特训5 装置图分析类选择题1．观察下列几个装置示意图，有关叙述不正确的是( )A．装置①中阴极上析出红色固体B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C．装置③中外电路电子由a极流向b极D．装置④的离子交换膜允许阳离子自由通过答案 B解析 装置①为电解池，与电源正极相连的是阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，与电源负极相连的是阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，因此阴极上析出红色固体，A项正确；装置②为电镀池，待镀金属位于阴极，与电源的负极相连，B项错误；装置③为燃料电池，通入氢气的a极为负极，通入氧气的b极为正极，外电路电子由a极流向b极，C项正确；装置④为电解池，电解饱和食盐水生成H2和NaOH的一极为阴极，生成Cl2的一极为阳极，阳离子穿过阳离子交换膜进入阴极，D项正确。2．(2023·辽宁抚顺模拟)实验是学习化学的基础。下列有关化学实验的叙述正确的是( )A．用图1装置比较Cu和Fe的活泼性强弱B．用图2装置制取乙酸乙酯C．用图3装置制取并收集干燥的氨气D．缩小图4中容器体积，H2(g)＋I2(g)2HI(g)平衡逆向移动，气体颜色加深答案 A解析 图1装置为原电池，根据电流表指针偏转方向可判断原电池的正、负极，Fe为负极，Cu为正极，可说明Fe比Cu活泼，A项正确；导气管伸入饱和Na2CO3溶液中太长，导气管应在液面上，B项错误；氨气与无水CaCl2反应生成CaCl2·8NH3，应用碱石灰干燥，收集氨气用向下排空气法，C项错误；H2(g)＋I2(g)2HI(g)为气体分子数不变的反应，缩小容器体积，平衡不移动，气体颜色加深是因为缩小容器体积，I2的浓度增大，D项错误。3．(2023·广东肇庆高要一中校考二模)下列实验装置正确的是( )答案 A解析 实验室可以用MnO2和浓盐酸在加热条件下制备Cl2，故A正确；实验室可以用MnO2催化H2O2分解制备O2，用浓硫酸干燥O2，O2的密度大于空气，可以用向上排空气法收集，应该长管进、短管出，故B错误；加热氯化铵固体产生氨气和氯化氢气体，两种气体很难分离，而且两种气体一冷却又发生反应生成氯化铵，不能通过加热氯化铵固体制备氨气，故C错误；铜和浓硫酸在加热的条件下反应生成二氧化硫，应用品红溶液检验，用浸有NaOH溶液的棉花团吸收过量的二氧化硫，故D错误。4．(2023·天津模拟)模拟从海水中提取镁的实验装置、操作及目的如图所示，能达到实验目的的是( )选项装置操作及目的A煅烧贝壳至900℃，得到生石灰B浓缩海水，加生石灰反应后过滤，得到Mg(OH)2C蒸发MgCl2溶液，得到无水MgCl2D电解MgCl2溶液，制备金属Mg答案 B解析 煅烧贝壳至900℃，贝壳的主要成分碳酸钙会与坩埚的主要成分之一二氧化硅反应：CaCO3＋SiO2eq\o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑，故A错误；加生石灰沉淀镁离子后可以用过滤法分离得到Mg(OH)2，故B正确；蒸发MgCl2溶液，得到无水MgCl2必须在干燥的HCl气流中加热来抑制镁离子水解，故C错误；制备金属Mg需要电解熔融态的MgCl2，故D错误。5．偏钨酸铵(NH4)6(H2W12O40)是制备金属钨、合金钢以及陶瓷工业的重要原料。采用如下电化学装置可制备偏钨酸铵，双极膜中间层中的水解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移，下列说法正确的是( )A．a膜为阴离子交换膜B．阳极电极反应为4NH3·H2O－4e－===4NHeq\o\al(＋,4)＋O2↑＋2H2OC．双极膜中间层中的OH－向右侧迁移进入产品室D．当电路中通过0.1mole－时，双极膜中解离水的质量为2.0g答案 B解析 由图可知，左侧石墨电极为电解池的阳极，一水合氨在阳极失去电子发生氧化反应生成铵根离子、氧气和水，碱室中碳酸氢根离子通过阴膜进入阳极室，双极膜中间层中的氢氧根离子进入碱室，氢离子进入产品室，产品室中氢离子与溶液中铵根离子、钨酸根离子反应生成偏钨酸铵，过量的铵根离子通过阳膜进入阴极室，右侧电极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，铵根离子与氢氧根离子反应生成一水合氨。由分析可知，a膜为阳离子交换膜，故A错误；左侧石墨电极为电解池的阳极，一水合氨在阳极失去电子发生氧化反应生成铵根离子、氧气和水，电极反应式为4NH3·H2O－4e－===4NHeq\o\al(＋,4)＋O2↑＋2H2O，故B正确；双极膜中间层中的氢氧根离子进入碱室，氢离子进入产品室，故C错误；当电路中通过0.1mol电子时，双极膜中有0.1mol氢氧根离子进入碱室，则双极膜中解离水的质量为0.1mol×18g·mol－1＝1.8g，故D错误。6．(2023·全国甲卷，12)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是( )A．析氢反应发生在IrOx-Ti电极上B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2OD．每转移1mol电子，阳极生成11.2L气体(标准状况)答案 C解析 析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过，故B错误；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，故C正确；水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e—===O2↑＋4H＋，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误。7．(2023·河南校联考三模)近日，中国科学院大连化学物理研究所团队利用固体氧化物(γ-Al2O3)电解质实现了乙烷电化学脱氢制乙烯，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )A．a为电源的负极B．M极电极反应式为C2H6＋2e－===C2H4＋2H＋C．每生成0.5molC2H4，N极消耗标准状况下11.2LCO2D．每生成56gCO，电路中转移电子的物质的量为2mol答案 C解析 乙烷在M电极发生氧化反应生成乙烯，M为阳极，其电极反应式为C2H6－2e－＋O2－===C2H4＋H2O，则a为电源的正极，故A、B错误；阴极发生反应CO2＋2e－===CO＋O2－，阳极每生成0.5molC2H4，转移1mol电子，N极消耗0.5molCO2，标准状况下的体积为11.2L，故C正确；阴极每生成56gCO，电路中转移电子的物质的量为eq\f(56g,28g·mol－1)×2＝4mol，故D错误。8．(2023·沈阳二中校考三模)水系可逆Zn-CO2电池在工作时，复合膜(由a、b膜复合而成，a膜只允许H＋通过，b膜只允许OH－通过)层间的H2O解离成H＋和OH－，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，Zn-CO2电池工作原理如图所示，下列说法正确的是( )A．闭合K1时，右侧电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOHB．闭合K1时，电池工作一段时间，复合膜两侧溶液的pH左侧升高右侧降低C．闭合K2时，OH－从复合膜流向Zn电极D．闭合K2时，每生成65gZn，同时一定生成CO2气体11.2L答案 A解析 由图可知，闭合K1时，右侧的物质转化为CO2→HCOOH，则右侧电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，故A正确；闭合K1时，左侧电极反应为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，复合膜层间的H2O解离成H＋和OH－，移向两极的H＋和OH－的物质的量相等，两电极转移电子数相等，则右侧消耗的氢离子少但生成的甲酸使溶液酸性增强，左侧消耗的氢氧根离子多，故复合膜两侧溶液的pH左侧降低，右侧也降低，故B错误；闭合K2时，该装置为电解池，左侧为阴极，右侧为阳极，OH－从Zn电极流向复合膜，故C错误；没有标明是否为标准状况，无法计算CO2的体积，故D错误。9．(2023·江苏统考二模)用如图所示装置制备氨气并验证氨气的还原性，其中不能达到实验目的的是( )A．用装置甲生成氨气B．用装置乙干燥氨气C．用装置丙验证氨气的还原性D．用装置丁和戊分别收集氨气和氮气答案 D解析 反应2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=====,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O可用于制备氨气，A正确；NH3是碱性气体，可用碱石灰进行干燥，B正确；装置丙发生反应：3CuO＋2NH3eq\o(=====,\s\up7(高温))3Cu＋N2＋3H2O，可验证氨气的还原性，C正确；装置丁不能收集氨气，D错误。10．(2023·辽宁校联考二模)无水三氯化铬(CrCl3)是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被氧气氧化。通常是用不含水的三氧化二铬与卤化剂(如CCl4)在高温下反应，并使生成的三氯化铬在惰性气氛(如氮气气氛)中升华来制取：Cr2O3(s)＋3CCl4(s)eq\o(=====,\s\up7(高温))2CrCl3(s)＋3COCl2(g)，生成的COCl2(俗称光气)有毒，遇水发生水解，实验装置如图所示。关于此实验说法正确的是( )A．A中的试剂为热水；A中长玻璃管的作用是平衡压强，观察实验是否堵塞B．若实验过程中D处出现堵塞，应及时更换D处导管C．G中发生反应的离子方程式为COCl2＋4OH－===COeq\o\al(2－,3)＋2Cl－＋2H2OD．无水CaCl2的作用是除去气体中的水答案 C解析 氮气经浓硫酸干燥后通入后续装置排尽反应装置内的空气，与装置B挥发出的CCl4一起进入管式炉，Cr2O3与CCl4在管式炉内高温反应得到光气和无水三氯化铬气体，经过装置E时，无水三氯化铬冷却凝华，光气则通过球形干燥管进入NaOH溶液被吸收。由题干可知，三氯化铬(CrCl3)易潮解，所以整个装置应保持无水的状态，A中装的应是浓硫酸，除去N2中的水蒸气，F中的无水CaCl2是为了防止G中的水进入装置中，故A、D错误；实验过程中若D处出现堵塞，因CrCl3易升华，对D处导管用酒精灯加热即可，故B错误；COCl2遇水发生水解：COCl2＋H2O===CO2＋2HCl，故G中发生反应的离子方程式为COCl2＋4OH－===COeq\o\al(2－,3)＋2Cl－＋2H2O，故C正确。11．(2023·成都七中校考二模)一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物－空气氧化还原液流电池结构如图所示。下列说法正确的是( )A．膜a为阴离子膜，膜b为阳离子膜B．充电时的总反应为4OH－＋2Seq\o\al(2－,4)===4Seq\o\al(2－,2)＋O2↑＋2H2OC．放电时，左侧贮液室中含Seq\o\al(2－,4)的多硫电解质减少D．放电时，外电路通过2mol电子，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH总共减少2mol答案 B解析 膜a为阳离子膜，放电过程中Ⅰ室发生氧化反应，钠离子交换到Ⅱ室；b为阴离子交换膜，故A错误；充电时，氢氧根离子被氧化得到氧气，Seq\o\al(2－,4)被还原为Seq\o\al(2－,2)，总反应为4OH－＋2Seq\o\al(2－,4)===4Seq\o\al(2－,2)＋O2↑＋2H2O，故B正确；放电时，Seq\o\al(2－,2)转化为Seq\o\al(2－,4)，所以含Seq\o\al(2－,4)的多硫电解质增加，故C错误；放电时，氧气和水反应产生氢氧根，所以NaOH物质的量增加，故D错误。12．(2023·山东省实验中学一模)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去除废水中的持久性有机污染物，其工作原理如图a所示，工作10min时，Fe2＋、H2O2电极产生量(mmo