北京四中网校高考化学一轮复习 电解原理及其应用综合能力测试知识导学.doc

电解原理及其应用综合能力测试第i卷(选择题，共60分) 一、选择题(本题包括5小题，每小题只有一个正确答案，5420分)1某氯碱厂不慎有大量氯气逸出周围空间，此时，可以用浸有某种物质的一定浓度的水溶液的毛巾捂住鼻子。最适宜采用的物质是( )anaoh bnacl ckbr dna2co321l0.1mol/lagno3溶液在以ag作阳极，fe作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16g时，下列判断(设电解按理论进行，溶液不蒸发)正确的是( )a溶液的浓度变为0.08mol/l b阳极上产生112mlo2(标准状况)c转移的电子数是1.2041022个 d反应中有0.01mol的ag被氧化3用质量均为100g的铜做电极，电解agno3溶液。电解一段时间后，两电极上的质量差为28g。则两极的质量分别为( )a阳极100g，阴极128g b阳极93.6g，阴极121.6gc阳极91.0g，阴极119.0g d阳极86.0g，阴极114.0g4四个电解装置都以pt做电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其ph变化，所记录的结果正确的是( )abcd电解质溶液hclagno3bacl2kohph值变化减小增大不变增大二、选择题(本题包括10小题，有1-2个正确答案，10440分)5电解硫酸溶液时，放出25ml(标况)o2，若以等量的电量在同样条件下电解盐酸溶液，所放出的气体的体积最接近下列数据中的( )a45ml b50ml c75mld100ml6用惰性电极电解ph6的cuso4溶液500ml，当电极上有16mg铜析出时，溶液(设电解前后溶液体积变化可忽略，阴极上无h2析出)的ph约为( )a1 b3 c6d97用指定材料做阳极和阴极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则合适的组合是( )阳极阴极溶液甲物质乙aptptnaohnaoh固体bptpth2so4h2ocptptnaclnaohd粗铜精铜cuso4cu(oh)28如图所示，四种装置工作一段时间后，测得导线上均通过了0.002mol电子，此时溶液的ph由小到大的排列顺序为(不考虑水解和溶液的体积变化)( )a bc d9用惰性电极分别电解下列各物质水溶液一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度的是( )aagno3 bna2so4 ccucl2 dkcl10将两个铂电极插入500ml cuso4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积的变化)。此时溶液中氢离子浓度约为( )a410-3mol/l b210-3mol/l c110-3mol/l d110-7mol/l11在25时，将两个铂电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解，通电一段时间后，在阳极逸出amol气体，同时有wgna2so410h2o晶体析出，若温度不变，此时剩余溶液中溶质的质量分数是( )a b c d 12x、y、z、m代表四种金属，金属x和z用导线连接放入稀硫酸中时，x溶解，z极上有氢气析出；若电解含y2+离子和z2+离子共存的溶液时，y先析出；又知m2+离子的氧化性强于y2+离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )axzym bxyzm cmzxy dxzmy13目前，人们正在研究开发一种高能电池-钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以na+导电的-al2o3陶瓷作固体电解质，反应式如下，以下说法正确的是( )a放电时，na作正极，s作负极b充电时钠极与外电源的正极相连c若用此电池电解硝酸银溶液时，当阳极上产生标准状况下气体1.12l时，消耗金属钠4.6gd充电时，阴极发生的反应为：sx2-2e-=xs14用惰性电极电解vl某二价金属的硫酸盐溶液一段时间后，阴极有wg金属析出，溶液的ph从6.5变为2.0(体积变化可以忽略不计)。析出金属的相对原子质量为( )a b c d 15以铁为阳极、铜为阴极，对足量的naoh溶液进行电解，一段时间后得到2molfe(oh)3沉淀，此时消耗水的物质的量共为( )a2mol b3mol c4mol d5mol第卷(非选择题，共90分)三、(本题包括2小题，共28分)16熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用li2co3和na2co3的熔融盐混合物作电解质，co为阳极燃气，空气与co2的混和气为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2co+2co32- 4co2+4e-正极反应式：_；总电他反应式：_。17工业上通过电解饱和氯化钠溶液的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。(1)写出电解饱和氯化钠溶液时的电极反应和总的离子反应方程式：阳极：_；阴极：_；电解反应方程式：_。(2)离子交换膜电解槽一般采用金属钛做阳极，其原因是_。阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阳极室和阴极室，其作用是_。(3)为了使电解氯化钠的速度加快，下列措施可行的是( )a增加阴极碳钢网面积 b提高饱和氯化钠溶液的温度c加大阴极与阳极间的距离 d提高电解时的电源电压(4)如果将某离子交换膜电解槽的电解时的电压增大到原来的2倍，电解时电流强度增大到原来的2倍，电解时的温度从30提高到60，则电解速率一定会达到原来的2倍的是_，解释其原因：_。四、(本题包括3小题，共27分)18工业上处理含cr2o72-的酸性工业废水用以下方法：往工业废水中加入适量的nacl，搅拌均匀；用fe为电极进行电解，经过一段时间有cr(oh)3和fe(oh)3沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：(1)电解时的电极反应：阳极_，阴极_。(2)cr2o72-转变成cr3+的离子反应方程式：_。(3)电解过程cr(oh)3和fe(oh)3沉淀是怎样产生的?(4)能否用cu电极来代替fe电极?_(填“能”或“不能”)，简述理由。19下图为持续电解饱和cacl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极，a为电流表)，电解一段时间后，在左图中从1小时起将co2连续通入电解液中，请在右图中完成实验中电流对时间的变化关系图，并回答有关问题。(1)电解时f极发生_反应，电极反应式为_；e极发生_反应，电极反应式为_；电解方程式为_。(2)电解池中产生的现象：_，_，_。20工业上用mno2和koh为原料制取kmno4，主要生产过程分为两步进行：第一步将mno2和koh粉碎，混匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，制取k2mno4；第二步将k2mno4的浓溶液用惰性电极进行电解，在阳极上得到kmno4，在阴极上得到koh。(1)制取k2mno4的反应方程式是_，连续搅拌的目的是_。(2)电解k2mno4的浓溶液时，两极发生的电极反应式，阴极是_，阳极是_；电解方程式是_。五、(本题包括2小题，共16分)21某硝酸盐晶体的化学式为m(no3)xnh2o，其式量为242。将1.21g该晶体溶于水制成100ml溶液，用惰性电极进行电解，当有0.01mol电子转移后，可使金属离子还原，析出0.32g金属。求：(1)金属的相对原子质量及x、n的值。(2)电解后溶液的ph。22由于fe(oh)2极易被氧化所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的fe(oh)2沉淀。应用如图4-18所示电解实验可制得白色纯净的fe(oh)2沉淀。两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为_，电极反应式为_。(2)电解液c可以是_(填编号)。a纯水 bnacl溶液cnaoh溶液 dcucl2溶液(3)d为苯，其作用为_，在加入苯之前对c应做何简单处理?_。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是(填编号)_。a改用稀硫酸作电解液 b适当增大电源的电压c适当减小两电极间距离 d适当降低电解液的温度(5)若c为na2so4溶液，当电解一段时间看到白色fe(oh)2沉淀后，再反接电源来电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为_。六、(本题包括2小题，共19分)23对于柯尔贝反应：（r代表烃基；未配平）。在电解过程中生成的h2和co2的体积之比是（在相同条件下）：_。24(1)当电源通过2l 6的koh溶液(密度为：1.05g/ml)时，溶液的浓度改变了2，此时阳极析出的物质是什么?质量为多少克?(2)若电解后溶液不小心混入kcl杂质，为了除去杂质又进行电解，当有5.6l(标况)cl2析出，可认为电解作用是完全的，求最后所得溶液中koh的质量分数为多少?电解原理及其应用综合能力测试参考答案一、选择题1d 分析： 所给4个选项中能较好吸收cl2有a：naoh，c：kbr，d：na2co3；其中a的naoh有强烈腐蚀性，且吸收氯气后生成强氧化性的naclo不宜直接与人口鼻接触；c中kbr吸收氯气后生成刺激性、腐蚀性的br2；而d中na2co3吸收氯气后生成co2对人体无害。2c 分析： 由上图知，电极反应式为： 阳极：ag-e=ag+ 阴极：ag+e=ag 有如下对应关系：ag e 阴极增重 1mol 6.021023个 108g n(ag) n 2.16g 解得：n (ag)0.02mol n1.2041023 所以选项c正确；d错误。 由上图知：这是一个电渡银装置，阳极银溶解，阴极析出银，溶液中硝酸银浓度不变。所以a、b错误。3b 分析： 阳极：cu2ecu2+ 阴极：2ag+2e2ag 即：阳极每溶解64g铜，对应阴极增加216g银，两电极质量相关为280g 所以 cu 2ag m 64g 216g280g m(cu) m(ag)28g 解得：m(cu)6.4g m(ag)21.6g 所以阳极的质量为100g6.4g93.6g 阴极的质量为100g+21.6g121.6g4d 分析： 从各选项的电解方程式可得到结论： a2hclh2+cl2 hcl浓度减小，ph升高。 b4agno3+2h2o4ag+4hno3+o2 生成硝酸，所以溶液的ph下降。 cbacl2+2h2oba(oh)2+h2+cl2生成强碱ba(oh)2所以溶液ph升高。 d2h2oh2+o2 由于水减小，koh溶液浓度增大，所以ph升高。5d 分析： 电解h2so4时：阳极 4oh4e2h2o+o2 电解hcl时：阴极 2h+2eh2 阳极 2cl2ecl2 所以 o2 （2h2 +2cl2） 25ml100ml6b 分析： 由电解方程式 2cuso4+2h2o2cu + 2h2so4+o2 128g 2mol 0.016g n(h2so4) n(h2so4)=2.5104mol 所以n(h+)=5104mol c (h+)=1103mol/l 由硫酸形成的phlg(1103)=3 由于是硫酸的酸性环境，所以cu2+的水解产生h+可忽略，所以选b。7b 分析： a相当电解水，会使naoh溶液浓度增大，再加入固体naoh溶液浓度会更大，不能恢复原甲溶液。 b相当于电解水，可再加入水恢复原溶液。 c电解的是水和nacl，不能靠加入naoh恢复原溶液。 d是粗铜的精炼，溶液中硫酸铜的溶液不变，不用加入cu(oh)2恢复。8a 分析： 2cu2+2h2o2cu+o2+4h+ 转移电子 4mol4mol n(h+) 0.002mol n(h+)=0.002mol c(h+)=0.01mol/l zn+2h+zn2+h2 转移电子 2mol 2mol n(h+) 0.002mol n(h+)=0.002mol 余h+物质的量为：0.2l0.005mol/l20.0020 表明溶液变为了硫酸锌溶液 cucl2cu+cl2 转移电子 1mol 2mol n(cl2) 0.002mol n(cl2)=0.002mol 生成的cl2有少量与水反应生成少量hcl和hclo。 fe+2h2ofe(oh)2+h2 转移电子 2mol 2mol nfe(oh)2 0.002mol nfe(oh)2=0.001mol 由上面的分析可知，溶液中h+浓度由大到小的顺序为，ph的顺序与之相反。9b 分析： 此题要求电解的物质是水才行，要求电解为含氧酸、强碱、强碱的含氧酸盐等。只有b符合。10a分析： 根据电解方程式分析 2cu2+2h2o 4h+ + 2cu + o24mol 128gn(h+)0.064gn(h+)=0.002molc(h+)=0.002mol0. 5l0.004mol/l11c解析：用惰性电极电解饱和硫酸钠溶液相当于电解水，阳极产生氧气。2h2o2h2+o22 12amol amol当饱和溶液减少2amol水即36a g水时，有晶体析出。溶液仍为饱和溶液。用换位思考：若将wg na2so410h2o晶体加入到36a g水中所得溶液仍为饱和溶液。该溶液中溶质的质量分数为 12a分析：根据原电池原理，由“金属x和z用导线连接放入稀硫酸中时，x溶解，z极上有氢气析出；”可知活泼性xz；由电解时电极放电顺序及“电解了y2+离子和z2+离子共存的溶液时，y先析出；”知活泼性zy；根据金属单质的还原性与对应离子氧化性的关系及“m2+离子的氧化性强于y2+离子”可知活泼性ym。综合有a成立。13c分析： 放电时负极失电子被氧化。所以a错误。充电时阴极与电源的负极相连、被还原。由于充电时钠被还原，所以b错。对于c，电解agno3时，阳极析出o2，电子由电池的钠提供。由o2 4na22.4l 92g1.12l m(na)m(na)=4.6g c正确充电时，阴极得电子被还原。所以d错误。注意放电、充电时的反应方向；na2sx中s的化合价。14b分析： 此题可参照电解cuso4进行分析。电解时产生h+物质的量为0.01v mol设金属用m表示，则电解方程式为：2m2+2h2om+4h+o22ar(m)g 4molw g 0.01v mol解得ar(m) 15d分析： 电解方程式为 fe+2h2ofe(oh)2+h2生成的fe(oh)2又进一步被氧化 4fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)3 所以 2fe(oh)3 5h2o2mol 5mol16o2+2co2+4e-=2co32-。2co+o2=2co2。解析：熔融盐燃料电池工作原理跟其它电池相同，在电源的负极，还原剂失去电子，2co+2co32-4e-4co2，正极上氧化剂得到电子，根据题意，氧化剂是o2，co2也参加反应(但不可能是作为氧化剂)，由于负极上消耗co32-，所以在正极上有co32-生成，维持co32-的浓度(如果正极上不生成co32-，则需要补充大量的co32-)，所以正极上的反应o2+4e-+2co22co32-，把正极或负极上发生的反应方程式相加(在得失电子数相等时才能相加)得2co+o2=2co2。17(1)2cl-2e-cl2； ；。(2)阳极产生的cl2不易腐蚀金属钛；既能防止阴极产生的h2和阳极产生的cl2相混合而引起爆炸，又能避免cl2和naoh溶液作用生成nacl而影响烧碱的质量。(3)a、b、d；(4)；当电解时的电压增大到原来的2倍时，电解池的电阻可能会发生变化，电流强度不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30提高到60时，电解池的内阻会有所降低，但并不一定恰好降低为原来的一半；当电解时的电流强度增大到原来的2倍时，单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍。解析：电解氯化钠的速率与单位时间通过的电量、离子迁移的速率有关。在解答(3)、(4)两问时，要结合物理电学知识来分析。18(1)fe-2e-fe2+； 2h+2e-=h2；(2) 6fe2+cr2o72+14h+6fe3+2cr3+h2o；(3)在阴极反应及cr2o72-与fe2+反应过程中，将大量的消耗h+使溶液ph升高，促使fe3+、cr3+水解并最终转化为cr(oh)3和fe(oh)3沉淀；(4)不能；因阳极产生的cu2+不能使cr2o72-还原到低价态。解析：cr()的化合物的毒性远远高于cr()化合物，将cr()转化为cr()，对废水进行处理是电化学知识在实际生活中的具体运用。首先应考虑溶液中，阴、阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴、阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极：2h+2e-h2，阳极：fe-2e-fe2+，产生的fe2+在向阴极迁移的过程中与向阳极迁移的cr2o72-相遇，发生氧化还原反应：6fe2+cr2o72-+14h+6fe3+2cr3+7h2o，使cr2o72-转化为cr3+，同时fe2+也转化为fe3+，在以上电解的阴极反应及cr2o72-与fe2+的氧化还原反应过程中都消耗了大量的h+，溶液的ph不断变大，有利于cr3+、fe3+水解生成相应的cr(oh)3、fe(oh)3沉淀。若将fe电极改换成cu电极，由于产生的cu2+不具有还原性，不能将cr2o72-转化为毒性较低的cr3+。19(1)电流对时间的变化关系图如图4-19： 氧化；电极反应为：2cl-+2e-=cl2；还原；2h+2e-h2， 电解总方程式为：2h2o+cacl2 ca(oh)2+cl2+h2(2)电解池中产生的现象：有白色沉淀生成；白色沉淀又溶解，两极有气体放出：f极附近得黄绿色气体，e极产生无色气体，在e极附近溶液变为红色。解析：(1)根据电源的正负极可知，f为阳极，发生氧化反应：电极反应为：2cl-+2e-cl2；e为阴极，发生还原反应：电极反应为：2h+2e-=h2(ca2+氧化性较h+弱)；总的电解反应方程式为：2h2o+cacl2ca(oh)2+cl2+h2 (类似于电解nacl溶液)。(2)当连续将co2通入电解液时，co2与ca(oh)2反应先生成caco3，然而由于co2过量，caco3进一步转变成可溶的ca(hco3)2。反应为co2+2oh-+ca2+caco3+h2o，此时消耗ca2+离子，ca2+离子浓度下降，溶液导电性减弱，即电流减小。但电流不会减小到0，因caco3溶于水的部分能电离：caco3(s)=ca2+(aq)+co32-(aq)。然后发生反应：caco3(s)+co2+h2o=ca2+(aq)+2hco3-(aq)，此时离子数增加，导电性增强。注意第1个反应消耗的离子数量等于第2个反应增加的离子数量，总体积又不变，所以开始与后来溶液的导电能力相同，即电流相等。 由于cacl2溶液中加入酚酞，电解过程中阴极附近c (oh-)增大，阴极附近(e处)溶液变成红色。20(1)，使氧气与二氧化锰充分接触，发生氧化还原反应。(2)2h+2e-=h2，2mno42-2e-=2mno4-； 。解析：以o2为氧化剂，mno2为还原剂，另有氢氧化钾作反应物，在熔化状态下发生氧化还原反应来制取k2mno4。k2mno4浓溶液中，阳离子有h+和k+，而h+在k+之前得电子，所以阴极反应为h+得电子还原为h2；根据题给信息，阳极得到kmno4，则阳极反应为mno42-失电子，氧化为mno4-。21(1)金属的相对原子质量为：64，及x2，n3。(2)电解后溶液的ph1。解析：电解m(no3)x溶液时，阴极析出金属m，阳极放出o2，根据电解槽通过的电子物质的量可得：(1) ，电解反应的关系式：