高考化学一轮复习 第19讲 电解原理及应用作业-人教版高三化学试题

第19讲电解原理及应用

A组基础题组

1.（2018北京海淀期末）电解Na2c溶液制取NaHCOs溶液和NaOH溶液的装置如下图所示。下列说法中,

不亚娜的是（）

阳极（石墨）阴极（石墨）

4口电溶液NaOH溶液

Na2cO3溶液HQ（含少量B）

阳离子交换膜

A.阴极产生的物质A是出

B.溶液中N/由阳极室向阴极室迁移

2-八一

C.阳极0T放电,H+浓度增大,C°"3转化为HC03

D.物质B是NaCl,其作用是增强溶液导电性

2.（2018北京朝阳期末）高铁酸钠（NazFeOD是具有紫色光泽的粉末,是一种高效绿色强氧化剂,碱性条件

下稳定，可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极，以不同浓度的NaOH溶液为电解质

溶液,控制一定电压电解制备高铁酸钠，电解装置和现象如下：

Ln

c(NaOH)阴极现象阳极现象

1mol,L1产生无色气体产生无色气体,10min内溶液颜色无明显变化

产生大量无色产生大量无色气体,3min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加

10mol•L1

气体深

产生大量无色产生大量无色气体,1min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加

15mol•L1

气体深

下列说法不走确的是（)

A.a为铁钉,b为石墨

B.阴极主要发生反应:2H20+2eHt+20H「

C.高浓度的NaOH溶液有利于发生Fe-6e-+8OHTe°-4+4压0

D.制备NaFeO&时,若用饱和NaCl溶液,可有效避免阳极产生气体

3.（2017北京东城期末，11）氢氧化锂是制取锂和锂的化合物的原料,用电解法制备氢氧化锂的工作原理

如下图所示:

石墨a石墨b

阴离子交换膜••阳离子交换膜

H,0

下列叙述不亚做的是（

A.b极附近溶液的pH增大

B.a极发生的反应为2H2-4e「f+4H+

C.该法制备LiOH还可得到硫酸和氢气等产品

D.当电路中通过1mol电子时,可得到2molLiOH

4.如下图所示，请按要求回答下列问题。

---

A极＜,「＞B极

（Zn）"（Cu）

CuSO.溶液

⑴打开K“关闭Ki。A为（填“正”或“负”）极，在该电极可观察到的现象

是；B极的电极反应式为o

⑵打开跖,关闭Kz。A为（填“阴”或“阳”）极，在该电极可观察到的现象

是;B极的电极反应式为;当有0.2mol电子转移时,则析出

铜的质量为go

B组提升题组

5.（2017北京海淀一模,10）实验室模拟工业制备高纯铁。用惰性电极电解FeSO”溶液制备高纯铁的原理如

下图所示。

阴离子交换膜

不正确

下列说法•一的是（）

A.阴极主要发生反应:Fe*+2e-Fe

B.向阳极附近滴加KSCN溶液,溶液变红

C.电解一段时间后，阴极附近pH减小

D.电解法制备高纯铁总反应:3Fe"Fe+2Fe"

6.（2017北京朝阳一模，10）在一定条件下，用石墨电极电解0.5mol/LCuS04溶液（含H2so0,监测到阳极

不正确

附近pH随时间变化关系如下图。下列说法•一的是（）

A.ab段,通电瞬间，阳离子向阴极移动

B.电解过程中，阳极发生的电极反应是2H2。-4屋4H++C）2t

C.be段,4向阴极的移动速率大于其在阳极的生成速率

D.be段,pH下降过程中，阴极发生的主要电极反应是Cu"+2e.Cu

7.（2018北京海淀期末）电镀行业产生的酸性含铝废水对环境有污染,其中所含的Cr（VI）是主要污染物,

可采用多种方法处理将其除去。

查阅资料可知：

222+

①在酸性环境下,Cr（VI）通常以Cr2O1的形式存在:Cr2°1+H202Cr°4+2H

②Cn°、的氧化能力强于Cr°?i

③常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:

「3+

阳离子beFe2+Cr

开始沉淀的pH1.97.04.3

沉淀完全的pH3.29.05.6

I.腐蚀电池法

(1)向酸性含铭废水中投放废铁屑和焦炭,利用原电池原理还原Cr(VI)o下列关于焦炭的说法正确的是一

(填字母序号)。

a.作原电池的正极

b.在反应中作还原剂

c.表面可能有气泡产生

II.电解还原法

向酸性含铭废水中加入适量NaCl固体，以Fe为电极电解,经过一段时间,有Cr(0H%和Fe(0H)3沉淀生成

排出，从而使废水中铝含量低于排放标准。装置如图所示：

(2)A极连接电源的极,A极上的电极反应式是-

2

⑶电解开始时,B极上主要发生的电极反应为2H42eHf,此外还有少量Cr2°亍在B极上直接放电,该反

应的电极反应式为«

(4)电解过程中,溶液的pH不同时,通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如下图所示。

IpH=2

HpH=4

①由图知，电解还原法应采取的最佳pH范围为

a.24b.4~6c.6~10

②解释曲线I和曲线IV去除率低的原

因：

8.(2017北京西城一模,27)以黄铜矿(主要成分为二硫化亚铁铜CuFeS，为原料,用Fe2(SO03溶液作浸取

3+2+2+

剂提取铜，总反应的离子方程式是CuFeS2+4FeCu+5Fe+2S0

(1)该反应中,Fe"体现.性。

⑵上述总反应的原理如下图所示。负极的电极反应式

是

三-：F'(SO)溶液•=：三三-三三三■:?

屈二芸芸ft菸•:二二二亍歪:二二二二

CuFeS2-£—

⑶一定温度下,控制浸取剂pH=l,取三份相同质量的黄铜矿粉末分别进行如下实验:

实验操作2小时后Cu"浸出率/%

I加入足量0.10mol-L1Fez(SO,3溶液78.2

加入足量0.10mol•L-1Fez(SO。3溶液,通入

II90.8

空气

加入足量0.10mol•L-1Fez(S03溶液,再加

III98.0

入少量0.0005mol•LAg2sCh溶液

①对比实验I、II,通入空气,Cu?,浸出率提高的原因

是________________________________________________________________________________________

②由实验III推测,在浸取Cu"过程中Ag+作催化剂,催化原理是：

+2+2+

i.CuFeS2+4AgFe+Cu+2Ag2S

3++2+

ii.Ag2S+2Fe2Ag+2Fe+S

为证明该催化原理,进行如下实验：

a.取少量黄铜矿粉末，加入少量0.0005mol•I?Ag2s0,溶液,充分混合后静置。取上层清液,加入稀盐酸,

观察到溶液中,证明发生反应i。

b.取少量Ag2s粉末,加入溶液,充分混合后静置。取上层清液,加入稀盐酸，

有白色沉淀,证明发生反应ii。

⑷用实验H的浸取液电解提取铜的原理如图所示:

流出液

浸取液

①电解初期，阴极没有铜析出。用电极反应式解释原因:

②将阴极室的流出液送入阳极室,可使浸取剂再生,再生的原理

是

答案精解精析

A组基础题组

l.DA项，由图分析可知，阴极室H,得到电子生成H2,所以物质A为H?;B项,Na,为阳离子,可以通过阳离子

交换膜向阴极移动;C项,阳极室Of放电生成色,同时c®)增大，与C°T结合生成HC°&力项,若8是

NaCl,则阴极室产物为氢氧化钠和氯化钠的混合液,与题干不符,所以B应为NaOH,增强溶液的导电性。

2.DA项,制备高铁酸钠需要铁在阳极放电,发生氧化反应,即a为铁钉,b为石墨;B项，电解池的阴极为

阳离子放电,水电离的放电能力强于Na+,故阴极的电极反应为2HzO+2eHt+2OH「;C项,观察实验现象，

碱性越强,越易生成Fe°24,故高浓度的NaOH溶液有利于发生Fe-6e-+8OHFe024+4HOD项,若选用饱和

NaCl溶液,在阳极放电能力强于01T,会更容易产生气体。

3.D根据离子的移动方向可推出，石墨a是阳极,石墨b是阴极;a极发生氧化反应,即2HQ-4e「

2

02t+4H：H+结合S°4得硫酸;b极H*得电子放出氢气,c(OH-)增大,溶液的pH增大,0H一结合Li，生成LiOH;

由得失电子守恒知，电路中通过1mol电子时,得至I]1molLiOH„

4.答案(1)负A极金属不断溶解Cu/+2e-Cu

(2)阴A极上有红色金属析出Cu-2e-Cu+6.4

解析(1)打开Kz,关闭Ki,形成原电池,A为负极,锌不断溶解,Zn-2e-Zn”;B为正极,发生还原反应生成铜,

电极反应式为Cu"+2e-Cu。

⑵打开Ki,关闭K2,形成电解池,B为阳极，电极反应式为Cu-2e-Cu2+;A为阴极，电极反应式为Cu2++2e^Cu,

该极上析出金属铜，当有0.2mol电子转移时,析出铜的质量为6.4go

B组提升题组

5.C依据题意和装置图可知，电解硫酸亚铁溶液阴极生成铁，阳极生成Fe3+,电解的总反应方程式是3Fe2+

Fe+2Fe";阴极的电极反应式是Fe，2e「Fe,电解一段时间后，阴极附近Fe。+的浓度降低,酸性减弱,pH增大；

阳极的电极反应式是Fe2+-dFe",因此阳极附近滴加硫氧化钾溶液后溶液变红。

6.CA项,通电后形成电解池,在电解质溶液中阳离子移向阴极;B项，阳极上压0失去电子发生氧化反应，

电极反应为2H2。-4e-44+02t;C项,be段溶液的pH减小,则c(H,)增大,所以氢离子的生成速率大于移动

速率;D项,Cu"的得电子能力强于所以be段阴极主要发生反应Cu"+2e-Cu。

7.答案(l)ac

(2)正Fe-2eFe2+

2+3+

(3)Cr2°1+6e>14H2Cr+7H20

⑷①b

②曲线I的pH较小，此时Cr(IV)被还原生成的Cr/难以生成Cr(0H)3沉淀，仍以Cr"形式存在于溶液中，

导致去除率较低；曲线IV的pH较大,铭元素主要以CrdI形式存在，其氧化能力弱于CrP，,Cr(W)难以

被还原继而生成沉淀,导致去除率较低

解析(1)铁屑与焦炭形成原电池,铁作负极,焦炭作正极,主要是Cr*.在正极得到电子,因为溶液显酸

性,也可能在正极得到电子生成氢气,所以焦炭表面可能有气泡。

2+

(2)B极生成氢气,因此是阴极,所以A为阳极,连接电源正极，电极反应式为Fe-2eFeo

+3t

(3)B极是阴极,得到电子发生还原反应，因为是酸性环境,则电极反应式为Cr20V+6e-+14H2Cr+7H20»

(4)①由图知,pH=4和pH=6时去除率高,因此电解还原法应采取的最佳pH范围为4~6。

8.答案(1)氧化

⑵CuFeSz-4e「Fe2++2S+Cu2+

2++3+2+

⑶①通入。2后,发生反应4Fe+02+4H4Fe+2H20,c(Fe)降低,c任我)升高，总反应的平衡正向移动

②a.无明显现象

b.pH=l的0.10mol•l