2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练59电解池的概念和组成含解析

电解池的概念和组成

一、单选题(共15题）

1．2021年5月22日我国自行研发的“祝融号”开始在火星表面巡视探测。下列有关说法正确的是

A．“祝融号”使用铝制材料是因为单质铝的熔点高

B．“祝融号”材料中添加的碳化硅是一种新型有机高分子材料

C．“祝融号”的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅

D．“祝融号”的蓄电池充电时的能量转化主要为“太阳能→电能→化学能”

2．某蓄电池放电、充电时反应为：Fe + Ni2O3 +3H2OFe(OH)2 +2Ni(OH)2 ，下列推断不正确的是

A．放电时，负极上的电极反应式是：Fe+2OH−−2e−=Fe (OH)2

B．放电时，每转移2 mol 电子，正极上有1 mol Ni2O3 被氧化

C．充电时，阳极上的电极反应式是：2Ni(OH)2−2e−+ 2OH− = Ni2O3 +3H2O

D．该蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中

3．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生反应的总反应离子方程式是：Cu + 2H+ = Cu2+ + H2↑，则关于该装置的说法正确的是

A．该装置可能是原电池，也可能是电解池

B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸

C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极

D．该装置只能是电解池，电解质溶液不可能是盐酸

4．一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是（    ）

A．放电时，Mg(液)层的质量减小

B．放电时正极反应为：Mg2++2e-=Mg

C．该电池充电时，Mg—Sb(液)层发生还原反应

D．该电池充电时，Cl-向中层和下层分界面处移动

5．把低密度的太阳能高效转化为可存储的化学能，是发展可再生能源的重要途径。下图所示的联合装置可实现太阳能的利用、转化及储存。下列有关说法不正确的是

A．太阳能电池可将光能直接转换为电能 B．X的电极反应式为

C．X是阳极 D．Y电极连接太阳能电池的P极

6．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，示意图如下所示。该装置工作时，下列说法正确的是（    ）

A．图中箭头表示移动方向 B．提取锂时化学能转化为电能

C．铜箔上的电极反应式： D．有机电解质可以用溶液代替

7．电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色 WO3薄膜中，生成 AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述正确的是

A．Ag为阴极 B．该装置实现了化学能向电能的转化

C．W元素的化合价升高 D．Ag+由银电极向变色层迁移

8．清华大学伍晖和斯坦福大学崔屹教授使用LLZTO陶瓷作为隔膜，以添加有的低浓度LiCl熔盐作为电解质，在240℃条件下电解获得高纯度的金属锂，使锂的生产成本有望降低80%。下列说法错误的是

A．LLZTO陶瓷管能传导

B．熔盐中添加可以降低工作温度

C．Al比石墨做阳极材料更环保

D．每转移3mol电子，电解质增重7g

9．下列有关电化学装置完全正确的是

A．铜的精炼 B．铁上镀银

C．防止Fe被腐蚀 D．构成铜锌原电池

10．下列叙述中，正确的是(　　)

①电解池是将化学能转变成电能的装置　②原电池是将电能转变成化学能的装置　③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化　④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现　⑤Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，反应既可以在原电池中实现，也可以在电解池中实现，其他条件相同时，二种装置中反应速率相同

A．①②③④ B．③④ C．③④⑤ D．④

11．如图是CO2催化还原为CH4示意图。下列说法不正确的是（    ）

A．该过程是电能转化为化学能的过程

B．铜电极的电极反应式为CO2+8H++8e-=CH4+2H2O

C．一段时间后，①池中n(KHCO3)不变

D．一段时间后，②池中溶液的pH一定下降

12．关于下列各装置图的叙述中，正确的是

A．装置①中，c为阴极、d为阳极

B．装置②可用于收集H2、NH3、CO2等气体

C．装置③若用于吸收NH3，并防止倒吸，则X可为苯

D．装置④可用于干燥、收集HCl，并吸收多余的HCl

13．如图所示，装置连接好后，电流计指针发生了偏转，下列说法中正确的是

A．锌是负极

B．两个铜片上均发生氧化反应

C．石墨作阴极

D．两个番茄及相关电极均构成了原电池

14．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁做电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是

A．铁是阳极，电极反应为Fe－6e－＋4H2O=FeO42-＋8H＋

B．电解时电子的流动方向为：负极Ni电极溶液Fe电极正极

C．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低（假设电解前后体积变化忽略不计）

D．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动

15．下列实验现象预测正确的是

A．实验I：电流表A指针偏转，碳棒上有红色固体析出

B．实验II：电流表A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，精铜溶解

二、填空题（共15）

16．阅读短文，回答问题。

合成氨工业结束了人类依靠天然氮肥的历史，解决了人类的粮食问题。近一百年来，工业上一直采用在高温、高压、催化剂的条件下将氮气和氢气转化为氨气，这样的条件每年需要消耗全世界1%~2%的能源供应，科学家一直致力于探索在温和条件下合成氨。中科大研究团队研制了“钌单原子催化剂”合成氨，应用该催化剂通过电化学反应在室温下即可合成氨。原理如图1所示。

阴极表面电极反应的微观过程如图2所示。

该项研究工作开辟了单原子催化剂在电化学合成氨反应中的新途径，使得温和条件下合成氨成为可能。

请依据以上短文，判断下列说法是否正确（填“对”或“错”）。

（1）合成氨工业对解决人类的粮食问题发挥了重要作用。___

（2）传统方法合成氨的化学方程式为N2+3H22NH3。___

（3）传统合成氨的方法需消耗大量能源。___

（4）“钌单原子催化剂”合成氨体现了我国科学家在科研领域的创新。___

（5）图1中，水在阳极失去电子生成氧气。___

（6）图2中，步骤②所示反应的方程式为有N+H+NH。___

17．（1）表示某带电微粒的结构示意图，则可用它表示的阳离子中原子序数最大的是（写离子符号）______________。

（2）短周期元素X能形成H2X和XO2两种化合物，该元素的原子序数是________。

（3）下表中，G元素原子最容易与哪种元素的原子间反应形成离子键____________ （填离子化合物的化学式）。

（4）在下图各装置的容器（分别用符号A~E表示）中盛海水，铁会在其中发生变化。其中铁作阳极的是________ （用装置符号填空）

18．课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题:

（1）电源A 极的名称是_____________。

（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是____________。

（3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是____________（相同状况下）。

（4）欲用丙装置精炼铜，G应该是________（填“纯铜”或“粗铜”），精炼液的成分是__________。

（5）已知氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的粒子，那么装置丁中的现象是____________。

19．某同学用石墨电极电解CuCl2溶液（如图）。

（1）下列分析正确的是_____________________________________________。

A．a端是直流电源的负极

B．通电使CuCl2发生电离

C．阳极上发生的反应：Cu2++2e-=Cu

D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体

（2）该同学不慎将一个石墨电极掉入CuCl2溶液中，并未取出，继续用石墨电极电解该溶液，如图所示：

则电解一段时间后，石墨棒a端的现象是___________________________；石墨棒b端的电极反应是__________________________________________。

20．按下图装置进行实验，并回答下列问题：

（1）判断装置的名称：A池为________，B池为__________________________。

（2）铜极为________极，电极反应式为________________________________。

（3）B装置中，C1与C2均为石墨棒，石墨棒C1为_______________________极，电极反应式为_________，石墨棒C2附近发生的实验现象为________________。

参考答案

1．D

【详解】

A．“祝融号”使用铝制材料是不是因为单质铝的熔点高，而是因为铝合金密度小、强度高、抗腐蚀能力强，A错误；

B．碳化硅是无机物，不是有机高分子材料，B错误；

C． “祝融号”的太阳能电池板的主要材料是硅，C错误；

D．蓄电池充电时太阳能电池板吸收太阳能，将太阳能转化成电能，并可储存在化学物质内部，则充电时“祝融号”的的能量转化主要为“太阳能→电能→化学能”，D正确；

答案选D。

2．B

【分析】

根据反应中元素化合价的变化可知，放电时，Fe为负极，失电子发生氧化反应生成Fe(OH)2，电极反应式为，Ni2O3为正极，得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，电极反应式为，原电池充电时，发生电解反应，此时阴极反应为原电池负极反应的逆反应，阳极反应为原电池正极反应的逆反应。

【详解】

A．放电时， Fe为负极，失电子发生氧化反应生成Fe(OH)2，电极反应式为，故A正确；

B．Ni2O3为正极，得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，故B错误；

C．充电时，阳极反应为原电池正极反应的逆反应，则阳极上的电极反应式为，故C正确；

D．由总方程式可知电池为碱性电池，反应方程式中不能出现H+，只能浸在碱性电解质溶液中，故D正确；

故选B。

3．C

【详解】

由于铜和盐酸、硫酸不反应，说明Cu + 2H+ = Cu2+ + H2↑是非自发反应，则不能为原电池，只能为电解池，铜作电解池的阳极，盐酸或稀硫酸作电解液，不能用硝酸，硝酸作电解液时反应生成氮的氧化物，故C符合题意。

综上所述，答案为C。

4．C

【详解】

A．放电时，Mg(液)层为负极，发生反应Mg-2e-=Mg2+，所以Mg(液)层的质量减小，故A项正确；

B．放电时Mg-Sb(液)层是正极，正极反应为：Mg2++2e-=Mg，故B项正确；

C．该电池充电时Mg-Sb(液)层是阳极，发生氧化反应而不是还原反应，故C项错误；

D．该电池充电时，上层是阴极、下层是阳极，Cl-向阳极移动，故D项正确；

故选C。

5．C

【详解】

A．太阳能电池可将光能直接转换为电能，A项正确；

B．由图可知，X电极上，V3+转化为V2+，其电极反应式为，B项正确；

C．X电极上，V3+转化为V2+，V元素的化合价降低，发生还原反应，X电极为阴极，C项错误；

D．Y电极为阳极，连接电池的正极，在a中，阳离子移向p电极，则p电极为正极，故Y电极连接太阳能电池的P极，D项正确；

答案选C。

6．A

【分析】

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，阴极上得电子发生还原反应析出金属锂，据此分析解答。

【详解】

A．由分析可知，催化电极是阳极，铜电极是阴极，故图中箭头表示移动方向，A正确；

B．提取锂时是电解池反应，故是电能转化为化学能，B错误；

C．由分析可知，铜箔为阴极，故其电极反应式为：Li++e-=Li，C错误；

D．由于Li单质性质活泼，能与水反应，故有机电解质不可以用溶液代替，D错误；

故答案为：A。

7．D

【分析】

由图可知这是一个电解池，银做阳极，发生的电极反应Ag-e-=Ag+，当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中生成AgxWO3，电极方程式：xAg++xe-+WO3=AgxWO3是还原反应，总的反应方程式：WO3+xAg═AgxWO3，据此答题。

【详解】

A．由分析可知，Ag为阳极，A错误；   

B．由分析可知，该装置为电解池，是实现了电能向化学能的转化，B错误；

C．有分析可知，当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中生成AgxWO3，电极方程式：xAg++xe-+WO3=AgxWO3是还原反应，W元素的化合价降低，C错误；

D．银做阳极，发生的电极反应Ag-e-=Ag+，故Ag+由银电极向变色层迁移，D正确；

故答案为：D。

8．D

【分析】

根据题干信息，以添加有的低浓度LiCl熔盐作为电解质，则阳极Al失去电子发生氧化反应，电极反应式为Al-3e-=Al3+，Li+在阴极得到电子发生还原反应，电极反应方程式为Li++e-=Li，据此分析解答。

【详解】

A．由电解工作示意图可知，Li+通过LLZTO陶瓷管在阴极得到电子，因此LLZTO陶瓷管能传导Li+，A正确；

B．混合物的熔点低于其组成成分，向熔盐中添加AlCl3可以降低盐的熔融温度，B正确；

C．若用石墨作阳极，则阳极上Cl-失去电子，电极反应为2Cl--2e-=Cl2，产生有毒气体Cl2污染环境，而Al作电极时，Al优先失去电子不会产生污染环境的物质，所以Al比石墨做阳极材料更环保，C正确；

D．根据上述分析可知，Li+在阴极得到电子发生还原反应，电极反应式为Li++e-=Li，阳极发生Al-3e-=Al3+，因此每转移3mol电子，生成3molLi，电解质增重27g-21g=6g，D错误；

答案选D。

9．C

【详解】

A．电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，纯铜作阴极，A错误；

B．铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，B错误；

C．该装置是外加电流的阴极保护法，铁作阴极被保护，C正确；

D．铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，D错误；

答案选C。

10．B

【详解】

①电解池是将电能转变成化学能的装置，故①错误；

②原电池是将化学能转变成电能的装置，故②错误；

③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电发生电能和化学能的转化，一定发生化学变化，故③正确；

④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现，如铜和稀硫酸的反应，铜为阳极被氧化，可生成硫酸铜，故④正确；

⑤Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag，为氧化还原反应，可以在原电池中实现，也可以在电解池中实现，电解池中存在电源，因此在原电池和电解池中的反应速率不相同，故⑤错误；

故选B。

11．C

【详解】

A.该装置是一个电解池，电解池是将电能转化为化学能的装置，A正确；

B.CO2电催化还原为CH4的过程是一个还原反应过程，所以铜电极是电解池的阴极，铜电极的电极反应式为CO2+8H++8e-=CH4+2H2O，B正确；

C.在电解池的阴极上发生CO2得电子的还原反应，即CO2+8H++8e-=CH4+2H2O，一段时间后，氢离子减小，氢氧根浓度增大，氢氧根会和①池中的碳酸氢钾反应，所以n(KHCO3)会减小，C错误；

D.在电解池的阳极上，是阴离子OH-发生失电子的氧化反应，所以碱性减弱，pH一定下降，D正确；

故合理选项是C。

12．B

【详解】

A. 由电流方向可知a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极，故A错误；

B. H2、NH3密度比空气小，用向下排空法收集，可从a进气；Cl2、HCl、NO2、CO2等气体密度比空气大，用向上排空法收集，可从b进气；故B正确；

C. 苯的密度比水小，位于上层，故C错误；

D. HCl是酸性气体，不能用碱石灰干燥，故D错误；

答案选B。

13．A

【详解】

A、装置中依据活泼性差别判断，锌为原电池负极，选项A正确；

B、原电池中铜电极发生还原反应，右装置是电解池，铜电极上发生还原反应，选项B错误；

C、石墨和原电池正极相连做电解池的阳极，选项C错误；

D、左装置是原电池，右装置是电解池，选项D错误；

答案选A。

【点睛】

本题考查原电池、电解池原理的分析应用，电极名称、电极判断、电极反应是解题关键，依据图装置分析可知铜和锌电极发生的是原电池反应，锌做负极，铜做正极；右装置是电解池，铜做电解池的阴极，碳做电解池的阳极。

14．C

【解析】

A．依据装置图分析可知铁与电源正极相连做电解池阳极，碱性溶液不能生成氢离子，电极反应为Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O，故A错误；B．电解过程中电子流向负极流向Ni电极，不能通过电解质溶液，是通过电解质溶液中离子定向移动实现闭合电路，通过Fe电极回到正极，故B错误；C．阳极区域，铁失电子消耗氢氧根离子，溶液PH减小，阴极区氢离子得到电子生成氢气，溶液中氢氧根离子浓度增大，溶液PH增大；生成氢氧根离子物质的量消耗，在阳极电极反应Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O，阴极氢氧根离子增大，电极反应2H++2e-=H2↑，依据电子守恒分析，氢氧根离子消耗的多，生成的少，所以溶液pH降低，故C正确；D．阴离子交换膜只允许阴离子通过；阴离子移向阳极，应从左向右移动，故D错误；故选C。

点睛：考查电解原理，正确判断阴阳极及发生的反应是解本题关键，易错选项是B，电解过程中电子流向负极流向Ni电极，不能通过电解质溶液，是通过电解质溶液中离子定向移动实现闭合电路，通过Fe电极回到正极。

15．A

【详解】

A．实验I：该装置符合原电池构成条件，能形成原电池，所以有电流产生，铁易失电子而作负极，碳作正极，碳棒上铜离子得电子生成铜单质，所以碳棒上有红色物质析出，没有有气泡冒出，故A正确；B．实验II：该电池符合原电池构成条件，能形成原电池，所以有电流产生，铁易失电子生成亚铁离子而作负极，没有无色气体产生，故B错误；C．实验III：该装置是电解池，碳作阳极，铁作阴极，碳棒上氯离子放电生成黄绿色的氯气，铁棒上氢离子放电生成无色的氢气，故C错误；D．实验IV：该装置是电解池，精铜作阴极，阴极上铜离子得电子发生还原反应生成金属单质铜，故D错误；故选A。

16．对    对    对    对    对    错   

【分析】

由合成氨气的原理图可知，阴极氮气得电子，发生还原反应，生成氨气，其电极反应式为：N2+6e-+6H+=2NH3，阳极水失电子，发生氧化反应，生成氧气，其电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+。

【详解】

（1）合成氨工业的巨大成功，改变了世界粮食生产的历史，解决了人类因人口增长所需要的粮食，奠定了多相催化科学和化学工程科学基础，（1）对；

（2）传统方法合成氨是氮气和氢气在高温高压、催化剂条件下生成氨气，其化学方程式为N2+3H22NH3，（2）对；

（3）传统合成氨是在高温高压、催化剂条件下进行，苛刻的条件，对设备要求更高，需消耗大量能源，（3）对；

（4）“钌单原子催化剂”合成氨是一种温和条件下合成氨的方法，不像传统合成氨，对设备要求高、能耗大，所以“钌单原子催化剂”合成氨体现了我国科学家在科研领域的创新，（4）对；

（5）根据合成氨气的原理图可知，阳极水失电子，发生氧化反应，生成氧气，其电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，（5）对；

（6）步骤②所示反应为：N+H+NH，（6）错误；

17．Al3+    16    NaCl    D   

【详解】

（1）表示某带电微粒的结构示意图，核外电子数是10个，则可用它表示的阳离子中原子序数最大的是13号元素铝的离子Al3+。（2）短周期元素X能形成H2X和XO2两种化合物，X的最低价是－2价，是S元素，该元素的原子序数是16。（3）一般活泼的金属和活泼的非金属容易形成离子键，非金属元素的原子间容易形成共价键，同周期自左向右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，所以G元素即氯元素的原子最容易与Na元素的原子间反应形成离子键，该离子化合物的化学式为NaCl。（4）在电解池中与电源正极相连的作阳极，因此其中铁作阳极的是D装置。

18．正极    CuCl2Cu+Cl2↑    1:1    粗铜    硫酸铜溶液    Y极附近红褐色变深   

【分析】

将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色；说明F极生成了OH－，惰性电极电极饱和食盐水，阴极的反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，F极为阴极。则可以知道A为电源正极，B为电源负极。C、E、G、X均为阳极，D、F、H、Y均为阴极。

【详解】

(1)将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色；说明F极生成了OH－，惰性电极电极饱和食盐水，阴极的反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，F极为阴极。则可以知道A为电源正极；

(2)用惰性电极电解CuCl2溶液，在阴极为Cu2＋得到电子生成Cu，阳极，Cl－失去电子得到Cl2，化学方程式为CuCl2Cu+Cl2↑；

(3)惰性电极电极饱和食盐水，化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，生成气体的体积比为1:1；

(4)电解精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质溶液为CuSO4溶液。G为阳极，电解液为CuSO4溶液；

(5)电解过程中，带有负电荷的粒子向阳极移动，带有正电荷的粒子向负极移动。氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的粒子，该粒子会向阴极移动，阴极为Y电极，则Y极附近红褐色变深。

19．A    出现红色固体    2Cl--2e-=Cl2↑   

【详解】

（1）A. 电解池中阳离子向阴极移动，则根据离子的移动方向可知a端是直流电源的负极，A正确；

B. 氯化铜溶于水在水分子的作用下发生电离，电离不需要通电，B错误；

C. 阳极上氯离子发生失去电子的氧化反应，发生的反应为2Cl--2e-=Cl2↑，C错误；

D. 根据C中分析可知通电一段时间后，在阳极附近观察到黄绿色气体氯气，D错误，

答案选A。

（2）该同学不慎将一个石墨电极掉入CuCl2溶液中，并未取出，继续用石墨电极电解该溶液，此时相当于是两个电解池串联，因此a端是阴极，铜离子放电，则电解一段时间后，石墨棒a端的现象是出现红色固体。石墨棒b端是阳极，氯离子放电，电极反应是2Cl--2e-=Cl2↑。

20．原电池    电解池    正    Cu2＋＋2e－===Cu    阳    2Cl－－2e－===Cl2↑    有无色气体产生，附近溶液出现红色   

【详解】

（1）由图示可知A池是锌铜原电池，作为电源电解B池，所以A为原电池，B为电解池，故答案为原电池；电解池。

（2）锌比铜活泼，铜是正极，电极反应式是Cu2＋＋2e－=Cu，故答案为正；   Cu2＋＋2e－=Cu。

（3）连接Zn负极的C2电极为阴极，连接Cu正极的C1电极为阳极，阴极的电极反应式为2H2O+2e－=H2↑+2OH－，所以实验现象为有无色气体放出，溶液变红；石墨棒C1是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，故答案为阳；2Cl－－2e－=Cl2↑；有无色气体产生，附近溶液出现红色。

【点睛】

原电池与电解池的区别，就是看有没有外加电源，没有的是原电池，有的电解池。 在电解池中，阳极发生氧化反应，和电源正极相接的是阳极，与电源负极相连的是阴极。