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- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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