高考全国化学一轮复习课时规范练20电能转化为化学能电解

课时规范练20电能转化为化学能——电解

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基础巩固

1.下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是（）

A.电解饱和食盐水时，阳极反应为2c12e-Cl2T

B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e^=4OH

C.精炼粗铜时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为Cu2e-Cu2+

D,钢铁发生电化学腐蚀的负极反应为Fe3e-Fe3+

拜A

龌析|电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气,所以阳极电极反应为2c12e^=CbT,A项正确；

氢氧燃料电池的正极上，氧气得电子发生还原反应，电池反应式为O2+2H2O+4e^=4OH,故B项错误；

精炼粗铜时，粗铜连接电源正极，纯铜连接电源负极,阳极上的电极反应除Cu2e^=Cu2+外，还有比铜活

泼的某些杂质失电子的反应,C项错误;钢铁发生电化学腐蚀的负极反应为Fe2e——Fe2+,D项错误。

2.关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是（）

A.Fe电极作阳极,发生氧化反应

B.C1向石墨电极作定向运动

C.石墨电极反应:Fe3++3e^=Fe

D.电解总反应:2Cl+2Fe3+—CLT+2Fe2+

薛A

解析|由电子转移方向可知石墨为阴极，铁为阳极，电子流出的一极是电源的负极，故Fe连接电源的正

极,为阳极，发生氧化反应,A项正确;电解质溶液中，阴离子向阳极移动,Fe连接电源的正极，为阳极，故

C1向Fe电极移动,B项错误;石墨是电解池的阴极，发生还原反应，电极反应为Fe3++e——Fe2+,C项错

误;Fe连接电源的正极，为阳极,是活性电极,Fe发生氧化反应生成Fe?+,石墨是电解池的阴极，发生还原

电解

反应,Fe3+放电生成Fe2+,故电解总反应为Fe+2Fe3+-3Fe?+,D项错误。

3.（2019江西师大附中高三期末）下列有关电化学装置的叙述正确的是（）

A.图1中,Zn—MnCh干电池放电时,MnCh被氧化

B.图2中,电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量一定相等

C.图4中，在钢材上电镀铝，熔融盐中A1和C1两种元素只以A1C1VAl2cI7的形式存在,则阳极反应式

为A13e+7A1C1；^4A12C17

D.图3中,K分别与M、N连接，均可保护Fe电极，连接M时称为“牺牲阳极的阴极保护法”

H]c

解析|图1是锌镒电池，锌作负极失去电子，化合价升高，被氧化，故A项错误;精炼铜时，粗铜作阳极，纯

铜作阴极，粗铜中含有杂质如锌和铁，它们先失去电子，即Zn2e^Zn2+,Fe2e^Fe2+,纯铜电极反应

式为Cu2++2e-Cu,减少的质量和增加的质量不同，故B项错误;根据装置图,阳极反应式为

A1+7AleySe——4ALCj故C项正确;图3中K连接M时装置为电解池，不是牺牲阳极的阴极保护法,

牺牲阳极的阴极保护法是指原电池装置，故D项错误。

4.

右图为直流电源电解稀Na2s。4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。

下列实验现象中正确的是（）

A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的

B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体

C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色

D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色

薛D

+

解析|电解Na2s。4溶液时,a为阴极，电极反应式为4H+4e^^H2T,b为阳极,电极反应式为

4OH4e-O2T+2H2O;a极周围由于H+放电溶液呈碱性，遇石蕊显蓝色,b极周围由于OH放电溶液呈

酸性，遇石蕊显红色。

5.

（2019江西师大附中高三期末）利用如图装置可完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述正确的

是（）

A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极保护法

B.若X为碳棒,Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀

C.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移

动

D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度将减小

答案C

廨析|开关K置于M处则为原电池，由于活动性Zn>Fe,所以Zn为负极,Fe为正极。可减缓铁的腐蚀，

这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法,A项错误;开关K置于N处为电解池。若阳极X为碳棒,Y为

NaCl溶液,Fe为阴极被保护，不会引起Fe的腐蚀,B项错误;开关K置于M处该装置是原电池，若X为

铜棒,Y为硫酸铜溶液。由于活动性Fe>Cu,Fe作负极，发生反应Fe2e^Fe2+,Cu为正极，电极反应式

为Cu2++2e-Cu,此时铜棒质量将增加，在外电路中的电子由铁经导线向铜电极移动,C项正确;开关

K置于N处为电解池。Y溶液为硫酸铜溶液,若阳极X为铜棒，电极反应式为Cu2e-Cu2+,Fe为阴

极,电极反应式为Cu2++2e^=Cu,可用于铁表面镀铜，由于两电极溶解的Cu的质量和析出的Cu的质

量相等，所以溶液中铜离子浓度将不变,D项错误。

6.（2019山西五地高三期末）以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下:

上述装置工作时，下列有关说法正确的是（）

A.Na+由乙池穿过交换膜进入甲池

B.甲池电极反应式为4cO；+2H2O4e——4HCOg+O2T

C.乙池电极接电池正极，气体X为H?

D.NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度小

答案B

|解析|Na+向阴极移动，由甲池穿过交换膜进入乙池，故A项错误;甲池电极上水放电生成氧气和氢离子,

氢离子与碳酸根反应生成碳酸氢根，电极反应式为4CO|+2H204e-4HCO3+O2T,故B项正确;乙池

电极为阴极，乙池电极接原电池负极，阴极上水放电生成氢气和氢氧根，故C项错误;电解时，甲池得到

碳酸氢钠，乙池得到氢氧化钠，则NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大，故D项错误。

7.（2019江西师大附中高三期末）氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。下图是某氯

碱工业生产原理示意图：

(1)A装置所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去食盐水中的Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别

为、。

(2)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式:o

(3)氯碱工业是高耗能产业，按上图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上，且相

关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中Y是(填化学式);X与稀NaOH溶液反应的离子方程式

为。

②分析比较图示中氢氧化钠质量分数0%与6%的大小:。

③若用B装置作为A装置的辅助电源,每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2L时，则B装置可向A

装置提供的电量约为(一个e的电量为1.60x1019c；计算结果精确到0.01)o

gg(l)NaOH溶液Na2cCh溶液(2)2NaCl+2H2O=2NaOH+H2t+C12t(3)0H2

2OH+C12^C1O+C1+H2O@b0/0>a°/0③1.93x1()5©

解析|(1)除去杂质不能引入新的杂质，即除去Mg2+用NaOH溶液，除去Ca2+用Na2c。3溶液。

(2)根据生产流程示意图，装置A是电解池装置，反应过程为电解饱和食盐水，因此化学反应方程

式为2NaCl+2H2。曼2NaOH+H2T+C12f。

(3)①装置A右端产生NaOH溶液,说明右端电极是阴极，发生反应2H2O+2e——H2f+2OH,因此Y

是氢气，装置A的左端是阳极，发生反应2c12e-C12f,X为CL,CL和NaOH溶液的反应的离子方程

式为C12+2OH^=C1+C1O+H2Oo②装置B中通氧气的一极为正极,电解质溶液是NaOH溶液,因此正

极的电极反应式为C)2+2H2O+4e^4OH,产生NaOH,因此6%>a%。③两个装置通过的电量相等，即

转移的电量是11.2x4x6.02x1023x1.6x1019/22.4C=1.93xl05Co

能力提升

8.(2019山东济南外国语学校高三模拟)已知高能锂离子电池的总反应式为

2Li+FeS-Fe+Li2S,LiPF6-SO(CH3)2为电解质，用该电池为电源电解含银酸性废水并得到单质Ni的

实验装置如图所示。下列说法不正确的是()

A.电极Y应为Li

B.电解过程中,b中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小

C.X电极反应式为FeS+2Li++2e=Fe+Li2s

D.若将图中阳离子膜去掉，将a、b两室合并，则电解反应总方程式发生改变

答案B

廨析|由上述分析可知,Y为原电池负极，故Y为Li,A项正确;电解过程中,a为阳极区,发生氧化反应

4OH4e-2H2O+O2t,a中Na+通过阳离子交换膜进入b;c中发生还原反应Ni?++2e^Ni,溶液中C1

通过阴离子交换膜进入b中，故电解过程中,b中NaCl的物质的量浓度将不断增大,B项错误;X极为

+

正极,FeS发生还原反应，故电极反应式为FeS+2Li+2e-Fe+Li2S,C项正确;若将阳离子交换膜去掉,

因b中含有C1,故阳极电极反应式为2c12e-Cbf,故电解反应总方程式发生改变,D项正确。

（2019山东临沂高三期末）一种将C02和H2O转换为燃料H2、CO及CH4的装置如图所示（电解质溶

液为稀硫酸）。下列关于该装置的叙述错误的是（）

A.该装置可将电能转化为化学能

B.工作时，电极a周围溶液的pH增大

+

C.电极b上生成CH4的电极反应式为CO2+8H+8e-CH4+2H2O

D.若电极b上还原产物只产生1molCO,则通过质子膜的H+数为2NA

答案B

廨嗣题给装置含有外加电源，属于电解池，电解质溶液为稀硫酸,根据电解原理，电极a为阳极，电极反

+

应式为2H2O4e-O2T+4H+,电极b为阴极，如转化成CH%阴极反应式为CO2+8e+8H^^CH4+2H2O0

该装置为电解池，电能转化为化学能，故A项正确;工作时,电极a的电极反应式为

2H2O4e-O2T+4H+,c（H+）增大,pH降低，故B项错误;根据上述分析，电极b上生成甲烷的电极反应式

为CO2+8e+8H+-CH4+2H2O,故C项正确;若还原产物只产生1molCO,电极b电极反应式为

CO2+2e+2H+^=CO+H2。,则消耗2molH+,即通过质子膜的H+的物质的量为2mol,故D项正确。

10.（2019山西晋中高三适应性考试）双极膜电渗析一步法由盐制酸碱的技术进入到了工业化阶段。

某科研小组研究采用BMED膜堆（如图所示）模拟以精制浓海水为原料直接制备酸和碱。BMED膜

堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜（A、D）o已知在直流电源的作用下，双极膜内中间界

面层发生水的解离，生成H+和OH。下列说法不正确的是（）

A.电极b连接电源的负极

B.II口排出的是淡水

C.电解质溶液采用Na2s。4溶液可避免有害气体的产生

D.C为阴离子交换膜

薛D

解析|根据H+的移动方向可知，电极b是阴极，连接电源的负极，故A项正确;浓海水中的钠离子移向III

室，氯离子移向I室,II口排出的是淡水，故B项正确;加入Na2so4的目的是增大溶液的导电性,氯离子

移向I室，氢离子通过A移向I室，在I室得到HC1,可避免有害气体的产生，故C项正确;钠离子移向

III室,C为阳离子交换膜，故D项错误。

11.（2019湖北黄冈中学高三适应性考试）传统接触法制取硫酸能耗大、污染严重。将燃料电池引入

硫酸生产工艺可有效解决能耗和环境污染问题，同时提供电能。以燃料电池为电源电解硫酸铜溶液

的工作原理示意图如下所示。

下列说法不正确的是（）

+

A.b极为正极,电极反应式为O2+4H+4e^^H2O

B.H+由a极通过质子交换膜向b极移动

C.该燃料电池的总反应式为2so2+O2+2H2O^^H2s。4

D.若a极消耗2.24L（标准状况）SO2,理论上c极有6.4g铜析出

薛D

+

解析抹艮据题意分析可知,b为正极，电极反应式为O2+4H+4e^^H2O,A项正确;原电池内部阳离子向

正极移动，阴离子向负极移动,B项正确;题给燃料电池的总反应为2so2+O2+2H2O^^H2so4,C项正

确;d极与电源负极相连，则d极为阴极得电子，有铜析出，若a电极消耗标况下2.24LSO2,理论上在d

极上有6.4g铜析出,D项错误。

拓展深化

12.（2019湖北鄂州、黄冈高三调研）化学电源在日常生活和工业生产中有着重要的应用。

I.如下图所示，某同学设计了一种燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X

为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：

（1）甲烷燃料电池负极反应式是o

(2)C(石墨)电极的电极反应式为o

(3)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为L;丙

装置中阴极析出铜的质量为___________g,一段时间后丙装置中烧杯中c(CM+)(填“增

大”“减小”或“不变”)。

II.“长征”火箭发射使用的燃料是液态偏二甲月井(C2H8N2),并使用四氧化二氮作为氧化剂，这种组合的

两大优点是，既能在短时间内产生巨大能量将火箭送上太空，产物又不污染空气(产物都是空气成分)。

某校外研究性学习小组拟将此原理设计为原电池，如图所示，结合学习过的电化学原理分析其设计方

案，回答相关问题：

⑷从a口加入(填名称)。H+移动方向是(填“A到B”或“B到A”)。

(5)A极发生的电极反应式为___________________________________

⑹若以该电池为电源用石墨做电极电解200mL0.5mo卜U的C11SO4溶液，电解一段时间后，两极收集

到相同体积(相同条件)的气体，则整个电解过程转移的电子的数目是o

|答案|⑴CH48e+10OH^=CO.+7H2O(2)2C12e^=Cl2T(3)4,4812.8减小(4)偏二甲肺A到

B

(5)C2H8N216e+4H2O^2CO2T+N2T+16H+

(6)0.4NA(或2.408x1023)

解析"甲为燃料电池,通入甲烷一极为负极，通入氧气一极为正极;乙为电解池,Fe为阴极,C(石墨)为阳

极，实质为电解饱和食盐水;丙为电解池，粗铜为阳极，精铜为阴极，实质为电解精炼铜。

(1)甲烷燃料电池负极上CH4失去电子后结合OH生成C。/和压0,其电极反应式为

CH48e+10OH^=CO2-+7H2O