2022年高中化学---电解原理及其应用--例题和解答 .pdf

学而不思则惘，思而不学则殆课时作业33电解原理及其应用时间： 45 分钟满分： 100 分一、选择题 (154 分 60 分) 1下列叙述中不正确的是() A电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应B原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极C电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应D电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气【解析】无论电解池、电镀池，其阳极均发生氧化反应，阴极均发生还原反应。在原电池中，电子流出的一极为负极，与之相连的电极应是电解池的阴极。据电解原理可知2NaCl2H2O=电解2NaOHCl2H2，阴极产生H2(H2O 电离的 H放电 )且富集 NaOH，阳极产生 Cl2。【答案】B 2pHa 的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pHa，则电解质可能是() ANaOHBH2SO4CAgNO3DNa2SO4【解析】本题考查电解类型。A、 B、D 实质电解的是水，溶液体积减小，所以A 项pH 增大， B 项 pH 减小， D 项 pH 不变； C 项电解的是银离子和水，pH 减小。【答案】A 3在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计合理的是() A锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有锌离子B铂作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有锌离子C铁作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有亚铁离子D锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有锌离子【解析】在铁制品上镀锌，应设计电镀装置，用锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有镀层金属锌离子。【答案】A 4用石墨作电极，电解1 L 1 molL1的 CuSO4溶液，当Cu2的浓度降为0.5 mol L1时，停止电解，向剩余溶液中加入一定量的下列何种物质可使电解质溶液恢复至1 L 和 1 mol L1 () ACuSO4 5H2O BCuSO4CCuO DCu(OH)2【解析】用石墨作电极电解CuSO4溶液时，发生反应2CuSO42H2O=电解2CuO22H2SO4，要使溶液恢复原状，需遵循“缺少什么加什么，缺多少补多少”的原则，因此可向溶液中加入阳极产物与阴极产物的化合物CuO，加 CuSO4 5H2O 会使原 CuSO4溶液水精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则殆量偏多，加 CuSO4会使原 CuSO4溶液水量偏少； 加 Cu(OH)2时， Cu(OH)2与电解生成的H2SO4反应，会使CuSO4溶液水量偏多。【答案】C 5(2008 天津理综 )下列叙述正确的是() A在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应B用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为12 C用惰性电极电解饱和NaCl 溶液，若有1 mol 电子转移，则生成1 mol NaOH D镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀【解析】A 项中电解池的阴极发生的是还原反应；B 项中用惰性电极电解Na2SO4溶液，实质是电解水，在阴阳两极上析出的是H2和 O2，其物质的量之比为；D 项中锡的活动性比铁弱，构成原电池时铁作负极，故镀锡铁比镀锌铁易腐蚀。【答案】C 6如右图所示，两电极上发生的电极反应如下：a 极： Cu22e=Cu，b 极： Fe2e=Fe2，则以下说法不正确的是() A该装置可能是电解池Ba 极上一定发生还原反应Ca、b 可能是同种电极材料D该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能【解析】从题中信息可推知，该装置可能为原电池，也可能为电解池。为原电池时，b 为负极， a 为正极；为电解池时，b 为阳极， a为阴极，此时阴阳两极均可用Fe 作电极材料。【答案】D 7如下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是() A从 E 口逸出的气体是H2B从 B 口加入含少量NaOH 的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生2 mol NaOH D粗盐水中含Ca2、Mg2、Fe3、SO24等离子，精制时先加Na2CO3溶液【解析】Na向阴极区迁移，H在阴极上发生还原反应，A 项正确；在阴极电解水，水导电能力弱，加入少量氢氧化钠增强其导电性，B 项正确；根据电解方程式2NaCl 2H2O=通电2NaOH H2Cl2 知， n(Cl2)22.4 L/22.4 Lmol1 1 mol，生成 1 mol Cl2必生成 2 mol 氢氧化钠， C 项正确；精制食盐时，要加入过量氯化钡溶液除去SO24，过量的氯化钡加入碳酸钠溶液除之，若先加碳酸钠溶液，后加入氯化钡溶液，则过量的钡离子不能除去， D 项错误。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则殆【答案】D 8把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃器皿中，(如下图左和右所示平面图 )，经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是() A1 和 3 附近B1 和 4 附近C2 和 3 附近D2 和 4 附近【解析】左图为电解池，Zn 作阴极，电极反应为：2H2e=H2，溶液中 c(OH)增大，右图为原电池Fe 作正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，使 c(OH)增大。【答案】B 9(2010 苏锡常镇四市教学质量)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn 2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)3 4KOH 下列叙述错误的是() A放电时负极反应为：Zn2e2OH=Zn(OH)2B放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化C充电时阳极反应为：Fe(OH)33e5OH=FeO244H2O D充电时阴极附近溶液的碱性增强【解析】高铁电池放电过程中的负极反应为：Zn2e2OH=Zn(OH)2(氧化反应)，正极反应为：FeO243e4H2O=Fe(OH)3 5OH(还原反应 )，A 对， B 错。【答案】B 10以 Fe 为阳极， Pt 为阴极，对足量的Na2SO4溶液进行电解，一段时间后得到4 mol Fe(OH)3沉淀，此间共消耗水的物质的量为() A6 mol B8 mol C10 mol D12 mol 【解析】反应的电极反应式为：阳极：4Fe8e=4Fe2(氧化反应 )，阴极： 8H8e=4H2(还原反应 ),4Fe28OH=4Fe(OH)2，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，由两步反应可知生成4 mol Fe(OH)3共消耗水的物质的量为10 mol。【答案】C 11(2010 龙岩质量检查)工业上由二氧化锰制备高锰酸钾可分为两步进行：(1)二氧化锰与氢氧化钾共熔并通入氧气：2MnO24KOH O2=250 2K2MnO42H2O (2)电解锰酸钾溶液：2K2MnO42H2O=电解2KMnO4H2 2KOH 下列说法正确的是() A根据 (1)可推知， MnO2氧化性强于O2B根据上述过程，每生成1 mol KMnO4共转移 6 mol 电子C第二步电解时，KMnO4在阳极区生成D第二步电解时阴极周围pH 减小【解析】反应 (1)中氧气是氧化剂，二氧化锰是还原剂，因此氧气氧化性强于二氧化锰；每生成1 mol 高锰酸钾转移3 mol 电子；高锰酸钾是氧化产物，在阳极产生；阴极产物精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则殆是氢气，破坏了水的电离平衡，故阴极周围pH 增大。【答案】C 12某溶液中含有两种溶质NaCl 和 H2SO4，它们的物质的量之比为。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是() A阴极自始至终只析出H2B阳极先析出Cl2，后析出O2C电解最后阶段为电解水D溶液 pH 不断增大，最后为7 【解析】电解质溶液中，n(Na)n(Cl)n(H)n(SO24)3321，开始电解产生 H2和 Cl2，产生 H2和 Cl2的同时，生成的OH中和 H2SO4，且 OH过量，最后是电解水，因而最后pH7，阴极只放出H2。三个阶段分别相当于电解HCl NaClH2O。【答案】D 13用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g 时，阳极同时产生b L 气体(标准状况下 )，则 M 的相对原子质量为() A22.4 ax/bB11.2 ax/bC5.6 ax/bD2.8 ax/b【解析】由题意可知，阳极OH失电子，生成b L22.4 Lmol1O2，失去b22.44 mol 电子，所以阴极Mx得b22.44 mol 电子，生成a g M ，求得 M 的物质的量n(M) b422.4xmol，即可求得M 的摩尔质量。【答案】C 14(2010 浙江五校联考)CuI 是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应：2Cu24I=2CuI I2而得到。如图所示装置中，a、b 都是惰性电极，通电一段时间后，在KI淀粉溶液中阳极周围变蓝色，则下列说法正确的是() A若 a 极变红，则在Pt 电极上： 2I 2e=I2，碘遇淀粉变蓝B若 b 极变红，则在Pt 电极上： 4OH4e=2H2OO2，O2将 I氧化为 I2，碘遇淀粉变蓝C若 a 极变红，则在Cu 电极上： 2Cu4I4e=2CuI I2，碘遇淀粉变蓝D若 b 极变红，则在Cu 极上： Cu 2e=Cu2， Cu2显蓝色【解析】若 a极变红，则X 为负极，所以Cu 电极为阳极，碘离子在该电极被氧化成碘单质，碘遇淀粉变蓝。【答案】C 15(2010 江苏扬州 )电镀等工业产生的废水中常含有剧毒、致癌的Cr2O27。处理该废水的一种方法是：利用还原剂把Cr2O27还原成毒性较低的Cr3，再加碱生成沉淀。另一种方法是：向废水中加入适当的NaCl ，用 Fe 作电极进行电解。下列说法错误的是() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则殆A电解时，阳极反应为：Fe2e=Fe2B电解过程中阴极能产生氢气C电解法中，转化Cr2O27的离子方程式为：Cr2O276Fe214H=2Cr36Fe37H2O D电解过程中，阳极附近生成Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀【解析】OH在阴极区产生，故应在阴极附近生成Fe(OH)3和 Cr(OH)3。【答案】D 二、简答题 (40 分) 16电解原理在化学工业中有广泛的应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若 X、Y 都是惰性电极，a是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中X 极上的电极反应式为_ 。 在 X 极附近观察到的现象是_ 。Y 电极上的电极反应式为_ ， 检验该电极反应产物的方法是_ 。(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a 选用 CuSO4溶液，则X 电极的材料是_，电极反应式为_。Y 电极的材料是_，电极反应式为 _。(说明：杂质发生的电极反应不必写出) 【解析】X 与电源负极相连作阴极(2H2e=H2)，放出 H2，剩余 OH，使酚酞试液变红。 Y 与电源正极相连作阳极(2Cl2e=Cl2)，放出Cl2，使湿润的KI 淀粉试纸变蓝。电解精炼铜，粗铜作阳极(Cu 2e=Cu2)，纯铜作阴极(Cu22e=Cu)。【答案】(1)2H2e=H2放出气体，溶液变红2Cl2e=Cl2把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y 电极附近，试纸变蓝色(2)纯铜Cu22e=Cu 粗铜Cu2e=Cu217(2009 山东理综 )ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl 混合溶液。(1)该电池的负极材料是_。电池工作时，电子流向_(填“正极”或“负极” )。(2)若 ZnCl2NH4Cl 混合溶液中含有杂质Cu2，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_。欲除去 Cu2，最好选用下列试剂中的_(填代号 )。aNaOHbZn cFe dNH3 H2O (3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是 _。若电解电路中通过2 mol 电子， MnO2的理论产量为 _g。【解析】(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn=Zn22e；电池工作时，电子是从负极流向正极。(2)Zn 与 Cu2发生氧化还原反应，生成的Cu 附着在 Zn 的表面构成铜锌原电池，加快精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则殆反应速率，从而加快Zn 的腐蚀。(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H2e=H2 ；每生成 1 mol MnO2需转移 2 mol 电子，故每通过2 mol 电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87。【答案】(1)Zn( 或锌 )正极(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b (3)2H2e=H287 18(2009 浙江调研 )为防止碘缺乏病，通常在食盐中加入KIO3。(1)用淀粉碘化钾溶液和稀硫酸可定性检验出食盐中的IO3， 表示该反应的离子方程式是_，若要确认食盐中还含有K，方法 _ 。(2)工业上以石墨和铁为电极电解KI 溶液制取KIO3。 电解时，石墨作 _(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极上的电极反应式是_，电解过程中铁电极附近溶液pH_( 填“变大”“变小”或“不变”)。【解析】由于IO35I6H=3I2 3H2O，所以生成的碘单质可以使淀粉变蓝，检验食盐中含IO3；利用焰色反应检验K的存在；工业电解KI 溶液制取 KIO3时，石墨作阳极，发生反应I3H2O 6e=IO36H，铁作阴极， 2H 2e=H2，该极的 pH变大。【答案】(1)IO35I6H=3I23H2O取食盐做焰色反应实验，若透过蓝色钴玻璃观察到火焰颜色呈紫色，说明有K(2)阳极I 3H2O6e=IO36H变大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页