2023屆新教材高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)多池、多室的電化學(xué)裝置作業(yè)

課時(shí)作業(yè)21多池、多室的電化學(xué)裝置一、單項(xiàng)選擇題（本題包括6個(gè)小題，每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意）1．用惰性電極電解CuCl2和CuSO4的混合溶液（物質(zhì)的量濃度均為0.1mol·L－1）500mL，當(dāng)陰極析出4.8g固體時(shí)，在陽極可得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積為（）A.1.68LB．1.4LC.3.36LD．2.24L2．聚合硫酸鐵{PFS，[Fe4（OH）2n（SO4）（6－n）]m}是一種性能優(yōu)越的無機(jī)高分子混凝劑，利用雙極膜（BP，由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合制成，在直流電場作用下將中間層中的H2O解離成OH－和H＋，作為H＋和OH－的離子源）電滲析法制備PFS的裝置如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是（）A.X極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B.“室1”和“室3”得到的產(chǎn)品為H2SO4和K2SO4的混合液C.“室2”和“室4”得到的產(chǎn)品為濃PFSD.雙極膜向“室2”和“室4”中提供OH－3．利用如圖所示裝置可以實(shí)現(xiàn)吸收一定量SO2氣體后的鈉堿脫硫液（NaOH＋Na2SO3）的“循環(huán)再生”。下列說法正確的是（）A.m為陰膜B.出液1的溶質(zhì)主要是H2SO3C.出液2的pH大于進(jìn)液2的pHD.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，a電極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12L氣體4．利用電解法將CO2轉(zhuǎn)化為CH4的原理如圖所示。下列說法正確的是（）A.電解過程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移B.電極b上反應(yīng)為CO2＋8HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))－8e－=CH4＋8COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H2OC.電解過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.電解時(shí)Na2SO4溶液濃度保持不變5．電解精制的濃縮海水制備酸堿的工作原理如圖所示。其中a、c為離子交換膜，BP為雙極膜（在直流電場作用下，雙極膜層間的水會(huì)解離為H＋和OH－，分別遷移到雙極膜兩側(cè)）。下列說法正確的是（）A.a、c分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜B.電流流向：電源正極→X電極→Y電極→電源負(fù)極C.若去掉X電極與a之間的雙極膜，X電極區(qū)產(chǎn)物不變D.若外電路中通過1mol電子，雙極膜內(nèi)有4molH2O發(fā)生解離6．天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，CoP和Ni2P納米片為催化電極材料，電催化合成偶氮化合物（RCN，R代表烴基）的裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A.CoP極連接直流電源的正極B.Ni2P極的電極反應(yīng)式為RCH2NH2＋4e－＋4OH－=RCN＋4H2OC.離子交換膜是陽離子交換膜D.合成1mol偶氮化合物轉(zhuǎn)移8mol電子二、不定項(xiàng)選擇題（本題包括4個(gè)小題，每小題有1個(gè)或2個(gè)選項(xiàng)符合題意）7．如圖為某二次電池充電時(shí)的工作原理示意圖，該過程可實(shí)現(xiàn)鹽溶液的淡化。下列說法錯(cuò)誤的是（）A.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Bi－3e－＋H2O＋Cl－=BiOCl＋2H＋B.放電時(shí)，每生成1molBi消耗1.5molNa3Ti2（PO4）3C.充電時(shí)，a極為電源正極D.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液的pH減小8．NaBH4燃料電池具有理論電壓高、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。以該燃料電池為電源電解精煉銅的裝置如下圖所示。下列說法不正確的是（）A.離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜，Na＋由左極室向右極室遷移B.該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H2OC.電解池中的電解質(zhì)溶液可以選擇CuSO4溶液D.每消耗2.24LO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，A電極的質(zhì)量減輕12.8g9．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.Y極充入空氣B.電子移動(dòng)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↓10．雙極膜在電滲析中應(yīng)用廣泛，它是由陽離子交換膜和陰離子交換膜復(fù)合而成。雙極膜內(nèi)層為水層，工作時(shí)水層中的H2O解離成H＋和OH－，并分別通過離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。下圖為NaBr溶液的電滲析裝置示意圖。下列說法正確的是（）A.出口2的產(chǎn)物為HBr溶液B.出口5的產(chǎn)物為硫酸溶液C.Br－可從鹽室最終進(jìn)入陽極液中D.陰極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑三、非選擇題11．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(shí)間后，斷開K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。（1）甲中負(fù)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。12．肼（N2H4）—空氣堿性燃料電池放電效率高，以該電池為電源模擬工業(yè)制燒堿，裝置如圖所示：回答下列問題：（1）乙裝置的能量轉(zhuǎn)化形式主要是。（2）乙裝置中離子交換膜的類型是（填字母）。A.質(zhì)子交換膜B．陽離子交換膜C.陰離子交換膜（3）鉑電極的名稱是（填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”）。（4）寫出銅電極的電極反應(yīng)式：。（5）電解過程中，石墨電極附近溶液的pH減小，其原因是（用化學(xué)用語和必要的文字說明）。（6）若鉑電極上有4.48LO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）發(fā)生反應(yīng)，裝置的電流效率為80%，理論上制備純度為96%的燒堿g（結(jié)果保留1位小數(shù)）。1．解析：CuCl2和CuSO4的混合溶液，物質(zhì)的量濃度均為0.1mol·L－1，體積為500mL，即溶液中的n（Cu2＋）＝0.1mol，完全得電子時(shí)，質(zhì)量為6.4g>4.8g，則陰極的電極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu，生成4.8gCu時(shí)，轉(zhuǎn)移0.15mol電子，陽極的電極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑、2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，可生成n（Cl2）＝0.05mol，即失去0.1mol電子，繼續(xù)失去0.05mol電子，生成0.0125mol氧氣，即0.28L，生成氣體合計(jì)1.4L。答案：B2．解析：答案：B3．解析：進(jìn)液1中的NaHSO3轉(zhuǎn)化為再生液中的NaOH，故a電極上水電離出的H＋放電，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，a電極是陰極，中間室中的Na＋通過m移向左室，故m是陽膜，A錯(cuò)誤。b電極作陽極，H＋通過陽極移向中間室，與SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))結(jié)合生成H2SO3，故出液1的溶質(zhì)主要是H2SO3，B正確。b電極上水電離出的OH－放電，故右室中H2O減少，H2SO4濃度增大，出液2的pH略小于進(jìn)液2的pH，C錯(cuò)誤。由a電極的電極反應(yīng)式可知，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，a電極產(chǎn)生0.1molH2，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為2.24L，D錯(cuò)誤。答案：B4．解析：由a極生成O2可以判斷出a極為陽極，b為陰極，陽離子向陰極流動(dòng)。則H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移，故A正確；電極b上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CO2＋8HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋8e－=CH4＋8COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H2O，故B錯(cuò)誤；電解過程中是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故C錯(cuò)誤；電解時(shí)OH－比SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))更容易失去電子，所以電解Na2SO4溶液的實(shí)質(zhì)是電解水，溶液中的水發(fā)生消耗，所以Na2SO4溶液的濃度是增大的，故D錯(cuò)誤。答案：A5．解析：由題圖可知，陰離子向X電極移動(dòng)，陽離子向Y電極移動(dòng)，故X電極是陽極、Y電極是陰極，a、c分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜，A錯(cuò)誤。電流流向：電源正極→陽極（X電極）→陰極（Y電極）→電源負(fù)極，B正確。若去掉X電極與a之間的雙極膜，X電極上放電的離子不再是OH－，而是Cl－，產(chǎn)物由O2變?yōu)镃l2，C錯(cuò)誤。外電路中通過的電子數(shù)與雙極膜內(nèi)解離出的H＋或OH－所帶電荷數(shù)相同，故外電路中通過1mol電子，雙極膜內(nèi)有1molH2O發(fā)生解離，D錯(cuò)誤。答案：B6．解析：CoP極上發(fā)生C6H5NO2轉(zhuǎn)化為（C6H5N）2的脫氧反應(yīng)，是還原反應(yīng)，故CoP極為陰極，連接直流電源的負(fù)極，A錯(cuò)誤；Ni2P極為陽極，電極反應(yīng)式為RCH2NH2－4e－＋4OH－=RCN＋4H2O，B錯(cuò)誤；CoP極的電極反應(yīng)式是2C6H5NO2＋4H2O＋8e－=（C6H5N）2＋8OH－，生成的OH－通過離子交換膜移至Ni2P極，故離子交換膜應(yīng)是陰離子交換膜，C錯(cuò)誤；由CoP極的電極反應(yīng)式可知，合成1mol偶氮化合物轉(zhuǎn)移8mol電子，D正確。答案：D7．解析：答案：A8．解析：燃料電池中通入氧氣的一極為正極，氧氣得電子生成氫氧根離子，鈉離子通過離子交換膜進(jìn)入右極室與氫氧根離子形成濃氫氧化鈉溶液，故離子交換膜允許鈉離子通過，是陽離子交換膜，A錯(cuò)誤；根據(jù)圖示，負(fù)極BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))轉(zhuǎn)化為BOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))，故電極反應(yīng)式為BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H2O，B正確；電解池是電解精煉銅，電解質(zhì)溶液必須含有銅離子，可以選擇CuSO4溶液，C正確；A極連接正極，作為陽極，每消耗2.24LO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，轉(zhuǎn)移電子0.4mol，A極為粗銅，比銅活潑的金屬先放電，質(zhì)量減輕不一定為12.8g，D錯(cuò)誤。答案：AD9．解析：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(xiàng)正確；電子不進(jìn)入溶液，B項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤；Z極的電極反應(yīng)式為S2－－2e－=S↓，D項(xiàng)正確。答案：AD10．解析：電解時(shí)，溶液中的陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)，溶液中的Na＋向陰極移動(dòng)，與雙極膜提供的氫氧根離子結(jié)合，出口2的產(chǎn)物為NaOH溶液，A錯(cuò)誤；電解時(shí)，溶液中的陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)，溶液中的Br－向陽極移動(dòng)，與雙極膜提供的氫離子結(jié)合，故出口4的產(chǎn)物為HBr溶液，鈉離子不能通過雙極膜，故出口5不是硫酸，B錯(cuò)誤；結(jié)合選項(xiàng)B，Br－不會(huì)從鹽室最終進(jìn)入陽極液中，C錯(cuò)誤；電解池陰極處，發(fā)生的反應(yīng)是物質(zhì)得到電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，水解離成H＋和OH－，則在陰極處發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，D正確。答案：D11．解析：兩種計(jì)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(fù)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(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋6H2O。（2）工作一段時(shí)間后，斷開K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，分析電極反應(yīng)：B為陰極，溶液中銅析出，氫離子得到電子生成氫氣，設(shè)生成氣體物質(zhì)的量為x，溶液中銅離子物質(zhì)的量為0.1mol，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu0.1mol0.2mol2H＋＋2e－=H2↑2xxA電極為陽極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑4xx得到0.2＋2x＝4x，x＝0.1mol。由以上分析可知，乙中A極析出的氣體是氧氣，其物質(zhì)的量為0.1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L。（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化關(guān)系圖，以及丙電解池裝置中，銅離子從無到有逐漸增多，鐵離子物質(zhì)的量逐漸減小，亞鐵離子物質(zhì)的量逐漸增大可知，①為Fe3＋，②為Fe2＋，③為Cu2＋，依據(jù)（2）計(jì)算得到電子轉(zhuǎn)移為0.4mol，當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為0.4mol時(shí)，丙中陽極電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，生成Cu2＋的物質(zhì)的量為0.2mol，由圖像分析可知，反應(yīng)前，丙裝置中n（Fe3＋）＝0.4mol，n（Fe2＋）＝0.1mol，當(dāng)電子轉(zhuǎn)移0.4mol時(shí)，F(xiàn)e3＋完全反應(yīng)，生成0.4molFe2＋，則反應(yīng)結(jié)束后，丙裝置電解液中Fe2＋的物質(zhì)的量為0.5mol，Cu2＋的物質(zhì)的量為0.2mol，所以需要加入NaOH的物質(zhì)的量為1.4mol，所以需要的NaOH溶液的體積為1.4mol÷0.5mol·L－1＝2.8L＝2800mL。答案：（1）CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋6H2O（2）2.24L（3）Fe2＋280012．解析：（1）裝置甲是肼（N2H4）—空氣堿性燃料電池，則裝置