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主题17 电解原理及应用1电解食盐水时，产生氢氧化钠的电极是A正极 B负极 C阳极 D阴极【答案】D【解析】电解食盐水时，阴极反应为 ；阳极反应为 ，产生氢氧化钠的电极是阴极，故D正确。2清华大学王晓琳教授首创三室膜电解法制备LiOH，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是AX电极连接电源负极BN为阳离子交换膜CY电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-D制备2.4g LiOH产生的H2在标准状况下为2.24 L【答案】B点睛：明确各个电极上发生的反应、各个区域电解质溶液成分是解本题的关键，该电解池实质是电解水，根据图知，Y极导出的LiOH，则Y极是水电离出的氢离子放电生成氢气，阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2，氢氧根浓度增大，故Y为电解池的阴极；X极导出的是硫酸，则X极应为水电离出的氢氧根放电，则X极为阳极，阳极反应式为2H2O-4e-=4H+O2。3如图电化学原理可用于治理水中硝酸盐的污染，下列说法不正确的是AA为电源正极B在Pt电极上发生氧化反应C阴极电极反应式为NO3-+6H2O+10e-=N2+12OHD若电路转移10mol电子质子交换膜右侧溶液质量减少18g【答案】C【考点定位】本题考查了电解原理【名师点晴】该题为高频考点，根据N元素化合价变化确定阴阳极、正负极，难点是电极反应式的书写，易错选项是D，注意氢离子还进入阴极室，很多同学往往只考虑析出的气体而导致错误，为易错点。4如图所示甲、乙两个装置,所盛溶液体积和浓度均相同且足量,电极铝和镁都已除去表面氧化膜，当两装置电路中通过的电子都是1mol时,下列说法不正确的是A溶液的导电能力变化:甲乙B溶液的质量减小程度:甲乙C甲中阴极和乙中镁电极上析出物质质量:甲=乙D电极反应式:甲中阳极:2Cl-2e-=Cl2【答案】C考点：考查原电池和电解池的原理5用铂作电极电解CuSO4溶液。若两极均得到标况下11.2L气体，则阴极上析出Cu的质量为A64g B48g C32g D16g【答案】C【解析】试题分析：铂电极电解CuSO4溶液，阴阳两极均产生11.2L气体（标准状况）物质的量为0.5mol，阳极电极反应：4OH-4e-=2H2O+O2，则产生0.5mol O2，转移2mol电子。惰性电极电解硫酸铜溶液，两个电极都生成气体，说明阴极上溶液中阳离子Cu2+ 全部放电后，溶液中H+继续放电生成0.5mol H2，转移1mol电子，另外1mol电子则是Cu2+ 得到后生成Cu。则根据Cu2+ + 2e- = Cu可知，所以生成铜的质量=0.5mol64g/mol=32g；故答案选C。考点：电化学计算6取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。则下列说法错误的是Aa电极生成物是Cl2 Bb电极与电源的负极相连接C电解过程中，水是氧化剂 Db电极附近溶液的呈酸性【答案】D考点：考查电解饱和食盐水的有关判断7用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-、Br、Na、Mg2+)的装置如图(a、b为石墨电极)所示,下列说法正确的是( )A电池工作时,正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-B电解时,电子流动路径:负极外电路阴极溶液阳极正极C试管中NaOH溶液是用来吸收电解时产生的Cl2D忽略能量损耗,当电池中消耗2.24 L(标准状况)H2时,b极会产生0.1mol气体【答案】D【解析】【详解】A.氢氧燃料电池中，正极通入的是氧气.在酸性电解质溶液中.电极反应式为O2+4e+4H+=2H2O；A错误；B.电子只能在外电路中运动，不能通过电解质痳液，电解质溶液中是靠离子的移动来传递电荷的，B错误；C.溶液中阴离子的放电顺序是Br-Cl-OH-，试管中NaOH溶液主要是用来吸收产生的溴蒸气.也吸收可能产生的Cl2，C错误；D.2.24L（标准状况）氢气的物质的量为2.24/22.4=0.1mol，充当电池中消耗0.1molH2时，转移0.2mol电子，若忽略能量损耗.则在电解池的阴极（b极），也会产生0.1molH2，D正确；综上所述，本题选D。8如图所示，a、b、c、d均为铂电极要满足的条件：工作一段时间后，甲槽电解液pH上升，而乙槽电解液pH下降；b、c两极放电离子的物质的量相等。则应选用的电解液是（ ）组ABCD甲槽NaOHCu(NO3)4KClNa2SO3乙槽CuSO4NaClAgNO3NaNO3AA BB CC DD【答案】C【解析】【详解】A.甲槽是电解水，氢氧化钠溶液pH增大，b电极是阳极.电极反应为4OH-4e=O2+2H2O；乙槽电解硫酸铜溶液，溶液pH减小；c电极为阴极.电极反应为Cu2+2eCu；依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量不相等，A错误；B.甲槽是电解硝酸铜溶液，溶液pH减小，b电极是阳极.电极反应为4OH-4e= O2+2H2O；乙槽电解氯化钠溶液，溶液pH增大，c电极是阴极.电极反应为2H+2e-=H2；依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量相等，B错误；C.甲槽是电解氯化钾溶液.溶液pH增大.b电极是阳极.电极反应为2Cl-2eCl2；乙槽电解硝酸银溶液，溶液PH减小，c电极为阴极，电解反应为2Ag+2e2Ag，依据电子守恒可知.b、c两极上反应的离子的物质的量相等，C正确；D.甲槽是电解水，溶液pH不变；乙槽电解水，溶液PH不变，D错误；综上所述，本题选C。9将图所示装置通电10 min后，撤掉直流电源，连接成图所示装置，可观察到U形管左侧铁电极表面析出了白色胶状物质，U形管右侧液面上升。下列说法正确的是() A同温同压下，装置中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多B装置中铁电极的电极反应式为Fe2e2OH=Fe(OH)2C装置中石墨电极的电极反应式为2H2e=H2D装置通电10 min后，铁电极附近溶液的pH降低【答案】B【解析】D装置中铁电极是阴极，氢离子放电产生H2：2H2O+2e-H2+2OH-，由于有OH-生成，故溶液的pH升高，D错误。答案选B。10下列有关电化学装置的说法正确的是()图a图b图c图dA利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S2e=2AgS2B图b装置电解一段时间后，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出C图c装置中的X若为直流电源的负极，则该装置可实现粗铜的精炼D若图d装置中的M为海水，则该装置可通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀【答案】A【解析】11将氯碱工业与燃料电池联合能够有效降低能源消耗，如图是该工艺的图示(电源及电极未标出)，请回答下列问题。（1）电解饱和食盐水(氯碱工业)的化学方程式为_。（2）物质X为_，装置和中属于燃料电池的是_。（3）装置中，NaOH溶液浓度m%_填“”或“”）n%。（4）利用装置可获得10mol/L盐酸，该产品出口为_填“A”或“B”）。【答案】（1）2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2；（2）Cl2；（3）；（4）A。考点：考查电解原理和燃料电池等知识。12从NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。（1）两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是_。（2）若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是_。（3）两极分别放出气体，且体积比为1:1，电解质的化学式可能是_。【答案】、 、 、 【解析】【点睛】用铂电极电解溶液时，有电解溶质型，如氯化铜溶液、盐酸；有电解溶质和溶剂（水）型，分为“生酸放氧型”， “生碱放氢型”；有电解溶剂（水）型，如氢氧化钠溶液、硫酸溶液、硝酸钾溶液等。13电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示（“HA ”表示乳酸分子，A表示乳酸根离子）。（1）阳极电极反应式为_；（2）简述浓缩室中得到浓乳酸的原理_； （3）电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为68 ，此时进入浓缩室的OH可忽略不计。400 mL10 g/L 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 g/L(溶液体积变化忽略不计)，则阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为_L(乳酸摩尔质量为90g/ mol ）。【答案】 4OH- - 4e- = 2H2O + O2 阳极OH-放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H+A = HA，乳酸浓度增大 6.72【解析】（1）在阳极溶液中的阴离子放电，由于OH-的放电能力大于含氧酸根离子，所以在阳极OH-放电，该电极的电极反应式为4OH-4e-=2H2O+O2；（2）浓缩室中得到浓乳酸的原理是在阳极OH-放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H+A-=HA，所以乳酸浓度增大；（3）反应过程中产生的乳酸的质量是0.400 L（145g/L 10g/L）=54g，则乳酸的物质的量是54g90g/ mol=0.6mol；因为在反应过程乳酸根离子结合的H+离子的个数与反应过程中放电的H+或OH-的个数相等，所以n(H2)=1/2n(乳酸)=0.3mol，其在标准状况下体积是0.3mol22.4L/mol=6.72L。14工业含铬(Cr)废水的处理原理是将Cr2O72转化为Cr3，再将Cr3转化为沉淀废水pH与Cr2O72转化为Cr3的关系如图1，实验室模拟工业电解法处理含铬废水的装置如图2：有关数据如下表所示：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Cr(OH)3开始沉淀的pH1.97.54.3完全沉淀的pH3.49.77.6请根据以上知识回答下列问题：（1）含铬废水预处理的方法是 。（2）电解过程中阳极质量减小，阴极有气体产生，写出两极的电极反应式：阳极 ，阴极 。（3）写出Cr2O72转化为Cr3的离子方程式： 。（4）每处理1molCr2O72，外电路中转移 mol电子。（5）电解过程中解液的pH (填增大、减小或不变)（6）处理过程中，当废水颜色不再发生明显变化时，切断电源，取出电极。此时，溶液中的阳离子有Fe2、Fe3、Cr3，若想用调节pH的方法得到纯净的Cr(OH)3沉淀，应先向溶液中加入适量的 ，再调节pH= ，过滤后继续调节pH= 8。【答案】（1）调节pH值至1左右（2）阳极：Fe-2e=Fe2 阴极：2H+2eH2（3）Cr2O72+6Fe2+14H 2Cr3+6Fe3+7H2O（4）12 （5）增大 （6）H2O2 pH=4(其它合理答案亦可)（4）由6Fe2+Cr2O72-+14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O可知，每处理1molCr2O72，需要6molFe2+，外电路中转移12mol电子。（5）电解过程中阴极H+放电，发生还原反应，除Cr时也要消耗H+，则电解液的pH增大；（6）根据Fe2、Fe3、Cr3完全沉淀时的溶液pH可知，在沉淀Cr3时需要先将Fe2氧化为Fe3，为不引入新的杂质，同时考虑环境的污染，可选择使用H2O2氧化Fe2，先调节溶液pH=(3.44.3)使Fe3+完全沉淀，而Cr3+不沉淀，过滤后继续调节pH= 8，促进Cr3+完全沉淀。【考点定位】考查氧化还原反应、电解原理及混合物的分离等。【名师点晴】电解池中阳极电解产物的判断需要注意两点，即首先看“电极材料”：若阳极材料是除金、铂以外的其他金属，则在电解过程中，优先考虑阳极材料本身失去电子被氧化，而不考虑溶液中阴离子放电的难易。其次看“离子放电的难易”：若阳极材料是惰性电极，则在电解过程中首先分析溶液中离子放电的难易。
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