高考化学一轮复习电化学专题07多室电解池练习Word格式文档下载.docx
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A.阴极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑B.从A口出来的是NaOH溶液
C.b是阳离子交换膜,允许Na+通过D.Na2SO4溶液从G口加入
4.硼酸(H3BO3)为一元弱酸,已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为:
H3BO3+OH-=B(OH)4-,H3BO3可以通过电解的方法制备。
其工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。
下列说法正确的是
A.电子流向:
电源负极→b电极→电解液→a电极→电源正极
B.阳极的电极反应式为:
2H2O-4e-=O2↑+4H+
C.当电路中通过3mol电子时,可得到1molH3BO3
D.A膜为阳膜,B膜为阴膜,且穿过A膜和B膜的离子数相同
详解:
根据装置图,a电极与直流电源的正极相连,a电极为阳极,b电极与直流电源的负极相连,b电极为阴极。
A项,电子流向:
电源负极→b电极,a电极→电源正极,A项错误;
B项,根据放电顺序,阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,B项正确;
C项,当电路中通过3mol电子时,阳极室产生3molH+,3molH+穿过A膜进入产品室,B(OH)4-穿过阴膜进入产品室,产品室中发生的反应为B(OH)4-+H+=H3BO3+H2O,3molH+产生3molH3BO3,C项错误;
D项,阳极室生成的H+穿过A膜进入产品室与B(OH)4-反应,A膜为阳膜,B(OH)4-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过B膜进入阴极室,B膜为阳膜,根据放电顺序,阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,根据阴、阳极得失电子相等,穿过A膜和B膜的离子数相等,D项错误;
答案选B。
5.用电渗析法由NaH2PO2制备H3PO2的工作原理如图所示,下列说法正确的是
A.电源a极为负极,所连石墨电极上的反应为2H++2e-=H2↑
B.氢氧化钠溶液所在的极室中pH减小
C.H+由左向右穿过阳膜1,H2PO2-由右向左穿过阴膜
D.当导线中转移0.4mole-时,两石墨电极上产生气体体积之和为标准状况下4.48L
【解析】由工作原理图可知,四室中左端电极室的H+通过阳膜1进入产品室,H2PO2-由右向左穿过阴膜进入产品室,因此左端电极为阳极,和电源正极相连,a为正极,则b为负极,右端石墨电极为阴极。
结合以上分析可判断A.电源a极为正极,所连石墨电极上的反应为氧化反应2H2O-4e-=4H++O2↑;
A错误;
B.氢氧化钠溶液所在的极室中发生的电极反应为还原反应2H2O+2e-=4OH-+H2↑,有OH-生成,故pH增大,B错误;
C.H+由左向右穿过阳膜1,H2PO2-由右向左穿过阴膜,C正确;
D.根据电极反应,当导线中转移0.4mole-时,阳极产生0.1molO2,阴极产生0.2molH2,产生气体体积之和为标准状况下6.72L,故D错误;
本题正确答案为C。
6.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。
工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。
下列说法错误的是
A.阳极电极反应式:
Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O
B.甲溶液可循环利用
C.离子交换膜a是阴离子交换膜
D.当电路中通过2mol电子的电量时,会有1molH2生成
7.全钒液流电池充电时间短,续航能力强,其充放电原理为VO2++V3++H2O
VO2++V2++2H+。
以此电池为电源,用石墨电极电解Na2SO3溶液,可得到NaOH和H2SO4示意图如下。
A.全钒液流电池放电时,正极的电极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O
B.图中a电极为阴极,N物质是H2
C.全钒液流电池充电时,V3+被氧化为VO2+
D.电解时,b电极的反应式为SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+
8.Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料,同时也是一种新型的高效净水剂。
在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4,下列有关说法不正确的是
A.右侧电极反应方程式:
Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O
B.左侧为阳离子交换膜,当Cu电极生成1mol气体时,有2molNa+通过阳离子交换膜
C.可以将左侧流出的氢氧化钠补充到该装置中部,以保证装置连续工作
D.Na2FeO4具有强氧化性且产物为Fe3+,因此可以利用Na2FeO4除去水中的细菌、固体颗粒以及Ca2+等
【答案】D
【解析】根据图示,Cu电极为阴极,Fe电极为阳极。
A项,右侧电极为Fe电极,Fe失去电子发生氧化反应生成FeO42-,电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O,A项正确;
B项,左侧为阴极室,H+的放电能力大于Na+,Cu电极上的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,当Cu电极上生成1mol气体时同时产生2molOH-,此时有2molNa+通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷,B项正确;
C项,根据B项分析,阴极室生成NaOH,左侧流出的NaOH溶液的浓度大于左侧加入的NaOH溶液的浓度,即b%
a%,根据图示可将左侧流出的NaOH补充中该装置中部,以保证装置连续工作,C项正确;
D项,Na2FeO4具有强氧化性,可利用Na2FeO4除去水中的细菌,Na2FeO4的还原产物为Fe3+,Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体可吸附固体颗粒,用Na2FeO4不能除去水中的Ca2+,D项错误;
答案选D。
9.某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的H2S气体,再将得到的Na2S溶液进行电解制得NaOH溶液,以实现NaOH的循环利用。
电解装置如图所示,电极材料均为石墨,ab、cd均为离子交换膜。
下列叙述不正确的是
A.ab表示阳离子交换膜,cd表示阴离子交换膜
B.阳极的电极反应式为S2--2e-==S↓,阳极区有淡黄色沉淀产生
C.阴极的电极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+,阴极区溶液pH降低
D.当电路中转移1mol电子时,会有11.2L(标准状况)的气体生成
10.硼酸(H3BO3)为一元弱酸,已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3+OH-=B(OH)4-,H3BO3可以通过电解的方法制备。
下列说法错误的是()
A.a与电源的正极相连接
C.当电路中通过3mol电子时,可得到1molH3BO3
D.B(OH)4-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室
11.目前海水液化可采用双极膜电液析法、同时获得副产品,其模拟工作原理如图所示。
其中双极膜(BP)是阴、阳复合膜,在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-,作为H+和OH-离子源。
M、N为离子交换膜。
下列说法正确的是()
A.X电极为电解池的阴极,该电极反应式为:
2H+-2e-=H2↑
B.电子流向:
电源负极→X电极→Y电极→电源正极
C.电路中每转移1mol电子,X、Y两极共得到标准状况下16.8L的气体
D.M为阳离子交换膜,A室获得副产品NaOH;
若去掉B室双极膜,B室产物不变
【解析】A、电解池中阳离子向阴极移动,故X电极为阴极,电极反应式为:
2H++2e-=H2↑,选项A错误;
电源负极→阴极X电极、阳极Y电极→电源正极,选项B错误;
C、阴极反应为2H++2e-=H2↑,阳极反应为:
4OH--4e-=O2↑+2H2O,当电路中通过1mol电子时,阴极得到0.5molH2,阳极得到0.25molO2,两极一共得到气体为0.5mol+0.25mol=0.75mol,标准状况下16.8L的气体,选项C正确;
D、电解池中,电解时,溶液中的阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,因此M为阳离子交换膜,A室获得副产品NaOH;
若去掉双极膜(BP),则Cl-会在阳极失去电子,生成Cl2,在阳极室会有C12生成,,B室产物发生变化,选项D错误。
答案选C。
12.用电渗析法可将含硝酸钠的废水再生为硝酸和氢氧化钠,其装置如图所示。
A.膜a、膜c分别是阴离子交换膜、阳离子交换膜
B.阳极室、阴极室的产品分别是氢氧化钠、硝酸
C.阳极的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑
D.该装置工作时,电路中每转移0.2mol电子,两极共生成气体3.36L(标准状况)
13.三室式电渗析祛处理废液(HCl和FeCl2混合溶液)的原理如图所示,其中X、Y均为离子交换膜。
在直流电场的作用下,中间室得到盐酸,阴极区可回收铁。
A.X、Y依次是阴离子透过膜和阳离子透过膜
B.通电后,阴极区溶液的pH不断减小
C.阳极反应式为2H2O-4e-==4H++O2↑
D.中间室得到1L2mol/L盐酸时,电路中通过1mol电子
14.普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。
下列有关叙述正确的是
A.电极a为粗铜,电极b为精铜
B.甲膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
C.乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区
D.当电路中通过1mol电子时,可生成32g精铜
【解析】A.由题意结合电解原理可知,电极a是阴极,为精铜;
电极b阳极,为粗铜,A不正确;
B.甲膜为阴离子交换膜,可阻止杂质离子阳离子进入阴极区,B不正确;
C.乙膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区,C不正确;
D.当电路中通过1mol电子时,可生成0.5mol精铜,其质量为32g,D正确。
本题选D。
15.某镍冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2+和Cl-,图甲是双膜三室电沉积法回收废水中Ni2+的示意图,图乙描述的是实验中阴极液pH与镍回收率之间的关系。
下列说法不正确的是
A.交换膜b为阴离子交换膜
B.阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C.阴极液pH=1时,镍的回收率低主要是有较多H2生成
D.浓缩室得到1L0.5mol/L盐酸时,阴极回收得到11.8g镍
16.用Na[B(OH)4]溶液可以制备H3BO3,其工作原理如图,下列叙述不正确的是()
A.a极反应式为:
CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O
B.M室发生的电极反应式为:
C.理论上每生成1mol产品,可消耗标准状况下5.6L甲烷气体
D.b膜为阴离子交换膜,产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸
17.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)。
A.a与电源的正极相连接
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
【解析】A.与a极相连的石墨所处的区域为阳极室,则a与电源的正极相连接,故A正确;
B.阳极上发生氧化反应,溶液中水失去电子生成氧气,电极反应式为:
2H2O-4e-=O2↑+4H+↑,故B正确;
C.在电解池中,阴离子向阳极运动,阳离子向阴极运动,因此[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室,故C正确;
D.阳极电极反应式为:
2H2O-4e-=O2↑+4H+,阴极上发生还原反应,溶液中的水得到电子生成氢气,2H2O+2e-=H2↑+2OH―,[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,与氢离子反应生成H3BO3,[B(OH)4]-+H+=H3BO3+H2O,当电路中通过3mol电子时,生成3mol氢离子,可得到3molH3BO3,故D错误;
故选D。
18.利用“五室电渗析法”处理含硫酸钠废水的原理如图所示,以石墨为电极材料,室与室之间用离子交
换膜分开(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过),下列说法不正确的是
A.阳极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+,发生氧化反应
B.通电片刻后,I、III、V室的pH依次减小、不变、增大
C.当电路中通过1mol电子时,有1molSO42-从III室进入Ⅱ室
D.总反应式为Na2SO4+4H2O
2NaOH+H2SO4+O2↑+2H2↑
19.四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。
a、b、c为阴、阳离子交换膜。
已知:
阴离子交换膜只允许阴离子透过,阳离子交换膜只允许阳离子透过。
下列叙述正确的是()
A.b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
B.通电后Ⅲ室中的Cl-透过c迁移至阳极区
C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高
D.电池总反应为4NaCl+6H2O
4NaOH+4HCl+2H2↑+O2↑
20.全钒液流电池充电时间短,续航能力强,被誉为“完美电池”,工作原理如图1所示,反应的离子方程式为:
VO2++V3++H2O
VO2++V2++2H+。
以此电池电解Na2SO3溶液(电极材料为石墨),可再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如图2所示。
A.电解Na2SO3溶液时,a极与电池负极相连,图1中H+从电池右边移向左边
B.电池充电时,正极电极反应为VO2++e-+2H+=VO2++H2O
C.电解时b的电极反应式为SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+
D.若电解过程中图2所有液体进出口密闭,则消耗12.6gNa2SO3,阴极区变化的质量为4.4g
21.银锌蓄电池应用广泛,放电时总反应为Zn+Ag2O2+H2O==Zn(OH)2+Ag2O,某小组以银锌蓄电池为电源,用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液制备H2SO4和NaOH,设计如图所示装置。
连通电路后,下列说法正确是
A.电池的a极反应式为Ag2O2+H2O+2e-=Ag2O+2OH-
B.气体Y为H2
C.pq膜适宜选择阳离子交换膜
D.电池中消耗65gZn,理论上生成1mol气体X
【解析】用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液制备H2SO4和NaOH,根据装置图可知,该电解池的左侧为NaOH溶液,右侧为H2SO4溶液,说明M电极为阴极,水电离的H+在M电极上得电子生成H2,电极反应式为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-,中间隔室的Na+通过mn膜进入装置左侧区域与生成的OH-结合生成NaOH,N电极为阳极,水电离的OH-在N电极上失电子生成O2,电极反应式为:
2H2O-4e-=O2↑+4H+,中间隔室的SO42-通过pq膜进入装置右侧区域与生成的H+结合生成H2SO4。
A.根据上述分析可知,M为阴极,则a为负极、b为正极,a电极的反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,故A错误;
B.N电极的反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,气体Y为O2,故B错误;
C.因中间隔室的SO42-通过pq膜进入装置右侧区域与生成的H+结合生成H2SO4,则pq膜应选择阴离子交换膜,故C错误;
D.65gZn的物质的量为1mol,当消耗65gZn时,转移电子的物质的量为2mol,M电极的反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,由反应式可知,当转移2mol电子时,生成H2的物质的量为1mol,故D正确;
22.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。
工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如右图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。
A.电解时,铜电极连接电源负极B.甲溶液可回用于该电解池
C.离子交换膜a是阴离子交换膜D.阳极电极反应式:
Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O
23.I.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)甲烷燃料电池负极的电极反应式为________________________。
(2)闭合开关K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离子方程式为__________________________。
II.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)b电极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________________。
【答案】CH4-8e-+10OH-===CO
+7H2OH22Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-负硫酸SO
-2e-+H2O===SO
+2H+H2O
H++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
(1)图中a极要连接电源的负极,C口流出的物质是硫酸。
放电的电极反应式为SO
+2H+。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强,是因为水有电离平衡H2O
H++OH-存在,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。
24.磷单质及其化合物有着广泛应用。
(1)在1.0L密闭容器中放入0.10molPCl5(g),一定温度进行如下反应:
PCl5(g)
PCl3(g)+Cl2(g)ΔH1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p/100kPa)的数据见下表:
回答下列问题:
①PCl3的电子式为_______。
②T1温度下,反应平衡常数K=______。
③T1___T2(填“>”、“<”或“=”,下同),PCl5的平衡转化率α1(T1)__α2(T2)。
(2)PCl5、PCl3可转化为H3PO4、H3PO3。
已知下列热化学方程式:
PCl5(g)+4H2O(l)=H3PO4(aq)+5HCl(aq)ΔH2
PCl3(g)+3H2O(l)=H3PO3(aq)+3HCl(aq)ΔH3
H3PO3(aq)+Cl2(g)+H2O(l)=H3PO4(aq)+2HCl(aq)ΔH4
则ΔH4=______。
(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)
(3)次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛用于化学镀钴,以金属钴和次磷酸钠为原料,采用四室电渗析槽电解法制备,原理如下图。
①Co的电极反应式为______________,A、B、C为离子交换膜,其中B为__________离子交换膜(填“阳”或“阴”)。
②次磷酸(H3PO2)为一元弱酸,次磷酸钠溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________。
【答案】
0.32mol·
L-1<<ΔH2-ΔH1-ΔH3Co-2e-=Co2+阴c(Na+)>c(H2PO2-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】
(1).①.P原子最外层有5个电子,Cl原子最外层有7个电子,P原子与3个Cl原子形成3个共用电子对,PCl3的电子式为
,故答案为:
;
②.在恒温恒容的密闭容器中,容器内气体的总压强之比等于气体的总物质的量之比,根据平衡三段式法有:
PCl3(g)+Cl2(g)
起始量(mol)0.100
转化量(mol)xxx
平衡量(mol)0.1-xxx
平衡时气体总物质的量为:
(0.1-x+x+x)=(0.1+x)mol,则有:
=
,x=0.08mol,所以T1温度下,反应平衡常数K=
=0.32mol·
L-1,故答案为:
0.32mol·
L-1;
③.在1.0L密闭容器中放入0.10molPCl5(g),由表中数据可知,在时间为0时,T1对应的气体总压强小于T2对应的气体总压强,因相同条件下温度越高,气体的压强越大,所以T1<T2,在温度为T2时,根据平衡三段式法有:
转化量(mol)yyy
平衡量(mol)0.1-yyy
(0.1-y+y+y)=(0.1+y)mol,则有:
=
,y=0.083mol,x=0.08mol<y=0.083mol,所以在温度为T2时PCl5的平衡转化率更大,
即α1(T1)<α2(T2),故答案为:
<;
②.次磷酸(H3PO2)为一元弱酸,在次磷酸钠
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- 高考 化学 一轮 复习 电化学 专题 07 电解池 练习
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