2023版高中化学人教版选择性必修1 第四章 化学反应与电能 专题强化练8 突破电化学中多池串联装置

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专题强化练8　突破电化学中多池串联装置1.室温下,如图装置电解一段时间,当某极析出0.32 g Cu时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为(溶液足量,体积均为100 mL且电解前后溶液体积变化忽略不计)(　　)A.13、7、1　　　B.12、7、2C.1、7、13　　　D.7、13、12.(2022山东省实验中学期中)下列装置由甲、乙两部分组成(如图所示),甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质形成的化学电源。当电池工作时,下列说法正确的是(　　)A.电子的流动方向M→Fe→CuSO4溶液→Cu→NB.当N极消耗5.6 L O2时,铁极增重32 gC.一段时间后,乙中CuSO4溶液浓度基本保持不变D.M极电极反应式:H2N(CH2)2NH2+16OH--16e- 2CO2↑+N2↑+12H2O3.(2022河北石家庄一中期中)氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合,相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是(　　)A.电解池的阴极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-B.通入空气(除CO2)的电极为负极C.电解池中产生2 mol Cl2时,理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2D.a、b、c的大小关系为a>c>b4.如图所示,常温下通电5 min后,电极5的质量增加2.16 g。请回答下列问题:(1)a为电源的　　　　(填“正”或“负”)极,B池是　　　　(填“原电池”或“电解池”)。A池阳极反应为　　　　　　　　,C池阴极反应为　　　　　　　　。 (2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(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池中NaCl溶液的体积是200 mL(溶液足量,电解过程溶液体积不变),则通电5 min后,溶液的pH为　　　　。 
答案全解全析1.A　n(Cu)==0.005 mol,由电极反应Cu2++2e- Cu可知转移电子为0.01 mol。电解时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中电解总反应分别为2KCl+2H2O 2KOH+H2↑+Cl2↑、2H2O 2H2↑+O2↑、2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4。Ⅰ中生成0.01 mol OH-,c(OH-)==0.1 mol·L-1,pH=13;Ⅱ中实质是电解水,溶液仍然呈中性,溶液的pH=7;Ⅲ中生成0.01 mol H+,c(H+)==0.1 mol·L-1,pH=1,故A正确。2.C　根据题给信息知,甲部分为原电池,M是负极,N是正极;乙部分是在铁上镀铜,铁为阴极,铜为阳极。电子不能经过电解质溶液,A错误;未指明气体所处状况,无法计算转移电子的量,铁极增重质量无法求算,B错误;乙部分是在铁上镀铜,阳极反应为Cu-2e- Cu2+,阴极反应为Cu2++2e- Cu,所以乙中CuSO4溶液浓度基本保持不变,C正确;M是负极,乙二胺在负极M上失电子发生氧化反应,由题图可知生成H+,电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e- 2CO2↑+N2↑+16H+,D错误。方法技巧　　多池串联装置中电池类型的判断(1)有外接电源时,各电池均为电解池。(2)无外接电源时,燃料电池、铅酸蓄电池在电池中作电源,其他均为电解池。(3)无外接电源时,一般有活泼性不同的电极的为原电池,活泼性相同或均为惰性电极的为电解池。(4)根据电极反应现象判断。3.A　由题图可知Y是氢气,生成氢气的一极为电解池的阴极,溶液中水电离出的氢离子得到电子生成氢气,阴极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,A正确。由燃料电池的工作原理可知,通入空气(除CO2)的电极为正极,B错误。根据得失电子守恒得关系式2Cl2~O2,则电解池中产生2 mol Cl2时理论上燃料电池中消耗1 mol O2,C错误。阳离子交换膜只允许阳离子通过,燃料电池中Na+通过阳离子交换膜从负极室移向正极室,正极上氧气得到电子产生OH-,反应后正极室氢氧化钠的浓度升高,即a%小于c%;负极上氢气失电子生成的氢离子消耗氢氧根离子,且Na+由负极室通过阳离子交换膜进入正极室,所以b%<a%,因此b<a<c,D错误。4.答案　(1)负　电解　2Cl--2e- Cl2↑　Ag++e- Ag　(2)0.025 mol·L-1　(3)13解析　(1)通电5 min后,电极5的质量增加2.16 g,说明电极5作阴极,Ag+放电,析出n(Ag)=0.02 mol,电极反应为Ag++e- Ag,转移电子的物质的量为0.02 mol,可知电极6作阳极,与电源的正极相连,则a是负极,b是正极,电极1、3、5作阴极,电极2、4、6作阳极。(2)B池中电解CuSO4溶液的总反应为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,若转移0.02 mol电子时只收集到O2,根据关系式2CuSO4~O2~4e-可得n(O2)=0.005 mol,体积为112 mL(标准状况)<224 mL,说明Cu2+消耗完后,电解水产生H2和O2,设整个过程消耗CuSO4 x mol,产生H2 y mol,则有2x+2y=0.02,y=0.01,解得x=y=0.005,则电解前c(CuSO4)==0.025 mol·L-1。(3)由于A池中电解液足量,A池中只发生反应2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,转移电子0.02 mol时,生成的n(NaOH)=0.02 mol,则c(NaOH)==0.1 mol·L-1,即溶液的pH=13。