2027届高考化学一轮复习考点过关：课时规范练34 多池(或多室)电化学装置及分析（含解析）

这是一份2027届高考化学一轮复习考点过关：课时规范练34 多池(或多室)电化学装置及分析（含解析），共16页。试卷主要包含了15 ml乙烯等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示,在两个苹果中分别插入Cu片、Zn片、石墨棒、Cu片,然后用导线连接起来,电流表中有电流通过。则下列说法正确的是( )
A.该装置为两个苹果原电池串联
B.Zn片为电源负极
C.两个Cu片均不参与反应
D.石墨棒上有O2生成
2.如图甲、乙为相互串联的两个电解池。下列说法正确的是( )
A.若甲池为精炼铜的装置,A极材料是粗铜
B.Fe电极的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.若向乙池中滴入少量酚酞溶液,电解开始一段时间后石墨极附近变浅红色
D.若甲池为电镀铜的装置,阴极质量增加12.8 g,乙池阳极放出气体的体积为4.48 L
3.我国科学家采用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂,通过电解法将CO2转化为乙烯,装置示意图如图所示。已知:电解效率η(B)=n(生成B所用的电子)n(通过电极的电子)×100%。
下列说法错误的是( )
A.惰性电极a与直流电源的负极相连,惰性电极b上有O2产生
B.纳米Cu催化剂上发生的反应:2CO+6H2O+8e-C2H4+8OH-
C.OH-从左室穿过阴离子交换膜进入右室
D.若乙烯的电解效率为60%,电路中通过2 ml电子时,产生0.15 ml乙烯
4.(2025·广东汕头一模)Zn-Ni(OH)2碱性电池发展迅猛,某实验小组利用该电池实现电化学合成氨,装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.N极为金属Zn,发生氧化反应
B.理论上若电解液传导6 ml H+,最多可生成44.8 L NH3
C.不考虑其他因素,电池工作一段时间后需补充乙醇电解液
D.Q极电极反应式为N2+2Li++4H++6e-2LiNH2
5.电解法常用于分离提纯物质,某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液进行回收利用(已知:2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O),下列说法不正确的是( )
A.阴极室生成的物质为NaOH和H2
B.阳极的电极反应式是2H2O-4e-4H++O2↑
C.a离子交换膜为阳离子交换膜
D.当外电路中转移2 ml电子时,阳极室可生成1 ml Cr2O72-
6.(2025·广东深圳一模)利用多膜装置通过电解法可以制备KNO3,同时获得一定的副产品,其电解装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.Y膜为阳离子交换膜
B.阴极室溶液中OH-浓度逐渐降低
C.理论上每生成1 ml Cl2,阴极室溶液质量增加46 g
D.理论上每生成标准状况下22.4 L Cl2,阳极室内溶液质量减少149 g
7.(4分)工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染,模拟工艺如图所示,写出电解时铁电极发生的电极反应: ____________________________。
随后,铁电极附近有无色气体产生,写出有关反应的离子方程式: ____________________________。
层次2综合性
8.(2025·广东二模)一种新型锌电池的工作原理如图所示。双极膜中的H2O解离为H+和OH-,两种离子在电场作用下分别向两极迁移。该电池工作时,下列说法不正确的是( )
A.a膜为阴离子交换膜,b膜为阳离子交换膜
B.Ⅱ室中酸性溶液的pH逐渐增大
C.理论上每生成1 ml NH4+,Ⅰ室溶液质量增加532 g
D.理论上电路中每通过4 ml电子,双极膜内有4 ml H2O发生解离
9.(2025·河南二模)工业上利用电解的方法在电极上产生活性氧原子自由基(·O),活性氧具有非常强的氧化性,可以将有机物转化为,在Ⅰ区生成,其电解原理如图所示,M极、N极均为惰性电极。下列说法错误的是( )
A.M极与电源的正极相连
B.电解初始阶段Ⅱ区溶液pH升高
C.产生活性氧的电极反应式为H2O-2e-2H++·O
D.电路中转移2 ml e-时,理论上生成0.5 ml
10.(2025·重庆一模)有机电化学合成是一种有前景的绿色合成技术,利用锂离子电池为电源电化学合成1,2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变,电解时阴极生成气体的速率为x ml·h-1,下列说法错误的是( )
A.电解过程中,锂离子电池中Li+向锂电池的b端移动
B.离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜,离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
C.合成室内发生的反应为CH2CH2+2CuCl2CH2ClCH2Cl+2CuCl
D.中间室补充NaCl的速率为x ml·h-1
11.(2026·广东部分学校高三联考)全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应的原理,该电池储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理含NH4NO3废水制备硝酸和氨水的原理如图所示,a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法不正确的是( )
A.全钒液流电池放电时,a电极的电极反应式为VO2++2H++e-VO2++H2O
B.c电极为阴极,隔膜2为阴离子交换膜
C.装置乙中p口流出液的溶质中含有NH3·H2O
D.当装置乙中产生气体的总体积为33.6 L(标准状况)时,装置甲中理论上有4 ml H+通过质子交换膜
12.(6分)铅酸蓄电池是典型的可充电电池,正、负极都是惰性材料,电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,回答下列问题(不考虑其他反应):
铅酸蓄电池示意图
(1)放电时,正极的电极反应式是____________________________。
电解液中H2SO4的浓度将变 ;当外电路通过1 ml电子时,理论上负极板的质量增加 g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按如图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成 ,B电极上生成 ,此时铅酸蓄电池的正、负极的极性将 (填“不变”或“对换”)。
层次3创新性
13.(2025·湖南永州一模)利用H2O2在碱性条件下实现废水中Cr(Ⅲ)的回收,铬的去除率大于99.5%,其装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.膜a、膜b均为阳离子交换膜
B.废水室中反应的离子方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-2CrO42-+8H2O
C.反应一段时间后,阴极区溶液的pH减小
D.通电过程中石墨N极每产生33.6 L气体,则双极膜内减少54 g H2O
14.(2026·广东深圳多校联考)科学家开发了一种可植入体内的燃料电池,血糖过高时会激活电池产生电流,通过传感器刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素,降低血糖。电池工作时的原理如下图所示(G-CHO代表葡萄糖)。
下列关于该电池工作时的说法不正确的是( )
A.电极Ⅰ附近pH升高
B.电子移动路径:电极Ⅰ→传感器→电极Ⅱ
C.人体内的血糖水平越接近正常值,两极的电势差越小
D.电极Ⅱ的电极反应式为G-CHO+H2O-2e-G-COOH+2H+
参考答案
1.B 解析:由图可知,左侧为原电池,Zn作负极,发生氧化反应,Cu作正极,发生还原反应,右侧为电解池,Cu作阳极,发生氧化反应,石墨作阴极,发生还原反应,A错误,B正确;右侧装置是电解池,铜电极上发生氧化反应,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,C错误;石墨作阴极,发生还原反应,电极反应式为2H++2e-H2↑,D错误。
2.B 解析:甲池中A极为阴极,B极为阳极,若甲池为精炼铜的装置,粗铜应为电解池的阳极,则B极材料是粗铜,A错误;乙池中铁为阴极,石墨为阳极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B正确;乙池中铁为阴极,石墨为阳极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,则乙池中若滴入少量酚酞溶液,开始一段时间后铁极附近变浅红色,C错误;气体摩尔体积未知,无法计算乙池阳极放出氯气的体积,D错误。
3.D 解析:惰性电极a实现将CO2转化为乙烯,C由+4价变为-2价,化合价降低,发生还原反应,则电极a为阴极,与直流电源的负极相连,惰性电极b上氢氧根离子失去电子转化为氧气,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,A正确;由图可知,纳米Cu催化剂上发生CO转化为乙烯的反应,电极反应式为2CO+6H2O+8e-C2H4+8OH-,B正确;OH-从左室穿过阴离子交换膜进入右室,C正确;若乙烯的电解效率为60%,电路中通过2 ml电子时,根据公式得n(生成乙烯所用的电子)=2 ml×60%=1.2 ml,CO2转化为乙烯的电极反应式为2CO2+8H2O+12e-C2H4+12OH-,所以当n(生成乙烯所用的电子)=1.2 ml时,产生的乙烯为0.1 ml,D错误。
4.D 解析:某实验小组利用Zn-Ni(OH)2碱性电池实现电化学合成氨,H2在P电极上失去电子生成H+,P电极为阳极,Q电极为阴极,则M为负极,N为正极。由分析可知,M为负极,则M极为金属Zn,A错误;未说明NH3所处的温度和压强,无法计算生成NH3的体积,B错误;该装置可实现电化学合成氨,由图可知,右侧电解池的总反应方程式为N2+3H22NH3,若不考虑其他因素,则该装置反应前后,理论上乙醇的浓度不变,不需要补充乙醇电解液,C错误;Q电极为阴极,锂离子在阴极与氮气和C2H5OH解离出的氢离子反应生成氨基锂,电极反应式为N2+2Li++4H++6e-2LiNH2,D正确。
5.D 解析:电解时,阳极上水放电:2H2O-4e-O2↑+4H+,浆液中的CrO42-通过阴离子交换膜向阳极移动,从而从浆液中分离出来,因存在2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,则分离后含铬元素的粒子是CrO42-、Cr2O72-;阴极上水放电:2H2O+2e-H2↑+2OH-,混合物浆液中的钠离子通过阳离子交换膜进入阴极,故阴极反应生成氢气和NaOH;电解时,每转移2 ml电子,阳极区生成2 ml H+,由于2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O为可逆反应,则阳极室生成的Cr2O72-小于1 ml,D错误。
6.D 解析:阳极室:2Cl--2e-Cl2↑;阴极室:2H2O+2e-2OH-+H2↑,通过电解法制备KNO3,根据图示,阳极室中的K+进入KNO3溶液,NaNO3溶液中NO3-进入KNO3溶液、Na+进入阴极室生成氢氧化钠。由上述分析可知,Y膜为阴离子交换膜,故A错误;阴极室发生反应2H2O+2e-2OH-+H2↑,OH-浓度逐渐增加,故B错误;生成1 ml Cl2时,转移2 ml电子,阴极室内生成1 ml H2但补充了2 ml Na+,因此阴极室溶液质量增加44 g,故C错误;生成1 ml Cl2(标准状况下体积约为22.4 L)即转移2 ml电子,同时有2 ml K+移向硝酸钾溶液,则阳极室内减少2 ml KCl,即溶液质量减少149 g,故D正确。
7.答案:Fe-2e-Fe2+ 2NO2-+8H++6Fe2+N2↑+6Fe3++4H2O
解析:根据电解原理,阳离子向阴极移动,由装置图可知,A为电源的正极,B为电源的负极,铁作阳极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+;NO2-在酸性条件下具有强氧化性,能将Fe2+氧化,本身被还原成N2,该反应的离子方程式为2NO2-+8H++6Fe2+N2↑+6Fe3++4H2O。
8.C 解析:由装置图可知,Zn失电子为原电池的负极,电极反应式为Zn-2e-+4OH-[Zn(OH)4]2-,Ⅱ室为原电池正极室,正极的电极反应式为NO3-+8e-+10H+NH4++3H2O,则a膜为阴离子交换膜,b膜为阳离子交换膜。由上述分析可知A正确;Ⅱ室消耗氢离子,pH逐渐增大,B正确;理论上每生成1 ml NH4+,转移8 ml电子,Ⅰ室有4 ml Zn发生反应,双极膜中有8 ml OH-移动到Ⅰ室,质量增加4 ml×65 g·ml-1+8 ml×17 g·ml-1=396 g,C错误;理论上电路中每通过4 ml电子,则需要4 ml H+和OH-,双极膜内有4 ml H2O发生解离,D正确。
9.B 解析:转化为发生了氧化反应,M为阳极,阳极(M极)反应生成的H+通过阳离子交换膜进入Ⅱ区;右侧为阴离子交换膜,阴极(N极)反应消耗H+生成OH-,促使Ⅲ区的SO42-通过阴离子交换膜进入Ⅱ区。由上述分析可知,A正确;Ⅱ区左侧为阳离子交换膜,阳极(M极)反应生成的H+通过阳离子交换膜进入Ⅱ区,右侧为阴离子交换膜,阴极(N极)反应消耗H+生成OH-,促使Ⅲ区的SO42-通过阴离子交换膜进入Ⅱ区,Ⅱ区H+和SO42-浓度均增大,酸性增强,电解初始阶段pH降低,B错误;活性氧(·O)具有强氧化性,为氧化产物,应在阳极产生,阳极发生氧化反应,H2O失电子生成·O和H+,电极反应式为H2O-2e-2H++·O,C正确;由题意可知有机物转化反应的方程式为+2·O+2H2O,结合电极反应式可知转移2 ml e-时,生成0.5 ml,D正确。
10.D 解析:由图可知,右侧电极上Cu的化合价由+1价升高为+2价,发生氧化反应,则电极N为阳极,电极b为正极,所以电极M为阴极,电极a为负极,M处电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑,N处电极反应式为CuCl-e-+Cl-CuCl2。锂离子电池中a为负极,b为正极,Li+向锂电池的b端移动,A正确;由图可知,中间室内的Cl-通过离子交换膜Ⅱ进入右室,与CuCl生成CuCl2,左室中水得到电子生成H2、OH-,OH-浓度增大,与中间室移动过来的Na+结合,生成NaOH,所以离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜,Ⅱ为阴离子交换膜,B正确;根据原子守恒可知,合成室内发生的反应为CH2CH2+2CuCl2CH2ClCH2Cl+2CuCl,C正确;电解时阴极生成气体的速率为x ml·h-1,阴极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑,根据电荷守恒可知,中间室移动过来的Na+的速率为2x ml·h-1,故中间室补充NaCl的速率为2x ml·h-1,D错误。
11.D 解析:由图可知,乙装置为电解池,c极为阴极,水在阴极得到电子发生还原反应生成H2和OH-:2H2O+2e-H2↑+2OH-,NH4+通过阳离子交换膜进入X区,与OH-反应生成NH3·H2O,p口流出氨水;d极为阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成O2和H+:2H2O-4e-O2↑+4H+,NO3-通过阴离子交换膜进入Y区,q口流出HNO3;甲装置为原电池,与c极相连的b极为原电池的负极,V2+在负极失去电子发生氧化反应生成V3+:V2+-e-V3+;与d极相连的a极为正极,酸性条件下VO2+在正极得到电子发生还原反应生成VO2+:VO2++e-+2H+VO2++H2O。由以上分析可知A、B、C正确;装置乙产生的气体为H2和O2,标准状况下33.6 L(1.5 ml)气体中,n(H2)∶n(O2)=2∶1,则n(H2)=1.5 ml×23=1 ml、n(O2)=1.5 ml×13=0.5 ml,根据电极反应式可知转移电子数为2 ml,则装置甲放电时,转移电子的物质的量等于通过质子交换膜的H+的物质的量,故有2 ml H+通过质子交换膜,D错误。
12.答案:(1)PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O 小 48 (2)Pb PbO2 对换
解析:(1)根据总反应式可知,放电时正极PbO2得到电子,电极反应式为PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O,负极电极反应式为Pb+SO42--2e-PbSO4;由反应式知放电时消耗H2SO4,则H2SO4的浓度变小;当外电路通过1 ml电子时,理论上负极板的质量增加0.5 ml×96 g·ml-1=48 g。
(2)若按题图连接,B电极为阳极,失去电子发生氧化反应,A电极为阴极,得到电子发生还原反应,B电极上发生的反应为PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++SO42-,A电极上发生的反应为PbSO4+2e-Pb+SO42-,所以A电极上生成Pb,B电极上生成PbO2,此时铅酸蓄电池的正、负极的极性将对换。
13.B 解析:根据图示中氢离子的移动方向可知,N为阴极,则M为阳极,在阳极水失去电子生成氧气、氢离子,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,氢离子结合硫酸根离子生成硫酸,缓冲室中的硫酸根离子通过膜a向左移动,缓冲室中的钠离子通过膜b向右移动,则膜a为阴离子交换膜,膜b为阳离子交换膜,以此解题。由分析可知,A错误;依据图中物质,废水室中Cr3+在碱性条件下被H2O2氧化生成CrO42-,反应的离子方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-2CrO42-+8H2O,B正确;由分析可知,N为阴极,在阴极氢离子得到电子生成氢气,但是同时双极膜中的氢离子向阴极移动,则反应一段时间后,阴极区溶液的pH不变,C错误;没有给出气体所处的条件,无法计算氢气的物质的量,则无法计算减少H2O的质量,D错误。
14.B 解析:燃料电池通入氧化剂氧气的电极Ⅰ为正极,氧气发生还原反应生成水:O2+4e-+4H+2H2O,电极Ⅱ为负极,G-CHO被氧化为G-COOH,电极反应式:G-CHO+H2O-2e-G-COOH+2H+。由电极Ⅰ的电极反应式可知反应消耗H+,则电极Ⅰ附近pH升高,A正确;原电池中电子从负极流入正极,故外电路中电子流向:电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ,B错误;据题干信息,血糖(葡萄糖)过高时会激活电池,产生电流进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素,降低血糖,说明该燃料电池是否工作与血糖的高低有关,人体内的血糖水平越接近正常值,两极的电势差越小,C正确;由上述分析知D正确。