2013年高考化学总复习 第三节 电解池（含解析） 新人教版

【高考总复习】2013高考化学专题复习：第三节 电解池（人教版）1若在铁片上镀锌，以下叙述中错误的是()A可把铁片与电源的正极相连B电解质必须用含有锌离子的可溶性盐C锌极发生氧化反应D铁极的电极反应式为Zn22e=Zn解析：电镀的实质就是以非惰性电极为阳极的一种特殊的电解。电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极，待镀件为阴极，含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液。电镀过程中镀层金属发生氧化反应而成为离子溶入电解液，其离子则在待镀件上发生还原反应而析出，且电解质溶液浓度一般不变。故而本题只有A项不正确。答案：A2下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D图d中，ZnMnO2干电池的放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析：Fe与空气、水同时接触容易生锈，因此应靠近液面处最易腐蚀，A项错误；开关置于N处，CuZn合金作正极，置于M处时CuZn合金作负极，因此开关由M改置于N时，CuZn得到保护，腐蚀速率减小，B项正确；接通开关后Zn作负极，Pt片上产生H2，C项错误；ZnMnO2酸性干电池中，NH4水解呈酸性，生成的H氧化Zn，D项错误。答案：B3(2011年广东理综)某小组为研究电化学原理，设计下图装置，下列叙述不正确的是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动解析：a和b不连接时，铁与CuSO4溶液发生反应：FeCu2=Fe2Cu，A项正确；a和b用导线连接时，组成了原电池，Fe为负极，Cu为正极，铜片上发生还原反应：Cu22e=Cu，铁片上发生氧化反应：Fe2e=Fe2，B项正确；通过以上分析可知，无论a和b是否连接，均发生反应：FeCu2=Fe2Cu，故溶液均从蓝色(Cu2的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe2的颜色)，C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，构成电解池，铜片为阳极，铁片为阴极，Cu2应向阴极(铁电极)移动，D项错误。答案：D4铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O研读下图，下列判断不正确的是()AK闭合时，d电极反应式：PbSO42H2O2e=PbO24HSOB当电路中转移0.2 mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2 molCK闭合时，中SO向c电极迁移DK闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极解析：C项，当K闭合时为原电池、为电解池，中c电极上的PbSO4转化为Pb和SO，d电极上的PbSO4转化为PbO2和SO，故SO从两极上脱离下来向四周扩散而并非做定向移动。答案：C5用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是()电解稀硫酸电解CuSO4溶液电解KOH溶液电解NaCl溶液A电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大B中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复电解前的情况C中阳极消耗OH，故溶液浓度变小D中阴、阳两极上产物的物质的量之比为21解析：依据惰性电极电解规律，可知为电解水型，为放O2生酸型，为电解水型，为放H2生碱型。故B正确。答案：B6电解100 mL含c(H)0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是()A0.10 mol/L AgB0.20 mol/L Zn2C0.20 mol/L Cu2 D0.20 mol/L Pb2解析：根据金属活动性顺序可知：排在氢以后的金属为Ag和Cu，而Zn和Pb排在H以前，所以Ag、Cu2的氧化性比H大，应优先于H放电而析出，因为0.01 mol Ag的质量小于0.02 mol Cu的质量，所以C项正确。答案：C7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Fe2Ni2Cu2)()A阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni22e=NiB电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Ni2和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt解析：电解时，阳极上金属按还原性由强到弱的顺序(ZnFeNiCuPt)发生氧化反应，即Zn2e=Zn2；Fe2e=Fe2；Ni2e=Ni2。Cu、Pt还原性比Ni弱，不能失去电子溶解。当阳极上Ni失电子溶解后，它们以单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥。阴极上金属离子按氧化性由强到弱的顺序(Ni2Fe2Zn2)发生还原反应，即Ni22e=Ni。Fe2、Zn2比Ni2氧化性弱，并不在阳极析出，而是留在电解液里。阴极发生氧化反应，A错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，阴极只有Ni析出，两电极质量的改变不等，B错误；电解液中除Zn2、Ni2外，还有Fe2，C错误。答案：D8(2012年潮州质检)Cu2O是一种半导体材料，用作制造整流器的材料，还可以用于制船底防污漆(杀死低级海生动物)、农作物的杀菌剂。在实验室里可模拟工业过程制取Cu2O，总反应式是2CuH2OCu2OH2，其装置如上图，下列有关说法不正确的是()A该实验符合绿色化学的设计理念B图中的虚线框内需连接直流电源，且正极与石墨相连CCuO高温加热分解也可以得到Cu2OD上述装置中，阳级的电极反应式是2Cu2OH2e=Cu2OH2O答案：B9(2012年安徽卷)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H2ClCl2H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl22e2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极解析：断开K2闭合K1时为电解池，由于两极均有气泡产生，故活泼电极铜应为阴极，石墨为阳极。电极反应(Cu)：2H2O2e=H22OH、(石墨)：2Cl2e=Cl2，总反应为：2H2O2ClCl2H22OH，A项错；Cu电极附近有OH生成，溶液变为红色，B项错；断开K1闭合K2时为原电池，Cu电极上收集了H2，做负极，电极反应为H22e=2H。石墨电极上收集了Cl2，做正极，电极方程式为Cl22e=2Cl，故选项C错，D对。答案：D10如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。则以下说法正确的是()A电源B极是正极B甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1 222C欲用丙装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D装置丁中看到的现象是X极附近红褐色变深解析：由F极附近显红色可得F极作阴极，则电源中B为负极，A为正极，故A项错误；甲中C电极生成氧气，D电极生成铜，乙中E电极生成氯气，F电极生成氢气，根据电子守恒可得四个电极上生成单质的物质的量之比为1222，故B正确；用丙装置给铜镀银，H应该为铜，C错误；丁中氢氧化铁胶体粒子带正电荷，Y作阴极，故胶粒向Y极移动，应在Y极附近看到红褐色变深。答案：B11下图是一个用铂丝作电极，电解稀的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：6.88.0，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)A管溶液由红变黄B管溶液由红变黄A管溶液不变色B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_。解析：该电解池中A为阴极，电极反应式为2H2e=H2，B为阳极，电极反应式为4OH4e=O22H2O，A管附近产生OH，故溶液由红变黄，B管附近产生H溶液仍呈红色，A管附近产生的OH与Mg2结合生成Mg(OH)2沉淀。但停止电解后，生成的Mg(OH)2与H反应，白色沉淀溶解，溶液仍呈红色。检验a管中产生的H2的方法是：用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰，证明是H2；检测b管中产生的O2的方法是：用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带火星的木条伸入试管内复燃，证明是O2。答案：(1)(2)2H2e=H2(写2H2O2e=2OHH2也可)Mg22OH=Mg(OH)2(3)4OH4e=2H2OO2(写2H2O4e=4HO2也可)(4)用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰(5)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。(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)12蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置，有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO2Fe2H2OFe(OH)2Ni(OH)2。用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO3)x溶液时，若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36 g水。(1)电解时电解池的阳极应连接_(填序号)。ANiO2 BFeCFe(OH)2 DNi(OH)2(2)电解M(NO3)x溶液时某一极质量增加m g，金属M的相对原子质量的计算式为_(用m、x表示)。(3)电解后溶液的pH_(填“升高”、“降低”或“不变”)。解析：(1)该蓄电池放电时，Ni4得电子，NiO2作正极，Fe失电子作负极。根据电解池的构造，阳极应与蓄电池的正极NiO2相连，阴极应与蓄电池的负极Fe相连；(2)M(NO3)x溶液中的Mx在阴极上放电析出金属M：Mxxe=M；由蓄电池放电时发生的反应可得到关系式：2H2OFe2eFe(OH)2，再根据串联电极上通过电子的物质的量相等，得到金属M与H2O的关系为：MxexH2O，结合析出金属M的质量m g及消耗水的质量0.36 g，可求出金属M的相对原子质量表达式为18 xm/0.3650mx；(3)由于阳极是水电离出的OH放电生成O2，c(H)增大，所以电解后溶液的pH降低。答案：(1)A(2)50mx(3)降低13对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3bCO2cNaOHdHNO3以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。(3)利用如下图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。解析：(1)Al能与NaOH反应生成H2，Al2O3与NaOH反应时不能生成H2，则根据气泡冒出的现象断定是Al与NaOH发生了化学反应；AlO转化成Al(OH)3需加入酸，而Al(OH)3能溶于强酸，所以选择CO2。Al在阳极失电子生成氧化膜(Al2O3)，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H生成；废电解液中含有Al3，Al33H2OAl(OH)33H，NaHCO3水解显碱性，两者互相促进水解。(2)电镀时铜作阳极，失去电子生成Cu2，阴极Cu2得电子生成Cu。(3)碳的活动性小于铁，则需用电解池原理，利用铁作阴极与电源负极相连，从而保护铁不受腐蚀；Zn的活动性大于铁，则二者形成原电池时，Zn作负极，从而保护铁不受腐蚀。答案：(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2；b2Al3H2O6e=Al2O36H；HCO与H反应使H浓度减小，使Al3的水解平衡向右移动，产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中的Cu2，保持溶液中的Cu2浓度恒定(3)N；牺牲阳极的阴极保护法。14(2012年山东济南外国语学校质检)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)下图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)_设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过_mol 电子。(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为_，这是由于NH4Cl溶液显_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：_，用吸管吸出铁片附近溶液少许于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：_，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此作出了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的3价铁被氧化为更高的价态。”如果3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式：_。(3)如果其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如下图所示，一段时间后，在甲装置中的铜丝附近滴加酚酞试液，现象是_，电极反应为_；乙装置中石墨(1)为_极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜线相连的石墨电极上发生反应的化学方程式为_，产物常用_检验，反应的离子方程式为_。解析：(1)从图中可看出是依据FeCu2=Fe2Cu设计的原电池装置，若1 mol Fe反应，石墨电极上析出1 mol Cu，转移2 mol电子，两电极的质量差为5664120(g)，则两电极质量相差12 g时，导线中通过0.2 mol电子。(2)NH4Cl溶液中由于NH发生水解NHH2ONH3H2OH，故溶液呈酸性，石墨电极的电极反应式为2H2e=H2，铁片附近溶液中含有Fe2，加入氯水发生反应：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，继续被氧化的离子方程式为2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H。(3)换成铜线后甲构成CuFe原电池，乙是电解池。甲中铜为正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，滴加酚酞试液，溶液变红，乙装置中石墨(1)与原电池甲的负极相连，为阴极，与铜线相连的石墨电极为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，Cl2常用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，反应的离子方程式为Cl22I=2ClI2。答案：(1)FeCu2=Fe2Cu；0.2(2)2H2e=H2；酸；NHH2ONH3H2OH；2Fe2Cl2=2Fe32Cl；2Fe33Cl28H2O=2FeO6Cl16H(3)溶液变红；O22H2O4e=4OH；阴；2Cl2e=Cl2；湿润的淀粉碘化钾试纸；Cl22I=2ClI2