专题04 多池串联装置分析（重难点专练）化学沪科版选择性必修1

专题04 多池串联装置分析 类型一 原电池与电解池的串联 1．I．溶液是一种重要的铜盐试剂，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。某同学利用溶液进行以下实验探究： (1)以溶液为电解质溶液进行粗铜(含、、、、等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是___________(填字母)。 a．溶液中向阳极移动 b．粗铜接电源正极，发生还原反应 c．电解后溶液的浓度减小 d．利用阳极泥可回收、、等金属 (2)图1是根据反应，设计成的锌铜原电池。极的电极反应式是__________________，盐桥中是含有琼胶的饱和溶液，电池工作时向___________(填“甲”或“乙”)移动。 (3)图2中，Ⅰ是甲烷燃料电池(电解质溶液为溶液)的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜： ①b处通入的是___________(填“”或“”)，作_________极(填“正极”或“负极 ”)a处的电极反应式为_____________________。 ②当铜电极的质量减轻 ，则消耗的在标准状况下的体积为_______________。 Ⅱ.某兴趣小组以甲烷燃料电池为电源研究有关电化学的问题。 (4)一段时间后，乙池B极的现象________________________________________。 (5)丙池中反应一段时间后，溶液中将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (6)丁池中，利用离子交换膜控制电解液中来制备纳米Cu2O，离子交换膜为阴离子交换膜，Cu电极的电极反应式为__________________________________________。 【答案】(1)cd (2) 乙 (3) 正 (4)有无色气体生成 (5)不变 (6) 【详解】（1）a．电解池中阳离子移向阴极，溶液中向阴极移动，故a错误； b．电解精炼铜，粗铜接电源正极，发生氧化反应，故b错误； c．阳极Al、Zn、Cu失电子，阴极只有Cu2+得电子，根据电子守恒，电解后溶液的浓度减小，故c正确； d．阳极Al、Zn、Cu失电子，Ag、Pt、Au活泼性小于Cu，Ag、Pt、Au进入阳极泥，利用阳极泥可回收、、等金属，故d正确； 故选cd。 （2）图1是根据反应，设计成的锌铜原电池，甲池为硫酸锌溶液，乙池为硫酸铜溶液，Cu为正极，极发生还原反应，电极反应式是；原电池中阳离子移向正极，盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时向乙移动。 （3）①Ⅱ中实现铁上镀铜，铁作阴极、铜作阳极，则Ⅰ中通入a的电极是负极、通入b的电极为正极，所以b处通入的是，作正极；a处通入甲烷作负极，电极反应式为。 ②当铜电极的质量减轻 ，消耗Cu的物质的量为0.05 mol，转移0.1 mol电子，根据，可知消耗的的物质的量为0.0125 mol，在标准状况下的体积为。 （4）甲池为燃料电池，通入甲烷的一极为负极、通入氧气的一极为正极，则乙池中A为阳极、B为阴极，阴极上发生还原反应，所以B极的现象是有无色气体放出。 （5）丙池中Ag电极为阳极，Pt电极为阴极，丙为电镀池，溶液中不变。 （6）丁池中，利用离子交换膜控制电解液中来制备纳米Cu2O，离子交换膜为阴离子交换膜，Cu为阳极，Cu电极失电子生成Cu2O，电极反应式为。 2．电化学在生活、生产中应用广泛。回答下列问题： Ⅰ．钢铁的电化学腐蚀原理如图所示。 (1)腐蚀过程中，电子由_________(填“Fe”或“C”，下同)向_________移动。 (2)腐蚀过程发生_________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，写出正极的电极反应式：_________。 (3)腐蚀过程中可观察到的现象：钢铁表面生成白色固体，该白色固体一段时间后变为红褐色，最后变为红棕色粉末。白色固体变为红褐色时发生反应的化学方程式为_________。 Ⅱ．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。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。 (4)甲池通入电极的电极反应式为_________。 (5)当乙池中极质量增加时，甲池中理论上消耗的体积为_________(标准状况下)，丙池中_________极(填“C”或“D”)析出_________g铜。 【答案】(1) Fe C (2) 吸氧 (3) (4) (5) 2.24 D 12.8 【详解】（1）在钢铁的电化学腐蚀中，铁比碳活泼，铁作负极失去电子，碳作正极，在原电池中，电子由负极经外电路流向正极，因此电子由向移动。 （2）由图可知，正极上是氧气得到电子生成氢氧根离子，发生的是吸氧腐蚀。正极的电极反应式为。 （3）负极生成的与正极生成的结合生成白色的沉淀，不稳定，易被空气中的氧气氧化为红褐色的，该过程发生反应的化学方程式为 。 （4）甲池为甲醇燃料电池，通入的一极为负极。在碱性溶液中，甲醇失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为 。 （5）乙池中极(阴极)发生反应，增加的质量为析出银的质量。，则整个串联电路中转移电子的物质的量为。 甲池中正极反应为，根据得失电子守恒，理论上消耗的物质的量为，标准状况下的体积为。 丙池中极(阴极)发生反应，因此在极析出铜。根据得失电子守恒，析出铜的物质的量为，其质量为 。 3．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。 4．（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。 类型二 电解池的串联 5．按要求回答下列问题： (1)钴酸锂电池是目前常见的锂离子二次电池，电池总反应为，用它作电源按如图装置进行电解。通电后，c电极附近有无色无味的气体产生。 ①若装置Ⅰ为铜棒上镀银，则装置Ⅰ中U形管内的溶液为________，电极________（填“a”或“b”）为银。 ②该钴酸锂电池充电时，n极接电源的________极。 ③放电时，钴酸锂电池负极的电极反应式为________。 ④试写出装置Ⅱ中c处的电极反应式________。 (2)如图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B均为石墨电极。该电池工作一段时间后，当A、B两极上产生的气体体积相同时，断开K。已知甲中电池放电的总反应式为：。 ①甲中负极的电极反应式为__________。 ②此时A极析出的气体在标准状况下的体积为_______，若要复原乙中的溶液，可向U形管中加入_______mol的_______（填化学式）。 【答案】(1) 溶液 b 正 (2) 2.24 L 0.1 Cu(OH)2 【详解】（1）①铜棒上镀银属于电镀工艺：电镀液需要为含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液，因此U形管内溶液为溶液（硝酸银溶液）；电镀时镀层金属（银）作阳极、待镀件（铜棒）作阴极，装置Ⅰ中b连接阴极c为阳极，因此b为银。 ②电池充电时，原电池的正极需要外接电源的正极，实现放电产物的逆向氧化还原再生，因此作为原电池正极的n极接电源的正极。 ③放电时负极失电子，释放出生成，电极反应式：。 ④c为电解饱和食盐水的阴极，水电离出的得电子生成，剩余，电极反应式： 。 （2）①碱性条件下，负极甲醇失电子，结合生成和，根据电子、电荷、原子守恒配平电极反应式：。 ②设两极生成气体物质的量均为，根据电子守恒：阴极总电子数，阳极总电子数，解得，因此A极（阳极）析出的标况体积为。 整个电解过程析出0.1 mol Cu、0.1 mol 、0.1 mol ，脱离体系的相当于0.1 mol 和0.1 mol ，即0.1 mol ，因此加入0.1 mol 可完全复原溶液。 6．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。 7．（多选）我国科学家提出了一种直接电解海水制得和的路径，以石墨为电极，海水为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，规避了直接电解海水过程中析氧反应与氯离子反应的直接竞争，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极b连接电源正极 B．还原性： C．电解总反应为： D．催化阶段有1 mol Y气体生成时，有2 mol阴离子通过交换膜 【答案】BD 【详解】A．电极b上转化为，元素化合价升高，发生失电子的氧化反应，故b为阳极，连接电源正极，A正确； B．阳极上优先于失电子，说明还原性，B错误； C．阴极反应为，阳极反应为，两式相加得电解总反应：，C正确； D．Y为，催化阶段反应为 ，生成1 mol时消耗4 mol，这些由阴极生成，并通过阴离子交换膜迁移至阳极区，每转移4 mol电子有4 mol通过交换膜，D错误； 故本题选BD。 8．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。 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．以铅蓄电池为电源电解一段时间后，石墨电极Ⅱ上有生成，逐渐溶解，在溶液和溶液足量的情况下，下列判断正确的是 A．电极a为电源正极 B．石墨电极Ⅰ和电极b的质量改变相同 C．通电一段时间后，向石墨电极Ⅰ附近滴加酚酞溶液，出现红色 D．当完全溶解时，至少产生气体(折合成标准状况下) 【答案】B 【详解】A．由分析知电极a连接阴极石墨Ⅰ，是电源负极，A错误； B．石墨电极Ⅰ为阴极，发生反应，每转移，电极质量增加64 g；电极b是电源的正极（铅蓄电池的电极），铅蓄电池工作时正极发生反应，每转移，电极质量增加64 g；转移相同电子时的质量改变相同，B正确； C．石墨电极Ⅰ是阴极，左侧为足量溶液，阴极优先发生，不会消耗水电离的生成，因此电极附近不会显碱性，滴加酚酞不会变红，C错误； D．中间区域溶解的反应为，完全溶解需要；这些全部来自右侧阳极（石墨Ⅱ）的水的氧化反应：，生成的同时生成， 即至少产生标况下气体体积为，D错误； 故选B。 6．电化学在生产、环境保护领域有广泛应用。 Ⅰ．研究人员利用肼-过氧化氢燃料电池作为电源，电解碱性肼溶液制备氢气，装置如图所示。 回答下列问题： (1)乙池中能量转化形式为_________________。 (2)a极的电极反应式为___________________________________________________________________。 (3)一段时间后，乙池中电解质溶液的pH________（填“升高”“降低”或“不变”）。甲池中通过阳离子交换膜的离子是_________（填离子符号）。 (4)如果上述装置共收集氧化产物4.48 L（标准状况），理论上电路中通过的电子数为____________。 Ⅱ．用如图所示的电解法处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水，图中海水为模拟海水（含NaCl和的溶液）。 (5)已知：中的碳元素转化为。写出a极的电极反应式：___________________________。 (6)若a极区收集（标准状况）时，理论上模拟海水中有x mol离子通过交换膜Ⅰ。则x的范围为_________________。 【答案】(1)电能转化为化学能 (2) (3) 不变 (4)或 (5) (6) 【详解】（1）甲池作为电源，使乙池中的肼溶液发生电解反应，乙池是电解池，因此其能量转化形式为电能转化为化学能； （2）甲池的a极为负极，在该极失去电子生成。氮元素的化合价由−2价升高到0价，每个分子失去4个电子；a极区为碱性溶液，用和配平氢、氧原子，得到电极反应式为； （3）乙池中，c极为阳极，发生；d极为阴极，发生。将阴极反应乘以2后与阳极反应相加，消去电子、和，总反应为。两极反应消耗和生成的及分别相等，因此乙池中电解质溶液的pH不变。甲池中，a极区消耗，b极区消耗；为维持两侧溶液电中性，由a极区穿过阳离子交换膜进入b极区，故通过该膜的离子是； （4）甲池a极和乙池c极均发生，两处的氧化产物均为，且每生成1 mol 均转移4 mol电子。设电路中通过电子的物质的量为，由于两池串联，两池生成的物质的量各为。收集的氮气总物质的量为，故，解得。以表示阿伏加德罗常数，电路中通过的电子数为，也可表示为； （5）a极为阳极，碱性废水中的在该极失去电子，生成和。中碳、氮元素的化合价分别为+2价、−3价，反应后分别变为+4价、0价，因此每个失去5个电子。生成1个分子需要2个，共失去10个电子；再根据碱性条件，用和配平氢、氧原子，并使两侧电荷相等，得到电极反应式为； （6）a极发生，每生成1 mol 转移10 mol电子。收集氮气的体积为2240 mL，即2.240 L，其物质的量为，因此转移电子的物质的量为。模拟海水中的和向左穿过交换膜Ⅰ进入a极区，二者分别带1个和2个单位负电荷。设通过交换膜Ⅰ的和分别为和，由电荷守恒可得，通过膜的离子总物质的量为，所以。两种阴离子均通过该膜，故、，结合可得，因此。 7．电化学原理在工农业生产中有重要应用。已知甲醇是一种重要的清洁高能燃料，根据如图所示装置完成下列各小题。（C1~C6均为石墨电极，假设在工作过程中溶液体积均不变，且电解质溶液均足量）。 (1)甲装置中电极上的电极反应式为________________________________________________________。 (2)乙装置________（填“是”或“不是”）电镀池。若乙装置中溶液体积为400 mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04 mol电子时，溶液质量减轻________g。 (3)丙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，膜X是________________________（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”），当电极上通过0.04 mol电子时，电极上生成________L气体（标准状况下）。 (4)丁装置中电解反应的总化学方程式为________________________________________________。在________极（填“”或“”）附近滴入酚酞，溶液变红。 【答案】(1) (2) 不是 1.6 (3) 阴离子交换膜 0.448 (4) C6 【详解】（1）甲装置中C1电极上甲醇失电子发生氧化反应生成碳酸钾和水，C1为负极，电极反应式为； （2）乙装置C3作阳极、作阴极，硫酸铜作电解质溶液，不是电镀池。阳极反应式为，阴极反应式为，若乙装置中溶液体积为400 mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04 mol电子时，阳极放出0.01 mol氧气、阴极析出0.02 mol，溶液质量减轻； （3）丙装置为电解池，C4为阳极、C5为阴极，阳极发生，要移动到阳极生成硫酸，所以膜X为阴离子交换膜。阴极发生反应，当电极上通过0.04 mol电子时，阴极生成0.02 mol氢气，C5电极上生成氢气(标准状况下)； （4）丁装置为电解池，为阳极，阳极反应式为，C6为阴极，阴极反应式为，则电解反应的总化学方程式为，根据电极反应式可知在C6附近滴入酚酞，溶液变红。 8．某同学设计了一种甲醇燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜精炼原理，如图所示，其中乙池中的为离子交换膜。 (1)电极是__________(填“正”或“负”)极，电池工作时，电极的电极反应式为______________________。 (2)乙中是__________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。装置工作一段时间时，检验C电极产物的操作是__________。 (3)若丙池的粗铜中含有锌、银等杂质，反应一段时间后，溶液的浓度将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若将甲池改为氢氧燃料电池，电解质溶液保持不变，则该电池工作时负极电极反应式为______________________。 (5)已知电解前乙池中阴极区溶液的总体积为。当甲池消耗标准状况下时，乙池阴极区溶液中的浓度为__________，丙池中纯铜电极增重__________(电解前后溶液体积变化忽略不计)。 【答案】(1) 正 (2) 阳 将湿润的淀粉-KI试纸靠近C电极，若试纸变蓝，证明有氯气生成 (3)减小 (4) (5) 【详解】（1）丙池为粗铜精炼装置，根据精炼原理，粗铜作阳极，纯铜作阴极。由图可知，甲池中电极A与粗铜相连，故电极A为正极；电极B与纯铜相连，为负极。甲池为甲醇燃料电池，电解质为溶液，负极通入甲醇，发生失电子的氧化反应，在碱性条件下生成碳酸根离子和水，电极反应式为。 （2）乙池为电解饱和食盐水装置，与负极相连作阴极，与正极相连作阳极。阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠。为防止阳极产生的氯气与阴极产生的氢氧化钠反应，应为阳离子交换膜，只允许等阳离子通过。电极的产物为氯气，检验氯气的常用操作是：将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近电极出气口，若试纸变蓝，则证明有氯气生成。 （3）丙池中粗铜作阳极，含有锌、银等杂质。电解时，比铜活泼的锌等杂质先失电子，然后铜失电子；而阴极始终是溶液中的得电子析出。根据整个电路中转移的电子数守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，因此溶液中浓度减小，即溶液的浓度将减小。 （4）若将甲池改为氢氧燃料电池，电解质溶液保持不变（仍为溶液），负极通入氢气，发生失电子的氧化反应，在碱性条件下生成水，电极反应式为。 （5）甲池消耗标准状况下，其物质的量为，正极反应为，故整个电路转移电子的物质的量为。乙池阴极反应为，转移电子时生成，故阴极区溶液中的浓度为。丙池阴极（纯铜电极）反应为，转移电子时析出，纯铜电极增重质量为。 1．（2026·重庆·高考真题）电化学捕获并生产的一种联合电解装置如图所示。下列叙述错误的是 A．两个电解池阳极上的电极反应相同 B．理论上电解池1中氧气的净增量为零 C．电解池2的总反应为 D．理论上该联合电解装置生产需转移电子 【答案】D 【详解】A．两个电解池的阳极（b、d）反应均为，电极反应相同，A正确； B．电解池1阴极a消耗，电极反应：，阳极b生成，相同转移电子数下，消耗和生成的物质的量相等，故净增量为零，B正确； C．电解池2阴极反应为，阳极反应为，阴阳极反应相加配平得到总反应，C正确； D．中C为+4价，中C为+2价，生成1mol 时C得到2mol电子，故转移电子为2mol；如果考虑整个联合装置的电子转移总数：为了给电解池2提供这 1 mol CO2，电解池1中需要生成 1 mol 并与反应放出 1 mol CO2。根据电解池1的阴极反应，生成1 mol 同样需要转移 2 mol 电子。 因此，系统内外总共转移 4 mol 电子。无论采用何种计算方式，转移的电子数都不是 3 mol，D错误； 故选D。 2．（2026·河南·高考真题）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 【答案】D 【详解】A．铂电极是阴极，H+在阴极得电子生成H2：2H+ + 2e⁻ = H2↑，A正确； B．工作时，电极为阴极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，、等奇数电极为正极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，均是AgCl转化为Ag，质量减小，B正确； C．在装置运行过程中：左侧高浓度盐酸中，Cl⁻被消耗，同时H+通过质子交换膜迁移到右侧，最终，左侧盐酸浓度降低，右侧盐酸浓度升高；且a1、a3、…、an-1电极质量减小，a2、a4、…、an电极质量增加。若定期将直接相连的Ag/AgCl电极互换，并恢复两侧盐酸浓度，可使装置恢复到初始状态，再次运行，C正确； D．将盐酸换为NaCl溶液、使用阳离子交换膜时，阳极反应：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl2↑；阴极反应，Na+会通过阳离子交换膜向阴极移动，在铂电极附近生成NaOH。但中间的装置中，Ag/AgCl电极发生反应：Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl和AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，不会生成NaOH，D错误； 故选D。 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 类型一 原电池与电解池的串联 1．【答案】(1)cd (2) 乙 (3) 正 (4)有无色气体生成 (5)不变 (6) 2．【答案】(1) Fe C (2) 吸氧 (3) (4) (5) 2.24 D 12.8 3．【答案】(1) 负 2H2O-4e-=4H++O2↑ CuO（或CuCO3） 4（或6.2） (2) Pb-2e-+=PbSO4 增大 ab 4．【答案】BD 类型二 电解池的串联 5．【答案】(1) 溶液 b 正 (2) 2.24 L 0.1 Cu(OH)2 6．【答案】D 7．【答案】BD 8．【答案】D 1．【答案】D 2．【答案】A 3．【答案】B 4．【答案】D 5．【答案】B 6．【答案】(1)电能转化为化学能 (2) (3) 不变 (4)或 (5) (6) 7．【答案】(1) (2) 不是 1.6 (3) 阴离子交换膜 0.448 (4) C6 8．【答案】(1) 正 (2) 阳 将湿润的淀粉-KI试纸靠近C电极，若试纸变蓝，证明有氯气生成 (3)减小 (4) (5) 1．【答案】D 2．【答案】D 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 类型一 原电池与电解池的串联 1．I．溶液是一种重要的铜盐试剂，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。某同学利用溶液进行以下实验探究： (1)以溶液为电解质溶液进行粗铜(含、、、、等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是___________(填字母)。 a．溶液中向阳极移动 b．粗铜接电源正极，发生还原反应 c．电解后溶液的浓度减小 d．利用阳极泥可回收、、等金属 (2)图1是根据反应，设计成的锌铜原电池。极的电极反应式是__________________，盐桥中是含有琼胶的饱和溶液，电池工作时向___________(填“甲”或“乙”)移动。 (3)图2中，Ⅰ是甲烷燃料电池(电解质溶液为溶液)的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜： ①b处通入的是___________(填“”或“”)，作_________极(填“正极”或“负极 ”)a处的电极反应式为_____________________。 ②当铜电极的质量减轻 ，则消耗的在标准状况下的体积为_______________。 Ⅱ.某兴趣小组以甲烷燃料电池为电源研究有关电化学的问题。 (4)一段时间后，乙池B极的现象________________________________________。 (5)丙池中反应一段时间后，溶液中将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (6)丁池中，利用离子交换膜控制电解液中来制备纳米Cu2O，离子交换膜为阴离子交换膜，Cu电极的电极反应式为__________________________________________。 2．电化学在生活、生产中应用广泛。回答下列问题： Ⅰ．钢铁的电化学腐蚀原理如图所示。 (1)腐蚀过程中，电子由_________(填“Fe”或“C”，下同)向_________移动。 (2)腐蚀过程发生_________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，写出正极的电极反应式：_________。 (3)腐蚀过程中可观察到的现象：钢铁表面生成白色固体，该白色固体一段时间后变为红褐色，最后变为红棕色粉末。白色固体变为红褐色时发生反应的化学方程式为_________。 Ⅱ．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。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。 (4)甲池通入电极的电极反应式为_________。 (5)当乙池中极质量增加时，甲池中理论上消耗的体积为_________(标准状况下)，丙池中_________极(填“C”或“D”)析出_________g铜。 3．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 4．（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 类型二 电解池的串联 5．按要求回答下列问题： (1)钴酸锂电池是目前常见的锂离子二次电池，电池总反应为，用它作电源按如图装置进行电解。通电后，c电极附近有无色无味的气体产生。 ①若装置Ⅰ为铜棒上镀银，则装置Ⅰ中U形管内的溶液为________，电极________（填“a”或“b”）为银。 ②该钴酸锂电池充电时，n极接电源的________极。 ③放电时，钴酸锂电池负极的电极反应式为________。 ④试写出装置Ⅱ中c处的电极反应式________。 (2)如图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B均为石墨电极。该电池工作一段时间后，当A、B两极上产生的气体体积相同时，断开K。已知甲中电池放电的总反应式为：。 ①甲中负极的电极反应式为__________。 ②此时A极析出的气体在标准状况下的体积为_______，若要复原乙中的溶液，可向U形管中加入_______mol的_______（填化学式）。 6．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 7．（多选）我国科学家提出了一种直接电解海水制得和的路径，以石墨为电极，海水为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，规避了直接电解海水过程中析氧反应与氯离子反应的直接竞争，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极b连接电源正极 B．还原性： C．电解总反应为： D．催化阶段有1 mol Y气体生成时，有2 mol阴离子通过交换膜 8．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 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．以铅蓄电池为电源电解一段时间后，石墨电极Ⅱ上有生成，逐渐溶解，在溶液和溶液足量的情况下，下列判断正确的是 A．电极a为电源正极 B．石墨电极Ⅰ和电极b的质量改变相同 C．通电一段时间后，向石墨电极Ⅰ附近滴加酚酞溶液，出现红色 D．当完全溶解时，至少产生气体(折合成标准状况下) 6．电化学在生产、环境保护领域有广泛应用。 Ⅰ．研究人员利用肼-过氧化氢燃料电池作为电源，电解碱性肼溶液制备氢气，装置如图所示。 回答下列问题： (1)乙池中能量转化形式为_________________。 (2)a极的电极反应式为___________________________________________________________________。 (3)一段时间后，乙池中电解质溶液的pH________（填“升高”“降低”或“不变”）。甲池中通过阳离子交换膜的离子是_________（填离子符号）。 (4)如果上述装置共收集氧化产物4.48 L（标准状况），理论上电路中通过的电子数为____________。 Ⅱ．用如图所示的电解法处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水，图中海水为模拟海水（含NaCl和的溶液）。 (5)已知：中的碳元素转化为。写出a极的电极反应式：___________________________。 (6)若a极区收集（标准状况）时，理论上模拟海水中有x mol离子通过交换膜Ⅰ。则x的范围为_________________。 7．电化学原理在工农业生产中有重要应用。已知甲醇是一种重要的清洁高能燃料，根据如图所示装置完成下列各小题。（C1~C6均为石墨电极，假设在工作过程中溶液体积均不变，且电解质溶液均足量）。 (1)甲装置中电极上的电极反应式为________________________________________________________。 (2)乙装置________（填“是”或“不是”）电镀池。若乙装置中溶液体积为400 mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04 mol电子时，溶液质量减轻________g。 (3)丙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，膜X是________________________（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”），当电极上通过0.04 mol电子时，电极上生成________L气体（标准状况下）。 (4)丁装置中电解反应的总化学方程式为________________________________________________。在________极（填“”或“”）附近滴入酚酞，溶液变红。 8．某同学设计了一种甲醇燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜精炼原理，如图所示，其中乙池中的为离子交换膜。 (1)电极是__________(填“正”或“负”)极，电池工作时，电极的电极反应式为______________________。 (2)乙中是__________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。装置工作一段时间时，检验C电极产物的操作是__________。 (3)若丙池的粗铜中含有锌、银等杂质，反应一段时间后，溶液的浓度将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若将甲池改为氢氧燃料电池，电解质溶液保持不变，则该电池工作时负极电极反应式为______________________。 (5)已知电解前乙池中阴极区溶液的总体积为。当甲池消耗标准状况下时，乙池阴极区溶液中的浓度为__________，丙池中纯铜电极增重__________(电解前后溶液体积变化忽略不计)。 1．（2026·重庆·高考真题）电化学捕获并生产的一种联合电解装置如图所示。下列叙述错误的是 A．两个电解池阳极上的电极反应相同 B．理论上电解池1中氧气的净增量为零 C．电解池2的总反应为 D．理论上该联合电解装置生产需转移电子 2．（2026·河南·高考真题）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 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 $