高考化學 小題精練系列 專題27 電解池的基本原理（含解析）1

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專題27 電解池的基本原理 （滿分42分 時間20分鐘） 姓名： 班級： 得分： 1．用右圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是 A．用石墨作陽極，鐵作陰極 B．陽極的電極反應式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．陰極的電極反應式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反應：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 【答案】D 【考點定位】考查原電池和電解池的工作原理 【名師點晴】本題涉及電解原理，明確各個電極上發(fā)生的反應及電解原理是解本題關鍵，易錯選項是BD，注意B中反應生成物，注意D中堿性條件下不能有氫離子參加反應或生成。 2、如圖所示的裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，將電源接通后，向（乙）中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色，則以下說法正確的是（ ） A．電源B極是正極 B．（甲）、（乙）裝置的C、D、E、F電極均有單質生成，其物質的量比為1：2：2：2 C．欲用（丙）裝置給銅鍍銀，H應該是Ag，電鍍液是AgNO3溶液 D．裝置(丁)中X極附近紅褐色不變 【答案】B 考點：考查了電解原理的相關知識。 3．電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣。工作原理如圖1所示，c( Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2。 已知：FeO42-為紫紅色；Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原；溶液中OH-濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質。下列說法錯誤的是（ ） A．制備Na2FeO4的電極反應為Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O B．電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出 C．MN兩點中c(Na2FeO4)低于最高值的原因不同，在M點會有Fe(OH)3生成 D．圖1中的離子交換膜為陰離子交換膜，電解過程中，陰極區(qū)附近pH會增大 【答案】C 考點：考查電解原理及其應用 4．如圖，其中甲池的總反應式為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，下列說法正確的是 A．甲池是電能轉化為化學能的裝置，乙、丙池是化學能轉化電能的裝置 B．甲池通入CH3OH的電極反應為CH3OH－6e－+2H2O=CO32－+8H+ C．反應一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體，能使CuSO4溶液恢復到原濃度 D．甲池中消耗280mL(標準狀況下)O2，此時丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45g固體 【答案】D 【解析】 試題分析：A、甲池是燃料電池，是化學能轉化為電能的裝置，乙、丙池是電解池，是將電能轉化為化學能的裝置，故A錯誤；B、在燃料電池中，負極是甲醇發(fā)生失電子的氧化反應，在堿性電解質下的電極反應為CH3OH-6e-+2H2O+8OH-=CO32-+8H2O，故B錯誤；C、電解池乙池中，電解后生成硫酸、銅和氧氣，要想復原，要加入氧化銅，故C錯誤；D、甲池中根據(jù)電極反應：O2+2H2O+4e-=4OH-，所以消耗280mL(標準狀況下0.0125mol)O2，則轉移電子0.05mol，根據(jù)丙裝置中，在陰極上是氫離子放電，轉移電子0.05mol，減小的氫離子是0.05mol，氫氧根離子是0.05mol，鎂離子和氫氧根離子之間反應生成氫氧化鎂，理論上最多產(chǎn)生氫氧化鎂質量應該是0.05mol58g/mol=1.45g固體，故D正確；故選D。 考點：考查了原電池和電解池的工作原理的相關知識。 5．用惰性電極電解100ml4mol/L的Cu(NO3)2溶液，一段時間后在陽極收集到標況下氣體1.12L，停止電解，向電解后的溶液中加入足量的鐵粉，充分作用后溶液中Fe2+濃度為（設溶液體積不變） A．0.75mol/L B．2.75mol/L C．4mol/L D．3.75mol/L 【答案】D 2Cu(NO3)2+2H2O2Cu↓+O2↑+4HNO3， 2 1 4 0.1mol 0.05mol 0.2mol 故電解后溶液中生成的HNO3的物質的量為0.2mol，電解后溶液中硝酸銅的物質的量為0.1L4mol?L-1 -0.1mol=0.3mol，硝酸與鐵反應生成硝酸亞鐵，反應方程式為8HNO3+3Fe=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O，故0.2mol HNO3生成Fe(NO3)2的物質的量為：0.2mol3/8=0.075mol，硝酸銅與鐵反應生成硝酸亞鐵，反應方程式為Fe+Cu2+ =Fe2+ +Cu，故0.3mol硝酸銅生成Fe(NO3)2的物質的量為0.3mol，反應后溶液中Fe2+的物質的量為0.3mol+0.075mol=0.375mol，反應后溶液中Fe2+濃度為0.375mol0.1L=3.75mol/L，故選項D正確。 考點：考查電解原理、混合物的有關計算的知識。 6．電解CuSO4溶液時，要求達到三點（1）陽極質量減少；（2）陰極質量增加；（3）電解質溶液中c(Cu2+)不變，則可選用的電極是 A．純銅作陽極，含Zn和Ag的銅合金作陰極 B．含Zn和Ag的銅合金作陽極，純銅作陰極 C．用純鐵作陽極，純銅作陰極 D．用石墨作陽極，純銅作陰極 【答案】A 考點：考查電解原理等知識。 7．電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺；已知:3I2+6OH—==IO3—+5I—+3H2O，下列說法不正確的是( ) A．右側發(fā)生的電極方程式：2H2O+2e—=H2↑+2OH— B．電解結束時，右側溶液中含有IO3— C．電解槽內(nèi)發(fā)生反應的總化學方程式KI+3H2OKIO3+3H2↑ D．如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學方程式不變 【答案】D 【解析】 試題分析：A．左側溶液變藍色，生成I2，左側電極為陽極，右側電極為陰極，電極反應式為2H2O+2e—=H2↑+2OH—，A項正確；B．一段時間后，藍色變淺，發(fā)生反應3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，中間為陰離子交換膜，右側I-、OH-通過陰離子交換膜向左側移動，保證兩邊溶液呈電中性，左側的IO3-通過陰離子交換膜向右側移動，右側溶液中含有IO3-，B項正確；C．左側電極為陽極，電極反應為：2I--2e-=I2，同時發(fā)生反應3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，右側電極為陰極，電極反應式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，總的化學方程式為：KI+3H2OKIO3+3H2↑，C項正確；D．如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，左側電極為陽極，電極反應為：2I--2e-=I2，右側電極為陰極，電極反應式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，保證兩邊溶液呈電中性，左側多余K+通過陽離子交換膜遷移至陰極，左側生成I2，右側溶液中有KOH生成，碘單質與KOH不能反應，總反應相當于：2KI+2H2O2KOH+I2+H2↑，D項錯誤；答案選D。 考點：考查電解池的應用等知識。 8．電解硫酸鈉溶液生產(chǎn)硫酸和燒堿溶液的裝置如圖所示，其中陰極和陽極均為惰性電極。測得同溫同壓下，氣體甲與氣體乙的體積比約為1∶2，以下說法正確的是（ ） A．a(chǎn)極與電源的負極相連 B．a(chǎn)電極反應式：2H2O+2e－= H2↑+2OH－ C．離子交換膜d為陰離子交換膜 D．產(chǎn)物丙為硫酸溶液 【答案】D 考點：本題考查電解原理的應用。 9．如圖所示裝置可通過發(fā)生“3N2O4+8HNO3=6N2O5+2NO+4H2O”制備N2O5，有關說法中錯誤的是（ ） A．陰極的電極反應為：NO3﹣+4H++3e﹣=NO↑+2H2O B．陽極的電極反應為：N2O4+2 HNO3﹣2e﹣ =2N2O5+2H+ C．當電路中通過6 mol e﹣時整個電解池中參與反應的HNO3為8mol D．當電路中通過6 mol e﹣時，有8molH+從陽極向陰 極遷移 【答案】D 考點：本題考查電解原理。 10．高鐵酸鹽在能源環(huán)保領域有廣泛用途。用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示。下列推斷合理的是( ) A．鐵是陽極，電極反應為Fe－6e－＋4H2O=FeO42 －＋ 8H＋ B．電解時電子的流動方向為：負極→Ni電極→溶液→Fe 電極→正極 C．若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自右向左移動 D．電解時陽極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高，撤去隔膜混合后，與原溶液比較pH降低(假設電解前后體積變化忽略不計) 【答案】D 考點：本題考查電解原理。 11．利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應用。下列說法正確的是 （ ） A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅 D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂 【答案】D 【解析】 試題分析：A、X電極跟電源的正極相連，X為陽極，根據(jù)電解原理，因此電解反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑，故錯誤；B、精煉銅時，電解液為含Cu2＋溶液，粗銅除含有Cu，還含有鋅、鐵等雜質，因此Cu2＋濃度幾乎保持不變，故錯誤；C、Y跟電源負極相連，Y為陰極，根據(jù)電鍍原理，Y是鐵，故錯誤；D、工業(yè)上電解熔融氯化鎂得到金屬鎂，故正確； 考點：考查電解原理等知識。 12．如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中。下列正確的是( ) A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應為2H++2e-＝H2↑ B．K1閉合，石墨棒周圍溶液PH 逐漸升高 C．K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護法 D．K2閉合，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體 【答案】B 【考點定位】考查原電池和電解池的工作原理 【名師點晴】本題考查了原電池原理和電解池原理，能正確判斷電池的類型及兩極的反應是解本題的關鍵。若閉合K1，該裝置沒有外接電源，所以構成了原電池；組成原電池時，較活潑的金屬鐵作負極，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應；石墨棒作正極，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子發(fā)生還原反應；若閉合K2，該裝置有外接電源，所以構成了電解池，F(xiàn)e與負極相連為陰極，碳棒與正極相連為陽極。 13．某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是（ ） A．a(chǎn)為正極，b為負極；NaClO和NaCl B．a(chǎn)為負極，b為正極；NaClO和NaCl C．a(chǎn)為陽極，b為陰極；HClO和NaCl D．a(chǎn)為陰極，b為陽極；HClO和NaCl 【答案】B 考點：考查電解原理的應用。 14. 用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是 （ ） A．電解稀硫酸溶液，實質上是電解水，故溶液pH不變 B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH-，故溶液pH減小 C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質的量之比為1∶2 D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質的量之比為1∶1 【答案】D 【解析】 試題分析：電解稀硫酸溶液，實質上是電解水，溶液濃度變大，故溶液pH變小，故A錯誤；電解稀氫氧化鈉溶液，實質上是電解水，溶液濃度變大，故溶液pH增大，故B錯誤；電解硫酸鈉溶液，實質上是電解水，在陰極上生成氫氣、陽極上析出氧氣，物質的量之比為2∶1，故C錯誤；電解氯化銅溶液，在陰極上生成銅、陽極上析出氯氣，物質的量之比為1∶1，故D正確。 考點：本題考查電解原理。