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    2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用:第六章化学反应与能量微专题强化突破12 电化学串联装置的两大模型
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    2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用:第六章化学反应与能量微专题强化突破12 电化学串联装置的两大模型

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    电化学串联装置的两大模型

    1两类串联装置的特点

    无外接电源二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)为电解装置提供电能其中两个电极活动性差异大者为原电池装置即左图为原电池装置右图为电解装置

    有外接电源两烧杯均作电解池且串联电解通过的电流相等

    2.串联类电池的解题流程

    1根据下图装置下列说法不正确的是(  )

    A此装置用于电镀铜时电解一段时间硫酸铜溶液的浓度不变

    Ba为纯铜b为粗铜,该装置可用于粗铜的电解精炼

    C燃料电池中正极反应为O24e2H2O===4OH

    D电子经导线流入b电极

    解析:B。氢氧燃料电池中通入氢气的电极为负极通入氧气的电极为正极b是阴极、a是阳极。A此装置用于电镀铜时阳极溶解的金属铜等于阴极析出的金属铜所以电解质溶液的浓度不变正确;B电解精炼时粗铜作阳极纯铜作阴极a为粗铜b为纯铜错误;C该燃料电池中正极上氧气得电子被还原生成氢氧根离子电极反应为O24e2H2O===4OH正确;D电子从负极沿导线流向b电极、从a电极沿导线流向正极正确。

    2下图装置中abcd均为Pt电极。电解过程中电极bd上没有气体逸出但质量均增大且增重b>d。符合上述实验结果的盐溶液是(  )

    选项

    X

    Y

    A

    MgSO4

    CuSO4

    B

    AgNO3

    Pb(NO3)2

    C

    FeSO4

    Al2(SO4)3

    D

    CuSO4

    AgNO3

    解析:BAXMgSO4b极上生成H2电极质量不增加错误;CXFeSO4YAl2(SO4)3bd极上均产生气体错误;Db极上析出Cud极上析出Ag其中d极质量大于b极质量错误。

    3图,ab是石墨电极通电一段时间后b极附近溶液显红色。下列说法正确的是(  )

    AX极是电源负极Y极是电源正极

    Ba极的电极反应是2Cl2e===Cl2

    C电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大

    DPt极上有6.4 g Cu析出时b极产生2.24 L(标准状况)气体

    解析:Bab是石墨电极通电一段时间后b极附近溶液显红色依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液判断b极是阴极Y为电源负极X为电源正极A错误;a极是氯离子失电子发生的氧化反应电极反应为2Cl2e===Cl2B正确;电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极失电子生成氧气溶液中铜离子在Cu电极得到电子析出铜溶液中氢离子浓度增大溶液的pH逐渐减小CD错误。

    4某同学组装了如图所示的电化学装置电极Al其他均为Cu则下列说法正确的是(  )

    A电流方向:电极Ⅳ→○A 电极

    B电极发生还原反应

    C电极逐渐溶解

    D电极的电极反应:Cu22e===Cu

    解析:A。当多个池串联时两电极材料活泼性相差大的作原电池其他池作电解池由此可知图示中左边两池组成原电池右边组成电解池。A.电子移动方向:电极→○A 电极电流方向与电子移动方向相反A正确。B.原电池负极在工作中失去电子被氧化发生氧化反应B错误。C.原电池正极得电子铜离子在电极上得电子生成铜单质该电极质量逐渐增大C错误。D.电解池中阳极为非惰性电极时电极本身失电子形成离子进入溶液中因为电极为正极因此电极为电解池的阳极其电极反应式为Cu2e===Cu2D错误。

    5如图所示XYQW都是惰性电极将电源接通后W 极附近颜色逐渐加深。下列说法中不正确的是(  )

    A电源的M极为正极

    B甲装置中溶液的pH减小

    C甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为11

    D欲用乙装置给铜镀银U极应该是Ag电镀液选择AgNO3溶液

    解析:CW极附近颜色逐渐加深说明通电时氢氧化铁胶粒移向该电极该极为阴极W连接电源的负极M为正极N为负极A正确;通电时甲装置中X为阳极电极反应为2H2O4e===O24HY为阴极电极反应为2Cu24e===2Cu总反应为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2甲装置中溶液的pH减小B正确;n(O2)n(Cu)12C错误;电镀时镀层金属作阳极U极应该是Ag电镀液为AgNO3溶液D正确。

    6如图装置电解一段时间当某极析出0.32 g Cu 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)(  )

    A1371   B1272

    C1713 D7131

    解析:An(Cu)0.32 g÷64 g/mol0.005 mol由电极反应:Cu22e===Cu可知转移电子为0.01 mol电解时中电池反应方程式分别为2KCl2H2O2KOHH2Cl22H2O2H2O22CuSO42H2O2CuO22H2SO4 中生成0.01 mol OH c(OH)0.01 mol÷0.1 L0.1 mol/LpH13中电解水液仍然呈中性溶液的pH7中生成0.01 mol H c(H )0.01 mol÷0.1 L0.1 mol/LpH1故选项A正确。

    一、选择题

    1如图用氢氧燃料电池电解硫酸钠溶液(均为惰性电极)下列说法正确的是(  )

    选项

    甲池

    乙池

    A

    放电过程中KOH浓度不变

    滴加酚酞试液d极区域溶液先变红

    B

    OH移向a电极

    OH移向d电极

    C

    a电极消耗2.24 L H2(标准状况)

    c电极生成1.12 L O2(标准状况)

    D

    a电极反应:H22e===2H

    d电极反应:4OH4e===O22H2O

    解析:C。甲池中a电极为负极b电极为正极乙池中c电极是阳极d电极是阴极而放电过程中会产生水氢氧化钾的浓度降低A错误。甲池中氢氧根离子移向a电极乙池中氢氧根离子移向c电极B错误。a电极消耗2.24 L的氢气转移0.2 mol电子c电极生成0.05 mol 氧气1.12 L(标准状况)C正确。a电极是氢气失电子但是为碱性环境故书写错误d电极应该进行的是还原反应D错误。

    2某同学按下图所示的装置进行实验。AB为两种常见金属它们的硫酸盐可溶于水K闭合时Y极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是(  )

    A溶液中c(A2)减小

    BB极的电极反应:B2e===B2

    CY电极上有Cl2产生发生还原反应

    D反应初期X电极周围出现白色胶状沉淀

    解析:D。根据Y极有黄绿色气体生成Y极电极反应为2Cl2e===Cl2发生氧化反应Y为电解池的阳极B为原电池的正极A为原电池的负极A极的电极反应为A2e===A2溶液中c(A2)增大AC错误;B极为正极发生还原反应B错误;右边U形管中最初为电解AlCl3溶液X电极为H放电c(H)减小c(OH)增大Al3移向X因此会产生Al(OH)3 白色胶状沉淀D正确。

    3铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO4===2PbSO42H2O研读下图下列判断正确的是(  )

    AK闭合时d电极的电极反应式:PbSO42e===PbSO

    B当电路中通过0.2 mol电子时中消耗的H2SO40.2 mol

    CK闭合时SOc电极迁移

    DK闭合一段时间后可单独作为原电池d电极为负极

    解析:B。根据图示K闭合时为原电池a为正极b为负极;为电解池c为阴极d为阳极。d发生氧化反应:PbSO42e2H2O===PbO24HSOA项错误;根据铅蓄电池的总反应知电路中转移0.2 mol电子时中消耗0.2 mol H2SO4B项正确;K闭合时SO向阳极(d)迁移C项错误;K闭合一段时间后c电极析出Pbd电极析出PbO2电解质溶液为H2SO4溶液此时可以形成铅蓄电池d电极作正极D项错误。

    4电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法即保持污水的pH5.06.0之间通过电解生成Fe(OH)3胶体Fe(OH)3胶体具有吸附作用可吸附水中的污物而使其沉淀下来起到净水的作用其原理如图所示。下列说法正确的是(  )

    A石墨电极上发生氧化反应

    B为增强污水的导电能力可向污水中加入适量乙醇

    C根据图示物质ACO2

    D甲烷燃料电池中CO向空气一极移动

    解析:CA甲烷燃料电池中通入甲烷的电极是负极与负极相连的石墨电极是阴极阴极得电子发生还原反应错误;B乙醇是非电解质不能增强污水的导电能力错误;C根据图示甲烷燃料电池中用熔融碳酸盐作电解质所以正极反应为2CO2O24e===2CO物质ACO2正确;D在燃料电池中阴离子移向负极所以CO向甲烷一极移动错误。

    5如图所示某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是(  )

    A反应一段时间后乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区

    B乙装置中铁电极为阴极电极反应式为Fe2e===Fe2

    C通入氧气的一极为负极发生的电极反应为O24e2H2O===4OH

    D反应一段时间后丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变

    解析:A。甲装置为甲醚燃料电池通入氧气的一极发生还原反应为电池的正极通入甲醚的一极为电池的负极;乙装置为电解饱和氯化钠的装置Fe电极为阴极C电极为阳极丙装置为电解精炼铜的装置粗铜为阳极纯铜为阴极。A乙装置中铁电极反应2H2e===H2所以反应一段时间后装置中生成的氢氧化钠在铁极区正确;B乙装置中铁电极反应为2H2e===H2错误;C通入氧气的一极发生还原反应为原电池的正极发生的电极反应为O22H2O4e===4OH错误;D丙装置中粗铜极除了铜发生氧化反应外活动性在铜前面的金属也要反应但是在纯铜极除铜离子被还原外没有其他离子能被还原根据得失电子相等可知硫酸铜溶液浓度减小错误。

    6假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求即为理想化。为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(  )

    AK闭合时A装置发生吸氧腐蚀,在电路中作电源

    BK断开时B装置锌片溶解有氢气产生

    CK闭合后整个电路中电子的流动方向为①→⑧⑦→⑥⑤→④③→②

    DK闭合后AB装置中pH变大CD装置中pH不变

    解析:A。当K闭合时B装置构成原电池在电路中作电源整个电路中电子的流动方向为B装置中消耗HpH变大A装置中相当于电解饱和食盐水pH变大;C装置中相当于在银上镀铜pH不变;D装置中相当于铜的电解精炼pH不变。

    二、非选择题

    7在如图所示的装置中若通直流电5 min铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。

    (1)电源中X电极为直流电源的________极。

    (2)pH变化:A________(增大”“减小不变下同)B________C________

    (3)通电5 minB中共收集224 mL(标准状况下)气体,溶液体积为200 mL则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)

    (4)AKCl足量且溶液的体积也是200 mL电解后溶液的pH__________(设电解前后溶液体积无变化)

    解析:(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时Ag在阴极发生还原反应变为Ag所以质量增加的铜电极是阴极则银电极是阳极Y是正极X是负极。(2)电解KCl溶液生KOH溶液pH增大;电解CuSO4K2SO4溶液生成H2SO4溶液pH减小;电解AgNO3溶液银为阳极不断溶解Ag浓度基本不变pH不变。(3)通电5 minC中析出0.02 mol Ag电路中通过0.02 mol电子。B中共收集0.01 mol气体若该气体全为氧气则电路中需通过0.04 mol电子电子转移不守恒因此B中电解分为两个阶段先电解CuSO4溶液生成O2后电解水生成O2H2B收集到的气体是O2H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x电解H2O时生成O2的物质的量为y4x4y0.02 mol(电子转移守恒)x3y0.01 mol(气体体积之和)解得xy0.002 5 mol所以n(CuSO4)2×0.002 5 mol0.005 molc(CuSO4)0.005 mol÷0.2 L0.025 mol·L1(4)通电5 minA中放出0.01 mol H2溶液中生成0.02 mol KOHc(OH)0.02 mol÷0.2 L0.1 mol·L1pH13

    答案:(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol·L1 (4)13

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