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小專題五　電化學組合裝置的破解策略 1．某同學按下圖所示的裝置進行實驗。A、B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當K閉合時，SO從右向左通過交換膜移向A極。下列分析正確的是(　　)。 A．溶液中c(A2＋)減小 B．B極的電極反應：B－2e－===B2＋ C．Y電極上有H2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應 D．反應初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀 2．(2018屆陜西西安一模)如下圖所示，甲池的總反應式為N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列關于該電池工作時的說法正確的是(　　)。 A．該裝置工作時，Ag電極上有氣體生成 B．甲池和乙池中的溶液的pH均減小 C．甲池中負極反應為N2H4－4e－===N2＋4H＋ D．當甲池中消耗0.1 mol N2H4時，乙池中理淪上最多產(chǎn)生6.4 g固體 3．圖1為甲烷和O2構成的燃料電池示意圖，電解質(zhì)為KOH溶液，圖2為電解AlCl3溶液的裝置，電極材料均為石墨。用該裝置進行實驗，反應開始后觀察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀。下列說法正確的是(　　)。 A．圖1中電解質(zhì)溶液的pH增大 B．圖2中電解AlCl3溶液的總反應為2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ C．A處通入的氣體為CH4，電極反應式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O D．電解池中Cl－向x極移動 4．下圖所示的A、B兩個電解池中的電極均為鉑，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，進行電解。a、b、c、d四個電極上析出的物質(zhì)的物質(zhì)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屆河北五校一模)以乙烷燃料電池為電源進行電解的實驗裝置如下圖所示。下列說法正確的是(　　)。 A．燃料電池工作時，正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．a(chǎn)極是銅，b極是鐵時，溶液中CuSO4濃度減小 C．a(chǎn)、b兩極若是石墨，在同溫同壓下a極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗乙烷的體積之比為 D．a(chǎn)極是純銅，b極是粗銅時，a極上有銅析出，b極逐漸溶解，兩極質(zhì)量變化相同 6．下圖裝置閉合電鍵K時，電流計A的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。試回答： (1)丙池是__________(填“原電池”或“電解池”)，甲中a電極的名稱是__________(填“正極”或“負極”)，丙中c電極的名稱是__________(填“陽極”或“陰極”)。 (2)乙中Cu極的電極反應是______________________________，若電路中有0.02 mol電子通過，則甲中a電極溶解的質(zhì)量為__________g。 (3)閉合電鍵K一段時間后，丙池中生成兩種氣體和一種堿，則丙池中發(fā)生的總化學方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4) 如果要給丙中鐵片上鍍上一層Cu，則丙池應作何改進：________________________ ________________________________________________。 7．(2018屆甘肅天水一中月考)電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設計裝置如下圖所示： 請回答下列問題： (1)實驗時若污水中離子濃度較小，導電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此 時，應向污水中加入適量的________。 a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH (2)電解池陽極的電極反應分別是①______________________；②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 (3)電極反應①和②的生成物反應得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是_________________。 (4)該熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。 ①已知負極的電極反應是CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。正極的電極反應是______________________________。 ②為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應保持穩(wěn)定。為此電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)。則A物質(zhì)的化學式是__________。 (5)實驗過程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8 L(標準狀況)氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH4(標準狀況)__________L。 小專題五　電化學組合裝置的破解策略 1．D　解析：根據(jù)SO從右向左通過交換膜移向A極，則A極為負極，故A極的電極反應為A－2e－===A2＋，溶液中c(A2＋)增大；B極為正極，發(fā)生還原反應；Y電極為陽極，有Cl2產(chǎn)生；右邊U形管中最初為電解AlCl3溶液，X電極為H＋放電，c(H＋)減小，c(OH－)增大，且Al3＋移向X極，因此會產(chǎn)生Al(OH)3白色膠狀沉淀，D正確。 2．B　解析：甲池作原電池，通入肼的電極為負極，通入氧氣的電極為正極，負極反應為N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，正極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。乙池為電解池，銀極為陰極，石墨為陽極，陰極反應為Cu2＋＋2e－===Cu，陽極反應為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。由以上分析可知，A、C錯誤；甲池生成水，導致溶液中KOH濃度降低，則溶液pH減小，乙池中氫氧根離子放電，導致溶液pH減小，B正確；甲池消耗0.1 mol N2H4時，轉(zhuǎn)移0.4 mol電子，乙池生成0.2 mol銅，即12.8 g固體，D錯誤。 3．C　解析：甲烷和O2構成的燃料電池為原電池，甲烷在負極發(fā)生氧化反應，由于觀察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀說明產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，x電極為電解池的陰極，a為原電池的負極，甲烷失電子，被氧化，C正確；電解AlCl3溶液應生成氫氧化鋁沉淀，B錯誤；圖1中甲烷的燃料電池不斷消耗堿，溶液的pH減小，A錯誤；電解池中Cl－向陽極移動，x極為陰極，D錯誤。 4．A　解析：由電解規(guī)律可知：a、c為陰極，b、d為陽極。a極上析出Cu，b極上析出Cl2，c極上析出Ag，d極上析出O2。由電子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四個電極上析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。 5．B　解析：根據(jù)圖示知乙烷燃料電池中左側(cè)電極為電源的正極，右側(cè)電極為電源的負極，a為電解池的陰極，b為電解池的陽極。該燃料電池工作時，負極產(chǎn)物為CO2，說明電解質(zhì)溶液呈酸性，正極反應為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A錯誤；a極是銅，b極是鐵時，電解總反應為Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，溶液中硫酸銅濃度減小，B正確；a、b兩極若是石墨，a極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，當硫酸銅溶液足量時沒有氣體產(chǎn)生，C錯誤；a極是純銅，b極是粗銅時，為銅的電解精煉，a極上有銅析出，b極逐漸溶解，但溶解的不只是銅，兩極質(zhì)量變化不相同，D錯誤。 6．(1)電解池　陽極　負極 (2)Cu2＋＋2e－===Cu　0.65 (3)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (4)將“C”換成“Cu”、“NaCl溶液”換成“CuSO4溶液” 解析：(1)甲、乙構成原電池，則丙為電解池，由電子流向可知，鋅作負極，即a為負極，c連接b，b為正極，故c為陽極。(2)Cu作正極，電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，a極上發(fā)生反應Zn－2e－===Zn2＋，轉(zhuǎn)移0.02 mol電子，消耗鋅的質(zhì)量為0.01 mol65 gmol－1＝0.65 g。(3)閉合K，丙池電解飽和食鹽水：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(4)電鍍：待鍍金屬作陰極，電解質(zhì)溶液含鍍層離子，鍍層金屬作陽極，故應將“C”換成“Cu”、“NaCl溶液”換成“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)?、贑O2　(5)11.2 解析：(1)保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀時，加入的使導電能力增強的電解質(zhì)必須是可溶于水、顯中性的鹽，答案選c。(2)活潑金屬電極作電解池的陽極時，電極本身放電，所以陽極的電極反應為Fe－2e－===Fe2＋。(3)Fe2＋具有還原性，能被氧氣氧化為Fe3＋，則反應得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋。(4)①燃料電池中，正極反應一定是氧氣得電子的過程，該電池的電解質(zhì)是熔融碳酸鹽，所以正極的電極反應為O2＋2CO2＋4e－===2CO或2O2＋4CO2＋8e－===4CO；②電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳，所以A物質(zhì)的化學式為CO2。(5)陰極的電極反應為2H＋＋2e－===H2↑，陰極產(chǎn)生了44.8 L(標準狀況)即2 mol的氫氣，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4 mol，根據(jù)電池的負極電極反應是CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，當轉(zhuǎn)移4 mol電子時，消耗CH4(標準狀況)的體積V＝nVm＝0.5 mol22.4 Lmol－1＝11.2 L。