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專題27 電解池的基本原理 （滿分42分 時間20分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．某科研小組模擬“人工樹葉”電化學(xué)裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為糖類(C6H12O6)和O2，X、Y是特殊催化劑型電極，下列說法正確的是 A． 電源a極為正極 B． 該裝置中Y電極發(fā)生還原反應(yīng) C． X電極的電極反應(yīng)式為6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O D． 理論上，每生成22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,必有4mol H+由X極區(qū)向Y極區(qū)遷移 【答案】C 【解析】 【詳解】 【點睛】 本題考查化學(xué)電源新型電池，為高頻考點，明確各個電極上發(fā)生的反應(yīng)、電解質(zhì)溶液中離子移動方向等知識點是解本題關(guān)鍵，會根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒進(jìn)行計算，難點是電極反應(yīng)式的書寫。 2．用陰離子交換膜控制電解液中OH－的濃度制備納米Cu2O，反應(yīng)為2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，裝置如圖，下列說法中正確的是 A． 電解時Cl-通過交換膜向Ti極移動 B． 陽極發(fā)生的反應(yīng)為：2Cu －2e－ +2OH－ = Cu2O+H2O C． 陰極OH-放電，有O2生成 D． Ti電極和Cu電極生成物物質(zhì)的量之比為2∶1 【答案】B 【解析】 【分析】 根據(jù)裝置圖和電解總反應(yīng)分析，Cu極為陽極，Cu極電極反應(yīng)式為2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；Ti極為陰極，Ti極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-；電解池中陰離子通過陰離子交換膜向陽極移動；據(jù)此分析作答。 【詳解】 3．下列敘述正確的是 A． 合成氨生產(chǎn)過程中將NH3液化分離，可提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率，同時可以加快正反應(yīng)速率 B． 電解精煉銅時，同一時間內(nèi)陽極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量大 C． 用惰性電極電解K2SO4溶液，陰極產(chǎn)物和陽極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:2 D． 鍍層破損后，鍍鋅鐵板比鍍錫鐵板更耐腐蝕 【答案】D 【解析】 【詳解】 4．下圖為EFC劍橋法用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2(陰極)中的氧解離進(jìn)入熔融鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說法中正確的是 A． 陽極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑ B． 陰極的電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ C． 通電后，O2－、Cl－均向陰極移動 D． 石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化 【答案】B 【解析】 【分析】 由題意和裝置圖可知，陰極上TiO2放電生成純鈦，陽極上O2－離子放電生成氧氣，生成的氧氣在高溫下與石墨電極反應(yīng)生成一氧化碳和二氧化碳。 【詳解】 A項、由裝置示意圖可知，電解池的陽極是O2－離子放電， O2－離子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)式為：2O2——4e-=O2↑，故A錯誤； B項、電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，是二氧化鈦電極本身得電子的過程，即TiO2+4e-=Ti+2O2-，故B正確； C項、電解池中，電解質(zhì)里的陰離子O2-、Cl-均移向陽極，故C錯誤； D項、石墨電極會和陽極上產(chǎn)生的氧氣之間發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致氣體一氧化碳、二氧化碳的出現(xiàn)，所以電解本身會消耗，質(zhì)量減輕，故D錯誤。 故選B。 【點睛】 本題考查電解池的工作原理，注意把握電極反應(yīng)式的書寫，圖中電源的正負(fù)極是解答的關(guān)鍵。 5．以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，采用電解法制備Fe(OH)2，裝置如圖所示，其中電解池兩極材料分別為鐵和石墨，通電一段時間后，右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀。則下列說法正確的是 A． 石墨電極Ⅱ處的電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－ B． X是鐵電極 C． 電解池中的電解液為蒸餾水 D． 若將電池兩極所通氣體互換，X、Y兩極材料也互換，實驗方案更合理 【答案】D 【解析】 【分析】 左邊裝置是原電池，通入氫氣的電極I是負(fù)極、通入氧氣的電極II是正極，負(fù)極反應(yīng)式為H2-2e-+CO32-═CO2+H2O，正極反應(yīng)式為O2+4e-+2CO2=2CO32-，右邊裝置是電解池，X是陰極、Y是陽極，陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-、陽極反應(yīng)式為Fe-2e-+2OH-=Fe（OH）2↓，以此解答。 【詳解】 用NaOH溶液作為電解液，蒸餾水的導(dǎo)電性較差一般不用做電解液，選項C錯誤； D. 若將電池兩極所通氣體互換，X、Y兩極材料也互換，則Y極產(chǎn)物的氫氣能起保護(hù)氣作用，防止X極產(chǎn)生的氫氧化鐵迅速氧化，實驗方案更合理，選項D正確。答案選D。 【點睛】 本題考查新型電池，為高頻考點，題目難度不大，注意把握原電池的工作原理以及電極反應(yīng)式的書寫，解答本題的關(guān)鍵是根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷原電池的正負(fù)極。 6．如圖所示，其中甲池的總反應(yīng)式為 ，下列說法正確的是 A． 甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的裝置 B． 甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋2H2O===CO32-＋8H＋ C． 反應(yīng)一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度 D． 甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2，此時丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45 g固體 【答案】D 【解析】 【分析】 丙池兩端的電極材料相同，應(yīng)作電解池；甲池是燃料電池，CH3OH中碳元素失電子，化合價升高，作負(fù)極，電極反應(yīng)為CH3OH－6e－＋8OH-===CO32-＋6H2O；O2得電子，化合價降低，作正極，電極反應(yīng)為O2+4e﹣+2H2O=4OH-。乙池石墨電極與正極相連，作陽極；Ag電極是陰極。丙池右側(cè)Pt與負(fù)極相連，作陰極；左側(cè)Pt是陽極。據(jù)以上分析解答。 【詳解】 D項，丙池中，電解硝酸銀時，陰極析出金屬銀，甲池中的正極發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2+4e﹣+2H2O=4OH-，消耗280mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）即0.0125molO2，轉(zhuǎn)移的電子為0.05mol，陰極氫離子得電子生成氫氣，致使氫氧根與鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂，則丙池生成氫氧化鎂的質(zhì)量為58g/mol0.025mol=1.45g，故D項正確； 綜上所述，本題選D。 【點睛】 用惰性電解電解硫酸銅溶液，反應(yīng)為：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+2O2↑；由于反應(yīng)后生成銅和氧氣，因此要把電解后的溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，要加入銅和氧氣形成的化合物氧化銅，且滿足“缺多少補多少，缺什么補什么”規(guī)律。 7．現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽。利用氯堿工業(yè)中的離子交換膜技術(shù)原理，可電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH溶液和H2SO4溶液。 下列說法中正確的是 A． 陰極反應(yīng)式為4OH--4e-=2H2O+O2↑ B． 從D口出來的是硫酸溶液 C． b是陽離子交換膜，允許Na+通過 D． Na2SO4溶液從E口加入 【答案】C 【解析】 【詳解】 離子交換膜，允許Na+通過，故C正確； D、NaOH在陰極附近生成，則Na2SO4溶液從G口加入，故D錯誤； 綜上所述，本題選C。 8．關(guān)于圖中裝置說法正確的是 A． 裝置中電流移動的途徑:正極→Fe→M溶液→石墨→正極 B． 若M為滴加酚酞的NaCl溶液,通電一段時間后,鐵電極附近溶液顯紅色 C． 若M為CuSO4溶液,可以實現(xiàn)石墨上鍍銅 D． 若將電源反接，M為NaCl溶液,可以用于制備Fe(OH)2并可以使其較長時間保持白色 【答案】B 【解析】 【分析】 該裝置是電解池，且惰性電極作正極，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；電解池工作時,電子從負(fù)極到陰極,從陽極到正極,據(jù)此分析解答。 【詳解】 9．工業(yè)上氟氣可作為火箭燃料中的氧化劑。1886年法國化學(xué)家H．M0issan通過電解氟氫化鉀(KHF2)的氟化氫無水溶液第一次制得氟氣。已知：KF+HF===KHF2，制備氟氣的電解裝置如圖所示。下列說法錯誤的是 A． 鋼電極與電源的負(fù)極相連 B． 電解過程需不斷補充的X是KF C． 陰極室與陽極室必須隔開 D． 氟氫化鉀在氟化氫中可以電離 【答案】B 【解析】 【詳解】 10．某化學(xué)課外活動小組擬用鉛蓄電池進(jìn)行電絮凝凈水的實驗探究，設(shè)計的實驗裝置如圖所示，下列敘述正確的是 A． Y 的電極反應(yīng)： Pb－2e－ = Pb2+ B． 鉛蓄電池工作時SO42-向 Y 極移動 C． 電解池的反應(yīng)僅有2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2 D． 每消耗 103.5 gPb ，理論上電解池陰極上有0.5 molH2生成 【答案】D 【解析】 【詳解】 11．H2S有劇毒，石油化工中常用以下方法處理石油煉制過程中產(chǎn)生的H2S廢氣。先將含H2S 的廢氣（其它成分不參與反應(yīng)）通入FeCl3溶液中，過濾后將溶液加入到以鐵和石墨棒為電極的電解槽中電解（如圖所示），電解后的溶液可以循環(huán)利用。下列有關(guān)說法不正確的是（　?。? A． 過濾所得到沉淀的成分為S 和FeS B． 與外接電源a極相連的電極反應(yīng)為Fe2+﹣e﹣═Fe3+ C． 與外接電源b極相連的是鐵電極 D． 若有0.20mol 的電子轉(zhuǎn)移，得到氫氣2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況） 【答案】A 【解析】 A.將通入溶液中,被鐵離子氧化為S,即發(fā)生↓,所以過濾得到的沉淀是S沉淀,故A錯誤;B.與b 相連的 12．某化學(xué)課外活動小組擬用鉛蓄電池進(jìn)行電絮凝凈水的實驗探究，設(shè)計的實驗裝置如圖所示，下列敘述正確的是（ ） A． Y 的電極反應(yīng)： Pb－2e－ = Pb2+ B． 鉛蓄電池工作時SO42-向 Y 極移動 C． 電解池的反應(yīng)僅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑ D． 每消耗 103.5 gPb ，理論上電解池陰極上有0.5 molH2生成 【答案】D 【解析】 【分析】 進(jìn)行凈水，即Al轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁膠體，Al為陽極，F(xiàn)e為陰極，根據(jù)電解原理，Y為PbO2，X為Pb，從原電池工作原理、電解的原理、電路中通過的電量相等進(jìn)行分析。 【詳解】 A、根據(jù)實驗的原理，絮凝凈水，讓Al轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁膠體，即Al失電子，根據(jù)電解原理，Al為陽極，Y為PbO2，則X為Pb，Y電極反應(yīng)為：PbO2＋SO42－＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O，故A錯誤；B、根據(jù)原電池的工作原理，SO42－向負(fù)極移動，即SO42－移向X電極，故B錯誤；C、電解過程中實際上發(fā)生兩個反應(yīng)，分別為2Al+6H2O2Al(OH) 3+3H2↑和2H2O2H2↑＋O2↑，故C錯誤；D、消耗103.5gPb，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為mol=1mol，陰極上的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，通過電量相等，即產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量為1/2mol=0.5mol，故D正確。 13．硼酸(H3BO3)為一元弱酸，已知H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為：H3BO3+OH-＝B(OH)4一，H3BO3可以通過電解的方法制備。其工作原理如下圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）。下列說法正確的是 A． 當(dāng)電路中通過1mol電子時，可得到lmolH3BO3 B． 將電源的正負(fù)極反接，工作原理不變 C． 陰極室的電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-＝O2+4H+ D． B(OH)4一穿過陰膜進(jìn)入陰極室，Na+穿過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室 【答案】A 【解析】 【分析】 陽極電極反應(yīng)式為2H2O-4e-＝O2↑+4H+、陰極電極反應(yīng)式為4H2O+4e-＝2H2↑+4OH-，陽極室中的氫離子通入陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，B(OH)4一穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，發(fā)生反應(yīng)：B(OH)4一+H+＝H2O+H3BO3，據(jù)此判斷。 【詳解】 D．陽極電極反應(yīng)式為2H2O-4e-＝O2↑+4H+、陰極電極反應(yīng)式為4H2O+4e-＝2H2↑+4OH-，陽極室中的氫離子通入陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，B(OH)4一穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，發(fā)生反應(yīng)：B(OH)4一+H+＝H2O+H3BO3，Na+穿過陽膜進(jìn)入陰極室，D錯誤； 答案選A。 【點睛】 本題考查電解工作原理，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷能力，明確各個電極上發(fā)生的反應(yīng)、陰陽離子的移動方向、交換膜的作用是解本題的關(guān)鍵，易錯選項是A，注意硼酸是一元弱酸，題目難度中等。 14．如圖所示為電化學(xué)降解NO。下列說法中正確的是（ ） A． 鉛蓄電池的A極為陰極 B． 電解的過程中有H+從右池移動到左池 C． 該電解池的陰極反應(yīng)為：2NO3- + 6H2O + 12e- ＝ N2↑ + 12OH- D． 若電解過程中轉(zhuǎn)移1moL電子，則交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差為7.2g 【答案】D 【解析】 【詳解】