2025屆高三化學二輪熱點練習+電化學串聯裝置分析電化學串聯裝置分析1.(2023·黃岡中學模擬)Al?H2O2電池的總反應為2Al+3HO2?2AlO2?+OH-+H2O。現以Al?H2O2電池電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制備氫氣(裝置2中隔膜僅阻止氣體通過,b、c、d均為惰性電極A.Al為負極,c為陰極B.裝置1中OH-移向電極bC.電極c的電極反應式為CO(NH2)2-6e-+8OH-CO32?+N2↑+6H2D.通電一段時間后,若Al電極的質量減少5.4g,則d電極產生6.72LH22.(2023·淮南高三月考)如下裝置,X、Y、Q、W都是惰性電極,將電源接通后,W極附近顏色逐漸加深。下列說法不正確的是()A.電源的M極為正極B.甲裝置中溶液的pH減小C.甲裝置的兩個電極上都有單質生成且物質的量之比為1∶1D.欲用乙裝置給銅鍍銀,U極應該是Ag,電鍍液選擇AgNO3溶液3.(2023·黃岡檢測)燒杯A中盛入0.1mol·L-1的H2SO4溶液,燒杯B中盛放0.1mol·L-1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量),裝置如圖所示,下列說法不正確的是()A.A中Fe極質量減少,C極有氣體產生B.A為電解池,B為原電池C.當A燒杯中產生0.1mol氣體時,B燒杯中產生氣體的物質的量也為0.1molD.經過一段時間,B燒杯中溶液的pH增大4.如下圖所示,某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。下列有關說法正確的是()A.反應一段時間后,乙裝置中生成的氫氧化鈉在鐵極區B.乙裝置中鐵電極為陰極,電極反應式為Fe-2e-Fe2+C.通入氧氣的一極為負極,發生的電極反應為O2+4e-+2H2O4OH-D.反應一段時間后,丙裝置中硫酸銅溶液濃度保持不變5.(2023·成都三模)協同轉化微生物電池(下圖左池)可同時實現凈化有機廢水、含鉻(Cr2O72?)廢水和淡化鹽水三重功能,并且驅動電化學合成裝置(下圖右池)制備1,2圖中離子交換膜僅允許Na+或Cl-通過。下列說法錯誤的是()A.A室中充入有機廢水,C室中充入含鉻廢水B.a、c膜為Cl-離子交換膜,b、d膜為Na+離子交換膜C.理論上1molCr2O72?還原為Cr(ⅢD.D室電極上發生的反應為CH2CH2-2e-+2Cl-ClCH2CH2Cl6.(2023·成都二模)某化學小組構想用電化學原理回收空氣中二氧化硫中的硫,同時將地下水中的硝酸根(NO3?)進行無害化處理下列有關說法錯誤的是()A.Mg電極為負極,Pt1為陽極B.乙池中NO3?在PtC.碳納米管析出硫的電極反應為SO2+4e-S+2O2-D.Pt2電極可能產生H2,周圍pH增大7.(2023·寧夏育才中學期末)現以CO、O2、熔融鹽Z(Na2CO3)組成的燃料電池,采用電解法制備N2O5,裝置如圖所示,其中Y為CO2,下列說法正確的是()A.甲池石墨Ⅰ是原電池的正極,發生氧化反應B.甲池石墨Ⅱ發生的電極反應:O2+4e-+2CO22CO3C.乙池中左端Pt極電極反應式:N2O4-2e-+H2ON2O5+2H+D.若甲池消耗氧氣2.24L(標準狀況),則乙池中產生氫氣0.1mol8.(2023·福建名校三模)濃差電池指利用兩極電解質溶液中濃度不同引起的電勢差放電。實驗室利用濃差電池實現電解丙烯腈(CH2CHCN)合成己二腈[NC(CH2)4CN],裝置如圖所示(實驗前,隔膜兩側溶液均為200mL,銅電極質量均為100g)。下列說法正確的是()A.Cu(1)極為負極,其電極反應為Cu-2e-Cu2+B.隔膜為陰離子交換膜,C(2)極為陰極C.上述裝置理論上可制備0.6mol己二腈D.當電解停止時,Cu(1)極與Cu(2)極質量相差51.2g9.(2023·沈陽模擬)羥基自由基(·OH)是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國科學家設計了一種能將苯酚氧化為CO2和H2O的原電池-電解池組合裝置(如圖所示),該裝置能實現發電、環保二位一體。下列說法錯誤的是()A.a極為正極,c極為陰極B.a極區每產生1molCr(OH)3,c極區溶液質量減輕3gC.d極的電極反應式為H2O-e-·OH+H+D.工作時,如果Ⅱ室中Na+、Cl-數目都減小,則N為陰離子交換膜10.(2023·呼和浩特聯考)研究微生物燃料電池不僅可以獲得高效能源,還能對工業污水等進行處理。利用微生物燃料電池處理含硫廢水并電解制備KIO3的原理如圖所示,下列說法不正確的是()A.光照強度大小影響KIO3的制備速率B.電極N處發生電極反應S-6e-+4H2OSO42?+8HC.右池中K+通過陽離子交換膜從P極移向Q極D.不考慮損耗,電路中每消耗1molO2,理論上Q極可制得171.2gKIO3電化學串聯裝置分析1.C[A.Al為負極,c為陽極,故A錯誤;B.裝置1中OH-應移向原電池的負極Al,故B錯誤;C.電極c為陽極,電極反應式為CO(NH2)2-6e-+8OH-CO32?+N2↑+6H2O,故C正確;D.若Al電極的質量減少5.4g即0.2mol,轉移0.6mol電子,則d電極上產生0.3molH22.C[W極附近顏色逐漸加深,說明通電時氫氧化鐵膠粒移向該電極,該極為陰極,即W極連接電源的負極,M極為正極,N極為負極,A正確;通電時,甲裝置中X極為陽極,電極反應為2H2O-4e-O2↑+4H+,Y極為陰極,電極反應為2Cu2++4e-2Cu,總反應為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,甲裝置中溶液的pH減小,B正確;n(O2)∶n(Cu)=1∶2,C錯誤;電鍍時鍍層金屬為陽極,即U極是Ag,電鍍液為AgNO3溶液,D正確。]3.B[由圖可知,A為原電池裝置,且A為B的電解提供電能,電極反應式分別為(燒杯A中)C正極:2H++2e-H2↑,Fe負極:Fe-2e-Fe2+。(燒杯B中)陰極:Cu2++2e-Cu,陽極:2Cl--2e-Cl2↑。燒杯B中電解氯化銅,銅離子濃度減小,水解程度減小,pH增大(不考慮Cl2溶于水)。]4.A[甲裝置為甲醚燃料電池,通入氧氣的一極發生還原反應,為原電池的正極,投放甲醚的一極為原電池的負極;乙裝置為電解飽和氯化鈉的裝置,根據串聯電池中電子的轉移,可知Fe電極為陰極,C電極為陽極;丙裝置為電解精煉銅的裝置,粗銅為陽極,純銅為陰極。A項,乙裝置中鐵電極的反應為H2O+2e-H2↑+2OH-,所以反應一段時間后,裝置中生成的氫氧化鈉在鐵極區,正確;B項,乙裝置中鐵電極的反應為H2O+2e-H2↑+2OH-,錯誤;C項,通入氧氣的一極發生還原反應,為原電池的正極,發生的電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-,錯誤;D項,丙裝置中,粗銅極除了銅發生氧化反應外,活動性在銅前面的金屬也要反應,但是在純銅極,除銅離子被還原外,沒有其他離子能被還原,根據得失電子守恒,可知硫酸銅溶液濃度減小,錯誤。]5.C[由圖可知,左圖是原電池,電子流出的是負極,則A是負極室,C是正極室,右圖是電解池,D為陽極室,F為陰極室。A.根據分析,A為負極,C為正極,發生還原反應將Cr2O72?還原為Cr3+,故C室充入含鉻的廢水,A是有機廢水,A正確;B.原電池中,陽離子移向正極C,陰離子移向負極A,在電解池中,陰離子移向陽極D,陽離子移向陰極F,則a、c膜是陰離子交換膜,b、d膜是陽離子交換膜,B正確;C.C電極室發生的電極反應為Cr2O72?+14H++6e-2Cr3++7H2O,根據電荷守恒,1molCr2O72?反應,會有6molNa+轉移到C室,脫去6molNaCl,D室內發生的反應C2H4+2Cl--2e-C2H4Cl2,轉移6mole-,消耗6molCl-,會有6molCl-轉移到D室,脫去6molNaCl,共脫去12molNaCl,C錯誤;D.D為陽極,發生氧化反應,D極發生的反應為CH2CH2-2e-+2Cl-ClCH2—CH6.B[由圖可知,甲池為原電池,鎂為負極,碳納米管為正極,其電極反應式為SO2+4e-S+2O2-,則乙池為電解池,Pt1為陽極,水中的氫氧根離子失電子生成氧氣,Pt2為陰極,硝酸根離子得電子生成氮氣和水,以此解題。A.由圖可知,甲池為原電池,鎂為負極,碳納米管為正極,則乙池為電解池,Pt1為陽極,故A正確;B.乙池為電解池,Pt2為陰極,硝酸根離子得電子生成氮氣和水,發生還原反應,故B錯誤;C.由分析可知,碳納米管為正極,其電極反應式為SO2+4e-S+2O2-,故C正確;D.Pt2為陰極,硝酸根離子得電子生成氮氣和水,后水中的氫離子得電子生成氫氣,剩余氫氧根離子,周圍pH增大,故D正確。]7.B[由圖可知,甲池是原電池,石墨Ⅰ是原電池的負極,石墨Ⅱ正極,乙池為電解池,與正極相連的左端鉑電極為陽極,右端鉑電極為陰極。A.由分析可知,甲池是原電池,石墨Ⅰ是原電池的負極,故A錯誤;B.由分析可知,甲池是原電池,石墨Ⅱ是正極,在二氧化碳作用下氧氣在正極得到電子發生還原反應生成碳酸根離子,電極反應式為O2+4e-+2CO22CO32?,故B正確;C.由分析可知,乙池為電解池,與正極相連的左端鉑電極為陽極,在硝酸作用下四氧化二氮在陽極失去電子發生氧化反應生成五氧化二氮和氫離子,電極反應式為N2O4-2e-+2HNO32N2O5+2H+,故C錯誤;D.由得失電子數目守恒可知,標準狀況下甲池消耗2.24L氧氣,乙池中產生氫氣的物質的量為2.24L22.4L/mol8.D[濃差電池中,Cu(2)失去電子,故電極為負極,電極反應式為Cu-2e-Cu2+,Cu(1)電極為正極,電極上發生得電子的還原反應,電極反應為Cu2++2e-Cu,則電解槽中C(1)極為陰極、C(2)極為陽極,陽極上水失電子生成氧氣和氫離子,電極反應為2H2O-4e-O2↑+4H+,陰極上丙烯腈合成己二腈得電子,電極反應為2CH2CHCN+2H++2e-NC(CH2)4CN。A.由分析可知,Cu(1)極為正極,其電極反應為Cu2++2e-Cu,A錯誤;B.由分析可知,此電池為濃差電池,主要因為銅離子濃度不同形成的電勢差,所以隔膜是陰離子交換膜,C(2)極為陽極,B錯誤;C.當兩電極中銅離子濃度相同時放電完畢,此時溶液中轉移電子的物質的量是0.8mol,由反應2CH2CHCN+2H++2e-NC(CH2)4CN可知,可制備0.4mol己二腈,C錯誤;D.當兩電極中銅離子濃度相同時放電完畢,此時溶液中轉移電子的物質的量是0.8mol,當電解停止時,則Cu(1)電極上析出0.4molCu,Cu(2)電極上溶解0.4molCu,故Cu(1)極與Cu(2)極質量相差0.8mol×64g/mol=51.2g,D正確。]9.B[電解水生成的羥基自由基(·OH)氧化苯酚生成二氧化碳和水,因此左側池為原電池,右側池為電解池。A.Ⅰ室化合價降低,得電子,發生還原反應,因此a極為正極,b極為負極,c極為陰極,d極為陽極,故A正確;B.a極每產生1molCr(OH)3,轉移3mol電子,c極上的電極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,生成1.5molH2,與此同時,有3molH+從陽極室透過質子交換膜進入陰極室,因此c極區溶液質量不變,故B錯誤;C.根據圖中信息可知,d極上發生的電極反應式為H2O-e-·OH+H+,故C正確;D.Ⅱ室中Na+、Cl-數目都減小,說明離子從Ⅱ室向Ⅰ室和Ⅲ室移動,由于陰離子移向負極(b極),陽離子移向正極(a極),因此N和M分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜,故D正確。]10.C[石墨電極M處,CO2在光合菌、光照條件下轉化為O2,O2在M極放電生成H2O,發生還原反應,M為正極,正極電極反應式為O2+4e-+4H+2H2O,N極為負極,硫氧化菌將FeSx氧化為S,硫再放電生成SO42?,負極電極反應式為S-6e-+4H2OSO42?+8H+,H+通過質子交換膜由右室移向左室;鉑電極P為陰極,鉑電極Q為陽極,陰極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,陽極反應式為I2+12OH--10e-2IO3?+6H2O,陰極生成氫氧根離子,而陽極生成的IO3?比消耗的OH-少,溶液中K+通過陽離子交換膜從Q極移向P極。A項,光照強度大小影響單位時間內生成氧氣的量,即影響電流強度,會影響KIO3的制備速率,故A正確;B項,N極為負極,硫氧化菌將FeSx氧化為S,硫再放電生成SO42?,負極電極反應式為S-6e-+4H2OSO42?+8H+,故B正確;C項,鉑電極P為陰極,鉑電極Q為陽極,陰極生成氫氧根離子,而陽極生成的IO3?比消耗的OH-少,溶液中K+通過陽離子交換膜從Q極移向P極,故C錯誤;D項,不考慮損耗,電路中每消耗1molO2,轉移電子為4mol,陽極反應式為I2+12OH--10e-2IO3電離平衡、水解平衡及其應用1.(2023·上海楊浦區二模)室溫下,等體積pH=12的NaOH溶液和Na2CO3溶液,下列敘述正確的是()A.鈉離子濃度相同B.滴入幾滴稀鹽酸,均無明顯現象C.水電離的H+總濃度均為10-12mol·L-1D.滴入少量AlCl3溶液,均得到沉淀2.(2023·重慶一中階段練習)已知某溫度下,Ksp[Mg(OH)2]=6×10-12。該溫度下,將0.2mol/L的一元酸HA與0.2mol/L的NaOH溶液等體積混合(假設混合后溶液總體積不變),充分反應后所得溶液pH=10,且溶液中c(A-)=0.08mol/L。下列說法錯誤的是()A.所得溶液中,c(H+)+c(HA)=c(OH-)B.該溫度下,HA電離平衡常數Ka(HA)=4×10-10C.該溫度下,水的離子積常數Kw≈2.0×10-14D.該溫度下,反應Mg(OH)2(s)+2HA(aq)Mg2+(aq)+2A-(aq)+2H2O(l)的平衡常數K≈2.4×10-73.(2023·重慶沙坪壩區模擬)某含磷廢水中的磷以磷酸及其鹽的形式存在。室溫下向pH=6的該含磷廢水中加入CaCl2可以得到Ca5(PO4)3OH沉淀從而實現廢水除磷。已知常溫下H3PO4的電離常數分別為Ka1=10-2.12、Ka2=10-7.21、Ka3=10-12.36。下列敘述錯誤的是()A.室溫下,H3PO4+HPO42?2H2B.保持體積不變,若逐漸增大該廢水的pH,溶液中c(HPO42?C.該廢水中存在離子濃度關系:c(H2PO4?)>c(HPO42?)>cD.加入CaCl2實現廢水除磷后,溶液pH將增大4.已知25℃時二元酸H2A的Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.1×10-15。下列說法正確的是()A.在等濃度的Na2A、NaHA溶液中,水的電離程度前者小于后者B.向0.1mol·L-1的H2A溶液中通入HCl氣體(忽略溶液體積的變化)至pH=3,則H2A的電離度為0.013%C.向H2A溶液中加入NaOH溶液至pH=11,則c(A2-)>c(HA-)D.取pH=a的H2A溶液10mL,加蒸餾水稀釋至100mL,則該溶液pH=a+15.(2023·佛山一模)食醋有效成分主要為醋酸(用HAc表示),常溫下HAc的Ka=10-4.76。下列說法錯誤的是()選項實驗操作結論A加熱醋酸水溶液(忽略溶質的揮發)溶液的導電能力、HAc的電離程度均增大B常溫下測得NH4Ac水溶液pH=7.0NH4Ac溶于水不發生水解C加入NaOH溶液與醋酸溶液恰好中和中和后:c(Na+)=c(Ac-)+c(HAc)D常溫下,HAc溶液與NaOH溶液混合,測得溶液pH為4.76反應后:c(Ac-)=c(HAc)6.(2023·邯鄲模擬)常溫下,0.1mol·L-1NH3·H2O溶液的pH=11,在如圖所示的溶液體系中,隔膜不讓NH4+和OH-通過,NH3·H2O分子可自由穿過。已知溶液中c總(NH3·H2O)=c(NH3·H2O)+c(NH4+),該體系達到平衡時,下列敘述正確的是溶液A溶液BpH=7pH=11NH4+A.水的電離程度:溶液A<溶液BB.溶液A中:c總(NH3·H2O)=101100c(NHC.溶液B中:c(NH4+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(HD.混合溶液中NH4Cl和NH3·H2O濃度相等:c(H+)+c(NH3·H2O)>c(OH-)+c(Cl-)7.已知常溫下弱酸的電離平衡常數H2CO3:Ka1=4.5×10-7;Ka2=4.7×10-11;HClO:Ka=2.95×10-8;H2SO3:Ka1=1.54×10-2,Ka2=1.02×10-7。下列說法錯誤的是()A.同濃度NaHCO3、NaClO、NaHSO3溶液的pH關系:NaClO>NaHCO3>NaHSO3B.將足量SO2通入NaClO溶液中反應的離子方程式為SO2+ClO-+H2OHClO+HSO3C.NaHSO3溶液中粒子濃度關系:c(HSO3?)>c(SO32?)>c(HD.NaHSO3稀溶液中存在:c(H2SO3)+c(H+)=c(OH-)+c(SO38.室溫下,用0.10mol·L-1NaOH溶液滴定10.00mL0.10mol·L-1HClO溶液,水的電離程度隨NaOH溶液體積的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.該中和滴定適合選用酚酞作指示劑B.M點對應的水溶液pH=7C.N點為滴定終點D.N點溶液中,c(Na+)>c(ClO-)>c(OH-)>c(H+)9.利用pH傳感器和溫度傳感器探究0.1mol/LNa2SO3溶液的pH隨溶液溫度的變化,實驗裝置如圖甲所示,升溫和降溫過程中溶液pH的變化分別如圖乙、丙所示,下列說法不正確的是()A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:SO32?B.從a點到b點,pH下降的原因是SO32?的水解和水的電離程度均增大C.d點pH低于a點的原因是部分Na2SO3被氧化成Na2SO4D.a點和d點的Kw值相等電離平衡、水解平衡及其應用1.B[A.pH=12的NaOH溶液中,由溶液電荷守恒有:c(Na+)+c(H+)=c(OH-),則c(Na+)=c(OH-)-c(H+);pH=12的Na2CO3溶液中由溶液電荷守恒有:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(CO32?)+c(HCO3?),則c(Na+)=c(OH-)-c(H+)+2c(CO32?)+c(HCO3?),兩種溶液中c(OH-)-c(H+)相同,則氫氧化鈉溶液中c(Na+)較小,故A錯誤;B.滴入幾滴稀鹽酸,NaOH與鹽酸反應生成NaCl,無明顯現象;Na2CO3與鹽酸反應生成NaHCO3,也無明顯現象,故B正確;C.NaOH完全電離,溶液中氫離子只由水電離產生,則水電離的H+總濃度為10-12mol·L-1;Na2CO3溶液中CO32?發生水解,對水的電離起促進作用,則溶液中由水電離的OH-濃度大于10-7mol·L-1,即水電離的H+總濃度大于10-7mol·L-1,溶液中H+濃度為10-12mol·L-1,根據室溫下KW=1.0×10-14,溶液中OH-濃度為10-2mol·L-1,即為水電離的H+總濃度為10-2mol·L-1,故C錯誤;D.NaOH溶液滴入少量AlCl3溶液,二者反應產生NaAlO2或Na[Al(OH)2.C[A.0.2mol/L的一元酸HA與0.2mol/L的NaOH溶液等體積混合,兩者恰好完全反應生成NaA,由質子守恒可得:c(H+)+c(HA)=c(OH-),故A正確;B.兩溶液混合后恰好生成NaA,NaA的起始濃度為0.1mol/L,溶液中c(A-)=0.08mol/L,根據物料守恒可知c(HA)=0.1mol/L-0.08mol/L=0.02mol/L,pH=10,c(H+)=1.0×10-10mol/L,Ka(HA)=c(A?)·c(H+)c(HA)=0.08mol/L×1.0×10?10mol/L0.02mol/L=4×10-10,故B正確;C.由水解反應:A-+H2OHA+OH-,可知此時溶液中的c(OH-)=c(HA)=0.02mol/L,Kw=c(OH-)c(H+)=1.0×10-10mol/L×0.02mol/L=2.0×10c(Mg2+)·3.D[A.平衡常數K=c2c(H2PO4?)·c(H+)·c(H2PO4?)c(H3PO4)·c(HPO42?)·c(H+)=Ka1Ka2=10?2.1210?7.21=105.09,故A說法正確;B.廢水的pH增大,H2PO4?轉化成HPO42?,c(HPO42?)增大,到達一定程度后,繼續增大pH,HPO42?轉化成PO43?,c(HPO4.B[由H2A的電離常數可知A2-的水解程度大于HA-,故水的電離程度前者大于后者;pH=3時,由Ka1=c(H+)·c(HA?)c(H2A)=1.3×10?7可求得c(HA?)c5.B[A.弱酸的電離是一個吸熱過程,加熱溶液即升高溫度電離平衡HAcH++Ac-正向移動,導致HAc的電離程度增大,溶液中的H+和Ac-濃度增大,溶液的導電能力增強,A正確;B.一水合氨和醋酸均為弱電解質,故NH4+和Ac-均能發生水解,NH4