高考化学精选考点专项突破卷10 电解原理及应用.docx

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高考化学精选考点专项突破卷10电解原理及应用

突破卷10电解原理及应用

一、选择题（单选，每小题3分，共45分）

1．．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有（　　）

A．2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋4H＋＋O2↑

B．Cu2＋＋2Cl－

Cu＋Cl2↑

C．2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑

D．2H2O

2H2↑＋O2↑

答案　C

解析　设混合溶液的体积为4L，物质的量浓度均为1mol·L－1，溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3mol和1mol，根据转移电子守恒，第一阶段：

阳极上氯离子放电，阴极上铜离子放电，电解的方程式是Cu2＋＋2Cl－

Cu＋Cl2↑，氯离子完全反应时，剩余铜离子2.5mol；第二阶段：

阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，电解的方程式是2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋4H＋＋O2↑；第三阶段：

阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，电解的方程式是2H2O

2H2↑＋O2↑。

2、关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是（　　）

A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极

B．电解液的成分都保持不变

C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋

D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu

答案　D

解析　A项，电镀时镀件作阴极；B项，电解精炼铜时电解液成分改变；C项，电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属（如锌），则还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。

3、有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是（　　）

A．甲中负极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

B．乙中阳极反应式为Ag＋＋e－===Ag

C．丙中H＋向碳棒方向移动

D．丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体

答案　C

解析　由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn为负极，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A错；丙中Fe为负极，C为正极，H＋向正极移动，C对；乙、丁为电解池，乙中Ag作阳极，本身失电子，B错；丁中放电顺序：

I－>Cl－，开始时产生I2，D错。

4、关于下图所示①②两个装置的叙述正确的是（　　）

A．装置名称：

①是原电池，②是电解池

B．硫酸浓度变化：

①增大，②减小

C．电极反应式：

①中阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极：

Zn－2e－===Zn2＋

D．离子移动方向：

①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动

答案　B

解析　①为电解池，电解水，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，硫酸的浓度增大；②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小。

5、如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是（　　）

A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气

B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过

C．装置中发生反应的离子方程式为Cl－＋2H＋

Cl2↑＋H2↑

D．该装置是将电能转化为化学能

答案　C

解析　由图看出①处为电解池阳极产生氯气，②处为电解池阴极产生氢气，A对；该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B对；电解饱和食盐水有烧碱生成且H2O应写化学式，C错；电解装置是将电能转化为化学能的装置，D对。

6、．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。

下列有关说法正确的是（　　）

A．通电后，Ag＋向阳极移动

B．银片与电源负极相连

C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag

D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初

答案　C

解析　铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。

由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。

7、利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产，下列说法中正确的是（　　）

A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，Y附近能得到氢氧化钠

B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4溶液

C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属

D．外加电流的阴极保护法中，X是待保护金属

答案　A

解析　铜的电解精炼时，应用粗铜作阳极、纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极、待镀金属作阴极；外加电流的阴极保护法中，待保护的金属应与电源负极（Y）相连。

8、如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。

通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。

下列实验现象中正确的是（　　）

A．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色

B．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色

C．逸出气体的体积，a极的小于b极的

D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体

答案　B

解析　a极为阴极，H2O电离出的H＋放电，促进H2O的电离平衡向右移动，c（OH－）增大，石蕊溶液变蓝色；b极为阳极，H2O电离出的OH－放电，c（H＋）增大，石蕊溶液变红色，A项不正确，B项正确。

a极产生H2，b极产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。

9、．（2019·年云南）利用如图所示装置（电极均为惰性电极）可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。

下列说法正确的是（　　）

A．b为直流电源的正极

B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变

C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO

＋4H＋

D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室

答案　C

解析　二氧化硫被氧化为硫酸根离子，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极，故A错误；将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变，故B错误；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO

＋4H＋，故C正确；电解时，阳离子移向阴极，所以H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，故D错误。

10、如图所示，a、b为石墨电极，通电一段时间后，b极附近显红色。

下列说法不正确的是（　　）

A．b电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

B．a电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑

C．铜电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

D．铁电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu

答案　C

解析　由题意可知，b电极为阴极，a电极为阳极，则铁为阴极，铜为阳极，铜电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。

11、电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O

）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr（OH）3形式除去。

下列说法不正确的是（　　）

A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋

B．电解过程中溶液pH不会变化

C．过程中有Fe（OH）3沉淀生成

D．电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O

被还原

答案　B

解析　电解时用铁作阳极，失去电子生成Fe2＋，Fe2＋将废水中的Cr2O

还原为Cr3＋，A项正确；阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，溶液的pH变大，B项错误；电解过程中H＋在阴极放电，Fe2＋还原Cr2O

时也消耗H＋，使溶液的pH变大，Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀，C项正确；根据电极反应式：

Fe－2e－===Fe2＋，可知每转移12mole－生成6molFe2＋，6molFe2＋可还原1molCr2O

，D项正确。

12、电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。

已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO

等离子，电极为惰性电极。

下列叙述中正确的是（　　）

A．B膜是阴离子交换膜

B．通电后，海水中阳离子往a电极处运动

C．通电后，a电极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

D．通电后，b电极区周围会出现少量白色沉淀

答案　D

解析　根据海水中离子成分及离子放电顺序知，通电后阳极是氯离子放电，阴极是氢离子放电，电解过程中，海水中阳离子通过B膜进入阴极区，所以B膜是阳离子交换膜（海水中阴离子通过A膜进入阳极区），b电极（阴极）区周围OH－浓度增大，与镁离子反应生成白色沉淀。

13、用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的PO

以FePO4（不溶于水）的形式除去，其装置如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的PO

除去

B．X极为石墨，该电极上发生氧化反应

C．电解过程中Y极周围溶液的pH减小

D．电解时废水中会发生反应：

4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO

===4FePO4↓＋2H2O

答案　D

解析　根据题意分析可知，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨。

若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A错误；Y极为石墨，该电极上发生还原反应，B错误；电解过程中Y极发生反应：

2H＋＋2e－===H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH变大，C错误；铁在阳极失电子变为Fe2＋，通入的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与PO

反应生成FePO4，D正确。

14、.如图所示，用铂电极电解1L浓度均为0.1mol·L－1盐酸、硫酸铜的混合溶液。

下列说法正确的是（　　）

A．电解开始时阴极有H2放出

B．电解开始时阳极上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu

C．当电路中通过电子的量超过0.1mol时，此时阴极放电的离子发生了变化

D．整个电解过程中，SO

不参与电极反应

答案　D

解析　依据放电顺序阴极先放电的是Cu2＋，故阴极开始析出的是Cu，阳极先放电的是Cl－，故阳极开始产生的是Cl2，故A、B错；阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，n（Cu2＋）＝0.1mol，当电路中通过电子的量达到0.2mol时，此时Cu2＋消耗完毕，阴极放电离子变为H＋，所以C错；阳极先是Cl－放电，当Cl－消耗完毕，此时H2O电离产生的OH－开始在阳极放电，SO

不参与电极反应。

15、用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含Cr2O

的酸性废水，最终可将Cr2O

转化成Cr（OH）3沉淀而除去，装置如下图。

下列说法正确的是（　　）

A．Fe（Ⅱ）为阳极

B．M电极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO

＋6H2O

C．电解一段时间后，在Fe（Ⅰ）极附近有沉淀析出

D．电路中每转移6mol电子，最多有1molCr2O

被还原

答案　C

解析　由H＋移动方向可知，M电极是负极，则Fe（Ⅱ）为阴极，故A错误；M电极的电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋，故B错误；Fe（Ⅰ）极产生Fe2＋，6Fe2＋＋Cr2O

＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，电解一段时间后，Fe（Ⅱ）极产生的OH－大量移向阳极区，在Fe（Ⅰ）极附近产生Fe（OH）3、Cr（OH）3沉淀，故C正确；6Fe～12e－～6Fe2＋～Cr2O

，电路中每转移6mol电子，最多有0.5molCr2O

被还原，故D错误。

二、非选择题（共55分）

16、（12分）如图X是直流电源。

Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。

接通电路后，发现d附近显红色。

（1）①b为电源的________极（填“正”“负”“阴”或“阳”，下同）。

②Z池中e为________极。

③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e（用“→”或“←”填空）。

（2）①写出c极上反应的电极反应式：

________________________________________

________________________________________________________________________。

②写出Y池中总反应的化学方程式：

________________________________________

________________________________________________________________________。

③写出Z池中e极上反应的电极反应式：

____________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）①负　②阳　③←

（2）①2Cl－－2e－===Cl2↑

②2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

③Cu－2e－===Cu2＋

解析　d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O

2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。

17、（16分）电化学原理在化学工业中有广泛的应用。

请根据下图回答问题：

（1）装置Ⅰ中的X电极的名称是__________________，Y电极的电极反应式为_____________，工作一段时间后，电解液的pH将______（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）若装置Ⅱ中a、b均为Pt电极，W为400mL滴有几滴酚酞的饱和NaCl溶液（电解前后溶液体积不变）。

①实验开始后，观察到b电极周围溶液变红色，其原因是（用电极反应式表示）________________；检验a电极产物的方法是__________。

②常温下，当Y极反应消耗标准状况下的气体2.24L时，装置Ⅱ中得到溶液的pH为_____________。

（3）若利用装置Ⅱ进行铜的精炼，则a电极的材料为____________，工作一段时间后装置Ⅱ电解液中c（Cu2＋）将________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（4）若装置Ⅱ为在铁棒上镀银的装置，电极a上发生的反应为______________________________，电解池盛放的电解液W可以是_____________。

答案　

（1）负极　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　减小

（2）①2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－）　将湿润的淀粉碘化钾试纸放在a电极的出气口附近　②14　（3）粗铜　减小　（4）Ag－e－===Ag＋　AgNO3溶液

解析　

（1）甲烷所在的电极为负极，通入空气的电极为正极，在碱性环境中氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；因为甲烷失去电子后消耗氢氧根离子生成碳酸根离子，所以溶液的pH减小。

（2）①电解时a为阳极，b为阴极，b极溶液中的氢离子反应生成氢气，溶液中的氢氧根离子浓度增大，显碱性，溶液变红，2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－）；a极是溶液中的氯离子失去电子生成氯气，检验氯气可以将湿润的淀粉碘化钾试纸放在a电极的出气口附近，现象为试纸变蓝。

②当Y极消耗2.24L气体，Y为氧气，1mol氧气反应得到4mol电子，所以有2.24L氧气反应，转移0.4mol电子，装置Ⅱ中产生0.4mol氢氧化钠，氢氧化钠的浓度为

mol·L－1＝1.0mol·L－1，所以溶液的pH＝14。

（3）若用装置Ⅱ进行铜的精炼，则a为阳极，是粗铜，工作一段时间后，因为有杂质金属溶解，所以溶液中的铜离子浓度减小。

（4）若用装置Ⅱ为铁棒镀银，则a为阳极，是银，电极反应为Ag－e－===Ag＋；溶液为AgNO3溶液。

18、（共12分）铝是应用广泛的金属。

以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：

1“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是

___________________________________________________________________。

②“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。

阳极的电极反应式为__________________________，阴极产生的物质A的化学式为________。

（2）与常规方法不同，有研究者用HCl—CuCl2做蚀刻液。

蚀铜结束，会产生大量含Cu＋废液，采用如图所示方法，可达到蚀刻液再生，回收金属铜的目的。

此法采用掺硼的人造钻石BDD电极，可直接从水中形成一种具有强氧化性的氢氧自由基（HO·），请写出BDD电极上的电极反应

_______________________________________________________，

进一步反应可实现蚀刻液再生，请写出刻蚀液再生的离子方程式

____________________________________________________________。

（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子）。

①阳极的电极反应式为_________________________________________。

②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：

______________________________

_____________________________________________________________。

解析　①电解Al2O3，阳极O2－放电生成O2，石墨（C）电极会被O2氧化。

②阳极溶液中的阴离子即水中的OH－放电生成O2（图示）及H＋（2H2O－4e－===O2↑＋4H＋），H＋与CO

结合生成HCO

（CO

＋H＋===HCO

，由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3），写出总反应：

4CO

＋2H2O－4e－===4HCO

＋O2↑。

阴极，水中的H＋放电生成H2。

（2）由图知BDD电极为阳极，故发生氧化反应，强氧化性的HO·在阳极上产生故电极反应式为OH－－e－===HO·，刻蚀液再生即溶液中的Cu＋转变为Cu2＋，则反应的离子方程式为Cu＋＋HO·＋H＋===Cu2＋＋H2O。

（3）①在阳极，OH－放电，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

②浓缩室中得到浓乳酸的原理：

阳极OH－放电，c（H＋）增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；阴极中的A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大。

答案　

（1）①石墨电极被阳极上产生的O2氧化

②4CO

＋2H2O－4e－===4HCO

＋O2↑　H2

（2）OH－－e－===HO·

Cu＋＋HO·＋H＋===Cu2＋＋H2O

（3）①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

②阳极OH－放电，c（H＋）增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大

19．（15分）某校学习小组探究不同条件对电解FeCl2溶液产物的影响。

所用实验装置如下图所示，其中电极为石墨电极。

【查阅文献】i.Fe2+、Fe3+在溶液中通过与Cl-结合分别形成

FeCl42-、FeCl63-，可降低正电荷。

ii.电解过程中，外界条件（如电解液pH、离子

浓度、电压、电极材料等）会影响离子的放电能力。

【实验记录】

序号

实验条件

实验现象

阴极

阳极

I

pH=0

1mol·L-1

FeCl2溶液

电压1.5V

电极上产生无色气体。

湿润淀粉碘化钾试纸始终未见变蓝。

取阳极附近溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液变红。

II

pH=4.9

1mol·L-1

FeCl2溶液

电压1.5V

未观察到气泡产生，电极表面有银灰色金属光泽的固体析出。

电解结束后，将电极浸泡在盐酸中，观察到有大量气泡产生。

湿润淀粉碘化钾试纸始终未见变蓝。

阳极附近出现红褐色浑浊。

取阳极附近浊液于试管中，先用盐酸酸化，再滴加KSCN溶液，溶液变红。

（1）结合阴极实验现象的分析

实验I中阴极的电极反应式为。

用化学用语表示实验II中产生阴极现象的原因：

。

对比实验I、II的阴极现象，可以获得的结论是。

（2）结合阳极实验现象的分析

甲同学认为实验I中Cl-没有放电，得出此结论依据的实验现象是________。

阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红，依据此现象分析，阳极反应可能是Fe2+-e-===Fe3+、________。

对比实验I、II的阳极现象，解释产生差异的原因：

【实验讨论】

（3）有同学提出，改变条件有可能在阳极看到“湿润淀粉碘化钾试纸变蓝”的现象，可能改变的条件是，对应的实验方案是。

答案

（1）.2H++2e-==H2↑

（2）.Fe2++2e-==Fe和Fe+2H+==Fe2++H2↑（3）.其他条件相同时，pH=0，pH较小，c（H+）较大]时，阴极H+优先于1mol·L-1Fe2+放电产生H2，而pH=4.9，pH较大，c（H+）较小时，阴极1mol·L-1Fe2+优（由pH=0变为pH=4.9，c（H+）减小，H+放电能力减弱，Fe2+放电能力增强）（4）.湿润淀粉碘化钾试纸始终未见变蓝（5）.FeCl42--e-===Fe3++4Cl-（或写为：

FeCl42-+2Cl--e-===FeCl63-）（6）.随着溶液pH的越低，c（H+）升高，抑制水解平衡Fe3++3H2O

Fe（OH）3+3H+正向移动，难以生成Fe（OH）3或随着溶液pH的增大，c（H+）减小，有利于水解平衡Fe3++3H2O

Fe（OH）3+3H+正向移动，生成Fe（OH）3（7）.可改变条件1：

改变c（Cl-）；可改变条件2：

改变电压（8）.保持其他条件不变，用2mol/LFeCl2溶液和n（n>0）mol/LNaCl溶液等体积混合的溶液作为电解液[c（Fe2+）=1mol/L，c（Cl-）>2mol/L]，观察阳极“湿润淀粉碘化钾试纸”上的现；保持其他条件不变，增大电压（或改变电压），观察阳极“湿润淀粉碘化钾试纸”上的现象

解析

（1）①根据电解的原理，阳离子应在阴极上放电，阳离子是Fe2＋、H＋，根据I中阴极现象：

电极上产生无色气体，即阴极电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；

②阴极未观察到气泡产生，电极表面有银灰色金属光泽的固体析出，即产生铁单质，电极反应式为Fe2＋＋2e－=Fe，电解结束后将电极浸泡在盐酸中，观察到有大量气泡产生，发生Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑；

③对比实验I和II，不同的是H＋浓度，得出结论是：

其他条件相同时，pH=0，pH较小，c（H+）较大]时，阴极H+优先于1mol·L-1Fe2+放电产生H2，而pH=4.9，pH较大，c（H+）较小时，阴极1mol·L-1Fe2+优（由pH=0变为pH=4.9，c（H+）减小，H+放电能力减弱，Fe2+放电能力增强）；

（2）①Cl－放电，产生Cl2，氯气能将I－氧化成I2，淀粉碘化钾试纸将会变蓝，但实验I中，试纸并未变蓝，即Cl－没有放电；根据查阅文献i，阳极反应可能是Fe2＋－e－=Fe3＋，FeCl42－－e－=Fe3＋＋4