2022届高考化学一轮复习 微题型53 电化学“多池和多室”串联问题及计算（解析版）

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A．金属铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．装置中电子的流动路线是c电极→惰性电极→金属铁电极→d电极
C．装置工作过程中消耗14.4 g Mg，理论上可消除0.1 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)
D．将Cr2Oeq \\al(2－,7)处理后的废水比原工业废水的pH大
2．某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。一段时间后，断开电键K，下列说法正确的是( )
A．电流由A极流出，最后由B极流入
B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu固体能使溶液恢复原浓度
C．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O===COeq \\al(2－,3)＋8H＋
D．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上析出3.2 g固体
3．(2020·湖南汨罗高三月考)利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．电极b反应式是O2＋4e－＋2H2O===4OH－
B．电解后乙装置d电极附近溶液的pH不变
C．c电极上的电极反应式为N2O4－2e－＋H2O===N2O5＋2H＋
D．甲中每消耗1 ml SO2，乙装置中有1 ml H＋通过隔膜
4．假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是( )
A．当K闭合时，甲装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源
B．当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生
C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②；①→⑧；⑦→⑥；⑤→④
D．当K闭合后，甲、乙装置中pH变大，丙装置中pH不变
5．如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题：
(1)a为电源的____________(填“正”或“负”)极，C池是____________池。A池阳极的电极反应式为____________________，C池阴极的电极反应式为______________。
(2)如果B槽中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为__________________。
(3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为________________________________________________________________________。
6．甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。下图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同。
(1)甲中负极的电极反应式为_____________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为_____________________________________。
(3)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如右图，则图中②线表示的是______的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要______ mL 5.0 ml·L－1 NaOH溶液。
答案精析
1．B 2.B 3.B
4．A [当K闭合时，形成闭合电路，乙中Zn—Cu形成的原电池比甲中Fe—C形成的原电池产生的电压大，甲为电解池，乙为原电池。]
5．(1)负 电镀 2Cl－－2e－===Cl2↑ Ag＋＋e－===Ag
(2)0.025 ml·L－1 (3)13
解析 (1)根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，Ag＋放电，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 ml，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。则a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。(2)B槽中电解总反应为2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 ml电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 ml，体积为112 mL(标准状况)<224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，已开始电解水。设整个过程消耗CuSO4 x ml，H2O y ml，则有2x＋2y＝0.02，eq \f(1,2)x＋eq \f(3,2)y＝0.01，解得x＝y＝0.005 ml，则c(CuSO4)＝0.025 ml·L－1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 ml，则c(NaOH)＝eq \f(0.02 ml,0.2 L)＝0.1 ml·L－1，即溶液的pH＝13。
6．(1)CH3OH－6e－＋8OH－===COeq \\al(2－,3)＋6H2O (2)2.24 L
(3)Fe2＋ 280
解析 (1)甲醇燃料电池是原电池，甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===COeq \\al(2－,3)＋6H2O。
(2)工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同，分析电极反应，B为阴极，溶液中铜离子析出，氢离子得到电子生成氢气，设生成气体的物质的量为x，溶液中铜离子的物质的量为0.1 ml，B电极反应为
Cu2＋ ＋ 2e－===Cu，
0.1 ml 0.2 ml
2H＋ ＋ 2e－===H2↑，
2x 2x x
A电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，
4x 4x x
根据得失电子守恒得到0.2 ml＋2x＝4x，
x＝0.1 ml
乙中A极析出的气体是氧气，物质的量为0.1 ml，在标准状况下的体积为2.24 L。(3)根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化，可知，铜离子从无到有逐渐增多，铁离子的物质的量逐渐减小，亚铁离子的物质的量逐渐增大，①为Fe3＋，②为Fe2＋，③为Cu2＋，由图像分析可知：反应结束后，Fe2＋的物质的量为0.5 ml，Cu2＋的物质的量为0.2 ml，所以需要加入NaOH的物质的量为1.4 ml，所以NaOH溶液的体积为eq \f(1.4 ml,5.0 ml·L－1)＝0.28 L＝280 mL。