第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解課后達(dá)標(biāo)檢測一、選擇題1某同學(xué)將電解池工作時(shí)電子、離子流動(dòng)方向及電極種類等信息表示在下圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是()選項(xiàng)ABCDa電極陽極陰極陽極陰極d極正極正極負(fù)極負(fù)極Q離子陽離子陽離子陰離子陰離子解析：選B。電子由電源的負(fù)極流出，故a是陰極、d是正極，溶液中陽離子移向陰極。2下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯(cuò)誤的是()解析：選C。在鍍件上鍍銅時(shí)，銅應(yīng)作陽極，與電源正極相連；鍍件應(yīng)作陰極，與電源負(fù)極相連。3下列電解質(zhì)溶液用惰性電極進(jìn)行電解時(shí)，一段時(shí)間后，溶液的pH增大的是()A稀碳酸鈉溶液B硫酸鈉溶液C稀硫酸 D硫酸銅溶液解析：選A。A項(xiàng)，電解稀碳酸鈉溶液，實(shí)質(zhì)是電解水，碳酸鈉溶液濃度增大，pH增大，故符合；B項(xiàng)，電解硫酸鈉溶液實(shí)質(zhì)也是電解水，但溶液仍為中性，pH不變；C項(xiàng)，電解稀硫酸實(shí)質(zhì)是電解水，硫酸濃度增大，pH減??；D項(xiàng)，電解硫酸銅生成硫酸、氧氣和銅，故pH減小。4火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金、銀等)，其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電氣工業(yè)的要求，工業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時(shí)()A粗銅接電源負(fù)極B純銅作陽極C雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉淀到池底D純銅片增重2.56 g，電路中通過的電子為0.08 mol解析：選D。電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，接電源正極，純銅作陰極，接電源負(fù)極，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由于陽極反應(yīng)有Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2等，則Zn、Fe等雜質(zhì)不能沉淀到池底，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由Cu2e可知n(e)2n(Cu)20.08 mol，D項(xiàng)正確。5(2019大連模擬)用惰性電極電解一定濃度的 CuSO4溶液，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為()A0.4 mol B0.5 molC0.6 mol D0.8 mol解析：選C。Cu2(OH)2CO3可改寫為2CuOH2OCO2，因反應(yīng)后生成的CO2離開溶液，所以加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3相當(dāng)于加入0.2 mol CuO、0.1 mol H2O，根據(jù)關(guān)系式：2CuOO24e2 mol 4 mol0.2 mol 0.4 mol2H2O O2 4e2 mol 4 mol0.1 mol 0.2 mol則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量0.4 mol0.2 mol0.6 mol。6. (2019包頭模擬)電浮選凝聚法處理污水的原理如圖所示。電解過程生成的膠體能使污水中的懸浮物凝聚成團(tuán)而除去，電解時(shí)陽極也會(huì)產(chǎn)生少量氣體。下列說法正確的是()A可以用鋁片或銅片代替鐵片B陽極產(chǎn)生的氣體可能是O2C電解過程中H向陽極移動(dòng)D若污水導(dǎo)電能力較弱，可加入足量硫酸解析：選B。電解原理是鐵做陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2，陰極水中H放電生成H2，陽極區(qū)生成膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)沉降而凈水。A項(xiàng)，銅鹽無凈水作用，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽極可能有少量OH放電，正確；C項(xiàng)，H在陰極放電，向陰極移動(dòng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，加入的硫酸會(huì)與膠體反應(yīng)，錯(cuò)誤。7.CN污染可用電解方法除去，其裝置如圖所示。已知電解時(shí)控制溶液pH為910并加入食鹽，陽極產(chǎn)生的ClO將CN氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是()A不能用鐵作陽極材料B加入食鹽的目的是陽極產(chǎn)生ClOC陰極的電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OHD除去CN的反應(yīng)為2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析：選D。若用鐵作陽極，則鐵被氧化，陽極不能產(chǎn)生ClO，達(dá)不到除去CN的目的，A、B項(xiàng)正確。H2O電離出的H在陰極獲得電子生成H2，同時(shí)生成OH，其電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH，C項(xiàng)正確。因?yàn)槿芤撼蕢A性，所以除去CN的反應(yīng)中不能出現(xiàn)H，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8(2019海南五校聯(lián)考)工業(yè)上常用NCl3制備消毒劑ClO2，利用如圖裝置電解氯化銨和鹽酸的混合溶液可制備NCl3(已知NCl3的水溶液具有漂白性)。下列推斷正確的是()A石墨極為正極B鐵極附近溶液的pH減小C每生成1 mol NCl3必轉(zhuǎn)移3 mol電子D電解反應(yīng)為NH4Cl2HClNCl33H2解析：選D。石墨極為陽極，A錯(cuò)誤；鐵極為陰極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，鐵極附近溶液的酸性逐漸減弱，pH增大，B錯(cuò)誤；每生成1 mol NCl3必轉(zhuǎn)移6 mol電子，C錯(cuò)誤；根據(jù)電解原理可知D正確。9(2018高考全國卷)最近我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，其中電極分別為ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為EDTAFe2e= EDTAFe32EDTAFe3H2S= 2HS2EDTAFe2該裝置工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A陰極的電極反應(yīng)：CO22H2e= COH2OB協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2H2S= COH2OSC石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的低D若采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需為酸性解析：選C。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，陰極的電極反應(yīng)式為CO22e2H=COH2O，A項(xiàng)正確；結(jié)合陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)，可知協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為CO2H2S=SCOH2O，B項(xiàng)正確；石墨烯做陽極，其電勢高于ZnO石墨烯的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe3、Fe2在堿性或中性介質(zhì)中會(huì)生成沉淀，它們只穩(wěn)定存在酸性較強(qiáng)的介質(zhì)中，D項(xiàng)正確。二、非選擇題10如圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液。電解池中X極上的電極反應(yīng)式為_，在X極附近觀察到的現(xiàn)象是_。Y電極上的電極反應(yīng)式為_，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是_。(2)用上述裝置電解精煉銅。X電極材料為_，電極反應(yīng)式為_。Y電極材料為_，主要電極反應(yīng)式為_。解析：(1)用惰性電極電解飽和NaCl溶液時(shí)，陽極反應(yīng)2Cl2e=Cl2；陰極反應(yīng)2H2e=H2。與電源正極相連的為陽極，反之為陰極。所以X為陰極，Y為陽極。X極在反應(yīng)過程中消耗了H2O電離出的H，溶液呈堿性，加入酚酞試液變成紅色；Y極產(chǎn)生Cl2，能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變成藍(lán)色。(2)電解精煉Cu時(shí)，含雜質(zhì)的Cu為陽極，純Cu為陰極。反應(yīng)過程中陽極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子，成為離子進(jìn)入溶液，活潑性比Cu差的金屬形成陽極泥；在陰極只有Cu2能得電子成為單質(zhì)，其他較活潑的金屬對應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖，X為陰極，Y為陽極。所以，X電極的材料是純銅，電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu；Y電極材料是粗銅，主要電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2。答案：(1)2H2e=H2有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅2Cl2e=Cl2把濕潤的淀粉KI試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色(2)純銅Cu22e=Cu粗銅Cu2e=Cu211(2019南平模擬)如圖，p、q為直流電源的兩極，A由2 價(jià)金屬單質(zhì)X制成，B、C、D為鉑電極，接通電源，金屬X沉積于B極，同時(shí)C、D上產(chǎn)生氣泡。試回答：(1)p為_極，A極發(fā)生了_反應(yīng)。(2)C為_極，試管里收集到的氣體是_；D為_極，試管里收集到的氣體是_。(3)C極的電極方程式是_。(4)當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，A、B電極附近溶液的pH_(填“增大”“減小”或“不變”)。解析：由B極上有金屬X沉積，可知電極反應(yīng)為X22e=X，則B極為陰極，故q為負(fù)極、p為正極，進(jìn)而推知C為陽極、D為陰極，C極反應(yīng)為2H2O4e=4HO2，D極反應(yīng)為2H2e=H2。答案：(1)正氧化(2)陽氧氣陰氫氣(3)2H2O4e=4HO2(4)不變12工業(yè)上可用電解法來處理含Cr2O的酸性廢水，最終可將Cr2O轉(zhuǎn)化成Cr(OH)3沉淀而除去。如圖為電解裝置示意圖(電極材料分別為鐵和石墨)。請回答下列問題：(1)裝置中的b電極是_(填“陽極”或“陰極”)。(2)a電極的電極反應(yīng)為_。(3)完成b電極附近溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Cr2O6Fe214H=_。(4)電解時(shí)用鐵而不用石墨作陽極的原因是_。解析：(1)裝置中的b電極連接電源的正極，則b電極為陽極。(2)a電極為電解池的陰極，溶液中的H得電子，電極反應(yīng)為2H2e=H2。(3)Cr2O把Fe2氧化為Fe3，Cr2O自身被還原為Cr3，根據(jù)元素守恒推知，同時(shí)生成H2O，所以生成物為Cr3、Fe3、H2O。(4)除去Cr2O需要還原劑Fe2，用Fe作陽極可產(chǎn)生還原劑Fe2，而石墨作陽極則不能提供還原劑。答案：(1)陽極(2)2H2e=H2(3)2Cr36Fe37H2O(4)Fe作陽極，可產(chǎn)生還原劑Fe2，而石墨作陽極不能提供還原劑13ClO2為一種黃綠色氣體，是目前國際上公認(rèn)的高效、廣泛、快速、安全的殺菌劑。制備ClO2的新工藝是電解法。(1)如圖表示用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2，寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：_；圖中b電極為_(填“陽極”或“陰極”)。 (2)電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體112 mL時(shí)，停止電解，則通過陽離子交換膜的陽離子物質(zhì)的量為_mol，陰極區(qū)pH_(填“變大”“變小”或“不變”)。(3)ClO2對污水中的Fe2、Mn2、S2、CN等有明顯去除效果，某工廠中污水含CN(a mol/L)，現(xiàn)用ClO2把CN氧化成兩種無毒氣體，寫出該反應(yīng)的離子方程式：_。解析：(1)電解液中陽離子由陽極移向陰極，故由圖知左邊是陽極，右邊是陰極(b是陰極)。(2)陰極產(chǎn)生的是H2，n(H2)0.005 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.01 mol，通過陽離子交換膜的為H，故n(H)0.01 mol；陰極區(qū)H放電，pH變大。(3)根據(jù)電子得失守恒和原子守恒得2ClO22CN=N22CO22Cl。答案：(1)Cl5e2H2O=ClO24H陰極(2)0.01變大(3)2ClO22CN=N22CO22Cl14以二甲醚(CH3OCH3)空氣燃料電池為電源進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示。裝置D為精煉粗銀，e電極為粗銀(含有鐵、銅雜質(zhì))。x、y、a、b、c、d電極均為石墨。B、C、D裝置中溶液體積為100 mL，反應(yīng)前后忽略溶液體積變化(裝置中電解質(zhì)溶液都過量)。請回答下列問題：(1)f電極的材料是_；d電極的名稱是_(填“陰極”或“陽極”)。(2)寫出x電極的電極反應(yīng)式：_。(3)b電極附近可能的現(xiàn)象是_。檢驗(yàn)a電極附近產(chǎn)生的氣體的方法是_。(4)已知f電極凈增質(zhì)量為21.6 g時(shí)，C裝置兩極收集的氣體體積相同(同溫同壓下)，則原溶液中c(CuSO4)_。解析：本題的突破口是e電極為粗銀，精煉銀時(shí)粗銀作陽極。根據(jù)原電池與電解池、電解池與電解池連接關(guān)系推知電極名稱如下：電極代號xyabcdef電極名稱負(fù)極正極陽極陰極陽極陰極陽極陰極(1)精煉銀時(shí)，純銀作陰極。(2)CH3OCH3在負(fù)極(x電極)發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性條件下生成碳酸鹽。(3)b電極的電極反應(yīng)式為2H2O2e=2OHH2，b電極附近有氣體逸出且溶液變紅色。a電極附近產(chǎn)生氯氣，可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)。(4)n(Ag)0.2 mol，根據(jù)放電順序，C裝置中c電極反應(yīng)式為4OH4e=2H2OO2，d電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu(先)，2H2e=H2(后)，根據(jù)得失電子守恒知，n(O2)0.05 mol，則n(H2)0.05 mol，n(Cu)n(Cu2)0.05 mol，c(CuSO4)0.5 molL1。答案：(1)純銀陰極(2)CH3OCH312e16OH=2CO11H2O(3)有氣體逸出且溶液變紅色用鑷子夾一片濕潤的淀粉碘化鉀試紙，接近a電極，試紙變藍(lán)色，則證明生成了氯氣(4)0.5 molL1