高考化学一轮复习第5单元检测+化学反应与能量变化 课时23电解池及其应用doc.docx
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课时23 电解池及其应用
一、单项选择题
1.化学在生产和日常生活中有着重要的应用。
下列说法不正确的是（ ）
A.可充电电池在充电的时候是电解池
B.电解熔融的氯化钠可得到钠
C.电解制铝时，Al2O3的熔点很高，可加入冰晶石降低其熔点
D.电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
2.把锌片和铁片放在盛有食盐水和酚酞的混合溶液中（如图所示平面图），一段时间后，两个实验中，先观察到溶液变红的区域是（ ）
A.Ⅰ和Ⅲ附近B.Ⅰ和Ⅳ附近
C.Ⅱ和Ⅲ附近D.Ⅱ和Ⅳ附近
3.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（ ）
A.图a中，插入海水中的铁棒越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
4.（2014·上海卷）如右图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是（ ）
A.K1闭合，铁棒上发生的反应为:
2H++2e-
H2↑
B.K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C.K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D.K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体
5.下列叙述正确的是（ ）
A.电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极
B.氯碱工业是电解熔融的NaCl，在阳极能得到Cl2
C.下图中电子由Zn极经外电路流向Cu极，盐桥中的Cl-移向CuSO4溶液
D.氢氧燃料电池（酸性电解质）中O2通入正极，电极反应式为O2+4H++4e-
2H2O
6.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。
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（ ）
选项
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-
P
+2H2O
阳极:
2Al+3H2O-6e-
Al2O3+6H+
D
7.下列实验现象预测正确的是（ ）
A.实验Ⅰ:
电流表指针偏转，碳棒上有红色固体析出
B.实验Ⅱ:
电流表指针偏转，铁极上有无色气体产生
C.实验Ⅲ:
碳棒上有无色气体产生，铁极上有黄绿色气体产生
D.实验Ⅳ:
粗铜上有红色固体析出
8.下列说法正确的是（ ）
A.装置①中，盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B.装置②工作一段时间后，a极附近溶液的pH减小
C.用装置③精炼铜时，c极为粗铜
D.装置④中电子由Zn流向Sn，Sn为正极有气泡生成
二、非选择题
9.
（1）可用石墨作电极电解提纯氢氧化钾电解液。
电解池内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，其工作原理如图1所示。
①该电解池的阴极反应式为 。
②除去杂质后的氢氧化钾溶液从出口 （填“A”或“B”）导出。
③在相同条件下，a处与b处产生的气体体积比为 。
（2）图2开关K接M时，石墨作 极，电极反应式为 。
K接N一段时间后测得有0.3mol电子转移，作出y随x变化的图像[x—代表n（H2O）消耗，y—代表n[Al（OH）3]，反应物足量，标明有关数据]。
图1图2图3
10.
（1）亚磷酸具有强还原性，可使碘水褪色。
该反应的化学方程式为 。
电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸，装置示意图见右图。
说明:
阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过。
①阴极的电极反应式为 。
②产品室中反应的离子方程式为 。
（2）催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
催化硝化法中，用H2将N
还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强。
则该反应的离子方程式为 。
（3）工业上可用电解K2MnO4浓溶液的方法制取KMnO4，则电解时，阳极发生的电极反应为 ;总方程式为 。
（4）制取Ti的新工艺是用二氧化钛作阴极，以石墨为阳极，以CaCl2熔盐作电解质（在熔融状态下能传导O2-），电解而得到Ti，该工艺具有操作简单，成本低，无污染等优点，写出电解制备金属钛时阴极的电极反应式:
。
11.由于Fe（OH）2极易被氧化，所以实验室很难得到纯净Fe（OH）2沉淀，应用图所示装置进行电解实验可制得纯Fe（OH）2。
两电极材料分别为石墨和铁。
（1）a电极材料应为 ，电极反应式为 。
（2）电解液c可以是 。
A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
（3）d为苯，其作用是 ，在加入苯之前对c应作何简单处理 。
（4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是 （填字母）。
A.改用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源的电压
C.适当减小两极间距离 D.适当降低电解液的温度
（5）若c中用Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe（OH）2沉淀后，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为 。
12.“向海洋进军”已成为世界许多国家发展的战略口号，海水中通常含有较多的Ca2+、Mg2+、S
等杂质离子，以海盐为原料的氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程如下:
氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示。
完成下列填空:
（1）溶液A的溶质是 ;在电解过程中，与电源正极相连的电极的电极反应式为 。
（2）电解过程的总反应式为 。
（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用:
。
（4）电解槽阳极产物可用于 （至少写出两种用途）。
（5）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质，精制过程中除去这2种离子所发生反应的离子方程式为 。
（6）已知NaOH、NaCl在水中的溶解度数据如下表:
温度/℃
20
30
40
50
60
70
80
90
100
NaOH/g
109
118
129
146
177
300
313
318
337
NaCl/g
36
36.3
36.6
37
37.3
37.8
38.4
39
39.8
根据上述数据，脱盐工序中通过 、 （填操作名称）除去NaCl。
课时23 电解池及其应用
1.D 【解析】 电解MgCl2溶液,H+放电能力比Mg2+强,得不到金属镁。
2.B 【解析】 Ⅰ和Ⅱ组成的是电解池,所以Zn为阴极,阴极区有氢氧化钠生成;Ⅲ和Ⅳ组成原电池,Zn为负极,Fe为正极,所以正极碱性增大。
3.B 【解析】 A项,图a中,铁棒发生电化学腐蚀,靠近底端的部分与氧气接触少,腐蚀程度较轻,错误;B项,图b中开关置于M时,Cu-Zn合金作负极,由M改置于N时,Cu-Zn合金作正极,腐蚀速率减小,正确;C项,图c中接通开关时Zn作负极,腐蚀速率增大,但氢气在Pt极上放出,错误;D项,图d中Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的,错误。
4.B 【解析】 K1闭合时,该装置构成了Fe-C-NaCl溶液的原电池,铁作负极,发生氧化反应,电极反应是2Fe-4e-
2Fe2+,A项错误;B项,C棒作正极,发生的电极反应式为2H2O+O2+4e-
4OH-,故石墨棒周围溶液pH逐渐升高,正确;K2闭合时,该装置构成了Fe-C外加电源的电解池,C作阳极,Fe作阴极而不被腐蚀,该方法称为外加电流的阴极保护法,C项错误;K2闭合时,阳极的电极反应式是2Cl--2e-
Cl2↑,阴极的电极反应式为2H++2e-
H2↑,所以当电路中通过0.002NA个（相当于0.002mol）电子时,生成H2和Cl2的物质的量均为0.001mol,则两极共产生0.002mol气体,D项错误。
5.D 【解析】 电镀时,待镀的金属制品作阴极,A项错误;氯碱工业电解的是饱和食盐水,B项错误;图中Zn失电子,电子由Zn极经外电路流向Cu极,Zn被氧化,生成的Zn2+进入硫酸锌溶液中,Cl-移向硫酸锌溶液,C项错误;氢氧燃料电池的正极通入氧气,发生还原反应,负极通入氢气,发生氧化反应,D项正确。
6.D 【解析】 电池中Pb电极是负极,PbO2电极是正极,H+移向PbO2电极,A项错误;每消耗3molPb,电路中通过电子的物质的量为6mol,据电子守恒得n（Al2O3）=1mol,B项错误;电池正极反应式应为PbO2+4H++S
+2e-
PbSO4+2H2O,C项错误;电池Pb电极的电极反应式为Pb+S
-2e-
PbSO4,Pb电极质量增大,电解池Pb电极的电极反应式为2H++2e-
H2↑,电极质量不变,D项正确。
7.A 【解析】 实验Ⅰ中,Fe作负极,C作正极,Cu2+在碳棒上被还原生成红色的铜,A项正确;实验Ⅱ中,Fe作负极,被氧化溶解,B项错误;实验Ⅲ中,碳棒连接电源正极作阳极,发生氧化反应,生成黄绿色的Cl2,铁电极与电源负极相连作阴极,发生还原反应,生成无色气体H2,C项错误;实验Ⅳ中,粗铜连接电源正极作阳极,被氧化溶解,精铜连接电源负极作阴极,Cu2+被还原成红色的Cu,D项错误。
8.D 【解析】 装置①中,盐桥中的K+移向CuSO4溶液,A项错误;②电解后在阴极区生成NaOH,pH增大,B项错误;用装置③精炼铜时,d极为粗铜,C项错误。
9.
（1）①2H++2e-
H2↑ ②B ③1∶2
（2）正 O2+2H2O+4e-
4OH-
【解析】
（1）①电解池的阴极是H+放电,故电极反应式为2H++2e-
H2↑;②除去杂质后的氢氧化钾溶液从出口B导出;③a为电解池的阳极,放出的是氧气,b为电解池的阴极,放出的是氢气,总反应方程式为2H2O
2H2↑+O2↑,所以相同条件下a处与b处产生的气体体积比为1∶2。
10.
（1）H3PO3+I2+H2O
2HI+H3PO4
①2H++2e-
H2↑
②HP
+2H+
H3PO3（或HP
+H+
H2P
、H2P
+H+
H3PO3）
（2）2N
+5H2
N2+2OH-+4H2O
（3）2Mn
-2e-
2Mn
（或Mn
-e-
Mn
）
2K2MnO4+2H2O
2KMnO4+2KOH+H2↑
（4）TiO2+4e-
Ti+2O2-
【解析】
（2）N
还原为N2,且溶液的碱性明显增强,说明H2反应后生成了OH-。
依据电荷守恒,N
与OH-的化学计量数应相同;因为生成N2,N
的化学计量数一定是2或2的倍数,且2molN
反应转移10mol电子,据得失电子守恒,需H25mol,可得2N
+5H2→N2+2OH-,根据原子守恒,还应生成4molH2O,故答案为2N
+5H2
N2+2OH-+4H2O。
11.
（1）Fe Fe-2e-
Fe2+
（2）BC
（3）隔开空气,防止生成的Fe（OH）2被氧化 加热c,以除去溶解的O2
（4）BC
（5）白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
【解析】 本题涉及铁及其化合物的有关知识,重点考查了通过电解的方法制备Fe（OH）2沉淀。
Fe（OH）2沉淀极易被氧化,制备的关键是防止整个过程中空气中氧气的进入。
（1）在a极应失电子,为溶液提供二价铁离子,所以a极材料应为铁,电极反应式为Fe-2e-
Fe2+;
（2）电解液应能提供OH-,或经电解反应产生OH-,且溶液的导电性要强,所以答案为BC;（3）为防止Fe（OH）2被空气中的O2氧化,加苯起隔绝空气的作用,在加苯之前应对c作加热处理,为了驱赶水中溶解的氧气;（4）增大电压和减小两极间的距离都可提高反应速率;（5）反接电源后在a电极表面会有氧气生成,白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
12.
（1）NaOH 2Cl--2e-
Cl2↑
（2）2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3）氯气与水反应:
Cl2+H2O
HCl+HClO,增大HCl的浓度可使平衡逆向移动,减少氯气在水中的溶解,有利于氯气的逸出
（4）制漂白粉、生产盐酸、自来水消毒、制高纯硅、合成塑料等（任写2种）
（5）Ca2++C
CaCO3↓、Mg2++2OH-
Mg（OH）2↓
（6）蒸发结晶 趁热过滤
【解析】 电解时在电极的作用下,溶液中的阳离子向阴极做定向运动,阴离子向阳极做定向运动,所以电解饱和食盐水时Na+和H+向阴极运动并放电,但H+比Na+易得电子,所以H+首先放电,方程式为2H++2e-
H2↑。
由于H+是水电离出的,所以随着H+的不断放电,就破坏了阴极周围水的电离平衡,OH-的浓度就逐渐增大,因此溶液A的溶质是NaOH。
由于Cl-比OH-易失电子,所以在阳极上Cl-首先放电,方程式为2Cl--2e-
Cl2↑。
阳极产物的应用:
制漂白粉、生产盐酸、自来水消毒、制高纯硅、合成塑料等。
电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,有利于氯气的逸出。
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