2023年高考化学专题复习：电解池及其工作原理

2023年高考化学专题复习：电解池及其工作原理(H3BO3为一元弱酸H3BO3与足量NaOH溶液反响的离子方程式为H3BO3+OH-B(OH)4-,H3BO3(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。以下说法正确的选项是()1mol电子时,1molH3BO3B.将电源的正、负极反接,工作原理不变C.阴极室的电极反响式为2H2O-4e- O2↑+4H+D.B(OH)4-穿过阴膜进入阴极室,Na+穿过阳膜进入产品室答案 A高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋简洁消灭铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀,防护原理如以下图。以下说法错误的选项是( )通电时,锌环是阳极,发生氧化反响通电时,阴极上的电极反响为2H2O+2e-C.断电时,Zn2++2e-D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀答案 C

H↑+2OH-2Zn2图甲为一种型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能,图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。以下说法不正确的选项是( )X点要与图乙中的a极连接2图乙中b极的电极反响式为2Cl--2e- Cl↑2N1mol气体时,2molH+通过离子交换膜假设有机废水中主要含有淀粉, 则图甲中 M 极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne- 6nCO

↑+24nH+2答案 C某工厂用电解法处理含有SO2的尾气,其装置如以下图(电极材料均为惰性电极)以下说法不正确的选项是( )a连接的是电源的正极0.03mole-,0.03mol离子图中的离子交换膜是阳离子交换膜D.阴极的电极反响式为D.阴极的电极反响式为2HS +2e-+2H+S2+2H2O一般电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。以下有关表达中正确的选项是( )a为粗铜,电极b为精铜甲膜为过滤膜,可阻挡阳极泥及漂移物杂质进入阴极区C.乙膜为阴离子交换膜,可阻挡杂质阳离子进入阴极区D.1mol电子时,32g精铜答案 D如图装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是 ( )【解析】选D。A项实质是电解水，2HO22H↑+O↑，溶液质量削减；B【解析】选D。A项实质是电解水，2HO22H↑+O↑，溶液质量削减；B项电解CuCl，2 2 2CuCl2Cu+Cl↑，溶液质量削减；C项阳极是活性电极Cu，电极反响式为Cu-2e-2Cu2+，2Ag-2e-2Ag+，阴极反响式为Cu2++2e-Cu2Ag+Cu(NO2AgNO+Cu，溶液质量增大。

32 3氯盐可导致混凝土中的钢筋腐蚀。为防止混凝土中的钢筋腐蚀,可在混凝土外表敷置确定电解质溶液并将惰性金属导电网浸泡其中,惰性金属导电网与钢筋分别连接外部直流电源从而除去Cl-,装置图如下。以下说法错误的选项是( )钢筋接电源的正极2金属导电网上发生的电极反响为2Cl--2e-C.混凝土中的钙离子向钢筋方向移动2D.pH增大

Cl↑答案 A生产硝酸钙的工业废水中常含有NH4NO3,可用电解法净化,其工作原理如以下图。以下有关说法正确的选项是( )A.a极为电源负极,b极为电源正极B.b极流出,经导线、电解槽流入a极C.Ⅰ室能得到副产品浓硝酸,Ⅲ室能得到副产品浓氨水D.阴极的电极反响式为D.阴极的电极反响式为2N +12H++10e-N2↑+6H2O9.(双选)如图是一个石墨作电极电解稀的Na2SO4溶液的装置通电后在石墨电极A和B四周分别滴加一滴石蕊溶液。以下有关表达正确的选项是( )逸出气体的体积，A电极的大于B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C.ABD.电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【解析】选A、D。A、B电极反响式分别为4HO+4e- 2H↑+4OH-、2HO-4e- O↑+4H+，相2 2 2 2同温度和压强下，A电极生成气体体积大于B电极，A正确；阳极上生成O，阴极上生成H，2 2OH都是无色无味气体，B错误；由电极反响式知，A电极四周溶液呈碱性，B电极四周溶2 2ABCNaSO2 4溶液，实际是电解水，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性，D正确。10.高铁酸钾(K2FeO4)是环保型水处理剂,以光伏电池为电源先制备高铁酸钠,再将其转化为高铁酸钾,装置如以下图。以下说法不正确的选项是( )A.石墨为阴极,铁电极发生氧化反响B.a可能是H2,bNa2FeO4溶液C.Fe-6e-+8OH-Fe+4H2OD.假设电路中转移1mol电子,则石墨电极区NaOHC.Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O11.(双选)利用如以下图装置模拟电解原理在工业生产中的应用。以下说法正确的选项是( )氯碱工业中，X电极上反响式是4OH--4e- 2HO+O↑2 2电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变C.在铁片上镀铜时，YD.制取金属镁时，Z【解析】选C、DCl-放电生成ClCu2+2放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2+浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应当是铁片，阳极是纯铜。金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，以下表达正确的选项是(：氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)( )阳极发生复原反响，其电极反响式为Ni2++2e- Ni电解过程中，阳极质量的削减量与阴极质量的增加量确定相等C.电解后，电解槽底部的阳极泥中含有CuPtD.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+Zn2+【解析】选C。电解法制备高纯度的镍，粗镍作为阳极，金属按复原性挨次Zn>Fe>Ni>Cu>Pt发生氧化反响，电极反响依次为Zn-2e- Zn2+、Fe-2e- Fe2+、Ni-2e- Ni2+，A项错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，Cu、Pt沉积到电解槽底部，阴极只析出Ni，结合两极转移的电子数相等，阳极质量的削减量与阴极质量的增加量不相等，B项错误；Cu和Pt复原Ni弱，不能失去电子，以沉淀的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，C项正确；电解后，溶液中存在的金属阳离子除了Fe2+、Zn2+外，还有Ni2+，D项错误。承受电化学法复原CO是一种使COZnCO的示意图(电2 2 24解质不参与反响)。以下说法正确的选项是 ( )ZnZnCOC.2COC.2CO+Zn2ZnCO24D.11.2LCO2

0.5molC。CO通入Pb电极发生复原反响生成C22Pb电极为阴极，Zn电极为阳极，膜向左迁移，与Pb电极生成的CC。CO通入Pb电极发生复原反响生成C22Pb电极为阴极，Zn电极为阳极，膜向左迁移，与Pb电极生成的C2结合生成ZnCO，故阳离子交换膜左侧生成ZnCO，B24 24错误；阴极上CO被复原生成C错误；阴极上CO被复原生成C22，阳极上Zn被氧化生成Zn2+，故电池总反响式为2CO+ZnZnCO，C11.2LCO是否处于标准状况下，无法确定转移电子数，D错误。试验①②③电压试验①②③电压U1U2U3ab极abab现象无明显气泡少量气泡逸出大量黄绿色气体以下分析不正确的选项是( )A.①、②、③中，a极均发生了复原反响①、②、③中均能发生Cl+2NaOH2电解时OH-由b极向a不宜承受试验③的电压制备NaClO

NaCl+NaClO+HO2【解析】选C。由图示可知a电极为阴极，溶液中的阳离子H+在阴极上获得电子，发生复原反应，Aa电极溶液中的H+HOH-增多阴极产生NaOH，2在阳极b电极上溶液中阴离子Cl-失去电子变为Cl，Cl与溶液中的NaOH2 2Cl+2NaOH NaCl+NaClO+HO，BOH-向阳极移动，即由a极向b2 2C错误；试验③电压高，电流大，反响速率快，反响产生的氯气未能与NaOH溶液反响，就会从溶液中逸出，所以不能承受该电压制备NaClO，D15.用电解法处理含Cr2的废水，探究不同因素对含Cr215.用电解法处理含Cr2的废水，探究不同因素对含Cr2废水处理的影响，结果如表所示(Cr2的起始浓度、体积、电压、电解时间均一样)。以下说法错误的选项是()试验iiiiiiiv参与是否参与Fe(SO2 43否否否30g参与参与参与是否参与HSO2 4否1mL1mL1mL阴极材料石墨石墨石墨石墨阳极材料石墨石墨石墨铁Cr2的0.092%12.7%20.8%57.3%去除率【注：试验iiiFe3+去除Cr2的机理如以下图】A.试验ii与试验i比照，其他条件不变，增加(H)有利于Cr2的去除B.试验iii与试验ii比照，其他条件不变，增加(F3)有利于Cr2的去除D.假设试验ivD.假设试验iv0.01molCr2，生成的阳离子全部转化成沉淀，则沉淀的质量是2.06C.试验ivFe2+循环利用提高了Cr2的去除率显提升，所以增加(H+有利于Cr2的去除，A项正确；试验iii与试验显提升，所以增加(H+有利于Cr2的去除，A项正确；试验iii与试验ii比照，差异在于是否参与30gFe(SO)，增加于是否参与30gFe(SO)，增加(F3+)Cr2 432的去除率明显提升，B项正确；试验iv中，F3+得电子产生F2+Fe2被Cr2氧化后再产生Fe3+F2+循环利用提高了Cr2的14H++6Fe2++Cr22Cr3++6Fe3++7HO0.01molCr220.06molFe3+、7HO0.01molCr220.06molFe3+、0.02molCr3+，假设全部转化3 3按要求书写电极反响式和总反响式。(1)用惰性电极电解AgNO3阳极反响式： ；阴极反响式： ；总反响离子方程式： 。(2)用惰性电极电解MgCl溶液2阳极反响式： ；阴极反响式： ；总反响离子方程式： 。(3)用Fe作电极电解NaCl溶液阳极反响式： ；阴极反响式： ；总反响离子方程式： 。(4)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反响式： ；阴极反响式： ；总反响离子方程式： 。用CuHCl阳极反响式： ；阴极反响式： ；总反响离子方程式： 。以铝材为阳极，电解HSO溶液，铝材外表形成氧化膜2 4阳极反响式： ；阴极反响式： ；总反响离子方程式： 。答案：(1)2HO-4e- O↑+4H+2 24Ag++4e- 4Ag4Ag++2HO24Ag++2HO24Ag+O↑+4H+22HO+2e-+Mg2+Mg2+Mg2++2Cl-+2HO2Mg(OH)↓+Cl↑+H↑2 2 2

Cl↑2H↑+Mg(OH)↓2 2(3)Fe-2e-

Fe2+

2HO+2e-Fe+2HFe+2HO2Fe(OH)+H↑2 2

H↑+2OH-2(4)2Al-6e-+8OH-2Al+4H(4)2Al-6e-+8OH-2Al+4HO22

3H↑+6OH-22Al+2HO+2OH-2Al+2HO+2OH-22Al+3H↑2

Cu2+

2H++2e- H↑Cu+2H+Cu+2H+Cu2++H↑2(6)2Al-6e-+3HO2

AlO+6H+236H++6e-

3H↑2Al+3H2Al+3HO2AlO+3H↑23 2在微电子工作中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如以下图。a电极为电解池的 (填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反响式： ；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是 。【解析】由题图可知，H+b电极上得到电子生成氢气，故b为阴极，则a为阳极，阳极上N失去电子生成N失去电子生成NF，电极反响方程式为N3+3F--6e-NF+4H+F-3答案：阳N答案：阳N+3F--6e-NF+4H+ F3 222电解池中隔膜仅阻挡气体通过，阴阳两极均为惰性电极。A极为 ，电极反响式为 。(2)B极为 ，电极反响式为 。【解析】H产生是由于HO电离的H+在阴极上得电子，即6HO+6e- 3H↑+6OH-，所以B极为2 2 2 2阴极，A极为阳极，电极反响式为CO(NH-6e-+8OH-阴极，A极为阳极，电极反响式为CO(NH-6e-+8OH-22N↑+C2+2

2HO+O↑。2 2答案：(1)阳极CO(NH)+8OH-答案：(1)阳极CO(NH)+8OH--6e-22N↑+C2+6HO22

3H↑+6OH-2电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2HCOOH写出阴极CO复原为HCOO-的电极反响式： 。2电解一段时间后，阳极区的KHCO溶液浓度降低，其缘由是 。3【解析】(1)CO中的C+4HCOO-中的C+21molCO转化为HCOO-2mole-；2 2(2)KHCO溶液中阳极为水电离出的OH(2)KHCO溶液中阳极为水电离出的OH-放电，留下H+，会与HC3反响，由电荷平衡，K+会移答案：(1)CO+H++2e-2HCOO-CO+HC2+2e-HCOO-+C(2)阳极产生O，pHHC2的浓度降低；K(2)阳极产生O，pHHC2