1、112 电化学串联装置的两大模型1两类串联装置的特点无外接电源，二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)，为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左图为原电池装置，右图为电解装置有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过的电流相等2.“串联”类电池的解题流程1根据下图装置，下列说法不正确的是( )A此装置用于电镀铜时，电解一段时间，硫酸铜溶液的浓度不变B若 a 为纯铜，b 为粗铜，该装置可用于粗铜的电解精炼C燃料电池中正极反应为 O24e 2H 2O=4OHD电子经导线流入 b 电极解析：选 B。氢氧燃料电池中，通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，则 b是阴
2、极、a 是阳极。A 项，此装置用于电镀铜时，阳极溶解的金属铜等于阴极析出的金属铜，所以电解质溶液的浓度不变，正确；B 项，电解精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，即 a 为2粗铜，b 为纯铜，错误；C 项，该燃料电池中，正极上氧气得电子被还原生成氢氧根离子，电极反应为 O24e 2H 2O=4OH ，正确；D 项，电子从负极沿导线流向 b 电极、从 a 电极沿导线流向正极，正确。2下图装置中 a、b、c、d 均为 Pt 电极。电解过程中，电极 b 和 d 上没有气体逸出，但质量均增大，且增重 bd。符合上述实验结果的盐溶液是( )选项 X YA MgSO4 CuSO4B AgNO3 Pb(NO3)
3、2C FeSO4 Al2(SO4)3D CuSO4 AgNO3解析：选 B。A 项，当 X 为 MgSO4时，b 极上生成 H2，电极质量不增加，错误；C 项，X为 FeSO4，Y 为 Al2(SO4)3，b、d 极上均产生气体，错误；D 项，b 极上析出 Cu，d 极上析出Ag，其中 d 极质量大于 b 极质量，错误。3如图，a、b 是石墨电极，通电一段时间后，b 极附近溶液显红色。下列说法正确的是( )AX 极是电源负极，Y 极是电源正极Ba 极的电极反应是 2Cl 2e =Cl2C电解过程中 CuSO4溶液的 pH 逐渐增大DPt 极上有 6.4 g Cu 析出时，b 极产生 2.24
4、L(标准状况)气体解析：选 B。a、b 是石墨电极，通电一段时间后，b 极附近溶液显红色，依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液，判断 b 极是阴极，Y 为电源负极，X 为电源正极，故 A 错误；a 极是氯离子失电子发生的氧化反应，电极反应为 2Cl 2e =Cl2，故 B 正确；电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极 Pt 电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在 Cu 电极得到电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的 pH 逐渐减小，故 C、D 错误。4某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为 Al，其他均为 Cu，则下列说法正确3的是( )A电流方向：电极A 电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶
5、解D电极的电极反应：Cu 2 2e =Cu解析：选 A。当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A电子移动方向：电极A 电极，电流方向与电子移动方向相反，A 正确。B原电池负极在工作中失去电子，被氧化，发生氧化反应，B 错误。C原电池正极得电子，铜离子在电极上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，C 错误。D电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极为正极，因此电极为电解池的阳极，其电极反应式为Cu2e =Cu2 ，D 错误。5如图所示，X、Y、Q、W 都是惰性电极，将电源接通后，W 极
6、附近颜色逐渐加深。下列说法中不正确的是( )A电源的 M 极为正极B甲装置中溶液的 pH 减小C甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为 11D欲用乙装置给铜镀银，U 极应该是 Ag，电镀液选择 AgNO3溶液解析：选 C。W 极附近颜色逐渐加深，说明通电时氢氧化铁胶粒移向该电极，该极为阴极，即 W 连接电源的负极，则 M 为正极，N 为负极，A 正确；通电时，甲装置中 X 为阳极，电极反应为 2H2O4e =O2 4H ，Y 为阴极，电极反应为 2Cu2 4e =2Cu，总反应为2CuSO42H 2O 2Cu2H 2SO4O 2，甲装置中溶液的 pH 减小，B 正确； n(O2)= =
7、 = = =电 解 n(Cu)12，C 错误；电镀时镀层金属作阳极，即 U 极应该是 Ag，电镀液为 AgNO3溶液，D正确。6如图装置电解一段时间，当某极析出 0.32 g Cu 时，、中溶液 pH 分别为4(溶液足量，体积均为 100 mL 且电解前后溶液体积变化忽略不计)( )A13、7、1 B12、7、2C1、7、13 D7、13、1解析：选 A。 n(Cu)0.32 g64 g/mol0.005 mol，由电极反应：Cu 2 2e =Cu可知转移电子为 0.01 mol，电解时，、中电池反应方程式分别为 2KCl2H 2O2KOHH 2Cl 2、2H 2O 2H2O 2； 2CuSO
8、42H 2O= = = = =电 解 = = = = =电 解 2CuO 22H 2SO4 。中生成 0.01 mol OH ， c(OH )0.01 mol0.1 = = = = =电 解 L0.1 mol/L，pH13；中电解水，溶液仍然呈中性，溶液的 pH7；中生成 0.01 mol H ， c(H )0.01 mol0.1 L0.1 mol/L，pH1，故选项 A 正确。一、选择题1如图用氢氧燃料电池电解硫酸钠溶液(均为惰性电极)，下列说法正确的是( )选项 甲池 乙池A 放电过程中 KOH 浓度不变 滴加酚酞试液 d 极区域溶液先变红B OH 移向 a 电极 OH 移向 d 电极C
9、a 电极消耗 2.24 L H2时(标准状况) c 电极生成 1.12 L O2(标准状况) D a 电极反应：H 22e =2H d 电极反应：4OH 4e =O22H 2O解析：选 C。甲池中 a 电极为负极，b 电极为正极，乙池中 c 电极是阳极，d 电极是阴极，而放电过程中会产生水，氢氧化钾的浓度降低，故 A 错误。甲池中氢氧根离子移向 a 电极，乙池中氢氧根离子移向 c 电极，故 B 错误。a 电极消耗 2.24 L 的氢气转移 0.2 mol 电子，则 c 电极生成 0.05 mol 氧气，即 1.12 L(标准状况)，故 C 正确。a 电极是氢气失电子但是为碱性环境，故书写错误，
10、d 电极应该进行的是还原反应，故 D 错误。2某同学按下图所示的装置进行实验。A、B 为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当 K 闭合时，Y 极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是( )5A溶液中 c(A2 )减小BB 极的电极反应：B2e =B2CY 电极上有 Cl2产生，发生还原反应D反应初期，X 电极周围出现白色胶状沉淀解析：选 D。根据 Y 极有黄绿色气体生成，Y 极电极反应为 2Cl 2e =Cl2，发生氧化反应，即 Y 为电解池的阳极，B 为原电池的正极，A 为原电池的负极，故 A 极的电极反应为 A2e =A2 ，溶液中 c(A2 )增大，A、C 错误；B 极为正极，发生还原反应
11、，B 错误；右边 U 形管中最初为电解 AlCl3溶液，X 电极为 H 放电， c(H )减小， c(OH )增大，且 Al3移向 X 极，因此会产生 Al(OH)3 白色胶状沉淀，D 正确。3铅蓄电池的工作原理为 PbPbO 22H 2SO4=2PbSO42H 2O，研读下图，下列判断正确的是( )AK 闭合时，d 电极的电极反应式：PbSO 42e =PbSO 24B当电路中通过 0.2 mol 电子时，中消耗的 H2SO4为 0.2 molCK 闭合时，中 SO 向 c 电极迁移24DK 闭合一段时间后，可单独作为原电池，d 电极为负极解析：选 B。根据图示，K 闭合时，为原电池，a 为
12、正极，b 为负极；为电解池，c为阴极，d 为阳极。d 发生氧化反应：PbSO 42e 2H 2O=PbO24H SO ，A 项错误；24根据铅蓄电池的总反应知，电路中转移 0.2 mol 电子时， 中消耗 0.2 mol H2SO4，B 项正确；K 闭合时，中 SO 向阳极(d 极)迁移，C 项错误；K 闭合一段时间后，c 电极析出24Pb，d 电极析出 PbO2，电解质溶液为 H2SO4溶液，此时可以形成铅蓄电池，d 电极作正极，D项错误。4电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的 pH 在 5.06.0 之间，通过电解生成 Fe(OH)3胶体，Fe(OH) 3胶体具有吸附作
13、用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是( )6A石墨电极上发生氧化反应B为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇C根据图示，物质 A 为 CO2D甲烷燃料电池中 CO 向空气一极移动23解析：选 C。A 项，甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极是负极，与负极相连的石墨电极是阴极，阴极得电子发生还原反应，错误；B 项，乙醇是非电解质，不能增强污水的导电能力，错误；C 项，根据图示，甲烷燃料电池中用熔融碳酸盐作电解质，所以正极反应为2CO2O 24e =2CO ，物质 A 为 CO2，正确；D 项，在燃料电池中，阴离子移向负极，23所以 CO 向甲烷一极
14、移动，错误。235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，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区B乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为 Fe2e =Fe2C通入氧气的一极为负极，发生的电极反应为 O24e 2H 2O=4OHD反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变解析：选 A。甲装置为甲醚燃料电池，通入氧气的一极发生还原反应，为电池的正极，通入甲醚的一极为电池的负极；乙装置为电解饱和氯化钠的装置，Fe 电极为阴极，C 电极为阳极，丙装置为电解精炼铜的装置，粗铜为阳极，纯铜为阴极。A 项，乙
15、装置中铁电极反应2H 2e =H2，所以反应一段时间后，装置中生成的氢氧化钠在铁极区，正确；B 项，乙装置中铁电极反应为 2H 2e =H2，错误；C 项，通入氧气的一极发生还原反应，为原电池的正极，发生的电极反应为 O22H 2O4e =4OH ，错误；D 项，丙装置中，粗铜极除了铜发生氧化反应外，活动性在铜前面的金属也要反应，但是在纯铜极，除铜离子被还原外，没有其他离子能被还原，根据得失电子相等，可知硫酸铜溶液浓度减小，错误。6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( )7A当 K 闭合时，A 装置发生吸氧腐蚀，在电路中
16、作电源B当 K 断开时，B 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；D当 K 闭合后，A、B 装置中 pH 变大，C、D 装置中 pH 不变解析：选 A。当 K 闭合时，B 装置构成原电池，在电路中作电源，整个电路中电子的流动方向为；B 装置中消耗 H ，pH 变大，A 装置中相当于电解饱和食盐水，pH 变大；C 装置中相当于在银上镀铜，pH 不变；D 装置中相当于铜的电解精炼，pH 不变。二、非选择题7在如图所示的装置中，若通直流电 5 min 时，铜电极质量增加 2.16 g。试回答下列问题。(1)电源中 X 电极为直流电源的_极。(2)pH 变化：A：_(填
17、“增大” “减小”或“不变” ，下同)，B_，C_。(3)通电 5 min 时，B 中共收集 224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为 200 mL，则通电前 CuSO4溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。(4)若 A 中 KCl 足量且溶液的体积也是 200 mL，电解后，溶液的 pH 为_(设电解前后溶液体积无变化)。解析：(1)三个装置是串联的电解池。电解 AgNO3溶液时，Ag 在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y 是正极，X 是负极。(2)电解 KCl 溶液生成 KOH，溶液 pH 增大；电解 CuSO4、K 2SO4溶液，生成
18、 H2SO4，溶液 pH 减小；电解 AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag 浓度基本不变，pH 不变。(3)通电 5 min 时，C 中析出0.02 mol Ag，电路中通过 0.02 mol 电子。B 中共收集 0.01 mol 气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过 0.04 mol 电子，电子转移不守恒，因此，B 中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成 O2，后电解水，生成 O2和 H2，B 中收集到的气体是 O2和 H2的混合物。设8电解 CuSO4溶液时生成 O2的物质的量为 x，电解 H2O 时生成 O2的物质的量为 y，则4x4 y0.02 mol(电子转移守恒)， x3 y0.01 mol(气体体积之和)，解得 x y0.002 5 mol，所以 n(CuSO4)20.002 5 mol0.005 mol， c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1 。(4)通电 5 min 时，A 中放出 0.01 mol H2，溶液中生成 0.02 mol KOH， c(OH )0.02 mol0.2 L0.1 molL 1 ，pH13。答案：(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 molL 1 (4)13
