培优点二十二 电解池的串联问题
一．电解池的串联问题
典例1．如下图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O。下列说法正确的是（ ）
A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置 B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e+2H2O===CO3+8H
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复原浓度 D．甲池中消耗280 mL(标准状况)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
【解析】甲池为原电池，作为电源，电解乙池丙池两个电解池，A错误；通入CH3OH的一极为负极，负电解－－2－
极反应：CH3OH－6e+8OH===CO3+6H2O，B错误；应加入CuO或CuCO3，C错误；丙池中发生反应：MgCl2+2H2O=====Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑，消耗0.0125mol O2，转移0.05mol电子，生成0.025mol Mg(OH)2，其质量为1.45g，D正确。
【答案】D
典例2．下图装置闭合电键K时，电流计A的指针将发生偏转。试回答：
－
2－
+
（1）丙池是__________(填“原电池”或“电解池”)，甲中a电极的名称是__________(填“正极”或“负极”)，丙中c电极的名称是__________(填“阳极”或“阴极”)。
（2）乙中Cu极的电极反应是______________________________，若电路中有0.02 mol电子通过，则甲中a电极溶解的质量为__________g。
（3）闭合电键K一段时间后，丙池中生成两种气体和一种碱，则丙池中发生的总化学方程式是
.
_______________________________________________________
（4）如果要给丙中铁片上镀上一层Cu，则丙池应作何改进：________________________ ________________________________________________。
【解析】（1）甲、乙构成原电池，则丙为电解池，由电子流向可知，锌作负极，即a为负极，c连接b，b为正极，故c为阳极。（2）Cu作正极，电极反应式为Cu+2e===Cu，a极上发生反应Zn－2e===Zn，转移0.02mol电子，消耗锌的质量为0.01mol×65g·mol＝0.65g。（3）闭合K，丙池电解饱和食盐水：通电
2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑。（4）电镀：待镀金属作阴极，电解质溶液含镀层离子，镀层金属作阳极，故应将“C”换成“Cu”、“NaCl溶液”换成“CuSO4溶液”。
【答案】（1）电解池 阳极 负极 （2）Cu+2e===Cu 0.65
通电
（3）2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑
（4）将“C”换成“Cu”、“NaCl溶液”换成“CuSO4溶液”
2+
－
?12+
－
－
2+
二．对点增分集训
1．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，SO4从右向左通过交换膜移向A极。下列分析正确的是（ ）
2－
A．溶液中c(A)减小
B．B极的电极反应：B－2e===B C．Y电极上有H2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】根据SO4从右向左通过交换膜移向A极，则A极为负极，故A极的电极反应为A－2e===A，溶液中c(A)增大；B极为正极，发生还原反应；Y电极为阳极，有Cl2产生；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Al移向X极，因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀，D正确。
+
+
－
3+
2+
2－
－
2+
－
2+
2+
.
【答案】D
2．如下图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2===N2+2H2O，下列关于该电池工作时的说法正确的是（ ）
A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池和乙池中的溶液的pH均减小 C．甲池中负极反应为N2H4－4e===N2+4H
D．当甲池中消耗0.1mol N2H4时，乙池中理沦上最多产生6.4g固体
【解析】甲池作原电池，通入肼的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为N2H4－4e+4OH
－
－
2+－
－
－
+
===N2+4H2O，正极反应为O2+4e+2H2O===4OH。乙池为电解池，银极为阴极，石墨为阳极，阴极反应为Cu+2e
－
===Cu，阳极反应为4OH－4e===2H2O+O2↑。由以上分析可知，A、C错误；甲池生成水，导致溶液中KOH
－－
浓度降低，则溶液pH减小，乙池中氢氧根离子放电，导致溶液pH减小，B正确；甲池消耗0.1mol N2H4时，转移0.4mol电子，乙池生成0.2mol铜，即12.8g固体，D错误。
【答案】B
3．图1为甲烷和O2构成的燃料电池示意图，电解质为KOH溶液，图2为电解AlCl3溶液的装置，电极材料均为石墨。用该装置进行实验，反应开始后观察到x电极附近出现白色沉淀。下列说法正确的是（ ）
A．图1中电解质溶液的pH增大
通电－－
B．图2中电解AlCl3溶液的总反应为2Cl+2H2O=====Cl2↑+H2↑+2OH C．A处通入的气体为CH4，电极反应式为CH4+10OH－8e===CO3+7H2O D．电解池中Cl向x极移动
【解析】甲烷和O2构成的燃料电池为原电池，甲烷在负极发生氧化反应，由于观察到x电极附近出现白色沉淀说明产生氢氧化铝沉淀，x电极为电解池的阴极，a为原电池的负极，甲烷失电子，被氧化，C正确；电解AlCl3溶液应生成氢氧化铝沉淀，B错误；图1中甲烷的燃料电池不断消耗碱，溶液的pH减小，
－
－
－
2－
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A错误；电解池中Cl向阳极移动，x极为阴极，D错误。 【答案】C
4．下图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05mol·L的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·L的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上析出的物质的物质的量之比是（ ）
?1
?1
－
A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1 C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
【解析】由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，1－
d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上析出物质的物质
21
的量之比为1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。
2
【答案】A
5．以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．燃料电池工作时，正极反应为O2+2H2O+4e===4OH B．a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO4浓度减小
7
C．a、b两极若是石墨，在同温同压下a极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为
2D．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同
【解析】根据图示知乙烷燃料电池中左侧电极为电源的正极，右侧电极为电源的负极，a为电解池的阴极，b为电解池的阳极。该燃料电池工作时，负极产物为CO2，说明电解质溶液呈酸性，正极反应为O2+4H+4e
+
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－
－
===2H2O，A错误；a极是铜，b极是铁时，电解总反应为Fe+CuSO4===FeSO4+Cu，溶液中硫酸铜浓度减小，B正确；a、b两极若是石墨，a极反应式为Cu+2e===Cu，当硫酸铜溶液足量时没有气体产生，C错误；a极是纯铜，b极是粗铜时，为铜的电解精炼，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，但溶解的不只是铜，两极质量变化不相同，D错误。
【答案】A
.
2+
－
6．如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向甲中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题：
（1）在电源中，B电极为______极(填电极名称，下同)；丙装置中Y电极为______极。
（2）在甲装置中，石墨(C)电极上发生__________(填“氧化”或“还原”)反应；甲装置中总的化学方程式是__________________________________________________。
（3）丙装置在通电一段时间后，X电极上发生的电极反应式是__________________。
（4）如果乙装置中精铜电极的质量增加了0.64 g，请问甲装置中，铁电极上产生的气体在标准状况下为________L。
【解析】（1）由于电源接通后，向甲中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色，说明在Fe电极附近的水溶液显碱性。则在该电极上是H放电，所以Fe为阴极，与直流电源的负极相连。因此在电源中，B电极为负极，A电极为正极。在丙装置中Y电极为阴极。（2）在甲装置中，石墨(C)电极为电解池的阳极，在阳极上发生氧化反应。由于在NaCl溶液中放电能力Cl>OH，所以在C电极上发生氧化反应：2Cl－2e===Cl2↑。电解
甲装置中总的化学方程式是2NaCl+2H2O=====Cl2↑+H2↑+2NaOH。（3）丙装置在通电一段时间后，阳极X电极上发生的电极反应式是2Cl－2e===Cl2↑。（4）如果乙装置中精铜电极的质量增加了0.64 g，n(Cu)＝0.01mol。则n(e)＝0.02mol。由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以铁电极上产生的氢气为0.01mol，在标准状况下为0.224L。
【答案】（1）负 阴
电解
（2）氧化 2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ （3）2Cl－2e===Cl2↑ （4）0.224
7．如下图所示，通电5min后，电极5的质量增加2.16g，请回答下列问题：
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高考化学专题二十二电解池的串联问题精准培优专练98
