选修四电解池习题超好.docx
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选修四电解池习题超好
电解池习题
题组 电解原理和电解规律的考查
1.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。
通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。
下列实验现象描述正确的是( )
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
2.用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。
则下列说法正确的是( )
A.电解过程中阴极没有气体生成
B.电解过程中转移的电子的物质的量为0.4mol
C.原CuSO4溶液的浓度为0.1mol·L-1
D.电解过程中阳极收集到的气体体积为1.12L(标况下)
题组 突破电极反应式、电解总方程式的书写
3.按要求书写电极反应式和总方程式
(1)用惰性电极电解AgNO3溶液:
阳极反应式_____________________________________________;
阴极反应式_________________________________________________;
总反应离子方程式__________________________________________________。
(2)用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式_________________________________________________;
阴极反应式____________________________________________________;
总反应离子方程式_____________________________________________。
(3)用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式________________________________________________;
阴极反应式________________________________________________;
总化学方程式________________________________________________。
(4)用铜作电极电解盐酸溶液
阳极反应式________________________________________________;
阴极反应式__________________________________________________;
总反应离子方程式____________________________________________。
(5)用Al作电极电解NaOH溶液
阴极反应式________________________________________________;
阳极反应式____________________________________________________;
总反应离子方程式_____________________________________________。
(6)用惰性电极电解熔融MgCl2
阴极反应式_____________________________________________;
阳极反应式________________________________________________;
总反应离子方程式______________________________________________________。
题组 电解原理的“常规”应用
4.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。
下列说法正确的是
( )
A.氯碱工业中,X电极上反应式是4OH--4e-===2H2O+O2↑
B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变
C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜
D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁
题组 电解原理的“不寻常”应用
(一)处理废水
5.某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意图如下,下列说法不正确的是( )
A.A为电源正极
B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为
Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
C.阴极区附近溶液pH降低
D.若不考虑气体的溶解,当收集到H213.44L(标准状况)时,有0.1molCr2O
被还原
(二)制备物质
6.电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下:
电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴阳两极均为惰性电极。
(1)A极为________,电__________________________________________。
(2)B极为________,电极反应式为_____________________________________。
(三)处理废气
7.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如图所示。
(电极材料为石墨)
(1)图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)________极,C口流出的物质是________。
(2)SO
放电的电极反应式为____________。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因________。
题组 根据电子守恒,突破电化学的基本计算
8.两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解。
当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计),电极上析出银的质量最大为( )
A.27mgB.54mgC.106mgD.216mg
题组 根据电子守恒,突破电解的分阶段计算
9.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO
)=0.6mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(K+)为0.2mol·L-1
B.上述电解过程中共转移0.2mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.05mol
D.电解后溶液中c(H+)为0.2mol·L-1
题组 正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀
10.利用下图装置进行实验,开始时,a、b两处液面相平,密封好,放置一段时间。
下列说法不正确的是( )
A.a管发生吸氧腐蚀,b管发生析氢腐蚀
B.一段时间后,a管液面高于b管液面
C.a处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小
D.a、b两处具有相同的电极反应式:
Fe-2e-===Fe2+
11.如图装置中,小试管内为红墨水,具支试管内盛有pH=4久置的雨水和生
铁片。
实验时观察到:
开始时导管内液面下降,一段时间后导管内液面回
升,略高于小试管内液面。
下列说法正确的是( )
A.生铁片中的碳是原电池的阳极,发生还原反应
B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀
C.墨水回升时,碳电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.具支试管中溶液pH逐渐减小
高考真题
1.(2013·北京理综,7)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是( )
A.水中的钢闸门连接电源的负极
B.金属护栏表面涂漆
C.汽车底盘喷涂高分子膜
D.地下钢管连接镁块
2.(2013·北京理综,9)用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。
下列分析正确的是( )
A.a端是直流电源的负极
B.通电使CuCl2发生电离
C.阳极上发生的反应:
Cu2++2e-===Cu
D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体
3.(2013·大纲全国卷,9)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O
)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。
下列说法不正确的是( )
A.阳极反应为Fe-2e-===Fe2+
B.电解过程中溶液pH不会变化
C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.电路中每转移12mol电子,最多有1molCr2O
被还原
4.(2013·浙江理综,11)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。
在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。
已知:
3I2+6OH-===IO
+5I-+3H2O
下列说法不正确的是( )
A.右侧发生的电极反应式:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
B.电解结束时,右侧溶液中含IO
C.电解槽内发生反应的总化学方程式:
KI+3H2O
KIO3+3H2↑
D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变
5.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,CuZn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中,ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
7.(2012·海南,10)下列叙述错误的是( )
A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱
B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液
D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀
8.[2011·四川理综,26(5)]
按右图电解NaCl的饱和溶液,写出该
电解池中发生反应的总反应方程式:
________。
将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中,观察到的现象是________。
9.(2013·高考试题组合)
(1)[2013·重庆理综,11
(2)]电化学降解NO
的原理如图所示。
①电源正极为__________(填“A”或“B”),阴极反应式为_______________。
②若电解过程中转移了2mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为______g。
(2)[2013·福建理综,23
(2)②]利用H2S废气制取氢气的方法有多种。
其中电化学法如图所示。
反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,其目的是________;反应池中发生反应的化学方程式为____。
反应后的溶液进入电解池,电解总反应的离子方程式为_____。
(3)[2013·山东理综,28(3)(4)]①右图为电解精炼银的示意图,
________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色
气体产生,则生成该气体的电极反应式为________。
②为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器浸于铝质容器里的食盐水中
并与铝接触,使Ag2S转化为Ag,食盐水的作用是________________。
10.(2012·高考试题组合)
(1)[2012·新课标全国卷,36(3)]粗铜的电解精炼如图所示。
在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极________(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为__________;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为_________________。
(2)(2012·海南,16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。
某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。
回答下列问题:
①甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为____________、________。
②闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是__________,电解氯化钠溶液的总反应方程式为______________________________。
③若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F=9.65×104C·mol-1列式计算),最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
1、答案 D
解析 SO
、OH-移向b极,在b极OH-放电,产生O2,b极附近c(H+)>c(OH-),石蕊试液变红。
Na+、H+移向a极,在a极H+放电产生H2,a极附近c(OH-)>c(H+),石蕊试液变蓝。
所以产生的气体体积a电极的大于b电极的;两种气体均为无色无味的气体。
A、B、C均错。
2、答案 B
解析 由2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑知,如CuSO4未电解完,加CuO即可复原,而加入Cu(OH)2相当于加入CuO·H2O,故CuSO4电解完后,还电解了部分水。
电解析出了0.1molCu,转移电子0.2mol,而电解0.1molH2O转移电子0.2mol,故转移的电子的总物质的量为0.4mol。
3、答案
(1)4OH--4e-===O2↑+2H2O
4Ag++4e-===4Ag
4Ag++2H2O
4Ag+O2↑+4H+
(2)2Cl--2e-===Cl2↑
2H++2e-===H2↑
Mg2++2Cl-+2H2O
Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
(3)Fe-2e-===Fe2+
2H++2e-===H2↑
Fe+2H2O
Fe(OH)2↓+H2↑
(4)Cu-2e-===Cu2+
2H++2e-===H2↑
Cu+2H+
Cu2++H2↑
(5)6H2O+6e-===3H2↑+6OH-或6H++6e-===3H2↑
2Al-6e-+8OH-===2AlO
+4H2O
2Al+2H2O+2OH-
2AlO
+3H2↑
(6)Mg2++2e-===Mg
2Cl--2e-===Cl2↑
Mg2++2Cl-
Mg+Cl2↑
4、答案 D
解析 氯碱工业中阳极是Cl-放电生成Cl2;电解精炼铜时阳极粗铜溶解,阴极Cu2+放电析出Cu,溶液中Cu2+浓度变小;铁片上镀铜时,阴极应该是铁片,阳极是纯铜。
5、答案 C
解析 根据图示,A作阳极,B作阴极,电极反应式为
阳极:
Fe-2e-===Fe2+
阴极:
2H++2e-===H2↑
然后,Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
由于在阴极区c(H+)减小,所以pH增大。
根据6H2~6Fe2+~Cr2O
得,当有13.44L(标准状况)H2放出时,应有0.1molCr2O
被还原。
6、答案
(1)阳极 CO(NH2)2+8OH--6e-===N2↑+CO
+6H2O
(2)阴极 6H2O+6e-===3H2↑+6OH-
解析 H2产生是因为H2O电离的H+在阴极上得电子,即6H2O+6e-===3H2↑+6OH-,所以B极为阴极,A极为阳极,电极反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-===N2↑+CO
+6H2O,阳极反应式容易错写成4OH--4e-===2H2O+O2↑。
7、答案
(1)负 硫酸
(2)SO
-2e-+H2O===SO
+2H+
(3)H2OH++OH-,在阴极H+放电生成H2,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,碱性增强
解析 根据Na+、SO
的移向判断阴、阳极。
Na+移向阴极区,SO
移向阳极区,所以a应接电源负极,b应接电源正极,其电极反应式分别为
阳极:
SO
-2e-+H2O===SO
+2H+阴极:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
所以从C口流出的是H2SO4。
在阴极区,由于H+放电,破坏水的电离平衡,c(H+)减小,c(OH-)增大,生成NaOH,碱性增强,所以从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。
8、答案 B
解析 首先结合离子放电顺序,弄清楚两极的反应:
阳极4OH--4e-===O2↑+2H2O;阴极Ag++e-===Ag,电解的总反应式为4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3。
由电解的总反应式可知,电解过程中生成的n(Ag)=n(HNO3)=n(H+)=(10-3mol·L-1-10-6mol·L-1)×0.5L≈5×10-4mol,m(Ag)=5×10-4mol×108g·mol-1=0.054g=54mg。
9、答案 A
解析 石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极先后发生两个反应:
Cu2++2e-===Cu,2H++2e-===H2↑。
从收集到O2为2.24L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子,而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子,所以Cu2+共得到0.4mol-0.2mol=0.2mol电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。
电解前后分别有以下守恒关系:
c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO
),c(K+)+c(H+)=c(NO
),不难算出:
电解前c(K+)=0.2mol·L-1,电解后c(H+)=0.4mol·L-1。
10、答案 C
解析 根据装置图判断,左边铁丝发生吸氧腐蚀,右边铁丝发生析氢腐蚀,其电极反应为
左边 负极:
Fe-2e-===Fe2+正极:
O2+4e-+2H2O===4OH-
右边 负极:
Fe-2e-===Fe2+正极:
2H++2e-===H2↑
a、b处的pH均增大,C错误。
11、答案 C
解析 生铁片中的碳是原电池的正极,A错;雨水酸性较强,开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀,产生氢气,导管内液面下降,一段时间后铁片发生吸氧腐蚀,吸收氧气,导管内液面回升,B错;墨水回升时,铁片发生吸氧腐蚀,碳极为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,C对;铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,具支试管内溶液pH均增大,D错。
1.答案 A
解析 A项,水中钢闸门连接电源的负极,即作为电化学保护装置的阴极,使其不发生失电子反应而被保护,正确;B项和C项都属于外加防护层的防腐方法,B、C两项不符合题意,错误;D项,属于牺牲阳极的阴极保护法,错误。
2.答案 A
解析 A项,Cu2+移向电解池的阴极,可判断a极为电源的负极,正确;B项,CuCl2的电离与通电无关,错误;C项,阳极上发生的反应为2Cl--2e-===Cl2↑,错误;D项,通电后Cl2应在阳极生成,错误。
3.答案 B
解析 根据电解原理写出电极反应式,然后逐一分析。
A项电解时用铁作阳极,失去电子生成具有还原性的Fe2+,Fe2+将废水中的Cr2O
还原为Cr3+;B项电解过程中消耗H+,溶液的pH发生变化;C项电解过程中H2O电离出的H+参与反应,c(OH-)增大,Cr3+与Fe3+都与OH-结合为沉淀;D项根据电极反应式Fe-2e-===Fe2+,可知每转移12mole-生成6molFe2+,6molFe2+可还原1molCr2O
。
4.D5.B7.C8.答案 NaCl+H2O
NaClO+H2↑ 酚酞试液先变
红后褪色
9.答案
(1)①A 2NO
+6H2O+10e-===N2↑+12OH-
②14.4
(2)增大反应物接触面积,使反应更充分
H2S+2FeCl3===2FeCl2+S↓+2HCl
2Fe2++2H+
2Fe3++H2↑
(3)①a 2H++NO
+e-===NO2↑+H2O ②做电解质溶液(或导电)
10.答案
(1)c Cu2++2e-===Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方,Fe以Fe2+的形式进入电解液
(2)①O2+2H2O+4e-===4OH-
CH4+10OH--8e-===CO
+7H2O
②H2 2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
③
×8×9.65×104C·mol-1=3.45×104C 4
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