2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新高考版）大單元4 第10章　熱點(diǎn)強(qiáng)化17　多池電化學(xué)裝置

熱點(diǎn)強(qiáng)化17多池電化學(xué)裝置1．常見多池串聯(lián)裝置圖模型一外接電源與電解池的串聯(lián)(如圖)A、B為兩個(gè)串聯(lián)電解池，相同時(shí)間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。模型二原電池與電解池的串聯(lián)(如圖)甲、乙兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。2．電子轉(zhuǎn)移計(jì)算電路中，流過某截面的電子數(shù)＝電極上得失電子的數(shù)目＝電解質(zhì)溶液中離子傳輸?shù)碾姾蓴?shù)。由得失電子守恒建立各量間的關(guān)系。①根據(jù)電子守恒法計(jì)算：串聯(lián)電路電極上得失電子數(shù)目相等。②根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式計(jì)算。③根據(jù)關(guān)系式計(jì)算，由得失電子守恒關(guān)系建立各量間的關(guān)系，如串聯(lián)電池各電極產(chǎn)物的關(guān)系：O2～2Cl2～2Br2～4H＋～4e－～2H2～2Cu～4Ag～4OH－涉及氣體體積計(jì)算，使用22.4L·mol－1時(shí)務(wù)必看清條件(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，然后再進(jìn)行計(jì)算。1．如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4＋O2=N2＋2H2O，下列關(guān)于該裝置工作時(shí)的說法正確的是()A．該裝置工作時(shí)，Ag電極上有氣體生成B．甲池中負(fù)極反應(yīng)式為N2H4－4e－=N2＋4H＋C．甲池和乙池中溶液的pH均減小D．當(dāng)甲池中消耗3.2gN2H4時(shí)，乙池中理論上最多產(chǎn)生6.4g固體答案C解析該裝置圖中，甲池為燃料電池，其中左邊電極為負(fù)極，右邊電極為正極，乙池為電解池，石墨電極為陽(yáng)極，Ag電極為陰極，陰極上Cu2＋得電子生成銅，無氣體生成，A錯(cuò)誤；甲池溶液呈堿性，電極反應(yīng)式不出現(xiàn)H＋，B錯(cuò)誤；根據(jù)甲池的總反應(yīng)式可知有水生成，電解液被稀釋，故堿性減弱，pH減小，乙池的總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，電解液酸性增強(qiáng)，pH減小，C正確；3.2gN2H4的物質(zhì)的量為0.1mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，產(chǎn)生0.2molCu，質(zhì)量為12.8g，D錯(cuò)誤。2．(2022·山東，13改編)設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成CO2，將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2(s)轉(zhuǎn)化為Co2＋，工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法錯(cuò)誤的是()A．裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸減小B．裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C．乙室電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2＋2H2O＋e－=Li＋＋Co2＋＋4OH－D．若甲室Co2＋減少200mg，乙室Co2＋增加300mg，則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移答案C解析電池工作時(shí)，左邊裝置中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體：CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋，Co2＋在另一個(gè)電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3COO－失去電子后，H＋、金屬陽(yáng)離子通過陽(yáng)膜移向甲室，甲室溶液pH減小，A正確；對(duì)于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2＋，同時(shí)得到Li＋，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2＋e－＋4H＋=Li＋＋Co2＋＋2H2O，C錯(cuò)誤；依據(jù)電子守恒，乙室消耗的H＋比負(fù)極CH3COO－反應(yīng)產(chǎn)生的H＋多，因而需補(bǔ)充鹽酸，B正確；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，可知沒有進(jìn)行溶液轉(zhuǎn)移時(shí)，乙室Co2＋增加的質(zhì)量是甲室Co2＋減少質(zhì)量的2倍，而實(shí)際二者倍數(shù)為eq\f(300mg,200mg)＝1.5<2，故此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確。3．我國(guó)科學(xué)家研制一種新型化學(xué)電池成功實(shí)現(xiàn)廢氣的處理和能源的利用，用該新型電池電解CuSO4溶液，裝置如圖(H2R和R都是有機(jī)物)所示。下列說法正確的是()A．b電極反應(yīng)式為R＋2H＋＋2e－=H2RB．電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)要保持呈堿性C．工作一段時(shí)間后，正極區(qū)的pH變大D．若消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mLO2，則電解后的CuSO4溶液(忽略溶液體積變化)的pH約為2答案A解析a電極反應(yīng)式為Fe2＋－e－=Fe3＋，a電極為負(fù)極，左側(cè)還發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋，b電極為正極，電極反應(yīng)式為R＋2H＋＋2e－=H2R，右側(cè)還發(fā)生反應(yīng)：O2＋H2R=R＋H2O2，實(shí)現(xiàn)廢氣處理和能源利用。負(fù)極區(qū)生成Fe3＋，為防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3，所以電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)要保持呈酸性，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氫離子通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入正極區(qū)，所以正極區(qū)的pH基本不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)原電池正極區(qū)的反應(yīng)，每轉(zhuǎn)移2mol電子消耗1mol氧氣，現(xiàn)消耗氧氣的物質(zhì)的量為eq\f(0.112L,22.4L·mol－1)＝0.005mol，則轉(zhuǎn)移電子0.01mol，由電解總反應(yīng)式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋知，生成0.01mol氫離子，c(H＋)＝eq\f(0.01mol,0.1L)＝0.1mol·L－1，則電解后的CuSO4溶液的pH約為1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．二十大報(bào)告明確了生態(tài)文明建設(shè)的總基調(diào)是推動(dòng)綠色發(fā)展。NO-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硝酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合。某化學(xué)興趣小組用如圖裝置模擬工業(yè)處理廢氣和廢水的過程。已知電極材料均為惰性電極?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲池在放電過程中的負(fù)極反應(yīng)式為________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙池中通入廢氣SO2的電極為____極，電池總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。(3)b為____________(填“陽(yáng)”或“陰”)離子交換膜。當(dāng)濃縮室得到4L濃度為0.6mol·L－1的鹽酸時(shí)，M室中的溶液的質(zhì)量變化為____________(溶液體積變化忽略不計(jì))。(4)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲池有5.6LO2參加反應(yīng)，則乙池中處理廢氣(SO2和NO)的總體積為____________L。答案(1)NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋(2)陽(yáng)5SO2＋2NO＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NHeq\o\al(＋,4)＋5SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋(3)陰減小18g(4)15.68解析(1)甲池在放電過程中，負(fù)極上一氧化氮失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硝酸根離子，反應(yīng)為NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋。(2)乙池中通入廢氣SO2的電極連接電源的正極，為陽(yáng)極；陽(yáng)極二氧化硫發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，陰極一氧化氮發(fā)生還原反應(yīng)生成銨根離子，電池總反應(yīng)的離子方程式為5SO2＋2NO＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NHeq\o\al(＋,4)＋5SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋。(3)丙中陽(yáng)極上水放電發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，氫離子從M室通過a膜進(jìn)入濃縮室；N室中氯離子通過b膜進(jìn)入濃縮室，最終得到較濃的鹽酸，故b為陰離子交換膜。當(dāng)濃縮室得到4L濃度為0.6mol·L－1鹽酸時(shí)，遷移過來的氫離子為4L×(0.6mol·L－1－0.1mol·L－1)＝2mol；2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，則反應(yīng)1mol水，M室中溶液的質(zhì)量變