高三化学每天练习20分钟—电化学“多池和多室”串联问题及计算

高三化学每天练习20分钟——电化学“多池和多室”串联问题及计算（有答案和详细解析）

一、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。

1．为一元中强酸，具有较强的还原性，可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述不正确的是(　　)

A．阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

B．产品室中发生反应H＋＋H2PO===H3PO2，该法还可得副产品NaOH

C．原料室中H2PO向左移动，Na＋向右移动，该室pH升高

D．阳膜1的主要作用是防止H2PO进入阳极室被氧化并允许H＋通过

2．用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含Cr2O的酸性废水，最终可将Cr2O转化成Cr(OH)3沉淀而除去，装置如下图。下列说法正确的是(　　)

A．Fe(Ⅱ)为阳极

B．M电极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O

C．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出

D．电路中每转移6 mol电子，最多有1 mol Cr2O被还原

3．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Zn，其他电极均为Cu。下列说法错误的是(　　)

A．电极Ⅰ发生氧化反应

B．相同时间内，电极Ⅱ与电极Ⅳ的质量变化值相同

C．电极Ⅲ的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

D．电流方向：电极Ⅳ→电流表→电极Ⅰ

4．由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。根据如图所示装置，判断下列说法不正确的是(　　)

A．该装置中Cu极为阳极

B．当铜片的质量变化了12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L

C．该装置中b极的电极反应式是H2＋2OH－－2e－===2H2O

D．该装置中a极为正极，发生氧化反应

5．如图所示装置中，a、b、c、d、e、f均为惰性电极，电解质溶液均足量。接通电源后，d极附近显红色。下列说法正确的是(　　)

A．电源B端是正极

B．f极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电

C．欲用丁装置给铜镀银，N应为Ag，电解质溶液为AgNO3溶液

D．a、c电极均有单质生成，它们的物质的量之比为1∶2

二、非选择题

6．某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、X、Y都是铂电极，C、E是铁电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。试回答下列问题：

(1)电源B端的名称是________(填“正极”或“负极”)。

(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是____________________________________________

_____________________________________________________________________________。

(3)设电解质溶液过量，则同一时间内C、D电极上参加反应的单质与生成的单质的物质的量之比是______________________________________________________________________。

(4)欲用丙装置将粗铜(含少量铁、锌等杂质)精炼，G极材料应该是________(填“粗铜”或“精铜”)，电解液中原电解质的物质的量浓度将________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(5)丁装置的现象是__________________________________________________________。

(6)设装置甲中溶液的体积在电解前后都是500 mL，当装置乙中F极所产生气体的体积为4.48 L(标准状况)时，甲池中所生成物质的物质的量浓度为______ mol·L－1。

7．(2019·湖北仙桃模拟)利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O废水，如图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

(1)甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y，Y是N2O5，可循环使用。则石墨Ⅱ是电池的________(填“正”或“负”)极；石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为______________________

______________________________________________________________________________。

(2)工作时，甲池内的NO向________(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)极移动；在相同条件下，消耗的O2和NO2的体积比为__________。

(3)乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为____________________________________________。

(4)若溶液中减少了0.01 mol Cr2O，则电路中至少转移了________ mol电子。

(5)向完全还原为Cr3＋的乙池工业废水中滴加NaOH溶液，可将铬以Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知Cr(OH)3存在以下溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－32，要使c(Cr3＋)降至10－5 mol·L－1，溶液的pH应调至____________。

8．如图所示，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，C池是____池。A池阳极的电极反应式为______________________________________________________________________________，

C池阴极的电极反应式为________________________________________________________。

(2)如果B槽中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设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池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为________。

9．如图所示装置，C、D、E、F都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答：

(1)电源电极A名称为________。

(2)写出C和F的电极名称，以及电极反应式。

C：________________________________________________________________________，

F：________________________________________________________________________。

(3)若装置中通过0.02 mol电子时，通电后甲池溶液体积为200 mL，则通电后所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为________ mol·L－1。

(4)若装置中通过0.02 mol电子时，丁池中电解足量R(NO3)x溶液时，某一电极析出了a g金属R，则金属R的相对原子质量的计算公式为________(用含a、x的代数式表示)。

(5)现用丙池给铜件镀银，则H应该是________(填“铜件”或“银”)。

答案精析

1．　C

解析　阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故A正确；阳极室的H＋通过阳膜1移向产品室，原料室的H2PO通过阴膜移向产品室，所以产品室中发生反应H＋＋H2PO===H3PO2，阴极产生OH－，原料室的Na＋通过阳膜2移向阴极室，所以该法还可得副产品NaOH，故B正确；原料室中H2PO水解使溶液呈碱性，H2PO向左移动，该室pH降低，故C不正确；阳膜1的主要作用是防止H2PO进入阳极室被氧化并允许H＋通过，故D正确。

2．　C

解析　由H＋移动方向可知，M电极是负极，则Fe(Ⅱ)为阴极，故A错误；M电极的电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋，故B错误；Fe(Ⅰ)极产生Fe2＋，6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，电解一段时间后，Fe(Ⅱ)极产生的OH－大量移向阳极区，在Fe(Ⅰ)极附近产生Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀，故C正确；6Fe～12e－～6Fe2＋～Cr2O，电路中每转移6 mol电子，最多有0.5 mol Cr2O被还原，故D错误。

3．　C

解析　电极Ⅰ为原电池的负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，A项正确；电极Ⅱ为原电池的正极，发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，电极Ⅳ为电解池的阴极，发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，由电子守恒可知，相同时间内两电极的质量变化值相同，B项正确；电极Ⅲ为电解池的阳极，发生氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋，C项错误；电流方向与电子流向相反，电流方向应为电极Ⅳ→电流表→电极Ⅰ，D项正确。

4．　D

解析　左池为燃料电池，通入氧气的a电极为正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；b电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。右池为电解池，铜为阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，当铜片溶解12.8 g转移0.4 mol电子时，a电极则消耗0.1 mol氧气，其标准状况下的体积为2.24 L。

5．BD

6．(1)负极　(2)CuSO4＋FeCu＋FeSO4

(3)1∶1　(4)粗铜　变小　(5)Y极附近红褐色变深　(6)0.4

7．(1)正　NO2＋NO－e－===N2O5

(2)石墨Ⅰ　1∶4

(3)Fe－2e－===Fe2＋

(4)0.12

(5)5

8．(1)负　电解　2Cl－－2e－===Cl2↑　

Ag＋＋e－===Ag

(2)0.025 mol·L－1　(3)13

解析　(1)根据已知条件通电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，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 mol，同时可知电极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槽中电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 mol电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 mol，体积为112 mL(标准状况)<224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，则有2x＋2y＝0.02，x＋y＝0.01，解得x＝y＝0.005 mol，则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＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 mol，则c(NaOH)＝＝0.1 mol·L－1，即溶液的pH＝13。

9．答案　(1)正极　(2)阳极，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　阴极，2H＋＋2e－===H2↑　(3)0.05　(4)50ax  (5)铜件

解析　(1)C、D、E、F都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极，将直流电源接通后，F电极附近呈红色，说明F电极附近OH－浓度增大，溶液呈碱性，则F为阴极，所以C、E、G、I为阳极，D、F、H、J为阴极，A为正极、B为负极，C电极上OH－放电、D电极上Cu2＋放电、E电极上Cl－放电、F电极上H＋放电。(2)C为阳极，F为阴极，根据放电顺序书写电极反应式。(3)根据电解方程式：2CuSO4＋2H2OO2↑＋2Cu＋2H2SO4，结合c＝计算即可。(4)由得失电子守恒可知，电解R(NO3)x溶液时，某一极析出了a g金属R，结合Rx＋＋xe－===R进行计算。(5)电镀装置中，镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，电镀液含有镀层金属阳离子。