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2013高三一轮复习 创新方案 限时集训(十九) 电能转化为化学能——电解


限时集训(十九) 电能转化为化学能——电解 (限时:60 分钟 满分:100 分) 一、选择题(本题包括 9 小题,每小题 5 分,共 45 分) 1.能用电解原理说明的问题是( ①电解是把电能转化成化学能 ②电解是化学能转化成电能 ③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生 A.①②③④ C.③④ B.②③⑤ D.①③④⑤ )

2.用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内物质), 能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( A.AgNO3[AgNO3] C.KCl[KCl] 3.下列说法正确的是( ) ) B.NaOH[NaOH ] D.CuSO4[CuO]

A.铜、锌组成的原电池中铜是负极 B.用电解法精炼铜时粗铜作阴极 C.在镀件上电镀铜时用纯铜作阳极,镀件作阴极 D.电解稀硫酸制取 H2、O2 时,铜作阳极 4.(2012· 南通第三次调研)电解 NaCl 溶液的装置如图所示,

下列说法不正确的是(

)
- +

A.铁电极上的电极反应式为 Fe-2e ===Fe2 B.溶液中 Na 向铁电极移动


C.通电一段时间后,可看到铁电极附近溶液变红 D.通电一段时间后,可看到试管中溶液变蓝 5.(2012· 大连育明高中期末)Cu2O 是一种半导体材料,可作制造整流器的材料,还可以 用于制船底防污漆(杀死低级海洋生物)、农作物的杀菌剂。在实验室中可模拟工业过程制取

Cu2O,总反应式是 2Cu+H2O=====Cu2O+H2↑,其装置如图,下列说法不正确的是(

通电

)

A.该实验通电一段时间后溶液的 pH 会变大 B.图中的虚线框内需要连接直流电源,且正极与石墨相连 C.CuO 高温加热分解可以得到 Cu2O D.上述装置中,阳极的电极反应是 2Cu-2e +2OH ===Cu2O+H2O 6.(2012· 太原五中月考)加碘食盐中含有碘酸钾(KIO3), 现以电解 法制备碘酸钾,实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧 化钾溶液,发生反应:3I2+6KOH===5KI+KIO3+3H2O,将该溶液 加入阳极区,另将氢氧化钾溶液加入阴极区,开始电解。下列说法 正确的是( )
- -

A.a 电极是阴极 B.a 极区的 KI 最终转变为 KIO3 C.阳极电极反应:4OH -4e ===2H2O+O2↑ D.电解过程中 OH 从 a 极区通过离子交换膜 c 进入 b 极区 7.(2012· 西安八校联考)常温下,某溶液中含有两种溶质 NaCl 和 H2SO4,它们的物质的 量之比为 5∶2,用石墨作电极电解该混合溶液时,根据电解产物,可分为三个阶段。下列 叙述不正确的是( )
- - -

A.溶液 pH 不断增大,最后为 7 B.阳极先析出 Cl2,后析出 O2 C.阴极始终只析出 H2 D.电解最后阶段为电解水 8.(2011· 湖南高三十二校联考)如图所示,a、b、c、d 均为石墨 电极,通电进行电解,下列说法正确的是(
- -

)

A.乙烧杯中 d 的电极反应为 2Cl -2e ===Cl2↑ B.a、c 两极产生气体的物质的量相等 C.如果忽略水解,甲、乙两烧杯中溶液混合后溶液的 pH=7 D.乙烧杯中发生的反应为: 2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑
通电

9.(2012· 邯郸二模)工业上常用 Fe 做电极电解处理含 Cr2O2 的酸性废水,最终使铬元 7 素以 Cr(OH)3 沉淀的形式除去。某科研小组用该原理处理污水,设计装置如下图所示。



下列说法一定不正确的是(

)

A.燃料电池中若有 1.6 g CH4 参加反应,则甲中 C 电极理论上生成气体体积为 8.96 L B.实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,可加入适量的 Na2SO4 C.该燃料电池正极的电极反应式为:O2+4e +2CO2===2CO2 3
- + - -

D.甲中阳极附近溶液中的离子反应方程式是:Cr2O2 +6Fe2 +14H ===2Cr3 +6Fe3 7 +7H2O 二、非选择题(本题包括 4 小题,共 55 分)







10.(12 分)下图是一个用铂丝作电极,电解稀 MgSO4 溶液的装置,电解液中加有中性 红指示剂,此时溶液呈红色。(指示剂的 pH 变色范围:6.8~8.0,酸色——红色,碱色—— 黄色)

回答下列问题: (1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)。 ①A 管溶液由红变黄 ③A 管溶液不变色 ②B 管溶液由红变黄 ④B 管溶液不变色

(2)写出 A 管中发生反应的反应式:________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)写出 B 管中发生反应的反应式:_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)检验 a 管中气体的方法是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)检验 b 管中气体的方法是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6) 电 解 一 段 时 间 后 , 切 断 电 源 , 将 电 解 液 倒 入 烧 杯 内 观 察 到 的 现 象 是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 11.(16 分)电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图表示一个电 解池,装有电解液 c;A、B 分别是两块电极板,通过导线与直流电源相 连。 (1)若 A、B 都是惰性电极,电解质溶液 c 是饱和 NaCl 溶液,实验 开始时,同时在 U 形管两边各滴入几滴酚酞试液。 ①a 是____________极(填“正”或“负”),B 是__________极(填 “阴”或“阳”); ②A 电极上的电极反应式为__________________, ③检验 A 电极产物的方法是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)如用电解法精炼粗铜,电解液 c 选用 CuSO4 溶液,则 ①A 电极的材料是__________,电极反应式为_______________________________ ________________________________________________________________________; ②B 电极的材料是__________,电极反应式为_______________________________ ________________________________________________________________________。 (3)用惰性电极电解 CuSO4 溶液。若阴极上析出 Cu 的质量为 3.2 g,则阳极上产生气体 在标准状况下的体积为__________;常温下,若将电解后的溶液稀释至 1 L,则溶液的 pH 约为__________。 12.(16 分)(2011· 北京高考)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示。

(1)溶液 A 的溶质是________。 (2)电解饱和食盐水的离子方程式是_______________________________________ ______________________。 (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)电解所用的盐水需精制,去除有影响的 Ca2 、Mg2 、NH4 、SO2 [c(SO2 )>c(Ca2 )]。 4 4 精制流程如下(淡盐水和溶液 A 来自电解池):
+ + + - - +

①盐泥 a 除泥沙外,还含有的物质是________。 ②过程 Ⅰ 中将 NH4 转化为 N2 的离子方程式是______________________________ ________________________________________________________________________。 ③BaSO4 的溶解度比 BaCO3 的小。过程 Ⅱ 中除去的离子有________。 ④经过程 Ⅲ 处理,要求盐水 c 中剩余 Na2SO3 的含量小于 5 mg/L。若盐水 b 中 NaClO 的含量是 7.45 mg/L, 则处理 10 m3 盐水 b, 至多添加 10%Na2SO3 溶液________kg(溶液体积 变化忽略不计)。 13. 分)(2012· (11 海淀区期末)某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行 实验探究。


Ⅰ.用图 1 所示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________(填字母序号)。 A.铝


B.石墨

C.银

D.铂

(2)实验过程中,SO2 ________(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动;滤纸上 4 能观察到的现象有______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅱ.用图 2 所示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(FeO2 )在溶液中呈紫红色。 4 (3)电解过程中,X 极区溶液的 pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4) 电 解 过 程 中 , Y 极 发 生 的 电 极 反 应 为 Fe - 6e + 8OH ===FeO 2 + 4H2O 和 4 ________________________________________________________________________。 (5)若在 X 极收集到 672 mL 气体,在 Y 极收集到 168 mL 气体(均已折算为标准状况时 气体体积),则 Y 电极(铁电极)质量减少________ g。 答案 限时集训(十九) 1.D 2.D 3.C 4.A
- - - -

5. B 根据反应原理可知, 选 电解过程中阳极反应为 2Cu-2e +2OH ===Cu2O+H2O, 阴极反应为:2H2O+2e ===2OH +H2↑,D 选项正确;由于反应过程中 OH 的物质的量不 发生变化,水被不断消耗,故 OH 浓度增大,溶液 pH 升高,A 选项正确;由于 Cu 失去电 子,故 Cu 连接电源的正极,B 选项错误;CuO 高温可分解成 Cu2O 和 O2,C 选项正确。 6.B 7.选 A 由题意知溶质为 NaCl 和 H2SO4 且物质的量之比为 5∶2,即 n(Cl )∶n(H )= 5∶4。阳极(阴离子放电):4Cl -4e ===2Cl2↑、4OH -4e ===O2↑+2H2O;阴极(阳离子 放电):4H +4e ===2H2↑。所以,阴极产物始终为 H2;阳极先产生 Cl2,后析出 O2;电解 的最后阶段为电解水;因 n(Cl )∶n(H )=5∶4,H2SO4 电离出的 H 反应完后,再放电的 H
+ - + + + - - - - - - + - - - -





来自水的电离,最终 pH 大于 7。 8.选 D 根据电路图,可知 a 是阳极、d 是阴极,d 电极反应式为 2H +2e ===H2↑,
+ -

A 项不正确;a 极和 c 极产生的气体分别是 O2 和 Cl2,根据得失电子相等,二者体积之比是 1∶2,B 项不正确;乙池中 Cl2 在溶液中溶解,使 NaOH 被消耗,故两池混合后,溶液的 pH 略小于 7,C 项不正确。 9.A 10.解析:A 与电源负极相连,为阴极,B 与电源正极相连,为阳极,溶液中 H 、OH
- +

分别在 A、B 两极上放电,电极反应式为: A 极:2H +2e ===H2↑ B 极:4OH -4e ===O2↑+2H2O 则 A 极附近会产生 OH (水电离出来的),B 极附近会产生 H (水电离出来的),所以 A
- + - - + -

处溶液由红变黄,B 处溶液不变色;电解一段时间后,溶液底部会产生 Mg(OH)2 沉淀,溶 液中有 H2SO4,切断电源后,Mg(OH)2 会溶解。 答案:(1)①④ (2)2H + 2e ===H2↑( 写 2H2O + 2e ===2OH + H2↑ 同 样 正 确 ) 、 Mg2 + 2OH ===Mg(OH)2↓ (3)4OH -4e ===2H2O+O2↑(写 2H2O-4e ===4H +O2↑同样正确) (4)用拇指按住试管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆鸣声,试管口有淡蓝色 火焰 (5)用拇指按住试管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试管内会复燃 (6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解) 11.解析:(1)电流从正极流出,流入电解池的阳极,所以 a 是正极,B 是阴极;A 电极 的反应式为:2Cl -2e ===Cl2↑,检验 Cl2 的方法一般用湿润的淀粉碘化钾试纸,Cl2 能使 试纸变蓝;也可以用湿润的有色布条或纸条,Cl2 能使布条或纸条退色。 (2)A 电极为粗铜,Cu-2e ===Cu2
- + - - - - - + + - - - + -

B 电极为纯铜,Cu2 +2e ===Cu; 3.2 g (3)n(Cu)= - =0.05 mol, 64 g· mol 1 Cu ~ 1 O 2 2 ~ 2H






0.05 mol

0.025 mol

0.1 mol


V(O2)=0.025 mol×22.4 L· mol 1=0.56 L。 pH=lg 0.1 mol =1 1L

答案:(1)①正 阴 ②2Cl -2e ===Cl2↑ ③把湿润的淀粉 KI 试纸放在 A 电极气体的出口,试纸变蓝 (2)①粗铜 Cu-2e ===Cu2 ②纯铜 Cu2 +2e ===Cu (3)0.56 L 1 12.解析:本题考查氯碱工业、电化学、工艺流程等。根据钠离子的移动方向可知左边 为阳极室,右边为阴极室,阴极发生还原反应生成氢气和氢氧化钠,溶液 A 为氢氧化钠溶 液。碱性条件下镁离子形成氢氧化镁沉淀,故盐泥 a 中还含有 Mg(OH)2;碱性条件下,具有 氧化性的氯气将铵根离子氧化成氮气, 氯气转化为氯离子, 离子方程式为 2NH4 +3Cl2+8OH
- + + - - + - -

===N2↑+6Cl +8H2O;硫酸钡的溶度积小于碳酸钡,在盐水 a 中加入碳酸钡,将有硫酸
- - - +



钡沉淀生成,从而除去 SO2 ,同时引入了 CO2 ,CO2 与 Ca2 结合生成碳酸钙沉淀,从而 4 3 3 10×103×7.45×10 3 除去钙离子;10 m3 盐水 b 中次氯酸钠的物质的量为 =1(mol),由电子 74.5 守恒知,其完全反应消耗亚硫酸钠 1 mol,盐水 c 中剩余亚硫酸钠的含量小于 5 mg· 1,则 L 有:1 mol×126 g· mol 1+5×10 答案:(1)NaOH (2)2Cl +2H2O=====H2↑+Cl2↑+2OH
- - -3 - -

g· 1×10×103 L=10%m,m=1760 g=1.76 kg。 L



通电



(3)Cl2 与水反应:Cl2+H2O? ? HCl+HClO,增大 HCl 的浓度使平衡逆向移动,减少 Cl2 在水中的溶解,有利于 Cl2 的逸出 (4)①Mg(OH)2 ②2NH4 +3Cl2+8OH ===N2↑+6Cl +8H2O ③SO2 、Ca2 4
- + + - -

④1.76

13.解析:Ⅰ.(1)图 1 所示的装置左边是原电池装置,Zn 作负极,Cu 作正极,Cu 电极 也可以换做比 Zn 活泼性弱的金属代替,故不能用 Al。 (2)在原电池装置中阴离子移向原电池的负极,装置Ⅰ实质是 M 电极(Fe)的腐蚀,故滤 纸上最后会出现 Fe(OH)3 红褐色斑点。

Ⅱ.(3)图 2 为电解 NaOH 溶液的装置,在此装置中 X(C)作阴极,Y(Fe)作阳极,电解过 程中,X 极的电极反应为 H 放电,故 c(H )降低,pH 增大。 (4)由题干知 Y 电极上有气体生成,故为 OH 放电,得到 O2。 0.672 L + - (5)在阴极区只有 H 得电子,故电解过程中共转移 e 为 - ×2=0.06 mol,阳 22.4 L· mol 1 0.168 L - - - 极区 OH 失去 e 为 - ×4=0.03 mol,则 Fe 失去电子 0.03 mol,由 Fe-6e +8OH 22.4 L· mol 1
- - + +

===FeO2 +4H2O 可知,m(Fe)= 4 答案:(1)A



0.03 mol - ×56 g· mol 1=0.28 g。 6

(2)从右向左 滤纸上有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可给 分) (3)增大 (4)4OH -4e ===2H2O+O2↑ (5)0.28
- -


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