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微專題強化突破12 電化學串聯(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 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 B OH－移向a電極 OH－移向d電極 C a電極消耗2.24 L H2時(標準狀況) c電極生成1.12 L O2(標準狀況) D a電極反應：H2－2e－===2H＋ d電極反應：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 解析：選C。甲池中a電極為負極，b電極為正極，乙池中c電極是陽極，d電極是陰極，而放電過程中會產(chǎn)生水，氫氧化鉀的濃度降低，故A錯誤。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錯誤。a電極消耗2.24 L的氫氣轉移0.2 mol電子，則c電極生成0.05 mol 氧氣，即1.12 L(標準狀況)，故C正確。a電極是氫氣失電子但是為堿性環(huán)境，故書寫錯誤，d電極應該進行的是還原反應，故D錯誤。 2．某同學按下圖所示的裝置進行實驗。A、B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當K閉合時，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 B．B極的電極反應：B－2e－===B2＋ C．Y電極上有Cl2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應 D．反應初期，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極電極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，發(fā)生氧化反應，即Y為電解池的陽極，B為原電池的正極，A為原電池的負極，故A極的電極反應為A－2e－===A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A、C錯誤；B極為正極，發(fā)生還原反應，B錯誤；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Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研讀下圖，下列判斷正確的是(　　) A．K閉合時，d電極的電極反應式：PbSO4＋2e－===Pb＋SO B．當電路中通過0.2 mol電子時，Ⅰ中消耗的H2SO4為0.2 mol C．K閉合時，Ⅱ中SO向c電極遷移 D．K閉合一段時間后，Ⅱ可單獨作為原電池，d電極為負極 解析：選B。根據(jù)圖示，K閉合時，Ⅰ為原電池，a為正極，b為負極；Ⅱ為電解池，c為陰極，d為陽極。d發(fā)生氧化反應：PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO，A項錯誤；根據(jù)鉛蓄電池的總反應知，電路中轉移0.2 mol電子時，Ⅰ中消耗0.2 mol H2SO4，B項正確；K閉合時，Ⅱ中SO向陽極(d極)遷移，C項錯誤；K閉合一段時間后，c電極析出Pb，d電極析出PbO2，電解質溶液為H2SO4溶液，此時可以形成鉛蓄電池，d電極作正極，D項錯誤。 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5.0～6.0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 B．為增強污水的導電能力，可向污水中加入適量乙醇 C．根據(jù)圖示，物質A為CO2 D．甲烷燃料電池中CO向空氣一極移動 解析：選C。A項，甲烷燃料電池中，通入甲烷的電極是負極，與負極相連的石墨電極是陰極，陰極得電子發(fā)生還原反應，錯誤；B項，乙醇是非電解質，不能增強污水的導電能力，錯誤；C項，根據(jù)圖示，甲烷燃料電池中用熔融碳酸鹽作電解質，所以正極反應為2CO2＋O2＋4e－===2CO，物質A為CO2，正確；D項，在燃料電池中，陰離子移向負極，所以CO向甲烷一極移動，錯誤。 5．如圖所示，某同學設計了一個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。下列有關說法正確的是(　　) A．反應一段時間后，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，電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋ C．通入氧氣的一極為負極，發(fā)生的電極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－ D．反應一段時間后，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，為電池的正極，通入甲醚的一極為電池的負極；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，乙裝置中鐵電極反應2H＋＋2e－===H2↑，所以反應一段時間后，裝置中生成的氫氧化鈉在鐵極區(qū)，正確；B項，乙裝置中鐵電極反應為2H＋＋2e－===H2↑，錯誤；C項，通入氧氣的一極發(fā)生還原反應，為原電池的正極，發(fā)生的電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，錯誤；D項，丙裝置中，粗銅極除了銅發(fā)生氧化反應外，活動性在銅前面的金屬也要反應，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，錯誤。 6．假設圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。①～⑧為各裝置中的電極編號。下列說法錯誤的是(　　) A．當K閉合時，A裝置發(fā)生吸氧腐蝕，在電路中作電源 B．當K斷開時，B裝置鋅片溶解，有氫氣產(chǎn)生 C．當K閉合后，整個電路中電子的流動方向為①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；③→② D．當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K閉合時，B裝置構成原電池，在電路中作電源，整個電路中電子的流動方向為①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；③→②；B裝置中消耗H＋，pH變大，A裝置中相當于電解飽和食鹽水，pH變大；C裝置中相當于在銀上鍍銅，pH不變；D裝置中相當于銅的電解精煉，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，銅電極質量增加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，B中共收集224 mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質的量濃度為________(設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__________(設電解前后溶液體積無變化)。 解析：(1)三個裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNO3溶液時，Ag＋在陰極發(fā)生還原反應變?yōu)锳g，所以質量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，Y是正極，X是負極。(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，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，電子轉移不守恒，因此，B中電解分為兩個階段，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。設電解CuSO4溶液時生成O2的物質的量為x，電解H2O時生成O2的物質的量為y，則4x＋4y＝0.02 mol(電子轉移守恒)，x＋3y＝0.01 mol(氣體體積之和)，解得x＝y(tǒng)＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝20.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol0.2 L＝0.025 molL－1。(4)通電5 min時，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－)＝0.02 mol0.2 L＝0.1 molL－1，pH＝13。 答案：(1)負　(2)增大　減小　不變　(3)0.025 molL－1　(4)13