【优化探究】2023高考化学总复习 专题讲座六 多池串联组合装置的解题方法课时作业

课时作业(二十六)　多池串联组合装置的解题方法一、选择题1．将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是(　　)A．Cu电极上发生还原反应B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动C．片刻后甲池中c(SO)增大D．片刻后可观察到滤纸b点变红色解析：将装置中K闭合，该装置构成原电池，其中Zn电极上发生氧化反应，Cu电极上发生还原反应，故A正确；电子沿Zn→a，在a上溶液中的H＋得到电子，在b上溶液中的OH－失去电子，电子不能直接由a→b，故B错误；该装置工作过程中，甲、乙两烧杯中的SO的浓度都不改变，只是盐桥中的Cl－和K＋分别向甲、乙两烧杯中移动，故C错误；在b处溶液中的OH－失去电子，c(OH－)减小，c(H＋)增大，b处滤纸不可能变红色，故D错误。答案：A2．(2013年高考海南卷)如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d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XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3　答案：D\n3．如图所示，下列叙述正确的是(　　)A．Y为阴极，发生还原反应B．X为正极，发生氧化反应C．Y与滤纸接触处有氧气生成D．X与滤纸接触处变红解析：考查原电池、电解池的反应原理。根据图示的装置可以得出左侧的装置为原电池，右侧的装置为电解池。根据原电池的构成规律：Zn为负极，Cu为正极；由图示连接情况可知X为阳极发生氧化反应，Y为阴极发生还原反应，电极反应分别为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O、2H＋＋2e－===H2↑。因为在Y电极附近H＋的浓度减小，将使H2OH＋＋OH－平衡向右移动，移动的结果是c(OH－)>c(H＋)，溶液显碱性，所以Y电极附近溶液变红色。所以只有A选项正确。答案：A4.用铅蓄电池电解AgNO3、Na2SO3的溶液，a、b、c、d电极材料均为石墨。已知铅蓄电池的总反应为：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)，通电时a电极质量增加，下列说法正确的是(　　)A．电路中通过1mol电子时，Y电极质量增加48gB．放电时铅蓄电池负极的电极反应式为：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋4e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)C．c、d电极产生气体的物质的量之比为1∶2D．X极为负极解析：a极质量增加，即析出了Ag，a为阴极，则Y为负极，X为正极，D项错；B项，所写电极反应式为正极的电极反应式；C项，c为阴极放出H2，d为阳极放出O2，物质的量之比为2∶1。答案：A\n5．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是(　　)A．当有0.1mol电子转移时，a极产生标准状况下1.12LO2B．b极上发生的电极反应是：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－C．c极上发生还原反应，B中的H＋可以通过隔膜进入AD．d极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－===2H2O解析：由图可知a为阴极、b为阳极、气体X为H2、气体Y为O2，c为正极、d为负极。正极、阴极发生还原反应，负极、阳极发生氧化反应，A项、B项、D项错误；在原电池中阳离子移向正极，C项正确。答案：C6．用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置图如图所示，下列说法中正确的是(　　)A．燃料电池工作时，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等解析：氢氧燃料电池的电解质溶液呈酸性，故正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，负极反应式：2H2－4e－===4H＋，A项错误；a极是阳极，b极是阴极，a极逐渐溶解，b极上有铜析出，B项错误；电解精炼铜，a极发生反应：Cu－2e－===Cu2＋，b极发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，C项正确；a极发生反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池中H2发生反应：H2－2e－===2H＋，根据电子守恒，在相同条件下a极产生的O2是电池消耗H2体积的，D项错误。答案：C\n7．(2014年杭州模拟)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。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(　　)A．当K闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B．当K断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；③→②D．当K闭合后，A、B装置中pH变大，C、D装置中pH不变解析：K闭合时B为原电池，作电源。答案：A8．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B．B极的电极反应：B－2e－===B2＋C．Y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：K闭合时左池为原电池，SO移向负极，即A为负极，B为正极，X为阴极，H＋在X极上得电子生成H2，使X附近溶液逐渐呈碱性生成Al(OH)3白色沉淀。答案：D9.(2015年扬州调研)如图所示，将两烧杯中电极用导线相连，四个电极分别为Mg、Al、Pt、C。当闭合开关S后，以下表述正确的是(　　)A．电流表指针不发生偏转B．Al、Pt两极有H2产生C．甲池pH减小，乙池pH不变\nD．Mg、C两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应答案：D10．工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2OB．电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解总反应式发生改变解析：由题图知，碳棒与电源正极相连，是电解池的阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；镀镍铁棒与电源负极相连，是电解池的阴极，电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni。电解过程中为平衡A、C中的电荷，A中的Na＋和C中的Cl－分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B中，这使B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大。因Ni2＋在弱酸性溶液中易发生水解，且氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)，故为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH。若将题图中阳离子膜去掉，由于放电顺序Cl－>OH－，则Cl－移向阳极放电：2Cl－－2e－===Cl2↑，电解总反应式会发生改变。答案：B二、非选择题11.已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减少11.2g。请回答下列问题。(1)A是铅蓄电池的________极，铅蓄电池正极反应式为\n________________________________________________________________________，放电过程中电解液的pH________(填“减小”“增大”或“不变”)。(2)Ag电极的电极反应式是________________________________________________，该电极的电极产物共________g。(3)Cu电极的电极反应式是________________________________________________，CuSO4溶液的浓度________(填“减小”“增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线则x表示________。a．各U形管中产生的气体的体积b．各U形管中阳极质量的减少量c．各U形管中阴极质量的增加量解析：根据在电解过程中铁电极质量减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极做阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，左侧U形管中总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极做阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。答案：(1)负　PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　增大(2)2H＋＋2e－===H2↑　0.4(3)Cu－2e－===Cu2＋　不变(4)b12．新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_______________________________________________________________________________________________________。\n(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_______________________________________________。(3)若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为________________________________________________________________________(法拉第常数F＝9.65×104C/mol，列式计算)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。解析：(1)总反应式为：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；(2)由图可看出一二两池为串联的电源，其中甲烷是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1mol甲烷氧化失去电子8mol，电量为8×96500C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，1L为1/22.4mol，可求电量；甲烷失电子是Cl－失电子数的8倍，则得到氢气为4L(CH4～8Cl－～4Cl2)答案：(1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O(2)H2　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104C　4L