第四章作業(yè)41電化學(xué)計(jì)算模型多池、多室裝置分值：100分[1~8題，每小題8分]題組一電解池與原電池的綜合應(yīng)用1.(2024·廣東梅州聯(lián)考)某化學(xué)學(xué)習(xí)興趣小組利用如圖裝置制作簡(jiǎn)易的燃料電池，電極Ⅰ、Ⅱ均為石墨電極，下列說(shuō)法不正確的是A.斷開(kāi)K1、閉合K2，一段時(shí)間后，電極Ⅱ附近溶液變紅B.電解一段時(shí)間后，斷開(kāi)K2、閉合K1，此時(shí)電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C.將Na2SO4溶液換成NaCl溶液也能制作成燃料電池D.如將電極Ⅰ、Ⅱ換成鐵電極，兩電極發(fā)生反應(yīng)不變2.如圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說(shuō)法不正確的是A.該過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程B.銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8HCO3-+8e-===CH4+8CO3C.一段時(shí)間后，①池中n(KHCO3)不變D.一段時(shí)間后，②池中溶液的pH一定減小題組二離子交換膜電化學(xué)裝置的分析3.我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了水/有機(jī)混合高能鋰硫電池，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.硫電極為負(fù)極B.Cu2+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向鋰電極方向遷移C.硫電極上發(fā)生的反應(yīng)為2Cu2++S+4e-===Cu2SD.理論上，每消耗1molS，同時(shí)消耗2molLi4.(2025·重慶高二期末)“容和一號(hào)”鐵鉻液流電池的總反應(yīng)為Fe3++Cr2+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)電的作用題組三串聯(lián)電化學(xué)裝置的分析5.用堿性氫氧燃料電池為電源進(jìn)行電解的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.燃料電池工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)為H2===2H++2e-B.若要實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，則a極是鐵，b極是銅C.若要實(shí)現(xiàn)電解精煉銅，則a極發(fā)生氧化反應(yīng)，b極上有銅析出D.a、b兩極均是石墨時(shí)，在相同條件下，當(dāng)電池中消耗22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2時(shí)，a極析出64g銅6.如圖為相互串聯(lián)的三個(gè)裝置，下列說(shuō)法正確的是A.甲池中A極的電極反應(yīng)式為CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+B.若利用乙池在鐵片上鍍銀，則C是鐵片C.向丙池中滴加酚酞，石墨附近溶液先變紅D.若甲池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.4LCH4，則丙池中陽(yáng)極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.15mol題組四電化學(xué)計(jì)算的基本方法7.(2024·廣東湛江高二月考)如圖是一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀，具有自動(dòng)吹起、流量偵測(cè)與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)酒精檢測(cè)。下列說(shuō)法正確的是A.電子由氧氣通入的Pt電極流出B.質(zhì)子(H+)通過(guò)質(zhì)子交換膜從負(fù)極流向正極C.每消耗22.4LO2，會(huì)產(chǎn)生1mol醋酸D.左側(cè)Pt電極表面發(fā)生的反應(yīng)：CH3CH2OH+2e-===CH3COOH+2H+8.用如圖所示裝置電解硫酸銅和氯化鈉的混合溶液，當(dāng)線(xiàn)路中有1.2mol電子通過(guò)時(shí)，甲電極增重并有4.48L(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，下同)氣體生成，乙電極上生成氣體7.84L，則原溶液中硫酸銅與氯化鈉的物質(zhì)的量之比為A.2∶1 B.4∶1 C.2∶3 D.4∶3[9~11題，每小題8分]9.(2024·廣東肇慶模擬)雙極膜是一種復(fù)合膜，在直流電作用下，能把中間界面內(nèi)的H2O解離為H+和OH-，并使離子定向通過(guò)。以鉛酸蓄電池為電源(放電時(shí)總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O)，利用雙極膜電解獲得NaOH與H3PO4的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.N膜為陽(yáng)離子交換膜B.產(chǎn)品室2中溶液pH逐漸增大C.產(chǎn)品室1中反應(yīng)為H2PO4-+2OH-===PD.雙極膜共解離4molH2O時(shí)，理論上鉛酸蓄電池中生成2molPbSO410.已知H2O2是一種弱酸，在強(qiáng)堿溶液中主要以HO2-形式存在。現(xiàn)以Al?H2O2電池電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制備HA.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HO2-+2e-+H2C.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11.如圖中，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++2SO42-D.處理60gFeS2，石墨2上消耗7.5molH+12.(12分)鈉硫電池作為一種新型儲(chǔ)能電池，其應(yīng)用逐漸得到重視和發(fā)展。鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉(Na2Sx)分別作為兩個(gè)電極的反應(yīng)物，固體Al2O3陶瓷(可傳導(dǎo)Na+)為電解質(zhì)，其反應(yīng)原理如圖甲所示：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)你判斷該電池工作的適宜溫度應(yīng)控制在(填字母)。

A.100℃以下 B.100~300℃C.300~350℃ D.350~2050℃物質(zhì)NaSAl2O3熔點(diǎn)/℃97.81152050沸點(diǎn)/℃892444.62980(2)放電時(shí)，電極A為極，電極B發(fā)生

(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。

(3)充電時(shí)，總反應(yīng)為Na2Sx2Na+xS，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：。

(4)(4分)若把鈉硫電池作為電源，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉的混合溶液，如圖乙所示，槽內(nèi)中間用陰離子交換膜隔開(kāi)。通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。試分析左側(cè)溶液藍(lán)色逐漸變淺的可能原因是

。

答案精析1.D2.C3.C4.D[充電時(shí)為電解池，根據(jù)總反應(yīng)：Fe3++Cr2+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)，BiHx起導(dǎo)電和轉(zhuǎn)移電子的作用，D錯(cuò)誤。]5.C[堿性氫氧燃料電池工作時(shí)負(fù)極通入H2，電極反應(yīng)式為H2-2e-+2OH-===2H2O，A錯(cuò)誤；若要實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，則a極(陽(yáng)極)是銅，b極(陰極)是鐵，B錯(cuò)誤；若要實(shí)現(xiàn)電解精煉銅，則a極連接粗銅，發(fā)生氧化反應(yīng)，b極為陰極，Cu2+得電子，b極上有銅析出，C正確；a、b兩極均是石墨時(shí)，在相同條件下，當(dāng)電池中消耗22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2時(shí)，外電路轉(zhuǎn)移2mole-，b極為陰極，析出64g銅，a極為陽(yáng)極，不能析出銅，D錯(cuò)誤。]6.D[結(jié)合圖示裝置可知甲池為燃料電池，乙池和丙池均為電解池。甲池中CH4在堿性條件下失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O，A錯(cuò)誤；若利用乙池在鐵片上鍍銀，鐵片作陰極，即D是鐵片，B錯(cuò)誤；丙池中Fe電極與電源負(fù)極相連，為陰極，石墨電極為陽(yáng)極，在石墨電極生成Cl2，在Fe電極生成H2和NaOH，則向丙池中滴加酚酞，鐵電極附近溶液先變紅，C錯(cuò)誤；若甲池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.4LCH4，反應(yīng)中失去電子的物質(zhì)的量為1.4L22.4L·mol-1×8=0.5mol，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等，則丙池陽(yáng)極也失去0.5mol電子，丙池中陽(yáng)極開(kāi)始時(shí)的電極反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑，溶液中含n(Cl-)=0.1mol，產(chǎn)生0.05molCl2，然后水電離出的OH-放電，電極反應(yīng)為2H2O-4e-===O2↑+4H+，可知轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)生成0.1molO2，即陽(yáng)極上共生成氣體為(0.05+0.1)7.B8.A[該電解池陰極的電極反應(yīng)式為①Cu2++2e-===Cu、②2H2O+2e-===H2↑+2OH-，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為③2Cl--2e-===Cl2↑、④2H2O-4e-===4H++O2↑，甲電極增重，并有4.48L氣體生成，則甲電極為陰極，乙電極為陽(yáng)極，甲電極上生成的氫氣為0.2mol，乙電極上生成氣體7.84L(氯氣和氧氣，共0.35mol)，反應(yīng)共轉(zhuǎn)移1.2mol電子，陰極上反應(yīng)②共得到0.4mol電子，則反應(yīng)①共得到電子1.2mol-0.4mol=0.8mol，可計(jì)算出原溶液中Cu2+的物質(zhì)的量為0.4mol；設(shè)陽(yáng)極產(chǎn)生氯氣的物質(zhì)的量為x，產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量為y，則x+y=0.35mol，2x+4y=1.2mol，聯(lián)立兩個(gè)方程，解得x=0.1mol，y=0.25mol，所以溶液中Cl-為0.2mol，則原溶液中硫酸銅與氯化鈉的物質(zhì)的量之比為0.4∶0.2=2∶1，A正確。]9.D[H+向電極a移動(dòng)，故電極a為陰極，則電極b為陽(yáng)極，M膜為陽(yáng)離子交換膜，原料室中Na+通過(guò)M膜進(jìn)入產(chǎn)品室1得到氫氧化鈉，N膜為陰離子交換膜，原料室中H2PO4-通過(guò)N膜進(jìn)入產(chǎn)品室2，與雙極膜產(chǎn)生的氫離子反應(yīng)生成磷酸，產(chǎn)品室2中溶液pH逐漸減小，故A、B、C錯(cuò)誤；雙極膜共解離4molH2O，即電極a、b處各解離2molH2O，電極a的電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑，解離2molH2O得到2molH+，轉(zhuǎn)移電子2mol，結(jié)合反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O，理論上鉛酸蓄電池中生成2molPbSO4，故D10.A[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HO2-+2e-+H2O===3OH-，B正確；根據(jù)得失電子守恒，有5.4g27g·mol-1×3=V(N2)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-===C11.B[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+，其連接外接電源的正極，石墨2上發(fā)生還原反應(yīng)，即陰極反應(yīng)：2H++2e-===H2↑，其連接外接電源的負(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++2SO42-+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；n(FeS2)=60g120g·mol-1=0.5mol，再根據(jù)脫硫反應(yīng)方程式可得，裝置中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol×(1+7×2)=7.5mol，所以石墨2上發(fā)生還原反應(yīng)：2H++2e-===H12.(1)C(2)負(fù)還原(3)Sx2--2e-===xS(4)右側(cè)溶液中生成的OH-通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入左側(cè)溶液，并與左側(cè)溶液中的I解析(1)原電池