1、1电解池 金属的电化学腐蚀与防护1下图表示的是钢铁在海水中的锈蚀过程。以下有关说法正确的是( )A该金属腐蚀过程为析氢腐蚀B正极为 C，发生的反应为氧化反应C在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀D正极反应为 O22H 2O4e =4OH解析：钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极；A 项，从图中看出，空气中的氧气减少，所以发生了吸氧腐蚀，错误；B 项，碳作正极，发生的反应为还原反应，错误；C 项，在酸性环境下，原电池的正极发生氢离子得电子的还原反应，析出氢气，即在酸性条件下发生的是析氢腐蚀，错误；D 项，吸氧腐蚀 时 ， 氧 气 在 正 极发 生 得 电 子 的 还 原 反 应
2、 ： O2 2H2O 4e =4OH ，故 D 正确；故选 D。答案：D2(2019宜宾诊断)用粗硅作原料，熔融盐电解法制取硅烷原理如图。下列叙述正确的是( )A电源的 B 极为负极B可选用石英代替粗硅C电解时，熔融盐中 Li 向粗硅移动D阳极反应：Si4H 4e =SiH4解析：根据该装置图，该装置为电解池，总反应为 Si2H 2=SiH4。H 2生成 H ，发生还原反应，Si 发生氧化反应。根据电解池，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，故通入 H2的那一极是阳极，故 A 是负极，B 是正极。故 A 错误；阳极粗硅失电子，若换成石英，即 SiO2，SiO 2中 Si 已经是4 价，无法再失
3、电子，故 B 错误；电解时，熔融盐中 Li 向阴极移动，故 C 错误；阳极粗硅生成 SiH4，故电极反应为 Si4H 4e =SiH4，故 D 正确；故选 D。答案：D23载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是 2CO24e 2H 2O=2CO4OH 。下列判断错误的是( )A上述电化学装置相当于电解池B上述装置进行的总反应为 2CO2=2COO 2C反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强D失电子的电极发生的反应是 4OH 4e =2H2OO 2
4、解析：该电池是利用化学能转化为电能，符合电解池原理，所以上述电化学装置相当于电解池，故 A 正确；该电池中，阴极上电极反应式为 2CO24e 2H 2O=2CO4OH ，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，得失电子相同条件下将两个电极反应式相加即得电池总反应式为 2CO2=2COO 2，故 B 正确；阴极反应生成的 OH 在阳极完全反应，电池总反应式为 2CO2=2COO 2，所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性不变，故 C 错误；阳极上氢氧根离子失电子生成氧气供给呼吸，电极反应式为4OH 4e =2H2OO 2，故 D 正确。答案：C4如图中 X 为电源，Y 为浸透饱和食盐水和酚酞试液的
5、滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后 Y 中央的紫红色斑向 d 端扩散。下列判断正确的是( )A滤纸上 c 点附近会变红色BCu 电极质量减小，Pt 电极质量增大CZ 中溶液的 pH 先减小，后增大D溶液中的 SO 向 Cu 电极定向移动24解析：紫红色斑即 MnO 向 d 端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知 d 端为阳 4极，即 b 为正极，a 为负极，c 为阴极，NaCl 溶液中 H 放电，产生 OH ，c 点附近会变红色，A 正确；电解硫酸铜溶液时，Pt 为阳极，溶液中的 OH 放电：4OH 4e =2H2OO 2，Cu 为阴极，溶液中的 Cu2 得电子，生成铜，总反应式为
6、2CuSO42H 2O 2CuO 22H 2SO4，Pt 电极附近生成 H ，则 SO 向 Pt 电= = = = =电 解 24极定向移动，B、D 不正确。随着电解的进行，Z 中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解3水，硫酸浓度增大，pH 减小，C 不正确。答案：A5用如图所示装置处理含 NO 的酸性工业废水，某电极反应式为 32NO 12H 10e =N2 6H2O，则下列说法错误的是( ) 3A电源正极为 A，电解过程中有气体放出B电解时 H 从质子交换膜左侧向右侧移动C电解过程中，右侧电解液 pH 保持不变D电解池一侧生成 5.6 g N2，另一侧溶液质量减少 18 g解析：根据电极反应
7、式可知，插入废水中的 Pt 电极为阴极，B 为直流电源的负极，则电源正极为 A，电解过程中有气体放出，A 项正确；左侧电极为阳极，水电离出来的氢氧根离子在阳极放电生成氢离子，氢离子从质子交换膜左侧向右侧移动，B 项正确；阳极电极反应 式 为 4OH 4e =O2 2H2O， 阴 极 电 极 反 应 式 为 2NO 12H 10e =N26H 2O， 3转移 20 mol 电子时，阳极生成 20 mol 氢离子，而阴极消耗 24 mol 氢离子，氢离子浓度减小，pH 增大，C 项错误；根据电极反应式，阳极电极反应式为 4OH 4e =O22H 2O，阴极电极反应式为 2NO 12H 10e =N
8、26H 2O，电解池阴极生成 5.6 g N2，转移电 3子的物质的量为 5.6 g28 gmol1 102 mol；每有 2 mol 水电解转移 4 mol 电子，则阳极被电解的水的质量为 1 mol18 gmol1 18 g，D 项正确。答案：C6把物质的量均为 0.1 mol 的 CuCl2和 H2SO4溶于水制成 100 mL 的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是( )A电路中共转移 0.6 NA个电子B阳极得到的气体中 O2的物质的量为 0.2 molC阴极质量增加 3.2 gD电解后剩余溶液中硫
9、酸的浓度为 1 molL1解析：阳极开始产生 Cl2，后产生 O2，阴极开始产生 Cu，后产生 H2，根据题意两极收集到的气体在相同条件下体积相同，则阴极产生 0.2 mol H2，阳极产生 0.1 mol Cl2和0.1 mol O2，则转移电子数为 0.6 NA，A 正确、B 错误；阴极析出铜 0.1 mol，即 6.4 g，C 错误；电解后溶液的体积未知，故不能计算浓度，D 错误。答案：A47用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗 KOH 溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )A阳极反应式为 4OH 4e =2H2OO 2B通电后阴极区附近溶液 pH 会增大CK 通过交换膜
10、从阴极区移向阳极区D纯净的 KOH 溶液从 b 口导出解析：A 项，阳极发生氧化反应，电极反应式为 4OH 4e =2H2OO 2，A 正确；B项，阴极发生还原反应，消耗氢离子产生氢气，必然会使溶液中氢离子浓度减小，所以溶液 pH 增大，B 正确；C 项，钾离子是通过交换膜从阳极移向阴极，这样才可以达到提纯氢氧化钾的作用，C 错误；D 项，纯净的 KOH 在阴极制得从 b 口排出，D 正确。答案：C8用 Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生原理如图所示，下列有关说法中不正确的是( )AX 为直
11、流电源的负极，Y 为直流电源的正极B阳极区 pH 增大C图中的 baD该过程中的产品主要为 H2SO4和 H2解析：由 图 可 知 与 X 电 极 相 连 的 电 极 区 发 生 还 原 反 应 ： 2H 2e =H2，所以 Pt()为阴极，X 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极，A 正确。在阴极区由于发生反应2H 2e =H2，破坏了附近的水的电离平衡，水继续电离，最终导致阴极区的 c(OH )增大，pH 增大，溶液碱性增强；在阳极区，发生反应 SO 2e H 2O=SO 2H ， HSO23 2 4 2e H2O=SO 3H ， 溶 液 中 的 c(H )增大，溶液的酸性增强，pH 减
12、小，B 错误。根 3 2 4据 B 选项的分析可知在阳极区由于不断产生硫酸，所以产生的硫酸的浓度比加入的硫酸的5浓度要大，C 正确。在反应的过程中，阳极区不断产生 H2SO4，阴极区不断产生 H2，阴极区得到的 Na2SO3溶液则循环使用，因此该过程中的产品主要为 H2SO4和 H2，D 正确。答案：B95 00 mL KNO3和 Cu(NO3)2的 混 合 溶 液 中 c(NO ) 0.6 molL1 ，用石墨作电极电解此 3溶液，当通电一段时间后，两极均收集到 2.24 L 气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为 500 mL，下列说法正确的是( )A原混合溶液中 c(K )为 0.2
13、 molL1B上述电解过程中共转移 0.2 mol 电子C电解得到的 Cu 的物质的量为 0.05 molD电解后溶液中 c(H )为 0.2 molL1解析：石墨作电极电解 KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH 4e =2H2OO 2，阴极先后发生两个反应：Cu 2 2e =Cu，2H 2e =H2。从收集到 O2为 2.24 L 可推知上述电解过程中共转移 0.4 mol 电子，而在生成 2.24 L H2的过程中转移 0.2 mol 电子，所以 Cu2 共得到 0.4 mol 0.2 mol0.2 mol 电子，电解前Cu2 的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量
14、都为 0.1 mol。电解 前 后 分 别 有 以 下 守 恒 关 系 ：c(K ) 2c(Cu2 ) c(NO )， c(K ) c(H ) c(NO )，不难算出：电解前 c(K )0.2 3 3molL1 ，电解后 c(H )04 molL 1 。答案：A10(2019景德镇模拟)(1)用间接电化学法除去 NO 的过程，如图所示：已知电解池的阴极室中溶液的 pH 在 47 之间，写出阴极的电极反应式：_。用离子方程式表示吸收池中除去 NO 的原理：_。(2)目前已开发出电解法制取 ClO2的新工艺。用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2(如图所示)，写出阳极产生6ClO2
15、的电极反应式：_。电解一段时间，当阴极产生的气体体积为 112 mL(标准状况)时，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_mol；用平衡移动原理解释阴极区 pH 增大的原因：_。解析：(1)阴极发生还原反应，是亚硫酸氢根离子得电子生成 S2O ，电极反应式为242HSO 2e 2H S2O 2H 2O；S 2O 与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮3 24 24气和亚硫酸氢根，离子反应方程式为 2NO2S 2O 2H 2O=N24HSO 。24 3(2)由题意可知，氯离子放电生成 ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为 Cl 5e 2H 2O=ClO24H
16、 。在阴极发生2H 2e =H2，氢气的物质的量为 0.005 mol，通过阳离子交换膜的阳离子为1 价离子，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 0.005 mol20.01 mol，电解时阴极 H浓度减小，使得 H2O OH H 的平衡向右移动，溶液的 pH 增大。答案：(1)2HSO 2e 2H =S2O 2H 2O 2NO2S 2O 2H 2O=N24HSO3 24 24 3(2)Cl 5e 2H 2O=ClO24H 0.01 在阴极发生 2H 2e =H2，H 浓度减小，使得 H2O OH H 的平衡向右移动，OH 浓度增大，pH 增大11利用电化学原理，将 NO2、O 2和熔融 K
17、NO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含 Cr2O 废水，如图所示。电解过程中溶液发生反应：27Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O。27(1)甲池工作时，NO 2转变成绿色硝化剂 Y，Y 是 N2O5，可循环使用。则石墨是电池的_极；石墨附近发生的电极反应式为_。(2)工作时，甲池内的 NO 向_极移动(填“石墨”或“石墨”)；在相同3条件下，消耗的 O2和 NO2的体积比为_。(3)乙池中 Fe()棒上发生的电极反应为_。7(4)若溶液中减少了 0.01 mol Cr2O ，则电路中至少转移了_mol 电子。27解析：(1)根据图示知甲池为燃料电池，电池工作时
18、，石墨附近 NO2转变成 N2O5，发生氧化反应，电极反应式为 NO2NO e =N2O5；石墨是电池的正极，O 2得电子发生3还原反应，电极反应式为 O24e 2N 2O5=4NO 。3(2)电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极，即甲池内的 NO 向石墨极移动；3根据两极的电极反应式 NO2NO e =N2O5、O 24e 2N 2O5=4NO ，根据得失电子守3 3恒知，在相同条件下，消耗 O2和 NO2的体积比为 14。(3)乙池为电解池，Fe()棒为电解池的阳极，发生的电极反应为 Fe2e =Fe2 。(4)根据反应 Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O
19、 知，若溶液中减少了 0.01 27mol Cr2O ，则参加反应的 Fe2 为 0.06 mol，根据电极反应：Fe2e =Fe2 知电路中27至少转移了 0.12 mol 电子。答案：(1)正 NO 2NO e =N2O53(2)石墨 14 (3)Fe2e =Fe2(4)0.1212(1)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解 NO 的原理如图 1，电源正极为_(填“A”或“B”)，阴极反应式为 3_。(2)如图 2 是一种用电解原理来制备 H2O2，并用产生的 H2O2处理废氨水的装置。为了不影响 H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量 HNO3调节溶液的 pH 约为 5，则
20、所得溶液中 c(NH )_c(NO )(填“” “”或“”)。 4 3IrRu 惰性电极吸附 O2生成 H2O2，其电极反应式为_。8理论上电路中每转移 3 mol e ，最多可以处理废氨水中溶质(以 NH3计)的质量是_g。(3)电解法也可以利用 KHCO3使 K2CO3溶液再生。其原理如图 3 所示，KHCO 3应进入_室(填“阴极”或“阳极”)。简述再生 K2CO3的原理：_。解析：(1)由题给原理图可知，AgPt 电极上 NO 发生还原反应生成氮气，因此 3AgPt 电极为阴极，电极反应式为 2NO 12H 10e =N26H 2O，则 B 为电源负极， 3A 为电源正极。(2)溶液呈
21、现电中性， c(NH ) c(H ) c(NO ) c(OH )，pH 约为 5 呈酸性，即 4 3c(H )c(OH )，则 c(NH ) c(NO )；IrRu 惰性电极吸附氧气，氧气得电子发生还 4 3原反应：O 22H 2e =H2O2；4NH 33O 2=2N26H 2O 中，4 mol 氨气转移 12 mol 电子，因此转移 3 mol 电子时，最多可以处理氨水中溶质 NH3的物质的量为 1 mol，其质量为 17 g。(3)根据题图所示，可知在阴极水电离产生的 H 获得电子变为氢气逸出，产生的 OH和 HCO 反应生成 CO ，使得 K2CO3再生。 3 23答案：(1)A 2NO 12H 10e =N26H 2O 3(2) O 22H 2e =H2O2 17(3)阴极 在阴极水电离产生的 H 得电子生成 H2，产生的 OH 和 HCO 反应生成 CO 3，使得 K2CO3再生239
