高考化学 小题精练系列 专题27 电解池的基本原理（含解析）1

专题27 电解池的基本原理（满分42分 时间20分钟）姓名： 班级： 得分： 1用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O【答案】D【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理【名师点晴】本题涉及电解原理，明确各个电极上发生的反应及电解原理是解本题关键，易错选项是BD，注意B中反应生成物，注意D中碱性条件下不能有氢离子参加反应或生成。2、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，其物质的量比为1：2：2：2C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X极附近红褐色不变【答案】B考点：考查了电解原理的相关知识。3电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气。工作原理如图1所示，c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2。已知：FeO42-为紫红色；Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原；溶液中OH-浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。下列说法错误的是（ ）A制备Na2FeO4的电极反应为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2OB电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出CMN两点中c(Na2FeO4)低于最高值的原因不同，在M点会有Fe(OH)3生成D图1中的离子交换膜为阴离子交换膜，电解过程中，阴极区附近pH会增大【答案】C考点：考查电解原理及其应用 4如图，其中甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，下列说法正确的是A甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置B甲池通入CH3OH的电极反应为CH3OH6e+2H2O=CO32+8H+C反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度D甲池中消耗280mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体【答案】D【解析】试题分析：A、甲池是燃料电池，是化学能转化为电能的装置，乙、丙池是电解池，是将电能转化为化学能的装置，故A错误；B、在燃料电池中，负极是甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应为CH3OH-6e-+2H2O+8OH-=CO32-+8H2O，故B错误；C、电解池乙池中，电解后生成硫酸、铜和氧气，要想复原，要加入氧化铜，故C错误；D、甲池中根据电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，所以消耗280mL(标准状况下0.0125mol)O2，则转移电子0.05mol，根据丙装置中，在阴极上是氢离子放电，转移电子0.05mol，减小的氢离子是0.05mol，氢氧根离子是0.05mol，镁离子和氢氧根离子之间反应生成氢氧化镁，理论上最多产生氢氧化镁质量应该是0.05mol58g/mol=1.45g固体，故D正确；故选D。考点：考查了原电池和电解池的工作原理的相关知识。5用惰性电极电解100ml4mol/L的Cu(NO3)2溶液，一段时间后在阳极收集到标况下气体1.12L，停止电解，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中Fe2+浓度为（设溶液体积不变）A0.75mol/L B2.75mol/L C4mol/L D3.75mol/L【答案】D2Cu(NO3)2+2H2O2Cu+O2+4HNO3，2 1 40.1mol 0.05mol 0.2mol故电解后溶液中生成的HNO3的物质的量为0.2mol，电解后溶液中硝酸铜的物质的量为0.1L4molL-1 -0.1mol=0.3mol，硝酸与铁反应生成硝酸亚铁，反应方程式为8HNO3+3Fe=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O，故0.2mol HNO3生成Fe(NO3)2的物质的量为：0.2mol3/8=0.075mol，硝酸铜与铁反应生成硝酸亚铁，反应方程式为Fe+Cu2+ =Fe2+ +Cu，故0.3mol硝酸铜生成Fe(NO3)2的物质的量为0.3mol，反应后溶液中Fe2+的物质的量为0.3mol+0.075mol=0.375mol，反应后溶液中Fe2+浓度为0.375mol0.1L=3.75mol/L，故选项D正确。考点：考查电解原理、混合物的有关计算的知识。6电解CuSO4溶液时，要求达到三点（1）阳极质量减少；（2）阴极质量增加；（3）电解质溶液中c(Cu2+)不变，则可选用的电极是A纯铜作阳极，含Zn和Ag的铜合金作阴极B含Zn和Ag的铜合金作阳极，纯铜作阴极C用纯铁作阳极，纯铜作阴极D用石墨作阳极，纯铜作阴极【答案】A考点：考查电解原理等知识。7电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅；已知:3I2+6OH=IO3+5I+3H2O，下列说法不正确的是( )A右侧发生的电极方程式：2H2O+2e=H2+2OHB电解结束时，右侧溶液中含有IO3C电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2OKIO3+3H2D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变【答案】D【解析】试题分析：A左侧溶液变蓝色，生成I2，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e=H2+2OH，A项正确；B一段时间后，蓝色变浅，发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，中间为阴离子交换膜，右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动，保证两边溶液呈电中性，左侧的IO3-通过阴离子交换膜向右侧移动，右侧溶液中含有IO3-，B项正确；C左侧电极为阳极，电极反应为：2I-2e-=I2，同时发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-，总的化学方程式为：KI+3H2OKIO3+3H2，C项正确；D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，左侧电极为阳极，电极反应为：2I-2e-=I2，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-，保证两边溶液呈电中性，左侧多余K+通过阳离子交换膜迁移至阴极，左侧生成I2，右侧溶液中有KOH生成，碘单质与KOH不能反应，总反应相当于：2KI+2H2O2KOH+I2+H2，D项错误；答案选D。考点：考查电解池的应用等知识。8电解硫酸钠溶液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12，以下说法正确的是（ ）Aa极与电源的负极相连Ba电极反应式：2H2O+2e= H2+2OHC离子交换膜d为阴离子交换膜D产物丙为硫酸溶液【答案】D考点：本题考查电解原理的应用。9如图所示装置可通过发生“3N2O4+8HNO3=6N2O5+2NO+4H2O”制备N2O5，有关说法中错误的是（ ）A阴极的电极反应为：NO3+4H+3e=NO+2H2OB阳极的电极反应为：N2O4+2 HNO32e =2N2O5+2H+C当电路中通过6 mol e时整个电解池中参与反应的HNO3为8molD当电路中通过6 mol e时，有8molH+从阳极向阴 极迁移【答案】D考点：本题考查电解原理。10高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓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Fe6e4H2O=FeO42 8HB电解时电子的流动方向为：负极Ni电极溶液Fe 电极正极C若隔膜为阴离子交换膜，则OH自右向左移动D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)【答案】D考点：本题考查电解原理。11利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是 （ ） A氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁【答案】D【解析】试题分析：A、X电极跟电源的正极相连，X为阳极，根据电解原理，因此电解反应式为2Cl2e=Cl2，故错误；B、精炼铜时，电解液为含Cu2溶液，粗铜除含有Cu，还含有锌、铁等杂质，因此Cu2浓度几乎保持不变，故错误；C、Y跟电源负极相连，Y为阴极，根据电镀原理，Y是铁，故错误；D、工业上电解熔融氯化镁得到金属镁，故正确；考点：考查电解原理等知识。12如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。下列正确的是( )AK1闭合，铁棒上发生的反应为2H+2e-H2BK1闭合，石墨棒周围溶液PH 逐渐升高CK2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法DK2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体【答案】B【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理【名师点晴】本题考查了原电池原理和电解池原理，能正确判断电池的类型及两极的反应是解本题的关键。若闭合K1，该装置没有外接电源，所以构成了原电池；组成原电池时，较活泼的金属铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应；石墨棒作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子发生还原反应；若闭合K2，该装置有外接电源，所以构成了电解池，Fe与负极相连为阴极，碳棒与正极相连为阳极。13某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（ ）Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl【答案】B考点：考查电解原理的应用。14. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 （ ）A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为11【答案】D【解析】试题分析：电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，溶液浓度变大，故溶液pH变小，故A错误；电解稀氢氧化钠溶液，实质上是电解水，溶液浓度变大，故溶液pH增大，故B错误；电解硫酸钠溶液，实质上是电解水，在阴极上生成氢气、阳极上析出氧气，物质的量之比为21，故C错误；电解氯化铜溶液，在阴极上生成铜、阳极上析出氯气，物质的量之比为11，故D正确。考点：本题考查电解原理。