高考化学一轮复习考点精练之知识点20电解原理及其应用含答案

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电解原理及其应用1.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知氧化性:）（   ）A.阳极发生还原反应，其电极反应式:B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有和D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt2.用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2+、Mg2+)并进行相关实验(装置如下图)，电解一段时间后，各部分装置及对应的现象为：(1)中黑色固体变红；(2)电极a附近溶液出现浑浊；(3)中溶液出现浑浊；(4)中溶液红色褪去。下列对实验现象解释不正确的是(   )A．(1)中： B．(2)中a电极：，↓C．(3)中：D．(4)中：具有强氧化性3.我国研究锂硫电池获得突破，电池的总反应是，充放电曲线如图所示，下列说法不正确的是（   ）A.充电时，电能转化为化学能B.放电时，锂离子向正极移动C.放电时，1 mol 转化为得到2 mol D.充电时，阳极总电极反应式是4.某化学课外活动小组拟用铅蓄电池为直流电源，进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如下图所示，下列叙述正确的是(   )A. 电极质量减轻，电极质量增加B.电解池阳极上被氧化的还原剂有和C.电解池的总反应为D.每消耗，理论上电解池阴极上有生成5.十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对污染防治比过去要求更高。某种利用垃圾渗透液实现发电、环保二位一体结合的装置示意图如下，当该装置工作时，下列说法正确的是(   )      A．盐桥中向Y极移动B．电路中流过7.5 mol电子时，共产生标准状况下的体积为16.8LC．电流由X极沿导线流向Y极D．Y极发生的反应为，周围pH增大6.我国某科研团队设计了一种新型能量存储／转化装置（如下图所示）。闭合、断开时，制氢并储能；断开、闭合时，供电。下列说法错误的是(   )A.制氢时，溶液中向Pt电极移动B.制氢时，X电极反应式为C.供电时，Zn电极附近溶液的pH降低D.供电时，装置中的总反应为7.化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是(   )A. 氢氧燃料电池的负极反应式：O2+2H2O+4e- ═4OH-B. 钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe-2e-═Fe2+C. 粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu-2e- ═Cu2+D. 铅蓄电池充电时，标示“+”的接线柱连电源的正极，电极反应式为：PbSO4(s) - 2e-+2H2O(l)═PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)8.某研究所研制的锌碘液流电池，使用寿命长，可自我恢复。锌碘液流电池充电的工作原理如图所示，下列说法正确的是（   ）A.放电时，正极反应式是B.充电时，b是电源的正极C.充电时，外电路通过2 mol电子，则有2 mol 通过多孔离子传导膜D.由电池的电极反应可推出还原性：9.一种水基二次电池原理如下式，电解液为含的水溶液，该电池可用于电网贮能。下列说法正确的是（   ）A. 放电时，脱离插层B. 放电时，溶液中浓度一直减小C. 充电时，电子由层经电解质溶液流向层D. 充电时，阳极反应为：10.科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如图所示，用Cu-Si合金作硅源，在950℃利用三层液熔盐进行电解精炼，有关说法不正确的是(    )  A．电子由液态Cu-Si合金流出，从液态铝电极流入B．液态铝电极与负极相连，作为电解池的阴极C．在该液相熔体中Cu优先于Si被氧化，优先于被还原D．三层液熔盐的作用是增大电解反应的面积,提高沉硅效率11.2022年前后我国将建成首座载人空间站。为实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家研发了一种能量转化装置，总反应方程式为。下列说法正确的是(   )A．该装置将太阳能直接转化为化学能B．离子交换膜为阳离子交换膜C．反应完毕，该装置中电解质溶液的pH不变D．Y电极的反应：12.电解合成 1 , 2－二氯乙烷的实验装置如下图所示。下列说法中正确的是（   ）A.该装置工作时，化学能转变为电能B.能将还原为 l , 2－二氯乙烷C.X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜D.该装置总反应为13.中国是一个严重缺水的国家,污水治理越来越引起人们重视,可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚,其原理如图所示,下列说法不正确的是(   )A.电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极B.B极为电池的阳极,电极反应式为C.当外电路中有转移时,通过质子交换膜的的个数为D.A极的电极反应式为14.电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极.测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为1:2,以下说法正确的是(   )A.左侧a极与电源的负极相连
B.电解使右侧溶液的pH减小
C.离子交换膜d为阳离子交换膜(允许阳离子通过)
D.当电路中通过1mol电子时,气体甲在标准状况下的体积为11.2L15.如图是一个用铂丝作电极,电解稀的溶液的装置,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,沉淀的pH=9),接通电源一段时间后A管产生白色沉淀,下列叙述不正确的是(   )A.电解过程中电极附近溶液颜色变化是A管溶液由红变黄,B管溶液不变色
B.A管中发生的反应:
C.检验b管中气体的方法是用拇指堵住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试管内,看到木条复燃
D.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溶液呈黄色,白色沉淀溶解16.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂，且不会造成二次污染．已知高铁酸盐在低温碱性环境中稳定，易溶于水，难溶于无水乙醇等有机溶剂。常见高铁酸钾的制备方法如下：制备方法具体内容干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸钾和KNO2等产物湿法强碱性介质中，Fe(NO3)3与KClO反应生成紫红色高铁酸钾溶液电解法电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4(1)干法制备反应中还原剂和氧化剂的物质的量之比为：______。(2)某湿法制备高铁酸钾的基本流程及步骤如下：① 控制反应温度为25℃，搅拌1.5 h，经氧化等过程溶液变为紫红色，氧化过程的化学方程式为________________________。② 在紫红色溶液中加入饱和KOH溶液，析出紫黑色晶体，过滤，得到K2FeO4粗产品。由此可知该温度下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的溶解度____（填“大”、“小”）。③ K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质，用重结晶方法进行分离提纯。其提纯步骤为：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/L________溶液中，过滤除去；将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置、过滤；所得固体用__________洗涤2～3次，再在真空干燥箱中干燥，得到产品。④ 湿法制备K2FeO4的产率明显比另外两种方法低，试从化学反应的角度解释其中的原因____________________________________________。(3)工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如下图所示，阴极的电极反应为：________________________；其中可循环使用的物质是________。(4)已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，向该温度下含有Fe3+、Cu2+浓度均为0.01 mol/L的溶液中，滴加浓NaOH溶液，当溶液pH=12时，溶液中______。17.按要求回答下列问题：(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。①图1中用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,则阳极产生ClO2  的电极反应式为____________。②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况）时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 __________mol;用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：__________。(2)为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为__________。若以该电池为电源，用石墨作电极电解l00 mL含有如下离子的溶液：离子Cu2+H+Cl-c/mol • L-l1441电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象），阳极上收集到氧气的物质的量为__________  mol。(3)甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用如图所示装置模拟上述过程。①写出阳极电极反应式: __________。②除去甲醇的离子反应为6Co3+ +CH3OH+ H2O=CO2+6 Co2++6H+,被氧化的元素是  ，当产生标准状况下2. 24L CO2时，共转移电子__________  mol。

              
答案以及解析1、答案及解析：答案：D解析：阳极发生氧化反应，其电极反应式:，，，故A错误；电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni，阴极析出的是镍，依据电子守恒，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，故B错误；电解后，溶液中存在的金属阳离子有，故C错误；粗镍作阳极，电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt，故D正确。2、答案及解析：答案：D解析：3、答案及解析：答案：C解析：A项，充电时消耗电能，即电能转化为化学能，正确；B项，放电时发生原电池反应，阳离子移向正极，即锂离子向正极移动，正确；C项，根据图示，放电时，1 mol 转化为的反应为，1 mol 得到1 mol ，错误，符合题意；D项，根据，充电时，阳极总电极反应式是，正确。4、答案及解析：答案：B解析：A.蓄电池中两电极都生成硫酸铅，因此两个电极的质量都增加，故A错误；B.铝电极失电子作阳极,电极反应为,在铝表面有氧气产生,说明有部分氢氧根离子放电,是水电离产生,说明电解池阳极上被氧化的还原剂有Al和，故B正确；C.阳极铝电极反应为,阴极铁电极电极反应为,总反应为,在铝的表面有氧气产生,说明还存在电解水的过程：，故C错误；D.,则反应转移电子的物质的量是,阴极电极反应为,根据串联电路中电子转移守恒,则电解池的阴极上反应产生的物质的量是，故D错误；故选：B。5、答案及解析：答案：D解析：A. 处理垃圾渗滤液的装置属于原电池装置，盐桥中的阴离子移向负极，即盐桥中向X极移动，故A错误；
B. X是负极，氨气发生失电子的氧化反应，电极反应式为：，则电路中流过7.5mol电子时，共产生标准状况下的体积为×22.4=28L，故B错误；C. 电流从正极流向负极，即Y极沿导线流向X极，故C错误；
D. Y是正极，发生得电子的还原反应，，生成氢氧根离子，周围pH增大，故D正确。
故选：D。【答案】D6、答案及解析：答案：D解析：A.闭合制氢时，光伏电池供电，X电极与Pt电极构成电解池；闭合放电时，X电极与Zn电极构成原电池。据图分析，制氢时表面析出的Pt电极为阴极，故应该移向Pt电极，A选项正确；B.X电极为电解池阳极时，Ni元素失电子、化合价升高，故电极反应式为，B 选项正确；C.供电时 Zn 电极为负极，发生氧化反应并消耗，其电极反应式为， 故Zn电极附近溶液的 pH降低，C选项正确；D.X电极发生还原反应，氧化剂为NiOOH，供电时电池反应中氧化剂不是，D选项错误。7、答案及解析：答案：D解析：A、氢氧燃料电池的负极应该发生氢气失电子的氧化反应，故A错误；
D、在蓄电池充电时，阳极上发生失电子的氧化反应，即PbSO4（S）-2e-+2H2O（l）═PbO2（S）+4H+（aq）+（aq），故D正确；
C、粗铜精炼时，与电源正极相连的是粗铜，和负极相连的是精铜，故C错误；
B、钢铁发生电化学腐蚀属于吸氧腐蚀，正极上得电子的是氧气，电极反应为O2+2H2O+4e-═4OH-，负极反应：Fe-2e-═Fe2+，故B错误．
故选D．8、答案及解析：答案：A 解析：A. 由装置图可知，放电时，正极反应式为，故A正确；B. 充电时，左边是阳极，应该连接电源正极，则a是电源的正极，故B错误；C. 充电时，外电路通过2mol电子，则同时有和通过多孔离子传导膜，故C错误；D. 放电时，正极反应式为，得不到还原性：，故D错误。9、答案及解析：答案：D解析：A.放电时，利用原电池原理，Zn作负极，失去电子，得到电子，放电时是溶液中的与插层结合，故A错误；B.根据反应方程式，放电时，负极的锌板失去电子变成锌离子进入溶液中，然后与正极结合，溶液中的锌离子浓度不变，故B错误；C.充电时是电解池原理，电子通过导线转移，不能通过电解质溶液，故C错误；D.充电时，阳极失电子，电极反应式为：，故D正确；10、答案及解析：答案：C解析：A. 由图可知：液态铝为阴极，连接电源负极，所以电子流入液态铝，液态Cu−Si合金为阳极，电子由液态Cu−Si合金流出，故A正确；B. 图中,铝电极上Si4+得电子还原为Si，故该电极为阴极，与电源负极相连，故B正确；C. 氧化性是：Si4+<Cu2+,氧化性越强,离子的得电子能力越强,Cu2+优先被还原，故C错误；D. 使用三层液熔盐的可以有效的增大电解反应的面积，使单质硅高效的在液态铝电极上沉积，故D正确；故选：C。11、答案及解析：答案：C解析：12、答案及解析：答案：D解析：A.该装置为电解池，则工作时，电能转变为化学能，故A项错误；B中C元素化合价为-2 价，中C元素化合价为-1价，则CuCl2 能将氧化为1,2-二氯乙烷，故B项错误；C.该电解池中，阳极发生的电极反应式为：，阳极区需要氯离子参与，则x为阴离 子交换膜，而阴极区发生的电极反应式为：，有阴离子生成，为保持电中性，需要电解质溶液中的钠离子，则Y为阳离子交换膜，故C项错误；D.该装置中阳极首先发生反应：，生成的再继续与反应生成1,2-二氯乙烷和CuCl，在阳极区循 环利用，而阴极水中的氢离子放电生成氢气，其总反应方程式为：，故 D 项正确。13、答案及解析：答案：B解析：由题图分析可知,A极为正极,B极为负极,原电池工作时,电流从正极经导线流向负极,即电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极,故A正确;B极为电池的负极,电极反应式为,故B错误;根据得失电子守恒可知,当外电路中有转移时,通过质子交换膜的的个数为,故C正确;A极为电池的正极,正极有氢离子参与反应,电极反应式为﹐故D正确。14、答案及解析：答案：C
解析： 15、答案及解析：答案：D解析：A. 电解时，B管阳极上氢氧根离子放电，同时电极附近有氢原子生成，溶液呈酸性，所以溶液呈红色；A管阴极上氢离子放电生成氢气，同时电极附近有氢氧根离子生成，溶液呈碱性，溶液呈黄色，故A正确；B. A管中氢离子放电生成氢气，电极反应式为，同时电极附近有氢氧根离子生成，氢氧根离子和镁离子生成氢氧化镁白色沉淀，离子方程式为：，故B正确；C. b管中收集的气体是氧气，氧气能使带火星的木条复燃，其检验方法为：用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃，故C正确；D. 将电解液倒入烧杯中，溶液中含有硫酸，溶液呈酸性，所以溶液为红色，A管生成的氢氧化镁能溶于稀硫酸，所以看到的现象是：溶液呈红色，白色沉淀溶解，故D错误。故选：D。16、答案及解析：答案：(1)1:3(2)①②小③；乙醇④被氧化，消耗产品使产率降低(3)(4)
解析：17、答案及解析：答案：(1)①Cl- -5e-+2H2O=ClO2+4H+ ②0.01 ;在阴极发生 2H++2e- =H2，H+浓度减小，使H2OH++OH- 的平衡向右移动，OH-浓度增大，pH增大;（2)O2+4e-=2O2- ;0.1 (3)①Co2+ e- =Co3+②C(或碳）0.6解析：（1)①阳极失去电子发生氧化反应。②水电离产生的H+在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量= 2n(H2)=2 (0.112L÷ 22. 4L • mol-1)=0. 01 mol,则在内电路中移动的电荷为0. 01 mol，每个Na+带一个单位的正电荷，则通过的Na+为0.01 mol。              （2)电池工作时，正极上O2得电子发生还原反应生成O2-。结合离子浓度可知电解过程可分为三个阶段：先是电解CuCl2，然后电解HCl,最后电解水，由此可见阴极首先析出0. 1 mol Cu (同时阳极析出0.lmol Cl2)，然后析出氢气；阳极上先是析出0.2mol Cl2(此时阴极已析出0. 1 mol H2),再析出氧气，设阳极析出x mol O2时两极析出气体体积相等，由题意可得:0.2 + x=0. l + 2x，解得x = 0. 1。              （3)②利用方程式可知Co3+被还原，甲醇中碳元素被氧化，依据方程式可知生成1 mol CO2 时，有6 mol Co3+还原为Co2+，可知转移电子 6mol，由此可推知当产生标况下2. 24L CO2 (0. 1 mol)时，转移电子0.6 mol。