人教版化学高中化学一轮复习 电解原理及其应用 考点刷题训练详细解析Word格式.docx

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A项，电子由A极流出，错误；

B项，阳极OH－放电生成氧气，气体X为氧气，通常表现氧化性，错误；

C项，电极E为阳极，若活性电极为阳极，电极优先失电子，无气体X生成，错误。

3．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，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SO

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。

下列叙述正确的是（　　）

A．通电后中间隔室的SO

离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低

D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成

答案　B

解析　负极区（阴极）电极反应为：

4H＋＋4e－===2H2↑，正极区（阳极）电极反应为：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

A项，通电后SO

向正极移动，正极区OH－放电，溶液酸性增强，pH减小；

C项，负极区反应为4H＋＋4e－===2H2↑，溶液pH增大；

D项，当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25molO2生成。

4．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。

下列说法不正确的是（　　）

A．用石墨作阳极，铁作阴极

B．阳极的电极反应式：

Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O

C．阴极的电极反应式：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

D．除去CN－的反应：

2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O

解析　若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故铁只能作阴极，A项正确；

Cl－要生成ClO－，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液为碱性条件，故B项正确；

阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，碱性条件下，H2O提供阳离子H＋，故C项正确；

由于溶液是碱性条件，故不应该出现H＋，D项错误。

5．下列图示中关于铜电极的连接错误的是（　　）

答案　C

解析　镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件作阴极，与电源负极相连。

6.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解总反应为2Cu＋H2O

Cu2O＋H2↑。

下列说法正确的是（　　）

A．石墨电极上产生氢气

B．铜电极发生还原反应

C．铜电极接直流电源的负极

D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成

答案　A

解析　根据电池反应方程式及图可知，铜极发生氧化反应，连接电源正极，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，石墨极发生还原反应产生H2，因此A项正确。

7．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。

下列叙述不正确的是（　　）

A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出

B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu

C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色

D．a和b分别连接直流电源的正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动

解析　a和b不连接时，发生置换反应，A正确；

a和b连接时，形成原电池，铜片作正极，溶液中Cu2＋放电，B正确；

铁片作负极，失去电子形成Fe2＋，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色，C正确；

a和b分别连接直流电源正、负极，a作阳极，铜片失去电子形成Cu2＋，Cu2＋向铁电极移动，D错误。

8．如图装置电解一段时间，当某极析出0.32gCu时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为（常温下，溶液足量，体积均为100mL且电解前后溶液的体积变化忽略不计）（　　）

A．13、7、1B．12、7、2

C．1、7、13D．7、13、1

解析　Ⅰ中发生反应：

2KCl＋2H2O

2KOH＋Cl2↑＋H2↑，Ⅱ中反应的实质是电解水，pH＝7，Ⅲ中发生反应：

2CuSO4＋2H2O

2Cu＋2H2SO4＋O2↑，三个电解槽串联，则三个电解槽相同时间内转移电子的物质的量相同：

n（e－）＝2n（Cu）＝2×

0.32g÷

64g/mol＝0.01mol，所以Ⅰ中的产物：

n（H2）＝0.005mol，n（KOH）＝0.01mol，c（OH－）＝

＝0.1mol·

L－1，则pH＝13，Ⅲ中的产物：

n（H2SO4）＝n（Cu）＝0.005mol，c（H＋）＝

L－1，所以pH＝1，故选A。

9．金属镍有广泛的用途。

粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：

氧化性Fe2＋<

Ni2＋<

Cu2＋）（　　）

A．阳极发生还原反应，其电极反应式：

Ni2＋＋2e－===Ni

B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等

C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋

D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt

解析　根据电解原理可知，与电源正极相连的电极是阳极，失电子，发生氧化反应，故A错误；

阳极反应有：

Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Pt为惰性金属，不放电，而Cu要在金属Ni全部转化为Ni2＋后才能放电，但此时Cu已没有了支撑物，最后和Pt一起落下，形成阳极泥，故D正确；

阴极因氧化性Ni2＋>

Fe2＋>

Zn2＋，故阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少的是溶解的Zn、Fe、Ni，而阴极质量增加的只是析出的Ni，两者质量是不相等的，故B错误；

电解后，溶液中除留下Fe2＋、Zn2＋外，还有Ni2＋，C也错误。

10．在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O－CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。

A．X是电源的负极

B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－

C．总反应可表示为H2O＋CO2

H2＋CO＋O2

D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1

解析　H2O、CO2混合气体制备H2和CO时，氢元素及碳元素的化合价降低，H2O和CO2发生还原反应，则该极为阴极，连接电源的负极，A选项正确；

因电解质是金属氧化物，故该过程中可以传递O2－，则阴极反应为H2O＋2e－===H2＋O2－，CO2＋2e－===CO＋O2－，B选项正确；

图中阳极放出的是O2,2O2－＋4e－===O2↑，则总反应方程式为H2O＋CO2

H2＋CO＋O2，C选项正确；

从总反应方程式看，阴极和阳极生成的气体的物质的量之比是2∶1，D选项错误。

11．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则（　　）

A．电流方向：

电极Ⅳ→A→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：

Cu2＋＋2e－===Cu

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→A→电极Ⅳ，则电流方向：

电极Ⅳ→A→电极Ⅰ，A正确；

电极Ⅰ发生氧化反应，B错误；

电极Ⅱ的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，有铜析出，C错误；

电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。

12．纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。

采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu＋H2O

A．钛电极发生氧化反应

B．阳极附近溶液的pH逐渐增大

C．离子交换膜应采用阳离子交换膜

D．阳极反应式是2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O

解析　钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；

铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误，D项正确；

由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。

13．电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。

测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，下列有关说法正确的是（　　）

（说明：

阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）

A．a电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

B．产物丙为硫酸

C．d为阴离子交换膜

D．Na2SO4溶液浓度增大

解析　电解硫酸钠溶液的实质是电解水，又同温同压下气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，则甲为O2，乙为H2，故a电极上为H2O电离出的OH－放电，产生氧气，A项错误；

a电极为阳极，阳极上H2O电离出的OH－放电，SO

向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；

b为阴极，阴极上H2O电离出的H＋放电，Na＋向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；

Na2SO4溶液中Na＋向阴极移动、SO

向阳极移动，因此Na2SO4溶液的浓度减小，D项错误。

14．人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。

下列有关说法正确的是（　　）

A．a为电源的负极

B．电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将升高

C．阳极室中发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑

D．若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为7.2g（忽略气体的溶解）

解析　由图可知，左室电解产物为CO2和N2，发生氧化反应，故a为电源的正极，右室电解产物为H2，发生还原反应，故b为电源的负极，A项错误；

由图可知，左侧阳极室Cl－首先放电，生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，阳极室中发生的反应依次为2Cl－－2e－===Cl2↑，CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl，阴极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑（或6H＋＋6e－===3H2↑），根据上述反应式可以看出阴极室产生的OH－与阳极室产生的H＋的数目相等，阳极室中反应产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室与OH－恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变，故B、C项错误；

两极收集到的气体的总物质的量为

＝0.6mol，由上述分析可知N2～CO2～3H2～CO（NH2）2，n（N2）＝n（CO2）＝n[CO（NH2）2]＝0.6mol×

＝0.12mol，m[CO（NH2）2]＝0.12mol×

60g/mol＝7.2g，故D项正确。

15．原电池与电解池在生活中和生产中有着广泛应用。

下列有关判断中错误的是（　　）

A．装置①研究的是金属的吸氧腐蚀，Fe上的反应为Fe－2e－===Fe2＋

B．装置②研究的是电解CuCl2溶液，它将电能转化为化学能

C．装置③研究的是电解饱和食盐水，电解过程中，B极上发生氧化反应

D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应

解析　装置③B极为阴极，发生的是还原反应。

16．用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水（含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋）的装置如图所示（a、b为石墨电极）。

A．电池工作时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．电解时，a电极周围首先放电的是Cl－

C．电解时，电子流动路径是：

负极―→外电路―→阴极―→溶液―→阳极―→正极

D．忽略能量损耗，当电池中消耗0.02gH2时，b极周围会产生0.02gH2

解析　因电解质溶液为酸性，电池工作时正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；

电解时，阳极a周围首先放电的是还原性强的Br－；

电解时，电子不能通过电解质溶液，在电解质溶液中是通过离子的定向移动而导电的；

由电子守恒可知D项叙述正确。

17．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH

，模拟装置如图所示。

A．阳极室溶液由无色变成棕黄色

B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．电解一段时间后，阴极室溶液的pH升高

D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是（NH4）3PO4

解析　阳极上Fe发生氧化反应，阳极室溶液由无色变为浅绿色，A项错误；

阴极上H＋发生还原反应，2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；

根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；

电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH

与OH－反应生成NH3·

H2O，因此阴极室溶液中溶质除（NH4）3PO4外，还可能有NH3·

H2O，D项错误。

二．非选择题

18．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

请按要求回答下列问题：

（1）甲烷燃料电池负极反应是____________。

（2）石墨（C）极的电极反应是_____________。

（3）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L；

丙装置中阴极析出铜的质量为________g。

（4）某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe（OH）2的实验装置（如图所示）。

若用于制取漂白液，则a为电池的________极，电解质溶液最好用________。

若用于制取Fe（OH）2，使用硫酸钠作电解质溶液，则阳极选用________作电极。

答案　

（1）CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O

（2）2Cl－－2e－===Cl2↑

（3）4.48　12.8

（4）负　饱和NaCl溶液　铁

解析　

（1）甲烷燃料电池负极上发生氧化反应，即甲烷在负极上被氧化。

在KOH溶液中甲烷被氧化的产物为碳酸钾，负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O。

（2）原电池的负极与电解池的阴极相接，铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。

（3）n（O2）＝

＝0.1mol，甲池中正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的总物质的量为0.4mol。

乙池中的铁极与甲池的负极相连，铁极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，n（H2）＝

＝0.2mol，V（H2）＝0.2mol×

22.4L·

mol－1＝4.48L。

丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，n（Cu）＝

＝0.2mol，m（Cu）＝0.2mol×

64g·

mol－1＝12.8g。

（4）漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl－＋2H2O

2OH－＋Cl2↑＋H2↑，Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，气体与液体反应，最好采用逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故a极为负极。

生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠，故电解质溶液最好用饱和NaCl溶液。

若制备Fe（OH）2，用Na2SO4溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。

19．完成下列高考组合题。

（1）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。

LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。

利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。

B极区电解液为________溶液（填化学式），阳极电极反应式为______________________，电解过程中Li＋向________（填“A”或“B”）电极迁移。

（2）H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：

①写出阳极的电极反应式：

___________________________。

②分析产品室可得到H3PO2的原因_____________________。

③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。

并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。

其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是_____________________。

（3）电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是________，说明理由：

_______________________。

答案　

（1）LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B

（2）①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

②阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO

穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2

③PO

　H2PO

或H3PO2被氧化

（3）NH3　根据反应：

8NO＋7H2O

3NH4NO3＋2HNO3，可知电解过程中还产生HNO3

解析　

（1）B极产生H2，根据反应：

2H＋＋2e－===H2↑，说明B极为阴极，随着电解进行，溶液中c（H＋）减小、c（OH－）增大，B极附近电解液为LiOH溶液，随着电解的进行，溶液中c（LiOH）增大。

A极为阳极，电解液为LiCl溶液，电极反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑；

在电解过程中Li＋向阴极附近移动，即向B极迁移。

（2）②中应该从闭合回路的角度，阴、阳离子的流向分析；

③注意阳极反应生成O2，O2具有氧化性，H3PO2和H2PO

均具有还原性，二者会被O2氧化生成PO

。

（3）电解NO制备硝酸铵，阳极反应为5NO－15e－＋10H2O===5NO

＋20H＋，阴极反应为3NO＋15e－＋18H＋===3NH

＋3H2O，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。

20．完成下列高考组合题。

（1）PbO2可以通过石墨为电极，Pb（NO3）2和Cu（NO3）2的混合溶液为电解液电解制取。

阳极发生的电极反应式为__________________，阴极上观察到的现象是______________；

若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极发生的电极反应式为___________，这样做的主要缺点是____________________。

（2）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。

电解过程中阳极区发生如下反应：

S2－－2e－===S　（n－1）S＋S2－===S

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______________________________________。

（3）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。

由有机阳离子、Al2Cl

和AlCl

组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。

钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为____________。

若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。

答案　

（1）Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋

石墨上有红色金属析出

Pb2＋＋2e－===Pb

不能有效利用Pb2＋

（2）①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

②S

＋2H＋===（n－1）S↓＋H2S↑

（3）负　4Al2Cl

＋3e－===Al＋7AlCl

　H2

解析　

（1）电极反应式的书写首先标化合价看价态变化，Pb2＋化合价升高生成PbO2，所以在阳极发生Pb2＋－2e－―→PbO2，Cu（NO3）2溶液水解显酸性，所以用H＋配平电荷得Pb2＋－2e－―→PbO2＋4H＋，补水配氢得Pb2＋－2e－＋2H2O===PbO2↓＋4H＋。

“阴得”——阳离子在阴极发生得电子的反应，依据金属活动性顺序可知Cu2＋先得电子Cu2＋＋2e－===Cu，然后Pb2＋＋2e－===Pb，所以不加Cu（NO3）2，Pb2＋会有部分在阴极放电。

（2）①阴极只有H＋得电子生成H2。

②反应物为S

、H＋，产物有S，所以S

中S的化合价既升高也降低，有H2S生成，配平即可。

（3）电镀时，镀件应作阴极，与电源负极相连，在阴极上发生得电子的还原反应生成铝。

由电解液的组成可知阴极电极反应式为4Al2Cl

；

若用AlCl3水溶液作电解液，在阴极上H＋得电子生成H2。

21．某课外小组分别用图中所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

请回答：

Ⅰ.用甲图装置进行第一组实验。

（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是________（填序号）。

A．铝B．石墨

C．银D．铂

（2）N极发生反应的电极反应式为____________________。

（3）实验过程中，SO

________（填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动；

滤纸上能观察到的现象有_____________________。

Ⅱ.用乙图装置进行第二组实验。

实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：

两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；

停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。

查阅资料得知，高铁酸根离子（FeO

）在溶液中呈紫红色。

（4）电解过程中，X极区溶液的pH________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e－＋8OH－===FeO

＋4H2O和_____________________________