2018-2019学年高中一轮复习化学鲁科版跟踪检测（二十二）电能转化为化学能电解

跟踪检测（二十二）电能转化为化学能——电解1．(2018·绵阳模拟)下列表述不正确的是()ABCD盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝粗铜的电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu正极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析：选C根据原电池的工作原理，锌为负极，铜为正极，阴离子向负极移动，A正确；根据电解原理，a为阳极，其电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，b为阴极，Cu2＋＋2e－=Cu，因此a极产生的气体能使淀粉碘化钾试纸变蓝，B正确；粗铜作阳极，Cu－2e－=Cu2＋，C错误；发生吸氧腐蚀，正极得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D正确。2．用饱和氯化钠溶液润湿的滤纸分别做甲、乙两个实验，下列判断错误的是()A．甲是原电池，乙是电解池B．甲中铁棒比乙中铁棒更易腐蚀C．d电极上的电极反应是Fe－2e－=Fe2＋D．b电极上的电极反应是O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：选C据原电池和电解池的构成条件可知，甲是原电池，乙是电解池，A正确；甲中铁为原电池的负极，发生反应Fe－2e－=Fe2＋，乙中Fe为电解池阴极，发生反应2H＋＋2e－=H2↑，Fe被保护，B正确；乙中d为阴极，阴极上电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，C错误；甲中铁发生吸氧腐蚀，b为正极，正极上电极反应式为2H2O＋O2＋4e－=4OH－，D正确。3．(2018·郑州一中月考)用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是()A．电解的最后阶段为电解水B．阳极先逸出氯气后逸出氧气C．阴极逸出氢气D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7解析：选D根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，离子放电的先后顺序为Cl－、OH－、SOeq\o\al(2－,4)，在阴极，离子放电的先后顺序为H＋、Na＋，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D项错误。4.(2018·汕头月考)在固态金属氧化物电解池中，高温电解H2O、CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是()A．阴极的反应式：H2O＋2e－=H2＋O2－、CO2＋2e－=CO＋O2－B．X是电源的负极C．总反应可表示为H2O＋CO2=H2＋CO＋O2D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1解析：选D电解池阴极发生还原反应，电解H2O、CO2混合气体制备H2和CO，阴极发生的反应有水蒸气中的H得电子生成氢气：H2O＋2e－=H2＋O2－，二氧化碳中的C得电子生成CO：CO2＋2e－=CO＋O2－，A项正确；根据图示知，与X相连的电极发生还原反应产生CO和H2，故X为电源的负极，B项正确；根据图示可知，阴极产生H2、CO，阳极产生O2，总反应可表示为H2O＋CO2=H2＋CO＋O2，C项正确；根据总反应可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2∶1，D项错误。5．(2018·昆明质检)某实验小组设计如图实验装置探究电化学原理，装置Ⅰ中Zn电极产生ZnO，下列说法正确的是()A．Cu电极质量增加B．装置Ⅱ将化学能转变为电能C．装置Ⅰ中OH－向多孔电极移动D．多孔电极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析：选D据实验装置可知Ⅰ装置为原电池，Ⅱ装置为电解池。A项，Cu电极为电解池的阳极：Cu－2e－=Cu2＋，即Cu电极质量减少；B项，装置Ⅱ为电解池，将电能转化为化学能；C项，原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，故装置Ⅰ中OH－向Zn电极移动。6．(2018·青岛模拟)假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是()A．当K闭合时，装置A发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B．当K断开时，装置B锌片溶解，有氢气产生C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，③→②D．当K闭合后，装置A、B中溶液的pH均变大解析：选A当K闭合时，装置B能自发进行氧化还原反应，所以装置B为原电池，则装置A、C、D都是电解池，装置B中Zn失去电子作负极、Cu作正极，所以装置A中C(石墨)、装置C中Cu、装置D中粗Cu都作阳极。装置A中Fe、装置C中Ag、装置D中纯Cu都作阴极；当K断开时，装置B不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，则锌和稀硫酸发生化学腐蚀。当K闭合时，装置B能自发进行氧化还原反应，为原电池，在电路中作电源，装置A为电解池，A项符合题意；当K断开时，装置B不能构成原电池，锌片和稀硫酸发生化学腐蚀而溶解，有氢气产生，B项不符合题意；当K闭合后，装置B为原电池，装置A、C、D为电解池，电子从负极流向阴极，再从阳极流向阴极，所以整个电路中电子的流动方向为①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，③→②，电子不进入电解质溶液，C项不符合题意；当K闭合后，装置A中阴极上H＋放电，阳极上Cl－放电，导致溶液中OH－浓度增大，溶液的pH增大；装置B中正极上H＋放电导致溶液中H＋浓度减小，溶液的pH增大，D项不符合题意。7．(2018·武汉调研)厨房垃圾发酵液通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。下列说法正确的是()A．通电后，阳极附近pH增大B．电子从负极经电解质溶液回到正极C．通电后，A－通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室D．当电路中通过2mol电子的电量时，会有1molO2生成解析：选C由题图可知，阳极上电解水产生H＋和O2，所以通电后，阳极附近pH减小，A项错误；电子不进入电解质溶液，电解质溶液导电是通过带电离子的定向移动，B项错误；电解池中，阴离子向阳极方向移动，故通电后，A－通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室，C项正确；根据阳极的电极反应式2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，当电路中通过2mol电子的电量时，会有0.5molO2生成，D项错误。8.在城市中，地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起金属管道、铁轨的腐蚀，原理简化如图所示，则下列有关说法不正确的是()A．原理图可理解为两个串联的电解装置B．溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色C．地下管道被腐蚀，不易发现，也不便维修，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)D．溶液中铁丝左侧的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋解析：选D由图可知，左侧Fe电极与电源的正极相连为阳极，铁丝左侧为阴极，形成电解池；铁丝右侧为阳极，右侧Fe电极与电源负极相连为阴极，形成电解池，故该装置可看作两个串联的电解装置，A正确。铁丝左侧为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，左侧Fe电极生成的Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2白色沉淀，随后被氧化变成灰绿色，B正确，D错误。埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)，可减缓金属管道的腐蚀，C正确。9.按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是()A．铁腐蚀的速率由快到慢的顺序：只闭合K3>只闭合K1>都断开>只闭合K2B．只闭合K3，正极的电极反应式：2H2O＋O2＋4e－=4OH－C．先只闭合K1，一段时间后，漏斗内液面上升，然后只闭合K2，漏斗内液面上升D．只闭合K2，U形管左、右两端液面均下降解析：选A金属腐蚀速率：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极，闭合K3，是原电池，铁作负极；闭合K2，是电解池，铁作阴极；闭合K1，铁作阳极，因此腐蚀速率由快到慢的顺序：只闭合K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2，故A说法错误。只闭合K3，构成原电池，铁棒发生吸氧腐蚀，正极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故B说法正确。先只闭合K1，铁作阳极，阳极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，U形管中气体压强增大，因此漏斗中液面上升；然后只闭合K2，铁作阴极，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，U形管中气体压强增大，漏斗中液面上升，故C说法正确。根据选项C的分析，只闭合K2，两极均有气体放出，气体压强增大，左、右两端液面均下降，故D说法正确。10．(1)研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，“水”电池在放电时：①该电池负极的电极反应为____________________________________________。②Na＋不断向“水”电池的________极移动。③每有1mol电子转移，生成________molNa2Mn5O10。(2)如图所示，将该“水”电池与某装置相连。①若X、Y为石墨，a为2L一定物质的量浓度的KCl溶液，电解一段时间发现Y极附近产生了黄绿色气体，写出电解总反应的化学方程式：____________________________________________________________________________________________________________________。②若X、Y分别为铁、铜，a为CuCl2和Na2SO4的混合溶液，电池与X、Y的连接方式与①相同，Y极的电极反应为________________________________________________________________________。解析：(1)①根据电池总反应可判断出Ag为该电池的负极，电极反应为Ag＋Cl－－e－=AgCl。②在原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故Na＋移向正极。③根据电池总反应和得失电子守恒知，生成1molNa2Mn5O10的同时生成2molAgCl，转移2mol电子，故每有1mol电子转移，生成0.5molNa2Mn5O10。(2)①用石墨作电极电解KCl溶液，阴极发生还原反应生成H2，阳极发生氧化反应生成Cl2，由于Y极附近出现黄绿色气体，故Y为阳极，电解总反应为2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑＋2KOH。②根据①可知此时铁作阴极，铜作阳极，故阳极金属铜放电，阳极反应为Cu－2e－=Cu2＋。答案：(1)①Ag＋Cl－－e－=AgCl②正③0.5(2)①2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))H2↑＋Cl2↑＋2KOH②Cu－2e－=Cu2＋11.金属铝在现代生产和日常生活中应用广泛。(1)工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝。纯净氧化铝的熔点很高(约2045℃)，在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石(Na3AlF6)得到熔融体，反应方程式为2Al2O3eq\o(=,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑。①在电解过程中阴极反应式为____________________________________________；阳极反应式为________________________________________________________。②由于电解产生的氧气全部与石墨电极反应生成CO和CO2气体，因此在电解过程中石墨电极需要不断补充。若生产中每生成agAl，损失石墨bg，则理论上产生CO和CO2的物质的量分别是____________________。(2)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。如图所示，以铝片为阳极，在H2SO4溶液中电解，可使铝片表面形成氧化膜，则阳极电极反应式为_________________________________________________。在电解过程中，阴极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝－碘电池已研制成功，电解质为AlI3溶液，已知电池总反应式为2Al＋3I2=2AlI3。该电池负极的电极反应式为________________________________________________________________________，当负极质量减少27g时，在导线中有________个电子通过。解析：(1)①分析电解熔融Al2O3的反应方程式可知，Al3＋在阴极发生还原反应生成Al，电极反应式为Al3＋＋3e－=Al；O2－在阳极发生氧化反应生成O2，电极反应式为2O2－－4e－=O2↑。②根据电解总反应式可知，生成agAleq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(即\f(a,27)mol))时，生成O2的物质的量为eq\f(a,36)mol；据O原子守恒可得：n(CO)＋2n(CO2)＝2×eq\f(a,36)mol；据C原子守恒可得：[n(CO)＋n(CO2)]×12g·mol－1＝bg；联立两式可得n(CO)＝eq\f(3b－a,18)mol，n(CO2)＝eq\f(2a－3b,36)mol。(2)用铝片为阳极，电解H2SO4溶液使铝片表面形成氧化膜，即生成Al2O3，则阳极反应式为2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋。电解过程中，阴极上H＋放电生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，反应中消耗H＋，溶液中c(H＋)减小，溶液的pH增大。(3)分析铝－碘电池总反应可知，Al失去电子被氧化成Al3＋，则Al作负极，电极反应式为Al－3e－=Al3＋。负极质量减少27g时，负极上消耗1molAl，结合负极反应式可知导线中转移电子的物质的量为3mol，即1.806×1024(或3NA)个电子。答案：(1)①Al3＋＋3e－=Al2O2－－4e－=O2↑②eq\f(3b－a,18)mol、eq\f(2a－3b,36)mol(2)2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋增大(3)Al－3e－=Al3＋1.806×1024(或3NA)12．能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1)熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作为电解质，向负极充入燃料气CH4，用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气，以石墨为电极材料，制得燃料电池。工作过程中，COeq\o\al(2－,3)移向________极(填“正”或“负”)，已知CH4发生反应的电极反应式为CH4＋4COeq\o\al(2－,3)－8e－=5CO2＋2H2O，则另一极的电极反应式为________________________________________________________________________。(2)利用上述燃料电池，按图1所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，回答下列问题。Ⅰ.甲槽电解的是200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)。①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为______mol·L－1，CuSO4的物质的量浓度为________mol·L－1。②t2时所得溶液的pH＝________。Ⅱ.乙槽为200mLCuSO4溶液，乙槽内电解的总离子方程式：______________。①当C极析出0.64g物质时，乙槽溶液中生成的H2SO4为________mol。电解后，若使乙槽内的溶液完全复原，可向乙槽中加入________(填字母)。A．Cu(OH)2 B．CuOC．CuCO3 D．Cu2(OH)2CO3②若通电一段时间后，向所得的乙槽溶液中加入0.2mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度，则电解过程中转移的电子数为________。解析：(1)燃料电池工作过程中，熔融盐中的阴离子向负极移动，即COeq\o\al(2－,3)移向负极。CH4在负极发生氧化反应生成CO2和H2O，该燃料电池的总反应式为CH4＋2O2=CO2＋2H2O，结合得失电子守恒、负极反应式和电池总反应式推知，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。(2)Ⅰ.①A、B、C、D均为惰性电极Pt，甲槽电解NaCl和CuSO4的混合液，阳极上离子放电顺序为Cl－>OH－>SOeq\o\al(2－,4)，阴极上离子放电顺序为Cu2＋>H＋>Na＋，开始阶段阴极上析出Cu，阳极上产生Cl2，则图中曲线a代表阴极产生气体体积的变化，曲线b代表阳极产生气体体积的变化。阳极上发生的反应依次为2Cl－－2e－=Cl2↑、4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，由曲线b可知，Cl－放电完全时生成224mLCl2，根据Cl原子守恒可知，溶液中c(NaCl)＝eq\f(0.01mol×2,0.2L)＝0.1mol·L－1；阴极上发生的反应依次为Cu2＋＋2e－=Cu、2H＋＋2e－=H2↑，由曲线b可知Cu2＋放电完全时，阳极上产生224mLCl2和112mLO2，则电路中转移电子的物质的量为0.01mol×2＋0.005mol×4＝0.04mol，据得失电子守恒可知n(Cu2＋)＝0.04mol×eq\f(1,2)＝0.02mol，故混合液中c(CuSO4)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1。②0～t1时间内相当于电解CuCl2，电解反应式为CuCl2eq\o(=,\s\up7(通电))Cu＋Cl2↑，t1～t2时间内相当于电解CuSO4，而电解CuSO4溶液的离子反应为2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋4H＋，则生成H＋的物质的量为0.005mol×4＝0.02mol，则有c(H＋)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1，故溶液的pH＝1。Ⅱ.电解CuSO4溶液时，Cu2＋在阴极放电，水电离的OH－在阳极放电，电解的总离子方程式为2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋4H＋。①C极为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，析出0.64gCu(即0.01mol)时，生成H2SO4的物质的量也为0.01mol。电解CuSO4溶液时，阴极析出Cu，阳极上产生O2，故可向电解质溶液中加入CuO、CuCO3等使电解质溶液完全复原。②加入0.2molCu(OH)2相当于加入0.2molCuO和0.2molH2O，则电解过程中转移电子的物质的量为0.2mol×2＋0.2mol×2＝0.8mol，即0.8NA个电子。答案：(1)负O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)(2)Ⅰ.①0.10.1②1Ⅱ.2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋4H＋①0.01BC②0.8NA13．(2018·长春质检)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu2O的两种方法：方法a用炭粉在高温条件下还原CuO方法b电解法，反应为2Cu