江蘇省高考化學(xué)一輪復(fù)習專題4《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》18《電解池及其應(yīng)用》(蘇教版)Word版含解析綜述

1、課時18 電解池及其應(yīng)用1(2016蘇州一模)鉛蓄電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，其電極材料是Pb和PbO2，電解液是硫酸?，F(xiàn)用鉛蓄電池電解硫酸鈉稀溶液一段時間后，假設(shè)電解時溫度不變且用惰性電極，下列說法正確的是()A. 蓄電池放電時，每消耗0.1 mol PbO2，生成0.1 mol PbSO4B. 電解硫酸鈉溶液時的陽極反應(yīng)式為4OH-4e-2H2O+O2C. 電解一段時間后若硫酸鈉溶液中沒有晶體析出，則c(Na2SO4)不變D. 蓄電池放電一段時間后其電解液中H2SO4的濃度、密度都變大【答案】B【解析】Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O，每消耗0.

2、1 mol PbO2生成0.2 mol PbSO4，A錯誤；陽極是氫氧根離子放電，B正確；電解硫酸鈉的稀溶液，實質(zhì)是電解水，硫酸鈉溶液的濃度增大，C錯誤；放電時消耗硫酸同時生成了水，硫酸的濃度、密度都變小，D錯誤。2(2015南京、鹽城、徐州二模)一種三室微生物燃料電池污水凈化系統(tǒng)原理如下圖所示，圖中有機廢水中有機物可用C6H10O5表示。下列有關(guān)說法正確的是()A. b電極為該電池的負極B. b電極附近溶液的pH減小C. a電極反應(yīng)式：C6H10O5-24e-+7H2O6CO2+24H+D. 中間室：Na+移向左室，Cl-移向右室【答案】C【解析】由圖示可看出，在a極上有機物轉(zhuǎn)變成CO2，電

3、極反應(yīng)式為C6H10O5-24e-+7H2O6CO2+24H+，C正確；在b電極上N轉(zhuǎn)變成N2，電極反應(yīng)式為2N+10e-+12H+N2+6H2O，故b極為正極，且電極附近pH增大，A、B錯誤；在原電池中陽離子移向正極而陰離子移向負極，D錯誤。3(2014廣東高考)某同學(xué)組裝了下圖所示的電化學(xué)裝置，電極為Al，其他均為Cu，則()A. 電流方向：電極電極B. 電極發(fā)生還原反應(yīng)C. 電極逐漸溶解D. 電極的電極反應(yīng)式：Cu2+2e-Cu【答案】A【解析】根據(jù)金屬的活潑性確定為負極，為正極，電子從電極經(jīng)過電流表流向電極，電流方向與之正好相反，A正確；電極發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯誤；電極上反應(yīng)為Cu2+2

4、e-Cu，C錯誤；是陽極，是陰極，上反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+，D錯誤。4(2015焦作一模)下圖是一套電化學(xué)裝置，下列有關(guān)說法錯誤的是()A. 裝置A是原電池，裝置B是電解池B. 反應(yīng)一段時間后，裝置B中溶液pH增大C. a口若消耗1 mol CH4，d口可產(chǎn)生4 mol氣體D. a口通入C2H6時的電極反應(yīng)為C2H6-14e-+18OH-2C+12H2O【答案】B【解析】A裝置進氣，B裝置出氣，所以A是原電池，B是電解池，A正確；B中本質(zhì)上電解水，c(H+)增大，pH減小，B錯誤；若a口消耗1 mol CH4，則轉(zhuǎn)移8 mol電子，a極是負極，d極是陰極，產(chǎn)生H2，根據(jù)得失電子守恒，產(chǎn)生4

5、 mol H2，C正確；a口通入C2H6，碳元素化合價升高了7，C2H6失去14個電子，堿性溶液生成C，根據(jù)電荷守恒，需要18OH-，根據(jù)H原子守恒，生成12H2O，D正確。5下列說法正確的是(填字母)。A. 氯堿工業(yè)中，燒堿在陽極區(qū)生成B. 馬口鐵(鍍錫鐵皮)鍍層破損后鐵仍不易腐蝕C. 電解熔融氯化鋁冶煉金屬鋁D. 氯化鎂屬于電解質(zhì)，工業(yè)上可用電解其溶液的方法制鎂E. 電鍍時，鍍層金屬與直流電源的正極相連F. 鐵片鍍鋅時，鐵片與外電源的正極相連G. 電解法精煉銅時，以粗銅作陽極，純銅作陰極H. 用圖1裝置電解精煉鋁I. 用圖2所示方法可保護鋼閘門不被腐蝕 圖1 圖2【答案】EG【解析】A項，

6、氯堿工業(yè)中陰極區(qū)H+放電，產(chǎn)生OH-，因而NaOH在陰極區(qū)產(chǎn)生，錯誤；B項，馬口鐵(鍍錫鐵皮)鍍層破損后構(gòu)成原電池，鐵作負極，腐蝕加劇，錯誤；C項，鋁的冶煉應(yīng)電解熔融的氧化鋁，氯化鋁是共價化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，錯誤；D項，鎂的冶煉應(yīng)電解熔融的氯化鎂，電解其溶液則生成Mg(OH)2，錯誤；E項，電鍍時，鍍層金屬作陽極，應(yīng)與直流電源的正極相連，正確；F項，鐵片鍍鋅時，鋅作陽極，鋅與外電源的正極相連，錯誤；G項，精煉銅時，以粗銅作陽極，純銅作陰極，正確；H項，電解精練Al時，粗鋁作陽極與電源正極相連，純鋁作陰極與電源負極相連，錯誤；I項，圖2所示的應(yīng)該是外加電流的陰極保護法，應(yīng)有外加電源，且鋼閘門

7、連接電源負極，錯誤。6(2014揚州一模)電浮選凝聚法處理污水的原理如右下圖所示。電解過程生成的膠體能使污水中的懸浮物凝聚成團而除去，電解時陽極也會產(chǎn)生少量氣體。下列說法正確的是()A. 可以用鋁片或銅片代替鐵片B. 陽極產(chǎn)生的氣體可能是O2C. 電解過程中H+向陽極移動D. 若污水導(dǎo)電能力較弱，可加入足量硫酸【答案】B【解析】該裝置中陽極上鐵失電子生成Fe2+，進一步生成的Fe3+在溶液中形成氫氧化鐵膠體，從而起到凝聚作用，因銅離子不能形成膠體，A錯；陽極上OH-可以失電子生成O2，B正確；電解過程中陽離子向陰極移動，C錯；在污水中加入硫酸，氫氧化鐵膠體將無法形成，D錯。7. (2015保定

8、聯(lián)考)下圖兩個裝置中，液體體積均為200 mL，開始工作前電解質(zhì)溶液的濃度均為0.5 molL-1，工作一段時間后，測得有0.02 mol電子通過，若忽略溶液體積的變化，下列敘述正確的是()A. 產(chǎn)生氣體體積=B. 中陰極質(zhì)量增加，中正極質(zhì)量減小C. 中陽極反應(yīng)式：4OH- 4e-2H2O+O2，中負極反應(yīng)式：2H+2e-H2D. 溶液的pH變化：減小，增大【答案】D【解析】中是電解硫酸銅溶液，陽極：2H2O-4e-4H+O2，陰極：Cu2+2e-Cu，是原電池，鋅是負極，電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+，Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H+2e-H2，C錯誤；當有0.02 mol電子通過，中產(chǎn)生0

9、.005 mol O2，中產(chǎn)生0.01 mol H2，A錯誤；中正極銅質(zhì)量不變，B錯誤；中生成硫酸，pH減小，中消耗硫酸，pH增大，D正確。8. 用惰性電極電解溶液，下列說法正確的是()A. 電解稀硫酸，實質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變B. 電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH-，故溶液pH減小C. 電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12D. 電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為11【答案】D【解析】電解稀硫酸，本質(zhì)上是電解水，所以水減少，c(H+)增大，pH減小，A錯；電解氫氧化鈉溶液，本質(zhì)上是電解水，所以水減少，c(OH-)增大，pH增大，B錯；電解硫酸鈉溶液

10、，本質(zhì)上是電解水，陰極產(chǎn)生H2，陽極產(chǎn)生O2，且物質(zhì)的量之比為21，C錯；電解氯化銅溶液，陰極析出Cu，陽極產(chǎn)生Cl2，物質(zhì)的量之比為11，D正確。9. (2014浙江高考)鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式如下：Ni(OH)2+MNiOOH+MH已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N，下列說法正確的是()A. NiMH電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式：NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B. 充電過程中OH-從陽極向陰極遷移C. 充電過程中陰極的電極反應(yīng)式為H2O

11、+M+e-MH+OH-，H2O中的H被M還原D. NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液【答案】AC【解析】根據(jù)充電時總反應(yīng)式，可以寫出陽極反應(yīng)式為Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O，陰極反應(yīng)式為H2O+M+e-MH+OH-，放電時正極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-，A、C正確；充電時，陰離子移向陽極，B錯誤；根據(jù)已知條件，NiOOH可以跟氨水反應(yīng)，D錯誤。10. (2015石家莊二模)下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A. 圖a中，插入海水中的鐵棒越靠近底端腐蝕越嚴重B. 圖b中，閉合K2，鐵電極的腐蝕速率比閉合K1時慢C. 圖c中，接通開

12、關(guān)時，Zn的腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D. 圖d中，鋅錳電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的【答案】B【解析】鐵棒與水的接觸面處，氧氣的濃度最大，所以發(fā)生吸氧腐蝕最嚴重，A錯誤；圖b中，閉合K2，形成電解池，其中Fe作陰極，被保護，而閉合K1，形成原電池，其中Fe作負極，被腐蝕，B正確；圖c中，接通開關(guān)時形成原電池，Zn作負極，Zn的腐蝕速率增大，氫離子在Pt電極放電生成氫氣的速率加快，C錯誤；自放電腐蝕Zn被氧化為Zn2+，主要是由Zn的還原作用引起的，D錯誤。11. 電化學(xué)在處理環(huán)境污染方面發(fā)揮了重要的作用。(1) (2015南京、鹽城一模)據(jù)報道以二氧化碳為原料采

13、用特殊的電極電解強酸性的二氧化碳水溶液可得到多種燃料，其原理如圖1所示。電解時其中b極上生成乙烯的電極反應(yīng)式為。圖1(2) (2015常州一模)利用電解原理可將NO還原為N2，裝置見圖2，高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì)，金屬鈀薄膜作電極。鈀電極A為極，電極反應(yīng)式為 。 圖2 圖3(3) (2015揚州一模)脫去冶金工業(yè)排放煙氣中SO2的方法有多種。離子膜電解法：利用硫酸鈉溶液吸收SO2，再用惰性電極電解。將陰極區(qū)溶液導(dǎo)出，經(jīng)過濾分離硫黃后，可循環(huán)吸收利用，裝置如圖3所示，則陰極的電極反應(yīng)式為，陽極產(chǎn)生氣體的化學(xué)式為?！敬鸢浮?1) 2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O(2

14、) 陰2NO+4H+4e-N2+2H2O(3) SO2+4H+4e-S+2H2O(或H2SO3+4H+4e-S+3H2O)O2【解析】(1) b電極與電源的負極相連為陰極，該極通入了CO2，故在該電極上CO2得電子后結(jié)合遷移過來的H+生成乙烯，電極反應(yīng)式為2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O。(2) 因為A電極上NO得電子后結(jié)合進入的H+生成N2，故A電極為陰極，電極反應(yīng)式為2NO+4H+4e-N2+2H2O。(3) 由于陰極生成了硫黃，則在陰極上SO2得電子后結(jié)合H+生成單質(zhì)硫的同時生成了H2O，電極反應(yīng)式為SO2+4H+4e-S+2H2O；在陽極上只能OH-失電子生成O2，故產(chǎn)生的

15、氣體為O2。12. 右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列判斷正確的是()A. a為負極、b為正極B. a為陽極、b為陰極C. 電解過程中，d電極質(zhì)量增加D. 電解過程中，氯離子物質(zhì)的量濃度不變【答案】A【解析】由溶液中離子移動方向可知，c是陰極，連接電源的負極，a是負極，A項正確，B項錯誤；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cl-在陽極放電：2Cl-2e-Cl2，C、D項錯誤。13. 如下圖所示，四個裝置中電極反應(yīng)式相同的一組是()A. B. C. D. 【答案】 B【解析】陰極Cu2+2e-Cu陽極Cu -2e-Cu2+陰極2H+2e-H2陽極4OH-4e-2H2O+O2陰極Cu2+

16、2e-Cu陽極Cu -2e-Cu2+陰極Ag+e-Ag陽極Ag-e-Ag+14. 下圖所示的電解池和中，a、b、c和d均為Pt電極。電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質(zhì)量均增大，且增重bd。符合上述實驗結(jié)果的鹽溶液是()選項XYA MgSO4CuSO4B AgNO3Pb(NO3)2C FeSO4Al2 (SO4)3D CuSO4AgNO3【答案】D【解析】題意表明b、d沒有氣體逸出，所電解的鹽溶液中金屬元素應(yīng)該在金屬活動順序表中H以后，結(jié)合增重bFe3+B. 電池放電時，負極的電極反應(yīng)式為Fe2+-e-Fe3+C. 充電時，陰極的電極反應(yīng)式為Cr3+e-Cr2+D. 電池放電時，Cl-從

17、負極室穿過選擇性透過膜移向正極室【答案】C【解析】因為放電為自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e3+將Cr2+氧化成Cr3+，所以氧化性：Fe3+Cr3+，A錯誤；電池放電時，是原電池的工作原理，負極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cr2+-e-Cr3+，B錯誤；充電時是電解池工作原理，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cr3+e-Cr2+，C正確；電池放電時，Cl-從正極室穿過選擇性透過膜移向負極室，D錯誤。20. (2015鄭州質(zhì)檢)中國首個空間實驗室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC)，它是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖，a、b

18、、c、d均為Pt電極。下列說法正確的是()A. B區(qū)的OH-通過隔膜向a電極移動，A區(qū)pH增大B. 圖中右管中的OH-通過隔膜向c電極移動，d電極上發(fā)生還原反應(yīng)C. c是正極，電極上的電極反應(yīng)為2H+2e-H2D. 當有1 mol電子轉(zhuǎn)移時，b電極產(chǎn)生氣體Y的體積為11.2 L【答案】B【解析】陰離子移向陽極，B區(qū)的OH-通過隔膜向a電極移動，并在a電極上失電子生成O2(氣體X)，所以A區(qū)pH不會變大，A錯誤；氣體Y為H2，c電極為負極，原電池中陰離子移向負極，d極是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；c極是負極，電極反應(yīng)是H2-2e-+2OH-2H2O，C錯誤；D選項未指明標準狀況，錯誤。21. 電

19、化學(xué)降解法治理水中硝酸鹽的污染原理如下圖所示。下列說法正確的是()A. B為電源正極B. 電解過程中H+ 向陽極移動C. 陰極反應(yīng)式為2N+6H2O+10e-N2+12OH-D. 理論上電解過程中陰、陽兩極產(chǎn)生的氣體在同溫同壓下體積比為25【答案】D【解析】根據(jù)圖示，N轉(zhuǎn)化為N2，得電子，在陰極反應(yīng)，所以B是負極，A錯誤；電解池中陽離子移向陰極，B錯誤；因為是質(zhì)子交換膜，所以電極反應(yīng)中陰極反應(yīng)式為2N+12H+10e-N2+6H2O，C錯誤；陽極產(chǎn)生的氣體為O2，根據(jù)得失得失電子守恒：2N25O220e-，所以D正確。22. 按圖甲裝置進行實驗，若圖乙中橫坐標x表示流入電極的電子的物質(zhì)的量，則

20、下列敘述正確的是() 甲 乙A. a表示反應(yīng)生成Cu的物質(zhì)的量B. a表示反應(yīng)消耗H2O的物質(zhì)的量C. b表示反應(yīng)生成H2SO4的物質(zhì)的量D. b表示反應(yīng)生成O2的物質(zhì)的量【答案】C【解析】電解硫酸銅溶液，陽極反應(yīng)式：2H2O-4e-O2+4H+，陰極反應(yīng)式：Cu2+2e-Cu，根據(jù)得失電子守恒，能找出相應(yīng)的關(guān)系：2e-CuH2O(消耗)H2SO4O2。23. 用酸性氫氧燃料電池電解苦鹵水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的裝置如下圖所示(a、b為石墨電極)。下列說法正確的是()A. 電池工作時，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-B. 電解時，a電極周圍首先放電的是Br-而不是Cl

21、-，說明當其他條件相同時前者的還原性強于后者C. 電解時，電子流動路徑：負極外電路陰極溶液陽極正極D. b為負極，當電池中消耗0.02 g H2時，b極周圍會產(chǎn)生0.02 g H2【答案】B【解析】電池工作時，通入O2的電極為電源的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，由于該電池為酸性介質(zhì)，因此正確的電極反應(yīng)式為O2+4H+4e-2H2O，A錯；a作陽極，現(xiàn)陽極材料為惰性電極，因此溶液中還原性強的離子Br-先放電，B正確；要注意不論在原電池還是在電解池溶液中均無電子通過，溶液中依靠離子的定向移動構(gòu)成回路，C錯；b為陰極，D錯。24. (2015江西聯(lián)考)液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小、無需氣體存儲裝置

22、等優(yōu)點。一種以肼(N2H4)為燃料的電池裝置如下圖裝置，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH作為電解質(zhì)。下列敘述不正確的是()A. 該燃料電池負極發(fā)生的電極反應(yīng)為N2H4+4OH-4e-N2+4H2OB. 用該燃料電池作為裝置的直流電源，產(chǎn)生1 mol Cl2至少需要通入0.5 mol N2H4C. 該燃料電池的電極應(yīng)采用多孔導(dǎo)電材料，以提高電極反應(yīng)物質(zhì)在電極表面的吸附量，并使它們與電解質(zhì)溶液充分接觸D. 該燃料電池中，電子從右側(cè)電極經(jīng)過外電路流向左側(cè)電極，溶液中OH-遷移到左側(cè)【答案】D【解析】負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)圖中物質(zhì)可知，N2H4失去4個電子生成N2，在堿性溶液中結(jié)合OH-生

23、成H2O，A正確；根據(jù)得失電子守恒，可找到關(guān)系式：N2H42Cl2，所以產(chǎn)生1 mol Cl2至少需要通入0.5 mol N2H4，B正確；C正確；該燃料電池左側(cè)是負極，電子從負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，D錯誤。25. . 氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空：(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：。(2)精制飽和食鹽水從圖中位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中位置流出。(填“a”、“b”、“c”或“d”). 有一種節(jié)能的氯堿工業(yè)新工藝，將電解池與燃料電池相組合，相關(guān)流程如下圖所

24、示(電極未標出)?；卮鹣铝杏嘘P(guān)問題：(1)電解池的陰極反應(yīng)式為。(2)通入空氣的電極為(填“正極”或“負極”)，燃料電池中陽離子的移動方向(填“從左向右”或“從右向左”)。(3)電解池中產(chǎn)生2 mol Cl2，理論上燃料電池中消耗mol O2。(4)a、b、c的大小關(guān)系為。【答案】. (1) 2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(2) ad. (1) 2H2O+2e-H2+2OH-(2) 正極從左向右(3) 1(4) cab【解析】. (2) 電解槽中陰極是氫離子放電生成氫氣，水電離平衡正向移動，氫氧根離子濃度增大，生成氫氧化鈉溶液，NaOH溶液的出口為d；Cl2在陽極產(chǎn)生，依據(jù)裝置圖分析

25、可知精制飽和食鹽水從陽極進入，即進口為a。. (2) 氧氣是氧化劑，在正極消耗，生成氫氧根離子；原電池中，陽離子移向正極，所以陽離子從左向右移動。(3) 產(chǎn)生2 mol Cl2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，所以消耗1 mol氧氣。(4) 陰極產(chǎn)生的a%的氫氧化鈉加入燃料電池的正、負極，正極生成氫氧化鈉使?jié)舛仍龃?，負極氫氣失電子生成的氫離子消耗氫氧根離子，所以負極出來的氫氧化鈉濃度減小，所以cab。26. (2015江蘇模擬)電解原理在污水處理過程中有廣泛的應(yīng)用。(1)某工業(yè)廢水中含有毒性較大的CN-，可用電解法將其轉(zhuǎn)變?yōu)镹2，裝置如圖1所示。氣體甲是(填化學(xué)式)，電解池中生成N2的電極反應(yīng)式為。(2)電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。電化學(xué)降解N的原理如圖2所示。電源正極為(填“A”或“B”)，陽極反應(yīng)式為。若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(m左-m右)為。 圖1 圖2 圖3 圖4(3)將含+6價鉻的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，加入適量的氯化鈉進行電解。陽極區(qū)生成的Fe2+和Cr2發(fā)生反應(yīng)，生成的Fe3+和Cr3+在陰極區(qū)與OH-結(jié)合成氫氧化物沉淀