2019版高考化学一轮复习 第四单元 化学反应与能量转化 小专题五 电化学组合装置的破解策略课时练.doc

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小专题五　电化学组合装置的破解策略 1．某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当K闭合时，SO从右向左通过交换膜移向A极。下列分析正确的是(　　)。 A．溶液中c(A2＋)减小 B．B极的电极反应：B－2e－===B2＋ C．Y电极上有H2产生，发生还原反应 D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀 2．(2018届陕西西安一模)如下图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该电池工作时的说法正确的是(　　)。 A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池和乙池中的溶液的pH均减小 C．甲池中负极反应为N2H4－4e－===N2＋4H＋ D．当甲池中消耗0.1 mol N2H4时，乙池中理沦上最多产生6.4 g固体 3．图1为甲烷和O2构成的燃料电池示意图，电解质为KOH溶液，图2为电解AlCl3溶液的装置，电极材料均为石墨。用该装置进行实验，反应开始后观察到x电极附近出现白色沉淀。下列说法正确的是(　　)。 A．图1中电解质溶液的pH增大 B．图2中电解AlCl3溶液的总反应为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ C．A处通入的气体为CH4，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O D．电解池中Cl－向x极移动 4．下图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 molL－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 molL－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上析出的物质的物质的量之比是(　　)。 A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1 C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1 5．(2018届河北五校一模)以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)。 A．燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO4浓度减小 C．a、b两极若是石墨，在同温同压下a极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为 D．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同 6．下图装置闭合电键K时，电流计A的指针将发生偏转。试回答： (1)丙池是__________(填“原电池”或“电解池”)，甲中a电极的名称是__________(填“正极”或“负极”)，丙中c电极的名称是__________(填“阳极”或“阴极”)。 (2)乙中Cu极的电极反应是______________________________，若电路中有0.02 mol电子通过，则甲中a电极溶解的质量为__________g。 (3)闭合电键K一段时间后，丙池中生成两种气体和一种碱，则丙池中发生的总化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4) 如果要给丙中铁片上镀上一层Cu，则丙池应作何改进：________________________ ________________________________________________。 7．(2018届甘肃天水一中月考)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如下图所示： 请回答下列问题： (1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此 时，应向污水中加入适量的________。 a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH (2)电解池阳极的电极反应分别是①______________________；②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 (3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是_________________。 (4)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。 ①已知负极的电极反应是CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。正极的电极反应是______________________________。 ②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是__________。 (5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4(标准状况)__________L。 小专题五　电化学组合装置的破解策略 1．D　解析：根据SO从右向左通过交换膜移向A极，则A极为负极，故A极的电极反应为A－2e－===A2＋，溶液中c(A2＋)增大；B极为正极，发生还原反应；Y电极为阳极，有Cl2产生；右边U形管中最初为电解AlCl3溶液，X电极为H＋放电，c(H＋)减小，c(OH－)增大，且Al3＋移向X极，因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀，D正确。 2．B　解析：甲池作原电池，通入肼的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。乙池为电解池，银极为阴极，石墨为阳极，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。由以上分析可知，A、C错误；甲池生成水，导致溶液中KOH浓度降低，则溶液pH减小，乙池中氢氧根离子放电，导致溶液pH减小，B正确；甲池消耗0.1 mol N2H4时，转移0.4 mol电子，乙池生成0.2 mol铜，即12.8 g固体，D错误。 3．C　解析：甲烷和O2构成的燃料电池为原电池，甲烷在负极发生氧化反应，由于观察到x电极附近出现白色沉淀说明产生氢氧化铝沉淀，x电极为电解池的阴极，a为原电池的负极，甲烷失电子，被氧化，C正确；电解AlCl3溶液应生成氢氧化铝沉淀，B错误；图1中甲烷的燃料电池不断消耗碱，溶液的pH减小，A错误；电解池中Cl－向阳极移动，x极为阴极，D错误。 4．A　解析：由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上析出物质的物质的量之比为1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。 5．B　解析：根据图示知乙烷燃料电池中左侧电极为电源的正极，右侧电极为电源的负极，a为电解池的阴极，b为电解池的阳极。该燃料电池工作时，负极产物为CO2，说明电解质溶液呈酸性，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A错误；a极是铜，b极是铁时，电解总反应为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，溶液中硫酸铜浓度减小，B正确；a、b两极若是石墨，a极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当硫酸铜溶液足量时没有气体产生，C错误；a极是纯铜，b极是粗铜时，为铜的电解精炼，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，但溶解的不只是铜，两极质量变化不相同，D错误。 6．(1)电解池　阳极　负极 (2)Cu2＋＋2e－===Cu　0.65 (3)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (4)将“C”换成“Cu”、“NaCl溶液”换成“CuSO4溶液” 解析：(1)甲、乙构成原电池，则丙为电解池，由电子流向可知，锌作负极，即a为负极，c连接b，b为正极，故c为阳极。(2)Cu作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，a极上发生反应Zn－2e－===Zn2＋，转移0.02 mol电子，消耗锌的质量为0.01 mol65 gmol－1＝0.65 g。(3)闭合K，丙池电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(4)电镀：待镀金属作阴极，电解质溶液含镀层离子，镀层金属作阳极，故应将“C”换成“Cu”、“NaCl溶液”换成“CuSO4溶液”。 7．(1)c　(2)Fe－2e－===Fe2＋ (3)4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋ (4)①O2＋2CO2＋4e－===2CO(或2O2＋4CO2＋8e－===4CO)　②CO2　(5)11.2 解析：(1)保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀时，加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水、显中性的盐，答案选c。(2)活泼金属电极作电解池的阳极时，电极本身放电，所以阳极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋。(3)Fe2＋具有还原性，能被氧气氧化为Fe3＋，则反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋。(4)①燃料电池中，正极反应一定是氧气得电子的过程，该电池的电解质是熔融碳酸盐，所以正极的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO或2O2＋4CO2＋8e－===4CO；②电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳，所以A物质的化学式为CO2。(5)阴极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极产生了44.8 L(标准状况)即2 mol的氢气，所以转移电子的物质的量为4 mol，根据电池的负极电极反应是CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，当转移4 mol电子时，消耗CH4(标准状况)的体积V＝nVm＝0.5 mol22.4 Lmol－1＝11.2 L。