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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某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2，X、Y是特殊催化剂型电极，下列说法正确的是A 电源a极为正极B 该装置中Y电极发生还原反应C X电极的电极反应式为6CO2+24H+24e-=C6H12O6+6H2OD 理论上，每生成22.4L(标准状况下)O2,必有4mol H+由X极区向Y极区迁移【答案】C【解析】【详解】【点睛】本题考查化学电源新型电池，为高频考点，明确各个电极上发生的反应、电解质溶液中离子移动方向等知识点是解本题关键，会根据转移电子守恒进行计算，难点是电极反应式的书写。2用阴离子交换膜控制电解液中OH的浓度制备纳米Cu2O，反应为2CuH2OCu2OH2，装置如图，下列说法中正确的是A 电解时Cl-通过交换膜向Ti极移动B 阳极发生的反应为：2Cu 2e +2OH = Cu2O+H2OC 阴极OH-放电，有O2生成D Ti电极和Cu电极生成物物质的量之比为21【答案】B【解析】【分析】根据装置图和电解总反应分析，Cu极为阳极，Cu极电极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；Ti极为阴极，Ti极电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-；电解池中阴离子通过阴离子交换膜向阳极移动；据此分析作答。 【详解】3下列叙述正确的是A 合成氨生产过程中将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率，同时可以加快正反应速率B 电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量大C 用惰性电极电解K2SO4溶液，阴极产物和阳极产物的物质的量之比为1:2D 镀层破损后，镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀【答案】D【解析】【详解】4下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是A 阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2 B 阴极的电极反应式为TiO24e=Ti2O2C 通电后，O2、Cl均向阴极移动 D 石墨电极的质量不发生变化【答案】B【解析】【分析】由题意和装置图可知，阴极上TiO2放电生成纯钛，阳极上O2离子放电生成氧气，生成的氧气在高温下与石墨电极反应生成一氧化碳和二氧化碳。 【详解】A项、由装置示意图可知，电解池的阳极是O2离子放电， O2离子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为：2O24e-=O2，故A错误；B项、电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧化钛电极本身得电子的过程，即TiO2+4e-=Ti+2O2-，故B正确；C项、电解池中，电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极，故C错误；D项、石墨电极会和阳极上产生的氧气之间发生反应，导致气体一氧化碳、二氧化碳的出现，所以电解本身会消耗，质量减轻，故D错误。故选B。【点睛】本题考查电解池的工作原理，注意把握电极反应式的书写，图中电源的正负极是解答的关键。5以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其中电解池两极材料分别为铁和石墨，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。则下列说法正确的是A 石墨电极处的电极反应式为O24e=2O2B X是铁电极C 电解池中的电解液为蒸馏水D 若将电池两极所通气体互换，X、Y两极材料也互换，实验方案更合理【答案】D【解析】【分析】左边装置是原电池，通入氢气的电极I是负极、通入氧气的电极II是正极，负极反应式为H2-2e-+CO32-CO2+H2O，正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-，右边装置是电解池，X是阴极、Y是阳极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-、阳极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe（OH）2，以此解答。【详解】用NaOH溶液作为电解液，蒸馏水的导电性较差一般不用做电解液，选项C错误；D. 若将电池两极所通气体互换，X、Y两极材料也互换，则Y极产物的氢气能起保护气作用，防止X极产生的氢氧化铁迅速氧化，实验方案更合理，选项D正确。答案选D。【点睛】本题考查新型电池，为高频考点，题目难度不大，注意把握原电池的工作原理以及电极反应式的书写，解答本题的关键是根据物质的性质判断原电池的正负极。6如图所示，其中甲池的总反应式为 ，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的电极反应式为CH3OH6e2H2O=CO32-8HC 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280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体【答案】D【解析】【分析】丙池两端的电极材料相同，应作电解池；甲池是燃料电池，CH3OH中碳元素失电子，化合价升高，作负极，电极反应为CH3OH6e8OH-=CO32-6H2O；O2得电子，化合价降低，作正极，电极反应为O2+4e+2H2O=4OH-。乙池石墨电极与正极相连，作阳极；Ag电极是阴极。丙池右侧Pt与负极相连，作阴极；左侧Pt是阳极。据以上分析解答。【详解】D项，丙池中，电解硝酸银时，阴极析出金属银，甲池中的正极发生的电极反应为：O2+4e+2H2O=4OH-，消耗280mL（标准状况下）即0.0125molO2，转移的电子为0.05mol，阴极氢离子得电子生成氢气，致使氢氧根与镁离子结合生成氢氧化镁，则丙池生成氢氧化镁的质量为58g/mol0.025mol=1.45g，故D项正确；综上所述，本题选D。【点睛】用惰性电解电解硫酸铜溶液，反应为：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+2O2；由于反应后生成铜和氧气，因此要把电解后的溶液恢复到电解前的状态，要加入铜和氧气形成的化合物氧化铜，且满足“缺多少补多少，缺什么补什么”规律。7现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是A 阴极反应式为4OH-4e-=2H2O+O2 B 从D口出来的是硫酸溶液C b是阳离子交换膜，允许Na+通过 D Na2SO4溶液从E口加入【答案】C【解析】【详解】离子交换膜，允许Na+通过，故C正确； D、NaOH在阴极附近生成，则Na2SO4溶液从G口加入，故D错误；综上所述，本题选C。8关于图中装置说法正确的是A 装置中电流移动的途径:正极FeM溶液石墨正极B 若M为滴加酚酞的NaCl溶液,通电一段时间后,铁电极附近溶液显红色C 若M为CuSO4溶液,可以实现石墨上镀铜D 若将电源反接，M为NaCl溶液,可以用于制备Fe(OH)2并可以使其较长时间保持白色【答案】B【解析】【分析】该装置是电解池，且惰性电极作正极，阳极上失电子发生氧化反应,阴极上得电子发生还原反应；电解池工作时,电子从负极到阴极,从阳极到正极,据此分析解答。【详解】9工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂。1886年法国化学家HM0issan通过电解氟氢化钾(KHF2)的氟化氢无水溶液第一次制得氟气。已知：KF+HF=KHF2，制备氟气的电解装置如图所示。下列说法错误的是A 钢电极与电源的负极相连 B 电解过程需不断补充的X是KFC 阴极室与阳极室必须隔开 D 氟氢化钾在氟化氢中可以电离【答案】B【解析】【详解】10某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是A Y 的电极反应： Pb2e = Pb2+B 铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C 电解池的反应仅有2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D 每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D【解析】【详解】11H2S有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。先将含H2S 的废气（其它成分不参与反应）通入FeCl3溶液中，过滤后将溶液加入到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解（如图所示），电解后的溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是（）A 过滤所得到沉淀的成分为S 和FeSB 与外接电源a极相连的电极反应为Fe2+eFe3+C 与外接电源b极相连的是铁电极D 若有0.20mol 的电子转移，得到氢气2.24L（标准状况）【答案】A【解析】A.将通入溶液中,被铁离子氧化为S,即发生,所以过滤得到的沉淀是S沉淀,故A错误;B.与b 相连的12某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是（ ）A Y 的电极反应： Pb2e = Pb2+B 铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C 电解池的反应仅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2D 每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D【解析】【分析】进行净水，即Al转化成氢氧化铝胶体，Al为阳极，Fe为阴极，根据电解原理，Y为PbO2，X为Pb，从原电池工作原理、电解的原理、电路中通过的电量相等进行分析。 【详解】A、根据实验的原理，絮凝净水，让Al转化成氢氧化铝胶体，即Al失电子，根据电解原理，Al为阳极，Y为PbO2，则X为Pb，Y电极反应为：PbO2SO424H2e=PbSO42H2O，故A错误；B、根据原电池的工作原理，SO42向负极移动，即SO42移向X电极，故B错误；C、电解过程中实际上发生两个反应，分别为2Al+6H2O2Al(OH) 3+3H2和2H2O2H2O2，故C错误；D、消耗103.5gPb，转移电子物质的量为mol=1mol，阴极上的电极反应式为2H2e=H2，通过电量相等，即产生氢气的物质的量为1/2mol=0.5mol，故D正确。13硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为：H3BO3+OH-B(OH)4一，H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。下列说法正确的是A 当电路中通过1mol电子时，可得到lmolH3BO3B 将电源的正负极反接，工作原理不变C 阴极室的电极反应式为：2H2O-4e-O2+4H+D B(OH)4一穿过阴膜进入阴极室，Na+穿过阳膜进入产品室【答案】A【解析】【分析】阳极电极反应式为2H2O-4e-O2+4H+、阴极电极反应式为4H2O+4e-2H2+4OH-，阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室，B(OH)4一穿过阴膜进入产品室，发生反应：B(OH)4一+H+H2O+H3BO3，据此判断。 【详解】D阳极电极反应式为2H2O-4e-O2+4H+、阴极电极反应式为4H2O+4e-2H2+4OH-，阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室，B(OH)4一穿过阴膜进入产品室，发生反应：B(OH)4一+H+H2O+H3BO3，Na+穿过阳膜进入阴极室，D错误；答案选A。【点睛】本题考查电解工作原理，侧重考查学生分析判断能力，明确各个电极上发生的反应、阴阳离子的移动方向、交换膜的作用是解本题的关键，易错选项是A，注意硼酸是一元弱酸，题目难度中等。14如图所示为电化学降解NO。下列说法中正确的是（ ）A 铅蓄电池的A极为阴极B 电解的过程中有H+从右池移动到左池C 该电解池的阴极反应为：2NO3- + 6H2O + 12e- N2 + 12OH-D 若电解过程中转移1moL电子，则交换膜两侧电解液的质量变化差为7.2g【答案】D【解析】【详解】
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