05素养提升练(十一)模型认知-电化学中的“多池”与“多室”【答案】作业手册

素养提升练(十一)模型认知——电化学中的“多池”与“多室”1.C[解析]Zn、Cu电极和稀硫酸构成原电池,其中Zn作负极,Cu作正极;乙装置是电解池,C为阴极,Pt为阳极,A、B错误;正极的电极反应式为2H++2e-H2↑,当甲中产生0.1molH2时,电路转移0.2mol电子,乙电解池中,阴极上电极反应为Cu2++2e-Cu,根据电子守恒计算得到0.1molCu,其质量为6.4g,C正确;实验一段时间后,甲烧杯的溶液中c(H+)减小,pH增大,D错误。2.D[解析]根据电池总反应Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C,LixC6作负极失电子发生氧化反应,则Li1-xCoO2作正极得电子发生还原反应;a电极一直有气泡,且a的材料为铜,U形管Ⅰ中a为阴极,b为阳极;根据d电极附近的现象,U形管Ⅱ中c为阴极,d为阳极。根据电池总反应,LixC6作负极,则Li1-xCoO2作正极,得电子,A错误;盐酸中的水会稀释Ⅰ中的溶液,故不可复原,B错误;d为阳极,d极反应式为Cu+Cl--e-CuCl,C错误;d电极先产生白色沉淀(CuCl),c极发生还原反应生成OH-,白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH),发生的反应是CuCl+OH-CuOH+Cl-,D正确。3.C[解析]该装置为原电池和电解池的组合装置,光伏并网发电装置为原电池,另一个为电解池,通入NH3得到N2,则b电极为阳极,电极反应式为2NH3+6OH--6e-N2+6H2O,因此a电极为阴极,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,对应可知n为正极,m为负极。正极电势高于负极,则n极电势高于m极电势,A错误;OH-由a极经过离子交换膜到b极,离子交换膜应选择阴离子交换膜,B错误;未说明气体所处的状况(温度和压强),无法计算2.24LH2物质的量,D错误。4.D[解析]燃料电池甲中,通入空气的电极为正极,发生得电子还原反应,乙中铵根离子发生氧化反应生成氮气,右侧电极为负极;与燃料电池正极相连的b极为电解池阳极,与燃料电池负极相连的a极为电解池阴极。原电池中阳离子由负极移向正极,即溶液中的H+由乙室向甲室迁移,A错误;甲室为燃料电池正极,电极反应为O2+4e-+4H+2H2O,溶液pH增大,B错误;a极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,乙室每产生1molN2,转移6mol电子,根据得失电子守恒,a极可生成标准状况下H23mol,标准状况下气体体积为67.2L,C错误;丙室中反应的总方程式为+CH3CN+H2O+H2↑,D正确。5.D[解析]a电极通入氢气、b电极通入氧气,a是燃料电池负极、b是正极。c电极P4发生氧化反应生成Li[P(CN)2],则电极c是阳极、d是阴极,电池工作时电极b连接电极c,A错误;c电极P4发生氧化反应生成Li[P(CN)2],P元素化合价由0价升高为+1价,当生成9.0gLi[P(CN)2]时转移9g90g·mol-1×1=0.1mol电子,根据得失电子守恒,电极a消耗0.05molH2,氢气在标准状况下的体积为1.12L,B错误;燃料电池正极发生反应O2+4e-+2H2O4OH-,反应消耗水,通电一段时间后,若隔膜e为阴离子交换膜,OH-移向负极,则c(KOH)增大,C错误;c电极P4发生氧化反应生成Li[P(CN)2],电极c的电极反应式为P4-4e-+8LiCN4Li[P(CN6.D[解析]电解池中生物发酵液中阳离子要移向产品室反应,说明a极是阴极,则b极是阳极,故a极的电势比b极的低,A正确;由A项分析可知,生物发酵液中阳离子移向产品室,阴离子向右移动,m膜为阳离子交换膜,n膜为阴离子交换膜,B正确;电解过程中生物发酵液中SO42-进入H2SO4极室,BPM产生H+,生成H2SO4,pH逐渐减小,C正确;b极区是阳极区,电渗析过程生成O2,每生成11.2L气体(标准状况)转移电子11.2L22.4L·mol-1×4=2mol,而带两个单位正电荷,与OH-按17.B[解析]NiO(OH)→Ni(OH)2,Ni元素化合价降低,则d为正极,a、b、c分别为负极、正极、负极。放电时,电子不经过电解液,A错误;充电时,b、d为阳极,电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-NiO(OH)+H2O,外电路每通过1mol电子,该电池的2个正极共减轻1mol×1g·mol-1×2=2g,B正确;放电时,c为负极,电极反应式为MH+OH--e-M+H2O,C错误;充电时,b、d极为阳极,连接电源的正极,a、c极为阴极,连接电源的负极,D错误。8.D[解析]以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料,采用电渗析法合成(CH3)4NOH的过程中,根据从左往右第二、三个池中浓度变化得出:钠离子从第四池通过e膜,氯离子从第二池通过d膜,得到c、e均为阳离子交换膜,a为阴极、b为阳极,阳极电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O。由分析,a为阴极,连接电源负极M,b为阳极,连接电源正极N,故电流方向a→M,N→b,A错误;a电极为水放电生成氢气,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,b电极为氢氧根离子放电生成氧气,电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O,转移电子1mol时,a、b两极产生气体物质的量分别为0.5mol和0.25mol,同温同压下体积比为2∶1,B错误;钠离子从第四池通过e膜,[(CH3)4N]+从第二池通过c膜,氯离子从第二池通过d膜,得到c、e均为阳离子交换膜,d为阴离子交换膜,C错误;线路中通过1mole-时,由电极反应可知,b电极室产生0.25molO2,同时有1mol钠离子从第四池通过e膜造成质量减小,Δmb=8g+23g=31g,同时有1mol[(CH3)4N]+从第二池通过c膜,a极生成0.5molH2,Δma=74g-1g=73g,Δma-Δmb=42g,D正确。9.C[解析]由题干电解池装置图可知,a极发生氧化反应,电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,则a极为阳极,b极为阴极,发生还原反应,电极反应为2H++O2+2e-H2O2,然后H2O2把WO42-氧化为WO52-,M将WO52-又还原为WO42-。电解池工作时,电能不可能完全转化为化学能,故该合成方法中的能量转换形式是电能转化为化学能和热能等,A错误;b极为阴极,电极反应式为O2+2e-+2H+H2O2,B错误;a极电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O,b极电极反应式为2H++O2+2e-H2O2,根据电子守恒可知,理论上a极生成的氧气与b极消耗的氧气的质量之比为1∶2,C正确;根据反应H2O2+WO42-WO52-+H2O,M+WO52-N+WO4210.B[解析]由图可知,最左侧为阳极室,水放电生成氧气和H+,最右侧为阴极室,水放电生成氢气和OH-,电解池中阳离子向阴极移动,BP膜中H+均向右侧溶液迁移,F-、Cl-通过M膜、N膜向左侧迁移,故M膜、N膜为一价阴离子交换膜,A正确;工业高盐废水中F-、Cl-通过M膜、N膜向左侧迁移,H+与右侧双极膜迁移出来的OH-中和,故反应后溶液a的溶质主要为ZnSO4和CuSO4,溶液b的溶质主要为右侧迁移过来的F-、Cl-与左侧双极膜迁移过来的H+生成的HF和HCl,B错误;阳极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,当阳极产生22.4L气体(标准状况下为1mol)时,根据电子守恒可知,有4mol离子通过N膜,C正确;电解过程中,若pH过高则会导致Zn2+、Cu2+转化为沉淀,故应控制高盐废水的pH不能过高,D正确。11.D[解析]由图示信息可知,铜电极上反应为NO3-+7H++6e-NH2OH+2H2O,发生还原反应,则Cu电极为阴极,b为电源负极,a为电源的正极,A错误;IrO2-Ti电极为阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,则每转移1mole-,阳极区溶液释放0.25molO2,向阴极区转移1molH+,质量共减少9g,B错误;工作时,每转移6mole-,阳极区通过交换膜向阴极区转移6molH+,但阴极区消耗7molH+,因此pH增大,C错误;当阳极生成1.5mol气体,外电路转移6mole-,生成1mol羟胺,质量为1mol×33g·mol-1=33g,D正确。12.D[解析]Cu电极处发生还原反应生成,可知Cu电极是阴极,Pb电极是阳极,b与外接电源的负极相连,A错误;Pb电极是阳极,电极反应式为Pb+SO42--2e-PbSO4,B错误;转移2mol电子,阳极室有1molSO42-转化为PbSO4沉淀,同时有2molH+移入阴极室,电解一段时间后,阳极室中电解质溶液的质量减小,C错误;阴极的电极反应式为+4H++4e-+H2O,理论上每生成1mol,电路中转移4mole-,D正确。13.D[解析]根据图知,左侧装置能自发地进行氧化还原反应,则该装置为原电池,Zn易失电子作负极,b电极为正极,负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,正极的电极反应式为NO2+e-NO2-,b连接石墨c,则c为阳极,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,d为阴极,电极反应式为NO2-+7H++6e-NH3+2H2O。根据以上分析知,a、b和电解质溶液构成原电池,a为负极,则b为正极,故A正确;c电极上H2O失电子生成O2和H+,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,有氢离子生成,反应中转移4mol电子同时有4molH+通过质子交换膜进入d极区,氢离子的物质的量不变,但由于反应消耗水,溶液的pH减小,故B正确;氢离子由阳极室通过质子交换膜进入阴极室,酸性条件下,d电极上NO2-得电子生成NH3,电极反应式为NO2-+7H++6e-NH3+2H2O,故C正确;6.5gZn的物质的量n=mM=6.5g65g·mol-1=0.1mol,由Zn-2e-Zn2+可知转移0.2mol电子,根据阴极的电极反应式14.D[解析]浓差电池在开始时电解质溶液浓度不同,放电结束后电解质溶液浓度相同,则Cu(2)为负极,Cu(1)为正极,故a为阴极,b为阳极,电解池可制得O2、H2、H2SO4和NaOH,根据电解池原理,左边得到NaOH和H2,右边得到O2、H2SO4。a为电解池的阴极,A正确;电池放电过程中,Cu(2)为负极,则负极上的电极反应为Cu-2e-Cu2+,B正确;当电路中转移2mol电子时,阳极区生成2molH+,要使溶液呈电中性,则1molSO42-通过膜d向右移动,C正确;电池放电过程中,Cu(2)