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題型整合練　原電池和電解池組合裝置分析
1.MFC電芬頓技術不需要外加能量即可發生,通過產生羥基自由基(·OH)處理有機污染物,可獲得高效的廢水凈化效果。其耦合系統原理示意圖如下,下列說法不正確的是(　　)
A.電子移動方向為a→Y,X→b
B.Y電極上得到H2O2的反應為O2+2e-+2H+ H2O2
C.b電極上發生還原反應
D.理論上當乙中產生1 mol羥基自由基時,甲中有4 mol H+從M室移動到N室
2.某同學按如圖所示的裝置進行實驗。電極A、B為兩種常見金屬,當K閉合時,X極上產生的氣體能使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍。下列說法正確的是(　　)
A.A極和Y極上均發生還原反應,且Y極的電極反應式為Cu2++2e- Cu
B.電池工作一段時間后,丙池中兩極的總質量不變
C.當0.5 mol S通過陰離子交換膜時,X極收集到標準狀況下 22.4 L的氣體
D.當0.1 mol B參與反應時,丙池中流經電解質溶液的電子數目約為1.204×1023
3.以鉛蓄電池供電,利用雙極膜(雙極膜是一種復合膜,在直流電作用下,中間界面內水解離為H+和OH-,并實現其定向通過)電解制備磷酸和氫氧化鈉的原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.電極a的電極反應式:Pb-2e- Pb2+
B.產品室2制備的產品是磷酸
C.當電路中通過4 mol電子時,電極c上產生2 mol O2
D.M膜為陰離子交換膜,N膜為陽離子交換膜
4.結合下列電化學裝置回答問題:
(1)圖中甲池是　　　　裝置(填“電解池”或“原電池”),其中OH-移向通　　　　的一極(填“N2H4”或“O2”)。
(2)寫出通入N2H4的電極的電極反應式:　　　　　　　　　　。
(3)乙池中總反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　。
(4)當乙池中B(Ag)極的質量增加5.40 g時,丙池也有金屬析出,則丙中的某鹽溶液可能是　　　　(填字母),此時丙池某電極析出　　　　g金屬。
A.MgSO4　B.CuSO4　C.NaCl　D.Al(NO3)3
答案與分層梯度式解析
題型整合練　原電池和電解池組合裝置分析
1.D　甲裝置為燃料電池,乙裝置為電解池;燃料電池中燃料在a電極發生失電子的氧化反應,a為負極,Y為陰極;氧氣在b電極發生得電子的還原反應,b為正極,X為陽極。電子由負極(a電極)經導線流向Y電極,由陽極(X電極)經導線流向b電極,A正確;Y電極上氧氣得電子生成H2O2,電極反應為O2+2e-+2H+ H2O2,B正確;氧氣在b電極發生得電子的還原反應,C正確;乙中生成羥基自由基的反應為Fe2++H2O2+H+ Fe3++H2O+·OH,產生1 mol羥基自由基需消耗1 mol H2O2,結合選項B可知,需轉移2 mol電子,則有2 mol H+轉移,D錯誤。
2.A　X極上產生的氣體能使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍,說明X極生成氯氣,為電解池陽極,發生失電子的氧化反應,電極反應式為 2Cl--2e- Cl2↑,則Y為陰極,發生得電子的還原反應,電極反應式為Cu2++2e- Cu;左端為原電池裝置,A為正極,發生得電子的還原反應,B為負極,發生失電子的氧化反應。由分析可知,A項正確;電池工作一段時間后,丙池中Y極上析出Cu,X極的質量不變,兩極的總質量增加,B項錯誤;當0.5 mol S通過陰離子交換膜時,根據電荷守恒可知,X極Cl-失去1 mol電子,收集到標準狀況下11.2 L的氯氣,C項錯誤;電子只能在導線中移動,不能流經電解質溶液,D項錯誤。
3.D　鉛蓄電池中Pb為負極,PbO2為正極,電極a是鉛蓄電池的負極,電極反應為Pb+S-2e- PbSO4,A項錯誤;電極c為電解池的陽極,電極d為陰極,電解池工作時陰離子向陽極遷移,陽離子向陰極遷移,則原料室中Na+通過N膜向電極d(陰極)移動,H2P通過M膜向電極c(陽極)移動,所以M膜為陰離子交換膜,N膜為陽離子交換膜,D項正確;原料室中H2P通過M膜進入產品室1,與雙極膜產生的H+反應生成H3PO4,Na+通過N膜進入產品室2,產品室2制備的產品是NaOH,B項錯誤;電極c的電極反應式為4OH--4e- O2↑+2H2O,可知電路中通過4 mol電子時,產生O2的物質的量為1 mol,C項錯誤。
4.答案　(1)原電池　N2H4
(2)N2H4(g)-4e-+4OH- 4H2O+N2
(3)4Ag++2H2O 4Ag+O2↑+4H+
(4)B　1.6
解析　甲池為燃料電池,乙池、丙池都為電解池。在甲池中,通入N2H4的電極為負極,通入O2的電極為正極。在乙池中,A電極為陽極,B電極為陰極;在丙池中,C電極為陽極,D電極為陰極。(1)甲池是原電池,OH-向負極移動。(2)N2H4失去電子生成N2,電極反應式為N2H4(g)-4e-+4OH- 4H2O+N2。(3)乙池為電解池,電解AgNO3溶液時,A電極上水得電子生成O2和H+,電極反應式為2H2O-4e- O2↑+4H+,陰極上Ag+得電子生成銀,則該電解裝置中總反應的離子方程式為4Ag++ 2H2O 4Ag+O2↑+4H+。(4)電解MgSO4溶液時,Mg2+不放電,無金屬生成,A錯誤;電解CuSO4溶液時,Cu2+得電子生成Cu,B正確;電解NaCl溶液時,Na+不放電,無金屬生成,C錯誤;電解Al(NO3)3溶液時,Al3+不放電,無金屬生成,D錯誤。當乙池中B(Ag)極的質量增加5.40 g時,n(Ag+)==0.05 mol,轉移0.05 mol電子,依據得失電子守恒,生成0.025 mol Cu,質量為0.025 mol×64 g/mol=1.6 g。
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