2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 主題17 電解原理及應(yīng)用補(bǔ)差試題 新人教版選修4.doc

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主題17 電解原理及應(yīng)用 1．電解食鹽水時(shí)，產(chǎn)生氫氧化鈉的電極是 A．正極 B．負(fù)極 C．陽極 D．陰極 【答案】D 【解析】電解食鹽水時(shí)，陰極反應(yīng)為 ；陽極反應(yīng)為 ，產(chǎn)生氫氧化鈉的電極是陰極，故D正確。 2．清華大學(xué)王曉琳教授首創(chuàng)三室膜電解法制備LiOH，其工作原理如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是 A．X電極連接電源負(fù)極 B．N為陽離子交換膜 C．Y電極反應(yīng)式為 O2+2H2O+4e-=4OH- D．制備2.4g LiOH產(chǎn)生的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24 L 【答案】B 點(diǎn)睛：明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)、各個(gè)區(qū)域電解質(zhì)溶液成分是解本題的關(guān)鍵，該電解池實(shí)質(zhì)是電解水，根據(jù)圖知，Y極導(dǎo)出的LiOH，則Y極是水電離出的氫離子放電生成氫氣，陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，氫氧根濃度增大，故Y為電解池的陰極；X極導(dǎo)出的是硫酸，則X極應(yīng)為水電離出的氫氧根放電，則X極為陽極，陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H++O2↑。 3．如圖電化學(xué)原理可用于治理水中硝酸鹽的污染，下列說法不正確的是 A．A為電源正極 B．在Pt電極上發(fā)生氧化反應(yīng) C．陰極電極反應(yīng)式為NO3-+6H2O+10e-==N2+12OH? D．若電路轉(zhuǎn)移10mol電子質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液質(zhì)量減少18g 【答案】C 【考點(diǎn)定位】本題考查了電解原理 【名師點(diǎn)晴】該題為高頻考點(diǎn)，根據(jù)N元素化合價(jià)變化確定陰陽極、正負(fù)極，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，易錯(cuò)選項(xiàng)是D，注意氫離子還進(jìn)入陰極室，很多同學(xué)往往只考慮析出的氣體而導(dǎo)致錯(cuò)誤，為易錯(cuò)點(diǎn)。 4．如圖所示甲、乙兩個(gè)裝置,所盛溶液體積和濃度均相同且足量,電極鋁和鎂都已除去表面氧化膜，當(dāng)兩裝置電路中通過的電子都是1mol時(shí),下列說法不正確的是 A．溶液的導(dǎo)電能力變化:甲＞乙 B．溶液的質(zhì)量減小程度:甲＞乙 C．甲中陰極和乙中鎂電極上析出物質(zhì)質(zhì)量:甲=乙 D．電極反應(yīng)式:甲中陽極:2Cl--2e-=Cl2↑ 【答案】C 考點(diǎn)：考查原電池和電解池的原理 5．用鉑作電極電解CuSO4溶液。若兩極均得到標(biāo)況下11.2L氣體，則陰極上析出Cu的質(zhì)量為 A．64g B．48g C．32g D．16g 【答案】C 【解析】 試題分析：鉑電極電解CuSO4溶液，陰陽兩極均產(chǎn)生11.2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）物質(zhì)的量為0.5mol，陽極電極反應(yīng)：4OH--4e-=2H2O+O2↑，則產(chǎn)生0.5mol O2，轉(zhuǎn)移2mol電子。惰性電極電解硫酸銅溶液，兩個(gè)電極都生成氣體，說明陰極上溶液中陽離子Cu2+ 全部放電后，溶液中H+繼續(xù)放電生成0.5mol H2，轉(zhuǎn)移1mol電子，另外1mol電子則是Cu2+ 得到后生成Cu。則根據(jù)Cu2+ + 2e- = Cu可知，所以生成銅的質(zhì)量=0.5mol64g/mol=32g；故答案選C。 考點(diǎn)：電化學(xué)計(jì)算 6．取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圓呈淺紅色。則下列說法錯(cuò)誤的是 A．a(chǎn)電極生成物是Cl2 B．b電極與電源的負(fù)極相連接 C．電解過程中，水是氧化劑 D．b電極附近溶液的呈酸性 【答案】D 考點(diǎn)：考查電解飽和食鹽水的有關(guān)判斷 7．用酸性氫氧燃料電池電解苦鹵水(含Cl-、Br、Na、Mg2+)的裝置如圖(a、b為石墨電極)所示,下列說法正確的是( ) A．電池工作時(shí),正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH- B．電解時(shí),電子流動(dòng)路徑:負(fù)極→外電路→陰極→溶液→陽極→正極 C．試管中NaOH溶液是用來吸收電解時(shí)產(chǎn)生的Cl2 D．忽略能量損耗,當(dāng)電池中消耗2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2時(shí),b極會(huì)產(chǎn)生0.1mol氣體 【答案】D 【解析】 【詳解】 A.氫氧燃料電池中，正極通入的是氧氣.在酸性電解質(zhì)溶液中.電極反應(yīng)式為O2+4e﹣+4H+=2H2O；A錯(cuò)誤； B.電子只能在外電路中運(yùn)動(dòng)，不能通過電解質(zhì)痳液，電解質(zhì)溶液中是靠離子的移動(dòng)來傳遞電荷的，B錯(cuò)誤； C.溶液中陰離子的放電順序是Br->Cl->OH-，試管中NaOH溶液主要是用來吸收產(chǎn)生的溴蒸氣.也吸收可能產(chǎn)生的Cl2，C錯(cuò)誤； D.2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氫氣的物質(zhì)的量為2.24/22.4=0.1mol，充當(dāng)電池中消耗0.1molH2時(shí)，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，若忽略能量損耗.則在電解池的陰極（b極），也會(huì)產(chǎn)生0.1molH2，D正確； 綜上所述，本題選D。 8．如圖所示，a、b、c、d均為鉑電極 要滿足的條件： ①工作一段時(shí)間后，甲槽電解液pH上升，而乙槽電解液pH下降； ②b、c兩極放電離子的物質(zhì)的量相等。 則應(yīng)選用的電解液是（ ） 組 A B C D 甲槽 NaOH Cu(NO3)4 KCl Na2SO3 乙槽 CuSO4 NaCl AgNO3 NaNO3 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】 【詳解】 A.甲槽是電解水，氫氧化鈉溶液pH增大，b電極是陽極.電極反應(yīng)為4OH--4e﹣=O2↑+2H2O； 乙槽電解硫酸銅溶液，溶液pH減?。籧電極為陰極.電極反應(yīng)為Cu2++2e﹣═Cu；依據(jù)電子守恒可知，b、c兩極上反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量不相等，A錯(cuò)誤； B.甲槽是電解硝酸銅溶液，溶液pH減小，b電極是陽極.電極反應(yīng)為4OH--4e﹣= O2↑+2H2O；乙槽電解氯化鈉溶液，溶液pH增大，c電極是陰極.電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑；依據(jù)電子守恒可知，b、c兩極上反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量相等，B錯(cuò)誤； C.甲槽是電解氯化鉀溶液.溶液pH增大.b電極是陽極.電極反應(yīng)為2Cl--2e﹣═Cl2↑；乙槽電解硝酸銀溶液，溶液PH減小，c電極為陰極，電解反應(yīng)為2Ag++2e﹣═2Ag，依據(jù)電子守恒可知.b、c兩極上反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量相等，C正確； D.甲槽是電解水，溶液pH不變；乙槽電解水，溶液PH不變，D錯(cuò)誤； 綜上所述，本題選C。 9．將圖Ⅰ所示裝置通電10 min后，撤掉直流電源，連接成圖Ⅱ所示裝置，可觀察到U形管左側(cè)鐵電極表面析出了白色膠狀物質(zhì)，U形管右側(cè)液面上升。下列說法正確的是(　　) A．同溫同壓下，裝置Ⅰ中石墨電極上方得到的氣體比鐵電極上方得到的氣體多 B．裝置Ⅱ中鐵電極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2↓ C．裝置Ⅱ中石墨電極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ D．裝置Ⅰ通電10 min后，鐵電極附近溶液的pH降低 【答案】B 【解析】 D．裝置Ⅰ中鐵電極是陰極，氫離子放電產(chǎn)生H2：2H2O+2e-＝H2↑+2OH-，由于有OH-生成，故溶液的pH升高，D錯(cuò)誤。 答案選B。 10．下列有關(guān)電化學(xué)裝置的說法正確的是(　　) 圖a　　　　　　　　圖b 圖c　　　　　　　　圖d A．利用圖a裝置處理銀器表面的黑斑Ag2S，銀器表面發(fā)生的反應(yīng)為Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－ B．圖b裝置電解一段時(shí)間后，銅電極溶解，石墨電極上有亮紅色物質(zhì)析出 C．圖c裝置中的X若為直流電源的負(fù)極，則該裝置可實(shí)現(xiàn)粗銅的精煉 D．若圖d裝置中的M為海水，則該裝置可通過“犧牲陽極的陰極保護(hù)法”使鐵不被腐蝕 【答案】A 【解析】 11．將氯堿工業(yè)與燃料電池聯(lián)合能夠有效降低能源消耗，如圖是該工藝的圖示(電源及電極未標(biāo)出)，請(qǐng)回答下列問題。 （1）電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))的化學(xué)方程式為_____________________________。 （2）物質(zhì)X為______________，裝置Ⅰ和Ⅱ中屬于燃料電池的是______________。 （3）裝置Ⅰ中，NaOH溶液濃度m%_________填“＞”或“＜”）n%。 （4）利用裝置Ⅱ可獲得10mol/L鹽酸，該產(chǎn)品出口為______________________填“A”或“B”）。 【答案】（1）2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；（2）Cl2；Ⅱ；（3）＜；（4）A。 考點(diǎn)：考查電解原理和燃料電池等知識(shí)。 12．從NO3—、SO42—、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對(duì)其溶液進(jìn)行電解。 （1）兩極分別放出H2和O2時(shí)，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是_________________。 （2）若陰極析出金屬，陽極放出O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是_________________。 （3）兩極分別放出氣體，且體積比為1:1，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是_________________。 【答案】、、 、、 、 【解析】 【點(diǎn)睛】 用鉑電極電解溶液時(shí)，有電解溶質(zhì)型，如氯化銅溶液、鹽酸；有電解溶質(zhì)和溶劑（水）型，分為“生酸放氧型”， “生堿放氫型”；有電解溶劑（水）型，如氫氧化鈉溶液、硫酸溶液、硝酸鉀溶液等。 13．電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液，同時(shí)得到乳酸的原理如下圖所示（“HA ”表示乳酸分子，A－表示乳酸根離子）。 （1）陽極電極反應(yīng)式為__________； （2）簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理________________________； （3）電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的pH約為6~8 ，此時(shí)進(jìn)入濃縮室的OH－可忽略不計(jì)。400 mL10 g/L 乳酸溶液通電一段時(shí)間后，濃度上升為 145 g/L(溶液體積變化忽略不計(jì))，則陰極上產(chǎn)生的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為___________L(乳酸摩爾質(zhì)量為90g/ mol ）。 【答案】 4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑ 陽極OH-放電，c(H+)增大，H+從陽極通過陽離子交換膜進(jìn)入濃縮室A-通過陰離子交換膜從陰極進(jìn)入濃縮室，H++A— = HA，乳酸濃度增大 6.72 【解析】（1）在陽極溶液中的陰離子放電，由于OH-的放電能力大于含氧酸根離子，所以在陽極OH-放電，該電極的電極反應(yīng)式為4OH-－4e-=2H2O+O2↑；（2）濃縮室中得到濃乳酸的原理是在陽極OH-放電，c(H+)增大，H+從陽極通過陽離子交換膜進(jìn)入濃縮室；A-通過陰離子交換膜從陰極進(jìn)入濃縮室，H++A-=HA，所以乳酸濃度增大；（3）反應(yīng)過程中產(chǎn)生的乳酸的質(zhì)量是0.400 L（145g/L －10g/L）=54g，則乳酸的物質(zhì)的量是54g90g/ mol=0.6mol；因?yàn)樵诜磻?yīng)過程乳酸根離子結(jié)合的H+離子的個(gè)數(shù)與反應(yīng)過程中放電的H+或OH-的個(gè)數(shù)相等，所以n(H2)=1/2n(乳酸)=0.3mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積是 0.3mol22.4L/mol=6.72L。 14．工業(yè)含鉻(Cr)廢水的處理原理是將Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3＋，再將Cr3＋轉(zhuǎn)化為沉淀．廢水pH與Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3＋的關(guān)系如圖1，實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)電解法處理含鉻廢水的裝置如圖2： 有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示： 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cr(OH)3 開始沉淀的pH 1.9 7.5 4.3 完全沉淀的pH 3.4 9.7 7.6 請(qǐng)根據(jù)以上知識(shí)回答下列問題： （1）含鉻廢水預(yù)處理的方法是 。 （2）電解過程中陽極質(zhì)量減小，陰極有氣體產(chǎn)生，寫出兩極的電極反應(yīng)式： 陽極 ，陰極 。 （3）寫出Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3＋的離子方程式： 。 （4）每處理1molCr2O72－，外電路中轉(zhuǎn)移 mol電子。 （5）電解過程中解液的pH (填增大、減小或不變) （6）處理過程中，當(dāng)廢水顏色不再發(fā)生明顯變化時(shí)，切斷電源，取出電極。此時(shí)，溶液中的陽離子有Fe2＋、Fe3＋、Cr3＋，若想用調(diào)節(jié)pH的方法得到純凈的Cr(OH)3沉淀，應(yīng)先向溶液中加入適量的 ，再調(diào)節(jié)pH= ，過濾后繼續(xù)調(diào)節(jié)pH= 8。 【答案】（1）調(diào)節(jié)pH值至1左右 （2）陽極：Fe-2e－=Fe2＋ 陰極：2H＋+2e－H2↑ （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，每處理1molCr2O72－，需要6molFe2+，外電路中轉(zhuǎn)移12mol電子。 （5）電解過程中陰極H+放電，發(fā)生還原反應(yīng)，除Cr時(shí)也要消耗H+，則電解液的pH增大； （6）根據(jù)Fe2＋、Fe3＋、Cr3＋完全沉淀時(shí)的溶液pH可知，在沉淀Cr3＋時(shí)需要先將Fe2＋氧化為Fe3＋，為不引入新的雜質(zhì)，同時(shí)考慮環(huán)境的污染，可選擇使用H2O2氧化Fe2＋，先調(diào)節(jié)溶液pH=(3.4~4.3)使Fe3+完全沉淀，而Cr3+不沉淀，過濾后繼續(xù)調(diào)節(jié)pH= 8，促進(jìn)Cr3+完全沉淀。 【考點(diǎn)定位】考查氧化還原反應(yīng)、電解原理及混合物的分離等。 【名師點(diǎn)晴】電解池中陽極電解產(chǎn)物的判斷需要注意兩點(diǎn)，即首先看“電極材料”：若陽極材料是除金、鉑以外的其他金屬，則在電解過程中，優(yōu)先考慮陽極材料本身失去電子被氧化，而不考慮溶液中陰離子放電的難易。其次看“離子放電的難易”：若陽極材料是惰性電極，則在電解過程中首先分析溶液中離子放電的難易。