高考化学复习第三节电能转化为化学能电解.docx
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高考化学复习第三节电能转化为化学能电解
第三节 电能转化为化学能——电解
题号
1
2
3
4
4－1
4－2
4－3
5
6
7
8
答案
一、单项选择题
1．下列有关电化学的示意图中正确的是（ ）
解析：
选项A，Zn为原电池负极，Cu为原电池正极，错误。
选项B，盐桥左右两边的烧杯中的应分别为ZnSO4、CuSO4溶液才能形成原电池。
选项C，粗铜应连接电源正极。
选项D，电解饱和NaCl溶液，Cl－在阳极放电而产生Cl2，溶液中的H＋在阴极获得电子而产生H2，正确。
答案：
D
2．下列有关电解硝酸钾溶液的叙述正确的是（ ）
A．NO
向阳极移动，K＋向阴极移动，分别在两极放电
B．OH－向阳极移动，阳极附近的溶液呈碱性
C．阴极上H＋放电，阴极附近的溶液呈碱性
D．随着电解的进行，溶液的pH减小
解析：
NO
、OH－向阳极移动，由于放电能力OH－＞NO
，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，促使阳极附近水的电离平衡正移，富集下来的H＋使得阳极附近的溶液呈酸性；K＋、H＋向阴极移动，由于放电能力H＋＞K＋，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，促使阴极附近水的电离平衡正移，富集下来的OH－使得阴极附近的溶液呈碱性。
电解硝酸钾溶液实为电解水，由于KNO3溶液呈中性，因此溶液的pH不变。
因此只有C选项正确。
答案：
C
3．下列说法正确的是（ ）
A．蛋白质和油脂的水解都是由高分子化合物生成小分子化合物的过程
B．MgO和Al2O3在工业上用于制作耐高温材料，也常用于电解法冶炼镁、铝金属
C．铅蓄电池放电时的正极和充电时的阴极均发生还原反应
D．由两种非金属元素组成的化合物分子中只可能有极性键，不可能有非极性键
解析：
A项油脂不是高分子化合物；B项MgO熔点太高，常用电解熔融氯化镁冶炼镁；H2O2中存在非极性键，D项不正确。
答案：
C
4．以惰性电极电解CuSO4溶液。
若阳极上产生气体的物质的量为0.0100mol，则阴极上析出Cu的质量为（ ）
A．0.64g B．1.28g
C．2.56gD．5.12g
解析：
本题主要考查电解原理的基本知识，根据阴、阳两极的电极反应，阴极：
Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，且每个电极通过的电量相等有：
n（O2）·4＝
·2，所以m（Cu）＝0.0100mol×2×64g·mol－1＝1.28g。
答案：
B
4－1.以铁为阳极，铜为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解，一段时间后得到2molFe（OH）3沉淀。
此过程中共消耗水（ ）
A．3molB．4mol
C．5molD．6mol
解析：
铁为阳极，则Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成的Fe2＋与溶液中的OH－反应生成Fe（OH）2，Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，Fe（OH）2不稳定，被空气中的氧气氧化生成Fe（OH）3沉淀，即4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3。
所以得到2molFe（OH）3沉淀时，共消耗水的物质的量为5mol，即选C项。
答案：
C
4－2.（双选）500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO
）＝6.0mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况）。
下列说法正确的是（ ）
A．原混合溶液中c（K＋）为2mol/L
B．上述电解过程中共转移4mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5mol
D．电解后溶液中c（H＋）为4mol/L
解析：
根据题意：
阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑；根据阴阳两极上转移电子相同，则2n（Cu）＋2n（H2）＝4n（O2），则n（Cu）＝
（1mol×4－1mol×2）＝1mol，因此原溶液中c（Cu2＋）＝
＝2mol·L－1，根据电荷守恒得：
2c（Cu2＋）＋c（K＋）＝c（NO
），则c（K＋）＝2mol·L－1，A项正确，C项错误；根据阳极反应，产生22.4LO2，转移4mol电子，B项正确；根据电极反应，阳极消耗4molOH－，阴极消耗2molH＋，若溶液体积不变则电解后溶液中c（H＋）＝
＝4mol·L－1，实际上电解后溶液体积减小，故电解后溶液中c（H＋）＞4mol·L－1，D项错误。
答案：
AB
4－3.将等物质的
量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如右图所示，则下列说法错误的是（ ）
A．阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后析出H2
B．AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu
C．BC段表示在阴极上是H＋放电产生了H2
D．CD段相当于电解水
解析：
由于两种溶液的体积相等，物质的量浓度也相等，即溶质的物质的量相等，设CuSO4和NaCl的物质的量各1mol，电解分3个阶段：
[第一阶段]阳极：
1mol氯离子失1mol电子，阴极：
0.5mol铜离子得1mol电子，因为铜离子水解使溶液显酸性，随着电解的进行，铜离子的浓度降低，酸性减弱，pH将增大。
[第二阶段]阳极：
1mol氢氧根离子失1mol电子（来源于水的电离），阴极：
0.5mol铜离子再得1mol电子，因为氢氧根离子消耗，使水溶液中氢离子浓度增大，pH迅速减小。
[第三阶段]阳极：
氢氧根离子失电子，阴极：
氢离子得电子，它们都来源于水的电离，实质是电解水，导致溶液的体积减小，使溶液中氢离子浓度增大，pH继续减小。
答案：
C
5.（2013·浙江卷）电解装
置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，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：
3I2＋6OH－===IO
＋5I－＋3H2O。
下列说法不正确的是（ ）
A．右侧发生的电极方程式：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO
C．电解槽内发生反应的总化学方程式：
KI＋3H2O===KIO3＋3H2↑
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方程式不变
解析：
电解的电极反应为：
左侧溶液变蓝色，说明发生反应：
2I－－2e－===I2，所以左侧为阳极区，右侧为阴极区，溶液中的H＋得电子，电极反应式为：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；左侧蓝色变浅是因为OH－通过阴离子交换膜移向左侧，发生反应3I2＋6OH－===IO
＋5I－＋3H2O，故为保证溶液呈电中性，左侧产生的IO
移向右侧，B正确；阴阳极电极反应式相加可得总式，C正确；如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜：
阳极：
2I－－2e－===I2；阴极：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，左侧负电荷减弱，右侧负电荷增多，所以为保证电中性，溶液中的阳离子移向右侧，电解槽内不会发生反应：
3I2＋6OH－===IO
＋5I－＋3H2O，D错误。
答案：
D
6．（2013·天津卷）为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。
其反应原理如下：
电池：
Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）===2PbSO4（s）＋2H2O（l）
电解池：
2Al＋3H2O
Al2O3＋3H2↑
电解过程中，以下判断正确的是（ ）
电池
电解池
A
H＋移向Pb电极
H＋移向Pb电极
B
每消耗3molPb
生成2molAl2O3
C
正极：
PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O
阳极：
2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
D
解析：
该题考查原电池和电解池的基本知识。
A选项H＋离子在原电池中移向PbO2电极，错误。
B选项每消耗3molPb，根据电子守恒生成1molAl2O3，错误。
C选项在原电池的正极电极反应是生成PbSO4，错误。
D选项在原电池中Pb电极的质量由于生成PbSO4，质量增加，在电解池中，Pb为阴极，质量不变，正确。
答案：
D
二、双项选择题
7．下图电解池中装有硫酸铜溶液，选用不同材料的电极进行电解。
下列说法正确的是（ ）
序号
电极材料
阴极
阳极
通电后的变化
A
石墨
石墨
阴极质量增加，溶液的pH减小
B
铜
铜
阳极质量减小，阴极质量增加
C
铁
铁
两极的质量不发生变化
D
铂
铁
阴极质量增加，溶液的pH恒定不变
解析：
以石墨为两极，CuSO4→H2SO4，pH减小，A项正确；以铜为两极，阳极减轻阴极增重，B项正确；以Fe为阳极，阳极质量减轻，阴极质量增加，C项错误；CuSO4→FeSO4，pH发生变化，D项错误。
答案：
AB
8.用电解法提取氯化铜废液中的铜，下列说法正确的是（ ）
A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片
B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片
C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产生的气体
D．阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
解析：
电解法提取氯化铜废液中的铜，铜在阴极析出，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。
阳极应该用惰性电极作材料；阳极产生氯气，可用氢氧化钠溶液吸收。
答案：
BD
三、非选择题
9．（2013·珠海模拟）如图甲、乙是电化学实验装置。
（1）若甲、乙两烧杯中均盛有饱和NaCl溶液。
①甲中石墨棒上的电极反应式为________________________________________________________________________；
②乙中总反应的离子方程式为________________________________________________________________________；
③将湿润的淀粉 KI试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。
若反应中Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸，该反应的化学方程式为____________________________________________________；
（2）若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。
①甲中铁棒上的电极反应式为________________________________________________________________________；
②如果起始时乙中盛有200mLpH＝5的CuSO4溶液（
），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入________（填写物质的化学式）________g。
解析：
（1）若两烧杯中均盛有饱和NaCl溶液，则：
①甲装置为原电池，石墨棒作正极，O2放电，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
②乙装置为电解池，石墨棒上发生氧化反应，Fe电极不参与反应，其实质与用惰性电极电解食盐水相同，离子方程式为2Cl－＋2H2O
Cl2↑＋H2↑＋2OH－。
③Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，生成HCl和HIO3。
（2）若两烧杯中均盛有CuSO4溶液，则①甲装置为原电池，铁作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
②乙装置为电解池，电解反应为2CuSO4＋2H2O
2Cu＋2H2SO4＋O2↑，根据电解方程式，从电解质溶液中析出Cu，放出O2，因此只需加入CuO（或CuCO3）即可恢复到电解前的状态。
由电解反应式可知，2H＋～CuO～CuCO3，电解后n（H＋）＝0.1mol·L－1×0.2L＝0.02mol，故m（CuO）＝0.02mol×
×80g·mol－1＝0.8g，m（CuCO3）＝0.02mol×
×124g·mol－1＝1.24g。
答案：
（1）①O2＋2H2O＋4e－===4OH－
②2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑
③5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3
（2）①Fe－2e－===Fe2＋②CuO（或CuCO3） 0.8（或1.24）
10.
电解原理在化学工业中有广泛的应用。
右图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。
请回答以下问题：
（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①电解池中X极上的电极反应式为__________________，在X极附近观察到的现象是_____________________________________。
电解液中向X极方向移动的离子是________。
②Y电极上的电极反应式为________________________，检验该电极反应产物的方法是_______________________________________________________________________。
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应式为________________________。
②Y电极的材料是________，电极反应式为________________________。
③溶液中的c（Cu2＋）与电解前相比________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）如利用该装置实现铁上镀锌，电极X上发生的反应为________________，电解池盛放的电镀液可以是________或________（只要求填两种电解质溶液）。
答案：
（1）①2H＋＋2e－===H2↑ 溶液由无色变红色 Na＋、H＋ ②2Cl－－2e－===Cl2↑ 将湿润的淀粉 KI试纸粘在玻璃棒的一端，靠近导气管口，若试纸变成蓝色说明生成了Cl2
（2）①纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu
②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋ ③变小
（3）Zn2＋＋2e－===Zn ZnCl2 ZnSO4（答案不唯一，合理即可）
11．使用氯化钠作原料可以得到多种产品。
（1）实验室用惰性电极电解100mL0.1mol·L－1NaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL气体（标准状况），则所得溶液的物质的量浓度是____________（忽略反应前后溶液体积的变化）。
（2）某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如下图的装置。
对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________。
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
（3）实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe（OH）2沉淀。
某同学利用右图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe（OH）2沉淀，且较长时间不变色。
该同学换上的电解材料是________（用元素符号表示），总的反应式是
_______________________________________________。
解析：
（1）n（H2）＝n（Cl2）＝0.005mol，参加反应的n（NaCl）＝0.01mol，说明NaCl恰好电解完毕，溶液变为NaOH溶液，n（NaOH）＝n（NaCl）＝0.01mol，c（NaOH）＝0.1mol·L－1。
（2）电解饱和氯化钠溶液的总反应：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，题目要求使Cl2被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上产生，下部的电极是阳极，推出b为电源的正极，另一极为负极a。
生成的Cl2与阴极区产生的NaOH反应：
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，则消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。
（3）题目要求通过电解法制取Fe（OH）2，电解质溶液是NaCl溶液，必须通过电极反应产生Fe2＋和OH－。
根据电极发生反应的特点，选择铁作阳极，铁发生氧化反应产生Fe2＋；溶液中的阳离子Na＋、H＋向阴极移动，根据放电顺序，阴极H＋放电产生氢气，H＋来源于水的电离，反应式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
在电场作用下，阳极产生的Fe2＋与阴极产生的OH－在定向移动的过程中相遇，发生复分解反应生成Fe（OH）2沉淀。
将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的反应式：
Fe＋2H2O
Fe（OH）2↓＋H2↑。
答案：
（1）0.1mol·L－1
（2）B
（3）Fe Fe＋2H2O
Fe（OH）2↓＋H2↑
12．（2013·珠海模拟）在下图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，则
（1）电源E为________极，F为________极。
（2）A极的电极反应式为_______________________________________________________________，析出物质________mol。
（3）B极的电极反应式为_________________________________，析出气体________mL。
（标准状况）
（4）C极的电极反应式为____________________________________，析出物质________mol。
（5）D极的电极反应式为__________________________________________，析出气体________mL（标准状况）。
（6）甲烧杯中滴入石蕊试液，________附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________溶液（填溶质的化学式）。
解析：
本题是以电解知识为依托的综合性较强的题目。
由于有外接直流电源，所以装置甲、乙均为电解池，两个电解池的关系为串联。
电解一段时间后，A极比C极重。
故A有极上必有Ag析出，由于Ag＋在A极上获得电子发生了还有反应，故A极为电解池的阴极，在电解池中阴极与外接直流电源的负极相连，故E极为负极，F为正极。
根据电解池甲、乙的串联关系，可进一步得出A、B、C、D依次为阴极、阳极、阴极、阳极。
电极反应依次为A极：
4Ag＋＋4e－===4Ag，B极：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C极：
2Cu2＋＋4e－===2Cu，D极：
4Cl－－4e－===2Cl2↑，由于串联时各电极上流过的电量是相同的，假设电路中均通过4mol电子，则A极上生成4molAg，B极上生成1molO2，C极上生成2molCu，D极上生成2molCl2，这样便可得出一个关系式：
4e－～4Ag～O2～2Cu～2Cl2，A极比C极重4mol×108g·mol－1－2mol×64g·mol－1＝304g，根据A极比C极重1.9g，可列出比例式求出反应生成的Ag和Cu的物质的量：
n（Ag）＝
×4mol＝0.025mol，n（Cu）＝0.0125mol，n（O2）＝0.00625mol，n（Cl2）＝0.0125mol。
电解时甲池随着B极附近水电离产生的OH－的不断消耗，H＋的物质的量逐渐增大，所以滴入石蕊试液后B极附近变红，而A极上Ag＋不断得到电子析出Ag，故在甲烧杯中最终得到HNO3溶液。
答案：
（1）负 正
（2）Ag＋＋e－===Ag 0.025
（3）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 140
（4）Cu2＋＋2e－===Cu 0.0125
（5）2Cl－－2e－===Cl2↑ 280
（6）B HNO3
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