2024年高中化學(xué)新教材同步 選擇性必修第一冊(cè) 第4章　第2節(jié)　第3課時(shí)　電化學(xué)中多池串聯(lián)及定量計(jì)算

第3課時(shí)電化學(xué)中多池串聯(lián)及定量計(jì)算[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.深入理解原電池、電解池原理中的守恒關(guān)系，建立解決原電池、電解池工作過(guò)程中相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)原電池、電解池原理的理解。2.從簡(jiǎn)單的原電池、電解池的識(shí)別與電極反應(yīng)式的書寫發(fā)展到串聯(lián)電路中原電池、電解池的識(shí)別與電極反應(yīng)式的書寫，培養(yǎng)解決復(fù)雜電化學(xué)問(wèn)題的能力。一、原電池和電解池的綜合1．一池兩用用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：(1)若開(kāi)始時(shí)K與N連接，則構(gòu)成原電池，鐵電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋；石墨電極產(chǎn)生的現(xiàn)象為有無(wú)色氣泡產(chǎn)生。(2)若開(kāi)始時(shí)K與M連接，則構(gòu)成電解池，鐵電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑；石墨電極產(chǎn)生的現(xiàn)象為有淡黃綠色氣泡產(chǎn)生。一段時(shí)間后，溶液的pH增大。(3)若用鋁條和鎂條分別代替圖中石墨和鐵電極，電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液，請(qǐng)寫出原電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。2．多池串聯(lián)(1)判斷電池類型①有外接電源時(shí)，各電池均為電解池。②無(wú)外接電源時(shí)，燃料電池、鉛酸蓄電池等作電源，則其他裝置為電解池。③無(wú)外接電源時(shí)，有活潑性不同的兩電極的一般為原電池，活潑性相同或均為惰性電極的一般為電解池。④根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷。(2)常用解題步驟如圖所示裝置：回答下列問(wèn)題：(1)甲池是______，乙池是將________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能的裝置。答案原電池電化學(xué)(2)寫出甲、乙、丙池中各電極的電極名稱和電極反應(yīng)式。答案A極：負(fù)極，CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2OB極：正極，2O2＋8e－＋4H2O=8OH－Cu極：陽(yáng)極，Cu－2e－=Cu2＋Ag極：陰極，Cu2＋＋2e－=CuPt(Ⅰ)極：陽(yáng)極，2Cl－－2e－=Cl2↑Pt(Ⅱ)極：陰極，Mg2＋＋2H2O＋2e－=H2↑＋Mg(OH)2↓1．如圖所示裝置，下列說(shuō)法不正確的是()選項(xiàng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)溶液A電極B說(shuō)明A打開(kāi)K1，閉合K2NaCl石墨正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B打開(kāi)K1，閉合K2NaClZn金屬Zn逐漸溶解C打開(kāi)K2，閉合K1CuSO4Cu鐵表面鍍銅D打開(kāi)K2，閉合K1CuSO4粗銅電解精煉銅答案D解析打開(kāi)K1、閉合K2為原電池，F(xiàn)e為負(fù)極，石墨為正極，正極上氧氣得電子，則正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A正確；打開(kāi)K1、閉合K2為原電池，Zn為負(fù)極，Zn失去電子生成Zn2＋，負(fù)極逐漸溶解，B正確；打開(kāi)K2、閉合K1為電解池，F(xiàn)e為陰極，Cu為陽(yáng)極，陽(yáng)極的金屬銅逐漸溶解，陰極上Cu2＋得電子生成Cu附著在鐵的表面，C正確；打開(kāi)K2、閉合K1為電解池，F(xiàn)e為陰極，粗銅為陽(yáng)極，電解精煉銅時(shí)陰極應(yīng)該是純銅，D錯(cuò)誤。2．如圖裝置閉合電鍵時(shí)，電流表的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。試回答下列問(wèn)題：(1)A池是________，Zn的電極名稱是________；B池是________，Pt的電極名稱是________。(2)寫出下列有關(guān)反應(yīng)：Zn極的電極反應(yīng)式：_____________________________________________________；Pt極的電極反應(yīng)式：______________________________________________________。(3)B池中的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________。(4)如果要用B池給鐵片鍍上一層Cu，則B池應(yīng)作何改進(jìn)：____________________。答案(1)原電池負(fù)極電解池陽(yáng)極(2)Zn－2e－=Zn2＋2H2O－4e－=4H＋＋O2↑(3)2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑(4)Pt換成Cu，C換成Fe片解析(1)A池電極是Cu和Zn兩種活性電極，B池是Pt和C兩種惰性電極，則A池是原電池，Zn作負(fù)極；B池是電解池，Pt電極是陽(yáng)極。(2)Zn電極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2＋，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋。Pt電極是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑。(3)B池中C電極是陰極，Cu2＋發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，綜合考慮陽(yáng)極反應(yīng)推知，電池總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑。(4)用B池給鐵片鍍上一層Cu，則鐵片作陰極，Cu電極作陽(yáng)極，故將Pt換成Cu，C換成Fe片即可。二、電解池的定量計(jì)算1．常見(jiàn)考查方向無(wú)論是電解單一電解質(zhì)溶液，還是混合溶液，一般考查電解后電極產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體體積、溶液的pH或物質(zhì)的量濃度等。2．常用計(jì)算方法(1)正確書寫電解過(guò)程中各電極或各階段的電極反應(yīng)式。(2)在同一電路中，根據(jù)各電極得失電子數(shù)相等建立等量關(guān)系(若分階段電解，則每個(gè)電極各階段的電極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子數(shù)總和相等)或根據(jù)電解總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。1．用惰性電極電解硫酸銅溶液。若陽(yáng)極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.01mol，陰極無(wú)氣體逸出，則陰極上析出銅的質(zhì)量為()A．0.64g B．1.28gC．2.56g D．5.12g答案B解析解法1根據(jù)得失電子守恒，由電極反應(yīng)式計(jì)算用惰性電極電解硫酸銅溶液，在陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體為氧氣，由2H2O－4e－=4H＋＋O2↑知，產(chǎn)生0.01mol氧氣轉(zhuǎn)移0.04mol電子，則根據(jù)Cu2＋＋2e－=Cu可推出應(yīng)析出0.02mol的銅，其質(zhì)量為1.28g。解法2根據(jù)電解化學(xué)方程式計(jì)算2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4128g1molm0.01molm＝eq\f(128g×0.01mol,1mol)＝1.28g。2．在1LK2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))＝2.0mol·L－1，用石墨電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則原溶液中c(K＋)為()A．2.0mol·L－1 B．1.5mol·L－1C．1.0mol·L－1 D．0.5mol·L－1答案A解析陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陰極發(fā)生的反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu,2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，兩極均收集到22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，即均生成1mol的氣體，根據(jù)得失電子守恒：2H2～4e－～O2、2Cu～4e－～O2，陽(yáng)極生成1mol氧氣說(shuō)明轉(zhuǎn)移4mol電子，而陰極上生成1molH2只得到2mol電子，所以剩余2mol電子由銅離子獲得，c(Cu2＋)＝1mol·L－1，電解前根據(jù)電荷守恒：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝2c(SOeq\o\al(2－,4))，c(K＋)＝(2.0×2－1×2)mol·L－1＝2.0mol·L－1。3．如圖所示，若電解5min時(shí)，測(cè)得銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問(wèn)題：(1)電源中X極是__________(填“正”或“負(fù)”)極。(2)通電5min時(shí)，B中共收集到224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液體積為200mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)＝_________________________________。(3)若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后溶液中仍有Cl－，則電解后溶液的pH＝____________(Kw＝1.0×10－14)。答案(1)負(fù)(2)0.025mol·L－1(3)13解析(1)銅電極增重，說(shuō)明銀在銅電極析出，則銅電極為陰極，X為負(fù)極。(2)C中銅電極增重2.16g，即析出0.02molAg，線路中通過(guò)0.02mol電子；由4e－～O2可知，B中產(chǎn)生的O2只有0.005mol，即112mL；但B中共收集到224mL氣體，說(shuō)明還有112mL是H2，即全部由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005mol，則c(CuSO4)＝eq\f(0.005mol,0.2L)＝0.025mol·L－1。(3)由e－～OH－知，A中生成0.02molOH－，則c(OH－)＝0.1mol·L－1，pH＝13。4．把物質(zhì)的量均為0.1mol的氯化銅和硫酸溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨作電極電解，并收集兩電極所產(chǎn)生的氣體，一段時(shí)間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同。則下列描述正確的是()A．電路中共轉(zhuǎn)移0.6NA個(gè)電子B．陽(yáng)極得到的氣體中O2的物質(zhì)的量為0.2molC．陰極質(zhì)量增加3.2gD．電解后剩余溶液中硫酸的濃度為1mol·L－1答案A解析根據(jù)放電順序，陰離子：Cl－>OH－>SOeq\o\al(2－,4)，陽(yáng)離子：Cu2＋>H＋，該電解過(guò)程分為兩個(gè)階段：第一階段，電解CuCl2溶液：Cu2＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑；第二階段，電解H2O：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑。陽(yáng)極開(kāi)始產(chǎn)生Cl2，后產(chǎn)生O2，陰極開(kāi)始生成Cu，后產(chǎn)生H2，根據(jù)得失電子守恒：Cl2～2e－～Cu,2H2～4e－～O2，可知n(Cu2＋)＝n(Cl2)＝0.1mol,2n(O2)＝n(H2)，n(O2)＝0.1mol，n(Cl2)＝0.1mol，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為(0.1×2＋0.1×4)NA＝0.6NA，A正確、B錯(cuò)誤；陰極析出銅0.1mol，即6.4g，C錯(cuò)誤；電解后溶液的體積未知，不能計(jì)算硫酸的濃度，D錯(cuò)誤。題組一電解池與原電池的綜合應(yīng)用1.如圖，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中，下列分析錯(cuò)誤的是()A．閉合K1構(gòu)成原電池，閉合K2構(gòu)成電解池B．閉合K1，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋C．閉合K2，鐵棒不會(huì)被消耗D．閉合K1，石墨棒周圍溶液pH逐漸減小答案D解析=Fe2＋，B正確；閉合K2構(gòu)成電解池，鐵棒與電源的負(fù)極相連，作陰極不會(huì)被消耗，C正確；閉合K1構(gòu)成原電池，石墨棒是正極，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高，D錯(cuò)誤。2．如圖是鉛酸蓄電池的工作原理示意圖，已知放電時(shí)電池反應(yīng)為PbO2＋Pb＋4H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)=2PbSO4＋2H2O。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．K與N連接時(shí)，該裝置中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．K與N連接時(shí)，H＋向負(fù)極移動(dòng)C．K與M連接時(shí)，a為電源的負(fù)極D．K與M連接時(shí)，陽(yáng)極附近溶液的pH逐漸增大答案C解析K與N連接時(shí)，該裝置是原電池，放電過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A錯(cuò)誤；形成原電池時(shí)H＋向正極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；K與M連接時(shí)，裝置進(jìn)行充電過(guò)程，Pb作為原電池的負(fù)極連接到電源的負(fù)極，所以a是電源的負(fù)極，C正確；K與M連接時(shí)，陽(yáng)極生成PbO2和H＋，附近溶液的pH逐漸減小，D錯(cuò)誤。3．(2023·成都高二檢測(cè))“容和一號(hào)”鐵鉻液流電池的總反應(yīng)為Fe3＋＋Cr2＋eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Fe2＋＋Cr3＋。閉合K1，斷開(kāi)K2時(shí)，工作原理如圖所示，其中a電極上涂有固態(tài)氫化鉍(BiHx)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．充電時(shí)，a電極連接電源的負(fù)極B．放電時(shí)，正極反應(yīng)式為Fe3＋＋e－=Fe2＋C．放電時(shí)，H＋從a極區(qū)移向b極區(qū)D．充電時(shí)，BiHx只起導(dǎo)電的作用答案D解析充電時(shí)為電解池，根據(jù)總反應(yīng)：Fe3＋＋Cr2＋eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Fe2＋＋Cr3＋可知，Cr3＋發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Cr2＋，a電極為陰極，應(yīng)連接電源的負(fù)極，A正確；放電時(shí)，b電極為正極，F(xiàn)e3＋發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Fe2＋，電極反應(yīng)為Fe3＋＋e－=Fe2＋，B正確；電池放電時(shí)，a電極為負(fù)極，b電極為正極，則H＋從a極區(qū)移向b極區(qū)，C正確；充電時(shí)，Cr3＋發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Cr2＋，左側(cè)發(fā)生的反應(yīng)為BiHx＋Cr3＋=Bi＋Cr2＋＋Heq\o\al(＋,x)，BiHx起導(dǎo)電和轉(zhuǎn)移電子的作用，D錯(cuò)誤。題組二電解池的定量計(jì)算4．室溫下，如圖裝置電解一段時(shí)間，當(dāng)某極析出0.32gCu時(shí)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分別為(溶液足量，體積均為100mL且電解前后溶液體積變化忽略不計(jì))()A．13、7、1 B．12、7、2C．1、7、13 D．7、13、1答案A解析n(Cu)＝eq\f(0.32g,64g·mol－1)＝0.005mol，由電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu可知轉(zhuǎn)移的電子為0.01mol，電解時(shí)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液電解方程式分別為2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2KOH＋H2↑＋Cl2↑、2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑、2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。Ⅰ中生成0.01molOH－，c(OH－)＝eq\f(0.01mol,0.1L)＝0.1mol·L－1，pH＝13；Ⅱ中實(shí)質(zhì)是電解水，溶液仍然呈中性，溶液的pH＝7；Ⅲ中生成0.01molH＋，c(H＋)＝eq\f(0.01mol,0.1L)＝0.1mol·L－1，pH＝1，故A正確。5.如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為鉑，在A池中加入0.05mol·L－1氯化銅溶液，B池中加入0.1mol·L－1硝酸銀溶液，進(jìn)行電解。電解初期，a、b、c、d四個(gè)電極上所生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是()A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1答案A解析由電解規(guī)律可知：a、c極為陰極，b、d極為陽(yáng)極。a極上放出銅，b極上放出氯氣，c極上析出銀，d極上放出氧氣。由得失電子守恒可得關(guān)系式：2e－～Cu～Cl2～2Ag～eq\f(1,2)O2，所以a、b、c、d四個(gè)電極上所生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶2∶4∶1。6．(2022·河南南陽(yáng)一中高二月考)用石墨作電極電解1000mL0.1mol·L－1AgNO3溶液，通電一段時(shí)間后關(guān)閉電源，測(cè)得溶液的質(zhì)量減少了13.4g。下列有關(guān)敘述正確的是(NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值)()A．電解過(guò)程中流經(jīng)外電路的電子數(shù)目為0.1NAB．兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.92L氣體C．電解后溶液中H＋濃度為0.01mol·L－1(假設(shè)溶液體積不變)D．加入13.8gAg2CO3可將溶液復(fù)原答案B＋e－=Ag，假設(shè)0.1mol銀離子全部放電，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1mol，則析出金屬銀的質(zhì)量為0.1mol×108g·mol－1＝10.8g，此時(shí)陽(yáng)極上的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋(相當(dāng)于OH－放電)，轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)生成的氧氣的質(zhì)量為0.025mol×32g·mol－1＝0.8g，所以此時(shí)溶液質(zhì)量減少10.8g＋0.8g＝11.6g<13.4g，則接下來(lái)陰極上放電的是氫離子，陽(yáng)極上仍是OH－放電，此階段相當(dāng)于電解水，要電解水的質(zhì)量為13.4g－11.6g＝1.8g，電解1.8g水轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol，所以整個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量為0.3mol，數(shù)目為0.3NA，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由上述分析可知，該電解過(guò)程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑陰極的電極反應(yīng)為Ag＋＋e－=Ag、2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰極上產(chǎn)生氫氣的階段轉(zhuǎn)移0.2mol電子，產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L，所以兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.92L氣體，B項(xiàng)正確；電解過(guò)程中溶液中的氫離子最終增加了0.1mol，所以最后溶液中c(H＋)＝eq\f(0.1mol,1L)＝0.1mol·L－1，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過(guò)程相當(dāng)于減少了氧化銀和水，只加入Ag2CO3不能將溶液復(fù)原，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7．電解一定量的硫酸銅溶液的實(shí)驗(yàn)裝置如圖①所示，電解的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖②所示，橫軸表示電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，縱軸表示電解過(guò)程中產(chǎn)生氣體的總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則下列說(shuō)法正確的是()A．開(kāi)始時(shí)b電極上有紅色物質(zhì)析出，而后有氣泡產(chǎn)生B．a(chǎn)電極上的電子經(jīng)溶液流向b電極再流入直流電源C．在PQ段，產(chǎn)生的H2和O2的體積之比為1∶2D．從開(kāi)始到Q點(diǎn)，裝置中產(chǎn)生的氣體中有0.1mol氧氣答案D解析根據(jù)電子的流向可知，a電極為電解池的陰極、b電極為電解池的陽(yáng)極。b電極上無(wú)紅色物質(zhì)析出，但一直有氧氣產(chǎn)生，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電子僅在外電路中移動(dòng)，溶液中為陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖像和反應(yīng)過(guò)程可知，剛開(kāi)始為電解CuSO4溶液的過(guò)程，僅有氧氣生成，PQ段為電解H2O的過(guò)程，則a電極上生成氫氣，b電極上生成氧氣，且二者的體積之比為2∶1，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在電解過(guò)程中，每轉(zhuǎn)移4mol電子，有1molO2生成，由圖像可知，從開(kāi)始到Q點(diǎn)轉(zhuǎn)移的電子為0.4mol，故有0.1molO2生成，D項(xiàng)正確。8．0.4molCuSO4和0.4molNaCl溶于水，配成1L溶液，用惰性電極進(jìn)行電解，當(dāng)一個(gè)電極得到0.3molCu時(shí)，另一個(gè)電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是()A．5.6L B．6.72LC．1.344L D．11.2L答案A解析陰極0.3molCu析出時(shí)，則得到0.3mol×2＝0.6mol電子，陽(yáng)極Cl－放電失去0.4mol電子，則OH－放電失去0.2mol電子，生成0.2molCl2和0.05molO2，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為(0.2＋0.05)mol×22.4L·mol－1＝5.6L。9．如圖甲、乙為相互串聯(lián)的兩個(gè)電解池，下列說(shuō)法正確的是()A．甲池若為精煉銅的裝置，A極材料是粗銅B．乙池中若滴入少量酚酞溶液，開(kāi)始一段時(shí)間后C極附近變淺紅色C．若甲池為電鍍銅的裝置，陰極增重12.8g，乙池陽(yáng)極放出氣體為4.48LD．Fe極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－答案D解析電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，接外接電源的正極，A極連接電源的負(fù)極，應(yīng)是純銅，A錯(cuò)誤；Fe極是陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，故乙池中Fe電極附近變淺紅色，B錯(cuò)誤，D正確；電鍍銅時(shí)，陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，增重12.8g時(shí)析出0.2molCu，電路中轉(zhuǎn)移0.4mol電子，乙池中陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒推知，析出0.2molCl2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L，其他狀況則不一定，C錯(cuò)誤。10．已知H2O2是一種弱酸，在強(qiáng)堿溶液中主要以HOeq\o\al(－,2)形式存在?，F(xiàn)以Al-H2O2電池電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制備H2，下列說(shuō)法不正確的是()A．電解過(guò)程中，電子的流向?yàn)閍→d→c→bB．電池的正極反應(yīng)為HOeq\o\al(－,2)＋2e－＋H2O=3OH－C．電解時(shí)，消耗5.4gAl，則產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LN2D．c電極是陽(yáng)極，且反應(yīng)后該電極區(qū)溶液pH減小答案A解析根據(jù)題給裝置可知，左側(cè)為原電池，右側(cè)為電解池，d電極上產(chǎn)生H2，根據(jù)電解原理，d電極為陰極，則c電極為陽(yáng)極，a電極為負(fù)極，b電極為正極，電解質(zhì)溶液中沒(méi)有電子通過(guò)，電子流向?yàn)閍→d，c→b，A錯(cuò)誤；b電極為正極，電極反應(yīng)式為HOeq\o\al(－,2)＋2e－＋H2O=3OH－，B正確；根據(jù)得失電子守恒，有eq\f(5.4g,27g·mol－1)×3＝eq\f(VN2,22.4L·mol－1)×2×3，解得V(N2)＝2.24L，C正確；c電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O，消耗OH－，反應(yīng)后該電極區(qū)溶液pH減小，D正確。11．(2022·石家莊高二檢測(cè))Mg-Li1－xFePO4是一種新型二次電池，其裝置的示意圖如下(Li＋透過(guò)膜只允許Li＋通過(guò))。下列說(shuō)法正確的是()A．?dāng)嚅_(kāi)K1、閉合K2，右室的電極為陽(yáng)極，Li＋發(fā)生還原反應(yīng)B．?dāng)嚅_(kāi)K2、閉合K1，右室的電極反應(yīng)式：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4C．?dāng)嚅_(kāi)K2、閉合K1，外電路中通過(guò)amol電子時(shí)，左室溶液質(zhì)量增加12agD．該二次電池的總反應(yīng)為xMg＋xLi2SO4＋2Li1－xFePO4eq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))xMgSO4＋2LiFePO4答案B解析斷開(kāi)K1、閉合K2，該裝置為電解池，右室的電極與外接電源的正極相連作陽(yáng)極，LiFePO4中的鐵元素發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；斷開(kāi)K2、閉合K1，該裝置為原電池，右室的電極為正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4，外電路中通過(guò)amol電子時(shí)，左室有0.5amolMg溶解，同時(shí)有amolLi＋移向右室，因此左室溶液質(zhì)量增加為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0.5amol×24g·mol－1－amol×7g·mol－1))＝5ag，B正確、C錯(cuò)誤；該二次電池的總反應(yīng)為xMg＋xLi2SO4＋2Li1－xFePO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))xMgSO4＋2LiFePO4，D錯(cuò)誤。12．(2022·上海高二檢測(cè))下圖中，甲、乙是兩個(gè)完全相同的光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置，利用它們對(duì)煤漿進(jìn)行脫硫處理。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中a為負(fù)極B．石墨1上消耗1molMn2＋，甲、乙中各轉(zhuǎn)移0.5mol電子C．脫硫反應(yīng)原理為15Mn3＋＋FeS2＋8H2O=15Mn2＋＋Fe3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋D．處理60gFeS2，石墨2上消耗7.5molH＋答案B解析甲、乙兩個(gè)串聯(lián)的光伏發(fā)電裝置可直接等價(jià)于直流電源，由裝置圖可知，石墨1上發(fā)生氧化反應(yīng)，即陽(yáng)極反應(yīng)：Mn2＋－e－=Mn3＋，其對(duì)應(yīng)外接電源的正極，石墨2上發(fā)生還原反應(yīng)，即陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，其對(duì)應(yīng)外接電源的負(fù)極，結(jié)合脫硫裝置圖可知，脫硫反應(yīng)原理為15Mn3＋＋FeS2＋8H2O=15Mn2＋＋Fe3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋。石墨1上消耗1molMn2＋，電極反應(yīng)：Mn2＋－e－=Mn3＋，甲、乙兩個(gè)發(fā)電裝置是串聯(lián)模式，故甲中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)應(yīng)等于乙中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，即甲、乙各轉(zhuǎn)移1mol電子，B錯(cuò)誤；由條件易得n(FeS2)＝×(1＋7×2)＝7.5mol，所以石墨2上發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，需消耗7.5molH＋，D正確。13.常溫下用惰性電極電解200mL氯化鈉、硫酸銅的混合溶液，所得氣體的體積隨時(shí)間的變化如圖所示，根據(jù)圖中信息回答下列問(wèn)題(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，且忽略氣體在水中的溶解和溶液體積的變化)。(1)曲線________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示陽(yáng)極產(chǎn)生氣體的體積變化。(2)氯化鈉的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_______，硫酸銅的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_______。(3)t2時(shí)所得溶液的pH為_(kāi)_______。答案(1)Ⅱ(2)0.1mol·L－10.1mol·L－1(3)1解析(1)陰極上Cu2＋首先放電，故開(kāi)始時(shí)，陰極上無(wú)氣體生成，故曲線Ⅱ表示陽(yáng)極產(chǎn)生氣體的體積變化。(2)0～t1內(nèi)陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，n(Cl2)＝eq\f(0.224L,22.4L·mol－1)＝0.01mol，n(NaCl)＝n(Cl－)＝2n(Cl2)＝0.02mol，c(NaCl)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1；陰極上依次發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu、2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽(yáng)極上依次發(fā)生反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，由圖可知V(H2)＝0.672L，V(Cl2)＝0.224L，V(O2)＝0.448L，由得失電子守恒可知eq\f(0.672L,22.4L·mol－1)×2＋c(Cu2＋)×0.2L×2＝eq\f(0.224L,22.4L·mol－1)×2＋eq\f(0.448L,22.4L·mol－1)×4，解得c(Cu2＋)＝0.1mol·L－1。(3)由4OH－～O2～4H＋可得：n(H＋)＝eq\f(0.336－0.224L,22.4L·mol－1)×4＝0.02mol，則溶液中的c(H＋)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1，pH＝1。14．如圖所示，E為蘸有Na2SO4溶液的濾紙，并滴加幾滴酚酞。A、B分別為Pt片，壓在濾紙兩端，R、S為電源的電極。M、N是用多微孔的Ni制成的電極材料，它在堿溶液中可以視為惰性電極。為電流表，K為開(kāi)關(guān)。C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液。若在濾紙中央點(diǎn)上一滴紫色的KMnO4溶液，斷開(kāi)K，接通電源一段時(shí)間后，C、D中均有氣體產(chǎn)生。(1)外電源的正、負(fù)極分別是R為_(kāi)__________________________，S為_(kāi)_________________。(2)A附近溶液的現(xiàn)象是____________________________，B附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。(3)濾紙上的紫色點(diǎn)向________(填“A”或“B”)移動(dòng)。(4)當(dāng)C、D中的氣體產(chǎn)生到一定量時(shí)，切斷外電源并接通開(kāi)關(guān)K，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，C、D中氣體逐漸減少，C中的電極為_(kāi)_____(填“正”或“負(fù)”)極，有關(guān)的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。答案(1)負(fù)極正極(2)溶液變?yōu)榧t色2H2O－4e－=O2↑＋4