1、- 1 -专题 27 电解池的基本原理（满分 42 分 时间 20 分钟）姓名：_ 班级：_ 得分：_1某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如下图所示，该装置能将 H2O 和 CO2转化为糖类(C6H12O6)和 O2，X、Y 是特殊催化剂型电极，下列说法正确的是A 电源 a 极为正极B 该装置中 Y 电极发生还原反应C X 电极的电极反应式为 6CO2+24H+24e-=C6H12O6+6H2OD 理论上，每生成 22.4L(标准状况下)O 2,必有 4mol H+由 X 极区向 Y 极区迁移【答案】C【解析】【详解】【点睛】本题考查化学电源新型电池，为高频考点，明确各个电极上发生的反应、电
2、解质溶液中离子移动方向等知识点是解本题关键，会根据转移电子守恒进行计算，难点是电极反应式的书写。2用阴离子交换膜控制电解液中 OH 的浓度制备纳米 Cu2O，反应为- 2 -2CuH 2O Cu2OH 2，装置如图，下列说法中正确的是A 电解时 Cl-通过交换膜向 Ti 极移动B 阳极发生的反应为：2Cu 2e +2OH = Cu2O+H2OC 阴极 OH-放电，有 O2生成D Ti 电极和 Cu 电极生成物物质的量之比为 21【答案】B【解析】【分析】根据装置图和电解总反应分析，Cu 极为阳极，Cu 极电极反应式为 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O；Ti 极为阴极，Ti 极电极反应
3、式为 2H2O+2e-=H2+2OH -；电解池中阴离子通过阴离子交换膜向阳极移动；据此分析作答。 【详解】3下列叙述正确的是A 合成氨生产过程中将 NH3液化分离，可提高 N2、H 2的转化率，同时可以加快正反应速率B 电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量大C 用惰性电极电解 K2SO4溶液，阴极产物和阳极产物的物质的量之比为 1:2- 3 -D 镀层破损后，镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀【答案】D【解析】【详解】4下图为 EFC 剑桥法用固体二氧化钛(TiO 2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO 2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛
4、。下列说法中正确的是A 阳极的电极反应式为 2Cl 2e =Cl2 B 阴极的电极反应式为TiO24e =Ti2O 2C 通电后，O 2 、Cl 均向阴极移动 D 石墨电极的质量不发生变化【答案】B【解析】【分析】由题意和装置图可知，阴极上 TiO2放电生成纯钛，阳极上 O2 离子放电生成氧气，生成的氧气在高温下与石墨电极反应生成一氧化碳和二氧化碳。 【详解】A 项、由装置示意图可知，电解池的阳极是 O2 离子放电， O2 离子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为：2O 24e-=O2，故 A 错误；B 项、电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧化钛电极本身得电子的过程，即- 4 -TiO2+
5、4e -=Ti+2O2-，故 B 正确；C 项、电解池中，电解质里的阴离子 O2-、Cl -均移向阳极，故 C 错误；D 项、石墨电极会和阳极上产生的氧气之间发生反应，导致气体一氧化碳、二氧化碳的出现，所以电解本身会消耗，质量减轻，故 D 错误。故选 B。【点睛】本题考查电解池的工作原理，注意把握电极反应式的书写，图中电源的正负极是解答的关键。5以 H2、O 2、熔融盐 Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备 Fe(OH)2，装置如图所示，其中电解池两极材料分别为铁和石墨，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。则下列说法正确的是A 石墨电极处的电极反应式为 O24e =2O2B X
6、 是铁电极C 电解池中的电解液为蒸馏水D 若将电池两极所通气体互换，X、Y 两极材料也互换，实验方案更合理【答案】D【解析】【分析】左边装置是原电池，通入氢气的电极 I 是负极、通入氧气的电极 II 是正极，负极反应式为 H2-2e-+CO32-CO 2+H2O，正极反应式为 O2+4e-+2CO2=2CO32-，右边装置是电解池，X是阴极、Y 是阳极，阴极反应式为 2H2O+2e-=H2+2OH -、阳极反应式为 Fe-2e-+2OH-=Fe（OH） 2，以此解答。【详解】- 5 -用 NaOH 溶液作为电解液，蒸馏水的导电性较差一般不用做电解液，选项 C 错误；D. 若将电池两极所通气体互
7、换，X、Y 两极材料也互换，则 Y 极产物的氢气能起保护气作用，防止 X 极产生的氢氧化铁迅速氧化，实验方案更合理，选项 D 正确。答案选 D。【点睛】本题考查新型电池，为高频考点，题目难度不大，注意把握原电池的工作原理以及电极反应式的书写，解答本题的关键是根据物质的性质判断原电池的正负极。6如图所示，其中甲池的总反应式为 ，下列说法正确的是A 甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置B 甲池通入 CH3OH 的电极反应式为 CH3OH6e 2H 2O=CO32-8H C 反应一段时间后，向乙池中加入一定量 Cu(OH)2固体能使 CuSO4溶液恢复到原浓度D 甲池中消耗
8、280 mL(标准状况下)O 2，此时丙池中理论上最多产生 1.45 g 固体【答案】D【解析】【分析】丙池两端的电极材料相同，应作电解池；甲池是燃料电池，CH 3OH 中碳元素失电子，化合价升高，作负极，电极反应为 CH3OH6e 8OH -=CO32-6H 2O；O 2得电子，化合价降低，作正极，电极反应为 O2+4e +2H2O=4OH-。乙池石墨电极与正极相连，作阳极；Ag 电极是阴极。丙池右侧 Pt 与负极相连，作阴极；左侧 Pt 是阳极。据以上分析解答。【详解】- 6 -D 项，丙池中，电解硝酸银时，阴极析出金属银，甲池中的正极发生的电极反应为：O2+4e +2H2O=4OH-，消
9、耗 280mL（标准状况下）即 0.0125molO2，转移的电子为0.05mol，阴极氢离子得电子生成氢气，致使氢氧根与镁离子结合生成氢氧化镁，则丙池生成氢氧化镁的质量为 58g/mol0.025mol=1.45g，故 D 项正确；综上所述，本题选 D。【点睛】用惰性电解电解硫酸铜溶液，反应为：2CuSO 4+2H2O 2Cu+2H2SO4+2O2；由于反应后生成铜和氧气，因此要把电解后的溶液恢复到电解前的状态，要加入铜和氧气形成的化合物氧化铜，且满足“缺多少补多少，缺什么补什么”规律。7现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解
10、Na2SO4溶液生产 NaOH 溶液和 H2SO4溶液。下列说法中正确的是A 阴极反应式为 4OH-4e-=2H2O+O2 B 从 D 口出来的是硫酸溶液C b 是阳离子交换膜，允许 Na+通过 D Na 2SO4溶液从 E 口加入【答案】C【解析】【详解】- 7 -离子交换膜，允许 Na+通过，故 C 正确； D、NaOH 在阴极附近生成，则 Na2SO4溶液从 G 口加入，故 D 错误；综上所述，本题选 C。8关于图中装置说法正确的是A 装置中电流移动的途径:正极FeM 溶液石墨正极B 若 M 为滴加酚酞的 NaCl 溶液,通电一段时间后,铁电极附近溶液显红色C 若 M 为 CuSO4溶液
11、,可以实现石墨上镀铜D 若将电源反接，M 为 NaCl 溶液,可以用于制备 Fe(OH)2并可以使其较长时间保持白色【答案】B【解析】【分析】该装置是电解池，且惰性电极作正极，阳极上失电子发生氧化反应,阴极上得电子发生还原反应；电解池工作时,电子从负极到阴极,从阳极到正极,据此分析解答。【详解】- 8 -9工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂。1886 年法国化学家 HM0issan 通过电解氟氢化钾(KHF 2)的氟化氢无水溶液第一次制得氟气。已知：KF+HF=KHF 2，制备氟气的电解装置如图所示。下列说法错误的是A 钢电极与电源的负极相连 B 电解过程需不断补充的 X 是 KFC 阴极室与
12、阳极室必须隔开 D 氟氢化钾在氟化氢中可以电离【答案】B【解析】【详解】10某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是- 9 -A Y 的电极反应： Pb2e = Pb2+B 铅蓄电池工作时 SO42-向 Y 极移动C 电解池的反应仅有 2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D 每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有 0.5 molH2生成【答案】D【解析】【详解】11H 2S 有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的 H2S 废气。先将含 H2S 的废气（其它成分不参与反应）通入 FeCl3溶液中，过滤后将溶
13、液加入到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解（如图所示） ，电解后的溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是（ ）- 10 -A 过滤所得到沉淀的成分为 S 和 FeSB 与外接电源 a 极相连的电极反应为 Fe2+e Fe 3+C 与外接电源 b 极相连的是铁电极D 若有 0.20mol 的电子转移，得到氢气 2.24L（标准状况）【答案】A【解析】A.将 通入 溶液中, 被铁离子氧化为 S,即发生 ,所以过滤得到的沉淀是 S 沉淀,故 A 错误; B.与 b 相连的12某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是（ ）A Y 的电极反应： P
14、b2e = Pb2+B 铅蓄电池工作时 SO42-向 Y 极移动- 11 -C 电解池的反应仅有 2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D 每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有 0.5 molH2生成【答案】D【解析】【分析】进行净水，即 Al 转化成氢氧化铝胶体，Al 为阳极，Fe 为阴极，根据电解原理，Y 为PbO2，X 为 Pb，从原电池工作原理、电解的原理、电路中通过的电量相等进行分析。 【详解】A、根据实验的原理，絮凝净水，让 Al 转化成氢氧化铝胶体，即 Al 失电子，根据电解原理，Al 为阳极，Y 为 PbO2，则 X 为 Pb，Y 电极反应为：PbO2SO 4
15、2 4H 2e =PbSO42H 2O，故 A 错误；B、根据原电池的工作原理，SO 42 向负极移动，即 SO42 移向 X 电极，故 B 错误；C、电解过程中实际上发生两个反应，分别为 2Al+6H2O 2Al(OH) 3+3H2和 2H2O 2H2O 2，故 C 错误；D、消耗103.5gPb，转移电子物质的量为 mol=1mol，阴极上的电极反应式为2H 2e =H2，通过电量相等，即产生氢气的物质的量为 1/2mol=0.5mol，故 D 正确。13硼酸(H 3BO3)为一元弱酸，已知 H3BO3与足量 NaOH 溶液反应的离子方程式为：H 3BO3+OH-B(OH) 4 一 ，H
16、3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过） 。下列说法正确的是A 当电路中通过 1mol 电子时，可得到 lmolH3BO3B 将电源的正负极反接，工作原理不变C 阴极室的电极反应式为：2H 2O-4e-O 2+4H+D B(OH) 4 一 穿过阴膜进入阴极室，Na +穿过阳膜进入产品室【答案】A【解析】- 12 -【分析】阳极电极反应式为 2H2O-4e-O 2+4H +、阴极电极反应式为 4H2O+4e-2H 2+4OH -，阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室，B(OH) 4 一 穿过阴膜进入产品室，发生反应：B(OH) 4 一+H+H
17、2O+H3BO3，据此判断。 【详解】D阳极电极反应式为 2H2O-4e-O 2+4H +、阴极电极反应式为 4H2O+4e-2H 2+4OH -，阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室，B(OH) 4 一 穿过阴膜进入产品室，发生反应：B(OH)4 一 +H+H 2O+H3BO3，Na +穿过阳膜进入阴极室，D 错误；答案选 A。【点睛】本题考查电解工作原理，侧重考查学生分析判断能力，明确各个电极上发生的反应、阴阳离子的移动方向、交换膜的作用是解本题的关键，易错选项是 A，注意硼酸是一元弱酸，题目难度中等。14如图所示为电化学降解 NO 。下列说法中正确的是（ ）A 铅蓄电池的 A 极为阴极B 电解的过程中有 H+从右池移动到左池C 该电解池的阴极反应为：2NO 3- + 6H2O + 12e- N 2 + 12OH -D 若电解过程中转移 1moL 电子，则交换膜两侧电解液的质量变化差为 7.2g【答案】D【解析】【详解】- 13 -
