高考化学一轮复习题组训练6.3电解池的工作原理及应用2含解析

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电解池的工作原理及应用   电解原理的常规应用1.(2020年山东等级考模拟)工业上电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8。电解时,阴极材料为Pb;阳极(铂电极)电极反应式为2HS-2e-S2+2H+。下列说法正确的是              (　　)A.阴极电极反应式为Pb+HS-2e-PbSO4+H+B.阳极反应中S的化合价升高C.S2中既存在非极性键又存在极性键D.可以用铜电极作阳极【解析】选C。Na2S2O8的结构为,由此结构可以判断出以下信息:S2中含硫氧极性键和氧氧非极性键;S的化合价仍为+6价,中间的两个O均为-1价,其他的O均为-2价;电解时阳极的HS中O失去电子,S未变价;阴极电极反应式为2H++2e-H2↑;若用铜作阳极,则阳极反应为Cu-2e-Cu2+,综上所述,答案为C。2.(2020·沈阳模拟)氯碱工业的原理改进方法如图分两个阶段进行,下列说法中错误的是              (　　)A.在阶段Ⅰ中,电源a为正极、b为负极B.阶段Ⅱ阴极反应:Na0.44-xMnO2+xe-+xNa+Na0.44MnO2C.比传统氯碱工业减少了阳离子交换膜,避免氢气和氯气混合,便于NaOH提纯D.阶段Ⅰ,Ⅱ的反应不能都在饱和食盐水的条件下进行【解析】选A。电解池阳极发生氧化反应(或阴极发生还原反应),阶段Ⅰ中阴极H2O→H2:得到电子、发生还原反应,电源a为负极、b为正极,故A错误;阶段Ⅱ中阴极发生还原反应,并且Na0.44-xMnO2→Na0.44MnO2,电极反应式为Na0.44-xMnO2+xe-+xNa+Na0.44MnO2,故B正确;阶段Ⅰ中阴极生成H2,阶段Ⅱ中阳极生成Cl2,避免氢气和氯气直接混合发生爆炸,更有利于NaCl和NaOH的分离,故C正确;Cl-的放电性强,阶段Ⅰ电解NaOH溶液避免了Cl-的放电,也减少了阳离子交换膜,阶段Ⅱ电解饱和食盐水,使Cl-放电,阴极得到Na0.44MnO2可循环使用,故D正确。归纳提升1.电解精炼铜时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等,电解质溶液的浓度减小。2.粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等),在阳极难以失去电子,当阳极上的铜失去电子变成离子之后,它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部,成为阳极泥。 应用电解原理制备新物质3.(2020·平顶山模拟)某实验小组模拟光合作用,采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2装置如图所示。下列说法不正确的是              (　　)A.铂极为阳极,发生氧化反应B.电解过程中,H+由交换膜左侧向右侧迁移C.阴极的电极反应式为2CO2+12H++12e-CH3CH2OH+3H2OD.电路上转移2 mol电子时铂极产生11.2 L O2(标准状况)【解析】选B。CH3CH2OH中C为-2价,CO2发生还原反应,在铜极区充入CO2。由电池符号知,铂极为阳极,发生氧化反应, A项正确;铂极的电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,氢离子由交换膜右侧向左侧迁移,故B项错误;阴极上发生还原反应生成乙醇和水,故C项正确;转移2 mol电子生成0.5 mol O2,故D项正确。4.(2020·北京朝阳区模拟)在不同电压下用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO,实验结果如下: 实验①②③电压U1U2U3现象a极产生少量气泡,b极无明显气泡a极产生较多气泡,b极产生少量气泡a极产生大量气泡,b极逸出大量黄绿色气体下列分析不正确的是 (　　)A.①、②、③中,a极均发生了还原反应B.①、②、③中均能发生Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OC.电解时OH-由b极向a极移动D.不宜采用实验③的电压制备NaClO【解析】选C。由图示可知a电极为阴极,溶液中的阳离子H+在阴极上获得电子,发生还原反应,A正确;在a电极溶液中的H+获得电子,变为H2逸出,附近溶液中OH-增多阴极产生NaOH,在阳极b电极上溶液中阴离子Cl-失去电子变为Cl2,Cl2与溶液中的NaOH发生反应:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,B正确;电解时阴离子OH-向阳极移动,即由a极向b极移动,C错误;实验③电压高,电流大,反应速率快,反应产生的氯气未能与NaOH溶液反应,就会从溶液中逸出,所以不能采用该电压制备NaClO,D正确。 应用电解原理治理污染5.(2020·牡丹江模拟)再生铅行业是我国在重视环境保护和充分利用有色金属再生资源的情况下逐步发展起来的新兴产业。从废旧铅蓄电池中回收铅的工艺为电解原理如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.阴极区电极反应式为2H++2e-H2↑B.电解过程中阳极附近pH明显增大C.Na2PbCl4浓度下降后,在阴极区加入PbO,可实现电解质溶液的再生使用D.电路中流经4 mol电子,阴极可得207 g铅【解析】选C。该装置为电解池,与电源正极相连的电极为阳极,与电源负极相连的电极为阴极,阴极发生还原反应,电极反应式为PbC+2e-Pb+4Cl-,阳极发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,据此分析解答。A.由上述分析可知,阴极区发生还原反应,电极反应式为PbC+2e-Pb+4Cl-,故A错误;阳极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,阳极区氢离子浓度增大,所以阳极附近pH减小,B错误;阴极电解一段时间后溶液为HCl和NaCl的混合溶液,根据流程图,将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液,且根据电极反应式可知电解后减少的元素有Pb、O,因此向阴极区加PbO可恢复其浓度且实现物质的循环利用,C正确;电解Na2PbCl4溶液,阴极生成Pb,电极反应式为PbC+2e-Pb+4Cl-,所以n(Pb)=n(e-)=2 mol,m(Pb)=2 mol×207 g·mol-1=414 g,故D错误。6.(2019·梅州模拟)某装置由甲、乙两部分组成(如图所示),甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质形成的化学电源;乙是利用装置甲模拟工业电解法来处理含Cr2的酸性废水的装置,电解过程中溶液中发生反应:Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。当电池工作时,下列说法错误的是 (　　)A.乙池中的铁棒应与甲池中N极相连B.M极电极反应式:H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2↑+N2↑+16H+C.最终乙池中Cr2转化为Cr(OH)3沉淀D.若溶液中减少了1 mol Cr2,则电路中转移了6 mol电子【解析】选D。根据方程式知,乙中Fe失电子生成亚铁离子,则Fe作阳极、C作阴极,阴极连接原电池负极、阳极连接原电池正极,则Fe与N极相连,故A正确;根据图知,M电极上生成氢离子,甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质形成的化学电源,生成含有N元素的物质是氮气、生成含有C元素的物质是二氧化碳,电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2↑+N2↑+16H+,故B正确;在完全还原为Cr3+的乙池工业废水中滴加碱溶液,可将铬以Cr(OH)3沉淀的形式除去,所以最终乙池中Cr2转化为Cr(OH)3沉淀,故C正确;Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O中减少1 mol Cr2,消耗6 mol Fe2+,6Fe-12e-6Fe2+,转移12 mol电子,所以电路中转移了12 mol电子,故D错误。