电解原理及应用 课时跟踪检测二十五届高三化学一轮复习.docx
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电解原理及应用课时跟踪检测二十五届高三化学一轮复习
人教版+高三年级2022届一轮复习:
电解原理及应用课时跟踪检测(二十五)
1.下列关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是( )
A.Fe电极作阳极,发生氧化反应
B.Cl-向石墨极作定向移动
C.石墨电极反应:
Fe3++3e-===Fe
D.电解池发生总反应:
2Cl-+2Fe3+
Cl2↑+2Fe2+
2.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是( )
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
3.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应
B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-===Zn
D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
4.如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。
为了不影响H2O2的产量,需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。
下列说法正确的是( )
A.阴极的电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑
B.阳极的电极反应式为O2+2H++2e-===H2O2
C.处理废氨水的过程中所发生的反应为
3H2O2+2NH3·H2O===8H2O+N2↑
D.工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
5.科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案,装置如图所示。
下列说法错误的是( )
A.反应过程中需要不断补充Fe2+
B.阳极反应式是2HCl-2e-===Cl2↑+2H+
C.电路中转移1mol电子,消耗标况下氧气5.6L
D.电解总反应可看作是4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g)
6.我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。
总反应为CO(NH2)2+H2O===3H2↑+N2↑+CO2↑。
下列说法中错误的是( )
A.a为阳极,CO(NH2)2发生氧化反应
B.b电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.每转移6mol电子,a电极产生1molN2
D.电解一段时间,a极区溶液pH升高
7.用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液,电解反应方程式为KI+3H2O
KIO3+3H2↑。
下列说法中正确的是( )
A.电解时石墨作阴极
B.电解时阳极上产生H2
C.电解过程中阴极溶液pH升高
D.阴极电极反应式:
I--6e-+3H2O===IO
+6H+
8.
现用Pt电极电解1L浓度均为0.1mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图。
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:
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
9.(2021·广州模拟)我国科学家设计了一种太阳能驱动从海水中提取金属锂的装置,示意图如图所示。
该装置工作时,下列说法正确的是( )
A.铜箔上的电势比催化电极上的高
B.海水的pH变大
C.若转移1mol电子,理论上铜箔增重7g
D.固体陶瓷膜可用质子交换膜代替
10.(2021·三明模拟)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如图所示。
通过控制开关连接K1和K2,可交替得到H2和O2。
下列有关说法错误的是( )
A.制H2时,开关应连接K1,产生H2的电极反应式是2H2O+2e-===H2↑+2OH-
B.当开关连接K2时,电极3的反应式为Ni(OH)2-e-+OH-===NiO(OH)+H2O
C.当开关连接K2时,电极2作阳极,得到O2
D.电极3的作用是分别作阳极材料和阴极材料,利用NiO(OH)和Ni(OH)2的相互转化提供电子转移
11.
(1)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态。
雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO
、NO
(二者物质的量之比为1∶1)。
可采用电解法将上述吸收液中的NO
转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如图所示:
①Ce4+从电解槽的________(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式:
_________________________________________________。
(2)如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。
通入NO的电极反应式为________________;若通入的NO体积为4.48L(标准状况下),则另外一个电极通入的SO2的质量至少为________g。
(3)一种利用H2S电催化制氢并最终制得硫酸的装置如图所示:
①b接电源的________(填“正”或“负”)极,阳极的电极反应式为_______________。
②写出一个SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式:
________________________________________________________。
12.
(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备,装置如图所示。
其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜,在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-;A、B为离子交换膜。
①B膜最佳应选择________。
②阳极的电极反应式是____________________________________________________。
③少量的I-因浓度差通过BPM膜,若撤去A膜,其缺点是_______________________
_____________________________________________________。
(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH,使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效,装置如下图所示。
已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2,然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。
①b极连接电源的________极(填“正”或“负”)。
②a极的电极反应式为______________________________________________________。
③除电极反应外,电解液中主要发生的反应方程式有___________________________。
13.电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。
回答下列问题:
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示:
①图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。
产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”),对应的电极反应式为_____________________
_____________________________________________________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。
工业上,通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀,小火加热至熔融,即可得到绿色的K2MnO4,化学方程式为______________________________________________________________。
用镍片作阳极(镍不参与反应),铁板为阴极,电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。
上述过程用流程图表示如下:
则D的化学式为________;阳极的电极反应式为__________________________;阳离子迁移方向是____________________________。
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3,其工作原理如图所示:
①阴极的电极反应式为___________________________________________________。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3,则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为________________。
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电解原理及应用课时跟踪检测(二十五)
答案解析
1.下列关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是( )
A.Fe电极作阳极,发生氧化反应
B.Cl-向石墨极作定向移动
C.石墨电极反应:
Fe3++3e-===Fe
D.电解池发生总反应:
2Cl-+2Fe3+
Cl2↑+2Fe2+
解析:
选A A项,电子流出的一极是电源的负极,故Fe连接电源的正极,为阳极,发生氧化反应,正确;B项,电解质溶液中,阴离子向阳极移动,Fe为阳极,Cl-向Fe极作定向移动,错误;C项,石墨电极是电解池的阴极,发生还原反应,电极反应为Fe3++e-===Fe2+,错误;D项,Fe为阳极,是活性电极,Fe被氧化生成Fe2+,石墨是电解池的阴极,Fe3+发生还原反应生成Fe2+,故电解池发生的总反应:
Fe+2Fe3+
3Fe2+,错误。
2.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是( )
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
解析:
选B 电子从电源的负极流出,故a是阴极,d是正极,溶液中的阳离子Q移向阴极a。
3.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应
B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-===Zn
D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
解析:
选C 锌环与电源的正极相连,为阳极,发生氧化反应,A项正确;断电时,Zn比铁活泼,作负极,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,C项错误。
4.如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。
为了不影响H2O2的产量,需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。
下列说法正确的是( )
A.阴极的电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑
B.阳极的电极反应式为O2+2H++2e-===H2O2
C.处理废氨水的过程中所发生的反应为
3H2O2+2NH3·H2O===8H2O+N2↑
D.工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
解析:
选C 根据题给装置图可知,阳极的电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑,阴极的电极反应式为O2+2H++2e-===H2O2,故A、B项错误。
根据题图可知,H2O2可将NH3·H2O氧化为N2,C项正确。
根据电极反应式可知,工作过程中阳极上生成氢离子,所以阳极附近溶液的pH逐渐减小,D项错误。
5.科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案,装置如图所示。
下列说法错误的是( )
A.反应过程中需要不断补充Fe2+
B.阳极反应式是2HCl-2e-===Cl2↑+2H+
C.电路中转移1mol电子,消耗标况下氧气5.6L
D.电解总反应可看作是4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g)
解析:
选A HCl在阳极失电子,发生氧化反应,生成Cl2和H+,Fe3+在阴极得电子,还原成Fe2+,Fe2+、H+、O2反应生成Fe3+和H2O,Fe2+、Fe3+在阴极循环,A错误;HCl在阳极失电子生成Cl2和H+,电极反应式为2HCl-2e-===Cl2↑+2H+,B正确;根据电子得失守恒有O2~4e-,电路中转移1mol电子,消耗0.25mol氧气,标准状况下体积为5.6L,C正确;由图可知,反应物为HCl(g)和O2(g),生成物为H2O(g)和Cl2(g),故电解总反应可看作是4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g),D正确。
6.我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。
总反应为CO(NH2)2+H2O===3H2↑+N2↑+CO2↑。
下列说法中错误的是( )
A.a为阳极,CO(NH2)2发生氧化反应
B.b电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.每转移6mol电子,a电极产生1molN2
D.电解一段时间,a极区溶液pH升高
解析:
选D 电解池工作时,CO(NH2)2失去电子,a为阳极,发生氧化反应,A正确;阴极水得电子生成H2,则阴极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,B正确;阳极的电极反应式为CO(NH2)2-6e-+H2O===CO2↑+N2↑+6H+,若电路中通过6mol电子,阳极产生N2的物质的量为n(N2)=6mol×
=1mol,C正确;a极反应式为CO(NH2)2-6e-+H2O===CO2↑+N2↑+6H+,则a极区溶液中氢离子浓度增大,溶液的pH降低,D错误。
7.用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液,电解反应方程式为KI+3H2O
KIO3+3H2↑。
下列说法中正确的是( )
A.电解时石墨作阴极
B.电解时阳极上产生H2
C.电解过程中阴极溶液pH升高
D.阴极电极反应式:
I--6e-+3H2O===IO
+6H+
解析:
选C 电解时,铁作阴极,石墨作阳极,若铁作阳极,则铁放电,A错误;阳极发生氧化反应,I-失电子被氧化,电极反应式为I--6e-+3H2O===IO
+6H+,B、D两项错误;阴极上水放电,2H2O+2e-===H2↑+2OH-,溶液的pH升高,C项正确。
8.
现用Pt电极电解1L浓度均为0.1mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图。
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:
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
解析:
选D 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错误;由阴极反应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+,故C错误;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,故D正确。
9.(2021·广州模拟)我国科学家设计了一种太阳能驱动从海水中提取金属锂的装置,示意图如图所示。
该装置工作时,下列说法正确的是( )
A.铜箔上的电势比催化电极上的高
B.海水的pH变大
C.若转移1mol电子,理论上铜箔增重7g
D.固体陶瓷膜可用质子交换膜代替
解析:
选C 根据海水提取金属锂的装置图知,催化电极上放出气体,为氯离子放电生成氯气,因此催化电极为阳极,则铜箔为阴极,铜箔上的电势比催化电极上的低,故A错误;海水中的锂离子和氯离子放电,海水的pH基本不变,故B错误;根据转移电子数相等,若导线中转移1mol电子,则铜箔上产生1molLi,质量为7g,故C正确;因为催化电极为阳极,放出氯气,铜箔为阴极,形成金属锂,所以固体陶瓷膜为阳离子交换膜,不能用质子交换膜代替,故D错误。
10.(2021·三明模拟)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如图所示。
通过控制开关连接K1和K2,可交替得到H2和O2。
下列有关说法错误的是( )
A.制H2时,开关应连接K1,产生H2的电极反应式是2H2O+2e-===H2↑+2OH-
B.当开关连接K2时,电极3的反应式为Ni(OH)2-e-+OH-===NiO(OH)+H2O
C.当开关连接K2时,电极2作阳极,得到O2
D.电极3的作用是分别作阳极材料和阴极材料,利用NiO(OH)和Ni(OH)2的相互转化提供电子转移
解析:
选B 开关连接K1,电极1为阴极,水得电子生成氢气,产生H2的电极反应式是2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故A正确;当开关连接K2时,电极3为阴极,发生还原反应,反应式为NiO(OH)+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-,故B错误;当开关连接K2时,电极2连接电源正极,电极2作阳极,发生氧化反应得到O2,故C正确;当开关连接K1时,电极3为阳极;开关连接K2时,电极3为阴极;电极3的作用是分别作阳极材料和阴极材料,利用NiO(OH)和Ni(OH)2的相互转化提供电子转移,故D正确。
11.
(1)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态。
雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO
、NO
(二者物质的量之比为1∶1)。
可采用电解法将上述吸收液中的NO
转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如图所示:
①Ce4+从电解槽的________(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式:
_________________________________________________。
(2)如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。
通入NO的电极反应式为________________;若通入的NO体积为4.48L(标准状况下),则另外一个电极通入的SO2的质量至少为________g。
(3)一种利用H2S电催化制氢并最终制得硫酸的装置如图所示:
①b接电源的________(填“正”或“负”)极,阳极的电极反应式为_______________。
②写出一个SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式:
___________________________
_______________________________________________________。
解析:
(1)①生成Ce4+,则Ce3+-e-===Ce4+,Ce4+在阳极生成,从a口流出;②NO
转化为无毒物质,则NO
在阴极得电子,转化为N2,结合电子得失守恒、电荷守恒可得阴极电极反应为2NO
+8H++6e-===N2↑+4H2O。
(2)根据电解装置,NO和SO2转化为硫酸铵,说明NO转化成NH
,即NO在阴极上发生:
NO+6H++5e-===NH
+H2O;阳极反应式为SO2+2H2O-2e-===4H++SO
,根据得失电子守恒,有关系式2NO~10e-~5SO2,求出SO2的质量为
=32g。
(3)a电极硫化氢转化为二氧化硫,硫元素化合价升高,发生氧化反应,为阳极,①b接电源的负极,阳极的电极反应式为H2S+2H2O-6e-===SO2+6H+。
②SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式:
SO2+H2O2===H2SO4。
答案:
(1)①a ②2NO
+8H++6e-===N2↑+4H2O
(2)NO+6H++5e-===NH
+H2O 32
(3)①负 H2S+2H2O-6e-===SO2+6H+
②SO2+H2O2===H2SO4
12.
(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备,装置如图所示。
其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜,在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-;A、B为离子交换膜。
①B膜最佳应选择________。
②阳极的电极反应式是____________________________________________________。
③少量的I-因浓度差通过BPM膜,若撤去A膜,其缺点是_______________________
_____________________________________________________。
(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH,使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效,装置如下图所示。
已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2,然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。
①b极连接电源的________极(填“正”或“负”)。
②a极的电极反应式为______________________________________________________。
③除电极反应外,电解液中主要发生的反应方程式有___________________________。
解析:
(1)①从图上看,右端的BPM膜和B膜之间产生NaOH,BPM膜提供OH-,B膜最好是Na+交换膜;②阳极附近溶液为硫酸溶液,水电离出的氢氧根离子失电子,故阳极的电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+;③A膜应为阳离子交换膜,阳极产生的H+透过A膜和少量的I-反应得到少量的HI,若撤去A膜,I-会在阳极失电子得到碘单质,沉积在阳极表面,损伤阳极板。
(2)①a极主要发生的反应是O2生成H2O2,O元素化合价降低、得到电子、发生还原反应,则a电极为阴极、与电源负极相接,所以b电极为阳极、与电源正极相接;②a电极为阴极,O2得到电子生成H2O2,电解质溶液显酸性,电极反应式为O2+2e-+2H+===H2O2;③H2O2分解产生·OH,化学方程式为H2O2===2·OH,·OH除去苯酚生成无毒的氧化物,该氧化物为CO2,反应的化学方程式为C6H6O+28·OH===6CO2↑+17H2O。
答案:
(1)①Na+交换膜 ②2H2O-4e-===O2↑+4H+
③I-会在阳极失电子得到碘单质,沉积在阳极表面,损伤阳极板
(2)①正 ②O2+2e-+2H+===H2O2 ③C6H6O+28·OH===6CO2↑+17H2O
13.电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。
回答下列问题:
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示:
①图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。
产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”),对应的电极反应式为_____________________
_____________________________________________________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。
工业上,通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀,小火加热至熔融,即