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C X電極的電極反應式為6CO2+24H+24e-=C6H12O6+6H2OD 理論上，每生成22.4L(標準狀況下)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】本題考查化學電源新型電池，為高頻考點，明確各個電極上發(fā)生的反應、電解質(zhì)溶液中離子移動方向等知識點是解本題關鍵，會根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒進行計算，難點是電極反應式的書寫。2用陰離子交換膜控制電解液中OH的濃度制備納米Cu2O，反應為2CuH2OCu2OH2，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)生的反應為：2Cu 2e +2OH = Cu2O+H2OC 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21【答案】B【解析】【分析】根據(jù)裝置圖和電解總反應分析，Cu極為陽極，Cu極電極反應式為2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；Ti極為陰極，Ti極電極反應式為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1:2D 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 陽極的電極反應式為2Cl2e=Cl2 B 陰極的電極反應式為TiO24e=Ti2O2C 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)生氧化反應生成氧氣，電極反應式為：2O24e-=O2，故A錯誤；B項、電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應，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，導致氣體一氧化碳、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，注意把握電極反應式的書寫，圖中電源的正負極是解答的關鍵。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 石墨電極處的電極反應式為O24e=2O2B 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是負極、通入氧氣的電極II是正極，負極反應式為H2-2e-+CO32-CO2+H2O，正極反應式為O2+4e-+2CO2=2CO32-，右邊裝置是電解池，X是陰極、Y是陽極，陰極反應式為2H2O+2e-=H2+2OH-、陽極反應式為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式的書寫，解答本題的關鍵是根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷原電池的正負極。6如圖所示，其中甲池的總反應式為 ，下列說法正確的是A 甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，乙、丙池是化學能轉(zhuǎn)化電能的裝置B 甲池通入CH3OH的電極反應式為CH3OH6e2H2O=CO32-8HC 反應一段時間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使CuSO4溶液恢復到原濃度D 甲池中消耗280 mL(標準狀況下)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，作負極，電極反應為CH3OH6e8OH-=CO32-6H2O；O2得電子，化合價降低，作正極，電極反應為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與負極相連，作陰極；左側(cè)Pt是陽極。據(jù)以上分析解答?！驹斀狻緿項，丙池中，電解硝酸銀時，陰極析出金屬銀，甲池中的正極發(fā)生的電極反應為：O2+4e+2H2O=4OH-，消耗280mL（標準狀況下）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?！军c睛】用惰性電解電解硫酸銅溶液，反應為：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+2O2；由于反應后生成銅和氧氣，因此要把電解后的溶液恢復到電解前的狀態(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關于圖中裝置說法正確的是A 裝置中電流移動的途徑:正極FeM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,陰極上得電子發(fā)生還原反應；電解池工作時,電子從負極到陰極,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年法國化學家HM0issan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 鋼電極與電源的負極相連 B 電解過程需不斷補充的X是KFC 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某化學課外活動小組擬用鉛蓄電池進行電絮凝凈水的實驗探究，設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： Pb2e = Pb2+B 鉛蓄電池工作時SO42-向 Y 極移動C 電解池的反應僅有2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D 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】11H2S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）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。下列有關說法不正確的是（）A 過濾所得到沉淀的成分為S 和FeSB 與外接電源a極相連的電極反應為Fe2+eFe3+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（標準狀況）【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某化學課外活動小組擬用鉛蓄電池進行電絮凝凈水的實驗探究，設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： Pb2e = Pb2+B 鉛蓄電池工作時SO42-向 Y 極移動C 電解池的反應僅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2D 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電極反應為：PbO2SO424H2e=PbSO42H2O，故A錯誤；B、根據(jù)原電池的工作原理，SO42向負極移動，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，分別為2Al+6H2O2Al(OH) 3+3H2和2H2O2H2O2，故C錯誤；D、消耗103.5gPb，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為mol=1mol，陰極上的電極反應式為2H2e=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 當電路中通過1mol電子時，可得到lmolH3BO3B 將電源的正負極反接，工作原理不變C 陰極室的電極反應式為：2H2O-4e-O2+4H+D B(OH)4一穿過陰膜進入陰極室，Na+穿過陽膜進入產(chǎn)品室【答案】A【解析】【分析】陽極電極反應式為2H2O-4e-O2+4H+、陰極電極反應式為4H2O+4e-2H2+4OH-，陽極室中的氫離子通入陽膜進入產(chǎn)品室，B(OH)4一穿過陰膜進入產(chǎn)品室，發(fā)生反應：B(OH)4一+H+H2O+H3BO3，據(jù)此判斷。 【詳解】D陽極電極反應式為2H2O-4e-O2+4H+、陰極電極反應式為4H2O+4e-2H2+4OH-，陽極室中的氫離子通入陽膜進入產(chǎn)品室，B(OH)4一穿過陰膜進入產(chǎn)品室，發(fā)生反應：B(OH)4一+H+H2O+H3BO3，Na+穿過陽膜進入陰極室，D錯誤；答案選A?！军c睛】本題考查電解工作原理，側(cè)重考查學生分析判斷能力，明確各個電極上發(fā)生的反應、陰陽離子的移動方向、交換膜的作用是解本題的關鍵，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】