2022年高考化学热点考点电化学“多池和多室”串联问题及计算

高三化学每天练习20分钟——电化学“多池和多室”串联问题及计算（有答案和详细解析）
一、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。

1．为一元中强酸，具有较强的还原性，可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。

下列叙述不正确的是()
A．阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．产品室中发生反应H＋＋H2PO－2===H3PO2，该法还可得副产品NaOH
C．原料室中H2PO－2向左移动，Na＋向右移动，该室pH升高
D．阳膜1的主要作用是防止H2PO－2进入阳极室被氧化并允许H＋通过
2．用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含Cr2O2－7的酸性废水，最终可将Cr2O2－7转化成Cr(OH)3沉淀而除去，装置如下图。

下列说法正确的是()
A．Fe(Ⅱ)为阳极
B．M电极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO2－3＋6H2O
C．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出
D．电路中每转移6mol电子，最多有1mol Cr2O2－7被还原
3．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Zn，其他电极均为Cu。

下列说法错误的是()
A．电极Ⅰ发生氧化反应
B．相同时间内，电极Ⅱ与电极Ⅳ的质量变化值相同
C．电极Ⅲ的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
D．电流方向：电极Ⅳ→电流表→电极Ⅰ
4．由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。

根据如图所示装置，判断下列说法不正确的是()
A．该装置中Cu极为阳极
B．当铜片的质量变化了12.8g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24L C．该装置中b极的电极反应式是H2＋2OH－－2e－===2H2O
D．该装置中a极为正极，发生氧化反应
5．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
B．f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
D．a、c电极均有单质生成，它们的物质的量之比为1∶2
二、非选择题
6．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：
(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______mol·L－1。

7．(2019·湖北仙桃模拟)利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O2－7废水，如图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

(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Ⅱ是电池的________(填“正”或“负”)极；石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为______________________ ______________________________________________________________________________。

(2)工作时，甲池内的NO－3向________(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)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(Ⅰ)棒上发生的电极反应为____________________________________________。

(4)若溶液中减少了0.01mol Cr2O2－7，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(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K sp＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－32，要使c(Cr3＋)降至10－5mol·L－1，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)，则通电5min后，溶液的pH为________。

9．如图所示装置，C、D、E、F都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极。

将直流电源接通后，F极附近呈红色。

请回答：
(1)电源电极A名称为________。

(2)写出C和F的电极名称，以及电极反应式。

C：________________________________________________________________________，F：________________________________________________________________________。

(3)若装置中通过0.02mol电子时，通电后甲池溶液体积为200mL，则通电后所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为________mol·L－1。

(4)若装置中通过0.02mol电子时，丁池中电解足量R(NO3)x溶液时，某一电极析出了a g金属R，则金属R的相对原子质量的计算公式为________(用含a、x的代数式表示)。

(5)现用丙池给铜件镀银，则H应该是________(填“铜件”或“银”)。

答案精析
1．C
解析阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故A正确；阳极室的H＋通过阳膜1移向产品室，原料室的H2PO－2通过阴膜移向产品室，所以产品室中发生反应H＋＋H2PO－2===H3PO2，阴极产生OH－，原料室的Na＋通过阳膜2移向阴极室，所以该法还可得副产品NaOH，故B 正确；原料室中H2PO－2水解使溶液呈碱性，H2PO－2向左移动，该室pH降低，故C不正确；阳膜1的主要作用是防止H2PO－2进入阳极室被氧化并允许H＋通过，故D正确。

2．C
解析由H＋移动方向可知，M电极是负极，则Fe(Ⅱ)为阴极，故A错误；M电极的电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋，故B错误；Fe(Ⅰ)极产生Fe2＋，6Fe2＋＋Cr2O2－7
＋14H ＋===6Fe 3＋＋2Cr 3＋＋7H 2O ，电解一段时间后，Fe(Ⅱ)极产生的OH －大量移向阳极区，在Fe(Ⅰ)极附近产生Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀，故C 正确；6Fe ～12e －～6Fe 2＋～Cr 2O 2－7，电路中每转移6mol 电子，最多有0.5mol Cr 2O 2－
7被还原，故D 错误。

3．C
解析电极Ⅰ为原电池的负极，发生氧化反应：Zn －2e －===Zn 2＋，A 项正确；电极Ⅱ为原电池的正极，发生还原反应：Cu 2＋＋2e －===Cu ，电极Ⅳ为电解池的阴极，发生还原反应：Cu 2＋＋2e －
===Cu ，由电子守恒可知，相同时间内两电极的质量变化值相同，B 项正确；电极Ⅲ为电解池的阳极，发生氧化反应：Cu －2e －===Cu 2＋
，C 项错误；电流方向与电子流向相反，电流方向应为电极Ⅳ→电流表→电极Ⅰ，D 项正确。

4．D
解析左池为燃料电池，通入氧气的a 电极为正极，发生还原反应，电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －；b 电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为H 2－2e －＋2OH －
===2H 2O 。

右池为电解池，铜为阳极，电极反应式为Cu －2e －===Cu 2＋
，当铜片溶解12.8g 转移0.4mol 电子时，a 电极则消耗0.1mol 氧气，其标准状况下的体积为2.24L 。

5．BD
6．(1)负极
(2)CuSO 4＋Fe=====电解Cu ＋FeSO 4(3)1∶1
(4)粗铜变小(5)Y 极附近红褐色变深(6)0.47．(1)正
NO 2＋NO －3－e －===N 2O 5(2)石墨Ⅰ
1∶4(3)Fe －2e －===Fe 2
＋(4)0.12
(5)5
8．(1)负
电解2Cl －－2e －===Cl 2↑Ag ＋＋e －===Ag
(2)0.025mol·L
－1(3)13解析(1)根据已知条件通电5min 后，电极5的质量增加2.16g ，说明电极5作阴极，Ag ＋放电，电极反应为Ag ＋＋e －===Ag ，转移电子的物质的量为0.02mol ，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2CuSO 4＋2H 2O=====电解
2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4，若转移0.02mol 电子时只收集到O 2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO 4～O 2～4e －可得n (O 2)＝0.005mol ，体积为112mL(标准状况)<224mL ，说明溶质CuSO 4已耗完，然后电解水。

设整个过程消耗
CuSO 4x mol ，H 2O y mol ，则有2x ＋2y ＝0.02，12x ＋32
y ＝0.01，解得x ＝y ＝0.005mol ，则c (CuSO 4)＝0.025mol·L －1。

(3)由于A 池中电解液足量，A 池中只发生反应2NaCl ＋2H 2O=====电解
2NaOH
＋H 2↑＋Cl 2↑，根据关系式NaOH ～e －，生成的n (NaOH)＝0.02mol ，则c (NaOH)＝0.02mol
0.2L
＝0.1mol·L －1，即溶液的pH ＝13。

9．答案
(1)正极(2)阳极，4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O 阴极，2H ＋＋2e －
===H 2↑(3)0.05(4)50ax (5)铜件解析(1)C 、D 、E 、F 都是惰性电极，A 、B 为外接直流电源的两极，将直流电源接通后，F 电极附近呈红色，说明F 电极附近OH －浓度增大，溶液呈碱性，则F 为阴极，所以C 、E 、G 、I 为阳极，D 、F 、H 、J 为阴极，A 为正极、B 为负极，C 电极上OH －放电、D 电极上Cu 2＋放电、E 电极上Cl －放电、F 电极上H ＋
放电。

(2)C 为阳极，F 为阴极，根据放电顺序书写电
极反应式。

(3)根据电解方程式：2CuSO 4＋2H 2O=====电解O 2↑＋2Cu ＋2H 2SO 4，结合c ＝n V 计算即可。

(4)由得失电子守恒可知，电解R(NO 3)x 溶液时，某一极析出了a g 金属R ，结合R x ＋＋x e －===R 进行计算。

(5)电镀装置中，镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，电镀液含有镀层金属阳离子。