2019屆高考化學(xué) 專題二十二 電解池的串聯(lián)問題精準(zhǔn)培優(yōu)專練.doc

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培優(yōu)點(diǎn)二十二 電解池的串聯(lián)問題一電解池的串聯(lián)問題典例1如下圖所示，其中甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O。下列說法正確的是（ ）A甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH6e+2H2O=CO+8H+C反應(yīng)一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復(fù)原濃度D甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2，此時丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45 g固體【解析】甲池為原電池，作為電源，電解乙池丙池兩個電解池，A錯誤；通入CH3OH的一極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)：CH3OH6e+8OH=CO+6H2O，B錯誤；應(yīng)加入CuO或CuCO3，C錯誤；丙池中發(fā)生反應(yīng)：MgCl2+2H2OMg(OH)2+Cl2+H2，消耗0.0125mol O2，轉(zhuǎn)移0.05mol電子，生成0.025mol Mg(OH)2，其質(zhì)量為1.45g，D正確。【答案】D典例2下圖裝置閉合電鍵K時，電流計A的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。試回答：（1）丙池是_(填“原電池”或“電解池”)，甲中a電極的名稱是_(填“正極”或“負(fù)極”)，丙中c電極的名稱是_(填“陽極”或“陰極”)。（2）乙中Cu極的電極反應(yīng)是_，若電路中有0.02 mol電子通過，則甲中a電極溶解的質(zhì)量為_g。（3）閉合電鍵K一段時間后，丙池中生成兩種氣體和一種堿，則丙池中發(fā)生的總化學(xué)方程式是_（4）如果要給丙中鐵片上鍍上一層Cu，則丙池應(yīng)作何改進(jìn)：_?！窘馕觥浚?）甲、乙構(gòu)成原電池，則丙為電解池，由電子流向可知，鋅作負(fù)極，即a為負(fù)極，c連接b，b為正極，故c為陽極。（2）Cu作正極，電極反應(yīng)式為Cu2+2e=Cu，a極上發(fā)生反應(yīng)Zn2e=Zn2+，轉(zhuǎn)移0.02mol電子，消耗鋅的質(zhì)量為0.01mol65gmol10.65g。（3）閉合K，丙池電解飽和食鹽水：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2。（4）電鍍：待鍍金屬作陰極，電解質(zhì)溶液含鍍層離子，鍍層金屬作陽極，故應(yīng)將“C”換成“Cu”、“NaCl溶液”換成“CuSO4溶液”?！敬鸢浮浚?）電解池陽極負(fù)極（2）Cu2+2e=Cu0.65（3）2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2（4）將“C”換成“Cu”、“NaCl溶液”換成“CuSO4溶液”二對點(diǎn)增分集訓(xùn)1某同學(xué)按下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。A、B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當(dāng)K閉合時，SO從右向左通過交換膜移向A極。下列分析正確的是（ ）A溶液中c(A2+)減小BB極的電極反應(yīng)：B2e=B2+CY電極上有H2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng)D反應(yīng)初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀【解析】根據(jù)SO從右向左通過交換膜移向A極，則A極為負(fù)極，故A極的電極反應(yīng)為A2e=A2+，溶液中c(A2+)增大；B極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)；Y電極為陽極，有Cl2產(chǎn)生；右邊U形管中最初為電解AlCl3溶液，X電極為H+放電，c(H+)減小，c(OH)增大，且Al3+移向X極，因此會產(chǎn)生Al(OH)3白色膠狀沉淀，D正確?！敬鸢浮緿2如下圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4+O2=N2+2H2O，下列關(guān)于該電池工作時的說法正確的是（ ）A該裝置工作時，Ag電極上有氣體生成B甲池和乙池中的溶液的pH均減小C甲池中負(fù)極反應(yīng)為N2H44e=N2+4H+D當(dāng)甲池中消耗0.1mol N2H4時，乙池中理淪上最多產(chǎn)生6.4g固體【解析】甲池作原電池，通入肼的電極為負(fù)極，通入氧氣的電極為正極，負(fù)極反應(yīng)為N2H44e+4OH=N2+4H2O，正極反應(yīng)為O2+4e+2H2O=4OH。乙池為電解池，銀極為陰極，石墨為陽極，陰極反應(yīng)為Cu2+2e=Cu，陽極反應(yīng)為4OH4e=2H2O+O2。由以上分析可知，A、C錯誤；甲池生成水，導(dǎo)致溶液中KOH濃度降低，則溶液pH減小，乙池中氫氧根離子放電，導(dǎo)致溶液pH減小，B正確；甲池消耗0.1mol N2H4時，轉(zhuǎn)移0.4mol電子，乙池生成0.2mol銅，即12.8g固體，D錯誤?！敬鸢浮緽3圖1為甲烷和O2構(gòu)成的燃料電池示意圖，電解質(zhì)為KOH溶液，圖2為電解AlCl3溶液的裝置，電極材料均為石墨。用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)開始后觀察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀。下列說法正確的是（ ）A圖1中電解質(zhì)溶液的pH增大B圖2中電解AlCl3溶液的總反應(yīng)為2Cl+2H2OCl2+H2+2OHCA處通入的氣體為CH4，電極反應(yīng)式為CH4+10OH8e=CO+7H2OD電解池中Cl向x極移動【解析】甲烷和O2構(gòu)成的燃料電池為原電池，甲烷在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，由于觀察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀說明產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，x電極為電解池的陰極，a為原電池的負(fù)極，甲烷失電子，被氧化，C正確；電解AlCl3溶液應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，B錯誤；圖1中甲烷的燃料電池不斷消耗堿，溶液的pH減小，A錯誤；電解池中Cl向陽極移動，x極為陰極，D錯誤?！敬鸢浮緾4下圖所示的A、B兩個電解池中的電極均為鉑，在A池中加入0.05molL1的CuCl2溶液，B池中加入0.1molL1的AgNO3溶液，進(jìn)行電解。a、b、c、d四個電極上析出的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是（ ）A2241 B1121C2111 D2121【解析】由電解規(guī)律可知：a、c為陰極，b、d為陽極。a極上析出Cu，b極上析出Cl2，c極上析出Ag，d極上析出O2。由電子守恒可得出：2eCuCl22AgO2，所以a、b、c、d四個電極上析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1122241?！敬鸢浮緼5以乙烷燃料電池為電源進(jìn)行電解的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。下列說法正確的是（ ）A燃料電池工作時，正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e=4OHBa極是銅，b極是鐵時，溶液中CuSO4濃度減小Ca、b兩極若是石墨，在同溫同壓下a極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗乙烷的體積之比為Da極是純銅，b極是粗銅時，a極上有銅析出，b極逐漸溶解，兩極質(zhì)量變化相同【解析】根據(jù)圖示知乙烷燃料電池中左側(cè)電極為電源的正極，右側(cè)電極為電源的負(fù)極，a為電解池的陰極，b為電解池的陽極。該燃料電池工作時，負(fù)極產(chǎn)物為CO2，說明電解質(zhì)溶液呈酸性，正極反應(yīng)為O2+4H+4e=2H2O，A錯誤；a極是銅，b極是鐵時，電解總反應(yīng)為Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，溶液中硫酸銅濃度減小，B正確；a、b兩極若是石墨，a極反應(yīng)式為Cu2+2e=Cu，當(dāng)硫酸銅溶液足量時沒有氣體產(chǎn)生，C錯誤；a極是純銅，b極是粗銅時，為銅的電解精煉，a極上有銅析出，b極逐漸溶解，但溶解的不只是銅，兩極質(zhì)量變化不相同，D錯誤?！敬鸢浮緼6如圖所示的裝置，X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向甲中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色。試回答下列問題：（1）在電源中，B電極為_極(填電極名稱，下同)；丙裝置中Y電極為_極。（2）在甲裝置中，石墨(C)電極上發(fā)生_(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)；甲裝置中總的化學(xué)方程式是_。（3）丙裝置在通電一段時間后，X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是_。（4）如果乙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了0.64 g，請問甲裝置中，鐵電極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為_L?！窘馕觥浚?）由于電源接通后，向甲中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色，說明在Fe電極附近的水溶液顯堿性。則在該電極上是H+放電，所以Fe為陰極，與直流電源的負(fù)極相連。因此在電源中，B電極為負(fù)極，A電極為正極。在丙裝置中Y電極為陰極。（2）在甲裝置中，石墨(C)電極為電解池的陽極，在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)。由于在NaCl溶液中放電能力ClOH，所以在C電極上發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl2e=Cl2。甲裝置中總的化學(xué)方程式是2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH。（3）丙裝置在通電一段時間后，陽極X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是2Cl2e=Cl2。（4）如果乙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了0.64 g，n(Cu)0.01mol。則n(e)0.02mol。由于在整個閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，所以鐵電極上產(chǎn)生的氫氣為0.01mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為0.224L?！敬鸢浮浚?）負(fù)陰（2）氧化2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2（3）2Cl2e=Cl2（4）0.2247如下圖所示，通電5min后，電極5的質(zhì)量增加2.16g，請回答下列問題：（1）電源：a是_極，C槽是_池。A槽的陰、陽極電極反應(yīng)：_。C槽的陰、陽極電極反應(yīng)：_。（2）如果B槽中共收集到224 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)且溶液體積為200 mL(設(shè)電解過程中溶液體積不變)，則通電前溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為_。（3）室溫下如果A槽溶液是200 mL足量的食鹽水(電解過程中溶液體積不變)，則通電后溶液的pH為_?！窘馕觥浚?）電極5發(fā)生的電極反應(yīng)，Ag+e=Ag，n(Ag)0.02mol，可知電路上通過0.02mol電子。B槽電極4產(chǎn)生O2，n(O2)0.005mol，則B槽電極3產(chǎn)生的H2為0.005mol0.005mol，由于2H+2e=H2，所以Cu2+得到電子物質(zhì)的量為0.01mol，所以n(Cu2+)0.005mol，c(Cu2+)0.025molL1。（3）A中c(OH)0.100molL1，故pH13?！敬鸢浮浚?）負(fù)電鍍陰極：2H+2e=H2；陽極：2Cl2e=Cl2陰極：Ag+e=Ag；陽極：Age=Ag+（2）0.025molL1（3）138某研究性學(xué)習(xí)小組將下列裝置如圖連接，D、F、X、Y都是鉑電極，C、E是鐵電極。將電源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色。試回答下列問題：（1）電源B端的名稱是_(填“正極”或“負(fù)極”)。（2）甲裝置中電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式是_。（3）設(shè)電解質(zhì)溶液過量，則同一時間內(nèi)C、D電極上參加反應(yīng)的單質(zhì)與生成的單質(zhì)的物質(zhì)的量之比是_。（4）欲用丙裝置將粗銅(含少量鐵、鋅等雜質(zhì))精煉，G極材料應(yīng)該是_(填“粗銅”或“精銅”)，電解液中原電解質(zhì)的物質(zhì)的量濃度將_(填“變大”、“變小”或“不變”)。（5）丁裝置的現(xiàn)象是_。（6）設(shè)裝置甲中溶液的體積在電解前后都是500mL，當(dāng)裝置乙中F極所產(chǎn)生氣體的體積為4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，甲池中所生成物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為_ molL1?！窘馕觥浚?）電源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色，說明是氫離子放電，溶液呈堿性，F(xiàn)極為陰極，也就是說B為負(fù)極。（2）鐵為陽極，失去電子，溶液中的銅離子得到電子，則總反應(yīng)式：CuSO4+FeCu+FeSO4。（3）由（2）可知鐵、銅的物質(zhì)的量相同。（4）粗銅的精煉，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，陽極G應(yīng)該為粗銅，由于其中一些雜質(zhì)金屬放電，導(dǎo)致溶液中的銅離子的濃度減小。（6）由關(guān)系式H2FeSO4可知裝置甲中所生成的FeSO4的物質(zhì)的量濃度為0.4molL1?！敬鸢浮浚?）負(fù)極（2）CuSO4+FeCu+FeSO4（3）11（4）粗銅變?。?）Y極附近紅褐色變深（6）0.49電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.06.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計裝置如下圖所示：請回答下列問題：（1）實(shí)驗(yàn)時若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此 時，應(yīng)向污水中加入適量的_。aH2SO4 bBaSO4 cNa2SO4 dNaOH（2）電解池陽極的電極反應(yīng)分別是_；4OH4e=2H2O+O2。（3）電極反應(yīng)和的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是_。（4）該熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負(fù)極的電極反應(yīng)是CH4+4CO8e=5CO2+2H2O。正極的電極反應(yīng)是_。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)。則A物質(zhì)的化學(xué)式是_。（5）實(shí)驗(yàn)過程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH4(標(biāo)準(zhǔn)狀況)_L。【解析】（1）保持污水的pH在5.06.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀時，加入的使導(dǎo)電能力增強(qiáng)的電解質(zhì)必須是可溶于水、顯中性的鹽，答案選c。（2）活潑金屬電極作電解池的陽極時，電極本身放電，所以陽極的電極反應(yīng)為Fe2e=Fe2+。（3）Fe2+具有還原性，能被氧氣氧化為Fe3+，則反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是4Fe2+10H2O+O2=4Fe(OH)3+8H+。（4）燃料電池中，正極反應(yīng)一定是氧氣得電子的過程，該電池的電解質(zhì)是熔融碳酸鹽，所以正極的電極反應(yīng)為O2+2CO2+4e=2CO或2O2+4CO2+8e=4CO；電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳，所以A物質(zhì)的化學(xué)式為CO2。（5）陰極的電極反應(yīng)為2H+2e=H2，陰極產(chǎn)生了44.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即2mol的氫氣，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電池的負(fù)極電極反應(yīng)是CH4+4CO8e=5CO2+2H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移4mol電子時，消耗CH4(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的體積VnVm0.5 mol22.4Lmol111.2L。【答案】（1）c（2）Fe2e=Fe2+（3）4Fe2+10H2O+O2=4Fe(OH)3+8H+（4）O2+2CO2+4e=2CO(或2O2+4CO2+8e=4CO)CO2（5）11.2