届高三化学精准培优专练22电解池的串联问题附解析.docx

届高三化学精准培优专练22电解池的串联问题附解析.docx

《届高三化学精准培优专练22电解池的串联问题附解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届高三化学精准培优专练22电解池的串联问题附解析.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

届高三化学精准培优专练22电解池的串联问题附解析

2020届高三化学精准培优专练22：

电解池的串联问题（附解析）

一．电解池的串联问题

典例1．某同学按下图所示的装置进行实验。

A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当K闭合时，SO

从右向左通过交换膜移向A极。

下列分析正确的是（）

A．溶液中c（A2+）减小

B．B极的电极反应：

B－2e－===B2+

C．Y电极上有H2产生，发生还原反应

D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀

典例2．如图所示，通电5min后，电极5的质量增加2.16g，请回答下列问题：

（1）a为电源的（填“正”或“负”）极，C池是池。

A池阳极的电极反应为，C池阴极的电极反应为。

（2）如果B池中共收集到224mL气体（标准状况）且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变），则通电前溶液中Cu2+的物质的量浓度为。

（3）如果A池溶液是200mL足量的食盐水（电解过程溶液体积不变），则通电后，溶液的pH为。

二．对点增分集训

1．烧杯A中盛放0.1mol·L－1的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1mol·L－1的CuCl2溶液（两种溶液均足量），组成的装置如图所示。

下列说法不正确的是（）

A．A为原电池，B为电解池

B．A为电解池，B为原电池

C．当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1mol

D．经过一段时间，B烧杯中溶液的pH增大

2．图甲是利用一种微生物将废水中尿素

的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置在图乙中的铁上镀铜。

下列说法中不正确的是（）

A．铜电极应与

电极相连接

B．

通过质子交换膜由左向右移动

C．当

电极消耗

气体时，则铁电极增重

D．

电极的电极反应式为

3．工业上采用如图装置模拟在A池中实现铁上镀铜，在C装置中实现工业KCl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出来的气体为氧气，从f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

4．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1molSO2，乙装置中有1molH+通过隔膜

5．某同学组装了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.电流方向：

电极Ⅳ→A→电极Ⅰ

B.电极Ⅰ发生还原反应

C.电极Ⅱ逐渐溶解

D.电极Ⅲ的电极反应：

Cu2++2e−=Cu

6．某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置示

意图如下。

下列叙述正确的是（）

A.Y的电极反应为：

Pb-2e−+SO

=PbSO4

B.电解池内仅发生反应：

2Al+6H2O=2Al（OH）3↓+3H2↑

C.若电解池阴极上有0.5molH2生成，则铅蓄电池中消耗H2SO4为98g

D.用电絮凝法净化过的水，pH显著升高

7．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

请按要求回答相关问题：

（1）甲烷燃料电池负极电极反应式是：

____________________________________。

（2）石墨电极（C）的电极反应式为______________。

（3）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为____L。

（4）铜丝a处在开始一段时间的现象为______________；原因是__________________

_____________。

8．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：

阳离子

Na+、K+、Cu2+

阴离子

SO

、OH－

如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16g。

常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。

请回答下列问题：

（1）M为直流电源的____极，b电极上发生的电极反应为______________________。

（2）计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________。

（3）写出乙烧杯中的总反应方程式：

_____________________________________。

9．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。

将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。

试完成以下问题：

（1）电源A极的名称是________。

（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是____________。

（3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是________。

（4）欲用丙装置给铜镀银，G应该是________（填“铜”或“银”），电镀液的主要成分是________（填化学式）。

（5）装置丁的现象是________，说明________。

参考答案

一、电解池的串联问题

典例1．【答案】D

【解析】根据SO

从右向左通过交换膜移向A极，则A极为负极，故A极的电极反应为A－2e−===A2+，溶液中c（A2+）增大，A错误；B极为正极，发生还原反应，B错误；Y电极为阳极，为Cl−放电，发生氧化反应：

2Cl－－2e−===Cl2↑，有Cl2产生，C错误；右边U形管中最初为电解AlCl3溶液，X电极为H+放电，c（H+）减小，c（OH−）增大，且Al3+移向X极，因此会产生Al（OH）3白色胶状沉淀，D正确。

典例2．【答案】

（1）负电解2Cl−−2e−=Cl2↑Ag++e−=Ag

（2）0.025mol·L−1

（3）13

【解析】根据已知条件通电5min后，电极5的质量增加2.16g，说明电极5作阴极，银离子放电，电极反应为Ag++e−=Ag，转移电子的物质的量为0.02mol，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。

同时可得a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。

由此可得

（1）中答案。

（2）B池中电解总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，若转移0.02mol电子时只收集到O2（只电解溶质），则根据关系式2CuSO4~O2~4e−可得n（O2）=0.005mol，体积为112mL（标准状况）<224mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。

设整个过程消耗CuSO4xmol，H2Oymol，则有2x+2y=0.02，

x+

y=0.01，解得x=y=0.005mol，则c（CuSO4）=0.025mol·L−1。

（3）由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，根据关系式NaOH~e−，生成的n（NaOH）=0.02mol，则c（NaOH）=

=0.1mol·L−1，即溶液的pH=13。

二、对点增分集训

1.【答案】B

【解析】构成A装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合回路，所以A装置为原电池装置，且A装置为B装置提供电能。

A装置中的电极反应式：

正极：

2H++2e－==H2↑，负极：

Fe－2e－===Fe2+。

B装置中的电极反应式：

阴极：

Cu2++2e－==Cu，阳极：

2Cl－－2e－==Cl2↑。

装置B是电解氯化铜溶液，铜离子浓度减小，水解程度减小，溶液的pH增大。

2.【答案】C

【解析】根据题给信息知，甲图中装置是将化学能转化为电能的原电池，M是负极，N是正极，电解质溶液为酸性溶液，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；在铁上镀铜，则铁为阴极应与负极相连，铜为阳极应与正极相连，根据得失电子守恒计算。

当N电极消耗0.25mol氧气时，则转移0.25×4=1mol电子，所以铁电极增重

mol×64g/mol=32g，故C错误。

3.【答案】C

【解析】根据图像可知，B为原电池，氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，d作电池的正极；c上甲醇失电子，与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；A、C为电解池g、a为电解池的阳极，b、h为电解池的阴极；a为精铜，作电解池的阳极，失电子，b为铁制品作阴极，铜离子得电子可实现镀铜要求，A正确;c为负极，甲醇失电子与溶液中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子，电极反应式为CH3OH+8OH－－6e－＝CO

+6H2O，B正确；KCl，e处为阳极，氯离子失电子出来的气体为氯气，从f出来的气体为氢气，C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正确。

4.【答案】B

【解析】甲装置为原电池，其中a电极为负极、b电极为正极，左侧加入了硫酸，其中的H+可透过质子膜而进入右侧极室，所以右侧极室是酸性的，所以电极反应中不能生成OH−，而应生成水：

O2+4e−+4H+=2H2O，A项错误；乙装置是一个电解池，均采用了惰性电极，左侧为阳极，右侧d电极为阴极，其中盛放了硝酸溶液，发生的反应为：

2H++2e−=H2↑，虽然消耗了H+，但同时有等量的H+从阳极区迁移过来，故溶液的pH不变，B项正确；c电极为阳极，发生氧化反应：

N2O4-2e−+2HNO3=2N2O5+2H+，C项错误；依据电子转移数相同可知，甲装置的左侧的电极反应式：

SO2-2e−+2H2O=4H++SO

，可知消耗1molSO2电子转移数为2mol，乙装置中阳极N2O4-2e−+2HNO3=2N2O5+2H+，阴极反应为2H++2e−=H2↑，为了平衡电荷，则有2molH+通过隔膜，D项错误。

5.【答案】A

【解析】烧杯I和II共同组成了一个原电池，I为负极，II为正极，所以第三个烧杯为电解池，III为电解池的阳极，Cu电极放电，IV为电解池的阴极，铜离子放电。

电流由原电池的正极经用电器流向原电池的负极，所以电流方向：

电极Ⅳ→A→电极Ⅰ，A正确；电极I是原电池的负极，应该发生氧化反应，B错误；铜离子在电极II上得电子，不断生成铜单质附着在电极表面，电极不会溶解，C错误；电极III为电解池的阳极，Cu电极放电，电极反应为Cu-2e−=Cu2+，D错误。

6.【答案】C

【解析】左端装置为电池，右端装置为电解池，根据电解池的装置图，铁电极上H2O转化成H2和OH－，铁电极为阴极，即Al电极为阳极，X为负极，Y为正极。

根据上述分析，Y电极为正极，电极反应式为PbO2+SO

+H++2e−=PbSO4+H2O，故A错误；根据电解池装置，Al电极上除有Al3+生成外，还含有O2的生成，故B错误；阴极上有0.5molH2产生，铅蓄电池的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，即有H2～2e−～2H2SO4，即铅蓄电池中消耗硫酸的质量为0.5mol×2×98g/mol=98g，故C正确；电解池内部发生的反应是2Al+6H2O2Al（OH）3↓+3H2↑，2H2O2H2↑+O2↑，净化过的水，pH基本保持不变，故D错误。

7.【答案】

（1）CH4－8e－+10OH－==CO

+7H2O

（2）2Cl－－2e－==Cl2↑

（3）4.48

（4）溶液变红由于2H++2e－===H2↑，水的电离平衡正向移动，使溶液显碱性，酚酞遇碱变红

【解析】

（1）碱性条件下，甲烷燃料电池总反应为CH4+2O2+2OH－==CO

+3H2O，正极反应式为O2+4e－+2H2O===4OH－，所以负极反应式为CH4－8e－+10OH－==CO

+7H2O。

（2）石墨电极（C）为电解池阳极，电极反应式为2Cl－－2e－==Cl2↑。

（3）乙装置中铁电极为阴极，电极反应为2H++2e－==H2↑。

若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，转移电子0.4mol，则乙装置中铁电极上生成0.2molH2，体积为4.48L。

（4）铜丝a为电解池阴极，电极反应为2H++2e－==H2↑，开始一段时间后，水的电离平衡正向移动，使溶液显碱性，酚酞遇碱变红。

8.【答案】

（1）负4OH－－4e－===2H2O+O2↑

（2）5.6L

（3）2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。

【解析】测得乙中c电极质量增加了16g，由表可知乙中含有Cu2+，结合离子的共存可

知，B为CuSO4，丙中pH不变，则C为硫酸钠或硫酸钾，甲中pH增大，则A为KOH或NaOH；

（1）c电极析出Cu，由铜离子在阴极得电子生成Cu可知c为阴极，则M为负极，N为正极；b与正极相连，则b为阳极，所以b电极上是氢氧根离子失电子生成氧气，其电极反应式为：

4OH−-4e−=2H2O+O2↑；正确答案：

负；4OH−-4e−=2H2O+O2↑。

（2）e与电源负极相连为阴极，则e电极上是氢离子得电子生成氢气，已知n（Cu）=

=0.25mol，由Cu～2e-～H2↑可知生成标况下氢气的体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L；正确答案：

5.6L。

（3）乙烧杯中为惰性电极电解硫酸铜溶液，总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；正确答案：

2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。

9.【答案】

（1）正极

（2）2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

（3）1∶1

（4）AgAgNO3

（5）Y极附近红褐色变深氢氧化铁胶粒带正电

【解析】F极附近呈现红色，说明F极附近生成了OH−，电解饱和食盐水的方程式：

2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，放氢生碱，阴极生成碱。

F、D、H、Y为阴极，C、E、G、X为阳极，A为正极，B为负极。

（1）F极附近生成了OH−，为阴极，则B为负极，A为正极，答案为正极；

（2）甲装置中为CuSO4溶液，Cu2+在阴极得到电子，OH－在阳极失去电子，根据得失电子守恒可以写出电解方程式，答案为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑；

（3）电解饱和食盐水的方程式：

2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，相同情况下，气体体积之比等于物质的量之比，答案为1∶1；（4）铜上镀银，铜作阴极，银作阳极，G是阳极，G为银，电镀液为镀层金属的溶液，为硝酸银。

答案为Ag；AgNO3；（5）氢氧化铁胶粒带正电荷，在外加电场的作用下，向阴极移动，所以现象是阴极附近红褐色会加深。

答案为Y极附近红褐色变深；氢氧化铁胶粒带正电