電化學組合裝置試卷及解析答案

1、電化學組合裝置專題分析將原電池和電解池結合在一起,綜合考查化學反響中的能量變化、氧化復原反響、化學實驗和化學計算等知識,是高測試卷中電化學局部的重要題型.該類題目的考查內容通常有以下幾個方面：電極的判斷、電極反響式的書寫、實驗現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動、pH的變化以及電解質溶液的恢復、運用電子守恒處理相關數(shù)據(jù)等.解答該類試題,透徹理解電化學原理是根底,準確判斷電池種類是關鍵,靈活利用電子守恒是處理數(shù)據(jù)的法寶.具體可按以下三個步驟進行：第一步：多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷(1)直接判斷：非常直觀明顯的裝置,如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中,那么其他裝置為電解池.如下圖中,A 為原電池,B 為電解

2、池.(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質溶液判斷:原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個為金屬電極另一個碳棒做電極；而電解池那么一般都是兩個惰性電極,如兩個鉗電極或兩個碳棒.原電池中的電極材料和電解質溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化復原反響,電解池的電極材料一般不能和電解質溶液自發(fā)反響.如以下圖中,B 為原電池,A 為電解池.(3)根據(jù)電極反響現(xiàn)象判斷：在某些裝置中根據(jù)電極反響或反響現(xiàn)象可判斷電極,并由此判斷電池類型,如圖.印水工低限溶泄溶液NaCI 常泄稀硒酸假設 C 極溶解,D 極上析出 Cu,B 極附近溶液變紅,A 極上放出黃綠色氣體,那么可知乙是原電池,D是正極,C 是負極；甲是電解池,A 是陽極

3、,B 是陰極.BD 極發(fā)生復原反響,AC 極發(fā)生氧化反響.第二步：利用相關概念進行分析判斷在確定了原電池和電解池后,利用有關概念作分析和判斷,如電極的判斷、電極反響方程式的書寫、實驗現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動方向、pH 的變化及電解質溶液的恢復等.只要根據(jù)各自的規(guī)律分析即可.第三步：串聯(lián)裝置中的數(shù)據(jù)處理原電池和電解池綜合裝置的有關計算的根本依據(jù)就是電子轉移的守恒,分析時要注意兩點：串聯(lián)電路中各支路電流相等；并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和.在此根底上分析處理其他各種數(shù)據(jù).上圖中,裝置甲是原電池,裝置乙是電解池,假設電路中有溶解6.5g,Cu 極上析出 H22.24L標準?犬況,Pt 極上析

4、出 C120.1mol,C極上析出 Cu6.4go 甲池中H+被復原,產生 H2,負極 Zn 氧化生成 ZnSO 溶液,pH 變大；乙池中是電解 CuCl2溶液,由于 Cu濃度的減小使溶液 pH 微弱增大,電解后再參加適量 CuCl2固體可使溶液復原.【典例解析】1 .燒杯 A 中盛放 0.1mol/L 的 H2SQ 溶液,燒杯 B 中盛放 0.1mol/L 的 CuCl2溶液兩種溶液均足量,組成的裝置如下圖.以下說法不正確的選項是A. A 為原電池,B 為電解池B. A 為電解池,B 為原電池C.當 A 燒杯中產生 0.1mol 氣體時,B 燒杯中產生氣體的物質的量也為 0.1molD.經過

5、一段時間,B 燒杯中溶液的 pH 增大解析：選 B 構成 A 裝置的是活潑性不同的兩電極,兩電極均浸在電解質溶液中,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 裝置中的電極反響式： 正極： 2H2e-=HT,0.2mol 電子轉移,那么 Zn 極AR負極：Fe2e=Fe：+oB 裝置中的電極反響式：陰極：Ci2+2e=Cu 陽極：2c2e-=CbT.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.某興趣小組的同學用以下圖所示裝置研究有關電化學的問題.到電流計的指針發(fā)生了偏轉.請答復以下問題:(1)甲池為(填“原電池“電解池或“

6、電鍍池),通入 CH3OH 電極的電極反響為.(2)乙池中 A(石墨)電極的名稱為(填“正極“負極“陰極或“陽極),總反應式為(3)當乙池中 B 極質量增加 5.40g 時,甲池中理論上消耗 O2的體積為 mL(標準狀況),丙池中極析出 g 銅.(4)假設丙中電極不變,將其溶液換成 NaCl 溶液,電鍵閉合一段時間后,甲中溶液的 pH將(填“增大“減小或“不變)；丙中溶液的 pH 將(填“增大“減小或“不變).解析(1)甲池為原電池,通入 CHOH 的電極為負極,電極反響為：CHOH-6e+8OH=C6+6HO.(2)乙池中為用惰性電極電解 AgNO 溶液,其中 A 作陽極,B 作陰極,總反響

7、為：4AgNO+2H2.電解,4Ag+QT+4HNQ_15.40(3)根據(jù)各電極上轉移的電子相同,那么n(Ag)=4n(O2)=2n(Cu),故V(O2)=-x4108=280mL,m(Cu)=1X50 x64g=1.60g.2108(4) 假 設 丙 中 電 極 不 變 , 將 其 溶 ? 換 成NaCl溶 液 , 根 據(jù) 丙 中 總 反 響2NaCl+2H2O=2NlaOH+H2T+CI2T,溶液pH增大,而甲中總反響為2CHOM3c2+4KOH=22CO+6H2O,溶液 pH 減小.答案(1)原電池 CH3OH-6e+8OH=C6+6H2O(2)陽極 4AgNO+2H2O 電解,4Ag+

8、QT+4HNO(3)280D1.6(4)減小增大專項練習1.(2021廣東高考)某同學組裝了如下圖的電化學裝置,電極 I 為 Al,其他均為 Cu,那么當閉合該裝置的電鍵時,觀察X22.4L=0.28LHI 溶浦艇區(qū).溶液 1 川 1 溶液甲池乙池內池A.電流方向：電極 IV 一A 一電極 IB.電極 I 發(fā)生復原反響C.電極 n 逐漸溶解D.電極出的電極反響：Ci2+2e=Cu解析：選 A 當多個池串聯(lián)時,兩電極材料活潑性相差大的作原電池,其他池作電解池,由此可知圖示中左邊兩池組成原電池,右邊組成電解池.A 項,電子移動方向：電極 I 一A一電極 IV,電流方向與電子移動方向相反,A 正確.

9、B 項,原電池負極在工作中失電子,被氧化,發(fā)生氧化反響,B 錯誤.C 項,原電池正極為得電子極,銅離子在電極 n 上得電子,生成銅單質,該電極質量逐漸增大,C 錯誤.D 項,電解池中陽極為非惰性電極時,電極本身失電子,形成離子進入溶液中,由于電極 n 為正極,因此電極出為電解池的陽極,其電極反響式為Cu-2e=Cil+,D 錯誤.2.2021天津高考：鋰離子電池的總反響為:LixC+LiixCoO放電充電C+LiCoO2,放由,鋰硫電池的總反響為：2Li+SLi2S.有關上述兩種電池說法正確的選項是A.鋰離子電池放電時,Li+向負極遷移B.鋰硫電池充電時,鋰電極發(fā)生復原反響C.理論上兩種電池的

10、比能量相同D.右圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電解析：選 B 鋰離子電池放電時,為原電池,陽離子Li.向正極移動,A 錯誤.鋰硫電池充電時,為電解池,鋰電極發(fā)生復原反響生成 Li,B 正確.電池的比能量是指參與電極反應的單位質量的電極材料放出電能的多少,兩種電池材料不同,顯然其比能量不同,C 錯誤.由圖可知,鋰離子電池的電極材料為 C 和 LiCoOz,應為該電池放電完全所得產物,而鋰硫電池的電極材料為 Li 和 S,應為充電完全所得產物,故此時不是鋰離子電池給鋰硫電池充電的過程,D 錯誤.3.2021 江蘇高考 10一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖.以下有關該電池的說法正確的選項是脆化劑A

11、反響CH4+H2OA3 建+CO,每消耗 1molCH4轉移 12mol 電子B.電極 A 上 H2參與的電極反響為H2+2OH-2e_2H2.C.電池工作時,C0 號向電極 B 移動D.電極 B 上發(fā)生的電極反響為Q+2CO+4e=2.看【解析】選 D.根據(jù)化學反響方程式,每有 1mol 甲烷參與反響轉移電子數(shù)為 6mol,A 項錯誤；由于電解質為熔融態(tài)的碳酸鹽,所以電極 A 上代參與的電極反響式為 H2-2e+.汽=H2O+CO,B 項錯誤；根據(jù)原電池工作原理,電極 A 是負極,電極 B 是正極,陰離子向負極移動,碳酸根離子向負極移動A 電極,C 項錯誤；電極B上氧氣得電子與二氧化碳結合生

12、成碳酸根離子,因此電極反響式為Q+4e+2.0_2.落；,D項正確.4.2021揚州調研如下圖,將兩燒杯中電極用導線相連,四個電極分別為 MgAl、Pt、Q 當閉合開關 S 后,以下表述正確的選項是A.電流表指針不發(fā)生偏轉B.Al、Pt 兩極有 H2產生C.甲池 pH 減小,乙池 pH 不變D.MgC 兩極生成的氣體在一定條件下可以恰好完全反響解析： 選 D 甲池 Al 能與 NaOH液反響,所以為原電池,乙池 Pt、 C 均不與 NaOH 容液反響,故乙池為電解池,電流表指針偏轉.甲池中Mg為正極,產生 H2,Al為負極溶解,Pt作陰極產生 H2,.作陽極產生 Q,甲池消耗 NaOHpH 減

13、小,乙池消耗水,pH 增大.根據(jù)電子轉移數(shù)目相等,那么 Mg.兩極產生的 Q、 H2體積比為 1：2,在一定條件下可以完全反應.電攝片電極 R-W【治液 MX 加溶液中乙A.K 閉合時,d 電極反響式：PbSN2 屋 O2e=Pb(2)+41+SO2B.當電路中轉移 0.2mol 電子時,I 中消耗的 HbSO 為 0.2molC. K 閉合時,n 中 SOT 向 c 電極遷移D. K 閉合一段時間后,n 可單獨作為原電池,d 電極為正極解析：選 C 選項 A,K 閉合時 I 為原電池,n 為電解池,n 中發(fā)生充電反響,d 電極為陽極發(fā)生氧化反響,其反響式為 PbSO+2H2.-2e=PbO+

14、4H+SO4正確.選項 B,在上述總反響式中,彳#失電子總數(shù)為 2e,當電路中轉移 0.2mol 電子時,可以計算出 I 中消耗的硫酸的量為 0.2mol,正確.選項 C,K 閉合時 d 是陽極,陰離子向陽極移動,錯誤.選項 D,K 閉合一段時間,也就是充電一段時間后 n 可以作為原電池,由于 c 外表生成 Pb,放電時做電源的負極,d 外表生成PbO,做電源的正極,所以 D 項正確.6 .(2021海南高考)以下圖所示的電解池 I 和 n 中,a、b、c 和 d 均為 Pt 電極.電解過程中,電極 b和 d 上沒有氣體逸出,但質量均增大,且增重 bdo 符合上述實驗結果的鹽溶液是()選項XY

15、AMgSOCuSOBAgNOPb(NO3)2CFeSOAl2(SO4)3DCuSOAgNO解析： 選 D 題意說明 b、 d 沒有氣體逸出,所電解的鹽溶液中金屬元素,應該在金屬活動順序表中(H)以后,只有 D 符合題意.5.鉛蓄電池的工作原理為:不正確的選項是Pb+PbO+2H2SO=2PbSa2H2O.研讀以下圖,以下判斷7.用鉛蓄電池電解 AgNNaSO 的溶液,a、b、c、d 電極材料均為石墨.鉛蓄電池的總反響為：Pb(s)+PbQ(s)+2 屋 SQ(aq)吟電 2PbSO(s)+20.),通電時 a 電極質例悔量增加,以下說法正確的選項是()A.電路中通過 1mol 電子時,Y 電極

16、質量增加 48g8.放電時鉛蓄電池負極的電極反響式為：PbO(s)+4H+(aq)+SO(aq)+2e=PbSOs)+2 屋 O(l)C. c、d 電極產生氣體的物質的量之比為 1：2D. X 極為負極的量之比為 2：1.A.溶3中C(A)減小B. B 極的電極反響：B-2e=+C. 丫電極上有 H2產生,發(fā)生復原反響D.反響初期,X 電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀解析：選 D 根據(jù) SCT 從右向左通過交換膜移向 A 極,那么 A 極為負極,故 A 極的電極反應為 A2e-=A+,溶液中c(A2+)增大,A 錯誤；B 極為正極,發(fā)生復原反響,B 錯誤；Y電極為陽極,為 C放電,發(fā)生氧化反響：2c2

17、e-=CLT,有 Cl2產生,C 錯誤；右邊U 形管中最初為電解 AlCl3溶液,X 電極為可放電,C(H+)減小,C(OHI)增大,且 AI3+移向 X極,因此會產生 Al(OH)3白色膠狀沉淀,D 正確.9.(2015杭州模擬)假設圖中原電池產生的電壓、電流強度均能滿足電解、電鍍要求,即為理想化.為各裝置中的電極編號.以下說法錯誤的選項是解析：選 Aa 極質量增加,即析出了Ag,a 為陰極,那么丫為負極,X 為正極,D 項錯;B 項,所寫電極反響式為正極的電極反響式;C 項,c 為陰極放出 H2,d 為陽極放出 Q,物質8.某同學按以下圖所示的裝置進行實驗.A、B 為兩種常見金屬,它們的硫

18、酸鹽可溶于水,當 K 閉合時,S(T 從右向左通過交換膜移向A 極.以下分析正確的選項是()忸常電池/-J的BV但和Mid兩法稀獨展BDA.當 K 閉合時,A 裝置發(fā)生吸氧腐蝕,在電路中作電源B.當 K 斷開時,B 裝置鋅片溶解,有氫氣產生C.當 K 閉合后,整個電路中電子的流動方向為一；一；一；一D.當 K 閉合后,A、B 裝置中 pH 變大,C、D 裝置中 pH 不變解析：選 A 當 K 閉合時,B 裝置構成原電池,在電路中作電源,整個電路中電子的流動方向為一；一；一；一；B 裝置中消耗 J,pH 變大,A 裝置中電解飽和食鹽水,pH 變大；C 裝置中相當于在銀上鍍銅,pH 不變；D 裝置

19、中相當于銅的電解精煉,pH不變.10 .按如下圖裝置進行實驗,并答復以下問題:(1)判斷裝置的名稱：A 池為,B 池為.(2)鋅極為極,電極反響式為銅極為極,電極反響式為;石墨棒.為極,電極反響式為;石墨棒 C2附近發(fā)生的實驗現(xiàn)象為當 C2極析出 224mL 氣體(標準?犬況)時,鋅的質量(填“增加或“減少)g,CuSOm 夜的質量(填“增加或“減少)go解析：A 池中 Zn、Cu 放入 CuSO 溶液中構成原電池,B 池中兩個電極均為石墨電極,在以 A 為電源的情況下構成電解池,即 A 原電池帶動 B 電解池.A 池中 Zn 為負極,Cu 為正極,B 池中 C 為陽極,G 為陰極,陰極區(qū)析出

20、 H2,周圍 OH 富集,酚酗:變紅,且 n(H2)=0.01mol,故電路中轉移電子的物質的量為 0.01molx2=0.02mol,根據(jù)得失電子守恒,鋅極有 0.01molZn 溶解,即 Zn 極質量減少 0.01molX65g-mol1=0.65g,銅極上有0.01molCu 析出,即 CuSO 溶液增加了 0.01molx(65g-mol164g-mol1)=0.01g.答案：(1)原電池電解池(2)負 Zn-2e=Zn+正 Cu2+2e=Cu 陽 2Cl-2e=C2T 有無色氣體產生,附近溶液出現(xiàn)紅色(3)減少 0.65 增加 0.0111 .如圖為相互串聯(lián)的甲乙兩個電解池,X、Y

21、為直流電源的兩個電極.益:瑪電解過程中,發(fā)現(xiàn)石墨電極附近先變紅.請答復：斗八石里(1)電源 X 極為極(填正或負),乙池中 Pt 電極上的三葉三三三三電極反響式為.彳-NaiL 溶液HLL(2)甲池假設為電解精煉銅的裝置,其陰極增重 12.8g,那么乙池中陰極(滴力通也上放出的氣體在標準狀況下的體積為,電路中通過的電子為 mol.在(2)的情況下,假設乙池剩余溶液的體積仍為 400mL,那么電解后所得溶液c(OHI)=0.224L22.4L-mol解析：(1)由題意得 X 極為正極,Pt 電極為電解池的陽極,電極反響式為=Cl2fo(2)甲池的陰極電極反響式：Cu2+2e=Cu乙池的陰極電極反

22、響式：2H+2e=HT由電子守恒得：Cu2eH264g2mol22.4L12 .8gn(e)V(H2)那么：n(e)=0.4molV(H2)=4.48L(3)乙池發(fā)生反響：電解2Cl+2H2O=2OH+H4+C12T222.4Ln(OH)4.48Ln(OH)=0.4mol電解后所得溶液c(OH)=1mol-L答案：正 2cl2e=CLT(2)4.48L0.4_1(3)1mol-L12 .如以下圖裝置所示,C、QE、F、X、Y 都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設通電前后溶液體積不變),AB 為外接直流電源的兩極.將直流電源接通后,F極附近呈紅色.請答復:近的顏色逐漸變淺,Y 極附

23、近的顏色逐漸變深,這說明在電場作用下向 Y 極移動.(2)假設甲、乙裝置中的 CDE、F 電極均只有一種單質生成時,對應單質的物質的量之比為.(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,那么 H 應是(填“鍍層金屬或“鍍件),電鍍液是溶液.當乙中溶液的 pH 是 13 時(此時乙溶液體積為 500mL),丙中鍍件2Cl2e(1)B 極是電源的段時間后, 甲中溶液顏色,丁中 X 極附喋Hk 股體丁郵租和 NM1 海液甲乙上析出銀的質量為,甲中溶液的 pH(填“變大“變小或“不變).(4)假設將 C 電極換為鐵,其他裝置都不變,那么甲中發(fā)生的總反響的離子方程式為解析：(1)由裝置圖知,直流電源與各電解池串聯(lián)；由“

24、F 極附近呈紅色知,F 極為陰極,那么 E 極為陽極、D 極為陰極、C 極為陽極、G 極為陽極、H 極為陰極、X 極為陽極、丫極為陰極、A 極為正極、B 極為負極.甲裝置是用惰性電極電解 CuSO 溶液,由于 Cu2+放電,導致 c(Cu)降低,溶液顏色逐漸變淺；丁裝置是膠體的電泳實驗,由于 X 極附近的顏色逐漸變淺,丫極附近的顏色逐漸變深,說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷.(2)當甲、乙裝置中的 CDE、F 電極均只有一種單質生成時,CDE、F 電極的產物分別為 Q、Cu、Cl2、H2,根據(jù)各電極轉移電子數(shù)相同,那么對應單質的物質的量之比為 1：2：2：2.(3)給銅件鍍銀,根據(jù)電鍍原理,銅件作陰極

25、,銀作陽極,電鍍液是可溶性銀鹽.當乙中溶液的 pH 是13時,那么乙中n(OHI)=0.1mol/Lx0.5L=0.05mol,即各電極轉移電子0.05mol,所以丙中析出銀0.05mol;甲裝置中由于電解產生 H 卡,導致溶液的酸性增強,pH 變小.(4)假設將 C 電極換為鐵,那么鐵作陽極發(fā)生反響：Fe2e=F(2+,D 極發(fā)生：Cu2+2e一、一 r,2+電解2+=Cu 那么總反響的離子方程式為 Fe+Cu=Cu+Fe.答案：(1)負極逐漸變淺氫氧化鐵膠粒帶正電荷(2)1：2：2：2(3)鍍件 AgNO(合理即可)5.4g 變小2+電解2+(4)Fe+Cu=Cu+Fe13.電浮選凝聚法是

26、工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的 pH 在 5.06.0 之間,通過電解生成 Fe(OH)3沉淀.Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉積下來,具有凈化水的作用.陰極產生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層,刮去(或撇掉)浮渣層,即起到了浮選凈化的作用.某科研小組用電浮選凝聚法處理污水,設計如下圖裝置示意圖.(1)實驗時假設污水中離子濃度較小,導電水平較差,產生氣泡速率緩慢,無法使懸浮物形成浮渣.此時,應向污水中參加適量的.B. CHCHOHC. NaSOA.BaSOD.NaOH(2)電解池陽極發(fā)生了兩個電極反響,其中一個反響生成一種無色氣體,那么陽極的電極反響式分別是：1 .；n.

27、(3)電極反響 I 和 n 的生成物反響得到 Fe(OH)3 沉淀的離子方程式是(4)該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質,CH 為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料作電極.為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行,電池的電解質組成應保持穩(wěn)定,電池工作時必須有局部 A 物質參加循環(huán)(見上圖).A 物質的化學式是.解析：(1)為了增強溶液的導電性,因此可選用易溶性強電解質溶液,排除 A 和 B,考慮到題中要求電解時保持污水的 pH 在 5.06.0 之間,因此不能添加 NaOH(2)電解時鐵作陽極,因此主要發(fā)生 Fe-2e=F2+,同時也發(fā)生副反響,即溶液中的 OH 失電子被氧化生成 Q.(3)根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒即可得離子方程式.(4)由于原電池的負極產物有水生成,所以負極必有 CO參加反響,同時根據(jù)碳元素守恒可知 A 必為 CO,負極反響式可表示為 CH+4CO8e-=5C/2H2Q答案：(1)C(2)Fe2e=FCT4OH-4e=2H0+QT(3)4Fe2+10H2O+Q=4Fe(OH)J+8HI+(4)CO214.以下圖所示裝置中,甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放 100g5.