高考电化学多池组合.docx
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高考电化学多池组合.docx
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高考电化学多池组合
1.如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。
下列有关说法正确的是 ( )
A. 反应一段时间后,乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区
B. 乙装置中铁电极为阴极,电极反应式为Fe-2e-
Fe2+
C. 通入氧气的一极为正极,发生的电极反应为O2-4e-+2H2O
4OH-
D. 反应一段时间后,丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
2.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,即保持污水的pH在5.0-6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3胶体。
Fe(OH)3胶体具有吸附作用,可吸附污物而使其沉淀下来,起到净水的作用,其原理如图所示。
下列说法正确的是
A.石墨电极上发生氧化反应B.根据图示,物质A为CO2
C.为增强污水的导电能力,可向污水中加入适量乙醇
D.甲烷燃料电池中CO32-向空气一极移动
3.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO42﹣可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室.下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO42﹣离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O﹣4e﹣=O2+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成
4.如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色.下列说法正确的是( )
A.X是正极,Y是负极B.X是负极,Y是正极
C.CuSO4溶液的PH值逐渐减小D.CuSO4溶液的PH值不变
5.铁镍蓄电池又称爱迪生电池.放电时的总反应为:
Fe+Ni2O3+3H2O═Fe(OH)2+2Ni(OH)2.下列有关该电池的说法错误的是( )
A.电池的电解液为碱性溶液,负极为Fe
B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH﹣﹣2e﹣═Fe(OH)2
C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH减小D.电池充电时,OH﹣向阳极迁移
6.按如图所示装置进行下列不同的操作,其中不正确的是
A.铁腐蚀的速度由大到小的顺序:
只闭合K3>只闭合K1>都断开>只闭合K2
B.只闭合K3,正极的电极反应式:
2H2O+O2+4e-=4OH-
C.先只闭合K1,一段时间后,漏斗内液曲上升,然后再只闭合K2,漏斗内液面上升
D.只闭合K2,U型管左、右两端液面均下降
7.用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后停止通电,若需向溶液中加入1molCu(OH)2才能使溶液恢复至电解前的状态,则电解过程中转移电子的物质的量为( )
A.2molB.4molC.6molD.8mol
8.如图所示,甲池的总反应式为:
CH4+2O2+2KOU=K2CO3+3H2O,下列说法正确的是( )
A.甲池是电能转化为化学能的装置,乙、丙池是化学能转化电能的装置
B.甲池中正极的电极反应式是O2+4e﹣+4H+=2H2OC.反应过程中,乙池的pH逐渐减小
D.甲池中消耗O2的体积与丙池生成气体的总体积在相同条件下的比值为1:
2
9.下列实验中,对应的现象以及解释或结论都正确且具有因果关系的是
选项
操作
现象
解释或结论
A
测定等浓度的Na2CO3和Na2SO3溶液的PH
Na2CO3溶液的PH较大
酸性H2CO3 B 向盛有2ml0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加一定量0.1mol/LNaCl溶液,再向其中滴加一定量0.1mol/LKI溶液, 先有白色沉淀生成,后又产生黄色沉淀 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) C 室温下,取相同大小、形状和质量的Cu粒分别投入0.1mol/L的稀硝酸和10.0mol/L的浓硝酸中 Cu粒与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈 探究浓度对化学反应速率的影响 D 用石墨做电极电解Mg(NO3)2、Cu(NO3)2的混合溶液 阴极上先析出铜 金属活动性: Mg>Cu 10.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重ag时,在阳极上同时产生bL(标准状况)氧气,从而可知M的相对原子质量是( ) A. B. C. D. 11.用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后,向所得溶液中加入0.2molCu(OH)2后,恰好使溶液恢复到电解前的浓度.则电解过程中转移的电子的物质的量为( ) A.0.4molB.0.5molC.0.6molD.0.8mol 12.利用如图装置,完成很多电化学实验.下列有关此装置的叙述中,正确的是( ) A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阴极保护法 B.若X为碳棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,可加快铁的腐蚀 C.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移动 D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于N处,可用于铁表面镀铜,溶液中铜离子浓度将减小 13.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↑+2H2O B.电解过程中,B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少 C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变 14.如图,A池用石墨电极电解NaOH溶液,B池精炼粗铜,一段时间后停止通电,A池中D极产生具有氧化性的气体在标准状况下为2.24L.下列说法正确的是( ) A.A池为电解池,B池为原电池B.D、E两极都发生氧化反应 C.F极应为纯铜板材料D.B池中E极质量增加12.8g 15.用石墨作电极电解+n价金属的硝酸盐溶液,当阴极上析出mg金属时,阳极上产生560mL(标准状况)气体,此金属的相对原子质量应为( ) A.10nB.10mC.10mnD.40mn 16.用石墨作电极电解1mol•L﹣1下列物质的溶液,一段时间后溶液的pH增大的是( ) ①H2SO4②NaOH③Na2SO4④NaCl. A.只有①B.②④C.①②④D.①②③④ 17.电解原理在化学工业中有广泛应用。 下图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。 请回答以下问题: (1)若要在铁制品表面镀上一层银,则①X电极的材料是 ____,电极反应式____________②Y电极反应式__________________。 (2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则 ①X电极反应式_______________ ②Y电极的材料是_______,电极反应式___________________(杂质发生的反应不必写出).③假若电路中有0.04摩尔电子通过时,阴极增重________克。 18.如图所示装置中,b电极用金属M制成,a、c、d为石墨电极,接通电源,金属M沉积于b极,同时a、d电极上产生气泡.试回答: (1)a为 极,c极的电极反应式为: . (2)电解开始时,在B烧杯的中央滴几滴淀粉溶液,你能观察到的现象是 .电解进行一段时间后,罩在c极上的试管中也收集到了气体,此时c极上的电极反应为: . (3)当d电极上收集到44.8ml气体(标准状况)时停止电解,a极上放出了mol气体,若b电极上沉积金属M的质量为0.432g,则此金属的摩尔质量为 . 19. (1)根据图1回答①②: ①打开K2,闭合K1. A电极可观察到的现象 ;B极的电极反应式 . ②打开K1,闭合K2. A电极可观察到的现象是 ;B极的电极反应式为 . (2)根据图2回答③④: ③将较纯净的CuSO4溶液放入上图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应式为 ,电解反应的离子方程式为 ; ④实验完成后,铜电极增重ag,石墨电极产生标准状况下的气体体积 L. 20.如图所示,U形管内盛有100mL的溶液,按要求回答下列问题: (1)打开K2,闭合K1,若所盛溶液为CuSO4溶液: 则A为 极,B极的电极反应式为 .若所盛溶液为KCl溶液: 则B极的电极反应式为 ,K+移向 极(填A、B) (2)打开K1,闭合K2,若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液,则: ①A电极附近可观察到的现象是 .总反应化学方程式是 . ②反应一段时间后打开K2,若忽略溶液的体积变化和气体的溶解,B极产生气体的体积(标准状况)为11.2mL,将溶液充分混合,溶液的pH约为 .若要使电解质溶液恢复到原状态,需向U形管内加入或通入一定量的 . (3)如要用电解方法精炼粗铜,打开K1,闭合K2,电解液选用CuSO4溶液,则A电极的材料应换成是 ,反应一段时间后电解质溶液中Cu2+浓度 (填“增大”、“减小”、“不变”). 21.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。 ①甲烷燃料电池负极的电极反应为_______________________________。 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__________(填化学式),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=9.65×104 C·mol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。 22.下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。 (1)接通电源,经过一段时间后,测得e电极上收集到气体在标准状况下体积为4.48L,乙中c电极质量增加。 据此回答问题: ①电源的N端为 极。 ②电极b上发生的电极反应为 。 ③电解前后甲溶液pH ;乙溶液pH ;丙溶液pH 。 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 (2)写出乙溶液中的电解反应方程式: 需加入 g (填物质名称)复原。 23.下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液,除a、b外,其余电极均为石墨电极。 甲为铅蓄电池,其工作原理为: Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,其两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。 闭合K,发现g电极附近的溶液先变红,20min后,将K断开,此时c、d两极上产生的气体体积相同;据此回答: (1)a电极的电极材料是(填“PbO2”或“Pb”)。 (2)丙装置中发生电解的总反应方程式为 (3)电解20min时,停止电解,此时要使乙中溶液恢复到原来的状态,需要加入的物质及其物质的量是。 (4)20min后将乙装置与其他装置断开,然后在c、d两极间连接上灵敏电流计,发现电流计指针偏转,则此时c电极为极,d电极上发生反应的电极反应式为。 (5)电解后取amL丁装置中的溶液,向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH3COOH溶液,当加入bmLCH3COOH溶液时,混合溶液的pH恰好等于7(体积变化忽略不计)。 已知CH3COOH的电离平衡常数为1.75×10-5,则a/b=。 24. (1)图中甲池中OH-移向极(填“CH3OH”或“O2”)。 (2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式: 。 (3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液,附近变红的电极为极(填“A”或"B”),并写出此电极的反应式: ____。 (4)乙池中总反应的离子方程式: ____。 (5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.4g时,乙池的pH是(若此时乙池中溶液的体积为500mlL);此时丙池某电极析出1.60g某金属,则丙中的某盐溶液可能是(填序号)。 A.MgSO4B.CuSO4C.AgNO3D.AlCl3 试卷答案 1.A 2.B 试题分析: A.甲烷、空气燃料电池中,通甲烷的电极是负极,则石墨电极为阴极,阴极上发生还原反应,A项错误;B.通入甲烷的石墨电极作负极,反应式为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,物质A为CO2,B项正确;C.乙醇是非电解质,不能增强导电性,C项错误;D.在原电池中,阴离子向负极移动,则甲烷燃料电池中CO32-向甲烷一极移动,D项错误;答案选B。 3.B 【考点】原电池和电解池的工作原理. 【分析】A、阴离子向阳极(即正极区)移动,氢氧根离子放电pH减小; B、从两极的电极反应和溶液的电中性角度考虑; C、负极即为阴极,发生还原反应,氢离子放电; D、当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25mol的O2生成. 【解答】解: A、阴离子向阳极(即正极区)移动,氢氧根离子放电pH减小,故A错误; B、直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO42﹣可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室,通电时,氢氧根离子在阳极区放电生成水和氧气,考虑电荷守恒,两膜中间的硫酸根离子会进入正极区,与氢离子结合成硫酸;氢离子在阴极得电子生成氢气,考虑电荷守恒,两膜中间的钠离子会进入负极区,与氢氧根离子结合成氢氧化钠,故可以得到NaOH和H2SO4产品,故B正确; C、负极即为阴极,发生还原反应,氢离子得电子生成氢气,故C错误; D、每生成1mol氧气转移4mol电子,当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25mol的O2生成,故D错误. 故选B. 4.AC 【考点】电解原理. 【分析】通电电解氯化钠溶液时,b极附近溶液呈红色,说明b连接的Y为电源的负极,则X为正极,电解硫酸铜时,阳极上会产生氧气,阴极上会产生金属铜,根据电解方程式确定溶液pH的变化. 【解答】解: A、通电电解氯化钠溶液时,b极附近溶液呈红色,说明b连接的Y为电源的负极,则X为正极,故A正确; B、通电电解氯化钠溶液时,b极附近溶液呈红色,说明b连接的Y为电源的负极,则X为正极,故B错误; C、通电电解硫酸铜时,总反应为: 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑,溶液的pH减小,故C正确; D、通电电解硫酸铜时,总反应为: 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑,溶液的pH减小,故D错误. 故选AC. 5.C 【考点】原电池和电解池的工作原理. 【分析】根据电池总反应Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2可以判断出铁镍蓄电池放电时Fe作负极失电子发生氧化反应生成Fe2+,最终生成Fe(OH)2,Ni2O3作正极得电子发生还原反应,最终生成Ni(OH)2,电池放电时,负极反应为Fe+2OH﹣﹣2e﹣=Fe(OH)2,充电与放电相反,据此解答. 【解答】解: A.根据总反应Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2可知产物有氢氧化物,则电解液为碱性溶液,放电时Fe失电子发生氧化反应,Fe作负极,故A正确; B.放电时Fe作负极失电子生成Fe2+,碱性电解质中最终生成Fe(OH)2,负极反应为Fe+2OH﹣﹣2e﹣=Fe(OH)2,故B正确; C.充电可以看作是放电的逆过程,即阴极为原来的负极,所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2+2e﹣=Fe+2OH﹣,因此充电过程中阴极附近溶液的pH会升高,故C错误; D.电池充电时,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,故D正确; 故选C. 【点评】本题考查二次电池的工作原理,涉及到原电池和电解池的有关知识,做题时注意根据总反应从氧化还原的角度判断化合价的变化,以得出电池的正负极以及所发生的反应. 6.A A、金属腐蚀速率: 电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极,闭合 7.B 【考点】电解原理. 【分析】根据电解池的工作原理,要想让电解后的电解质复原,则遵循的原则是: 出什么加什么,加入Cu(OH)2后溶液与电解前相同,Cu(OH)2从组成上可看成CuO•H2O,所以实际上相当于加入的物质是氧化铜和水. 【解答】解: 加入1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH,Cu(OH)2从组成上可看成CuO•H2O,根据“析出什么加入什么”的原则知,析出的物质是氧化铜和水,则阴极上析出氢气和铜,生成1mol铜转移电子=1mol×2mol=2mol,根据原子守恒知,生成1mol水需要1mol氢气,生成1mol氢气转移电子=1mol×2mol=2mol,所以电解过程中共转移电子数为4mol, 故选B. 8.C 【考点】原电池和电解池的工作原理. 【分析】根据反应方程式知,甲装置是燃料电池,通入甲烷的一极为负极,通入氧气的一极为正极;乙、丙有外加电源,所以是电解池,石墨与原电池的正极相连,所以B石墨电极是阳极,Ag为阴极,阴极上铜离子得电子生成Cu,丙中左边的电极为阳极,右边的电极为阴极,结合电极反应方程式分析. 【解答】解: A.甲池是原电池,是化学能转化为电能的装置,乙、丙池是电解池,是电能转化电能的装置,故A错误; B.在燃料电池中,正极是氧气发生得电子的还原反应,在碱性电解质下的电极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣,故B错误; C.电解池乙池中,电解后生成硫酸、铜和氧气,溶液中氢离子浓度增大,则pH逐渐减小,故C正确; D.甲池中消耗1molO2,则转移电子4mol,根据转移电子守恒知,丙中生成的氢气和氯气各为2mol,则甲池中消耗O2的体积与丙池生成气体的总体积在相同条件下的比值为1: 4,故D错误; 故选C. 9.D 由pHNa2CO3>Na2SO3可得酸性HCO3- 10.C 本题考查电解原理的应用及氧化还原反应的计算,意在考查考生的辨析能力和计算能力。 阴极析出M单质,阳极析出氧气,n(O2)=b/22.4mol,n(转移电子)=b/22.4mol×4=b/5.6mol,M的化合价是+x,设M的相对原子质量是y,根据得失电子守恒可知a/y×x=b/5.6,解得y=5.6ax/b,C正确。 11.D 【考点】电解原理. 【分析】将Cu(OH)2改写为CuO•H2O,根据CuO•H2O知,阳极上OH﹣放电生成O2,阴极上Cu2+和H+放电生成Cu和H2,根据阳极上生成O2与转移电子之间的关系计算转移电子物质的量. 【解答】解: Cu(OH)2改写为CuO•H2O,根据CuO•H2O知,阳极上OH﹣放电生成O2,阴极上Cu2+和H+放电生成Cu和H2,根据氧原子守恒得n(O2)=n[Cu(OH)2]=0.2mol,则转移电子的物质的量=0.2mol×4=0.8mol,故选D. 12.C 【考点】原电池和电解池的工作原理. 【分析】A、若X为锌棒,开关K置于M处是原电池,锌做负极,铁做正极被保护; B、开关K置于N处,是电解池,X做阳极,铁做阴极被保护; C、开关K置于M处,是原电池,铁做负极失电子沿外电路流向正极铜,溶液中铜离子移向铜电极得到电子析出金属铜; D、开关K置于N处,是电解池,X做阳极,铜失电子发生氧化反应,铁做阴极,溶液中铜离子在铁棒上析出,是电镀原理的分析; 【解答】解: A、若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处是原电池,锌做负极,铁做正极被保护,这种方法称为牺牲阳极保护法,故A错误; B、若X为碳棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,是电解池,X做阳极,铁做阴极被保护,故B错误; C、若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,是原电池,铁做负极失电子沿外电路流向正极铜,溶液中铜离子移向铜电极得到电子析出铜,铜棒质量将增加,故C正确; D、若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于N处,是电解池,X做阳极,铜失电子发生氧化反应,铁做阴极,溶液中铜离子在铁棒上析出,溶液中铜离子浓度不变,故D错误; 故选C. 13.B 【考点】电解原理. 【分析】A、由图分析可知,碳棒与电源正极相连是电解池的阳极,电极反应4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑; B、镀镍铁棒与电源负极相连是电解池的阴极,电极反应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; C、又因Ni2+在弱酸性溶液中易发生水解;氧化性: Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度),为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH; D、若将图中阳离子膜去掉,由于放电顺序Cl﹣>OH﹣,则Cl﹣移向阳极放电: 2Cl﹣﹣﹣2e﹣=Cl2↑,电解反应总方程式会发生改变. 【解答】解: A、由图知,碳棒与电源正极相连是电解池的阳极,电极反应4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑,故A正确; B、镀镍铁棒与电源负极相连是电解池的阴极,电极反应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,故B错误; C、因Ni2+在弱酸性溶液中易发生水解;氧化性: Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度),为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH,故C正确; D、若将图中阳离子膜去掉,由于放电顺序Cl﹣>OH﹣,则Cl﹣移向阳极放电: 2Cl﹣﹣﹣2e﹣=Cl2↑,电解反应总方程式会发生改变,故D正确; 故选B. 【点评】本题考查了电解池原理的分析判断,主要是电解反应,电解产物判断,电解过程中溶液酸碱性的分析应用,掌握基础是关键,题目难度中等. 14.D 【考点】电解原理. 【分析】A池用石墨电极电解NaOH溶液,B池精炼粗铜,一段时间后停止通电,A池中D极产生具有氧化性的气体在标准状况下为2.24L,则D电极上生成氧气,D为阳极,则C、E是阴极而F是阳极, A.A、B为串联装置,二者都有外接电源; B.阴极上得电子发生还原反应,阳极上失电子发生氧化反应; C.电解精炼时,粗铜作阳极、纯铜作阴极; D.根据转移电子守恒计算E生成Cu的质量. 【解答】解: A池用石墨电极电解NaOH溶液,B池精炼粗铜,一段时间后停止通电,A池中D极产生具有氧化性的气体在标准状况下为2.24L,则D电极上生成氧气,D为阳极,则C、E是阴极而F是阳极, A.A、B为串联装置,二者都有外接电源,所以二者都是电解池,故A错误; B.阴极上得电子发生
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