微專題強(qiáng)化突破12 電化學(xué)串聯(lián)裝置的兩大模型一、選擇題1如圖用氫氧燃料電池電解硫酸鈉溶液(均為惰性電極)，下列說法正確的是()選項(xiàng)甲池乙池A放電過程中KOH濃度不變滴加酚酞試液d極區(qū)域溶液先變紅BOH移向a電極OH移向d電極Ca電極消耗2.24 L H2時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)狀況)c電極生成1.12 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況) Da電極反應(yīng)：H22e=2Hd電極反應(yīng)：4OH4e=O22H2O解析：選C。甲池中a電極為負(fù)極，b電極為正極，乙池中c電極是陽極，d電極是陰極，而放電過程中會(huì)產(chǎn)生水，氫氧化鉀的濃度降低，故A錯(cuò)誤。甲池中氫氧根離子移向a電極，乙池中氫氧根離子移向c電極，故B錯(cuò)誤。a電極消耗2.24 L的氫氣轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，則c電極生成0.05 mol 氧氣，即1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，故C正確。a電極是氫氣失電子但是為堿性環(huán)境，故書寫錯(cuò)誤，d電極應(yīng)該進(jìn)行的是還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。2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(shí)，Y極上產(chǎn)生黃綠色氣體。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=B2CY電極上有Cl2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：選D。根據(jù)Y極有黃綠色氣體生成，Y極電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)，即Y為電解池的陽極，B為原電池的正極，A為原電池的負(fù)極，故A極的電極反應(yīng)為A2e=A2，溶液中c(A2)增大，A、C錯(cuò)誤；B極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；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(huì)產(chǎn)生Al(OH)3 白色膠狀沉淀，D正確。3鉛蓄電池的工作原理為PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研讀下圖，下列判斷正確的是()AK閉合時(shí)，d電極的電極反應(yīng)式：PbSO42e=PbSOB當(dāng)電路中通過0.2 mol電子時(shí)，中消耗的H2SO4為0.2 molCK閉合時(shí)，中SO向c電極遷移DK閉合一段時(shí)間后，可單獨(dú)作為原電池，d電極為負(fù)極解析：選B。根據(jù)圖示，K閉合時(shí)，為原電池，a為正極，b為負(fù)極；為電解池，c為陰極，d為陽極。d發(fā)生氧化反應(yīng)：PbSO42e2H2O=PbO24HSO，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)鉛蓄電池的總反應(yīng)知，電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時(shí)，中消耗0.2 mol H2SO4，B項(xiàng)正確；K閉合時(shí)，中SO向陽極(d極)遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；K閉合一段時(shí)間后，c電極析出Pb，d電極析出PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液，此時(shí)可以形成鉛蓄電池，d電極作正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法，即保持污水的pH在5.06.0之間，通過電解生成Fe(OH)3膠體，F(xiàn)e(OH)3膠體具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下來，起到凈水的作用，其原理如圖所示。下列說法正確的是()A石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B為增強(qiáng)污水的導(dǎo)電能力，可向污水中加入適量乙醇C根據(jù)圖示，物質(zhì)A為CO2D甲烷燃料電池中CO向空氣一極移動(dòng)解析：選C。A項(xiàng)，甲烷燃料電池中，通入甲烷的電極是負(fù)極，與負(fù)極相連的石墨電極是陰極，陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，乙醇是非電解質(zhì)，不能增強(qiáng)污水的導(dǎo)電能力，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)圖示，甲烷燃料電池中用熔融碳酸鹽作電解質(zhì)，所以正極反應(yīng)為2CO2O24e=2CO，物質(zhì)A為CO2，正確；D項(xiàng)，在燃料電池中，陰離子移向負(fù)極，所以CO向甲烷一極移動(dòng)，錯(cuò)誤。5如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。下列有關(guān)說法正確的是()A反應(yīng)一段時(shí)間后，乙裝置中生成的氫氧化鈉在鐵極區(qū)B乙裝置中鐵電極為陰極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2C通入氧氣的一極為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為O24e2H2O=4OHD反應(yīng)一段時(shí)間后，丙裝置中硫酸銅溶液濃度保持不變解析：選A。甲裝置為甲醚燃料電池，通入氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng)，為電池的正極，通入甲醚的一極為電池的負(fù)極；乙裝置為電解飽和氯化鈉的裝置，F(xiàn)e電極為陰極，C電極為陽極，丙裝置為電解精煉銅的裝置，粗銅為陽極，純銅為陰極。A項(xiàng)，乙裝置中鐵電極反應(yīng)2H2e=H2，所以反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置中生成的氫氧化鈉在鐵極區(qū)，正確；B項(xiàng)，乙裝置中鐵電極反應(yīng)為2H2e=H2，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，通入氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng)，為原電池的正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，丙裝置中，粗銅極除了銅發(fā)生氧化反應(yīng)外，活動(dòng)性在銅前面的金屬也要反應(yīng)，但是在純銅極，除銅離子被還原外，沒有其他離子能被還原，根據(jù)得失電子相等，可知硫酸銅溶液濃度減小，錯(cuò)誤。6假設(shè)圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強(qiáng)度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。為各裝置中的電極編號。下列說法錯(cuò)誤的是()A當(dāng)K閉合時(shí)，A裝置發(fā)生吸氧腐蝕，在電路中作電源B當(dāng)K斷開時(shí)，B裝置鋅片溶解，有氫氣產(chǎn)生C當(dāng)K閉合后，整個(gè)電路中電子的流動(dòng)方向?yàn)椋籇當(dāng)K閉合后，A、B裝置中pH變大，C、D裝置中pH不變解析：選A。當(dāng)K閉合時(shí)，B裝置構(gòu)成原電池，在電路中作電源，整個(gè)電路中電子的流動(dòng)方向?yàn)?；B裝置中消耗H，pH變大，A裝置中相當(dāng)于電解飽和食鹽水，pH變大；C裝置中相當(dāng)于在銀上鍍銅，pH不變；D裝置中相當(dāng)于銅的電解精煉，pH不變。二、非選擇題7在如圖所示的裝置中，若通直流電5 min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加2.16 g。試回答下列問題。(1)電源中X電極為直流電源的_極。(2)pH變化：A：_(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，B_，C_。(3)通電5 min時(shí)，B中共收集224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。(4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為_(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。解析：(1)三個(gè)裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNO3溶液時(shí)，Ag在陰極發(fā)生還原反應(yīng)變?yōu)锳g，所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，Y是正極，X是負(fù)極。(2)電解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；電解CuSO4、K2SO4溶液，生成H2SO4，溶液pH減??；電解AgNO3溶液，銀為陽極，不斷溶解，Ag濃度基本不變，pH不變。(3)通電5 min時(shí)，C中析出0.02 mol Ag，電路中通過0.02 mol電子。B中共收集0.01 mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04 mol電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒，因此，B中電解分為兩個(gè)階段，先電解CuSO4溶液，生成O2，后電解水，生成O2和H2，B中收集到的氣體是O2和H2的混合物。設(shè)電解CuSO4溶液時(shí)生成O2的物質(zhì)的量為x，電解H2O時(shí)生成O2的物質(zhì)的量為y，則4x4y0.02 mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x3y0.01 mol(氣體體積之和)，解得xy0.002 5 mol，所以n(CuSO4)20.002 5 mol0.005 mol，c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1。(4)通電5 min時(shí)，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH)0.02 mol0.2 L0.1 molL1，pH13。答案：(1)負(fù)(2)增大減小不變(3)0.025 molL1(4)13