2023屆新高考化學(xué)一輪分層練案(二十八)串聯(lián)裝置與計算

一輪分層練案（二十八）串聯(lián)裝置與計算（應(yīng)用課）一、選擇題(本題包括10小題，每小題只有1個選項符合題意)1．如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列說法正確的是()A．甲池中負極上的電極反應(yīng)式為N2H4－4e－=N2＋4H＋B．乙池中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH減小D．甲池中每消耗0.1molN2H4，乙池電極上則會析出6.4g固體【答案】B由圖知甲池是燃料電池，乙池是電解池，甲池的電解質(zhì)溶液是氫氧化鉀溶液，則負極不可能生成H＋，電極反應(yīng)式為N2H4－4e－＋4OH－=N2＋4H2O，A錯誤；乙池的石墨電極是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；甲池總反應(yīng)中生成了水，則KOH溶液濃度變小，pH減小，乙池生成Cu、O2、H2SO4，溶液pH減小，C錯誤；根據(jù)各個電極流過的電子的物質(zhì)的量相等知，N2H4～2Cu，甲池消耗0.1molN2H4，乙池電極上則會析出12.8g銅，D錯誤。2．按圖甲裝置進行實驗，若圖乙中橫坐標(biāo)X表示通過電極的電子的物質(zhì)的量。下列敘述不正確的是()A．E表示反應(yīng)消耗H2O的物質(zhì)的量B．E表示反應(yīng)生成H2SO4的物質(zhì)的量C．F表示反應(yīng)生成Cu的物質(zhì)的量D．F表示反應(yīng)生成O2的物質(zhì)的量【答案】C該裝置為電解池，C為陽極，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，Cu為陰極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，總反應(yīng)為2CuSO4＋2H2O電解,2Cu＋O2↑＋2H2SO4；由乙圖可知，轉(zhuǎn)移4mol電子生成2molE，生成1molF。由總反應(yīng)可知，生成的Cu與消耗的水的物質(zhì)的量相同，則E表示反應(yīng)消耗水的物質(zhì)的量，故A正確；若轉(zhuǎn)移4mol電子，則生成2mol硫酸，則E表示生成硫酸的物質(zhì)的量，故B正確；由電子與物質(zhì)的物質(zhì)的量的關(guān)系可知，F(xiàn)不能表示反應(yīng)生成銅的物質(zhì)的量，故C錯誤；由電子與物質(zhì)的物質(zhì)的量的關(guān)系可知，F(xiàn)表示反應(yīng)生成氧氣的物質(zhì)的量，故D正確。3．RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖，下列有關(guān)說法正確的是()A．圖1把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，圖2把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，水得到了循環(huán)使用B．當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，a極產(chǎn)生0.56LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)C．c極上發(fā)生的電極反應(yīng)是O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．圖2中電子從c極流向d極，提供電能【答案】CA．圖1是電解池把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，圖2是燃料電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，錯誤；B.a極與電源負極相連是陰極，產(chǎn)生的氣體X是H2，錯誤；C.酸性溶液中，c極上發(fā)生的電極反應(yīng)是O2＋4H＋＋4e－=2H2O，正確；D.氣體X是H2，則圖2中c為正極，d為負極，圖2中電子從d極流向c極，錯誤。4．如圖所示裝置Ⅰ是一種可充電電池，裝置Ⅱ為電解池，離子交換膜只允許Na＋通過，充放電的化學(xué)方程式為2Na2S2＋NaBr3eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Na2S4＋3NaBr，閉合開關(guān)K時，b極附近先變紅色，下列說法正確的是()A．負極反應(yīng)為4Na－4e－=4Na＋B．當(dāng)有0.01molNa＋通過離子交換膜時，b電極上析出標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體112mLC．閉合K后，b電極附近的pH變小D．閉合K后，a電極上有氣體產(chǎn)生【答案】B當(dāng)閉合開關(guān)K時，b極附近溶液先變紅，即b極附近有OH－和H2生成，b極是陰極，a極是陽極，則電極B是負極，電極A是正極。A.負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Na2S2－2e－=2Na＋＋Na2S4，錯誤；B.閉合K時，有0.01molNa＋通過離子交換膜，說明有0.01mol電子轉(zhuǎn)移，陰極上生成0.005molH2，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為0.005mol×22.4L·mol－1＝0.112L＝112mL，正確；C.閉合開關(guān)K時，b極附近先變紅色，該電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，即b極附近有OH－生成，pH增大，錯誤；D.閉合開關(guān)K時，a極是陽極，金屬銅作陽極，電極本身被氧化，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，沒有氣體產(chǎn)生，錯誤。5．500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝0.6mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時間后，兩極均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500mL，下列說法正確的是()A．原混合溶液中c(K＋)為0.2mol·L－1B．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子C．電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05molD．電解后溶液中c(H＋)為0.2mol·L－1【答案】A石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極先后發(fā)生兩個反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu,2H＋＋2e－=H2↑，從收集到O2為2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)這個事實可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4mol電子，而在生成2.24LH2的過程中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，所以Cu2＋得到的電子的物質(zhì)的量為0.4mol－0.2mol＝0.2mol，電解前Cu2＋的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0.1mol，電解前后分別有以下電荷守恒關(guān)系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NOeq\o\al(－,3))，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NOeq\o\al(－,3))，不難算出：電解前c(K＋)＝0.2mol·L－1，電解后c(H＋)＝0.4mol·L－1。6．常溫下，用鉑作電極電解1L1mol·L－1的氯化鈉溶液，當(dāng)收集到1.12L氯氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，溶液的pH約為(不考慮氣體溶解，忽略溶液體積變化)()A．1 B．7C．13 D．14【答案】C惰性電極電解氯化鈉溶液，陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑，當(dāng)陽極產(chǎn)生1.12L即0.05mol氯氣時，根據(jù)電解的總反應(yīng)式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH可知，生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.1mol，溶液中OH－的物質(zhì)的量濃度是eq\f(0.1mol,1L)＝0.1mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(1×10－14,0.1)mol·L－1＝10－13mol·L－1，則溶液的pH＝－lg10－13＝13。7．H2S轉(zhuǎn)化是環(huán)保和資源利用的研究課題。將燒堿吸收H2S后的溶液加入如圖裝置，可以回收單質(zhì)硫，甲為二甲醚(CH3OCH3)—空氣燃料電池。下列推斷正確的是()A．X極充入空氣B．電子移動方向：X→W→溶液→Z→YC．電解后，乙裝置右池中c(NaOH)減小D．Z極反應(yīng)式為S2－－2e－=S↓【答案】D據(jù)圖分析甲為原電池，乙為電解池，電解池右側(cè)有H2產(chǎn)生，則W極為陰極，Z極為陽極，連接的Y極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，所以Y極應(yīng)充入空氣，A項錯誤；電子不進入溶液，B項錯誤；乙裝置右池中發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，氫氧化鈉溶液濃度增大，C項錯誤；Z極的電極反應(yīng)式為S2－－2e－=S↓，D項正確。8．如圖A為堿性硼化釩(VB2)—空氣電池示意圖，兩極用離子交換膜隔開，VB2放電時生成兩種氧化物。若用該電池為電源，用惰性電極電解硫酸銅溶液，實驗裝置如圖B所示。則下列說法錯誤的是()A．堿性硼化釩(VB2)—空氣電池中使用陰離子交換膜B．外電路中電子由VB2電極流向c電極C．電解過程中，b電極表面產(chǎn)生的氣體可以收集后充入A池中的電極循環(huán)利用D．VB2電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2VB2－22e－＋11H2O=V2O5＋2B2O3＋22H＋【答案】D硼化釩—空氣燃料電池中，VB2在負極失電子，氧氣在正極得電子，電池總反應(yīng)式為4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，VB2放電時消耗OH－，正極O2放電生成OH－，所以電池中使用陰離子交換膜，故A正確；VB2電極是負極，外電路中電子由VB2電極流向陰極c電極，故B正確；電解過程中，b電極是陽極，該電極表面產(chǎn)生的氣體是氧氣，可以收集后充入A池中的電極循環(huán)利用，故C正確；負極上是VB2失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，因在堿性環(huán)境中，VB2電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O，故D錯誤。9．如圖，a、b是石墨電極，通電一段時間后，b極附近溶液顯紅色。下列說法不正確的是()A．X極是電源正極，Y極是電源負極B．Cu電極上增重6.4g時，b極產(chǎn)生4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體C．電解過程中CuSO4溶液的pH逐漸減小D．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑【答案】Ba、b是石墨電極，通電一段時間后，b極附近溶液顯紅色，依據(jù)電解質(zhì)溶液為氯化鈉的酚酞溶液，判斷b電極是陰極，Y為電源負極，X為電源正極，選項A正確；6.4g銅的物質(zhì)的量是0.1mol，電路中通過電子為物質(zhì)的量為0.2mol，則b極上生成氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為2.24L，選項B不正確；電解過程中CuSO4溶液中的氫氧根離子在陽極Pt電極失電子生成氧氣，溶液中銅離子在Cu電極得到電子析出銅，溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH逐漸減小，選項C正確；a電極氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，選項D正確。10．鈷酸鋰電池是目前用量最大的鋰離子電池，用它作電源按如圖裝置進行電解。通電后，a電極上一直有氣泡產(chǎn)生；d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)。下列有關(guān)敘述正確的是()A．已知鈷酸鋰電池放電時總反應(yīng)為Li1－xCoO2＋LixC6=LiCoO2＋6C，則Li1－xCoO2作負極，失電子B．當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，電極b處有2.24LCl2生成C．電極d為陰極，電解開始時的電極反應(yīng)式為Cu＋Cl－－e－=CuClD．隨著電解的進行，U形管Ⅱ中發(fā)生了如下轉(zhuǎn)化CuCl＋OH－=CuOH＋Cl－【答案】DA項，LixC6中C為負價，根據(jù)電池總反應(yīng)，LixC6作負極，則Li1－xCoO2作正極，得電子，錯誤；B項，沒有說明是否是標(biāo)準(zhǔn)狀況，因此無法直接計算生成氯氣的體積，錯誤；C項，d電極發(fā)生的變化Cu→CuCl是氧化反應(yīng)，故d極為陽極，d極的電極反應(yīng)式為Cu＋Cl－－e－=CuCl，錯誤；D項，d電極先產(chǎn)生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐漸轉(zhuǎn)變成橙黃色沉淀(CuOH)，發(fā)生的反應(yīng)是CuCl＋OH－=CuOH＋Cl－，正確。二、非選擇題11．如圖X是直流電源。Y池中c、d為石墨棒，Z池中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后，發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。(1)①電源上b為________極(填“正”“負”“陰”或“陽”，下同)。②Z池中e為________極。③連接Y、Z池線路中，電子流動的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。(2)①寫出c極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_________________________________________________________________________________________________________________。②寫出Y池中總反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________。③寫出Z池中e極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：______________________________________________________________________________________________________________。解析：d極附近顯紅色，說明d為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，c為陽極，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，Y池電解NaCl溶液的總反應(yīng)方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流電源中a為正極，b為負極，Z池中f為陰極，e為陽極，電極反應(yīng)式分別為Cu2＋＋2e－=Cu、Cu－2e－=Cu2＋，電子流動方向由e→d?！敬鸢浮?1)①負②陽③←(2)①2Cl－－2e－=Cl2↑②2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑③Cu－2e－=Cu2＋12．課題式研究性學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維的良好方法，某研究性學(xué)習(xí)小組將下列裝置如圖連接，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色。試回答下列問題：(1)電源A極的名稱是________(填“正極”或“負極”)。(2)甲裝置中電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式是_____________________________________。(3)如果收集乙裝置中產(chǎn)生的氣體，兩種氣體的體積之比是________(相同狀況下)。(4)欲用丙裝置精煉銅，G應(yīng)該是________(填“純銅”或“粗銅”)，精煉液的成分是________。(5)已知氫氧化鐵膠體中含有帶正電荷的紅褐色的微粒，那么裝置丁中的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。解析：將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色，說明F極生成了OH－，用惰性電極電解飽和食鹽水，陰極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，則F極為陰極；由此可推知，A為電源正極，B為電源負極。C、E、G、X均為陽極，D、F、H、Y均為陰極。(1)由以上分析知，電源A極的名稱是正極。(2)用惰性電極電解CuCl2溶液，陰極為Cu2＋得到電子生成Cu，陽極為Cl－失去電子得到Cl2，總化學(xué)方程式為CuCl2電解,Cu＋Cl2↑。(3)用惰性電極電解飽和食鹽水，反應(yīng)的總化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2O電解,2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，生成氣體的體積之比為1∶1。(4)電解精煉銅，粗銅作陽極，精銅作陰極，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，則丙裝置中G為精銅，電解液為CuSO4溶液。(5)電解過程中，帶有負電荷的微粒向陽極移動，帶有正電荷的微粒向陰極移動。氫氧化鐵膠體中含有帶正電荷的紅褐色的微粒，該微粒會向陰極移動，陰極為Y電極，則Y極附近紅褐色變深?！敬鸢浮?1)正極(2)CuCl2電解,Cu＋Cl2↑(3)1∶1(4)粗銅硫酸銅溶液(5)Y極附近紅褐色變深13．甲醇是一種重要的化工原料和新型燃料。如圖1是甲醇燃料電池工作的示意圖，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。(1)甲中負極的電極反應(yīng)式為______________________________________________。(2)乙中A極析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________。(3)丙裝置的溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖2，則圖中②線表示的是________的變化；反應(yīng)結(jié)束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，需要________mL0.5mol·L－1NaOH溶液。解析：兩種計算關(guān)系模型(以4e－為基準(zhǔn))：(1)甲醇燃料電池是原電池裝置，甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。(2)工作一段時間后，斷開K，此時A