資源聯(lián)系QQ：882901；微信：anluzp培優(yōu)點二十二 電解池的串聯(lián)問題一電解池的串聯(lián)問題典例1某同學按下圖所示的裝置進行實驗。A、B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當K閉合時，SO從右向左通過交換膜移向A極。下列分析正確的是（ ）A溶液中c(A2+)減小BB極的電極反應：B2e=B2+CY電極上有H2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應D反應初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀【答案】D【解析】根據(jù)SO從右向左通過交換膜移向A極，則A極為負極，故A極的電極反應為A2e=A2+，溶液中c(A2+)增大，A錯誤；B極為正極，發(fā)生還原反應，B錯誤；Y電極為陽極，為Cl放電，發(fā)生氧化反應：2Cl2e=Cl2，有Cl2產(chǎn)生，C錯誤；右邊U形管中最初為電解AlCl3溶液，X電極為H+放電，c(H+)減小，c(OH)增大，且Al3+移向X極，因此會產(chǎn)生Al(OH)3白色膠狀沉淀，D正確。典例2如圖所示，通電5 min后，電極5的質(zhì)量增加2.16 g，請回答下列問題：（1）a為電源的(填“正”或“負”)極，C池是 池。A池陽極的電極反應為，C池陰極的電極反應為。（2）如果B池中共收集到224 mL氣體(標準狀況)且溶液體積為200 mL(設電解過程中溶液體積不變)，則通電前溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為。（3）如果A池溶液是200 mL足量的食鹽水(電解過程溶液體積不變)，則通電后，溶液的pH為。【答案】（1）負電解2Cl2e=Cl2Ag+e=Ag（2）0.025 molL1（3）13【解析】根據(jù)已知條件通電5 min后，電極5的質(zhì)量增加2.16 g，說明電極5作陰極，銀離子放電，電極反應為Ag+e=Ag，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.02 mol，同時可知電極6作陽極，與電源的正極相連。同時可得a是負極，b是正極，電極1、3、5作陰極，電極2、4、6作陽極。由此可得（1）中答案。（2）B池中電解總反應為2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4，若轉(zhuǎn)移0.02mol電子時只收集到O2(只電解溶質(zhì))，則根據(jù)關(guān)系式2CuSO4O24e可得n(O2)= 0.005mol，體積為112 mL(標準狀況)224 mL，說明溶質(zhì)CuSO4已耗完，然后電解水。設整個過程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，則有2x+2y=0.02，x+y=0.01，解得x=y= 0.005mol，則c(CuSO4)=0.025 molL1。（3）由于A池中電解液足量，A池中只發(fā)生反應2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2，根據(jù)關(guān)系式NaOHe，生成的n(NaOH)= 0.02mol，則c(NaOH) =0.1molL1，即溶液的pH=13。二對點增分集訓1燒杯A中盛放0.1molL1的H2SO4溶液，燒杯B中盛放0.1molL1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量)，組成的裝置如圖所示。下列說法不正確的是（ ）AA為原電池，B為電解池BA為電解池，B為原電池C當A燒杯中產(chǎn)生0.1mol氣體時，B燒杯中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量也為0.1molD經(jīng)過一段時間，B燒杯中溶液的pH增大【答案】B【解析】構(gòu)成A裝置的是活潑性不同的兩電極，兩電極均浸在電解質(zhì)溶液中，兩極形成了閉合回路，所以A裝置為原電池裝置，且A裝置為B裝置提供電能。A裝置中的電極反應式：正極：2H+2e=H2，負極：Fe2e=Fe2+。B裝置中的電極反應式：陰極：Cu2+2e=Cu，陽極：2Cl2e=Cl2。裝置B是電解氯化銅溶液，銅離子濃度減小，水解程度減小，溶液的pH增大。2圖甲是利用一種微生物將廢水中尿素的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，并生成環(huán)境友好物質(zhì)的裝置，同時利用此裝置在圖乙中的鐵上鍍銅。下列說法中不正確的是（ ）A銅電極應與電極相連接B通過質(zhì)子交換膜由左向右移動C當電極消耗氣體時，則鐵電極增重D電極的電極反應式為【答案】C【解析】根據(jù)題給信息知，甲圖中裝置是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，M是負極，N是正極，電解質(zhì)溶液為酸性溶液，負極上失電子發(fā)生氧化反應，正極上得電子發(fā)生還原反應；在鐵上鍍銅，則鐵為陰極應與負極相連，銅為陽極應與正極相連，根據(jù)得失電子守恒計算。當N電極消耗0.25mol氧氣時，則轉(zhuǎn)移0.254=1mol電子，所以鐵電極增重mol64g/mol=32g，故C錯誤。3工業(yè)上采用如圖裝置模擬在A池中實現(xiàn)鐵上鍍銅，在C裝置中實現(xiàn)工業(yè)KCl制取KOH溶液。下列有關(guān)說法錯誤的是（ ）Aa為精銅，b為鐵制品可實現(xiàn)鍍銅要求Bc為負極，電極反應式為CH3OH+8OH6eCO+6H2OC從e出來的氣體為氧氣，從f出來的氣體為氫氣D鉀離子從電解槽左室向右室遷移，h口出來的為高濃度的KOH溶液【答案】C【解析】根據(jù)圖像可知，B為原電池，氧氣得電子與水反應生成氫氧根離子，d作電池的正極；c上甲醇失電子，與氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水；A、C為電解池g、a為電解池的陽極，b、h為電解池的陰極；a為精銅，作電解池的陽極，失電子，b為鐵制品作陰極，銅離子得電子可實現(xiàn)鍍銅要求，A正確; c為負極，甲醇失電子與溶液中的氫氧根離子反應生成碳酸根離子，電極反應式為CH3OH+8OH6eCO+6H2O，B正確；KCl，e處為陽極，氯離子失電子出來的氣體為氯氣，從f出來的氣體為氫氣，C錯誤；電解槽左側(cè)為陽極室，鉀離子從電解槽左室向右室遷移，h口出來的為高濃度的KOH溶液，D正確。4利用膜技術(shù)原理和電化學原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N2O5，裝置如圖所示，下列說法正確的是（ ）A電極b反應式是O2+4e+2H2O=4OHB電解后乙裝置d電極附近溶液的pH不變Cc電極上的電極反應式為N2O4-2e+H2O=N2O5+2H+D甲中每消耗1mol SO2，乙裝置中有1mol H+通過隔膜【答案】B【解析】甲裝置為原電池，其中a電極為負極、b電極為正極，左側(cè)加入了硫酸，其中的H+可透過質(zhì)子膜而進入右側(cè)極室，所以右側(cè)極室是酸性的，所以電極反應中不能生成OH，而應生成水：O2+4e+4H+=2H2O，A項錯誤；乙裝置是一個電解池，均采用了惰性電極，左側(cè)為陽極，右側(cè)d電極為陰極，其中盛放了硝酸溶液，發(fā)生的反應為：2H+2e=H2，雖然消耗了H+，但同時有等量的H+從陽極區(qū)遷移過來，故溶液的pH不變，B項正確；c電極為陽極，發(fā)生氧化反應：N2O4-2e+2HNO3=2N2O5+2H+，C項錯誤；依據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)相同可知，甲裝置的左側(cè)的電極反應式：SO2-2e+2H2O=4H+SO，可知消耗1mol SO2電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2mol，乙裝置中陽極N2O4-2e+2HNO3=2N2O5+2H+，陰極反應為2H+2e=H2，為了平衡電荷，則有2mol H+通過隔膜，D項錯誤。5某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極為Al，其他均為Cu，則下列說法正確的是（ ）A. 電流方向：電極A電極B. 電極發(fā)生還原反應C. 電極逐漸溶解D. 電極的電極反應：Cu2+2e=Cu【答案】A【解析】燒杯I和II共同組成了一個原電池，I為負極，II為正極，所以第三個燒杯為電解池，III為電解池的陽極，Cu電極放電，IV為電解池的陰極，銅離子放電。電流由原電池的正極經(jīng)用電器流向原電池的負極，所以電流方向：電極A電極，A正確；電極I是原電池的負極，應該發(fā)生氧化反應，B錯誤；銅離子在電極II上得電子，不斷生成銅單質(zhì)附著在電極表面，電極不會溶解，C錯誤；電極III為電解池的陽極，Cu電極放電，電極反應為Cu-2e=Cu2+，D錯誤。6某化學課外活動小組擬用鉛蓄電池進行電絮凝凈水的實驗探究，設計的實驗裝置示意圖如下。下列敘述正確的是（ ）A. Y的電極反應為：Pb-2e+SO=PbSO4B. 電解池內(nèi)僅發(fā)生反應：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2C. 若電解池陰極上有0.5mol H2生成，則鉛蓄電池中消耗H2SO4為98gD.用電絮凝法凈化過的水，pH顯著升高【答案】C【解析】左端裝置為電池，右端裝置為電解池，根據(jù)電解池的裝置圖，鐵電極上H2O轉(zhuǎn)化成H2和OH，鐵電極為陰極，即Al電極為陽極，X為負極，Y為正極。根據(jù)上述分析，Y電極為正極，電極反應式為PbO2+SO+H+2e=PbSO4+H2O，故A錯誤；根據(jù)電解池裝置，Al電極上除有Al3+生成外，還含有O2的生成，故B錯誤；陰極上有0.5mol H2產(chǎn)生，鉛蓄電池的總反應為Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，即有H22e2H2SO4，即鉛蓄電池中消耗硫酸的質(zhì)量為0.5mol298g/mol=98g，故C正確；電解池內(nèi)部發(fā)生的反應是2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2，2H2O2H2+O2，凈化過的水，pH基本保持不變，故D錯誤。7如圖所示，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理的相關(guān)問題，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關(guān)問題：（1）甲烷燃料電池負極電極反應式是：_。（2）石墨電極(C)的電極反應式為_。（3）若在標準狀況下，有2.24 L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體體積為_ L。（4）銅絲a處在開始一段時間的現(xiàn)象為_；原因是_?！敬鸢浮浚?）CH48e+10OH= CO+7H2O（2）2Cl2e=Cl2（3）4.48（4）溶液變紅由于2H+2e=H2，水的電離平衡正向移動，使溶液顯堿性，酚酞遇堿變紅【解析】（1）堿性條件下，甲烷燃料電池總反應為CH4+2O2+2OH=CO+3H2O，正極反應式為O2+4e+2H2O=4OH，所以負極反應式為CH48e+10OH= CO+7H2O。（2）石墨電極(C)為電解池陽極，電極反應式為2Cl2e=Cl2。（3）乙裝置中鐵電極為陰極，電極反應為2H+2e= H2。若在標準狀況下，有2.24 L氧氣參加反應，轉(zhuǎn)移電子0.4 mol，則乙裝置中鐵電極上生成0.2 mol H2，體積為4.48 L。（4）銅絲a為電解池陰極，電極反應為2H+2e= H2，開始一段時間后，水的電離平衡正向移動，使溶液顯堿性，酚酞遇堿變紅。8A、B、C三種強電解質(zhì)，它們在水中電離出的離子如下表所示：陽離子Na+、K+、Cu2+陰離子SO、OH如圖1所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，電極均為石墨電極。接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關(guān)系如圖2所示。請回答下列問題：（1）M為直流電源的_極，b電極上發(fā)生的電極反應為_。（2）計算e電極上生成的氣體在標準狀況下的體積為_。（3）寫出乙燒杯中的總反應方程式：_?！敬鸢浮浚?）負 4OH4e=2H2O+O2 （2）5.6 L （3）2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4。 【解析】測得乙中c電極質(zhì)量增加了16g，由表可知乙中含有Cu2+，結(jié)合離子的共存可知，B為CuSO4，丙中pH不變，則C為硫酸鈉或硫酸鉀，甲中pH增大，則A為KOH或NaOH；（1）c電極析出Cu，由銅離子在陰極得電子生成Cu可知c為陰極，則M為負極，N為正極；b與正極相連，則b為陽極，所以b電極上是氫氧根離子失電子生成氧氣，其電極反應式為：4OH-4e=2H2O+O2；正確答案：負；4OH-4e=2H2O+O2。（2）e與電源負極相連為陰極，則e電極上是氫離子得電子生成氫氣，已知n（Cu）=16g64g/mol=0.25mol，由Cu2e-H2可知生成標況下氫氣的體積為0.25mol22.4L/mol=5.6L；正確答案：5.6L。（3）乙燒杯中為惰性電極電解硫酸銅溶液，總反應為2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4；正確答案：2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4。9如下圖所示的裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色。試完成以下問題：(1)電源A極的名稱是_。(2)甲裝置中電解反應的總化學方程式是_。(3)如果收集乙裝置中產(chǎn)生的氣體，兩種氣體的體積比是_。(4)欲用丙裝置給銅鍍銀，G應該是_(填“銅”或“銀”)，電鍍液的主要成分是_(填化學式) 。(5)裝置丁的現(xiàn)象是_，說明_?！敬鸢浮浚?）正極 （2）2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4 （3）11 （4）Ag AgNO3 （5）Y極附近紅褐色變深 氫氧化鐵膠粒帶正電 【解析】F極附近呈現(xiàn)紅色，說明F極附近生成了OH，電解飽和食鹽水的方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2，放氫生堿，陰極生成堿。F、D、H、Y為陰極，C、E、G、X為陽極，A為正極，B為負極。(1)F極附近生成了OH，為陰極，則B為負極，A為正極，答案為正極；(2)甲裝置中為CuSO4溶液，Cu