江苏省高考化学一轮复习专题4《化学反应与能量变化》18《电解池及其应用》(苏教版)Word版含解析综述

1、课时18 电解池及其应用1(2016苏州一模)铅蓄电池在现代生活中有广泛应用，其电极材料是Pb和PbO2，电解液是硫酸。现用铅蓄电池电解硫酸钠稀溶液一段时间后，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是()A. 蓄电池放电时，每消耗0.1 mol PbO2，生成0.1 mol PbSO4B. 电解硫酸钠溶液时的阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2C. 电解一段时间后若硫酸钠溶液中没有晶体析出，则c(Na2SO4)不变D. 蓄电池放电一段时间后其电解液中H2SO4的浓度、密度都变大【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错误；阳极是氢氧根离子放电，B正确；电解硫酸钠的稀溶液，实质是电解水，硫酸钠溶液的浓度增大，C错误；放电时消耗硫酸同时生成了水，硫酸的浓度、密度都变小，D错误。2(2015南京、盐城、徐州二模)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法正确的是()A. b电极为该电池的负极B. b电极附近溶液的pH减小C. a电极反应式：C6H10O5-24e-+7H2O6CO2+24H+D. 中间室：Na+移向左室，Cl-移向右室【答案】C【解析】由图示可看出，在a极上有机物转变成CO2，电

3、极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O6CO2+24H+，C正确；在b电极上N转变成N2，电极反应式为2N+10e-+12H+N2+6H2O，故b极为正极，且电极附近pH增大，A、B错误；在原电池中阳离子移向正极而阴离子移向负极，D错误。3(2014广东高考)某同学组装了下图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则()A. 电流方向：电极电极B. 电极发生还原反应C. 电极逐渐溶解D. 电极的电极反应式：Cu2+2e-Cu【答案】A【解析】根据金属的活泼性确定为负极，为正极，电子从电极经过电流表流向电极，电流方向与之正好相反，A正确；电极发生氧化反应，B错误；电极上反应为Cu2+2

4、e-Cu，C错误；是阳极，是阴极，上反应为Cu-2e-Cu2+，D错误。4(2015焦作一模)下图是一套电化学装置，下列有关说法错误的是()A. 装置A是原电池，装置B是电解池B. 反应一段时间后，装置B中溶液pH增大C. a口若消耗1 mol CH4，d口可产生4 mol气体D. a口通入C2H6时的电极反应为C2H6-14e-+18OH-2C+12H2O【答案】B【解析】A装置进气，B装置出气，所以A是原电池，B是电解池，A正确；B中本质上电解水，c(H+)增大，pH减小，B错误；若a口消耗1 mol CH4，则转移8 mol电子，a极是负极，d极是阴极，产生H2，根据得失电子守恒，产生4

5、 mol H2，C正确；a口通入C2H6，碳元素化合价升高了7，C2H6失去14个电子，碱性溶液生成C，根据电荷守恒，需要18OH-，根据H原子守恒，生成12H2O，D正确。5下列说法正确的是(填字母)。A. 氯碱工业中，烧碱在阳极区生成B. 马口铁(镀锡铁皮)镀层破损后铁仍不易腐蚀C. 电解熔融氯化铝冶炼金属铝D. 氯化镁属于电解质，工业上可用电解其溶液的方法制镁E. 电镀时，镀层金属与直流电源的正极相连F. 铁片镀锌时，铁片与外电源的正极相连G. 电解法精炼铜时，以粗铜作阳极，纯铜作阴极H. 用图1装置电解精炼铝I. 用图2所示方法可保护钢闸门不被腐蚀 图1 图2【答案】EG【解析】A项，

6、氯碱工业中阴极区H+放电，产生OH-，因而NaOH在阴极区产生，错误；B项，马口铁(镀锡铁皮)镀层破损后构成原电池，铁作负极，腐蚀加剧，错误；C项，铝的冶炼应电解熔融的氧化铝，氯化铝是共价化合物，熔融状态不导电，错误；D项，镁的冶炼应电解熔融的氯化镁，电解其溶液则生成Mg(OH)2，错误；E项，电镀时，镀层金属作阳极，应与直流电源的正极相连，正确；F项，铁片镀锌时，锌作阳极，锌与外电源的正极相连，错误；G项，精炼铜时，以粗铜作阳极，纯铜作阴极，正确；H项，电解精练Al时，粗铝作阳极与电源正极相连，纯铝作阴极与电源负极相连，错误；I项，图2所示的应该是外加电流的阴极保护法，应有外加电源，且钢闸门

7、连接电源负极，错误。6(2014扬州一模)电浮选凝聚法处理污水的原理如右下图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是()A. 可以用铝片或铜片代替铁片B. 阳极产生的气体可能是O2C. 电解过程中H+向阳极移动D. 若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸【答案】B【解析】该装置中阳极上铁失电子生成Fe2+，进一步生成的Fe3+在溶液中形成氢氧化铁胶体，从而起到凝聚作用，因铜离子不能形成胶体，A错；阳极上OH-可以失电子生成O2，B正确；电解过程中阳离子向阴极移动，C错；在污水中加入硫酸，氢氧化铁胶体将无法形成，D错。7. (2015保定

8、联考)下图两个装置中，液体体积均为200 mL，开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5 molL-1，工作一段时间后，测得有0.02 mol电子通过，若忽略溶液体积的变化，下列叙述正确的是()A. 产生气体体积=B. 中阴极质量增加，中正极质量减小C. 中阳极反应式：4OH- 4e-2H2O+O2，中负极反应式：2H+2e-H2D. 溶液的pH变化：减小，增大【答案】D【解析】中是电解硫酸铜溶液，阳极：2H2O-4e-4H+O2，阴极：Cu2+2e-Cu，是原电池，锌是负极，电极反应式为Zn-2e-Zn2+，Cu作正极，电极反应式为2H+2e-H2，C错误；当有0.02 mol电子通过，中产生0

9、.005 mol O2，中产生0.01 mol H2，A错误；中正极铜质量不变，B错误；中生成硫酸，pH减小，中消耗硫酸，pH增大，D正确。8. 用惰性电极电解溶液，下列说法正确的是()A. 电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变B. 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小C. 电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12D. 电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上产物的物质的量之比为11【答案】D【解析】电解稀硫酸，本质上是电解水，所以水减少，c(H+)增大，pH减小，A错；电解氢氧化钠溶液，本质上是电解水，所以水减少，c(OH-)增大，pH增大，B错；电解硫酸钠溶液

10、，本质上是电解水，阴极产生H2，阳极产生O2，且物质的量之比为21，C错；电解氯化铜溶液，阴极析出Cu，阳极产生Cl2，物质的量之比为11，D正确。9. (2014浙江高考)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式如下：Ni(OH)2+MNiOOH+MH已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N，下列说法正确的是()A. NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式：NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B. 充电过程中OH-从阳极向阴极迁移C. 充电过程中阴极的电极反应式为H2O

11、+M+e-MH+OH-，H2O中的H被M还原D. NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液【答案】AC【解析】根据充电时总反应式，可以写出阳极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O，阴极反应式为H2O+M+e-MH+OH-，放电时正极反应式为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-，A、C正确；充电时，阴离子移向阳极，B错误；根据已知条件，NiOOH可以跟氨水反应，D错误。10. (2015石家庄二模)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A. 图a中，插入海水中的铁棒越靠近底端腐蚀越严重B. 图b中，闭合K2，铁电极的腐蚀速率比闭合K1时慢C. 图c中，接通开

12、关时，Zn的腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D. 图d中，锌锰电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的【答案】B【解析】铁棒与水的接触面处，氧气的浓度最大，所以发生吸氧腐蚀最严重，A错误；图b中，闭合K2，形成电解池，其中Fe作阴极，被保护，而闭合K1，形成原电池，其中Fe作负极，被腐蚀，B正确；图c中，接通开关时形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，氢离子在Pt电极放电生成氢气的速率加快，C错误；自放电腐蚀Zn被氧化为Zn2+，主要是由Zn的还原作用引起的，D错误。11. 电化学在处理环境污染方面发挥了重要的作用。(1) (2015南京、盐城一模)据报道以二氧化碳为原料采

13、用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图1所示。电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为。图1(2) (2015常州一模)利用电解原理可将NO还原为N2，装置见图2，高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质，金属钯薄膜作电极。钯电极A为极，电极反应式为 。 图2 图3(3) (2015扬州一模)脱去冶金工业排放烟气中SO2的方法有多种。离子膜电解法：利用硫酸钠溶液吸收SO2，再用惰性电极电解。将阴极区溶液导出，经过滤分离硫黄后，可循环吸收利用，装置如图3所示，则阴极的电极反应式为，阳极产生气体的化学式为。【答案】(1) 2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O(2

14、) 阴2NO+4H+4e-N2+2H2O(3) SO2+4H+4e-S+2H2O(或H2SO3+4H+4e-S+3H2O)O2【解析】(1) b电极与电源的负极相连为阴极，该极通入了CO2，故在该电极上CO2得电子后结合迁移过来的H+生成乙烯，电极反应式为2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O。(2) 因为A电极上NO得电子后结合进入的H+生成N2，故A电极为阴极，电极反应式为2NO+4H+4e-N2+2H2O。(3) 由于阴极生成了硫黄，则在阴极上SO2得电子后结合H+生成单质硫的同时生成了H2O，电极反应式为SO2+4H+4e-S+2H2O；在阳极上只能OH-失电子生成O2，故产生的

15、气体为O2。12. 右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列判断正确的是()A. a为负极、b为正极B. a为阳极、b为阴极C. 电解过程中，d电极质量增加D. 电解过程中，氯离子物质的量浓度不变【答案】A【解析】由溶液中离子移动方向可知，c是阴极，连接电源的负极，a是负极，A项正确，B项错误；阳极发生氧化反应，Cl-在阳极放电：2Cl-2e-Cl2，C、D项错误。13. 如下图所示，四个装置中电极反应式相同的一组是()A. B. C. D. 【答案】 B【解析】阴极Cu2+2e-Cu阳极Cu -2e-Cu2+阴极2H+2e-H2阳极4OH-4e-2H2O+O2阴极Cu2+

16、2e-Cu阳极Cu -2e-Cu2+阴极Ag+e-Ag阳极Ag-e-Ag+14. 下图所示的电解池和中，a、b、c和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bd。符合上述实验结果的盐溶液是()选项XYA MgSO4CuSO4B AgNO3Pb(NO3)2C FeSO4Al2 (SO4)3D CuSO4AgNO3【答案】D【解析】题意表明b、d没有气体逸出，所电解的盐溶液中金属元素应该在金属活动顺序表中H以后，结合增重bFe3+B. 电池放电时，负极的电极反应式为Fe2+-e-Fe3+C. 充电时，阴极的电极反应式为Cr3+e-Cr2+D. 电池放电时，Cl-从

17、负极室穿过选择性透过膜移向正极室【答案】C【解析】因为放电为自发的氧化还原反应，Fe3+将Cr2+氧化成Cr3+，所以氧化性：Fe3+Cr3+，A错误；电池放电时，是原电池的工作原理，负极发生失电子的氧化反应，电极反应式为Cr2+-e-Cr3+，B错误；充电时是电解池工作原理，阴极发生得电子的还原反应，电极反应式为Cr3+e-Cr2+，C正确；电池放电时，Cl-从正极室穿过选择性透过膜移向负极室，D错误。20. (2015郑州质检)中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，a、b

18、、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是()A. B区的OH-通过隔膜向a电极移动，A区pH增大B. 图中右管中的OH-通过隔膜向c电极移动，d电极上发生还原反应C. c是正极，电极上的电极反应为2H+2e-H2D. 当有1 mol电子转移时，b电极产生气体Y的体积为11.2 L【答案】B【解析】阴离子移向阳极，B区的OH-通过隔膜向a电极移动，并在a电极上失电子生成O2(气体X)，所以A区pH不会变大，A错误；气体Y为H2，c电极为负极，原电池中阴离子移向负极，d极是正极，发生还原反应，B正确；c极是负极，电极反应是H2-2e-+2OH-2H2O，C错误；D选项未指明标准状况，错误。21. 电

19、化学降解法治理水中硝酸盐的污染原理如下图所示。下列说法正确的是()A. B为电源正极B. 电解过程中H+ 向阳极移动C. 阴极反应式为2N+6H2O+10e-N2+12OH-D. 理论上电解过程中阴、阳两极产生的气体在同温同压下体积比为25【答案】D【解析】根据图示，N转化为N2，得电子，在阴极反应，所以B是负极，A错误；电解池中阳离子移向阴极，B错误；因为是质子交换膜，所以电极反应中阴极反应式为2N+12H+10e-N2+6H2O，C错误；阳极产生的气体为O2，根据得失得失电子守恒：2N25O220e-，所以D正确。22. 按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，则

20、下列叙述正确的是() 甲 乙A. a表示反应生成Cu的物质的量B. a表示反应消耗H2O的物质的量C. b表示反应生成H2SO4的物质的量D. b表示反应生成O2的物质的量【答案】C【解析】电解硫酸铜溶液，阳极反应式：2H2O-4e-O2+4H+，阴极反应式：Cu2+2e-Cu，根据得失电子守恒，能找出相应的关系：2e-CuH2O(消耗)H2SO4O2。23. 用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的装置如下图所示(a、b为石墨电极)。下列说法正确的是()A. 电池工作时，正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-B. 电解时，a电极周围首先放电的是Br-而不是Cl

21、-，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者C. 电解时，电子流动路径：负极外电路阴极溶液阳极正极D. b为负极，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.02 g H2【答案】B【解析】电池工作时，通入O2的电极为电源的正极，发生还原反应，由于该电池为酸性介质，因此正确的电极反应式为O2+4H+4e-2H2O，A错；a作阳极，现阳极材料为惰性电极，因此溶液中还原性强的离子Br-先放电，B正确；要注意不论在原电池还是在电解池溶液中均无电子通过，溶液中依靠离子的定向移动构成回路，C错；b为阴极，D错。24. (2015江西联考)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小、无需气体存储装置

22、等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如下图装置，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH作为电解质。下列叙述不正确的是()A. 该燃料电池负极发生的电极反应为N2H4+4OH-4e-N2+4H2OB. 用该燃料电池作为装置的直流电源，产生1 mol Cl2至少需要通入0.5 mol N2H4C. 该燃料电池的电极应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触D. 该燃料电池中，电子从右侧电极经过外电路流向左侧电极，溶液中OH-迁移到左侧【答案】D【解析】负极失电子发生氧化反应，根据图中物质可知，N2H4失去4个电子生成N2，在碱性溶液中结合OH-生

23、成H2O，A正确；根据得失电子守恒，可找到关系式：N2H42Cl2，所以产生1 mol Cl2至少需要通入0.5 mol N2H4，B正确；C正确；该燃料电池左侧是负极，电子从负极经导线流向正极，D错误。25. . 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式：。(2)精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。(填“a”、“b”、“c”或“d”). 有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如下图所

24、示(电极未标出)。回答下列有关问题：(1)电解池的阴极反应式为。(2)通入空气的电极为(填“正极”或“负极”)，燃料电池中阳离子的移动方向(填“从左向右”或“从右向左”)。(3)电解池中产生2 mol Cl2，理论上燃料电池中消耗mol O2。(4)a、b、c的大小关系为。【答案】. (1) 2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(2) ad. (1) 2H2O+2e-H2+2OH-(2) 正极从左向右(3) 1(4) cab【解析】. (2) 电解槽中阴极是氢离子放电生成氢气，水电离平衡正向移动，氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，NaOH溶液的出口为d；Cl2在阳极产生，依据装置图分析

25、可知精制饱和食盐水从阳极进入，即进口为a。. (2) 氧气是氧化剂，在正极消耗，生成氢氧根离子；原电池中，阳离子移向正极，所以阳离子从左向右移动。(3) 产生2 mol Cl2，转移4 mol电子，所以消耗1 mol氧气。(4) 阴极产生的a%的氢氧化钠加入燃料电池的正、负极，正极生成氢氧化钠使浓度增大，负极氢气失电子生成的氢离子消耗氢氧根离子，所以负极出来的氢氧化钠浓度减小，所以cab。26. (2015江苏模拟)电解原理在污水处理过程中有广泛的应用。(1)某工业废水中含有毒性较大的CN-，可用电解法将其转变为N2，装置如图1所示。气体甲是(填化学式)，电解池中生成N2的电极反应式为。(2)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解N的原理如图2所示。电源正极为(填“A”或“B”)，阳极反应式为。若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左-m右)为。 图1 图2 图3 图4(3)将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解。阳极区生成的Fe2+和Cr2发生反应，生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH-结合成氢氧化物沉淀