物质的量为，a极电极反应式为2(CH3)4N+ ＋2H2O ＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，则收集氢气1mol，转移电子为2mol，b极电极反应式为4OH-－4e－===2H2O＋O2↑，则收集氧气为0．5mol，标况下两极可得气体体积为1.5mol×22.4 L·mol -1＝33.6L，D正确。 14．羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2、H2O的原电池—电解池组合装置(如图)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，b电极附近pH减小 B．a极1 mol参与反应，理论上通过质子交换膜的H＋数目为6NA C．d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH ===6CO2↑＋17H2O D．右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为7∶1 【答案】D 【解析】根据图示可知a极发生还原反应，电极反应式为：＋6e-＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH-，a电极为原电池正极；b极苯酚失电子被氧化为CO2，电极反应式为：C6H5OH-28e-＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，b电极为原电池负极；c极连接电源负极为电解池阴极，电极反应为2H＋ ＋2e- ===H2↑，d极连接电源正极为电解池阳极，电极反应为H2O-e-＝H＋＋·OH，羟基自由基(·OH )是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，进一步氧化苯酚，反应方程式为：C6H5OH＋28·OH ===6CO2↑＋17H2O。 A项，b极苯酚失电子被氧化为CO2，电极反应式为C6H5OH-28e-＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，则b电极附近c(H＋)增大，溶液pH减小，A正确；B项，a极得到电子发生还原反应，电极反应式为：＋6e-＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH-，根据电极反应式可知：每有1 mol参与反应，转移6 mol电子，则通过质子交换膜的H＋数理论上有6NA，B正确；C项，羟基自由基对有机物有极强的氧化能力，则苯酚被氧化的化学方程式为：C6H5OH-28·OH ===6CO2↑＋17H2O，C正确；D项，c极为电解池阴极，电极反应为2H＋ ＋2e- ===H2↑，每转移0．7 mol e-，c极生成H2气体的物质的量是0．35 mol；d极为电解池的阳极，电极反应式为：C6H5OH-28·OH===6CO2↑＋17H2O生成CO2气体的物质的量n(CO2)＝， 根据阿伏伽德罗定律可知：在相同外界条件下气体的体积比等于气体的物质的量的比，则c、d两极产生气体的体积比为：0．35 mol∶0．15 mol＝7∶3，D错误。 15．已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO的形式存在。已知：Al—H2O2碱性燃料电池的总反应为2Al＋3NaHO2===2NaAlO2＋NaOH＋H2O。以Al—H2O2燃料电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性电极)。下列说法不正确的是( ) A．电极a发生的反应为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O B．电极b是正极，且反应后该电极区的pH增大 C．电解过程中，电子的流向为a→b→c→d D．电解时，消耗2.7 g Al，则产生标准状况下的氮气1.12 L 【答案】C 【解析】a为负极，电极反应为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O。b为正极，电极反应可由总反应－负极反应得到，所以b极反应为3HO＋6e－＋3H2O===9OH－，反应后溶液的pH增大，A、B两项正确；根据上述分析，a为负极，故电子流向为a→d，c→b，C项错误；由CO(NH2)2→N2，可知每生成1 mol N2，转移6 mol电子，需要消耗2 mol Al，故消耗2.7 g(0.1 mol)Al时，转移0.3 mol电子，生成0.05 mol N2，换算成标准状况下的体积为1.12 L，D项正确。 16．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是(　　) A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋ C．甲池和乙池中溶液的pH均减小 D．当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 【答案】C 【解析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左边电极为负极，右边电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极，阴极上Cu2＋得电子生成铜，无气体生成，A错误；甲池溶液呈碱性，电极反应式不出现H＋，B错误；根据甲池的总反应式可知有水生成，电解液被稀释，故碱性减弱，pH减小，乙池的总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解液酸性增强，pH减小，C正确；3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4 mol，产生0.2 mol Cu，质量为12.8 g，D错误。 17．工业上采用如图所示装置模拟在A池中实现铁上镀铜，在C装置中实现工业由KCl溶液制取KOH溶液。 下列有关说法错误的是(　　) A．a为精铜，b为铁制品，可实现镀铜要求 B．c为负极，电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O C．从e口出来的气体为氧气，从f口出来的气体为氢气 D．钾离子从电解槽左室向右室迁移，h口出来的为高浓度的KOH溶液 【答案】C 【解析】根据图示可知，B为原电池，氧气得电子与水反应生成OH－，d作正极，c作负极；A、C为电解池，m、a为电解池的阳极，b、n为电解池的阴极。a为精铜，失电子，作阳极，b为铁制品，作阴极，铜离子得电子，可实现镀铜要求，A项正确；c为负极，甲醇失电子与溶液中的OH－反应生成CO和水，B项正确；电解KCl溶液，m为阳极，氯离子失电子生成氯气，从e口出来，从f口出来的气体为氢气，C项错误；电解槽左侧为阳极室，钾离子从电解槽左室向右室迁移，h口出来的为高浓度的KOH溶液，D项正确。 18．利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图所示，下列说法正确的是( ) A．电极b反应式是O2＋4e－＋2H2O===4OH－ B．电解后乙装置d电极附近溶液的pH不变 C．c电极上的电极反应式为N2O4－2e－＋H2O===N2O5＋2H＋ D．甲中每消耗1 mol SO2，乙装置中有1 mol H＋通过隔膜 【答案】B 【解析】甲装置为原电池， b电极为正极，O2得电子结合H＋生成水：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A错误；乙装置是一个电解池，均采用了惰性电极，c极为阳极，发生氧化反应：N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋，d极为阴极，发生的反应为：2H＋＋2e－===H2↑，消耗的H＋与从阳极区迁移过来的H＋相等，故溶液的pH不变，B正确，C错误；依据电子转移数相同可知，a电极反应式：SO2－2e－＋2H2O===4H＋＋SO，消耗1 mol SO2转移2 mol电子，则乙装置中为了平衡电荷，有2 mol H＋通过隔膜，D错误。选B。 19．膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置图如下。下列说法不正确的是( ) A．是原电池 B．池能够生产N2O5 C．电路中电子流向为，形成闭合回路 D．X、Y中H+均从左边迁移到右边 【答案】C 【解析】X装置有能自发进行的氧化还原反应，为原电池装置，二氧化硫在a极发生失电子的氧化反应，则a为负极，氧气在b极发生得电子的还原反应，则b为正极；Y装置与原电池装置相连，为电解池，c极连接原电池正极，为阳极，d极连接原电池负极，为阴极。A项，X装置有能自发进行的氧化还原反应，为原电池装置，故A正确；B项，结合Y装置可知，N2O4在c极失电子转化为N2O5，故B正确；C项，电子只能沿着导线移动，所以电路种电子流向：、，故C错误；D项，在X原电池装置中，H+向正极移动，在Y装置中，H+向阴极移动，都是从左到右的方向，故D正确；故选C。 20．A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种金属材料，这两种金属元素均位于短周期，且位置相邻，E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间。 (1)甲池、乙池分别为_______。 A．原电池原电池 B．电解池电解池 C．原电池电解池 D．电解池原电池 (2)F极为 (填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”，下同)，电极反应式为 。 (3)B极为 ，电极反应式为 。 (4)溶液会变蓝的是 (填“a”或“b”)，U形管中先变红的是 填“C”或“D”)极附近的溶液，U形管中发生的总反应的化学方程式为 。 (5)已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当烧杯中有25.4gI2生成时，甲池中溶液的质量会减少 g。 【答案】(1)D (2) 正极 (3) 阴极 (4) a D (5)8.0 【分析】A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种金属材料，这两种金属元素均位于短周期，且位置相邻，E能与NaOH溶液反应。则E为Al，E为负极，F为正极；A、C为阳极，B、D为阴极。则甲为电解池，乙为原电池。 【详解】（1）由分析可知，甲池、乙池分别为电解池、原电池，故选D。 （2）由分析可知，E为负极，F为正极，NaOH溶液中的水得电子生成H2和OH-，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。 （3）由分析可知，B极为阴极，Cu2+得电子生成Cu，电极反应式为。 （4）C电极为阳极，Cl-失电子生成Cl2，D电极为阴极，H2O得电子生成H2和OH-，Cl2与I-反应生成I2等，I2使淀粉变蓝色，则溶液会变蓝的是a；U形管中D电极生成OH-，则先变红的是D极附近的溶液，U形管中电解KCl-酚酞溶液，则发生的总反应的化学方程式为。 （5）在a烧杯，Cl2~I2~2e-，则转移电子的物质的量为n(e-)==0.2mol，在甲烧杯，发生的电池反应为，由此可得出关系式：2Cu~O2~4e-，则转移0.2mole-时，溶液中生成的Cu为0.1mol、O2为0.05mol，甲池中溶液的质量会减少0.1mol×64g/mol+0.05mol×32g/mol=8.0g。 21．甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题。 (1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：    已知：   则与反应生成CO和的热化学方程式为 。 (2)如下图所示，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。 ①a处应通入 (填“”或“”)，b处电极上发生的电极反应式是 ；铁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”，下同)，装置Ⅱ中的物质的量浓度 。 ③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了以外还含有 (忽略水解)。 ④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中理论上消耗甲烷 L(标准状况下)。 【答案】(1)2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-46kJ•mol-1 (2) CH4 O2＋2H2O＋4e-=4OH- Cu2++2e-=Cu 变小 不变 1.12 【详解】（1）已知①  ，②  ，将方程式2×①+②得2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=2△H 1+△H 2=2260kJ•mol-1+(-566kJ•mol-1)=-46kJ•mol-1，故答案为：2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-46kJ•mol-1； （2）①Ⅱ中实现铁棒上镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，I中a处电极为负极、b处电极为正极，负极上通入燃料、正极上通入氧化剂，所以a处通入的气体是甲烷；甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应为CH4+10OH--8e-=+7H2O，b处通入氧气，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，I中a处电极为负极，铁电极连接负极为阴极，阴极上铜离子得电子产生铜，故铁电极上发生的电极反应式是Cu2++2e-=Cu；故答案为：CH4；O2＋2H2O＋4e-=4OH-；Cu2++2e-=Cu； ②根据I中电池反应为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，KOH参加反应导致溶液中KOH浓度降低，则溶液的pH减小；Ⅱ中发生电镀，阳极上溶解的铜质量等于阴极上析出铜的质量，则溶液中铜离子浓度不变，故答案为：变小；不变； ③I中负极反应为CH4+10OH--8e-=+7H2O，所以还有碳酸根离子生成，故答案为：； ④串联电路中转移电子相等，所以消耗甲烷的体积=×22.4L/mol=1.12L，故答案为：1.12。 22．某同学设计了如图所示装置，可探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。 根据要求回答相关问题： (1)甲装置中负极的电极反应式为 。 (2)乙装置中Fe电极名称及为电极反应式为 。 (3)乙中的X把电解槽隔成了阴极室和阳极室，X为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜，它只允许溶液中的 通过(填写下列微粒的编号)，而两边的水不能自由流通。 ①，②，③，④，⑤，⑥。 (4)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中阴极析出铜的质量为 g。 【答案】(1) (2) (3) 阳 ③⑤ (4)12.8 【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，铁电极连接原电池的负极，为电解池的阴极，故C极为阳极，粗铜连接原电池的正极，为电解池的阳极，则粗铜为原电池的阴极，由此作答： 【详解】（1）甲装置为氢氧燃料池，氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，电极反应式为； （2）乙装置中，Fe与原电池的负极相连，为阴极，阴极发生还原反应，电极反应式为； （3）乙中的X把电解槽隔成了阴极室和阳极室，Fe为阴极，C为阳极，氢离子通过X移向Fe电极，发生反应，则X应为阳离子交换膜，阳离子交换膜只允许阳离子通过，因此它只允许溶液中的H+、Na+通过； （4）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，电路中转移电子的物质的量为，丙装置中阴极的电极反应式为，根据得失电子守恒可知，析出铜的质量为。 建议时间：20分钟 23.（2025·云南卷）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 【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：，阴极发生的反应为：，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，据此解答。 【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膜为阴离子交换膜，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。 24．(2022·山东卷)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CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，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LiCoO2＋2H2O＋e－＝＝＝Li＋＋Co2＋＋4OH－ D．若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 【答案】　BD 【解析】　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，Co2＋在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO－失去电子后，Na＋通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH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O与溶液中的H＋结合H2O，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，电子转移物质的量为n(e－)＝×2＝0．006 8 mol，乙室Co2＋增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e－)＝×1＝0．005 1 mol，说明此时已进行过溶液转移，D正确；故合理选项是BD。 25．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是 A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下) 【答案】C 【分析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。 【详解】A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确； B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确； C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误； D．当完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确； 故选C。 26．(2021·湖南卷)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．放电时，N极为正极 B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小 C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－＝＝＝Zn D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过 【答案】B 【解析】在该原电池中，活泼金属锌做负极，则N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放电产生Zn2＋，贮液器中ZnBr2浓度不断增大，B说法错误；充电时，M极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－＝＝＝Zn，C说法正确；放电时Br－通过隔膜进入溶液中与Zn2＋结合，充电时Zn2＋通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积，D说法正确。 27．（全国·高考真题）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。 （1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题： ①电源的N端为 极； ②电极b上发生的电极反应为 ； ③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积： ； ④电极c的质量变化是 g； ⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因： 甲溶液 ； 乙溶液 ； 丙溶液 ； （2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ 。 【答案】 正 4OH－－4e－=2H2O+O2↑ 2.8L 16g 甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，碱性增强 乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，酸性增强 丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变 能；铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解 【分析】接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加，这说明c电极是阴极，溶液中的金属阳离子放电，因此M是负极，N是正极，结合电解原理分析解答。 【详解】（1）①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为：Cu2＋+2e－=Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。 ②甲中为氢氧化钠溶液，惰性电极相当于是电解水，b为阳极，氢氧根离子放电，电极反应式为4OH－－4e－=2H2O+O2↑； ③丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol。由方程式2H2+O2＝2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。转移0.5mol电子，则生成O2为0.5mol/4=0.125mol，标况下的体积为0.125mol×22.4=2.8L。 ④Cu2＋+2e－=Cu，转移0.5mol电子，则生成的m(Cu)=0.5mol/2×64g/mol=16g。 ⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。 （2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。 28．（海南·高考真题）新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。 回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、 。 (2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上得到的是 ，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ； (3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为 （法拉第常数F=9.65×l04C．mol-1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。 【答案】 O2+2H2O +4e—=4OH— CH4+10OH--8e—=CO32-+ 7H2O H2 2NaCl+2H2O2NaOH+ H2↑+ Cl2↑ （1L/22.4L.mol-1）×8×9.65× 104C·mol-1 =3.45×104C 4 【详解】（1）碱性条件下甲烷燃料电池正极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，负极的电极反应为CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O； （2）a极是阳极，b极是阴极，所以b电极上氢离子得电子，得到的是H2，电解饱和氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中产生氢氧化钠，所以电池反应式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； （3）根据的负极反应式，通入1mol甲烷时失电子8mol，总电量为8×96500C，由于图中的两个电池是串联，故可知线路上转移的电子与一个燃料电池时相同，若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，物质的量为1/22.4mol，反应完全，则理论上通过电解池的电量为：（1L/22.4L.mol-1）×8×9.65×104C · mol－1=3.45×104C；最多能产生的氯气体积为4L。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$