高考通关《电解池》.docx
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高考通关《电解池》
一、选择题
1.(2022·全国卷Ⅰ)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图14-21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SO42—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。
下列叙述中正确的是()。
A.通电后中间隔室的SO42—离子向正极迁移,正极区溶液ol电子的电量时,会有的O2生成
答案:
B
解析:
A项,通电后中间隔室的SO42—向正极迁移,正极反应为:
4OH—-4e—=2H2OO2↑,正极区cOH—减小,
ol电子的电量时,会有的O2生成,错误。
2.(2022·福建理综)纯净物X、Y、Z转化关系如图14-22所示,下列判断中正确的是()。
A.X可能是金属铜
B.Y不可能是氢气
C.Z可能是氯化钠
D.Z可能是三氧化硫
答案:
A
解析:
A项,若X是铜,Y是氯气,CuCl2
CuCl2,CuCl2
CuCl2↑,正确;B项,若Y是H2、X是Cl2,点燃生成HCl,氯化氢水溶液电解生成H2和Cl2,故Y可能是H2;C项,Z不可能是氯化钠,因为电解氯化钠溶液得到氯气、氢气、氢氧化钠,得不到单质钠,错误;D项,若Z为三氧化硫,Z的水溶液为硫酸,电解硫酸溶液生成氢气和氧气,况且硫和氧气在点燃条件下只能生成SO2,不能生成SO3,错误。
3.将含和的1L水溶液,用惰性电极电解一段时间后,在一个电极上得到铜,在另一个电极上析出的气体在标准状况下的体积是()。
A.
B.
C.
D.
答案:
A
解析:
注意Cu2、Cl—的物质的量及放电顺序Cl—>OH—。
2Cl—-2e—=Cl2↑,4OH—-4e—=O2↑2H2O,得到,电子,Cl—只有,所以Cl—被电解完后是OH—放电,阳极得到和,共。
4.(2022·嘉兴检测)工业上用电解法处理含镍的酸性废水并得到单质Ni的原理如图14-23所示。
下列说法中不正确的是()。
已知:
①Ni2在弱酸性溶液中发生水解;
②氧化性:
Ni2高浓度>H>Ni2低浓度)。
A.碳棒上发生的电极反应:
4OH—-4e—=O2↑2H2O
B.电解过程中,B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少
C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水
处能析出铜
答案:
B
解析:
A项,a处电极连电源的负极,作阴极,电极反应式为2H2O2e—=H2↑2OH—,铁丝中有电流通过,即b、d电极形成电解池,a、c电极形成电解池,d电极作阴极,发生的反应也为2H2O2e—=H2↑2OH—,正确;B项,b电极作阳极,发生的电极反应为2Cl——2e—=Cl2↑,同时还发生反应Cl2H2O⇌HClHClO,而使b处变红,且局部褪色,错误;C项,c极作阳极,铁失去电子生成Fe2,正确;D项,根据实验一原理,实验二形成3个电解池,电解一段时间后,溶液中Cu2浓度增大,m处作阴极,电极反应为Cu22e—=Cu,正确。
11.(2022·广东理综)某同学组装了如图14-37所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al,其他均为Cu,则()。
A.电流方向:
电极Ⅳ→Ⓐ→电极I
B.电极Ⅰ发生还原反应
C.电极Ⅱ逐渐溶解
D.电极Ⅲ的电极反应:
Cu22e—=Cu
答案:
A
解析:
分析图可知:
左侧两个烧杯的装置形成原电池,且Ⅰ为负极,Ⅱ为正极,而最右边的装置为电解池,因此,该装置中电子流向:
电极Ⅰ→Ⓐ→电极Ⅳ,则电流方向:
电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ,A项正确;电极Ⅰ发生氧化反应,B项错误;电极Ⅱ的电极反应为Cu22e—=Cu,有铜析出,C项错误;电极Ⅲ为电解池的阳极,其电极反应为Cu—2e—=Cu2,D项错误。
12.(2022·浙江理综)电解装置如图14-38所示,电解槽内装有淀粉KI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:
3I26OH—=IO3—5I—3H2O下列说法中不正确的是()。
A.右侧发生的电极反应式:
2H2O2e—=H2↑2OH—
B.电解结束时,右侧溶液中含有IO3—
C.电解槽内发生反应的总化学方程式:
KI3H2O
KIO33H2↑
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
答案:
D
解析:
左侧溶液变蓝,说明I—放电生成I2,所以左侧
ol。
答案:
Ⅰ1正。
(22:
2:
4:
1。
Ⅱ3铜;Cu22e—=Cu。
(4)。
解析:
(2)E点变蓝色,说明E点生成I2,是阳极,则F是阴极,M是负极,N是正极。
B电极是Cu,假设通过4mol电子,则A极(阴极上生成2molCu,B极上消耗1molCu,C极上生成4molAg,D极上生成1molO2。
(4)设通过的电子的物质的量为mol,则阳极减轻32g,阴极增重32g,3232=,=。
16.回答下列各题:
(1)(2022·山东理综)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是。
a.Fe2O3b.NaClc.Cu2Sd.Al2O3
(2)(2022·山东理综)利用如图14-30所示装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。
B极区电解液为填化学式溶液,阳极电极反应式为,电解过程中Li向(填“A”或“B”电极迁移。
3工业级氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜只允许阳离子通过),其工作原理如图14-31所示。
①该电解槽的阳极反应式是。
②通电后,阴极附近溶液
ol时,向乙烧杯中加入L5mol·L—1NaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全。
答案:
1①FeCl2和FeCl3。
②Cu-2e—=Cu2。
③K。
2①负。
②Fe2;。
解析:
1由于反应的化学方程式为Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2,所以电解质溶液X是FeCl2和FeCl3的混合溶液;Cu电极为原电池的负极,电极反应式为Cu-2e—=Cu2;盐桥中的K向正极移动进入X溶液中。
2电解时Cu溶液发生氧化反应,故Cu电极为阳极,N为电源的正极,M为电源的负极;电解时阳极:
Cu-2e—=Cu2,阴极:
2Fe32e—=2Fe2,电解质溶液中Fe2、Cu2的物质的量不断增大,但电解开始时Cu2的物质的量为0,故②线表示Fe2的变化;当电子转移2mol时,溶液中nFe3=4mol-2mol=2mol,nFe2=
1mol2mol=3mol,nCu2=lmol,要使所有的金属阳离子沉淀完全,则需NaOH的物质的量为:
2mol×33mol×2lmol×2=14mol,故NaOH溶液的体积为14mol5mol·L—1=。
18.
(1)(2022·山东理综)如图14-33所示是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生成,则生成该气体的电极反应式为。
(2)(2022·广东理综)电解制备AlOH3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为。
(3)(2022·广东理综)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化,其他离子不参与电极反应。
放电时负极Al的电极反应式为。
(4)某研究小组将两个甲烧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14-34所示。
若每个电池的甲烷通过量为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按F=×104C·mol—1列式计算),最多能产生的氯气体积为L标准状况。
答案:
la;NO3—e—2H=NO2↑H2O。
(2)2Al6H2O
2AlOH33H2↑。
(3)Al-3e—7AlCl4—=4Al2Cl7—。
(4)
×8××104C·mol—1=×104C;4。
解析:
(2)阳极反应式为2Al-6e—=2Al3,阴极反应式为6H2O6e—=3H2↑6OH—,则总反应式为2Al6H2O
2AlOH33H2↑。
(3)放电时负极Al失电子发生氧化反应,AlCl4—为反应物,对应电极反应式为Al-3e—7AlCl4—=4Al2Cl7—。
(4)由原电池负极反应知,1molCH4参与反应转移8mole—,故电池通入1LCH4标准状况下)时通过的电量为
×8××104C·mol—1=×104C;产生1molCl2需转移2mole—,故最多可得到4molCl2,那么,通入1L甲烷最多可得到4LCl2。
19.(2022·天津理综)化工生产的副产氢也是氢气的2FeO4,同时获得氢气:
Fe2H2O2OH—
FeO42—3H2↑,工作原理如图14-40所示。
装置通电后,铁电极附近生成紫红色FeO42—,镍电极有气泡产生。
若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。
已知:
Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。
(1)电解一段时间后,cOH—降低的区域在填“阴极室”或“阳极室”)。
(2)电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为。
(3)cNa2FeO4随初始cNaOH的变化如图14-41所示,任选M、N两点中的一点,分析CNa2FeO4低于最高值的原因:
。
答案:
(1)阳极室。
(2)防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。
(3M点:
cOH—低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢;N点:
cOH—过高,铁电极上有FeOH3或Fe2O3生成,使Na2FeO4产率降低。
解析:
1根据题中信息可知阳极为Fe失去电子生成FeO42—,反应中消耗OH—,故一段时间后阳极室OH—浓度降低。
(2)题中已给出Na2FeO4易被H2还原,故须及时将阴极产生的H2排出,否则Na2FeO4与H2反应,降低产率。
(3)结合图示和题中信息可知,M点溶液中cOH—较小,Na2FeO4稳定性差,且反应相对较慢;而N点溶液中c(OH—)较大,在铁电极上生成FeOH3沉淀导致Na2FeO4产率降低。
20.2022·北京理综,节选)电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图14-43所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是,说明理由:
。
解析:
电解NO制备硝酸铵,阳极反应为5NO10H2O-15e—=5NO32—2OH,阴极反应为3NO18H15e—=3NH43H2O,从两极反应产物分析电解产物,每生成3molNH4NO3同时还生成2molHNO3,因此,要全部转化成NH4NO3需补充NH3。
答案:
NH3;根据反应:
8NO7H2O
3NH4NO32HNO3,电解产生的HNO3多。
21.2022·江苏化学,节选硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。
由硫化氢获得硫单质有多种方法。
将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图14-44所示的电解池的阳极区进行电解。
电解过程中阳极区发生反应:
S2—-2e—=S,n-1SS2—=Sn2—。
1写出电解时阴极的电极反应式:
。
2电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成。
解析:
1阴极区生成氢气,电极反应式为2H2O2e—=H2↑2OH—。
(2阳极区溶液中Sn2—与H生成SS被氧化),根据氧化还原反应原理,统—被还原成H2S,离子方程式为Sn2—2H=n—1S↓H2S↑。
答案:
l2H2O2e—=H2↑2OH—。
(2)Sn2—2H=n-lS↓H2S↑。
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