专题04 多池串联装置分析（重难点讲义）化学沪科版选择性必修1

专题04 多池串联装置分析 重难目标 1、 串联电路转移电子数处处相等； 2、 准确判断整套装置里面哪些是原电池、哪些是电解池； 3、 分清阴阳极、正负极；根据放电顺序写电极反应、进行电子守恒计算。 4、 装置较多时电极判断出错；区分串联池里面的电源池（原电池）和电解池； 5、 结合交换膜、离子移动、产物、pH 变化综合分析。 考情分析 一般在选择题或者原理大题；常把原电池 + 多个电解池串联在一起；核心考电子守恒计算、电极判断、离子移动、电极方程式；常见陷阱：误认为每个池子电流 / 电子不一样、正负极阴阳极判断混淆、分不清哪个装置是供电的原电池。 一、有外接电源电池类型的判断方法 分析思路 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 甲为 ，乙、丙均为 二、无外接电源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 ，B为 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 ，B为 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 ，D是 ，C是 ，甲是 ，A是 ，B是 。B、D极发生 ，A、C极发生 三、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原电池与电解池的串联 【典例1】电化学与生活有着密切的联系，结合电化学知识回答下列有关问题。某兴趣小组的同学以甲醇（）燃料电池为电源研究有关电化学的问题。 (1)甲池中，通入一极的电极反应式为_____________________________________。 (2)一段时间后乙池中的pH将___________（填“增大”“减小”或“不变”）；若饱和NaCl溶液足量，通电一段时间后，向乙池溶液加入一定量的________（填物质名称），可使溶液复原。 (3)丙池中，通电前C、D两电极的质量相同，通电一段时间后。 ①溶液中将___________（填“增大”“减小”或“不变”）。 ②两极的质量相差8.64 g，则甲池中消耗的体积为___________mL（标准状况下）。 (4)丁池中，利用离子交换膜控制电解液中来制备纳米，离子交换膜为阴离子交换膜。电解反应的化学方程式为____________________________________________。 【对练1】根据所学电化学知识，回答下列问题： (1)如图： ①甲池中通入的电极名称是__________极；乙池中石墨电极反应式为______________________________；丙池中反应的离子方程式为______________________________。 ②反应一段时间后，甲池中消耗560 mL（标准状况下），若向乙池中加入__________，其质量为__________g，能使溶液恢复到原浓度。（假设电解前后溶液的体积不变，均为100 mL）。 (2)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 ①负极发生的电极反应为______________________________。放电时，溶液的pH__________（填“增大”、“不变”、“减小”）。 ②铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池的性能。碳材料的作用有__________（填字母序号）。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 【对练2】（多选）下图为相互串联的三个装置，下列说法正确的是 A．甲池A极的电极反应式为 B．若利用乙池电解精炼铜，则C电极是粗铜 C．往丙池中滴加酚酞试剂，石墨极附近溶液先变红 D．若甲池消耗标况下气体，则丙池中阳极上产生气体的物质的量为 题型02 电解池的串联 【典例2】浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含的浆液中分离得到含的溶液并制备NaOH。下列说法错误的是 A．起始加入的溶液浓度： B．膜a和膜b均适合选用阴离子交换膜 C．工作时，A室溶液和C室溶液质量均增加 D．导线中通过，理论上电解池中两极共生成16.8 L气体（标况下） 【对练1】（多选）某学科组用燃料电池作为电源，模拟氯碱工业的装置如图所示（Z为离子交换膜）。下列说法错误的是 A．X为，Z为阳离子交换膜 B．向乙中Fe电极附近滴加铁氰化钾溶液，出现蓝色沉淀 C．理论上Pt（Ⅰ）电极通入的X与石墨电极产生的气体的物质的量之比为1∶2 D．当乙中产生标准状况下22.4 L气体时，理论上Pt（Ⅱ）电极需要通入2 g Y 【对练2】如图所示，M、N、P、Q均为Pt电极，甲池电解液为溶液。外电路中通过极质量增加3.2 g，忽略溶液体积变化。下列说法正确的是 A．b为电源的正极 B．R的相对原子质量为 C．气球1和气球2的体积比约为2∶1 D．U形管中加入0.9 g水可恢复到电解前的状态 1．以熔融碳酸盐燃料电池为电源模拟在塑料制品上镀镍的装置如图所示。 已知：①电镀液的配方：、、、。②催化重整反应：。 下列说法不正确的是 A．电镀时电极a与电极d相连 B．电镀液中的作用是为了增强溶液的导电能力 C．电极a上发生的电极反应式为 D．当电极d上析出11.8 g镍时，理论上电极a消耗CO的体积为0.112 L（标准状况下） 2．NO— 空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程，已知：电极材料均为惰性电极。下列说法正确的是 A．在标准状况下，乙池中若处理 11.2L 废气（废气中无其他放电杂质）还需通入 17.92L B．乙池中处理 1mol 废气的同时丙池 M 室的电极也产生 1mol 气体 C．a 为阴离子交换膜 D．甲池中参加反应的 NO 与乙池中处理的 NO 物质的量相等 3．有电子转移的有机反应在电解池中进行时被称为电有机合成。传统方法需经过很长路线才能合成己二腈，现工业生产一般改用电合成法。某研究小组利用如图所示两个甲烷燃料电池串联后作为电源电合成己二腈，工业上电有机合成己二腈的总反应为。下列说法不正确的是 A．该装置的离子交换膜最好选择阳离子交换膜 B．若每个电池氧气通入量为5.6L (标准状况)且反应完全，则理论上阳极室溶液质量减少16g C．阴极电极反应式为 D．与工作前相比，一段时间后，阴极室的pH不变 4．如图是一套模拟工业生产的电化学装置。甲、丙装置中的电极均为惰性电极，为阳离子交换膜，不考虑气体溶解。下列说法正确的是 A．甲、乙装置中溶液的pH分别变小、变大 B．丙装置从右室移向左室 C．乙中左侧Pt电极上的反应式为 D．若甲中加入后恰好使溶液复原，则电路中转移0.2mol电子 5．用如图所示的装置进行电解。通电一段时间，发现湿润的淀粉-KI试纸的C端变为蓝色。下列说法正确的是 A．E为电源的正极 B．A中Fe发生氧化反应 C．电源正负极调换后，Ag在Fe上生成 D．反应装置每转移2 mol电子，B中阴极上生成22.4 L（标准状况下）气体 6．如图为相互串联的装置，甲池是某新型可充电Na/Fe二次电池(Y极存在：Na++CaFeO3→CaFeO2.5+Na2O)。下列说法正确的是 A．电解过程中，电子的流向为X极→Fe 极→石墨极→Y极 B．甲池中，正极反应式为 CaFeO3+2Na++e-=CaFeO2.5+Na2O C．向乙池中滴加酚酞，石墨电极附近溶液先变红 D．若甲池中X极消耗11.5gNa，则理论上乙池中阳极上产生气体的物质的量为 0.15 mol(不考虑气体在水中的溶解) 7．下图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是 A．甲池是化学能转化为电能的装置，总反应式为： B．石墨电极生成红色固体 C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量固体 D．当甲池中(标准状况下)参加反应时，乙池中理论上可析出固体 8．利用燃料电池电解制备并得到副产物、、，装置如下图所示。下列说法不正确的是 A．a极反应： B．A膜和膜均为阴离子交换膜 C．可用铁电极替换石墨Ⅱ电极 D．a极上通入标况下甲烷，阳极室减少 9．如图所示，若电解时，测得铜电极的质量增加，B中共收集到 (标准状况)气体。下列说法错误的是 A．电源中X极是负极 B．B中阳极产生的气体为 C．若B中溶液体积为(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前 D．若A中溶液的体积也是，电解后溶液中仍有，则电解后溶液的 10．如图所示的电解池甲、乙和丙中，a、b、c、d、e、f均为石墨电极。在电解过程中，直流电源中，电子由N极经外电路流向M极。电极b、d和f上没有气体逸出，但质量均增大且增大情况为b>f>d。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 甲 乙 丙 A B C D A．A B．B C．C D．D 11．NO—空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程，已知：电极材料均为惰性电极。下列说法正确的是 A．在标准状况下，乙池中若处理11.2L废气SO2还需通入17.92L NH3 B．甲池中正极反应式为 C．a为阳离子交换膜 D．甲池中参加反应的NO与乙池中处理的NO物质的量相等 12．下图所示的电解池I和Ⅱ中，a、b、c和d均为电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 13．浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含的浆液中分离得到含的溶液并制备NaOH。 已知：+2H+。 下列说法错误的是 A．起始加入的CuSO4溶液浓度：c1＜c2 B．膜a和膜c均适合选用阴离子交换膜 C．工作时，转化成所需由惰性电极I电极反应产生 D．导线中通过1 mol，理论上电解池中两极共生成0.75 mol气体 14．电化学由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池通过电解法可以制备，同时获得一定的副产品，其电解装置如图所示。下列有关说法正确的是 (已知：溶液A为溶液，溶液B为溶液，a、b电极均为石墨电极) A．是正极，与右侧装置的阳极室电极相连 B．X膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜 C．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得 D．、石墨电极若用金属代替，依然可制备 15．A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种活泼金属，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。下列说法错误的是 A．甲池为电解池，乙池为原电池 B．E极电极反应为 C．a中溶液会变蓝 D．已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当E电极减轻2.7 g时，若想将甲中溶液复原，需加入0.15 mol Cu(OH)2固体 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 多池串联装置分析 重难目标 1、 串联电路转移电子数处处相等； 2、 准确判断整套装置里面哪些是原电池、哪些是电解池； 3、 分清阴阳极、正负极；根据放电顺序写电极反应、进行电子守恒计算。 4、 装置较多时电极判断出错；区分串联池里面的电源池（原电池）和电解池； 5、 结合交换膜、离子移动、产物、pH 变化综合分析。 考情分析 一般在选择题或者原理大题；常把原电池 + 多个电解池串联在一起；核心考电子守恒计算、电极判断、离子移动、电极方程式；常见陷阱：误认为每个池子电流 / 电子不一样、正负极阴阳极判断混淆、分不清哪个装置是供电的原电池。 一、有外接电源电池类型的判断方法 分析思路 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 甲为电解池，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 三、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原电池与电解池的串联 【典例1】电化学与生活有着密切的联系，结合电化学知识回答下列有关问题。某兴趣小组的同学以甲醇（）燃料电池为电源研究有关电化学的问题。 (1)甲池中，通入一极的电极反应式为_____________________________________。 (2)一段时间后乙池中的pH将___________（填“增大”“减小”或“不变”）；若饱和NaCl溶液足量，通电一段时间后，向乙池溶液加入一定量的________（填物质名称），可使溶液复原。 (3)丙池中，通电前C、D两电极的质量相同，通电一段时间后。 ①溶液中将___________（填“增大”“减小”或“不变”）。 ②两极的质量相差8.64 g，则甲池中消耗的体积为___________mL（标准状况下）。 (4)丁池中，利用离子交换膜控制电解液中来制备纳米，离子交换膜为阴离子交换膜。电解反应的化学方程式为____________________________________________。 【答案】(1) (2) 增大 氯化氢 (3) 不变 224 (4) 【详解】（1）甲池中，通入的一极为负极，在碱性电解质溶液中发生失电子的氧化反应，电极反应式为。 （2）乙池电解饱和溶液，离子方程式为，反应生成了，溶液碱性增强，因此将增大；电解过程中脱离体系的物质为和，相当于消耗了，故向溶液中加入一定量的氯化氢气体可使溶液复原。 （3）①丙池中，阳极C（）发生反应，阴极D（）发生反应，该装置相当于电镀池，阳极溶解的银离子与阴极消耗的银离子等量，故溶液中将不变。 ②通电一段时间后，C极溶解的与D极析出的质量相等，两极质量相差，则单极质量变化为。整个电路转移电子的物质的量为。根据串联电路中转移电子数相等，甲池正极反应为，消耗的物质的量为，标准状况下其体积为。 （4）丁池中，阳极失电子，在碱性条件下生成，电极反应为；阴极上水得电子生成，电极反应为。将两极反应式相加，得到电解反应的化学方程式为。 【对练1】根据所学电化学知识，回答下列问题： (1)如图： ①甲池中通入的电极名称是__________极；乙池中石墨电极反应式为______________________________；丙池中反应的离子方程式为______________________________。 ②反应一段时间后，甲池中消耗560 mL（标准状况下），若向乙池中加入__________，其质量为__________g，能使溶液恢复到原浓度。（假设电解前后溶液的体积不变，均为100 mL）。 (2)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 ①负极发生的电极反应为______________________________。放电时，溶液的pH__________（填“增大”、“不变”、“减小”）。 ②铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池的性能。碳材料的作用有__________（填字母序号）。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 【答案】(1) 负 2H2O-4e-=4H++O2↑ CuO（或CuCO3） 4（或6.2） (2) Pb-2e-+=PbSO4 增大 ab 【详解】（1）①甲池为甲醇燃料电池，通入燃料的一极发生氧化反应，为负极；通入的一极为正极。乙池和丙池为电解池，乙池中的石墨电极与甲池的正极相连，作阳极，溶液中的水失去电子生成氧气和氢离子，电极反应式为。丙池中，阳极氯离子放电生成氯气，阴极水得电子生成氢气和氢氧根离子，生成的氢氧根离子与镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，总反应的离子方程式为。 ②甲池中消耗标准状况下560 mL ，其物质的量为，根据可知，整个电路转移电子的物质的量为。乙池中发生反应，转移0.1 mol电子时，阴极析出0.05 mol Cu，阳极析出0.025 mol ，相当于从溶液中脱离了0.05 mol 。因此需要向溶液中加入0.05 mol 使其恢复原浓度，其质量为。若填入，发生反应，同样相当于补充了，所需质量为。 （2）①铅酸电池放电时，负极的失去电子，并与溶液中的结合生成沉淀，电极反应式为。电池放电的总反应为，放电过程中不断消耗硫酸并生成水，导致溶液中氢离子浓度减小，因此溶液的pH增大。 ②a．负极添加石墨、多孔碳等碳材料，碳材料具有良好的导电性，可以增强负极的导电网络，a正确； b．多孔碳具有较大的比表面积，可以提供更多的结晶位点，有利于生成分散的小颗粒，防止电极因生成导电性差的大颗粒而失活，正确； c．碳材料添加在负极，不与正极的接触，且常温下碳材料不会作为还原剂去还原，c错误； 故选ab。 【对练2】（多选）下图为相互串联的三个装置，下列说法正确的是 A．甲池A极的电极反应式为 B．若利用乙池电解精炼铜，则C电极是粗铜 C．往丙池中滴加酚酞试剂，石墨极附近溶液先变红 D．若甲池消耗标况下气体，则丙池中阳极上产生气体的物质的量为 【答案】BD 【详解】A．甲池电解质为碱性溶液，失电子生成的会与反应生成，正确电极反应式为，A错误； B．电解精炼铜时粗铜作阳极、纯铜作阴极，C电极与燃料电池正极相连为乙池阳极，故C电极是粗铜，B正确； C．丙池中石墨电极为阳极，发生反应，Fe电极为阴极，发生反应，滴加酚酞后Fe极附近溶液先变红，C错误； D．标况下的物质的量为，转移电子总物质的量为；丙池中总物质的量为，完全放电生成，转移电子，剩余电子由放电生成，生成的物质的量为，故阳极产生气体总物质的量为，D正确； 故选BD。 题型02 电解池的串联 【典例2】浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含的浆液中分离得到含的溶液并制备NaOH。下列说法错误的是 A．起始加入的溶液浓度： B．膜a和膜b均适合选用阴离子交换膜 C．工作时，A室溶液和C室溶液质量均增加 D．导线中通过，理论上电解池中两极共生成16.8 L气体（标况下） 【答案】D 【详解】A．浓差电池中，为正极，电极电势随浓度升高而增大，故正极室浓度更高，即，A正确； B．浓差电池工作时，负极室生成，正电荷过剩，正极室消耗，负电荷过剩，需通过膜a移向负极室平衡电荷，故膜a为阴离子交换膜。电解池工作时，阴离子向阳极移动，B室的需通过膜b移向阳极所在的A室，与阳极生成的反应生成，故膜b为阴离子交换膜，B正确； C．工作时，当转移4 mol电子时，A室有2 mol 迁入，仅逸出1 mol ，溶液质量增加；C室有4 mol 迁入，逸出2 mol ，溶液质量增加，C正确； D．转移时，阳极生成的物质的量为，阴极生成的物质的量为，气体总物质的量为，标况下体积为，D错误； 故选 D。 【对练1】（多选）某学科组用燃料电池作为电源，模拟氯碱工业的装置如图所示（Z为离子交换膜）。下列说法错误的是 A．X为，Z为阳离子交换膜 B．向乙中Fe电极附近滴加铁氰化钾溶液，出现蓝色沉淀 C．理论上Pt（Ⅰ）电极通入的X与石墨电极产生的气体的物质的量之比为1∶2 D．当乙中产生标准状况下22.4 L气体时，理论上Pt（Ⅱ）电极需要通入2 g Y 【答案】BD 【详解】A．Pt（Ⅰ）与石墨阳极相连，是氢氧燃料电池的正极，氧气在此得电子，因此X为。乙中Fe阴极处产生，为维持溶液电中性，需从石墨电极所在的阳极室穿过Z，迁入Fe电极所在的阴极室；同时应阻止进入阳极室与反应，因此Z为阳离子交换膜，A正确； B．Fe电极为阴极，电极反应式为，铁电极本身不失电子生成。铁氰化钾溶液用于检验，此处没有由铁电极溶解产生的，故滴加铁氰化钾溶液不会出现蓝色沉淀，B错误； C．Pt（Ⅰ）的电极反应式为，石墨电极的电极反应式为。每消耗1 mol氧气得到4 mol电子，每生成1 mol氯气失去2 mol电子。根据串联电路中转移电子的物质的量相等，消耗氧气与生成氯气的物质的量满足，故二者的物质的量之比为1∶2，C正确； D．乙中发生的总反应为，因此乙中产生的气体包括氢气和氯气，二者的物质的量相等。气体的总物质的量为，其中氢气的物质的量为。由Fe阴极的电极反应，每生成1 mol氢气转移2 mol电子，故电路中转移电子的物质的量为。Pt（Ⅱ）通入的Y为氢气，其电极反应式为，理论上需要氢气的物质的量为，质量为，D错误； 故选BD。 【对练2】如图所示，M、N、P、Q均为Pt电极，甲池电解液为溶液。外电路中通过极质量增加3.2 g，忽略溶液体积变化。下列说法正确的是 A．b为电源的正极 B．R的相对原子质量为 C．气球1和气球2的体积比约为2∶1 D．U形管中加入0.9 g水可恢复到电解前的状态 【答案】D 【详解】A．M为阳极，与电源的正极相连；Q为阴极，与电源的负极相连，原图中a与M相连，b与Q相连，因此a为电源的正极，b为电源的负极，A错误； B．N极发生反应，每析出1 mol金属R需要转移2 mol电子，因此析出R的物质的量为，N极增加的质量即析出R的质量，故R的摩尔质量为，相对原子质量是比值，没有单位，所以R的相对原子质量为64，选项所写单位错误，B错误； C．P极生成氧气，每生成1 mol氧气转移4 mol电子，故气球1中氧气的物质的量为，Q极生成氢气，每生成1 mol氢气转移2 mol电子，故气球2中氢气的物质的量为，在温度、压强近似相同的条件下，气体体积之比等于物质的量之比，因此气球1和气球2的体积比约为，C错误； D．U形管中的电解总反应为，每消耗1 mol水转移2 mol电子，因此消耗水的物质的量为，消耗水的质量为，硫酸钠未被消耗，补入0.9 g水可使U形管中的溶液恢复到电解前的状态，D正确； 故选D。 1．以熔融碳酸盐燃料电池为电源模拟在塑料制品上镀镍的装置如图所示。 已知：①电镀液的配方：、、、。②催化重整反应：。 下列说法不正确的是 A．电镀时电极a与电极d相连 B．电镀液中的作用是为了增强溶液的导电能力 C．电极a上发生的电极反应式为 D．当电极d上析出11.8 g镍时，理论上电极a消耗CO的体积为0.112 L（标准状况下） 【答案】D 【详解】A．左侧熔融碳酸盐燃料电池中，电极a通入和燃料，为负极；电镀时塑料制品（电极d）作阴极，需连接电源负极，因此电极a与d相连，A正确； B．为强电解质，不参与电极反应，可增大溶液中自由移动离子浓度，增强溶液导电能力，B正确； C．电极a上、失电子发生氧化反应，与电解质中的反应生成和，3 mol 失6 mol ，1 mol 失2mol ，总转移8 mol ，该电极反应式书写正确，C正确； D．11.8 g 的物质的量为，析出0.2 mol 需转移0.4 mol电子；由电极a的反应可知，每消耗1 mol 转移8 mol电子，因此转移0.4 mol电子时消耗的物质的量为0.05 mol，标准状况下体积为，D错误。 2．NO— 空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程，已知：电极材料均为惰性电极。下列说法正确的是 A．在标准状况下，乙池中若处理 11.2L 废气（废气中无其他放电杂质）还需通入 17.92L B．乙池中处理 1mol 废气的同时丙池 M 室的电极也产生 1mol 气体 C．a 为阴离子交换膜 D．甲池中参加反应的 NO 与乙池中处理的 NO 物质的量相等 【答案】A 【详解】A．标准状况下11.2 L 物质的量为0.5mol，在乙池阳极失电子生成，在乙池阴极得电子生成，总反应为 ，0.5mol反应需0.8mol ，对应标准状况体积为，A正确； B．处理1mol 时转移2mol e⁻，丙池M室为阳极，电极反应为，转移2mol e⁻时仅生成0.5mol ，B错误； C．丙池M室生成，需要通过交换膜a进入中间浓缩室，才能将0.1mol/L盐酸浓缩为0.6mol/L盐酸，因此a为阳离子交换膜，C错误； D．甲池中NO 在负极失电子生成 ，1mol NO反应转移3mol e⁻，乙池中 NO在阴极得电子生成 ，1mol NO转移5mol e⁻，整个电路电子守恒，因此甲池参加反应的NO和乙池处理的NO物质的量不相等，D错误； 故选A。 3．有电子转移的有机反应在电解池中进行时被称为电有机合成。传统方法需经过很长路线才能合成己二腈，现工业生产一般改用电合成法。某研究小组利用如图所示两个甲烷燃料电池串联后作为电源电合成己二腈，工业上电有机合成己二腈的总反应为。下列说法不正确的是 A．该装置的离子交换膜最好选择阳离子交换膜 B．若每个电池氧气通入量为5.6L (标准状况)且反应完全，则理论上阳极室溶液质量减少16g C．阴极电极反应式为 D．与工作前相比，一段时间后，阴极室的pH不变 【答案】B 【详解】A．由上述分析知，阴极反应需要消耗，而阳极生成的需要通过阳离子交换膜迁移到阴极室参与反应，因此选择阳离子交换膜最合理，A正确； B．标准状况下的物质的量为，每个在燃料电池中完全反应得到4个电子，单个电池转移电子；由于两个电池串联，整个电路总转移电子为。 电解池阳极反应为，转移电子时，阳极会生成（质量），同时（质量）会通过阳离子交换膜从阳极室迁移到阴极室，因此阳极室减少的质量是逸出的质量加上迁出的质量，总质量为，并非，B错误； C．根据总反应，在阴极得电子结合生成己二腈，配平后阴极反应式为，C正确； D．阴极室中，每消耗（对应转移电子），就有从阳极室通过阳离子交换膜迁移补充到阴极室，阴极室的总物质的量没有发生变化，也没有生成或消耗，因此阴极室不变，D正确； 故选B。 4．如图是一套模拟工业生产的电化学装置。甲、丙装置中的电极均为惰性电极，为阳离子交换膜，不考虑气体溶解。下列说法正确的是 A．甲、乙装置中溶液的pH分别变小、变大 B．丙装置从右室移向左室 C．乙中左侧Pt电极上的反应式为 D．若甲中加入后恰好使溶液复原，则电路中转移0.2mol电子 【答案】D 【详解】A．乙是碱性甲醇燃料电池，总反应为，反应消耗同时生成水，溶液中减小，pH变小；甲为电解溶液的电解池，总反应为，生成强酸，pH变小，A错误； B．乙中通入的左侧Pt为负极，通入的右侧Pt为正极，由此可判断丙装置的左室电极为阳极、右室电极为阴极；电解池中阳离子向阴极移动，因此应该从左室移向右室，B错误； C．乙为碱性KOH体系的甲醇燃料电池，负极生成的会和反应生成，负极反应式为，C错误； D．向甲中加入可拆分为和，说明电解过程先电解了，转移电子，之后又电解了，转移电子，总转移电子的物质的量为，恰好让溶液复原，D正确； 故选D。 5．用如图所示的装置进行电解。通电一段时间，发现湿润的淀粉-KI试纸的C端变为蓝色。下列说法正确的是 A．E为电源的正极 B．A中Fe发生氧化反应 C．电源正负极调换后，Ag在Fe上生成 D．反应装置每转移2 mol电子，B中阴极上生成22.4 L（标准状况下）气体 【答案】D 【详解】A．湿润的淀粉-KI试纸C端变蓝，说明C端失电子生成，C为阳极，可推知与D相连的E为电源负极，A错误； B．E为电源负极，A中Fe为阴极，阴极发生得电子的还原反应，B错误； C．电源正负极调换后，Fe为A装置的阳极，Fe失电子生成，在Pt电极上得电子生成Ag，不会在Fe上生成，C错误； D．B中盛放溶液，阴极反应为，每转移电子生成，标准状况下体积为，D正确； 故选D。 6．如图为相互串联的装置，甲池是某新型可充电Na/Fe二次电池(Y极存在：Na++CaFeO3→CaFeO2.5+Na2O)。下列说法正确的是 A．电解过程中，电子的流向为X极→Fe 极→石墨极→Y极 B．甲池中，正极反应式为 CaFeO3+2Na++e-=CaFeO2.5+Na2O C．向乙池中滴加酚酞，石墨电极附近溶液先变红 D．若甲池中X极消耗11.5gNa，则理论上乙池中阳极上产生气体的物质的量为 0.15 mol(不考虑气体在水中的溶解) 【答案】D 【详解】A．电子仅在导线/电极中定向移动，不会经过电解质溶液，正确流向为X极→Fe极，石墨极→Y极，电子不会从Fe极直接到石墨极，A错误； B．根据Y极的转化关系配平：反应前后Fe元素从+5价降低到+4价，每生成1 mol 转移1 mol电子，结合原子守恒，正确正极反应应为，B错误； C．乙池中Fe为阴极，发生反应，OH⁻在Fe电极附近生成，因此滴加酚酞时Fe电极附近先变红，石墨为阳极，先发生反应，附近溶液开始不变红，C错误； D．11.5 g Na的物质的量为0.5 mol，X极反应，共转移0.5 mol电子；串联电路中转移电子的物质的量相等，则乙池阳极也失去0.5 mol电子，乙池中阳极（石墨）的反应分两步：第一步：，溶液中总物质的量为，完全放电转移0.1 mol电子，生成0.05 mol ；第二步：，剩余电子放电，生成0.1 mol ； 阳极总气体物质的量为，D正确； 故选D。 7．下图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是 A．甲池是化学能转化为电能的装置，总反应式为： B．石墨电极生成红色固体 C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量固体 D．当甲池中(标准状况下)参加反应时，乙池中理论上可析出固体 【答案】D 【详解】A．甲池为甲醇燃料电池，将化学能转化为电能，但其电解质为溶液，反应生成的会与反应生成，总反应为，不是生成，A错误； B．甲池中通入的电极为正极，石墨与正极相连为电解池阳极，阳极上放电生成，无红色固体生成，红色固体在阴极电极上析出，B错误； C．乙池中电解过量溶液，反应生成、和，根据“出什么加什么”的复原原则，应加入（或）恢复原状，加入会额外引入，无法复原，C错误； D．标准状况下的物质的量为，反应转移电子的物质的量为，根据电子守恒，乙池中析出的物质的量为，质量为，D正确； 故选D。 8．利用燃料电池电解制备并得到副产物、、，装置如下图所示。下列说法不正确的是 A．a极反应： B．A膜和膜均为阴离子交换膜 C．可用铁电极替换石墨Ⅱ电极 D．a极上通入标况下甲烷，阳极室减少 【答案】B 【详解】A．a极为燃料电池负极，甲烷失去电子并与结合，产生水和，电极反应式书写正确，A正确； B．阳极产物为，反应式为，阴离子不断减少，为平衡电荷并得到产物，阳极向产品室移动，故A膜为阳离子交换膜；阴极产物为和，反应式为，阴离子不断增多，为平衡电荷并消耗原料室中的，原料室中的向阴极移动，故C膜也为阳离子交换膜。A膜和C膜均为阳离子交换膜，B错误； C．石墨Ⅱ电极为阴极，其中的氢氧化钠溶液不与铁单质反应，故可以用铁电极替换石墨，C正确； D．根据电极反应式，1 mol在负极被氧化时，释放8 mol电子，根据电荷守恒，阳极室每向产品室转移1 mol，阳极转移2 mol电子，故1 mol在负极被氧化时，阳极室减少4 mol，标准状况下2.24L物质的量为0.1 mol，故阳极室减少0.4 mol，D正确； 故选B。 9．如图所示，若电解时，测得铜电极的质量增加，B中共收集到 (标准状况)气体。下列说法错误的是 A．电源中X极是负极 B．B中阳极产生的气体为 C．若B中溶液体积为(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前 D．若A中溶液的体积也是，电解后溶液中仍有，则电解后溶液的 【答案】B 【详解】A．C装置中铜电极质量增加，说明铜电极上发生得电子生成的还原反应，，因此铜电极是阴极，连接阴极的电源X极为负极，Y为正极，A正确； B．B装置的阳极反应：，铜电极质量增加，析出的物质的量为，因此整个电路中转移电子的总物质的量，则阳极生成的物质的量，B错误； C．B装置的阴极，先：，耗尽后：，标准状况下体积为，题干B装置共收集到气体，阳极只产生，说明阴极除了析出，还生成了，，，阴极生成得电子，，则得到电子，，，，C正确； D．A装置电解溶液且电解后溶液中仍有，反应为，，，，，，D正确； 故选B。 10．如图所示的电解池甲、乙和丙中，a、b、c、d、e、f均为石墨电极。在电解过程中，直流电源中，电子由N极经外电路流向M极。电极b、d和f上没有气体逸出，但质量均增大且增大情况为b>f>d。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 甲 乙 丙 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．甲电解液，阴极b电极反应：；乙电解液，阴极d电极反应：；丙电解液，阴极f电极反应：。当电路转移电子时，b电极析出的物质的量为，质量；d电极析出的物质的量为，质量；f电极析出的物质的量为，质量，得到增重大小关系，与题干条件不相符，A不符合题意； B．甲电解液，阴极b电极反应：，电极质量增大；乙电解液，水溶液中不放电，阴极d电极反应：，电极有气体放出，电极质量不变；丙电解液，水溶液中不放电，阴极f电极反应：，电极有气体放出，电极质量不变，不满足题干“b、d、f上没有气体逸出，但质量均增大”的条件，B不符合题意； C．甲电解液，阴极b电极反应：；乙电解液，阴极d电极反应：；丙电解液，阴极f电极反应：。当电路转移电子时，b电极析出物质的量为，质量；d电极析出物质的量为，质量；f电极析出物质的量为，质量，得到增重大小关系，阴极全部无气体生成，电极质量均增大，完全符合题干条件，C符合题意； D．甲电解液，乙电解液，丙电解液，水溶液中放电能力弱于水电离的，、也不会放电，阴极b、d、f均发生反应，电极均放出氢气，电极质量不增加，与题干条件冲突，D不符合题意； 故选C。 11．NO—空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程，已知：电极材料均为惰性电极。下列说法正确的是 A．在标准状况下，乙池中若处理11.2L废气SO2还需通入17.92L NH3 B．甲池中正极反应式为 C．a为阳离子交换膜 D．甲池中参加反应的NO与乙池中处理的NO物质的量相等 【答案】C 【详解】A．标准状况下，11.2L为，根据阳极的电极反应，总转移电子数为，生成的为，根据阴极电极反应，生成的为，生成需要的为，还需要为，需要通入的物质的量为，体积为，但其前提是废气中无其他放电杂质，无电极副反应，实际通入的体积不一定为，A错误； B．甲池中正极的电极反应式为，B错误； C．由分析可知，a为阳离子交换膜，C正确； D．甲池中负极的电极反应为，乙池中阴极的电极反应为，当转移电子数相同时，甲池中参加反应的NO与乙池中处理的NO物质的量之比为5:3，D错误； 故选C。 12．下图所示的电解池I和Ⅱ中，a、b、c和d均为电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．X为，溶液中放电顺序在之后，b极是放电生成，无金属析出，b极质量不增大，A不符合题意； B．Y为，溶液中放电顺序在之后，d极是放电生成，无金属析出，d极质量不增大，B不符合题意； C．X为、Y为，溶液中、放电顺序在之后，b极、d极均是放电生成，无金属析出，b极、d极质量均不增大，C不符合题意； D．X为，b极反应为；Y为，d极反应为。当转移2 mol电子时，b极析出1mol Cu，增重64g；d极析出2mol Ag，增重216g，满足b、d均无气体逸出、质量增大，且增重，D符合题意； 故选D。 13．浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含的浆液中分离得到含的溶液并制备NaOH。 已知：+2H+。 下列说法错误的是 A．起始加入的CuSO4溶液浓度：c1＜c2 B．膜a和膜c均适合选用阴离子交换膜 C．工作时，转化成所需由惰性电极I电极反应产生 D．导线中通过1 mol，理论上电解池中两极共生成0.75 mol气体 【答案】B 【详解】A．浓差电池中，浓度大的溶液中发生电极反应为，由于Cu(Ⅱ)为正极，故c2>c1，A正确； B．浓差电池中硫酸根离子通过膜a从右向左移动，电解池中浆液中的钠离子通过膜c向右移动，故膜a为阴离子交换膜，膜c为阳离子交换膜，B错误； C．工作时，中室的透过膜b（阴膜）向左侧移动，与惰性电极Ⅰ（阳极）电解产生的氢离子反应，将转化成，C正确； D．电解池阳极每产生1mol氧气转移4mol，阴极每产生1mol氢气转移2mol，当导线中通过1 mol，电解池两极共生成0.25+0.5=0.75mol气体，D正确； 故选B。 14．电化学由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池通过电解法可以制备，同时获得一定的副产品，其电解装置如图所示。下列有关说法正确的是 (已知：溶液A为溶液，溶液B为溶液，a、b电极均为石墨电极) A．是正极，与右侧装置的阳极室电极相连 B．X膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜 C．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得 D．、石墨电极若用金属代替，依然可制备 【答案】D 【详解】A．根据如上分析，可知Ag(1)是负极，与右侧装置的阴极室b电极相连，A错误； B．X膜和Y膜间，随着电解反应进行，KNO3浓度不断增高，又根据阳极室中为KCl浓溶液，故K+应从阳极室经X膜迁移至X膜和Y膜间，故X膜为阳离子交换膜；对于阴极室，发生反应，即随着反应进行阴离子浓度不断升高，需要阳离子进入以平衡电荷，故Y膜和Z膜间的Na+将经Z膜迁移至阴极室，Z膜是阳离子交换膜。B错误； C．当溶液A与溶液B的AgNO3浓度相等时，不再具有浓度差，电极反应停止。因为溶液A与溶液B体积相等，故最终浓度为，转移电子数等于溶液B中的变化量，为1×(4-2.5) mol=1.5 mol。根据电荷守恒和电荷平衡，每转移1 mol电子，离子迁移导致的X膜和Y膜间新增的KNO3的物质的量也为1 mol，故将产生1.5 mol KNO3，对应于1.5×101 g=151.5 g，C错误； D．、石墨电极若用金属代替，阳极和阴极的电极反应可能会改变，但仍会产生电子转移，因此仍会产生电荷的不平衡，就仍会发生离子的迁移，X膜和Y膜间仍会产生K+和的积累，仍可得到KNO3，D正确。 故选D。 15．A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种活泼金属，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。下列说法错误的是 A．甲池为电解池，乙池为原电池 B．E极电极反应为 C．a中溶液会变蓝 D．已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当E电极减轻2.7 g时，若想将甲中溶液复原，需加入0.15 mol Cu(OH)2固体 【答案】D 【详解】A．由分析可知甲池为电解池，乙池为原电池，A正确； B．由分析知E是Al，电极反应式为，B正确； C．由分析知E为Al，在放电过程中失去电子，为负极，根据电流方向可知D为电解池阴极，发生H++2e－=H2的电极反应；C为电解池阳极，发生Cl－-2e－=Cl2的电极反应，C极生成的氯气可氧化I－至I2使淀粉变蓝，即a中溶液会变蓝，C正确； D．根据题目信息可知铝的摩尔质量为27 g/mol，失去3个电子形成Al3+，在甲池中B极发生还原反应Cu2+ + 2e－= Cu↓，A极发生反应2H2O - 4e－=O2↑+ 4H+，生成铜单质沉淀和氧气脱离溶液体系，故要使甲溶液复原，根据元素守恒定律应加入CuO，其物质的量为，D错误； 故答案选D。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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