1、微考点53 电化学“多池和多室”串联问题及计算个1(2019开封模拟)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是()A反应一段时间后，乙装置中在铁电极区生成氢氧化钠B乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe2e=Fe2C通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O24e2H2O=4OHD反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变2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。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
2、氢气产生C当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为；D当K闭合后，甲、乙装置中pH变大，丙装置中pH不变3H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图。下列叙述错误的是()AM室发生的电极反应式为2H2O4e=O24HBN室中：a%b%C膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D理论上每生成1mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6L气体4(2019承德模拟)四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵(CH3)4NCl为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)，下列说法不正确的
3、是()AN为正极B标准状况下制备0.75NA(CH3)4NOH，a、b两极共产生16.8L气体Cc、e均为阳离子交换膜Db极电极反应式：4OH4e=O22H2O5如图所示装置中，a、b、c、d、e、f均为惰性电极，电解质溶液均足量。接通电源后，d极附近显红色。下列说法正确的是()A电源B端是正极Bf极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电C欲用丁装置给铜镀银，N应为Ag，电解质溶液为AgNO3溶液Da、c电极均有单质生成，它们的物质的量之比为216某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、X、Y都是铂电极，C、E是铁电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。试回答下列问题：(
4、1)电源B端的名称是_(填“正极”或“负极”)。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是_。(3)设电解质溶液过量，则同一时间内C、D电极上参加反应的单质与生成的单质的物质的量之比是_。(4)欲用丙装置将粗铜(含少量铁、锌等杂质)精炼，G极材料应该是_(填“粗铜”或“精铜”)，电解液中原电解质的物质的量浓度将_(填“变大”“变小”或“不变”)。(5)丁装置的现象是_。(6)设装置甲中溶液的体积在电解前后都是500mL，当装置乙中F极所产生气体的体积为4.48L(标准状况)时，甲池中所生成物质的物质的量浓度为_molL1。7(2019湖北仙桃模拟)利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃
5、料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O废水，如图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O。(1)甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y，Y是N2O5，可循环使用。则石墨是电池的_(填“正”或“负”)极；石墨附近发生的电极反应式为_。(2)工作时，甲池内的NO向_(填“石墨”或“石墨”)极移动；在相同条件下，消耗的O2和NO2的体积比为_。(3)乙池中Fe()棒上发生的电极反应为_。(4)若溶液中减少了0.01molCr2O，则电路中至少转移了_mol电子。(5)向完全还原为Cr3的乙池工业废水中滴加NaOH溶液，可将铬以Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知Cr
6、(OH)3存在以下溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3(aq)3OH(aq)，常温下Cr(OH)3的溶度积Kspc(Cr3)c3(OH)1.01032，要使c(Cr3)降至105molL1，溶液的pH应调至_。8如图所示，通电5min后，电极5的质量增加2.16g，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224mL气体(标准状况)且溶液体积为200mL(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200mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则
7、通电5min后，溶液的pH为_。9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下图，则图中线表示的是_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_mL5.0molL1NaOH溶液。答案精析1A2.A3DA项，M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O4e=O24H，正确；B项，N室为阴极室，溶液中水电离
8、的H得电子发生还原反应，生成H2，促进水的电离，溶液中OH浓度增大，即a%b%，正确；C项，阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B(OH)穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，则膜为阴膜，正确；D项，每生成1mol产品，转移电子数目为1mol，阴极室生成0.5molH2，其标准状况下的体积为11.2L，错误。4B电解后左侧(CH3)4NOH溶液由稀变浓，说明a极发生还原反应：2H2O2e=H22OH，据此判断a为阴极，b为阳极，所以N为正极，故A正确；b极为OH放电生成O2：4OH4e=O22H2O，标准状况下制备0.75NA(CH3)4NOH，需要阴极提供0.75molOH，转移
9、电子0.75mol，a、b两极共产生mol22.4Lmol112.6L气体，故B错误，D正确；(CH3)4NOH溶液由稀变浓，说明(CH3)4N穿过c膜，c膜是阳离子交换膜，NaCl溶液由稀变浓，说明Na穿过e膜，e膜是阳离子交换膜，故C正确。5B6(1)负极(2)CuSO4FeCuFeSO4(3)11(4)粗铜变小(5)Y极附近红褐色变深(6)0.47(1)正NO2NOe=N2O5(2)石墨14(3)Fe2e=Fe2(4)0.12(5)5解析(1)根据图示知甲池为燃料电池，电池工作时，石墨附近NO2转变成N2O5，发生氧化反应，电极反应式为NO2NOe=N2O5；石墨是电池的正极，O2得电子
10、发生还原反应，电极反应式为O24e2N2O5=4NO。(2)电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极，即甲池内的NO向石墨极移动；根据两极的电极反应式4NO24NO4e=4N2O5、O24e2N2O5=4NO及得失电子守恒知，在相同条件下，消耗O2和NO2的体积比为14。(3)乙池为电解池，Fe()棒为电解池的阳极，发生的电极反应为Fe2e=Fe2。(4)根据反应Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O知，若溶液中减少了0.01 mol Cr2O，则参加反应的Fe2为0.06 mol，根据电极反应：Fe2e=Fe2知电路中至少转移了0.12 mol电子。(5)常温下Cr(OH)3的溶度
11、积Kspc(Cr3)c3(OH)1.01032，c(Cr3)105 molL1，则c3(OH)1.01027，c(OH)1.0109 molL1，c(H)105 molL1，溶液的pH应调至5。8(1)负电解2Cl2e=Cl2Age=Ag(2)0.025molL1(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，电极反应为Age=Ag，转移电子的物质的量为0.02 mol，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2CuSO42H2O2CuO22H2
12、SO4，若转移0.02 mol电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4O24e可得n(O2)0.005 mol，体积为112 mL(标准状况)224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4x mol，H2O y mol，则有2x2y0.02，xy0.01，解得xy0.005 mol，则c(CuSO4)0.025 molL1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，根据关系式NaOHe，生成的n(NaOH)0.02 mol，则c(NaOH)0.1 molL1，即溶液的pH13。9(1)CH3OH6e8OH
13、=CO6H2O(2)2.24L(3)Fe2280解析(1)甲醇燃料电池是原电池反应，甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应为CH3OH6e8OH=CO6H2O。(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，设生成气体物质的量为x，溶液中铜离子物质的量为0.1 mol，B电极反应为Cu22e=Cu，0.1 mol 0.2 mol2H 2e=H2，2x2xxA电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气，A电极反应为4OH4e=2H2OO2，4x4xx根据得失电子守恒得到0.2 mol2x4x，x0.1 mol乙中A极析出的气体是氧气，物质的量为0.1 mol，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，铁离子物质的量逐渐减小，亚铁离子物质的量逐渐增大，为Fe3，为Fe2，为Cu2，由图像分析可知：反应结束后，Fe2的物质的量为0.5 mol，Cu2的物质的量为0.2 mol，所以需要加入NaOH溶液1.4 mol，所以NaOH溶液的体积为0.28 L280 mL。
