課時作業(yè)(二十六)多池串聯(lián)組合裝置的解題方法一、選擇題1將以下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置的K閉合，以下判斷正確的選項(xiàng)是()ACu電極上發(fā)生復(fù)原反響B(tài)電子沿ZnabCu路徑流動C片刻后甲池中c(SO)增大D片刻后可觀察到濾紙b點(diǎn)變紅色解析：將裝置中K閉合，該裝置構(gòu)成原電池，其中Zn電極上發(fā)生氧化反響，Cu電極上發(fā)生復(fù)原反響，故A正確；電子沿Zna，在a上溶液中的H得到電子，在b上溶液中的OH失去電子，電子不能直接由ab，故B錯誤；該裝置工作過程中，甲、乙兩燒杯中的SO的濃度都不改變，只是鹽橋中的Cl和K分別向甲、乙兩燒杯中移動，故C錯誤；在b處溶液中的OH失去電子，c(OH)減小，c(H)增大，b處濾紙不可能變紅色，故D錯誤。答案：A2(2021年高考海南卷)如下圖的電解池和中，a、b、c和d均為Pt電極。電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質(zhì)量均增大，且增重b<d。符合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的鹽溶液是()選項(xiàng)XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3答案：D3如下圖，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()AY為陰極，發(fā)生復(fù)原反響B(tài)X為正極，發(fā)生氧化反響CY與濾紙接觸處有氧氣生成DX與濾紙接觸處變紅解析：考查原電池、電解池的反響原理。根據(jù)圖示的裝置可以得出左側(cè)的裝置為原電池，右側(cè)的裝置為電解池。根據(jù)原電池的構(gòu)成規(guī)律：Zn為負(fù)極，Cu為正極；由圖示連接情況可知X為陽極發(fā)生氧化反響，Y為陰極發(fā)生復(fù)原反響，電極反響分別為4OH4e=O22H2O、2H2e=H2。因?yàn)樵赮電極附近H的濃度減小，將使H2OHOH平衡向右移動，移動的結(jié)果是c(OH)>c(H)，溶液顯堿性，所以Y電極附近溶液變紅色。所以只有A選項(xiàng)正確。答案：A3、Na2SO3的溶液，a、b、c、d電極材料均為石墨。鉛蓄電池的總反響為：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)，通電時a電極質(zhì)量增加，以下說法正確的選項(xiàng)是()A電路中通過1 mol電子時，Y電極質(zhì)量增加48 gB放電時鉛蓄電池負(fù)極的電極反響式為：PbO2(s)4H(aq)SO(aq)4e=PbSO4(s)2H2O(l)Cc、d電極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為12DX極為負(fù)極解析：a極質(zhì)量增加，即析出了Ag，a為陰極，那么Y為負(fù)極，X為正極，D項(xiàng)錯；B項(xiàng)，所寫電極反響式為正極的電極反響式；C項(xiàng)，c為陰極放出H2，d為陽極放出O2，物質(zhì)的量之比為21。答案：A5空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC)，RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。以下圖為RFC工作原理示意圖，有關(guān)說法正確的選項(xiàng)是()A當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，a極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L O2Bb極上發(fā)生的電極反響是：4H2O4e=2H24OHCc極上發(fā)生復(fù)原反響，B中的H可以通過隔膜進(jìn)入ADd極上發(fā)生的電極反響是：O24H4e=2H2O解析：由圖可知a為陰極、b為陽極、氣體X為H2、氣體Y為O2，c為正極、d為負(fù)極。正極、陰極發(fā)生復(fù)原反響，負(fù)極、陽極發(fā)生氧化反響，A項(xiàng)、B項(xiàng)、D項(xiàng)錯誤；在原電池中陽離子移向正極，C項(xiàng)正確。答案：C6用酸性氫氧燃料電池為電源進(jìn)行電解的實(shí)驗(yàn)裝置圖如下圖，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A燃料電池工作時，正極反響為：O22H2O4e=4OHBa極是鐵，b極是銅時，b極逐漸溶解，a極上有銅析出Ca極是粗銅，b極是純銅時，a極逐漸溶解，b極上有銅析出Da、b兩極均是石墨時，在相同條件下a極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗的H2體積相等解析：氫氧燃料電池的電解質(zhì)溶液呈酸性，故正極反響式為O24H4e=2H2O，負(fù)極反響式：2H24e=4H，A項(xiàng)錯誤；a極是陽極，b極是陰極，a極逐漸溶解，b極上有銅析出，B項(xiàng)錯誤；電解精煉銅，a極發(fā)生反響：Cu2e=Cu2，b極發(fā)生反響：Cu22e=Cu，C項(xiàng)正確；a極發(fā)生反響：4OH4e=O22H2O，電池中H2發(fā)生反響：H22e=2H，根據(jù)電子守恒，在相同條件下a極產(chǎn)生的O2是電池消耗H2體積的，D項(xiàng)錯誤。答案：C7(2021年杭州模擬)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。以下說法錯誤的選項(xiàng)是()A當(dāng)K閉合時，A裝置發(fā)生吸氧腐蝕，在電路中作電源B當(dāng)K斷開時，B裝置鋅片溶解，有氫氣產(chǎn)生C當(dāng)K閉合后，整個電路中電子的流動方向?yàn)?；D當(dāng)K閉合后，A、B裝置中pH變大，C、D裝置中pH不變解析：K閉合時B為原電池，作電源。答案：A8某同學(xué)按以下圖所示的裝置進(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。以下分析正確的選項(xiàng)是()A溶液中c(A2)減小BB極的電極反響：B2e=B2CY電極上有H2產(chǎn)生，發(fā)生復(fù)原反響D反響初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀解析：K閉合時左池為原電池，SO移向負(fù)極，即A為負(fù)極，B為正極，X為陰極，H在X極上得電子生成H2，使X附近溶液逐漸呈堿性生成Al(OH)3白色沉淀。答案：D9.(2021年揚(yáng)州調(diào)研)如下圖，將兩燒杯中電極用導(dǎo)線相連，四個電極分別為Mg、Al、Pt、C。當(dāng)閉合開關(guān)S后，以下表述正確的選項(xiàng)是()A電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)BAl、Pt兩極有H2產(chǎn)生C甲池pH減小，乙池pH不變DMg、C兩極生成的氣體在一定條件下可以恰好完全反響答案：D10工業(yè)上電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如下圖。以下說法不正確的選項(xiàng)是()：Ni2在弱酸性溶液中發(fā)生水解氧化性：Ni2(高濃度)>H>Ni2(低濃度)A碳棒上發(fā)生的電極反響：4OH4e=O22H2OB電解過程中，B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小C為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pHD假設(shè)將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，那么電解總反響式發(fā)生改變解析：由題圖知，碳棒與電源正極相連，是電解池的陽極，電極反響為4OH4e=2H2OO2；鍍鎳鐵棒與電源負(fù)極相連，是電解池的陰極，電極反響為Ni22e=Ni。電解過程中為平衡A、C中的電荷，A中的Na和C中的Cl分別通過陽離子膜和陰離子膜移向B中，這使B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大。因Ni2在弱酸性溶液中易發(fā)生水解，且氧化性：Ni2(高濃度)>H>Ni2(低濃度)，故為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pH。假設(shè)將題圖中陽離子膜去掉，由于放電順序Cl>OH，那么Cl移向陽極放電：2Cl2e=Cl2，電解總反響式會發(fā)生改變。答案：B二、非選擇題11.鉛蓄電池的工作原理為PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，現(xiàn)用如圖裝置進(jìn)行電解(電解液足量)，測得當(dāng)鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請答復(fù)以下問題。(1)A是鉛蓄電池的_極，鉛蓄電池正極反響式為_，放電過程中電解液的pH_(填“減小“增大或“不變)。(2)Ag電極的電極反響式是_，該電極的電極產(chǎn)物共_g。(3)Cu電極的電極反響式是_，CuSO4溶液的濃度_(填“減小“增大或“不變)。(4)如圖表示電解進(jìn)行過程中某個量(縱坐標(biāo)x)隨時間的變化曲線那么x表示_。a各U形管中產(chǎn)生的氣體的體積b各U形管中陽極質(zhì)量的減少量c各U形管中陰極質(zhì)量的增加量解析：根據(jù)在電解過程中鐵電極質(zhì)量減少可判斷A是電源的負(fù)極，B是電源的正極，電解時Ag極做陰極，電極反響式為2H2e=H2，F(xiàn)e作陽極，電極反響式為Fe2e=Fe2，左側(cè)U形管中總反響式為Fe2H=Fe2H2。右側(cè)U形管相當(dāng)于電鍍裝置，Zn電極作陰極，電極反響式為Cu22e=Cu，銅電極做陽極，電極反響式為Cu2e=Cu2，電鍍過程中CuSO4溶液的濃度保持不變，根據(jù)上述分析可得答案。答案：(1)負(fù)PbO24HSO2e=PbSO42H2O增大(2)2H2e=H2(3)Cu2e=Cu2不變(4)b12新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如下圖。答復(fù)以下問題：(1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反響分別為_。(2)閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是_，電解氯化鈉溶液的總反響方程式為_。(3)假設(shè)每個電池甲烷通入量為1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反響完全，那么理論上通過電解池的電量為_(法拉第常數(shù)F9.65×104 C/mol，列式計(jì)算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。解析：(1)總反響式為：CH42O22OH=CO3H2O，正極反響式為2O24H2O8e=8OH，那么負(fù)極反響式由總反響式減正極反響式得到；(2)由圖可看出一二兩池為串聯(lián)的電源，其中甲烷是復(fù)原劑，所在電極為負(fù)極，因而與之相連的b電極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣；(3)1 mol甲烷氧化失去電子8 mol，電量為8×96 500 C，因題中雖有兩個燃料電池，但電子的傳遞只能用一個池的甲烷量計(jì)算，1 L為1/22.4 mol，可求電量；甲烷失電子是Cl失電子數(shù)的8倍，那么得到氫氣為4 L(CH48Cl4Cl2)答案：(1)2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO7H2O(2)H22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)×8×9.65×104 C·mol13.45×104 C4 L