1、1第 2 节 电能转化为化学能电解课后达标检测一、选择题1某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )选项 A B C Da 电极 阳极 阴极 阳极 阴极d 极 正极 正极 负极 负极Q 离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子解析：选 B。电子由电源的负极流出，故 a 是阴极、d 是正极，溶液中阳离子移向阴极。2下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )解析：选 C。在镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连；镀件应作阴极，与电源负极相连。3下列电解质溶液用惰性电极进行电解时，一段时间后，溶液的 pH 增大的是( )A稀碳酸钠溶液 B硫酸钠溶液
2、C稀硫酸 D硫酸铜溶液解析：选 A。A 项，电解稀碳酸钠溶液，实质是电解水，碳酸钠溶液浓度增大，pH 增大，故符合；B 项，电解硫酸钠溶液实质也是电解水，但溶液仍为中性，pH 不变；C 项，电解稀硫酸实质是电解水，硫酸浓度增大，pH 减小；D 项，电解硫酸铜生成硫酸、氧气和铜，故 pH 减小。4火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等)，其性能远不能达到电气工业2的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时( )A粗铜接电源负极B纯铜作阳极C杂质都将以单质形式沉淀到池底D纯铜片增重 2.56 g，电路中通过的电子为 0.08 mol解析：选 D。电解精炼铜时，粗铜作阳极，接电源
3、正极，纯铜作阴极，接电源负极，A、B 两项错误；由于阳极反应有 Zn2e =Zn2 、Fe2e =Fe2 等，则 Zn、Fe 等杂质不能沉淀到池底，C 项错误；由 Cu2e 可知 n(e )2 n(Cu)2 0.08 2.56 g64 gmol 1mol，D 项正确。5(2019大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的 CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入 0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和 pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为( )A0.4 mol B0.5 molC0.6 mol D0.8 mol解析：选 C。Cu 2(OH)
4、2CO3可改写为 2CuOH2OCO2，因反应后生成的 CO2离开溶液，所以加入 0.1 mol Cu2(OH)2CO3相当于加入 0.2 mol CuO、0.1 mol H 2O，根据关系式：2CuO O 2 4e 2 mol 4 mol0.2 mol 0.4 mol2H2O O 2 4e 2 mol 4 mol0.1 mol 0.2 mol则转移电子的物质的量0.4 mol0.2 mol0.6 mol。6. (2019包头模拟)电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是( )A可以用铝片或铜片代替铁片
5、B阳极产生的气体可能是 O2C电解过程中 H 向阳极移动D若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸3解析：选 B。电解原理是铁做阳极发生氧化反应生成 Fe2 ，阴极水中 H 放电生成 H2，阳极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。A 项，铜盐无净水作用，错误；B 项，阳极可能有少量 OH 放电，正确；C 项，H 在阴极放电，向阴极移动，错误；D 项，加入的硫酸会与胶体反应，错误。7.CN 污染可用电解方法除去，其装置如图所示。已知电解时控制溶液 pH 为 910 并加入食盐，阳极产生的 ClO 将 CN 氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )A不能用铁作阳极材料B加入食盐的目的是阳极产生
6、 ClOC阴极的电极反应式为 2H2O2e =H22OH D除去 CN 的反应为 2CN 5ClO 2H =N22CO 25Cl H 2O解析：选 D。若用铁作阳极，则铁被氧化，阳极不能产生 ClO ，达不到除去 CN 的目的，A、B 项正确。H 2O 电离出的 H 在阴极获得电子生成 H2，同时生成 OH ，其电极反应式为 2H2O2e =H22OH ， C 项正确。因为溶液呈碱性，所以除去 CN 的反应中不能出现 H ，D 项错误。8(2019海南五校联考)工业上常用 NCl3制备消毒剂 ClO2，利用如图装置电解氯化铵和盐酸的混合溶液可制备 NCl3(已知 NCl3的水溶液具有漂白性)。
7、下列推断正确的是( )A石墨极为正极B铁极附近溶液的 pH 减小C每生成 1 mol NCl3必转移 3 mol 电子D电解反应为 NH4Cl2HCl NCl33H 2= = = = =通 电 解析：选 D。石墨极为阳极，A 错误；铁极为阴极，电极反应式为 2H 2e =H2，铁极附近溶液的酸性逐渐减弱，pH 增大，B 错误；每生成 1 mol NCl3必转移 6 mol 电子，C 错误；根据电解原理可知 D 正确。9(2018高考全国卷)最近我国科学家设计了一种 CO2H 2S 协同转化装置，实现对天然气中 CO2和 H2S 的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为 ZnO 石墨烯(石墨烯
8、4包裹的 ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为EDTAFe 2 e = EDTAFe 32EDTAFe 3 H 2S= 2H S2EDTAFe 2该装置工作时，下列叙述错误的是( )A阴极的电极反应：CO 22H 2e = COH 2OB协同转化总反应：CO 2H 2S= COH 2OSC石墨烯上的电势比 ZnO 石墨烯上的低D若采用 Fe3 /Fe2 取代 EDTAFe 3 /EDTAFe 2 ，溶液需为酸性解析：选 C。阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为 CO22e 2H =CO H2O，A 项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为 CO2H
9、2S=SCOH 2O，B 项正确；石墨烯做阳极，其电势高于 ZnO 石墨烯的，C 项错误；Fe 3 、Fe 2 在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在酸性较强的介质中，D项正确。二、非选择题10如图表示一个电解池，装有电解液 a；X、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液。电解池中 X 极上的电极反应式为_，在 X 极附近观察到的现象是_。Y 电极上的电极反应式为_，检验该电极反应产物的方法是_。(2)用上述装置电解精炼铜。5X 电极材料为_，电极反应式为_。Y 电极材
10、料为_，主要电极反应式为_。解析：(1)用惰性电极电解饱和 NaCl 溶液时，阳极反应 2Cl 2e =Cl2；阴极反应 2H 2e =H2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以 X 为阴极，Y 为阳极。X 极在反应过程中消耗了 H2O 电离出的 H ，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y 极产生 Cl2，能使湿润的淀粉KI 试纸变成蓝色。(2)电解精炼 Cu 时，含杂质的 Cu 为阳极，纯 Cu 为阴极。反应过程中阳极上的 Cu 以及比 Cu 活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比 Cu 差的金属形成阳极泥；在阴极只有 Cu2 能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电
11、子。根据装置图，X 为阴极，Y 为阳极。所以，X 电极的材料是纯铜，电极反应式为 Cu2 2e =Cu；Y 电极材料是粗铜，主要电极反应式为 Cu2e =Cu2 。答案：(1)2H 2e =H2 有气泡产生，溶液变红2Cl 2e =Cl2 把湿润的淀粉KI 试纸放在 Y 电极附近，试纸变蓝色(2)纯铜 Cu 2 2e =Cu 粗铜 Cu2e =Cu211(2019南平模拟)如图，p、q 为直流电源的两极，A 由2 价金属单质 X 制成，B、C、D 为铂电极，接通电源，金属 X 沉积于 B 极，同时 C、D 上产生气泡。试回答：(1)p 为_极，A 极发生了_反应。(2)C 为_极，试管里收集到
12、的气体是_；D 为_极，试管里收集到的气体是_。(3)C 极的电极方程式是_。(4)当反应进行一段时间后，A、B 电极附近溶液的 pH_(填“增大” “减小”或“不变”)。解析：由 B 极上有金属 X 沉积，可知电极反应为 X2 2e =X，则 B 极为阴极，故 q为负极、p 为正极，进而推知 C 为阳极、D 为阴极，C 极反应为2H2O4e =4H O 2，D 极反应为 2H 2e =H2。答案：(1)正 氧化 (2)阳 氧气 阴 氢气(3)2H2O4e =4H O 2(4)不变612工业上可用电解法来处理含 Cr2O 的酸性废水，最终可将 Cr2O 转化成 Cr(OH)327 27沉淀而除
13、去。如图为电解装置示意图(电极材料分别为铁和石墨)。请回答下列问题：(1)装置中的 b 电极是_(填“阳极”或“阴极”)。(2)a 电极的电极反应为_。(3)完成 b 电极附近溶液中发生反应的离子方程式：Cr2O 6Fe 2 14H =_。27(4)电解时用铁而不用石墨作阳极的原因是_。解析：(1)装置中的 b 电极连接电源的正极，则 b 电极为阳极。(2)a 电极为电解池的阴极，溶液中的 H 得电子，电极反应为 2H 2e =H2。(3)Cr 2O 把 Fe2 氧化为27Fe3 ，Cr 2O 自身被还原为 Cr3 ，根据元素守恒推知，同时生成 H2O，所以生成物为27Cr3 、Fe 3 、H
14、 2O。(4)除去 Cr2O 需要还原剂 Fe2 ，用 Fe 作阳极可产生还原剂 Fe2 ，27而石墨作阳极则不能提供还原剂。答案：(1)阳极 (2)2H 2e =H2 (3)2Cr 3 6Fe 3 7H 2O (4)Fe 作阳极，可产生还原剂 Fe2 ，而石墨作阳极不能提供还原剂13ClO 2为一种黄绿色气体，是目前国际上公认的高效、广泛、快速、安全的杀菌剂。制备 ClO2的新工艺是电解法。(1)如图表示用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2，写出阳极产生ClO2的电极反应式：_；图中 b 电极为_(填“阳极”或“阴极”)。(2)电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体 112
15、 mL 时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为_mol，阴极区 pH_(填“变大” “变小”或“不变”)。(3)ClO2对污水中的 Fe2 、Mn 2 、S 2 、CN 等有明显去除效果，某工厂中污水含CN (a mol/L)，现用 ClO2把 CN 氧化成两种无毒气体，写出该反应的离子方程式：7_。解析：(1)电解液中阳离子由阳极移向阴极，故由图知左边是阳极，右边是阴极(b 是阴极)。(2)阴极产生的是 H2， n(H2)0.005 mol，转移的电子为 0.01 mol，通过阳离子交换膜的为 H ，故 n(H )0.01 mol；阴极区 H 放电，pH 变大。(3)根据电子得失
16、守恒和原子守恒得 2ClO22CN =N2 2CO22Cl 。答案：(1)Cl 5e 2H 2O=ClO24H 阴极(2)0.01 变大(3)2ClO22CN =N22CO 22Cl 14以二甲醚(CH 3OCH3)空气燃料电池为电源进行如下实验，装置如图所示。装置 D为精炼粗银，e 电极为粗银(含有铁、铜杂质)。x、y、a、b、c、d 电极均为石墨。B、C、D 装置中溶液体积为 100 mL，反应前后忽略溶液体积变化(装置中电解质溶液都过量)。请回答下列问题：(1)f 电极的材料是_；d 电极的名称是_(填“阴极”或“阳极”)。(2)写出 x 电极的电极反应式：_。(3)b 电极附近可能的现
17、象是_。检验 a 电极附近产生的气体的方法是_。(4)已知 f 电极净增质量为 21.6 g 时，C 装置两极收集的气体体积相同(同温同压下)，则原溶液中 c(CuSO4)_。解析：本题的突破口是 e 电极为粗银，精炼银时粗银作阳极。根据原电池与电解池、电解池与电解池连接关系推知电极名称如下：电极代号 x y a b c d e f电极名称 负极 正极 阳极 阴极 阳极 阴极 阳极 阴极(1)精炼银时，纯银作阴极。(2)CH 3OCH3在负极(x 电极)发生氧化反应，在碱性条件下生成碳酸盐。(3)b 电极的电极反应式为 2H2O2e =2OH H 2，b 电极附近有气体逸出且溶液变红色。a 电
18、极附近产生氯气，可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。(4) n(Ag)0.2 mol，根据放电顺序，C 装置中 c 电极反应式为21.6 g108 gmol 14OH 4e =2H2OO 2，d 电极反应式为 Cu2 2e =Cu(先)，2H 2e =H2(后)，8根据得失电子守恒知， n(O2)0.05 mol，则n(H2)0.05 mol， n(Cu) n(Cu2 ) 0.05 0.05 mol4 0.05 mol22mol， c(CuSO4) 0.5 molL 1 。0.05 mol0.1 L答案：(1)纯银 阴极(2)CH3OCH312e 16OH =2CO 11H 2O23(3)有气体逸出且溶液变红色 用镊子夹一片湿润的淀粉碘化钾试纸，接近 a 电极，试纸变蓝色，则证明生成了氯气 (4)0.5 molL 1
