高考化学 专题二十二 电解池的串联问题精准培优专练.doc

培优点二十二 电解池的串联问题一电解池的串联问题典例1如下图所示，其中甲池的总反应式为2ch3oh+3o2+4koh=2k2co3+6h2o。下列说法正确的是（ ）a甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置b甲池通入ch3oh的电极反应式为ch3oh6e+2h2o=co+8h+c反应一段时间后，向乙池中加入一定量cu(oh)2固体能使cuso4溶液恢复原浓度d甲池中消耗280 ml(标准状况)o2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体【解析】甲池为原电池，作为电源，电解乙池丙池两个电解池，a错误；通入ch3oh的一极为负极，负极反应：ch3oh6e+8oh=co+6h2o，b错误；应加入cuo或cuco3，c错误；丙池中发生反应：mgcl2+2h2omg(oh)2+cl2+h2，消耗0.0125mol o2，转移0.05mol电子，生成0.025mol mg(oh)2，其质量为1.45g，d正确。【答案】d典例2下图装置闭合电键k时，电流计a的指针将发生偏转。试回答：（1）丙池是_(填“原电池”或“电解池”)，甲中a电极的名称是_(填“正极”或“负极”)，丙中c电极的名称是_(填“阳极”或“阴极”)。（2）乙中cu极的电极反应是_，若电路中有0.02 mol电子通过，则甲中a电极溶解的质量为_g。（3）闭合电键k一段时间后，丙池中生成两种气体和一种碱，则丙池中发生的总化学方程式是_（4）如果要给丙中铁片上镀上一层cu，则丙池应作何改进：_。【解析】（1）甲、乙构成原电池，则丙为电解池，由电子流向可知，锌作负极，即a为负极，c连接b，b为正极，故c为阳极。（2）cu作正极，电极反应式为cu2+2e=cu，a极上发生反应zn2e=zn2+，转移0.02mol电子，消耗锌的质量为0.01mol65gmol10.65g。（3）闭合k，丙池电解饱和食盐水：2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2。（4）电镀：待镀金属作阴极，电解质溶液含镀层离子，镀层金属作阳极，故应将“c”换成“cu”、“nacl溶液”换成“cuso4溶液”。【答案】（1）电解池阳极负极（2）cu2+2e=cu0.65（3）2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2（4）将“c”换成“cu”、“nacl溶液”换成“cuso4溶液”二对点增分集训1某同学按下图所示的装置进行实验。a、b为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当k闭合时，so从右向左通过交换膜移向a极。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h2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】根据so从右向左通过交换膜移向a极，则a极为负极，故a极的电极反应为a2e=a2+，溶液中c(a2+)增大；b极为正极，发生还原反应；y电极为阳极，有cl2产生；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，且al3+移向x极，因此会产生al(oh)3白色胶状沉淀，d正确。【答案】d2如下图所示，甲池的总反应式为n2h4+o2=n2+2h2o，下列关于该电池工作时的说法正确的是（ ）a该装置工作时，ag电极上有气体生成b甲池和乙池中的溶液的ph均减小c甲池中负极反应为n2h44e=n2+4h+d当甲池中消耗0.1mol n2h4时，乙池中理沦上最多产生6.4g固体【解析】甲池作原电池，通入肼的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为n2h44e+4oh=n2+4h2o，正极反应为o2+4e+2h2o=4oh。乙池为电解池，银极为阴极，石墨为阳极，阴极反应为cu2+2e=cu，阳极反应为4oh4e=2h2o+o2。由以上分析可知，a、c错误；甲池生成水，导致溶液中koh浓度降低，则溶液ph减小，乙池中氢氧根离子放电，导致溶液ph减小，b正确；甲池消耗0.1mol n2h4时，转移0.4mol电子，乙池生成0.2mol铜，即12.8g固体，d错误。【答案】b3图1为甲烷和o2构成的燃料电池示意图，电解质为koh溶液，图2为电解alcl3溶液的装置，电极材料均为石墨。用该装置进行实验，反应开始后观察到x电极附近出现白色沉淀。下列说法正确的是（ ）a图1中电解质溶液的ph增大b图2中电解alcl3溶液的总反应为2cl+2h2ocl2+h2+2ohca处通入的气体为ch4，电极反应式为ch4+10oh8e=co+7h2od电解池中cl向x极移动【解析】甲烷和o2构成的燃料电池为原电池，甲烷在负极发生氧化反应，由于观察到x电极附近出现白色沉淀说明产生氢氧化铝沉淀，x电极为电解池的阴极，a为原电池的负极，甲烷失电子，被氧化，c正确；电解alcl3溶液应生成氢氧化铝沉淀，b错误；图1中甲烷的燃料电池不断消耗碱，溶液的ph减小，a错误；电解池中cl向阳极移动，x极为阴极，d错误。【答案】c4下图所示的a、b两个电解池中的电极均为铂，在a池中加入0.05moll1的cucl2溶液，b池中加入0.1moll1的agno3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上析出的物质的物质的量之比是（ ）a2241 b1121c2111 d2121【解析】由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出cu，b极上析出cl2，c极上析出ag，d极上析出o2。由电子守恒可得出：2ecucl22ago2，所以a、b、c、d四个电极上析出物质的物质的量之比为1122241。【答案】a5以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是（ ）a燃料电池工作时，正极反应为o2+2h2o+4e=4ohba极是铜，b极是铁时，溶液中cuso4浓度减小ca、b两极若是石墨，在同温同压下a极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为da极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同【解析】根据图示知乙烷燃料电池中左侧电极为电源的正极，右侧电极为电源的负极，a为电解池的阴极，b为电解池的阳极。该燃料电池工作时，负极产物为co2，说明电解质溶液呈酸性，正极反应为o2+4h+4e=2h2o，a错误；a极是铜，b极是铁时，电解总反应为fe+cuso4=feso4+cu，溶液中硫酸铜浓度减小，b正确；a、b两极若是石墨，a极反应式为cu2+2e=cu，当硫酸铜溶液足量时没有气体产生，c错误；a极是纯铜，b极是粗铜时，为铜的电解精炼，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，但溶解的不只是铜，两极质量变化不相同，d错误。【答案】a6如图所示的装置，x、y都是惰性电极。将电源接通后，向甲中滴入酚酞溶液，在fe极附近显红色。试回答下列问题：（1）在电源中，b电极为_极(填电极名称，下同)；丙装置中y电极为_极。（2）在甲装置中，石墨(c)电极上发生_(填“氧化”或“还原”)反应；甲装置中总的化学方程式是_。（3）丙装置在通电一段时间后，x电极上发生的电极反应式是_。（4）如果乙装置中精铜电极的质量增加了0.64 g，请问甲装置中，铁电极上产生的气体在标准状况下为_l。【解析】（1）由于电源接通后，向甲中滴入酚酞溶液，在fe极附近显红色，说明在fe电极附近的水溶液显碱性。则在该电极上是h+放电，所以fe为阴极，与直流电源的负极相连。因此在电源中，b电极为负极，a电极为正极。在丙装置中y电极为阴极。（2）在甲装置中，石墨(c)电极为电解池的阳极，在阳极上发生氧化反应。由于在nacl溶液中放电能力cloh，所以在c电极上发生氧化反应：2cl2e=cl2。甲装置中总的化学方程式是2nacl+2h2ocl2+h2+2naoh。（3）丙装置在通电一段时间后，阳极x电极上发生的电极反应式是2cl2e=cl2。（4）如果乙装置中精铜电极的质量增加了0.64 g，n(cu)0.01mol。则n(e)0.02mol。由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以铁电极上产生的氢气为0.01mol，在标准状况下为0.224l。【答案】（1）负阴（2）氧化2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2（3）2cl2e=cl2（4）0.2247如下图所示，通电5min后，电极5的质量增加2.16g，请回答下列问题：（1）电源：a是_极，c槽是_池。a槽的阴、阳极电极反应：_。c槽的阴、阳极电极反应：_。（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）室温下如果a槽溶液是200 ml足量的食盐水(电解过程中溶液体积不变)，则通电后溶液的ph为_。【解析】（2）电极5发生的电极反应，ag+e=ag，n(ag)0.02mol，可知电路上通过0.02mol电子。b槽电极4产生o2，n(o2)0.005mol，则b槽电极3产生的h2为0.005mol0.005mol，由于2h+2e=h2，所以cu2+得到电子物质的量为0.01mol，所以n(cu2+)0.005mol，c(cu2+)0.025moll1。（3）a中c(oh)0.100moll1，故ph13。【答案】（1）负电镀阴极：2h+2e=h2；阳极：2cl2e=cl2阴极：ag+e=ag；阳极：age=ag+（2）0.025moll1（3）138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500ml，当装置乙中f极所产生气体的体积为4.48l(标准状况)时，甲池中所生成物质的物质的量浓度为_ moll1。【解析】（1）电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在f极附近显红色，说明是氢离子放电，溶液呈碱性，f极为阴极，也就是说b为负极。（2）铁为阳极，失去电子，溶液中的铜离子得到电子，则总反应式：cuso4+fecu+feso4。（3）由（2）可知铁、铜的物质的量相同。（4）粗铜的精炼，电解质溶液为cuso4溶液，阳极g应该为粗铜，由于其中一些杂质金属放电，导致溶液中的铜离子的浓度减小。（6）由关系式h2feso4可知装置甲中所生成的feso4的物质的量浓度为0.4moll1。【答案】（1）负极（2）cuso4+fecu+feso4（3）11（4）粗铜变小（5）y极附近红褐色变深（6）0.49电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的ph在5.06.0之间，通过电解生成fe(oh)3沉淀。fe(oh)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如下图所示：请回答下列问题：（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此 时，应向污水中加入适量的_。ah2so4 bbaso4 cna2so4 dnaoh（2）电解池阳极的电极反应分别是_；4oh4e=2h2o+o2。（3）电极反应和的生成物反应得到fe(oh)3沉淀的离子方程式是_。（4）该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以ch4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是ch4+4co8e=5co2+2h2o。正极的电极反应是_。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分a物质参加循环。则a物质的化学式是_。（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8 l(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗ch4(标准状况)_l。【解析】（1）保持污水的ph在5.06.0之间，通过电解生成fe(oh)3沉淀时，加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水、显中性的盐，答案选c。（2）活泼金属电极作电解池的阳极时，电极本身放电，所以阳极的电极反应为fe2e=fe2+。（3）fe2+具有还原性，能被氧气氧化为fe3+，则反应得到fe(oh)3沉淀的离子方程式是4fe2+10h2o+o2=4fe(oh)3+8h+。（4）燃料电池中，正极反应一定是氧气得电子的过程，该电池的电解质是熔融碳酸盐，所以正极的电极反应为o2+2co2+4e=2co或2o2+4co2+8e=4co；电池是以熔融