精品高考化学一轮复习 电化学 专题07 多室电解池练习.docx

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精品高考化学一轮复习电化学专题07多室电解池练习

专题07多室电解池

1．某化学兴趣小组学生对塑料饭盒废弃物的水解液进行电渗析处理，同时得到对苯二甲酸。

原理如图所示（H2A表示对苯二甲酸，A2-表示对苯二甲酸根离子），下列说法正确的是（）

A.电极a为阴极，电极b产生氧气

B.通电一段时间后，硫酸溶液pH升高

C.A2-通过阴离子交换膜进入浓缩室

D.对200ml的8.3g/L对苯二甲酸溶液，通电一段时间后，浓度上升到0.1mol/L，阴极产生气体体积4.48L

【答案】C

2．电解NaB（OH）4溶液制备H3BO3的原理如下图所示，下列叙述错误的是

A.M室发生的电极反应式：

2H2O-4e-=O2↑+4H+

B.a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜

C.N室中：

a％

D.理论上每生成1molH3BO3，两极室共产生标准状况下16.8L气体

【答案】B

【解析】M室中石墨电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H+，电极反应式为2H2O-4e-═O2↑+4H+，故A正确；原料室中的B（OH）4-通过b膜进入产品室、Na+通过c膜进入N室，M室中氢离子通入a膜进入产品室，则a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，故B错误；N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，原料室中的钠离子通过c膜进入N室，溶液中c（NaOH）增大，所以N室：

a%＜b%，故C正确；理论上每生成1mol产品，M室生成1molH+，转移电子1mol，M、N室电极反应式分别为2H2O-4e-=O2↑+4H+、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，N室生成0.5molH2，M室生成0.25mol氧气，两极室共产生标准状况下16.8L气体，故D正确。

3．现有阳离子交换膜，阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。

利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。

下列说法中正确的是

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

【答案】C

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

【答案】B

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

【答案】C

【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

【答案】C

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。

下列说法错误的是

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+

【答案】C

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

【答案】C

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。

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.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

【答案】C

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

【答案】C

【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；B.电子流向：

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。

下列叙述不正确的是

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）

【答案】B

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。

下列说法正确的是

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

【答案】C

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

【答案】D

【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

【答案】D

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：

2H2O-4e-=O2↑+4H+

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

【答案】C

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）。

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

【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↑

【答案】C

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↑

【答案】D

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。

下列说法错误的是

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

【答案】B

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

【答案】D

【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；答案选D。

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。

下列说法错误的是

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

【答案】C

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。

（2）b电极SO

放电的电极反应式为SO

－2e－＋H2O===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：

PCl5（g）

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：

PCl5（g）

PCl3（g）＋Cl2（g）

起始量（mol）0.100

转化量（mol）yyy

平衡量（mol）0.1-yyy

平衡时气体总物质的量为：

（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，