第二节 电解池 原电池提升训练.docx
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第二节电解池原电池提升训练
第2节电解池
提升训练一
1.如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味
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.(2015·福建高考)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。
下列说法正确的是( )
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C.每生成1molO2,有44gCO2被还原
D.a电极的反应为:
3CO2+18H+-18e-===C3H8O+5H2O
3.图中X为电源,Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。
下列判断正确的是( )
A.滤纸上c点附近会变红色
B.Cu电极质量减小,Pt电极质量增大
C.Z中溶液的pH先减小,后增大
D.溶液中的SO
向Cu电极定向移动
4.按要求书写方程式
(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)用惰性电极电解Na2CO3溶液
阳极反应式________________________________;
总反应方程式____________________________________。
(4)用铁作电极电解NaOH溶液
阳极反应式______________________________;
阴极反应式______________________________;
总反应方程式____________________________。
(5)用Ag作电极电解稀盐酸
阳极反应式_____________________________;
阴极反应式____________________________;
总反应离子方程式_____________________。
(6)以铝材为阳极,电解H2SO4溶液,铝材表面形成氧化膜
阳极反应式______________________________________;
阴极反应式______________________________________;
总反应方程式____________________________________。
(7)用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合液(CuSO4与NaCl的物质的量为1∶1),明显分三个阶段,写出三个阶段的阴、阳两极反应式_____________。
5.(2015·全国卷Ⅱ改编)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
(1)电解时的阴极反应式为_________________________________,
阳极反应式为____________________________________________,
电解时发生反应的化学方程式为___________________________。
(2)NaClO2溶液与NCl3溶液反应的化学方程式为_______________。
6.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。
下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
(1)A为________极,X、Y分别是________、________。
(2)离子交换膜的作用:
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________。
(3)a、b、c、d加入或取出的物质分别是________、________、________、________。
7.铁片上镀银,铁片作________极,连接电源的________极,________作电镀液,阴极反应式为____________________________________,
阳极反应式为________________________________________。
8.(2017·潍坊市统考)一定条件下,利用如图所示装置可实现有机物苯(C6H6)到环己烷(C6H12)的转化。
下列叙述错误的是( )
A.导线中电子移动方向为D→A
B.生成目标产物的电极反应式为C6H6+6H++6e-===C6H12
C.装置图右侧导出的气体是氧气
D.上述过程中电能转化为化学能
9.(2017·保定模拟)用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。
其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,下列有关说法中不正确的是( )
A.X为直流电源的负极,Y为直流电源的正极
B.阳极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑
C.图中的b>a
D.该过程中的产品主要为H2SO4和H2
10.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________,电极反应式为_______________________。
(2)B极为________,电极反应式为____________________________。
11.
(1)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)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是________。
a.电能全部转化为化学能
b.粗铜接电源正极,发生氧化反应
c.溶液中Cu2+向阳极移动
d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
12.离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。
由有机阳离子、Al2Cl
和AlCl
组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。
钢制品应接电源的________极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为___________________________________。
若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为________。
13.(2016·全国乙卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO
可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO
离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-===O2+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成
14.(2015·四川高考)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是( )
A.用石墨作阳极,铁作阴极
B.阳极的电极反应式:
Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:
2CN-+5ClO-+2H+===N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
15.1L1mol·L-1的AgNO3溶液在以银为阳极,铁为阴极的电解槽中电解,当阴极增重2.16g时,下列判断不正确的是( )
A.溶液浓度仍为1mol·L-1
B.阳极上产生112mLO2(标准状况)
C.转移的电子数是1.204×1022
D.反应中有0.02mol金属被氧化
16.如图所示,通电5min后,电极5的质量增加2.16g,请回答下列问题:
(1)a为电源的________(填“正”或“负”)极,C池是________池。
A池阳极的电极反应为__________________,
C池阴极的电极反应为____________________________________。
(2)如果B槽中共收集到224mL气体(标准状况)且溶液体积为200mL(设电解过程中溶液体积不变),则通电前溶液中Cu2+的物质的量浓度为________。
(3)如果A池溶液是200mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变),则通电5min后,溶液的pH为________。
(4)若将CuSO4溶液复原,需加________(填写一种物质)________g。
17.(2014·广东高考改编)某同学组装了如图所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al,其他电极均为Cu,则( )
A.电流方向:
电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ
B.电极Ⅰ的质量减少2.7g时,电极Ⅳ的质量减少9.6g
C.c烧杯溶液的pH减小
D.电极Ⅲ的电极反应:
Cu2++2e-===Cu
18. (2017·沈阳质检)用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解Na2SO4溶液,已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过,其工作原理如图所示(c、d均为惰性电极)。
下列有关说法正确的是( )
A.电路中电子流向为a→d→c→b
B.电极b为负极,电极反应式为O2+4e-===2O2-
C.电解后烧杯中溶液pH增大
D.理论上b极消耗气体和c极生成气体质量相等
19. 按如图所示装置进行实验,并回答下列问题:
(1)判断装置的名称:
A池为________,B池为________。
(2)锌极为________极,电极反应式为_________________________;
铜极为________极,电极反应式为________________;石墨棒C1为________极,电极反应式为____________;
石墨棒C2附近发生的实验现象为________________________。
(3)当C2极析出224mL气体(标准状况)时,锌的质量________(填“增加”或“减少”)________g,CuSO4溶液的质量________(填“增加”或“减少”)________g。
20.(2014·全国卷Ⅰ改编)次磷酸(H3PO2)可用电渗析法制备。
“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):
(1)左电极为________极,电极反应式为_____________________________。
右电极为________极,电极反应式为______________________________。
[考查电解池中电极判断和反应式书写]
(2)阳极室中的________通过阴膜进入产品室;原料室中________通过阴膜进入阴极室;原料室中________通过阳膜进入产品室。
[考查离子的移动和交换膜的交换原理]
(3)理论上左右两极产生气体的体积比为________(同温同压下)。
[考查电化学计算]
(4)分析产品室得到H3PO2的原因__________________。
[考查电解的原理]
(5)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2:
将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。
并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。
其缺点是产品中混有________杂质。
该杂质产生的原因是
________________________________________________。
[考查电解的原理]
21.
(1)(2015·南昌模拟)化学家正在研究尿素动力燃料电池,用这种电池直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水又能发电。
尿素燃料电池结构如图1所示,写出该电池的负极反应式:
。
图1图2
(2)(2014·徐州模拟)甲醇燃料电池的工作原理如图2所示,则该电池负极的电极反应式为 。
(3)(2014·金陵中学模拟)“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置如图3所示,该电池的正极反应式为 。
图3图4
(4)(2014·南京、盐城二模)图4是直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池示意图。
该电池工作时,正极附近的pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”),负极的电极反应式为 。
(5)(2014·泰州一模)H2S是一种无色、有毒且有恶臭味的气体。
煤的低温焦化,含硫石油开采、提炼,橡胶、制革、染料、制糖等工业中都有H2S产生。
有人研究设计了一种硫化氢-空气燃料电池,总反应式为2H2S+O2
2S↓+2H2O,简易结构如图5所示。
①硫化氢应通入到电极 (填“a”或“b”)。
1b极发生的电极反应为 。
图5图6
(6)(2015·苏北四市一模)天然气是一种重要的清洁能源和化工原料,其主要成分为甲烷。
科学家用氮化镓材料与铜组装如图6的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。
①写出铜电极表面的电极反应式:
。
②为提高该人工光合系统的工作效率,可向装置中加入少量 (填“盐酸”或“硫酸”)。
(7)(2015·河北邯郸质检)GET公司开发的Li-SO2Cl2军用电池,其示意图如图7所示,已知电池总反应为2Li+SO2Cl2
2LiCl+SO2↑,则电池工作时,正极的电极反应式为 。
(8)(2015·泰州一模)利用固体氧化物电解池(SOEC)通过电解方式分解氮氧化物如图8所示,该电源的b端是 极,写出电解池中通入NO的电极反应式:
。
图7图8
(9)(2015·南京、淮安三模)FeS2是Li-FeS2电池(示意图如图9)的正极活性物质,Li-FeS2电池的负极是金属Li,电解液是含锂盐的有机溶液。
电池放电反应为FeS2+4Li
Fe+4Li++2S2-。
该反应可认为分两步进行:
第1步为FeS2+2Li
2Li++Fe
,则第2步正极的电极反应式为 。
图9图10
(10)(2015·苏锡常三模)用细菌冶铜时,当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高浸取速率,其原理如图10。
①冶炼过程中,正极周围溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②负极产生单质硫的电极反应式为 。
22.按要求填空:
(1)(2014·苏北四市一模)用惰性电极电解煤浆液制H2的反应如下:
C(s)+2H2O(l)
CO2(g)+2H2(g)
现将一定量1mol·L-1H2SO4溶液和适量煤粉充分混合,制成含碳量为0.02~0.12g·mL-1的煤浆液,置于图1所示装置中进行电解(两电极均为惰性电极)。
则A极的电极反应式为 。
图1图2
(2)(2015·南京、盐城二模)臭氧也可用于烟气脱硝。
一种臭氧发生装置原理如图2所示。
阳极(惰性电极)的电极反应式为 。
(3)(2015·苏锡常二模)纳米级Cu2O具有优良的催化性能,制取Cu2O的方法有:
用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米Cu2O,总反应式为2Cu+H2O
Cu2O+H2↑,如图3所示。
该电解池的阳极反应式为 。
图3图4
(4)(2014·苏锡常三模)某科研小组设计如图4装置,利用电解乙醇和氢氧化钠制取乙醇钠(阳离子交换膜只允许Na+通过)。
电解时阳极产生的气体是 ,阴极发生的电极反应式为 。
(5)(2014·盐城三模)电解熔融B2O3(非电解质)及助熔剂,电解总反应式为2B2O3
4B+3O2↑。
则阴极的电极反应式为 。
(6)(2015·泰州二模)固体氧化物电解池(SOEC)用于高温共电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如图5。
①b为电源的 (填“正极”或“负极”)。
1写出电极c发生的电极反应式:
、 。
图5图6
(7)(2014·淮安信息卷)H2的获得途径很多,由哈工大研究小组设计的微生物电解有机废水法,既可以清除废水中的有机杂质,同时可以获得氢气。
图6为一种处理含甲醇工业废水的微生物电解池,写出电解过程中阳极的电极反应式:
。
(8)(2015·原阳一中模拟)目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
图7是用石墨作电极,一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2的示意图。
则阳极产生ClO2的电极反应式为 。
图7
提升训练二
1..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-+80H--8e-=B02-+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
2..下列装置由甲、乙部分组成(如图所示),甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质形成的化学电源。
当电池工作时,下列说法错误的是()
A.甲中H+透过质子交换膜由左向右移动
B.M极电极反应式:
H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-
2CO2↑+N2↑+16H+
C.一段时间后,乙中CuSO4溶液浓度基本保持不变
D.当N极消耗0.25molO2时,则铁极增重16g
3..乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的燃料电池,在制备乙醛的同时能获得电能,其总反应为:
2CH2═CH2+O2→2CH3CHO。
下列有关说法不正确的是
A.该电池可将化学能转化为电能
B.每有0.1molO2反应,则迁移0.4molH+
C.正极反应式为:
CH2=CH2-2e-+2OH-═CH3CHO+H2O
D.负极区溶液的pH减小
4.以二甲醚(CH3OCH3)酸性燃料电池为电源,电解饱和和食盐水制备氯气和烧碱,设计装置如图所示。
已知:
a电极的反应式为O2+4H-+4e-══2H2O,下列说法不正确的是
A.b电极的反应式为CH3OCH3+3H2O-12e--══2CO2↑+12H-
B.试剂A为饱和食盐水,试剂B为
稀溶液
C.阳极生成1mo1气体时,有1mol离子通过离子交换
D.阴极生成1mo1气体时,理论上导线中流过2mole-
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