1、 - 1 - 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: 22+2+ FieuNC ） （ ） A.阳极发生还原反应，其电极反应式: 2 Ni2eNi 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 2+ Fe和 2+ Zn D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有 Cu 和 Pt 2.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
2、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： 2 CuO+H 2 Cu+H O B(2)中 a 电极： - 22 2H O+2e =H+2OH， 2+- 2 Mg+2OH =Mg OH C(3)中： 2- 2 C1 +S =S+2C1 D(4)中： 2 C1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 82 16Li+S8Li S 放电 充电 ，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 26 Li S转化为 24 Li S得
3、到 2 mol e D.充电时，阳极总电极反应式是 2 8 8S16e =S 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 - 2 - 置如下图所示，下列叙述正确的是( ) A. X 电极质量减轻，Y 电极质量增加 B.电解池阳极上被氧化的还原剂有Al和 2 H O C.电解池的总反应为 22 3 2Al 6H O2Al OH3H 电解 + D.每消耗103.5 g Pb，理论上电解池阴极上有2 1 mol H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
4、该装置工作时，下列说法正确的 是( ) A盐桥中 - Cl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 2 N的体积为 16.8L C电流由 X 极沿导线流向 Y 极 DY 极发生的反应为 - 322 2NO +10e +6H O=N+12OH，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 2 K、断开 1 K时， 制氢并储能；断开 2 K、闭合 1 K时，供电。下列说法错误的是( ) A.制氢时，溶液中 + K向 Pt 电极移动 B.制氢时，X 电极反应式为 22 Ni(OH)eOHNiOOH=H O - 3 - C.供电
5、时，Zn 电极附近溶液的 pH 降低 D.供电时，装置中的总反应为 222 Zn2H OZn(OH)H 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)+ 2- 4 SO(aq) 8.某研究所研制的锌碘液流电池，使
6、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 3 I +2e =3I 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 + K通过多孔离子传导膜 D.由电池的电极反应可推出还原性：I Br Cl 9.一种水基二次电池原理如下式，电解液为含 2+ Zn的水溶液，该电池可用于电网贮能。 0.252520.25 x2522 xZn+ZnV OyH OnV OzH O+(y-z)H OZ 放电 充电 下列说法正确的是（ ） A. 放电时， 2+ Zn脱离插层 B. 放电时，溶液中 2+ Zn浓度一直
7、减小 C. 充电时，电子由 0.25252 ZnV OyH O 层经电解质溶液流向 0.25+x252 ZnV OzH O 层 - 4 - 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， 4+ Si优先于 2+ Cu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
8、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 22 2CO =2CO+O 。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 DY 电极的反应： 22 CO +2e +H O=CO+2OH 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（ ） - 5 - A.该装置工作时，化学能转变为电能 B. 2 CuCl能将 24 C H还原为 l , 2二氯乙烷 C.X、Y 依次为阳离子交换膜、
9、阴离子交换膜 D.该装置总反应为 222222 CH =CH +2H O+2NaCl=H +2NaOH+ClCH CH Cl 电解 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 323 CH COO8e4H O2HCO9H C.当外电路中有0.2 mol e转移时,通过质子交换膜的H的个数为A 0.2 N 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
10、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 11.2L 15.如图是一个用铂丝作电极,电解稀的 4 MgSO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:6.88.0,酸色红色,碱色黄色,2Mg OH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( ) - 6 - A.电解过程中电极附近溶液颜色变
11、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: -2+ 22 2 2H O+2e +Mg=H+Mg OH 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
12、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： 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_。 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”） 。 K2FeO4粗产品含有 Fe(OH)3、KCl 等杂质，用重结晶方
13、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 23 次，再在真空干燥箱中干燥，得到产品。 - 7 - 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，KspFe(OH)3=4.0 10-38、KspCu(OH)2=2.2 10-20，向该温度下含
14、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 2+3+ CuFecc：_。 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。 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_。 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：
15、_。 (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： - 8 - 离子 Cu2+ H+ Cl- 2- 4 SO c/mol L-l 1 4 4 1 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
16、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。 写出阳极电极反应式: _。 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。 - 9 - 答案以及解析答案以及解析 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: 2 Ni2eNi ， 2+ Fe-2e =Fe ， 2+ Zn-2e =Zn ，故 A 错误；电解过程中阳极失电子的有 Fe、Zn、Ni，阴极析出
17、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 2+2+2 FeniZN 、，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 26 Li S转化 为 24 Li S的反应为 2624 2Li S2e2Li =3Li S ，1 mol 26 Li S得到 1 mol
18、 e，错误，符合题意；D 项，根据 82 16Li+S8Li S 放电 充电 ，充电时，阳极总电极反应式是 2 8 8S16e =S ，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 3 2Al6e2Al ,在铝表面有氧气产生,说明有部分氢氧根 离子放电,OH是水电离产生,说明电解池阳极上被氧化的还原剂有 Al 和 2 H O，故 B 正确； C.阳极铝电极反应为 3 2Al6e2Al ,阴极铁电极电极反应为 2 6H O+6e =3H+6OH ,总反应 为 22 3 2Al 6H O2A(3
19、H)l OH 电解 +胶体 ,在铝的表面有氧气产生,说明还存在电解水的过程： 222 2H OO+2H 电解 ，故 C 错误； D. 103.5 g (Pb)=0.5 mol 207 g/mol n,则反应转移电子的物质的量是0.5 mol2=1 mol,阴极电极反应为 22 2H O2eH2OH ,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 2 H的物 质的量是0.5 mol，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 - Cl 向 X 极移动，故 A 错误； B. X 是负极，氨气发生失电
20、子的氧化反应，电极反应式为： - 322 2NH -6e +6OHN +6H O，则 电路中流过 7.5mol 电子时，共产生标准状况下 2 N的体积为 7.5 6 22.4=28L，故 B 错误； - 10 - 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， - 322 2NO +10e +6H O=N+12OH，生成氢氧根离子， 周围 pH 增大，故 D 正确。 故选：D。 【答案】D 6、答案及解析：答案：D 解析：A.闭合 2 K制氢时，光伏电池供电，X 电极与 Pt 电极构成电解池；闭合 1 K放电时，X 电极与 Zn
21、 电极构成原电池。据图分析，制氢时表面析出 2 H的 Pt 电极为阴极，故 + K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 2 2 Ni OHe +OH =NiOOH+H O ，B 选项正确； C.供电时 Zn 电极为负极，发生氧化反应并消耗OH，其电极反应 式为 -2- 22 Zn-2e +4OH =ZnO +2H O， 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 2 H O，
22、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）+ 2- 4 SO（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.
23、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； - 11 - 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
24、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 CuSi 合金 为阳极，电子由液态 CuSi 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、
25、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 24 C H中 C 元素化合价为-2 价， 22 ClCH CH Cl中 C 元素化合价为-1 价，则 CuCl2 能将 24 C H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 ： - 2 CuCl-e +Cl =CuCl，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： - 22 2H+ 2e =HO+2OH，有阴离子生成，为保持电中性，需要电
26、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 ： - 2 CuCl-e +Cl =CuCl，生成的 2 CuCl再 继 续 与 24 C H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： 222222 CH =CH +2H O+2NaCl=H +2NaOH+ClCH CH Cl 电解 ，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
27、 极,故 A 正确;B 极为电池的负极,电极反应式为 323 CH COO8e4H O2HCO9H ,故 B 错误;根据得失电子守恒可知,当外电路中有 0.2 mol e 转移时,通过质子交换膜的H的个数为 A 0.2 N,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。 - 12 - 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
28、. 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) 32423 3 3NaClO2Fe NO10NaOH2Na
29、FeO3NaCl5H O6NaNO 小 3 KOH,Fe(OH)；乙醇 Cl被 2- 4 FeO氧化，消耗产品使产率降低 (3) 22 2H O2eH2OHNaOH , (4) 15 5.5 10 :1 解析： 17、答案及解析：答案：(1)Cl- -5e-+2H2O=ClO2+4H+ 0.01 ;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)Co2+ e- =Co3+ C(或碳）0.6 解析： （1)阳极失去电子发生氧化反应。水电离产生的 H+在阴极上放电产生 氢气，转移
30、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 - 13 - 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)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。
