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第6课时 关键能力——多池串联的两大模型及电化学计算
多池串联及电化学计算是电化学的重点和难点，此类试题常将原电池和电解池串联，或
多个电解池串联，要求考生构建对化学能与电能相互转化的原理和装置的认识模型，并能基
于该认识模型分析陌生的化学电池、电解池的工作原理，实现能量转化或物质转化，突出《中
国高考评价体系》中对考生的理解与辨析能力、分析与推测能力、归纳与论证能力等关键能
力的发展水平要求，体现高考评价体系通过“四翼”(基础性、综合性、应用性和创新性)实现
对学生“四层”的有效考查，能够客观全面地获取相关信息，能够从情境中提取有效信息；
能够准确概括和描述学科所涉及基本现象的特征及其相互关系，并从中发现问题；能够透过
现象看到本质，发现隐含的规律或原理。
考向1 多池串联模型及分析(分析与推测能力)
多池串联模型是原电池和电解池认识模型的综合应用，要求考生能够准确判断原电池
和电解池，结合原电池的工作原理或电解原理，分析装置图中物质的性质及变化，能够透过
现象看到本质，发现隐含的规律或原理，并作出合理的分析、推测及判断。
1．有外接电源电池类型的判断方法
有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该
电池为电镀池。如：
则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。
2．无外接电源电池类型的判断方法
(1)直接判断
非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图所
示：A为原电池，B为电解池。
(2)根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示：
若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，
D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧
化反应。
角度1 考查原电池与电解池的串联
(2021·河南南阳一中检测)如图所示，其中甲池的总反应式为 2CHOH＋3O ＋
3 2
4KOH===2K CO＋6HO。下列说法正确的是( )
2 3 2
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CHOH的电极反应式为CHOH－6e－＋2HO===CO＋8H＋
3 3 2
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH) 固体能使CuSO 溶液恢复到原浓度
2 4
D．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O ，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
2
D [甲池是燃料电池，是化学能转化为电能的装置，乙、丙池是电解池，是将电能转化为
化学能的装置，A项错误；在燃料电池中，在负极甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性电解质
下的电极反应式为CHOH－6e－＋8OH－===CO＋6HO，B项错误；电解池乙池中，电解后生
3 2
成HSO 、Cu和O，要想复原，应加入CuO，C项错误；甲池中根据电极反应：O＋2HO＋4e－
2 4 2 2 2
===4OH－，消耗280 mL O (标准状况下0.012 5 mol)，则转移电子0.05 mol，丙装置中，电池总
2
反应式为MgCl ＋2HO=====Mg(OH) ↓＋Cl↑＋H↑，理论上最多产生Mg(OH) 的质量
2 2 2 2 2 2
为0.025 mol×58 g·mol－1＝1.45 g，D项正确。][强化1] (2021·河南尖子生联考)钛被誉为第三金属，广泛用于航天航空等领域。硼化钒
(VB )空气电池的放电反应为4VB ＋11O===4B O ＋2VO ，以该电池为电源制备钛的装置
2 2 2 2 3 2 5
如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．电解过程中，OH－由阴离子交换膜左侧向右侧迁移
B．Pt极反应式为2VB ＋22OH－－22e－===V O＋2B O＋11HO
2 2 5 2 3 2
C．石墨电极可能发生反应：2Cl－－2e－===Cl↑、2O2－－4e－===O ↑
2 2
D．若石墨极只收集到4.48 L Cl 气体，则理论上制备4.8 g Ti
2
D [该装置是原电池与电解池的串联，由硼化钒空气电池放电总反应推知，Cu电极是
正极，Pt电极是负极，故OH－由阴离子交换膜左侧向右侧迁移，A项正确；Pt电极上VB 发生
2
氧化反应，电极反应式为2VB ＋22OH－－22e－===V O＋2B O＋11HO，B项正确；石墨电
2 2 5 2 3 2
极是电解池的阳极，电解质中阴离子(Cl－、O2－)发生氧化反应，C项正确；题目未指明4.48 L
Cl 是否处于标准状况，不能据此计算制备Ti的质量，D项错误。]
2
[强化2] (2021·吉林长春检测)如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NH)。下列
说法不正确的是( )A．乙是电能转变为化学能的装置
B．含氮离子氧化时的离子方程式为3Cl＋2NH===N ＋6Cl－＋8H＋
2 2
C．若生成H 和N 的物质的量之比为3∶1，则处理后废水的pH减小
2 2
D．电池工作时，甲池中的Na＋移向Mg电极
D [该装置是原电池与电解池的串联，甲中活泼金属镁作原电池的负极，石墨为正极形
成原电池，乙是连接原电池的电解池，电解酸性工业废水，电解池是将电能转变为化学能的
装置，A项正确；酸性条件下含氮离子氧化时转化为氮气，反应的离子方程式为3Cl ＋
2
2NH===N ＋6Cl－＋8H＋，B项正确；若生成H 和N 的物质的量之比为3∶1，根据电极反应
2 2 2
6H＋＋6e－===3H ↑、3Cl＋2NH===N ＋6Cl－＋8H＋，则处理后废水的H＋浓度增大，pH减小，
2 2 2
C项正确；电池工作时，甲池是原电池，原电池中阳离子Na＋移向正极石墨电极，D项错误。]
角度2 考查电解池之间的串联
(2021·山东潍坊中学检测)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b>d。符合上述实验结果的盐溶液是( )
选项 X Y
A MgSO CuSO
4 4
B AgNO Pb(NO )
3 3 2
C FeSO Al (SO )
4 2 4 3
D CuSO AgNO
4 3
B [该装置是两个电解池的串联装置，当X为MgSO 时，b极上生成H，电极质量不增
4 2
加，A项错误； X为FeSO ，Y为Al (SO )，d极上产生气体，C项错误； b极上析出Cu，d极
4 2 4 3
上析出Ag，其中d极增加的质量大于b极增加的质量，D项错误。][强化3] (2021·福建部分重点校联考)如图甲、乙为相互串联的两个电解池，下列说法正
确的是( )
A．甲池若为精炼铜的装置，A极材料是粗铜
B．乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后C极附近变浅红色
C．若甲池为电镀铜的装置，阴极增重12.8 g，乙池阳极放出气体为4.48 L
D．Fe极的电极反应式为2HO＋2e－===H ↑＋2OH－
2 2
D [甲池中A是阴极，B是阳极，若为精炼铜的装置，则A极是纯铜，B极是粗铜，A项
错误；C极是阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl↑，Fe电极反应为2HO＋2e－===2OH－＋
2 2
H↑，滴加少量酚酞溶液，一段时间后，Fe电极附近溶液变浅红色，B项错误，D项正确；电镀
2铜装置中，阴极发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，阴极增重12.8 g(即0.2 mol)，电路中通过0.4 mol
电子，乙池中阳极反应为2Cl－－2e－===Cl↑，反应生成0.2 mol Cl ，题目未指明气体的温度
2 2
和压强，不能确定体积，C项错误。]
[强化4] (2021·山东聊城检测)如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b
极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是( )
A．x是正极，y是负极
B．a极产生氢气，b极生成I
2
C．a极和Pt电极都有气泡产生
D．U形管中溶液的碱性增强
A [淀粉遇碘变蓝→b极生成I，即确定b极发生反应2I－－2e－===I ，则b极是阳极，x
2 2
是负极，y是正极，a极H＋放电，发生反应2H＋＋2e－===H ↑，产生氢气，U形管中总反应式
2
为2KI＋2HO=====2KOH＋H↑＋I，溶液的碱性增强，故A错误，B、D项均正确；铂为阳
2 2 2
极，电极反应式为2HO－4e－===O ↑＋4H＋，C项正确。]
2 2
考向2 电化学的计算(归纳与论证能力)
电化学反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，因此电化学的计算问
题，无论是单一原电池或电解池，还是串联电池，均可抓住得失电子守恒进行计算，此类问题
要结合原电池的工作原理或电解原理，分析装置图中物质的性质及变化，并作出合理的分析、
推测及计算，体现《中国高考评价体系》中对于“归纳与论证能力”的要求，要求考生能识别
有效证据，科学推理论证，归纳总结规律，处理转化数据。以下是电化学中三种常见计算方法：
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总览电化学计算的作用和
价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
角度3 电子守恒法在电解计算中的应用
(2021·河北辛集中学检测)500 mL KNO 和Cu(NO ) 的混合溶液中c(NO)＝0.6
3 3 2
mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况
下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(K＋)为0.2 mol·L－1
B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D.电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L1
A [石墨作电极电解KNO 和Cu(NO ) 的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－
3 3 2
===2H O＋O↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===H ↑。从标况下收
2 2 2
集到O 为2.24 L，可推知上述电解过程中共转移0.4 mol 电子，而在标况下生成2.24 L H 的
2 2
过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol电子，电解前Cu2＋的
物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为 0.1 mol。电解前后分别有以下电荷守恒关系：
c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，电
解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。]
[强化5] (2021·山东新泰一中检测)在100 mL H SO 和CuSO 的混合液中，用石墨作电极
2 4 4
进行电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况)，则原混合液中，Cu2＋的物质的量浓度为(
)
A.1 mol·L－1 B．2 mol·L－1
C.3 mol·L－1 D．4 mol·L－1
A [分析电解HSO 、CuSO 的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体分
2 4 4别为H、O 各0.1 mol，O 是由OH－失去0.4 mol电子而得到，H 是由H＋得到 0.2 mol 电子而
2 2 2 2
生成。由电子得失守恒知，还有0.2 mol电子是Cu2＋得到的，故Cu2＋的物质的量是0.1 mol，则
Cu2＋的物质的量浓度为\f(0.1 mol,100×10－3 L)＝1 mol·L－1。]
角度4 关系式法在电解计算中的应用
用惰性电极电解0.1 L M(NO ) 的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产
3 x
生 b L(标准状况)O ，从而可知 M 的相对原子质量是_______________，溶液的 pH 是
2
________________(均用含有a、b、x的代数式表示)。
解析 由关系式xO～4M可得∶＝x∶4，可解出M＝ g·mol－1。又由O～4H＋可知：c(H
2 2
＋)＝4× mol÷0.1 L＝b mol·L－1，则pH＝－lg 。
答案 －lg
[强化6] (2021·四川成都检测)将两个铂电极插入500 mL CuSO 溶液中进行电解，通电
4
一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积
变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( )
A．4×10－3 mol·L－1 B．2×10－3 mol·L－1
C．1×10－3 mol·L－1 D．1×10－7 mol·L－1
A [由题意可知，n(H＋)＝2n(H SO )＝2n(Cu)＝2×＝0.002 mol，c(H＋)＝＝4×10－3
2 4
mol·L－1。]
训练(三十二) 多池串联的两大模型及电化学计算
1．(2021·四川仁寿一中检测)锂硫电池是一种新型储能电池，放电时的总反应为2Li＋
xS===Li S。以该电池为电源制备甲烷的原理如图所示。下列说法中不正确的是( )
2 x
A．b为锂－硫电池的正极
B．电解过程中，Na＋向石墨2电极移动
C．锂－硫电池的负极反应式为Li－e－===Li＋
D．阳极反应式为CO＋3CO＋2HO－2e－===4HCO
2B [由图可知，CO在石墨2电极上被氧化生成CO，则石墨2为阳极，根据电极的连接
2
方式可知，b为锂－硫电池的正极，A项正确；石墨1为阴极，电解过程中，阳离子向阴极移动，
故Na＋向石墨1电极移动，B项错误；锂是活泼金属，锂－硫电池中锂电极为负极，被氧化生
成Li＋，则负极反应式为Li－e－===Li＋，C项正确；由图可知，CO在阳极被氧化为CO，并与
2
NaCO 反应生成NaHCO ，故阳极反应式为CO＋3CO＋2HO－2e－===4HCO，D项正确。]
2 3 3 2
2．(2021·湖北荆州中学检测)图1是电解饱和氯化钠溶液示意图。图2中，x轴表示实验
时流入阴极的电子的物质的量，则y轴表示( )
A．n(Na＋) B．n(Cl－)
C．c(OH－) D．c(H＋)
C [该装置中，阳极氯离子放电生成氯气，其电极反应式为2Cl－－2e－===Cl↑；阴极氢
2
离子放电，其电极反应式为2H＋＋2e－===H ↑；总反应式为2Cl－＋2HO=====2OH－＋H↑
2 2 2
＋Cl↑。由上述分析可知，溶液中钠离子浓度不变， A项错误；阳极氯离子放电生成氯气，所
2
以溶液中氯离子浓度减小， B项错误；阴极氢离子放电，所以溶液中c(OH－)增大，氢离子浓
度减小， C项正确，D项错误。]
3．(2021·福建泉州检测)甲、乙两个电解池均以铂为电极，且互相串联，甲池中盛有
AgNO 溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池电极的质量增加
3
2.16 g，乙池电极上析出0.24 g金属，则乙池中的溶质可能是( )
A．CuSO B．MgSO
4 4
C．Al(NO ) D．NaSO
3 3 2 4
A [根据阳离子放电顺序可知，在上述4个选项中只有CuSO 溶液中的Cu2＋电解时可
4
以放电，从而在电极上析出；当转移0.02 mol电子时，乙池中析出铜的质量小于0.64 g，是因
为电解过程中CuSO 不足，后来变成电解水，A项正确。]
4
4．(2021·山东潍坊检测)常温下用石墨作电极，电解100 mL 0.1 mol·L－1的Cu(NO ) 和
3 2
0.1 mol·L－1的AgNO 组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12
3
L时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是( )
A．阴极增重1.4 g B．所得溶液pH<1
C．阴极增重0.64 g D．所得溶液pH>1
B [阴极可以放电的离子依次为0.01 mol Ag＋、0.01 mol Cu2＋，阳极可以放电的阴离子
只有OH－。当阳极生成1.12 L O 时，电路中通过电子：n(e－)＝0.05 mol×4＝0.2 mol，此时Ag
2
＋、Cu2＋已全部析出，质量：0.01 mol×108 g·mol－1＋0.01 mol×64 g·mol－1＝1.72 g。因为当Ag
＋、Cu2＋全部析出以后，相当于电解水，H＋不再增加，所以生成的H＋所带电荷与0.01 mol Ag＋、0.01 mol Cu2＋所带电荷相等。则溶液中生成：c(H＋)＝0.3 mol·L－1，pH<1。当阴极生成1.12
L H 时，表明Ag＋、Cu2＋已经放电完全。阴极增重、溶液pH与以上相等。]
2
5．(2021·四川成都检测)用铅蓄电池电解AgNO、NaSO 的溶液，a、b、c、d电极材料均为
3 2 4
石墨。已知铅蓄电池的总反应为Pb(s)＋PbO (s)＋2HSO (aq)2PbSO (s)＋2HO(l)，通
2 2 4 4 2
电时a电极质量增加，下列说法正确的是( )
A．电路中通过1 mol电子时，Y电极质量增加48 g
B．放电时铅蓄电池负极的电极反应式为PbO (s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO(s)
2 4
＋2HO(l)
2
C．c、d电极产生气体的物质的量之比为1∶2
D．X极为负极
A [Y电极为负极，铅放电生成硫酸铅，电路中通过1 mol电子时，增加0.5 mol SO，质
量增加0.5 mol×96 g/mol＝48 g，A项正确；放电时，铅蓄电池负极发生氧化反应，而不是还
原反应，B项错误；a极质量增加，即析出了 Ag，a为阴极，则Y为负极，X为正极，D项错误；
c为阴极放出H，d为阳极放出O，物质的量之比为2∶1，C项错误。]
2 2
6．(2021·广东广州六校联考)以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO 溶液，装置如下
4
图。若一段时间后Y电极上有6.4 g 红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是( )
A．a为铅蓄电池的负极
B．电解过程中SO向右侧移动
C．电解结束时，左侧溶液质量增重8 g
D．铅蓄电池工作时，正极电极反应式为PbSO ＋2e－===Pb＋SO
4
C [Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A项错误；电解
过程中阴离子向阳极移动，B项错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式为4OH－
－4e－===O ↑＋2HO，当有6.4 g Cu析出时，转移0.2 mol e－，左侧生成1.6 g O ，同时有0.1
2 2 2
mol(9.6 g)SO进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g－1.6 g＝8 g，C项正确；铅蓄电池的负极是
Pb，正极是PbO ，正极反应式为PbO ＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO＋2HO，D项错误。]
2 2 4 27．(2021·山东章丘四中检测)四甲基氢氧化铵[(CH )NOH]常用作电子工业清洗剂，以四
3 4
甲基氯化铵[(CH )NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH)NOH，其工作原理如图所示(a、b为
3 4 3 4
石墨电极，c、d、e为离子交换膜)，下列说法正确的是( )
A．M为正极
B．c、e均为阳离子交换膜
C．b极电极反应式：2HO－4e－===O ↑＋4H＋
2 2
D．制备1 mol (CH )NOH，a、b两极共产生11.2 L气体(标准状况下)
3 4
B [根据图中Cl－移动方向可知，电极b是阳极，电极a是阴极，则M是电源的负极，N
是正极，A项错误；左池产物是(CH)NOH，说明(CH)N＋透过交换膜c向左侧移动，则c是
3 4 3 4
阳离子交换膜；Cl－通过d膜向右移动，通入NaCl稀溶液，流出NaCl浓溶液，说明阳极区溶
液中Na＋通过交换膜e向左迁移，则e是阳离子交换膜，B项正确；b电极是阳极，电解液呈碱
性，则电极反应为4OH－－4e－===O ↑＋2HO，C项错误；制备1 mol (CH )NOH，电路中转
2 2 3 4
移1 mol 电子，据得失电子守恒可知，a极产生0.5 mol H，b极产生0.25 mol O，共产生0.75
2 2
mol 气体，在标准状况下的体积为16.8 L，D项错误。]
8．(2021·山西临汾中学检测)用乙醇燃料电池作为电源电解KI溶液的装置如下图所示，
下列说法正确的是( )
A．甲池中OH－流向b极，乙池中OH－流向c极
B．a极的电极反应方程为CHCHOH＋3HO－12e－===2CO ＋12H＋
3 2 2 2
C．已知I 会与OH－产生IO－，则在乙池的右侧会存在IO－
2
D．当乙池产生2 mol气体时，则电路中转移2 mol e－
C [甲池中乙醇通入a极，空气通入b极，则a极是负极，b极是正极，根据电极的连接
方式可知，c极是阳极，d极是阴极。原电池中阴离子向负极移动，电解池中阴离子向阳极移
动，则甲池中OH－流向a极，乙池中OH－流向c极，A项错误；甲池电解质溶液为KOH溶液，
则a极反应式为CHCHOH＋16OH－－12e－===2CO＋11HO，B项错误；c极是阳极，电极反
3 2 2
应为2I－－2e－===I ，I 会与OH－产生IO－，乙池中是阴离子交换膜，故乙池中交换膜的左侧
2 2和右侧都会存在IO－，C项正确；d极是阴极，电极反应式为2HO＋2e－===2OH－＋H↑，乙
2 2
池产生2 mol气体时，则电路中转移4 mol 电子，D项错误。]
9．(2020·广东清远检测)认真观察下列装置，下列说法错误的是( )
A．装置B中PbO 上发生的电极反应式为PbO ＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO＋2HO
2 2 4 2
B．装置A中总反应的离子方程式为Cu＋2H＋=====Cu2＋＋H↑
2
C．若在装置D中生成0.2 mol Fe(OH) ，则消耗水的物质的量共为0.5 mol
3
D．若装置E的目的是在Cu材料上镀银，则极板M的材料为Ag
D [装置B和C之间通过盐桥连接，形成原电池，PbO 作正极，发生还原反应，电极反
2
应式为PbO ＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO＋2HO，A项正确；装置A为电解池，Cu电极为阳极，
2 4 2
电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，Pt电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H ↑，故装置A
2
中总反应为Cu＋2H＋=====Cu2＋＋H↑，B项正确；装置D中石墨为阴极，电极反应式为
2
2HO＋2e－===2OH－＋H↑，Fe电极为阳极，电极反应式为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH) ↓，
2 2 2
随后被氧化生成 Fe(OH) ：4Fe(OH) ＋O ＋2HO===4Fe(OH) ，故装置 D中生成 0.2 mol
3 2 2 2 3
Fe(OH) 时，消耗水的物质的量为0.4 mol＋0.1 mol＝0.5 mol，C项正确；装置E中极板M为
3
阴极，在Cu材料上镀银，应将Cu材料作阴极，Ag材料作阳极，AgNO 溶液作电解质溶液，故
3
极板M的材料应为Cu，D项错误。]
10．(2021·湖北沙市中学检测)NaBH 燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。以
4
该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．离子交换膜为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移
B．负极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6HO
2
C．电极A为粗铜，烧杯中电解质溶液可选CuSO 溶液
4
D．消耗标准状况下2.24 L O 时，B电极质量减轻12.8 g
2
D [由图可知，燃料电池中O 通入石墨2，则石墨2是正极，电极反应式为O＋2HO＋
2 2 2
4e－===4OH－，反应生成OH－，为使溶液呈电中性，Na＋要透过离子交换膜向右侧迁移，故离
子交换膜为阳离子交换膜，A项正确；BH在负极被氧化生成BO和HO，则负极反应式为BH
2
＋8OH－－8e－===BO＋6HO，B项正确；石墨2是正极，则电极A为阳极，要选用粗铜；电镀
2池中，电解质溶液要含有镀层金属阳离子，故可选用CuSO 溶液，C项正确；电极为阴极，电
4
极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当正极上消耗标准状况下2.24 L O 时，电路中转移0.4 mol电
2
子，则B电极上析出0.2 mol Cu，电极质量增加12.8 g，D项错误。]
11．(2021·河南平顶山检测)如图所示，常温下，以H 燃料电池为电源分别电解300 mL硫
2
酸铜溶液和400 mL氯化钠溶液，当消耗标准状况下的氧气224 mL时停止通电，电解过程中
溶液的体积变化忽略不计，请回答下列问题。
(1)写出燃料电池的负极反应式：__________________________________。
(2)通电过程中将湿润的淀粉 KI 试纸放置在电极 3 附近，观察到的现象是
________________________________________________________________________。
(3)停止通电后，C中溶液的pH为________。
(4)电极2是________(填“阳极”或“阴极”)。如果B槽中共产生336 mL气体(标准状
况下)，则CuSO 的物质的量浓度是________ mol·L－1。
4
解析 (1)通氢气的一极为负极，电解质为酸，负极电极反应式为H－2e－===2H＋。
2
(2)电极3为阳极，氯离子失电子生成Cl，Cl 与KI反应置换出I，I 使淀粉试纸变蓝色，
2 2 2 2
过量的氯气会将碘氧化成碘酸钾，蓝色消失。
(3)标准状况下，224 mL O 的物质的量为0.01 mol，得到的电子为0.04 mol，即各电极均
2
有0.04 mol电子经过，则C中电解的总反应式：2NaCl＋2HO=====2NaOH＋H↑＋Cl↑，
2 2 2
产生的n(OH－)＝0.04 mol，c(OH－)＝＝＝0.1 mol·L－1，故pH＝13。
(4)A中通入氧气的一极是正极，电极1与其相连，为阳极，则电极2为阴极。B中电极1
产生氧气，根据电子数得：n(O )＝＝0.01 mol；V(O )＝224 mL，电极2先生成Cu，后产生氢气，
2 2
V(H )＝112 mL，n(H )＝0.005 mol，H＋得电子0.01 mol，所以Cu2＋得电子的物质的量是0.03
2 2
mol，故n(Cu2＋)＝0.015 mol，c(Cu2＋)＝＝0.05 mol·L－1。
答案 (1)H －2e－===2H＋ (2)试纸先变蓝色后褪色
2
(3)13 (4)阴极 0.05
12．(2021·湖北黄冈期初调研)如图1所示，A为新型高效的甲烷燃料电池，采用铂为电极
材料，两电极上分别通入CH 和O，电解质为KOH溶液。B为浸透饱和硫酸钠和酚酞试液的
4 2
滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO 溶液，C、D为电解槽，其电极材料、电解质溶液见图。
4图1 图2
(1)甲烷燃料电池负极的电极反应式为_______________________________________。
(2)关闭K ，打开K ，通电后，B的KMnO 紫红色液滴向d端移动，则电源a端为
1 2 4
________极，通电一段时间后，观察到滤纸c端出现的现象是_________________。
(3)D装置中有200 mL一定浓度的NaCl与CuSO 的混合溶液，理论上两极所得气体的
4
体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，(电解前后溶液的
体积变化关系忽略不计)原混合溶液中NaCl的物质的量浓度________mol·L－1，t 时所得溶液
2
的pH＝________。
(4)若C装置中溶液为AgNO 且足量，总反应的离子方程式为_______________。电解结
3
束后，为了使溶液恢复原样，则可以在反应后的溶液中加入______________________(填化学
式)。
解析 (1)甲烷燃料电池的电解质为KOH溶液，负极上CH 被氧化，电极反应式为CH
4 4
＋10OH－－8e－===CO＋7HO。
2
(2)关闭K，打开K，燃料电池A和电解池B组成串联电路，B中KMnO 紫红色液滴向d
1 2 4
端移动，说明MnO向d移动，则d为阳极，从而推知a为电源的负极，b为正极；c为阴极，电
极反应式为2HO＋2e－===2OH－＋H↑，c端溶液呈碱性，溶液变成红色。
2 2
(3)阴离子的还原性：Cl－>OH－>SO，阳极上先后发生反应：2Cl－－2e－===Cl↑、2HO－
2 2
4e－===4H＋＋O↑；由图可知，t 时刻Cl－放电完毕，得到224 mL Cl (标准状况)，则有
2 1 2
n(NaCl)＝n(Cl－)＝2n(Cl )＝＝0.02 mol，故原混合液中c(NaCl)＝＝0.1 mol·L－1。t～t 时间段
2 1 2
生成112 mL O (标准状况)，n(O )＝＝5×10－3mol，结合阳极反应可知反应生成n(H＋)＝
2 2
4n(O )＝4×5×10－3mol＝0.02 mol，则t 时所得溶液中c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，故溶液的pH＝
2 2
1。
(4)利用Pt电极电解AgNO 溶液时，阳极上OH－放电，阴极上Ag＋放电，电池总反应为
3
4Ag＋＋2HO=====4Ag＋O↑＋4H＋。为使电解质复原，可向电解后的溶液中加入Ag O或
2 2 2
Ag CO。
2 3
答案 (1)CH ＋10OH－－8e－===CO＋7HO
4 2
(2)负 c端试纸变红
(3)0.1 1
(4)4Ag＋＋2HO=====4Ag＋O↑＋4H＋ Ag O或Ag CO
2 2 2 2 3
