第六章　微題型67　多池連接裝置的分析與應(yīng)用

微題型67多池連接裝置的分析與應(yīng)用1．某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，則下列說法正確的是()A．圖中甲池為原電池裝置，Cu電極發(fā)生還原反應(yīng)B．實(shí)驗(yàn)過程中，甲池左側(cè)燒杯中NOeq\o\al(－,3)的濃度不變C．若用銅制U形物代替“鹽橋”，工作一段時(shí)間后取出U形物稱量，質(zhì)量會(huì)減小D．若甲池中Ag電極質(zhì)量增加5.4g時(shí)，乙池某電極析出1.6g金屬，則乙中的某鹽溶液可能是AgNO3溶液答案D解析A項(xiàng)，甲池有鹽橋，乙池中兩電極材料相同，甲池為原電池，乙池為電解池，因?yàn)榛顫娦裕篊u>Ag，所以甲池中Cu電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，NOeq\o\al(－,3)由甲池右側(cè)燒杯向左側(cè)燒杯定向移動(dòng)，左側(cè)燒杯中NOeq\o\al(－,3)的濃度增大，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，若用銅制U形物代替“鹽橋”，甲池的左側(cè)燒杯為電解池，右側(cè)燒杯為原電池，U形物插入右側(cè)燒杯中的Cu為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，插入左側(cè)燒杯中的Cu為陰極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，根據(jù)電子守恒，工作一段時(shí)間后取出U形物稱量，質(zhì)量不變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，甲池中Ag電極的電極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=Ag，若甲池中Ag電極質(zhì)量增加5.4g時(shí)，電路中通過的電子的物質(zhì)的量為n(e－)＝n(Ag)＝eq\f(5.4g,108g·mol－1)＝0.05mol，乙池某電極析出1.6g金屬，乙池中鹽溶液的陽離子應(yīng)為不活潑金屬的陽離子，若乙中的某鹽溶液是AgNO3溶液，根據(jù)得失電子守恒，乙池中陰極先后發(fā)生的電極反應(yīng)為Ag＋＋e－=Ag、2H＋＋2e－=H2↑，正確。2．如圖，燒杯中的溶質(zhì)均足量，a、b、c、d、e均為石墨電極，通電一段時(shí)間后，a電極上有紅色物質(zhì)析出，下列說法正確的是()A．e電極上可以析出使?jié)駶?rùn)淀粉-KI試紙變藍(lán)的氣體B．c電極周圍溶液變紅C．A燒杯內(nèi)溶液的pH升高D．B燒杯中加一定量的KCl固體可恢復(fù)原狀答案B解析a電極上析出銅，說明a為陰極，因此可以判斷，b、d為陽極，c、e為陰極，e上應(yīng)該析出銅，A相當(dāng)于電鍍裝置，通電一段時(shí)間后溶液保持不變，B中總反應(yīng)是2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2KOH＋Cl2↑＋H2↑，因此電解后要恢復(fù)原狀，應(yīng)該通入HCl氣體。3．某種酒精檢測(cè)儀的傳感器采用Pt作為電極，其燃燒室內(nèi)充滿特種催化劑。某同學(xué)用該乙醇燃料電池作為電源設(shè)計(jì)如圖所示電解實(shí)驗(yàn)裝置。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)電極為負(fù)極，d電極為陰極B．b電極的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．當(dāng)裝置Ⅱ中生成11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)Cl2時(shí)，有0.5molH＋通過裝置Ⅰ中的質(zhì)子交換膜D．當(dāng)裝置Ⅰ中生成6.0gCH3COOH時(shí)，裝置Ⅲ中CuSO4溶液的質(zhì)量減少16g答案C解析乙醇燃料電池中，O2通入b電極區(qū)，乙醇蒸氣通入a電極區(qū)，則a電極是負(fù)極，b電極是正極，從而推知，d電極是陰極，A正確；b電極是正極，O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，B正確；裝置Ⅱ中電解飽和氯化鈉溶液，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2LCl2(即0.5mol)，電路中通過1mol電子，據(jù)得失電子守恒和溶液呈電中性可知，裝置Ⅰ中有1molH＋透過質(zhì)子交換膜向右遷移，C錯(cuò)誤；裝置Ⅰ中負(fù)極反應(yīng)式為CH3CH2OH＋H2O－4e－=CH3COOH＋4H＋，生成6.0gCH3COOH(即0.1mol)時(shí)，電路中通過0.4mol電子，裝置Ⅲ中陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，mol×32g·mol－1＋0.2mol×64g·mol－1＝16g，D正確。4．利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物NaOH、H2、Cl2，裝置如圖所示。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2OB．A膜和C膜均為陰離子交換膜C．可用鐵電極替換陰極的石墨電極D．a(chǎn)極上通入2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)甲烷，陽極室Ca2＋減少0.4mol答案B解析a極上甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳，甲烷失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以a極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O，A正確，陽極室的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，陽極室內(nèi)鈣離子向產(chǎn)品室移動(dòng)，則A膜為陽離子交換膜，陰極室的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，原料室內(nèi)鈉離子向陰極室移動(dòng)，則C膜為陽離子交換膜，B錯(cuò)L(即0.1mol)甲烷，失去0.8mol電子，根據(jù)得失電子守恒，陽極室鈣離子減少的物質(zhì)的量是0.4mol，D正確。5．利用膜技術(shù)原理和電化學(xué)原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N2O5，裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．電極b反應(yīng)式是O2＋4e－＋2H2O=4OH－B．甲中每消耗64gSO2，乙中有1molH＋通過隔膜C．c電極上的電極反應(yīng)式為N2O4－2e－＋H2O=N2O5＋2H＋D．每轉(zhuǎn)移2mol電子，生成2molN2O5和1molH2SO4答案D解析電極b為正極，酸性條件下，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，故A錯(cuò)誤；64g二氧化硫的物質(zhì)的量為eq\f(64g,64g·mol－1)＝1mol,1mol二氧化硫失去2mol電子生成硫酸，由得失電子守恒可知，d電極上2mol氫離子放電生成氫氣，則有2mol氫離子通過隔膜由左側(cè)移向右側(cè)，故B錯(cuò)誤；電極c為電解池的陽極，在無水硝酸作用下，四氧化二氮在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成五氧化二氮，電極反應(yīng)式為N2O4－2e－＋2HNO3=2N2O5＋2H＋，故C錯(cuò)誤；電極a為負(fù)極，二氧化硫在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸，電極c為電解池的陽極，在無水硝酸作用下，四氧化二氮在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成五氧化二氮，由得失電子守恒可知，每轉(zhuǎn)移2mol電子，電極c生成2mol五氧化二氮，電極a生成1mol硫酸，故D正確。6．在如圖串聯(lián)裝置中，通電片刻即發(fā)現(xiàn)乙裝置左側(cè)電極表面出現(xiàn)紅色固體，則下列說法不正確的是()A．標(biāo)準(zhǔn)狀況下當(dāng)甲中產(chǎn)生4.48L氣體時(shí)，丙中Cu電極質(zhì)量增加21.6gB．電解過程中丙中溶液酸堿性無變化C．向甲中加入適量的鹽酸，可使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)D．乙中左側(cè)電極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu答案C解析通電片刻即發(fā)現(xiàn)乙裝置左側(cè)電極表面出現(xiàn)紅色固體，則此紅色固體為Cu，即乙裝置左側(cè)為陰極，右側(cè)為陽極；甲裝置中，左側(cè)電極為陰極，右側(cè)電極為陽極；丙裝置中，左側(cè)電極為陰極，右側(cè)電極為陽極。甲中為電解氯化鉀溶液產(chǎn)生氫氣和氯氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下當(dāng)甲中產(chǎn)生4.48L氣體時(shí)，則各產(chǎn)生0.1mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.2mol，丙中Cu電極上銀離子得電子產(chǎn)生銀單質(zhì)，質(zhì)量增加0.2mol×108g·mol－1＝21.6g，A正確；在丙裝置中，陽極反應(yīng)式Ag－e－=Ag＋，陰極反應(yīng)式：Ag＋＋e－=Ag，所以電解過程中丙溶液pH無變化，B正確；甲中陽極生成Cl2，陰極生成H2，相當(dāng)于從溶液中逸出HCl氣體，若向甲中加入適量的鹽酸，溶液濃度減小，不能恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，C不正確；乙中左側(cè)銅離子放電，電極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu，D正確。7．某化學(xué)課外活動(dòng)小組擬用鉛酸蓄電池為直流電源，進(jìn)行電絮凝凈水的實(shí)驗(yàn)探究，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．Y電極反應(yīng)為Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4B．每消耗103.5gPb，理論上電解池陰極上有1molH2生成C．該電解池的總反應(yīng)為2Al＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Al(OH)3＋3H2↑D．若污水為含有Cr2Oeq\o\al(2－,7)的工業(yè)酸性廢水，為將其轉(zhuǎn)化為Cr3＋除去，可讓鐵電極連接鉛酸蓄電池的正極答案D解析據(jù)圖可知電解池中，鋁電極失電子作陽極，電極反應(yīng)為2Al－6e－=2Al3＋，在鋁表面有氧氣產(chǎn)生，說明有部分氫氧根離子放電，F(xiàn)e電極上水得電子作陰極，電極反應(yīng)為6H2O＋－=PbSO4，Y與陽極鋁相連，作正極，電極反應(yīng)為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O，故A錯(cuò)誤；n(Pb)＝eq\f(103.5g,207g·mol－1)＝0.5mol，則反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.5mol×2＝1mol，根據(jù)串聯(lián)電路中電子轉(zhuǎn)移守恒，則電解池的陰極上反應(yīng)產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量是0.5mol，故B錯(cuò)誤；陽極電極反應(yīng)為2Al－6e－=2Al3＋，陰極電極反應(yīng)為6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－，總反應(yīng)為2Al＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Al(OH)3(膠體)＋3H2↑，在鋁的表面有氧氣產(chǎn)生，說明還存在電解水的過程：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))O2↑＋2H2↑，故C錯(cuò)誤；讓鐵電極連接鉛酸蓄電池的正極，作陽極，則鐵失電子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，含有Cr2Oeq\o\al(2－,7)的工業(yè)酸性廢水具有強(qiáng)氧化性，與亞鐵離子反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為Cr3＋除去，故D正確。8．某同學(xué)設(shè)計(jì)用NO-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池探究將霧霾中的SO2、NO轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO4的原理。下列說法正確的是()A．甲、乙裝置中NO均被氧化，物質(zhì)A為HNO3B．燃料電池放電過程中正極的電極反應(yīng)式為NO－3e－＋2H2O=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋C．若甲裝置中消耗22.4LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則乙裝置中SO2和NO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量共有2.8molD．該裝置中，電子的轉(zhuǎn)移方向?yàn)镻t(Ⅰ)→石墨(Ⅱ)→電解質(zhì)溶液→石墨(Ⅰ)→Pt(Ⅱ)答案C解析甲裝置為燃料電池，Pt(Ⅰ)電極上NO被氧化為HNO3，為負(fù)極，Pt(Ⅱ)電極上氧氣被還原，為正極，則乙裝置為電解池，石墨(Ⅰ)為陽極，SO2被氧化為硫酸根離子，石墨(Ⅱ)為陰極，NO被還原為銨根離子，A錯(cuò)誤；燃料電池放電過程中負(fù)極是NO失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NO－3e－＋2H2O=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋，B錯(cuò)誤；n(O2)＝eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)＝1mol，由轉(zhuǎn)移電子關(guān)系：O2～4e－、SO2～2e－、NO～5e－知，n(SO2)＝eq\f(4,2)mol＝2mol，n(NO)＝eq\f(4,5)mol＝0.8mol，則乙裝置中SO2與NO轉(zhuǎn)化的總量為2.8mol，C正確；電子不能在電解質(zhì)溶液中移動(dòng)，D錯(cuò)誤。9．認(rèn)真觀察如圖裝置，下列說法錯(cuò)誤的是()A．裝置B中PbO2上發(fā)生的電極反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2OB．裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為Cu＋2H＋eq\o(=,\s\up7(電解))Cu2＋＋H2↑C．若在裝置D中生成0.2molFe(OH)3，則消耗水的物質(zhì)的量共為0.5molD．若裝置E的目的是在Cu材料上鍍銀，則極板M的材料為Ag答案D解析圖中B、C裝置是含鹽橋的原電池裝置，PbO2是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O，A正確；銅電極與原電池的正極相連是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以陽極銅本身放電生成銅離子，陰極是酸電離出的氫離子放電生成氫氣，總的電極反應(yīng)式為Cu＋2H＋eq\o(=,\s\up7(電解))Cu2＋＋H2↑，B正確；得到0.2molFe(OH)3沉淀，涉及反應(yīng)有Fe＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Fe(OH)2＋H2↑，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，關(guān)系式為4Fe～10H2O～4Fe(OH)3，則得到0.2molFe(OH)3沉淀消耗0.5mol水，C正確；N是陽極，陽極應(yīng)是鍍層金屬銀，所以極板M的材料為Cu，D錯(cuò)誤。10．如圖是一套模擬工業(yè)生產(chǎn)的電化學(xué)裝置。丙裝置中兩電極均為惰性電極，電解質(zhì)溶液為KCl溶液，不考慮氣體溶解，且鉀離子交換膜只允許鉀離子通過。下列說法正確的是()A．若甲裝置中b為精銅，a為鍍件，則可實(shí)現(xiàn)a上鍍銅B．丙裝置可以制取KOH溶液，制得的KOH可以通過g口排出C．當(dāng)d電極消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LO2時(shí)，丙裝置中陽極室溶液質(zhì)量減少29.8gD．若甲裝置中a、b均為惰性電極，向甲所得溶液中加入0.05molCu2(OH)2CO3后恰好使溶液復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.2NA答案C解析由圖可知，乙裝置為燃料電池，通入甲醇的c極為燃料電池的負(fù)極，通入氧氣的d極是正極，甲裝置b極為陰極，a極為陽極，丙裝置e極為陽極，f極為陰極。若甲裝置為電鍍池，實(shí)現(xiàn)鍍件上鍍銅，則b極為鍍件，a極為精銅，故A錯(cuò)誤；丙裝置為電解氯化鉀溶液的電解池，e極為陽極，f極為陰極，水在陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子，鉀離子通過鉀離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，則氫氧化鉀溶液從h口排出，故B錯(cuò)誤；e極為陽極，氯離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，富集的鉀離子通過鉀離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，陽極室溶液減少質(zhì)量實(shí)際為氯化鉀的質(zhì)量，當(dāng)d電極消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L氧氣時(shí)，由得失電子守恒可知，陽極室溶液減少質(zhì)量為eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)×4×74.5mol·L－1＝29.8g，故C正確；若甲裝置中a、b均為惰性電極，該裝置為電解硫酸銅溶液的電解池，向所得溶液中加入堿式碳酸銅后恰好使溶液復(fù)原說明電解過程中先電解硫酸銅溶液，后電解水，由加入的堿式碳酸銅的物質(zhì)的量為0.05mol可知，參與電解的銅離子為0.1mol、水為0.05mol，則電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.1mol×2×NAmol－1＋0.05mol×2×NAmol－1＝0.3NA，故D錯(cuò)誤。11．將足量的CuSO4、K2SO4、NaOH三種強(qiáng)電解質(zhì)溶液分別置于三個(gè)燒杯中進(jìn)行電解，電極均為石墨，接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間，測(cè)得燒杯乙中c電極增加16g，常溫下，各燒杯中溶液的pH與電解時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()A．M為直流電源的負(fù)極B．甲、乙、丙燒杯放入的溶質(zhì)依次是NaOH、CuSO4、K2SO4C．電極b上發(fā)生的反應(yīng)是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，電極e上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L答案D解析測(cè)得乙中c電極質(zhì)量增加了16g，則乙中含有Cu2＋，c是陰極，則M為直流電源的負(fù)極，乙為CuSO4溶液，丙中pH不變，則丙為K2SO4溶液，甲中pH增大，則甲為NaOH溶液，故A、B正確；電極b上的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，故C正確；e極是陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子為2mol時(shí)，生成氫氣的物質(zhì)的量為1mol，所以標(biāo)況下體積是1mol×22.4L·mol－1＝22.4L，故D錯(cuò)誤。12．某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)回答下列問題：(1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入O2電極的電極反應(yīng)式為________________________________。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為________(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”)，總反應(yīng)式為________________________________。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。(4)電鍵