專題4.2電解池【題型1電解池電解原理】【題型2電解原理的應(yīng)用】【題型3新型電解池】【題型4電解池與原電池綜合問(wèn)題】【題型5電子守恒應(yīng)用于電化學(xué)裝置】【題型1電解池電解原理】【例1】在U形管中注入某濃度的CuCl2溶液（足量），插入兩根石墨棒作電極（如圖所示），下列說(shuō)法正確的是A．M電極上的電極反應(yīng)式為Cu2+-2e-=CuB．電池工作時(shí)，外電路中的電子流動(dòng)方向?yàn)镹→電源正極，電源負(fù)極→MC．電池工作一段時(shí)間后，在U形管底部可觀察到紅色物質(zhì)D．電池工作時(shí)，每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，同時(shí)生成2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）O2【答案】B【詳解】A．該裝置為電解池，電解池中陽(yáng)離子移向陰極，則M為陰極，接電源負(fù)極，N為陽(yáng)極，接電源正極，M電極上的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu，A錯(cuò)誤；B．電解池工作時(shí)，電子經(jīng)外電路由正極移向負(fù)極，則外電路中的電子流動(dòng)方向?yàn)镹→電源正極，電源負(fù)極→M，B正確；C．銅離子得電子生成Cu，在M電極沉積，不會(huì)沉積在U形管底部，C錯(cuò)誤；D．CuCl2溶液（足量），陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl--2e-=Cl2↑，不會(huì)生成氧氣，D錯(cuò)誤；故選B?！咀兪?-1】下列有關(guān)原電池或電解池的說(shuō)法正確的是A．原電池中的電極材料一定要參與反應(yīng) B．電鍍、電冶煉利用的都是原電池的原理C．電解池中的陽(yáng)極材料不參與反應(yīng) D．利用電解原理可以對(duì)金屬進(jìn)行電化學(xué)保護(hù)【答案】D【詳解】A．原電池中的電極材料不一定參與反應(yīng)，如氫氧燃料電池的電極，故A錯(cuò)誤；B．電鍍、電冶煉利用的都是電解池的原理，故B錯(cuò)誤；C．電解池中的陽(yáng)極材料可能參與反應(yīng)，如電鍍裝置陽(yáng)極為鍍層金屬，參與反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．利用電解原理，將被保護(hù)的金屬與電源負(fù)極相連作陰極，可以保護(hù)金屬不被腐蝕，故D正確；故選：D。【變式1-2】用銀作電極電解鹽酸時(shí)，下列說(shuō)法正確的是A．溶液的pH升高B．同溫同壓下兩極上放出等體積的氣體C．陰極質(zhì)量增加D．溶液中Cl－的濃度幾乎不變【答案】A【分析】用Ag作電極電解稀鹽酸時(shí)，陽(yáng)極上銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Ag-e-+Cl-=AgCl↓，陰極上電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑；【詳解】A．陰極上電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑，導(dǎo)致溶液中氫離子濃度降低，則溶液的pH增大，故A正確；B．負(fù)極上Ag放電沒(méi)有氣體生成，故B錯(cuò)誤；C．陰極上氫離子放電生成氫氣，則陰極質(zhì)量不變，故C錯(cuò)誤；D．陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Ag-e-+Cl-=AgCl↓，則溶液中c（Cl-）減小，故D錯(cuò)誤；故選：A?！咀兪?-3】下列各項(xiàng)裝置中，工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的成分及濃度均未改變的是A．

B．

C．

D．

【答案】D【詳解】A．有外接電源的屬于電解池，陽(yáng)極上鋅失電子，形成鋅離子進(jìn)入溶液，陰極上銅離子得電子，析出銅，則溶液中硫酸銅濃度減小，硫酸鋅濃度由無(wú)到有，且逐漸增大，A錯(cuò)誤；B．有外接電源的屬于電解池，陽(yáng)極上氫氧根離子放電，陰極上水中的氫離子放電，實(shí)際上是電解水導(dǎo)致溶液中溶液的體積減小，溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則濃度增大，B錯(cuò)誤；C．有外接電源的屬于電解池，陽(yáng)極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，實(shí)際上是電解HCl，所以溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量減小，濃度也減小，C錯(cuò)誤；D．有外接電源的屬于電解池，又屬于電鍍池，陽(yáng)極上銅失電子，陰極上銅離子得電子，所以溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，濃度也不變，D正確；故選D?！咀兪?-4】利用如圖裝置，完成了很多電化學(xué)實(shí)驗(yàn)。有關(guān)此裝置的敘述中，不正確的是

A．若X為鋅棒，Y為NaCl溶液，開(kāi)關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕，這種方法稱為犧牲陽(yáng)極保護(hù)法B．若X為銅棒，Y為硫酸銅溶液，開(kāi)關(guān)K置于N處，可用于鐵表面鍍銅，溶液中銅離子濃度將不變C．若X為銅棒，Y為硫酸銅溶液，開(kāi)關(guān)K置于M處，銅棒質(zhì)量將增加，此時(shí)外電路中的電子會(huì)向銅電極移動(dòng)D．若X為碳棒，Y為NaCl溶液，開(kāi)關(guān)K置于M處，可觀察到X極處冒氣泡【答案】D【分析】當(dāng)開(kāi)關(guān)K置于M時(shí)形成原電池，當(dāng)K置于N時(shí)形成電解池，X作陽(yáng)極，鐵作陰極。【詳解】A．開(kāi)關(guān)K置于M處，為原電池，X為鋅棒，Y為NaCl溶液，鋅比鐵活潑，鋅作負(fù)極，鐵作正極，可減緩鐵的腐蝕，該方法稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，故A正確；B．開(kāi)關(guān)K置于N處，形成電解池，鐵與負(fù)極相連作陰極，銅為陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成銅離子，Y為硫酸銅溶液，銅離子在鐵極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，可用于鐵表面鍍銅，且溶液中銅離子濃度將不變，故B正確；C．開(kāi)關(guān)K置于M處，為原電池，鐵比銅活潑，鐵作負(fù)極，電子由鐵經(jīng)導(dǎo)線流向銅，銅棒上銅離子得電子生成銅單質(zhì)，質(zhì)量增加，故C正確；D．開(kāi)關(guān)K置于M處，X為碳棒，Y為氯化鈉溶液，不存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，不能形成原電池，故D錯(cuò)誤；故選D?！绢}型2電解原理的應(yīng)用】【例2】氯堿工業(yè)上可用如下圖所示裝置制取Cl2和NaOH溶液。下列說(shuō)法正確的是

A．電極A可以使用鐵電極B．電極B上所發(fā)生的電極反應(yīng)為：C．裝置所使用的離子交換膜為陰離子交換膜D．該裝置工作時(shí)可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【答案】B【分析】由題干信息可知，電極A與電源正極相連為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2Cl--2e-=Cl2↑，電極B與電源負(fù)極相連為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，電極A區(qū)的Na+移向電極B區(qū)，據(jù)此分析解題?！驹斀狻緼．由分析可知，電極A與電源正極相連為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，若使用鐵電極，則電極反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+，A錯(cuò)誤；B．由分析可知，電極B與電源負(fù)極相連為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B正確；C．由分析可知，電極A區(qū)的Na+移向電極B區(qū)，裝置所使用的離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，C錯(cuò)誤；D．由題干圖示信息可知，該裝置工作時(shí)為電解池，故將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，D錯(cuò)誤；故答案為：B。【變式2-1】NaCl被稱為“化學(xué)工業(yè)之母”。下列說(shuō)法不正確的是A．“制鈉”：電解熔融的NaCl可制備金屬NaB．“氯堿工業(yè)”：電解飽和食鹽水可獲得Cl2、NaOH和H2C．“侯氏制堿”：將CO2、NH3通入飽和食鹽水中，析出碳酸鈉晶體D．“海水曬鹽”過(guò)程主要發(fā)生物理變化【答案】C【詳解】A．鈉是活潑金屬，“制鈉”時(shí)電解熔融的氯化鈉，得到鈉，同時(shí)生成氯氣，故A正確；B．“氯堿工業(yè)”是指電解飽和食鹽水，可獲得Cl2、NaOH和H2，故B正確；C．“侯氏制堿”：將二氧化碳通入氨化的氯化鈉飽和溶液中，析出碳酸氫鈉，故C錯(cuò)誤；D．“海水曬鹽”過(guò)程主要是把水蒸發(fā)掉，主要發(fā)生物理變化，故D正確；故選C?！咀兪?-2】下列說(shuō)法正確的是A．粗銅精煉時(shí)，純銅做陽(yáng)極B．在鐵制品上鍍銀時(shí)，鐵制品作陰極，硝酸銀溶液作電鍍液C．鐵的吸氧腐蝕過(guò)程中正極反應(yīng)為：D．電解飽和溶液，可制得金屬鈉【答案】B【詳解】A．粗銅精煉時(shí)，純銅做陰極，粗銅做陽(yáng)極，故A錯(cuò)誤；B．在鐵制品上鍍銀時(shí)，鐵制品作陰極，銀作陽(yáng)極，硝酸銀溶液作電鍍液，故B正確；C．鐵的吸氧腐蝕過(guò)程中負(fù)極反應(yīng)為：，正極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-，故C錯(cuò)誤；D．電解NaCl飽和溶液生成氫氧化鈉、氫氣、氯氣，電解熔融氯化鈉可制得金屬鈉，故D錯(cuò)誤；選B?！咀兪?-3】下列關(guān)于電解原理應(yīng)用的說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．氯堿工業(yè)的電解槽需使用陽(yáng)離子交換膜隔開(kāi)兩極產(chǎn)物B．在鐵上鍍銅時(shí)，鐵作陰極C．鈉、鎂、鋁均可通過(guò)電解其熔融氯化物的方法冶煉得到D．電解精煉銅一段時(shí)間，電解質(zhì)溶液中c（Cu2+）略減小【答案】C【詳解】A．電解氯化鈉溶液時(shí)，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，故使用陽(yáng)離子交換膜隔開(kāi)兩極產(chǎn)物，A正確；B．電鍍時(shí)，鍍層金屬作陽(yáng)極，故在鐵上鍍銅時(shí)，鐵作陰極，銅作陽(yáng)極，B正確；C．鈉和鎂是電解熔融氯化物生成金屬單質(zhì)，氯化鋁是共價(jià)化合物，所以熔融時(shí)，它是不導(dǎo)電的，只能電解氧化鋁制取鋁，C錯(cuò)誤；D．電解精煉銅一段時(shí)間，由于粗銅中的Fe等金屬優(yōu)先放電，而陰極只有銅離子放電，則電解質(zhì)溶液中c（Cu2+）略減小，D正確；故選C?！咀兪?-4】已知氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+。以NiSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗鎳（含F(xiàn)e、Zn、Cu、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉，下列說(shuō)法正確的是A．電解過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．粗鎳作陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)C．利用陽(yáng)極泥可回收Cu、Pt、Au等金屬D．溶液中Ni2+的濃度始終不變【答案】C【詳解】A．電解過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，故A錯(cuò)誤；B．電解過(guò)程中，粗鎳作精煉池的陽(yáng)極，比鎳活潑的金屬鋅、鐵和鎳在陽(yáng)極失去發(fā)生氧化反應(yīng)生成金屬陽(yáng)離子，故B錯(cuò)誤；C．電解過(guò)程中，粗鎳作精煉池的陽(yáng)極，比鎳的金屬性弱的銅、鉑和金等金屬不能在陽(yáng)極失去發(fā)生氧化反應(yīng)生成金屬陽(yáng)離子而沉積而形成可以回收的陽(yáng)極泥，故C正確；D．電解過(guò)程中，粗鎳作精煉池的陽(yáng)極，比鎳活潑的金屬鋅、鐵和鎳在陽(yáng)極失去發(fā)生氧化反應(yīng)生成金屬陽(yáng)離子，鎳離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鎳，溶液中鎳離子的濃度減小，故D錯(cuò)誤；故選C?！绢}型3新型電解池】【例3】最近，我國(guó)某科技團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地開(kāi)創(chuàng)了海水原位電解制氫的全新原理與技術(shù)。其技術(shù)原理如下圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．電極B為陰極B．防水透氣層只允許海水以氣態(tài)水分子擴(kuò)散C．該裝置需要定期補(bǔ)充D．陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：【答案】C【分析】電解時(shí)A極區(qū)OH-失電子產(chǎn)生O2，電極A為陽(yáng)極，B極為陰極，水分子得電子產(chǎn)生氫氣，電解池中陰離子定向移動(dòng)到陽(yáng)極，故隔膜為陰離子交換膜；【詳解】A．根據(jù)分析可知，電極B為陰極，選項(xiàng)A正確；B．根據(jù)圖中信息可知，防水透氣層只允許海水以氣態(tài)水分子H2O（g）擴(kuò)散，選項(xiàng)B正確；C．該裝置陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣，陰極產(chǎn)生氫氣，相當(dāng)于電解水，不需要定期補(bǔ)充KOH，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．陽(yáng)極上OH-失電子產(chǎn)生O2，電極反應(yīng)式為：，選項(xiàng)D正確；答案選C?！咀兪?-1】某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時(shí)Li+得電子成為L(zhǎng)i嵌入該薄膜材料中；電極B為L(zhǎng)iCoO2薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說(shuō)法不正確的是A．充電時(shí)，集流體A與外接電源的負(fù)極相連B．放電時(shí)，外電路通過(guò)amol電子時(shí)，薄膜電解質(zhì)損失amolLi+C．放電時(shí)，電極B為正極，反應(yīng)可表示為D．電池總反應(yīng)可表示為【答案】B【分析】在可充電電池中，放電時(shí)，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。在充電時(shí)，負(fù)極與電源的負(fù)極相連，作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)；正極與外接電源的正極相連，作陽(yáng)極，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)。根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則分析判斷離子移動(dòng)方向?！驹斀狻緼．由題中信息可知：該電池充電時(shí)Li+得電子成為L(zhǎng)i嵌入電極A中，可知電極A在充電時(shí)作陰極，故其在放電時(shí)作電池的負(fù)極，而電極B是電池的正極。由圖可知，集流體A與電極A相連，充電時(shí)電極A作陰極，故充電時(shí)集流體A與外接電源的負(fù)極相連，A正確；B．放電時(shí)，外電路通過(guò)amol電子時(shí)，內(nèi)電路中有amolLi+通過(guò)LiPON薄膜電解質(zhì)從負(fù)極遷移到正極，但是LiPON薄膜電解質(zhì)沒(méi)有損失Li+，B錯(cuò)誤；C．放電時(shí)，電極B為正極，發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，反應(yīng)可表示為，C正確；D．電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：LixSi-xe-=Si+xLi+，正極上發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)：Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，兩式相加，可得電池總反應(yīng)可表示為：，D正確；故選B。【變式3-2】燃料電池的供電量易于調(diào)節(jié)，能適應(yīng)用電器負(fù)載的變化，而且不需要很長(zhǎng)的充電時(shí)間，在航天、軍事和交通等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。一種氫氧燃料電池的工作原理如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A．電極電勢(shì)：M<NB．催化劑能提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率C．N的電極反應(yīng)式為D．當(dāng)外電路通過(guò)1mol電子時(shí)，理論上有1molH+從左到右通過(guò)質(zhì)子交換膜【答案】B【分析】根據(jù)裝置圖可知，通入H2的電極M為負(fù)極，通入O2的電極N為正極，H+從左到右通過(guò)質(zhì)子交換膜；【詳解】A．根據(jù)裝置圖可知，通入H2的電極M為負(fù)極，通入O2的電極N為正極，正極的電勢(shì)高于負(fù)極，選項(xiàng)A正確；B．催化劑只能加快反應(yīng)速率，不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．正極的電極反應(yīng)式為，選項(xiàng)C正確；D．當(dāng)外電路通過(guò)1mol電子時(shí)，理論上有1molH+從左到右通過(guò)質(zhì)子交換膜，選項(xiàng)D正確；答案選B?！咀兪?-3】因具有高能量密度的潛力，鋰空氣電池是改進(jìn)當(dāng)今儲(chǔ)能技術(shù)的眾多途徑之一，鋰空氣電池電解法脫除煤中的含硫物質(zhì)（主要是）的原理如圖所示。

下列說(shuō)法正確的是A．充電時(shí)，從陰極區(qū)移向陽(yáng)極區(qū)B．鋰空氣電池放電時(shí)，正極反應(yīng)式為C．陽(yáng)極石墨棒上有無(wú)色氣體產(chǎn)生，該氣體是D．脫硫的化學(xué)方程式為【答案】D【分析】根據(jù)裝置圖可知，左端裝置為化學(xué)電源，右端裝置為電解池，金屬鋰為活潑金屬，作負(fù)極，催化劑為正極，左端石墨為陽(yáng)極，右端石墨為陰極，然后根據(jù)原電池工作原理、電解原理進(jìn)行分析；【詳解】A．充電時(shí)，金屬鋰接電源的負(fù)極，催化劑接電源的正極，根據(jù)電解原理可知，Li+從陽(yáng)極區(qū)移向陰極區(qū)，故A錯(cuò)誤；B．鋰電池的正極區(qū)是堿性環(huán)境，因此鋰空氣電池放電時(shí)，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，故B錯(cuò)誤；C．H+在電解池的陰極上得電子生成氫氣，因此陰極石墨棒上有無(wú)色氣體生成，該氣體為氫氣，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)裝置圖可知，F(xiàn)eS2與Fe3+發(fā)生反應(yīng)生成SO、H+、Fe2+，發(fā)生的離子方程式為，F(xiàn)eS2+14Fe3++8H2O=2SO+16H++15Fe2+，故D正確；答案為D?！咀兪?-4】鍍鉻工業(yè)廢水中的可利用微生物電池催化還原，其工作原理如圖所示（中間虛線表示離子交換膜）。下列說(shuō)法不正確的是

A．若采用該電池電解飽和食鹽水，與a極相連的電極將產(chǎn)生黃綠色氣體B．a(chǎn)極反應(yīng)式為C．該電池工作時(shí)，應(yīng)使用質(zhì)子交換膜D．a(chǎn)極每產(chǎn)生33.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，b極將電室將收集到206g固體【答案】A【分析】由圖可知，a極失去電子為負(fù)極，乙酸發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為：CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+，b極為正極，電極反應(yīng)式為+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，生成的鉻離子水解生成氫氧化鉻，Cr3++3H2O=Cr（OH）3↓+3H+，電子由負(fù)極流向正極，據(jù)此分析解答。【詳解】A．a(chǎn)極為負(fù)極，若采用該電池電解飽和食鹽水，與a極相連的電極為陰極，陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陰極產(chǎn)物為H2、NaOH，不會(huì)產(chǎn)生黃綠色氯氣，故A錯(cuò)誤；B．a(chǎn)極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+，故B正確；C．由兩極反應(yīng)式可知，負(fù)極區(qū)產(chǎn)生氫離子，正極區(qū)消耗氫離子，故氫離子透過(guò)交換膜由左側(cè)向右側(cè)遷移，交換膜為質(zhì)子交換膜，故C正確；D．a(chǎn)極反應(yīng)式為：CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+，每產(chǎn)生33.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）CO2，即=1.5molCO2時(shí)，轉(zhuǎn)移1.5mol×=6mol電子，b極反應(yīng)式為+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，生成的鉻離子水解生成氫氧化鉻，Cr3++3H2O=Cr（OH）3↓+3H+，故b極室將收集到×6mol×103g/mol=206g固體，故D正確；故選：A?！绢}型4電解池與原電池綜合問(wèn)題】【例4】某同學(xué)欲探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下圖，該同學(xué)電解10min后停止實(shí)驗(yàn)，將電解質(zhì)溶液恢復(fù)至室溫，同時(shí)測(cè)得丙池左側(cè)電極質(zhì)量增重3.2g，下列說(shuō)法不正確的是

A．丙池右側(cè)電極減輕質(zhì)量可能大于3.2gB．X為陽(yáng)離子交換膜C．若乙池陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)溶液體積均為200mL，則停止電解時(shí)陰極區(qū)pH=14D．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，甲池溶液pH減小【答案】C【分析】由圖可知，甲池為氫氧燃料電池，左側(cè)通入氧氣的鉑電極為正極，右側(cè)通入氫氣的鉑電極為負(fù)極；乙池電解飽和氯化鈉溶液的電解池，鐵電極為電解池的陰極，石墨電極為陽(yáng)極，X為只允許鈉離子通過(guò)的陽(yáng)離子交換膜；丙池為精煉銅裝置，精銅為精煉池的陰極，粗銅為陽(yáng)極?！驹斀狻緼．粗銅中鋅的摩爾質(zhì)量大于銅，則丙池左側(cè)電極質(zhì)量增重3.2g時(shí)，若粗銅中放電金屬的平均相對(duì)分子質(zhì)量大于64，由得失電子數(shù)目守恒可知，丙池右側(cè)電極減輕質(zhì)量可能大于3.2g，故A正確；B．由分析可知，乙池電解飽和氯化鈉溶液的電解池，X為只允許鈉離子通過(guò)的陽(yáng)離子交換膜，故B正確；C．由得失電子數(shù)目守恒可知，丙池左側(cè)電極質(zhì)量增重3.2g時(shí)，乙池陰極上放電生成氫氧根離子的物質(zhì)的量為×2=0.1mol，則陰極區(qū)氫氧根離子的濃度為=0.5mol/L，溶液的pH為14—lg2，故C錯(cuò)誤；D．甲池為氫氧燃料電池，電池工作時(shí)，實(shí)際上是氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，溶液中氫氧化鉀的物質(zhì)的量不變，水的質(zhì)量增大導(dǎo)致溶液體積增大，則溶液中氫氧根離子濃度減小，溶液pH減小，故D正確；故選C。【變式4-1】為探究原電池的構(gòu)成條件，進(jìn)行了如下兩組實(shí)驗(yàn)，裝置如圖1和圖2所示，下列說(shuō)法不正確的是A．圖1中電子經(jīng)導(dǎo)線從Zn移向Cu B．圖1中銅片上發(fā)生還原反應(yīng)C．圖2中銅棒的a處會(huì)變粗 D．圖2中電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)【答案】D【詳解】A．圖1中構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極，失去電子，電子經(jīng)導(dǎo)線從Zn移向Cu，A正確；B．圖1中Zn為負(fù)極，失去電子，銅片上銅離子得到電子生成銅，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；C．圖2中構(gòu)成Zn-Cu-CuSO4原電池，而銅棒構(gòu)成了電解池，銅棒的a極為陰極，銅離子得到電子生成銅，a處會(huì)變粗，C正確；D．圖2中構(gòu)成Zn-Cu-CuSO4原電池，而銅棒構(gòu)成了電解池，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D錯(cuò)誤；故選D。【變式4-2】鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。（1）某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護(hù)，燒杯內(nèi)液體均為飽和食鹽水。

①在相同條件下，三組裝置中鐵電極腐蝕最快的是（填裝置序號(hào)）。②為防止金屬被腐蝕，可以采用上述（填裝置序號(hào)）裝置原理進(jìn)行防護(hù)。（2）鈷酸鋰電池是目前常見(jiàn)的鋰離子二次電池，電池總反應(yīng)為，用它做電源按下圖裝置進(jìn)行電解。通電后，電極附近先出現(xiàn)白色沉淀（CuCl），后白色沉淀逐漸轉(zhuǎn)變成橙黃色沉淀（CuOH）。

①放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為。②該電池充電時(shí)，極接電源的極，充電時(shí)極的電極反應(yīng)為。（3）試寫(xiě)出裝置Ⅱ中電極附近產(chǎn)生白色沉淀的反應(yīng)式。（4）若裝置Ⅰ為銅上鍍銀，則裝置Ⅰ中形管內(nèi)的溶液為，電解一段時(shí)間后，若銅棒上無(wú)氣體產(chǎn)生，要想使溶液恢復(fù)原狀態(tài)，需加入（填化學(xué)式）.【答案】（1）①②③（2）正極（3）（4）溶液【分析】（1）作原電池的正極或電解池的陰極的電極被保護(hù)；（2）根據(jù)電池總反應(yīng)：可知，放電時(shí)，為負(fù)極，為正極；【詳解】（1）①Fe作原電池負(fù)極被腐蝕；②Zn作負(fù)極，F(xiàn)e作正極被保護(hù)；③Fe作電解池陰極被保護(hù)；腐蝕最快的：①；裝置②③Fe均被保護(hù)，所以可以采用②③裝置原理進(jìn)行防護(hù)；（2）①根據(jù)分析可知，放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式：；②通電后，d電極附近先出現(xiàn)白色沉淀CuCl，銅元素價(jià)態(tài)升高失電子，則d極為陽(yáng)極，c極為陰極，b為陽(yáng)極，a為陰極，m為負(fù)極，n為正極，即該電池充電時(shí)，n極接電源正極；充電時(shí)n極的電極反應(yīng)：；（3）裝置Ⅱ中d作陽(yáng)極，電極附近產(chǎn)生白色沉淀反應(yīng)式：；（4）若裝置Ⅰ中b為陽(yáng)極，a為陰極，為銅上鍍銀，則裝置Ⅰ中形管內(nèi)的溶液應(yīng)為硝酸銀溶液；電解時(shí)，陰極發(fā)生反應(yīng)：，陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：，若銅棒上無(wú)氣體產(chǎn)生，要想使溶液恢復(fù)原狀態(tài)，需加入Ag2O；【變式4-3】某化學(xué)興趣小組同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問(wèn)題。當(dāng)閉合該裝置的開(kāi)關(guān)時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）甲池中負(fù)極的電極反應(yīng)為。（2）乙池中A（石墨）電極為（填“正極”、“負(fù)極”、“陰極”或“陽(yáng)極”）。乙池中B極質(zhì)量增加10.8g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為L(zhǎng)（標(biāo)準(zhǔn)狀況），丙池中（填“C”或“D”）極析出g銅。（3）一種以CO2和甲醇為原料，利用SnO2（mSnO2/CC）和CuO納米片（CuONS/CF）作催化電極，制備甲酸（甲酸鹽）的電化學(xué)裝置的工作原理如圖所示。

注：

（甲酸）的化學(xué)式為HCOOH，書(shū)寫(xiě)方程式時(shí)采用HCOOH即可。①圖中電極a為極，電解過(guò)程中陽(yáng)極電極反應(yīng)式為。②當(dāng)有8molH+通過(guò)質(zhì)子交換膜時(shí)，理論上裝置中生成HCOO-和HCOOH共計(jì)mol?！敬鸢浮浚?）CH3OH＋8OH－－6e－＝CO＋6H2O（2）陽(yáng)極0.56D3.2（3）負(fù)CH3OH-4e-+H2O=HCOOH+4H+6【詳解】（1）甲池中兩電極分別通入甲醇和氧氣，為燃料電池，因此為原電池，通入CH3OH的電極為負(fù)極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液顯堿性，則電極反應(yīng)式為CH3OH＋8OH－－6e－＝CO＋6H2O。（2）乙池中電解AgNO3溶液，其中A電極與甲池的正極相連，作陽(yáng)極，B作陰極，銀離子放電：Ag++e－＝Ag，乙池中B極質(zhì)量增加10.8g時(shí)，即析出銀是10.8g，物質(zhì)的量是，轉(zhuǎn)移0.1mol電子。1mol氧氣得到4mol電子，則根據(jù)電子得失守恒可知甲池中理論上消耗O2的物質(zhì)的量是＝0.025mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.025mol×22.4L/mol＝0.56L；丙池中D電極與甲池中負(fù)極相連，作陰極，銅離子放電，根據(jù)電子得失守恒可知析出銅的物質(zhì)的量是＝0.05mol，質(zhì)量是0.05mol×64g/mol＝3.2g。（3）①由圖可知二氧化碳在左側(cè)電極發(fā)生反應(yīng)，其中碳元素化合價(jià)降低，則a為負(fù)極，則電極b為正極，右側(cè)電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為：CH3OH-4e-+H2O=HCOOH+4H+；②由第一問(wèn)的分析可知，陽(yáng)極反應(yīng)為：CH3OH-4e-+H2O=HCOOH+4H+，陰極電極反應(yīng)為:2CO2+2e-+H2O=HCOO-+HCO，由此可以發(fā)現(xiàn)，若有8molH+通過(guò)質(zhì)子交換膜時(shí)，則轉(zhuǎn)移8mol電子，則此時(shí)該裝置生成HCOO-和HCOOH共計(jì)2mol+4mol=6mol?！绢}型5電子守恒應(yīng)用于電化學(xué)裝置】【例5】本次亞運(yùn)會(huì)火炬燃料甲醇是利用焦?fàn)t氣中的氫氣（H2）與從工業(yè)尾氣中捕集的二氧化碳（CO2）合成，并由遠(yuǎn)程甲醇動(dòng)力重卡提供運(yùn)輸保障。甲醇可作為燃料使用，也可用CH3OH和O2組合形成質(zhì)子交換膜燃料電池，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示：（1）電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，則c電極的反應(yīng)方程式。（2）下圖是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程的裝置示意圖。已知甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2Oa.甲池是（填“原電池”或“電解池”），通入O2的電極作極；b.乙池是（填“原電池”或“電解池”），石墨電極為極，電極反應(yīng)式為。乙池中總反應(yīng)的離子方程式為。一段時(shí)間后丙池極（填“陰極”或“陽(yáng)極”）附近有白色渾濁出現(xiàn)。c.當(dāng)乙池中Ag極的質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗O?mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。【答案】（1）（2）原電池正電解池陽(yáng)陰極280【詳解】（1）由圖可知c電極為電子流出的電極，c為負(fù)極，d為正極，負(fù)極甲醇失電子生成二氧化碳，則c電極的反應(yīng)方程式；（2）結(jié)合甲池中反應(yīng)可知甲池為甲醇燃料電池，為原電池，通入甲醇的電極為負(fù)極，氧氣的電極為正極；乙池為電解池，石墨電極連接原電池正極作陽(yáng)極，則Ag電極為陰極，陽(yáng)極電極反應(yīng)：；乙池中為電解硝酸銀溶液的反應(yīng)，最終生成Ag和氧氣，總反應(yīng)離子方程式為：；丙池為電解氯化鎂溶液，其中陰極水放電生成氫氣和氫氧根離子，氫氧根離子與鎂離子結(jié)合生成白色渾濁；當(dāng)乙池中Ag極的質(zhì)量增加5.40g時(shí)，即生成0.05molAg，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.05mol，根據(jù)電子守恒，則消耗氧氣的物質(zhì)的量0.0125mol，標(biāo)況下氧氣的體積為：0.0125mol×22.4L/mol=0.28L=280mL?！咀兪?-1】在實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置以惰性電極進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)，閉合電鍵一段時(shí)間后，e電極上有固體析出。下列說(shuō)法不正確的是

A．d電極為陽(yáng)極，反應(yīng)中產(chǎn)生黃綠色的有刺激性氣味的氣體B．a(chǎn)、b、c電極附近溶液顏色分別為藍(lán)色、紅色、紅色C．理論上當(dāng)電路中通過(guò)時(shí)，e電極上生成10.8g固體D．f電極上的電極反應(yīng)式為【答案】D【分析】閉合電鍵一段時(shí)間后，e電極上有固體析出，可知e電極上發(fā)生Ag++e-=Ag，e作陰極，則f為陽(yáng)極，N為正極，M為負(fù)極，a、c為陰極，b、d為陽(yáng)極，據(jù)此分析解答?！驹斀狻緼．由上述分析可知d為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：2Cl--2e-=Cl2，氯氣為黃綠色有刺激性氣味的氣體，故A正確；B．a(chǎn)電極上發(fā)生反應(yīng)：，附近溶液顯堿性，使紫色石蕊變藍(lán)色；b電極上發(fā)生反應(yīng)：，附近溶液顯酸性，使石蕊變紅色；c電極上發(fā)生反應(yīng)：，附近溶液顯堿性，使酚酞變紅色，故B正確；C．e電極上發(fā)生反應(yīng)Ag++e-=Ag；當(dāng)電路中通過(guò)時(shí)，e電極上生成0.1molAg，質(zhì)量為10.8g，故C正確；D．的放電能力強(qiáng)于，f電極上的電極反應(yīng)式為，故D錯(cuò)誤；故選：D?！咀兪?-2】甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和液體燃料，可用于制造甲醛和農(nóng)藥。甲醇燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型燃料電池，如圖是以甲醇燃料電池（甲池）為電源的電解裝置。已知：A、B、C、D、E、F都是惰性電極，丙中為溶液（假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變），當(dāng)向甲池通入物質(zhì)和時(shí)，極附近呈紅色。

（1）物質(zhì)的化學(xué)式為，電極的電極反應(yīng)式為。（2）乙裝置中D電極方程式為。（3）丙裝置中總反應(yīng)的離子方程式為。（4）當(dāng)乙裝置中電極收集到（標(biāo)況下）氣體時(shí)，丙中溶液的?！敬鸢浮縊2CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O2H2O+2e-=H2↑+2OH-0.1mol·L-1【詳解】甲為原電池，乙、丙為電解池，當(dāng)向甲池通入氣體a和b時(shí)，D極附近呈紅色，說(shuō)明D為電解池的陰極，C為電解池的陽(yáng)極，b為正極，a為負(fù)極，E為陽(yáng)極，F(xiàn)為陰極：（1）上述分析可知A電極通入的物質(zhì)a為甲醇，B電極通入的b物質(zhì)為O2，A電極通入CH3OH，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的CO2與溶液中的OH-反應(yīng)方程式CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O；（2）乙中是電解飽和食鹽水，反應(yīng)生成Cl2、H2