届高考化学难点突破02电解原理应用练.docx
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届高考化学难点突破02电解原理应用练
高考化学难点突破02电解原理应用(练)
1.(2018届湖南省衡阳市第八中
学高三(实验班)第三次质检)如图所示,其中甲池的总反应式为:
2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O.下列说法正确的是
A.甲池是电能转化为化学能的装置,乙、丙池是化学能转化电能的装置
B.甲池通入CH3OH的电极反应为CH3OH﹣6e﹣+2H2O=CO32﹣+8H+
C.反应一段时间后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体,能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D.甲池中消耗280mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生1.45g固体
【答案】D
是电解池,实现电能转化为化学能,故A项错误。
B项,据分析知,
中碳元素失电子,化合价升高,作负极,电极反应为
,碱性溶液中
不能大量存在,故B错误。
C项,乙池是电解池,石墨电极是阳极,电极反应为
,阴极反应为
,移出体系的物质可视作
,加入
后相当于多引入部分
,溶液变稀,不可恢复原浓度,故C错误。
D项,标况下,甲池消耗
的物质的量为n(O2)=0.28/22.4=0.0125mol,转移电子0.05mol,丙池中总反应为
,当装置中转移相同物质的量的电子时,生成固体m(Mg(OH)2)=2×0.0125×58=1.45g,故D项正确.本题正确选项为D。
2.(2018届安徽省宣城市高三第二次调)图甲是一种利用微生物将废水中的尿素CO(NH2)2]转化为环境友好物质的原电也装置示意图,利用该电池在图乙装置中的铁上镀铜。
下列说法正确的是
A.图乙中Fe电极应与图甲中Y相连接
B.图甲中H+透过质子交护膜由右向左移动
C.图甲中M 电极反应式:
CO(NH2)2+5H2O-14e=CO2+2NO2+14H+
D.当图甲中M 电极消耗0.5mol尿素时,图乙中铁电极增重96g
【答案】D
点睛:
原电池工作时,负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应;阳离子移向正极,阴离子移向负极。
3.(2018届河南省高三4月普通高中毕业班高考适应性考试)工业上电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示(图中电极均为石墨电极)。
下列说法错误的是
A.a极连接电源的负极
B.阳极反应为NO+5e-+6H+=NH4++H2O
C.总反应方程式为8NO+7H2O
3NH4NO3+2HNO3
D.为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是NH3
【答案】B
4.(2018届云南师大附中高三年级适应性月考)磷酸铁锂动力电池(LiFePO4电池)是一种新型动力电池。
电池的内部结构如图所示。
中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,Li+可以通过而e-不能通过。
该电池的总反应式为:
Li1-xFePO4+LixC6
C6+LiFePO4(注:
LixC6是单质Li附在碳电极上的一种形式)。
下列关于该电池的叙述错误的是
A.放电时,LixC6在负极
上失电子发生氧化反应
B.在充电时,正极中的Li+通过聚合物隔膜向负极迁移
C.放电时,正极反应式为Li1-xFePO4+xLi+=Li1-xFePO4-xe-
D.若用该电池电解精炼铜,阴极质量增重19.2kg时,则电池中通过聚合物隔膜的Li+数目为0.6NA
【答案】D
【解析】试题分析:
该电池放电时,LixC6在负极上发生氧化反应,Li1-xFePO4在正极上发生还原反应。
A.由电池的总反应可知,放电时,LixC6在负极上失电子发生氧化反应,A正确;B.在充电时,正极连接电源正极变为阳极,发生氧化反应,Li+通过聚合物隔膜向阴极(放电时是负极)迁移,B正确;C.放电时,正极发生还原反应,电极反应式为Li1-xFePO4+xLi+=Li1-xFePO4-xe-,C正确;D.若用该电池电解精炼铜,阴极质量增重19.2kg时,则生成铜的物质的量为300mol,电子转移600mol,所以,电池中通过聚合物隔膜的Li+数目为600NA,D不正确。
本题选D。
5.(2018届广西桂林市、百色市、崇左市高三第三次联合模拟考试)用镁一次氯酸钠燃料电池作电源模拟消除工业酸性废水中的Cr2O72-的过程(将“Cr2O72-”还原为“Cr3+”),装置如图所示。
下列说法中错误的是
A.金属铁电极的反应为:
Fe-2e-=Fe2+
B.装置中电子的流动路线是:
C电极→惰性电极→金属铁电极→D电极
C.装置工作过程中消耗14.4gMg,理论上可消除Cr2O72-0.1mol
D.将Cr2O72-处理后的废水比原工业废水的pH增大
【答案】B
点睛:
原电池外电路通过电子的由负极→导线→正极导电,电解质溶液是通过阳离子向正极移动、阴离子向负极移动导电,“电子不下水,离子不上岸”。
6.(2018届江西省吉安一中、九江一中等八所重点中学高三4月联考)电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获取氢气:
Fe+2H2O+2OH-
FeO42-+
3H2↑,工作原理如图(a)所示,电解质溶液为氢氧化钠溶液,若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色色物质。
C(Na2FeO4)随初始C(NaOH)的变化如图(b)所示。
已知Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。
下列说法不正确的是
A.电解一段时间后,阳极室c(OH-)降低
B.电路中经过0.2mol电子时,阴极室生成H22.24L(标准状况)
C.M点C(Na2FeO4)低于最高值的原因是铁电极上有Fe(OH)3生成
D.阳极的电极反应:
Fe一6e-+8OH-===FeO42-+4H2O
【答案】C
7.(2018届黑龙江省哈尔滨市第六中学高三第二次模拟)如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图,其原理是在较低的阴极电位下,TiO2(阴极)中的氧解离进入熔盐,阴极最后只剩下纯钛。
下列说法中正确的是( )
A.阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑
B.阴极的电极反应式为TiO2+4e-===Ti+2O2-
C.通电后,O2-、Cl-均向阴极移动
D.石墨电极的质量不发生变化
【答案】B
【解析】A、电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应,导致氧气等气体的出现,所以电极反应式为:
2O2-→O2↑+4e-,故A错误;B、电解池的阴极发生得电子的还原反应,是二氧化钛电极本身得电子的过程,即TiO2+4e-→Ti+2O2-,故B正确;C、电解池中,电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极,故C错误;D、石墨电极会和阳极上产生的氧气之间发生反应,导致气体一氧化碳、二氧化碳的出现,所以石墨电极会消耗,质量减轻,故D错误;故选B。
8.(2018届河北省石家庄市高三下学期4月一模考试)工业上通过电化学原理在铝表面形成氧化膜来提高其抗腐蚀能力,工作原理如图所示。
下列说法不正确的是
A.碳棒可用铜棒代替,其作用是传递电流
B.通电一段时间后,溶液的pH减小
C.通电后电子被强制从碳棒流向铝片使铝表面形成氧化膜
D.可通过调节滑动变阻器来控制氧化膜的形成速度
【答案】C
9.(2018届北京市丰台区高三一模)下面是电解饱和食盐水的装置,通电一段时间后下列说
法不正确的是
A.阴极附近溶液的pH增大
B.阳极产生的气体可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验
C.若阳极最终收集到气体4.48L,则反应中转移电子的物质的量为0.4mol
D.完全电解后充分混合U型管中物质,所得溶液会含有NaClO
【答案】C
【解析】根据图示分析A、电解饱和食盐水时,选用石墨棒作阳极材料时,在阳极是氯离子失电子得到氯气,而使用活泼金属铁作阴极,则阴极是水中的氢离子得电子,放出氢气,所以阴极的氢氧根离子浓度增大,故A正确;B、在阳极区域,氯离子失电子产生氯气,遇湿润的淀粉碘化钾试纸会变蓝,故B正确;C、电解过程中,氯离子在阳极失电子生成4.48L氯气,没有状态,无法计算物质的量,故C错误;D、氯化钠溶液电解后产生的氯气会和氢氧化钠溶液反应,所以溶液中会有NaClO生成,故D正确;答案:
C。
10.(2018届湖北省重点高中联考协作体高三下学期期中考试)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素(化学式可写为NH2CONH2)原理如下图。
下列有关说法正确的是
A.a为电源的负极
B.电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将升高
C.阳极室中发生的电极反应为2H++2e--H2↑
D.若两极共收集到气体13.44L(标准状况),则除去的尿素为7.2g(忽略气体的溶解)
【答案】D
子放电生成氯气,氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳,同时会生成HCl,阳极室中发生的反应依次为:
2Cl--2e-═Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl,C选项不正确;电解收集到的13.44L气体,物质的量为=0.6mol,由
反应CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知n(N2)=n(CO2)="0.6mol×1/5=0.12"mol,可知生成0.12molN2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.12mol,其质量为:
m[CO(NH2)2]="0.12"mol×60g•mol-1=7.2g,选项D正确;
11.(2018届陕西省高三年级第四次模拟考试)一种脱除废水中NH4+的电化学装置如图所示,下列说法正确的是()
A.该装置将化学能转变为电能
B.该装置工作时,CIˉ向阴极移动
C.NH4+在阴极上被还原为N2,阴极周围溶液的pH增大
D.阳极的电极反应式为Clˉ+H2O-2eˉ=ClOˉ+2H+
【答案】D
12.(2018年天津市滨海新区七所重点学校高三毕业班联考)如图所示,装置Ⅰ为新型电池,放电时B电极的反应式为NaBr3+2Na++2e-===3NaBr,装置Ⅱ为铅蓄电池。
首先闭合K1和K2
,当铅蓄电池充电结束后,断开K1,闭合K2。
下列说法正确的是( )
A.闭合K1、K2时,每有0.1molNa+通过离子交换膜,装置II溶液中有0.1mol电子转移
B.装置Ⅰ放电时的A电极反应式为2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+
C.断开K1、闭合K2时,b电极的电极反应式为PbO2+2e-+SO42-+4H+===PbSO4+2H2O
D.断开K1、闭合K2时,装置Ⅱ中SO42-向a电极迁移
【答案】B
【解析】闭合K1、K2时,有0.1molNa+通过离子交换膜,说明有0.1mol电子电子转移,闭合K1、K2时,灯泡和铅蓄电池并联,装置Ⅱ溶液中电子转移小于0.1mol,A错误;装置Ⅰ为新型电池,放电时的A电极为原电池的负极,电极反应式为:
2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+,B正确;断开K1、闭合K2时,装置Ⅱ为原电池反应,b电极为负极,负极的电极反应式为P
b-2e-+SO42-==PbSO4,C错误;断开K1、闭合K2时,装置Ⅱ为原电池,b为负极,,溶液中中SO42-向负极电极迁移,移向b电极,D错误;正确选项B。
13.(2018届陕西省榆林市高三第二次模拟考试)世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法,其装置如图所示。
下列说法错误的是
A.X为电源正极
B.若该装置在高温下进行,则净化效率将降低
C.若BOD为葡萄糖(C6H12O6),则1mol葡萄糖被完全氧化时,理论上电极上流出24mole-
D.若有1molNO3-被还原,则有6molH+通过质子膜迁移至阴极区
【答案】D
14.(2018届湖南省常德市高三第一次模拟考试)甲图为一种新型污水处理装置,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,乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。
关于甲、乙的说法正确的是
A.装置乙中的b极要与装置甲的X极连接
B.装置乙中a极的电极反应式为:
2Cl--2e-=Cl2↑
C.当N极消耗5.6L(标准状况下)气体时,则有2NA个H+通过离子交换膜
D.若有机废水中主要含有葡萄糖,则装置甲中M极发生的电极反应为:
C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+
【答案】D
则装置甲中M极发生C6H12O6失电子的氧化反应,生成二氧化碳,根据电荷守恒和原子守恒,其电极应为:
C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+,故D正确。
15.(2018届北京市石景山区高三3月统一测试一模)探究电场作用下阴阳离子的迁移。
a、b、c、d均为石墨电极,电极间距4cm。
将p
H试纸用不同浓度Na2SO4溶液充分润湿,进行如下实验:
实验现象:
时间
试纸I
试纸II
1min
a极附近试纸变红,b极附近试纸变蓝
c极附近试纸变红,d极附近……
10min
红色区和蓝色区不断向中间扩展,相遇时红色区约2.7cm,蓝色区约1.3cm
两极颜色范围扩大不明显,试纸大部分仍为黄色
下列说法不正确的是
A.d极附近试纸变蓝
B.a极附近试纸变红的原因是:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C.对比试纸I和试纸Ⅱ的现象,说明电解质浓度影响H+和OH-的迁移
D.试纸I的现象说明,此环境中H+的迁移遗率比OH-快
【答案】B
【解析】d极为阴极,氢离子在此极发生还原反应变为氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,d极附近试纸变蓝,A正确;a极为阳极,氢氧根离子在此极发生氧化反应生成氧气,溶液中氢离子浓度增大,a极附近试纸变红,B错误;10min以后,试纸I和试纸Ⅱ的现象不同,说明电解质浓度越大,对H+和OH-的迁移影响较大,C正确;红色区约2.7cm,蓝色区约1.3cm,说明氢离子H+的迁移速率比OH-快,D正确;正确答案:
B。
16.(2018届重庆八中高三高考适应性月考)用甲醇燃料电池作电源,用铁作电极
电解含Cr2O72-的酸性废水,利用生成的Fe2+可将Cr2O72-转化成Cr(OH)3沉淀而除去,装置如图。
下列说法正确的是
A.由b口加入物质为O2
B.燃料电池负极的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
C.电解过程中,Fe(I)质量减少,Fe(Ⅱ)上有气体产生
D.电路中每转移6mol电子,最多有1molCr2O72-被还原
【答案】C
Cr2O72-被还原,D不正确。
本题选C。
点睛:
要注意审题,“Fe2+可将Cr2O72-转化成Cr(OH)3沉淀而除去”,说明Fe2+可被Cr2O72-转化成Fe3+,依据电子转移守恒可得6Fe2+~Cr2O72-,不能根据电路中的电子转移计算。
17.(2018届河南省郑州市高三第二次质量预测)利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如下图所示,下列说法不正确的是
A.该离子交换膜为阴离子交换膜,SO42-由右池向左池迁移
B.电解池中发生的总反应为Cu2++2Ce3+=Cu+2Ce4+
C.该装置工作时的能量转化形式只有两种
D.由P电极向N电极转移0.1mol电子时,阳极室生成33.2gCe(SO4)2
【答案】C
串联电路中转移电子数相等,石墨极为阳极,发生氧化反应,2Ce3+-2e-=2Ce4+,由P电极向N电极转移0.1mol电子时,阳极生成Ce(SO4)20.1mol,质量为332×0.1=33.2g
,D正确;正确选项C。
18.(2018届四川省广安、眉山、内江、遂宁高三第二次诊断)中国第二化工设计院提出,用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理,其原理示意如图(质子膜允许H+和H2O通过),下列相关判断正确的是
A.电极I为阴极,电极反应式为2H2
O+2e-=2OH-+H2
B.电解池中质子从电极I向电极Ⅱ作定向移动
C.吸收塔中的反应为2NO+2S2O32-+H2O=N2+4HSO3-
D.每处理1molNO电解池质量减少16g
【答案】C
【解析】A.电极I为阴极,阴极上是HSO3-获得电子生成S2O42-,酸性条件下还生成水,电极反应式为:
2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O,故A错误;B.电解池中质子从电极Ⅱ向电极I作定向移动,故B错误;C.吸收池中S2O42-与NO反应生成N2与HSO3-,反应离子方程式为:
吸收塔中的反应为2NO+2S2O32-+H2O=N2+4HSO3-,故C正确;D、电解池中发生的反应:
4HSO3-=2H2O+O2+2S2O42-,结合吸收塔中的反应:
2NO+2S2O32-+H2O=N2+4HSO3-,得关系式:
2NO~O2~4H+,每处理1molNO电解池质量减少16gO2和2gH+,共18g,故D错误;故选C。
19.(2018届四川省德阳市高三二诊考试)硼酸(H3BO3)为一元弱酸,H3BO3可以通过电解的方法制备。
其工作原理如右图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。
下列说法错误的是
A.a与电源的正极相连接
B.阳极的电极反应式为:
2H2O-4e-=O2↑+4H+
C.[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室
D.当电路中通过3mol电子时,可得
到1molH3BO3
【答案】D
20.(2018届河北省石家庄市高三第一次教学质量检测)NaBH4燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。
以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。
下列说法不正确的是
A.离子交换膜应为阳离子交换膜,Na+由左极室向右极室迁移
B.该燃料电池的负极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O
C.电解池中的电解质溶液可以选择CuSO4溶液
D.每消耗2.24LO2(标准状况)时,A电极的质量减轻12.8g
【答案】D
D不正确。
答案选D。
21.(2018届重庆市第一中学高三下学期第一次月考)科研人员设计一种电化学反应器以Na2SO4溶液为电解质,负载纳米MnO2的导电微孔钛膜和不锈钢为电极材料。
这种反应器可用于正丙醇氧化合成丙酸,装置示意图如下图。
以下叙述错误的是()
A.不锈钢作阴极
B.微孔钛膜电极发生的电极反应CH3CH2CH2OH+H2O+4e-=CH3CH2COOH+4H+
C.使用Na2SO4溶液是为了在电解时增强溶液导电性
D.反应器工作时料槽中正丙醇分子向微孔钛膜移动
【答案】B
子向电催化膜移动,D正确;正确选项B。
22.(2018届安徽省蚌埠市高三上学期第一次教学质量检查)下图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。
下列说法正确的是
A.该过程是化学能转化为电能的过程
B.一段时间后,①池中n(KHCO3)不变
C.一段时间后,②池中溶液的pH不变
D.铜电极的电极反应式为9CO2+6H2O+8e-=CH4+8HCO3-
【答案】D
【解析】该装置是一个电解池,电解池是将电能转化为化学能的装置,A错误;在电解池的阴极上发生二氧化碳得电子的还原反应,即
═
,一段时间后,氢离子减小,氢氧根浓度增大,氢氧根会和①池中的碳酸氢钾反应,所以
会减小,B错误;在电解池的阳极上,是氢氧根离子发生失电子的氧化反应,所以酸性增强,
pH一定下降,C错误;
电催化还原为
的过程是一个还原反应过程,所以铜电极是电解池的阴极,铜电极的电极反应式为
9CO2+6H2O+8e-=CH4+8HCO3-,D正确;正确
选项D。
23.(2018届云南省昆明市高三3月复习教学质量检测)铈(Ce)是镧系金属元素。
空气污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收,生成HNO2、NO3ˉ,再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质,同时生成Ce4+,其原理如图所示。
下列说法正确的是
A.H+由右室进入左室
B.Ce4+从电解槽的c口流出,且可循环使用
C.阴极的电极反应式:
2HNO2+6H++6eˉ=N2↑+4H2O
D.若用甲烷燃料电池作为电源,当消耗标准状况下33.6L甲烷时,理论上可转化HNO22mol
【答案】C
的物质的量为12×2/6mol=4mol,故D错误。
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- 高考 化学 难点 突破 02 电解 原理 应用