高考化学 备考百强校小题精练系列 专题27 电解池的基本原理.docx

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高考化学备考百强校小题精练系列专题27电解池的基本原理

专题27电解池的基本原理

（满分42分时间20分钟）

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_______________得分：

_______________

1．某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为糖类（C6H12O6）和O2，X、Y是特殊催化剂型电极，下列说法正确的是

A．电源a极为正极

B．该装置中Y电极发生还原反应

C．X电极的电极反应式为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O

D．理论上，每生成22.4L（标准状况下）O2,必有4molH+由X极区向Y极区迁移

【答案】C

【解析】

【详解】

【点睛】

本题考查化学电源新型电池，为高频考点，明确各个电极上发生的反应、电解质溶液中离子移动方向等知识点是解本题关键，会根据转移电子守恒进行计算，难点是电极反应式的书写。

2．用阴离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米Cu2O，反应为2Cu＋H2O

Cu2O＋H2↑，装置如图，下列说法中正确的是

A．电解时Cl-通过交换膜向Ti极移动

B．阳极发生的反应为：

2Cu－2e－+2OH－=Cu2O+H2O

C．阴极OH-放电，有O2生成

D．Ti电极和Cu电极生成物物质的量之比为2∶1

【答案】B

【解析】

【分析】

根据装置图和电解总反应分析，Cu极为阳极，Cu极电极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；Ti极为阴极，Ti极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；电解池中阴离子通过阴离子交换膜向阳极移动；据此分析作答。

【详解】

3．下列叙述正确的是

A．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率，同时可以加快正反应速率

B．电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量大

C．用惰性电极电解K2SO4溶液，阴极产物和阳极产物的物质的量之比为1:

2

D．镀层破损后，镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀

【答案】D

【解析】

【详解】

4．下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛（TiO2）生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2（阴极）中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。

下列说法中正确的是

A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－

C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动D．石墨电极的质量不发生变化

【答案】B

【解析】

【分析】

由题意和装置图可知，阴极上TiO2放电生成纯钛，阳极上O2－离子放电生成氧气，生成的氧气在高温下与石墨电极反应生成一氧化碳和二氧化碳。

【详解】

A项、由装置示意图可知，电解池的阳极是O2－离子放电，O2－离子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为：

2O2——4e-=O2↑，故A错误；

B项、电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧化钛电极本身得电子的过程，即TiO2+4e -=Ti+2O2-，故B正确；

C项、电解池中，电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极，故C错误；

D项、石墨电极会和阳极上产生的氧气之间发生反应，导致气体一氧化碳、二氧化碳的出现，所以电解本身会消耗，质量减轻，故D错误。

故选B。

【点睛】

本题考查电解池的工作原理，注意把握电极反应式的书写，图中电源的正负极是解答的关键。

5．以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe（OH）2，装置如图所示，其中电解池两极材料分别为铁和石墨，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。

则下列说法正确的是

A．石墨电极Ⅱ处的电极反应式为O2＋4e－===2O2－

B．X是铁电极

C．电解池中的电解液为蒸馏水

D．若将电池两极所通气体互换，X、Y两极材料也互换，实验方案更合理

【答案】D

【解析】

【分析】

左边装置是原电池，通入氢气的电极I是负极、通入氧气的电极II是正极，负极反应式为H2-2e-+CO32-═CO2+H2O，正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-，右边装置是电解池，X是阴极、Y是阳极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-、阳极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe（OH）2↓，以此解答。

【详解】

用NaOH溶液作为电解液，蒸馏水的导电性较差一般不用做电解液，选项C错误；

D.若将电池两极所通气体互换，X、Y两极材料也互换，则Y极产物的氢气能起保护气作用，防止X极产生的氢氧化铁迅速氧化，实验方案更合理，选项D正确。

答案选D。

【点睛】

本题考查新型电池，为高频考点，题目难度不大，注意把握原电池的工作原理以及电极反应式的书写，解答本题的关键是根据物质的性质判断原电池的正负极。

6．如图所示，其中甲池的总反应式为

，下列说法正确的是

A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置

B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O===CO32-＋8H＋

C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度

D．甲池中消耗280mL（标准状况下）O2，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体

【答案】D

【解析】

【分析】

丙池两端的电极材料相同，应作电解池；甲池是燃料电池，CH3OH中碳元素失电子，化合价升高，作负极，电极反应为CH3OH－6e－＋8OH-===CO32-＋6H2O；O2得电子，化合价降低，作正极，电极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH-。

乙池石墨电极与正极相连，作阳极；Ag电极是阴极。

丙池右侧Pt与负极相连，作阴极；左侧Pt是阳极。

据以上分析解答。

【详解】

D项，丙池中，电解硝酸银时，阴极析出金属银，甲池中的正极发生的电极反应为：

O2+4e﹣+2H2O=4OH-，消耗280mL（标准状况下）即0.0125molO2，转移的电子为0.05mol，阴极氢离子得电子生成氢气，致使氢氧根与镁离子结合生成氢氧化镁，则丙池生成氢氧化镁的质量为58g/mol×0.025mol=1.45g，故D项正确；

综上所述，本题选D。

【点睛】

用惰性电解电解硫酸铜溶液，反应为：

2CuSO4+2H2O

2Cu+2H2SO4+2O2↑；由于反应后生成铜和氧气，因此要把电解后的溶液恢复到电解前的状态，要加入铜和氧气形成的化合物氧化铜，且满足“缺多少补多少，缺什么补什么”规律。

7．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D口出来的是硫酸溶液

C．b是阳离子交换膜，允许Na+通过D．Na2SO4溶液从E口加入

【答案】C

【解析】

【详解】

离子交换膜，允许Na+通过，故C正确；

D、NaOH在阴极附近生成，则Na2SO4溶液从G口加入，故D错误；

综上所述，本题选C。

8．关于图中装置说法正确的是

A．装置中电流移动的途径:

正极→Fe→M溶液→石墨→正极

B．若M为滴加酚酞的NaCl溶液,通电一段时间后,铁电极附近溶液显红色

C．若M为CuSO4溶液,可以实现石墨上镀铜

D．若将电源反接，M为NaCl溶液,可以用于制备Fe（OH）2并可以使其较长时间保持白色

【答案】B

【解析】

【分析】

该装置是电解池，且惰性电极作正极，阳极上失电子发生氧化反应,阴极上得电子发生还原反应；电解池工作时,电子从负极到阴极,从阳极到正极,据此分析解答。

【详解】

9．工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂。

1886年法国化学家H．M0issan通过电解氟氢化钾（KHF2）的氟化氢无水溶液第一次制得氟气。

已知：

KF+HF===KHF2，制备氟气的电解装置如图所示。

下列说法错误的是

A．钢电极与电源的负极相连B．电解过程需不断补充的X是KF

C．阴极室与阳极室必须隔开D．氟氢化钾在氟化氢中可以电离

【答案】B

【解析】

【详解】

10．某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是

A．Y的电极反应：

Pb－2e－=Pb2+

B．铅蓄电池工作时SO42-向Y极移动

C．电解池的反应仅有2Al+6H2O

2Al（OH）3+3H2

D．每消耗103.5gPb，理论上电解池阴极上有0.5molH2生成

【答案】D

【解析】

【详解】

11．H2S有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。

先将含H2S的废气（其它成分不参与反应）通入FeCl3溶液中，过滤后将溶液加入到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解（如图所示），电解后的溶液可以循环利用。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．过滤所得到沉淀的成分为S和FeS

B．与外接电源a极相连的电极反应为Fe2+﹣e﹣═Fe3+

C．与外接电源b极相连的是铁电极

D．若有0.20mol的电子转移，得到氢气2.24L（标准状况）

【答案】A

【解析】

A.将

通入

溶液中,

被铁离子氧化为S,即发生

↓

所以过滤得到的沉淀是S沉淀,故A错误; B.与b相连的

12．某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是（）

A．Y的电极反应：

Pb－2e－=Pb2+

B．铅蓄电池工作时SO42-向Y极移动

C．电解池的反应仅有2Al+6H2O

2Al（OH）3+3H2↑

D．每消耗103.5gPb，理论上电解池阴极上有0.5molH2生成

【答案】D

【解析】

【分析】

进行净水，即Al转化成氢氧化铝胶体，Al为阳极，Fe为阴极，根据电解原理，Y为PbO2，X为Pb，从原电池工作原理、电解的原理、电路中通过的电量相等进行分析。

【详解】

A、根据实验的原理，絮凝净水，让Al转化成氢氧化铝胶体，即Al失电子，根据电解原理，Al为阳极，Y为PbO2，则X为Pb，Y电极反应为：

PbO2＋SO42－＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O，故A错误；B、根据原电池的工作原理，SO42－向负极移动，即SO42－移向X电极，故B错误；C、电解过程中实际上发生两个反应，分别为2Al+6H2O

2Al（OH）3+3H2↑和2H2O

2H2↑＋O2↑，故C错误；D、消耗103.5gPb，转移电子物质的量为

mol=1mol，阴极上的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，通过电量相等，即产生氢气的物质的量为1/2mol=0.5mol，故D正确。

13．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）4一，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．当电路中通过1mol电子时，可得到lmolH3BO3

B．将电源的正负极反接，工作原理不变

C．阴极室的电极反应式为：

2H2O-4e-＝O2+4H+

D．B（OH）4一穿过阴膜进入阴极室，Na+穿过阳膜进入产品室

【答案】A

【解析】

【分析】

阳极电极反应式为2H2O-4e-＝O2↑+4H+、阴极电极反应式为4H2O+4e-＝2H2↑+4OH-，阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室，B（OH）4一穿过阴膜进入产品室，发生反应：

B（OH）4一+H+＝H2O+H3BO3，据此判断。

【详解】

D．阳极电极反应式为2H2O-4e-＝O2↑+4H+、阴极电极反应式为4H2O+4e-＝2H2↑+4OH-，阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室，B（OH）4一穿过阴膜进入产品室，发生反应：

B（OH）4一+H+＝H2O+H3BO3，Na+穿过阳膜进入阴极室，D错误；

答案选A。

【点睛】

本题考查电解工作原理，侧重考查学生分析判断能力，明确各个电极上发生的反应、阴阳离子的移动方向、交换膜的作用是解本题的关键，易错选项是A，注意硼酸是一元弱酸，题目难度中等。

14．如图所示为电化学降解NO

。

下列说法中正确的是（）

A．铅蓄电池的A极为阴极

B．电解的过程中有H+从右池移动到左池

C．该电解池的阴极反应为：

2NO3-+6H2O+12e-＝N2↑+12OH-

D．若电解过程中转移1moL电子，则交换膜两侧电解液的质量变化差为7.2g

【答案】D

【解析】

【详解】