2014高考名师推荐化学电解池的工作原理、电极反应式的书写（带解析）.doc

1、2014高考名师推荐化学电解池的工作原理、电极反应式的书写（带解析） 选择题 高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍 (Ni)、铁做电极电解浓 NaOH溶液制备高铁酸盐 Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是 A铁是阳极，电极反应为 Fe-6e- 4H2O= 8H B镍电极上的电极反应为 2H 2e-=H2 C若隔膜为阴离子交换膜，则 OH-自右向左移动 D电解时阳极区 pH降低、阴极区 pH升高，最终溶液 pH不变 答案： B A选项， Fe与电源的正极相连，故 Fe为阳极，阳极发生氧化反应，因电解质溶液呈碱性，故不能得到 H ，正确的阳极反应式为 Fe-6e- 8OH-= 4H2O

2、；B选项， Ni电极为阴极，在阴极，水电离出的 H 发生还原反应生成 H2； C选项，由电极反应式知 OH-由左 (阴极 )向右 (阳极 )移动； D 选项，阳极区消耗 OH-，pH减小，阴极区生成 OH-， pH增大，由总反应式： Fe 2OH- 2H2O= 3H2可知，整个溶液碱性减小， pH减小。 图甲中电极均为石墨电极，下列叙述中正确的是 A电子沿 adcd路径流动 B b极的电极反应为 O2 4e- 4H =2H2O C通电初期乙中的总反应为 Cu H2SO4 CuSO4 H2 D反应过程中，甲、乙装置中溶液的 pH都逐渐减小 答案： C 电子可以沿着导线流动，在电解质溶液中是阴阳离

3、子的移动产生电流，即电子沿 ad、 cb路径流动；电池电解质为 NaOH，所以 b电极的电极反应为 O2 4e- 2H2O=4OH-；反应过程中，甲装置中产生水，所以溶液的 pH减小，但是乙装置中由于 H 被消耗，所以 pH增大。 如图所示， 为直流电源， 为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸， 为电镀槽。接通电路 (未闭合 K)后发现 上的 c点显红色。为实现铁片上镀铜，接通 K后，使 c、 d两点短路。下列叙述不正确的是 A b为直流电源的负极 B f极为阴极，发生还原反应 C e极材料为铁片， f极材料为铜片 D可选用 CuSO4溶液或 CuCl2溶液作电镀液 答案： C 依据 c点显红

4、色，可判断出 c极发生的反应为 2H 2e-=H2，故 c点连接的 b极为直流电源的负极， a极为直流电源的正极。依次确定 e极为阳极、发生氧化反应， f极为阴极、发生还原反应，则铜片作阳极、铁片作阴极，故 C错误。电镀液中要含有镀层金属的阳离子，故 D正确。 下列与装置有关的说法中正确的是 A图 a中 ,随着电解的进行溶液中 H+的浓度越来越大 B图 b中 ,Al电极作电池的负极 ,电极反应为 Al-3e- Al3+ C图 c中 ,发生的反应为 Co+Cd2+ Cd+Co2+ D图 d中， K 分别与 M、 N 连接 ,Fe电极均受到保护不会腐蚀 答案： D A选项 ,阴极电极反应 :2H+

5、2e- H2,阳极电极反应 :Fe-2e- Fe2+,溶液中 H+的浓度越来越小 ,错误 ;B选项生成 ,错误 ;C 选项由图可知 Cd为负极 ,失电子 ,错误 ;D选项相连后分别为电解池的阴极、原电池的正极 ,均被保护。 研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融 CaF2CaO 作电解质，利用右图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是 A由 TiO2制得 1 mol金属 Ti，理论上外电路转移 2 mol电子 B阳极的电极反应式为 C 2O2-4e-=CO2 C在制备金属钛前后，整套装置中 CaO 的总量减少 D若用铅蓄电池作该装置的供电电源， “

6、 ”接线柱应连接 Pb电极 答案： B 根据图中信息，电极反应为 阳极： C 2O2-4e-=CO2 阴极： 2Ca2 4e-=2Ca TiO2 2Ca=Ti 2CaO A项，制得 1 mol Ti，外电路应转移 4 mol e-； C项，制备钛前后， CaO 的总量保持不变； D项， “ ”接线柱应接外接电源的正极，即 PbO2。 电化学在日常生活中用途广泛，图甲是镁 次氯酸钠燃料电池，电池总反应为Mg ClO- H2O=Cl- Mg(OH)2，图乙是含 的工业废水的处理。下列说法正确的是 A图乙中 向惰性电极移动，与该极近的 OH-结合转化成 Cr(OH)3除去 B图乙的电解池中，有 0.

7、084 g阳极材料参与反应，阴极会有 336 mL的气体产生 C图甲中发生的还原反应是 Mg2 ClO- H2O 2e-=Cl- Mg(OH)2 D若图甲中 3.6 g镁溶液产生的电量用以图乙废水处理，理论可产生 10.7 g氢氧化铁沉淀 答案： C A 项，在电解池中，阴离子应该移向阳极，根据装置乙可知，惰性电极做阴极；B 项，未标明标准状况，故无法计算产生气体的体积； C 项，根据装置甲可知，镁做负极，发生电极反应是 Mg-2e-=Mg2 ； D项，图甲中溶解 3.6 g镁时，失去的电子是 0.3 mol，在图乙中阳极反应是 Fe-2e-=Fe2 ，根据电子守恒可得此时生成的 Fe2 是

8、0.15 mol，所以最后生成的氢氧化铁也是 0.15 mol即 16.05 g。 有关如图装置的叙述中，正确的是 A若 X为锌棒， Y为 NaCl溶液，开关 K 置于 M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外接电源的阴极保护法 B若 X为碳棒， Y为饱和 NaOH溶液，开关 K 置于 N 处，保持温度不变，则溶液的 pH保持不变 C若 X为银棒， Y为硝酸银溶液，开关 K 置于 N 处，铁棒质量将增加，溶液中银离子浓度将减小 D若 X为铜棒， Y为硫酸铜溶液，开关 K 置于 M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铁电极移动 答案： B A项，没有外加电源，属于牺牲阳极的阴极保护法； B项，

9、NaOH溶液是饱和的，电解时相当于电解水，温度不变， NaOH溶液浓度、 pH都不会改变； C项，溶液中 c(Ag )不变； D 项为原电池，铁作负极，电子应从铁极经外电路流向铜极。 某化学学习小组学习电化学后，设计了下面的实验装置图： 下列有关该装置图的说法中正确的是 A合上电键后，盐桥中的阳离子向甲池移动 B合上电键后，丙池为电镀银的电镀池 C合上电键后一段时间，丙池中溶液的 pH增大 D合上电键后一段时间，当丙池中生成标准状况下 560 mL气体时，丁池中理论上最多产生 2.9 g固体 答案： D 选项 A，甲池与乙池及盐桥构成了原电池，锌为负极，失电子生成锌离子进入甲池，盐桥中阳离子向

10、乙池移动， A错。选项 B，电镀银时，银应该作阳极，但丙池中银为阴极， B错。选项 C，丙池在电解过程中，不断生成 H ，溶液的pH减小。选项 D，丙池电解硝酸银溶液会生成氧气，丁池电解氯化镁溶液生成氯气、氢气和 Mg(OH)2沉淀，根据反应过程中的电子得失守恒可得物质的量关系 式： O2 2Mg(OH)2，根据丙池中生成气体 (即氧气 )的量可得 Mg(OH)2的物质的量为 0.05 mol，即 2.9 g， D正确。 填空题 电化学原理在工业生产中有着重要的作用，请利用所学知识回答有关问题。 (1)用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解

11、法处理硫化氢废气的一个重要内容。如是电解产生多硫化物的实验装置： 已知阳极的反应为 (x 1)S2-=Sx S2- 2xe-，则阴极的电极反应式是_ 当反应转移 x mol电子时，产生的气体体积为 _(标准状况下 )。 将 Na2S 9H2O 溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是 (用离子反应方程式表示 )： _。 (2)MnO2是一种重要的无机功能材料，制备 MnO2的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的 MnSO4溶液，阳极的电极反应式为 _。现以铅蓄电池为电源电解酸化的 MnSO4溶液，如图所示，铅蓄电池的总反应方程式为 _， 当蓄电池中有 4 mol H 被消耗时，

12、则电路中通过的电子的物质的量为 _，MnO2的理论产量为 _g。 (3)用图电解装置可制得具有净水作用的 。实验过程中，两极均有气体产生， Y极区溶液逐渐生成 电解过程中， X极区溶液的 pH_(填 “增大 ”“减小 ”或 “不变 ”)。 电解过程中， Y极发生的电极反应为 Fe-6e- 8OH-= 4H2O 和_，若在 X极收集到 672 mL气体，在 Y极收集到 168 mL气体 (均已折算为标准状况时气体体积 )，则 Y电极 (铁电极 )质量减少 _g。 答案： (1) 2H2O 2e-=2OH- H2(或 2H 2e-=H2) 11.2xL 2S2- O2 2H2O=2S 4OH- (

13、2)Mn2 -2e- 2H2O=MnO2 4H Pb PbO2 2H2SO4=2PbSO4 2H2O 2 mol 87 (3)增大 4OH-4e-=2H2O O2 0.28 (1)电解时，水电离的 H 在阴极发生得电子还原反应，生成 H2。根据电子守恒可知有 x mol电子转移，产生 H2 0.5x mol。 S2-具有较强还原性，易被空气中的氧气氧化，故配制溶液时需要氮气作保护气。 (2)根据题意 Mn2 失电子生成 MnO2，产物中的氧元素来源于水，生成 H ，再将电极方程式配平即可。 (3)图中 X极的电极反应为 2H 2e-=H2(或 2H2O 2e-=H2 2OH-)，所以 X极区的

14、 pH增大，由生成氢气 672 mL，可知得电子数为 0.06 mol， Y极生成氧气为 168 mL，失电子数 0.03 mol，由得失电子守恒可知铁失电子数为 0.03 mol，由电极反应可知铁溶解为 0.005 mol，即 0.28 g。 电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题： (1)以铜为阳极，以石墨为阴极，用 NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料 Cu2O 和一种清洁能源，则阳极反应式为 _，阴极反应式为_。 (2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是 _(填序号 )。 a 区铜片上有气泡产生 b 区铁片的电极反应式

15、为 2Cl-2e-=Cl2 c最先观察到变成红色的区域是 区 d 区和 区中铜片的质量均不发生变化 (3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为 2CH3CHO H2OCH3CH2OH CH3COOH 实验室中，以一定浓度的乙醛 -Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。 若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中 b极应通入 _(填 化学式 )，电极反应式为 _。电解过程中，阴极区 Na2SO4的物质的量_(填 “增大 ”、 “减小 ”或 “不变 ”)。 在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达 60%。若在两极区分别注入 1 m3乙醛含量为 3 000 mg/L的废水，可得到乙醇 _kg(计算结果保留小数点后一位 )。 答案： (1)2Cu H2O-2e-=Cu2O 2H 2H 2e-=H2 (2)d (3) CH4 CH4-8e- 10OH-= 7H2O 不变 1.9