高中化学17电解原理及应用补差试题选修4

主题17电解原理及应用
1.电解食盐水时，产生氢氧化钠的电极是
A .正极
B •负极
C •阳极
D •阴极 【答案】D
产生氢氧化钠的电极是阴极，故 D 正确。

2•清华大学王晓琳教授首创三室膜电解法制备 LiOH ,其工作原理如图所示，下列有关说法正
确的是
B. N 为阳离子交换膜
C. Y 电极反应式为 O2+2HbO+4e=4OH
D. 制备2.4g LiOH 产生的H2在标准状况下为 2.24 L 【答案】B
L 根据以上分析，盂扱导出的是磴釀』则玉极应为水电离出的氢氧棍放电，则X 根为阳极，应与电 源
正檢相连，故A 错渤B.由團可知LiOH 从最右侧导出，则Li 儒通过N 进入最右侧，硕N 为阳离 子交换爲散H 正确,C. Y 极导出的LiOH,则丫极是水电鳶出的氢离子放电生咸氢气'阴极电极反 应武为3H 2C^2e=2OH+H 2T,故C 错溟；D.制备2A ^LiOH. n (OH ) ■云謊严Umg 阴极电极 反应式为 2H 2<H2^2OH-+HiT, Bl n <H 2)
为 0j05md^22.4Umol-1.L2L ,故 D 错误』故选
点睛：明确各个电极上发生的反应、各个区域电解质溶液成分是解本题的关键，该电解池实
【解析】电解食盐水时，阴极反应为
;阳极反应为
A . X 电极连接
质是电解水，根据图知，Y极导出的LiOH,则Y极是水电离出的氢离子放电生成氢气，
阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH+H2 f,氢氧根浓度增大，故Y为电解池的阴极；X极导出的是硫酸，则X 极应为水电离出的氢氧根放电，则X极为阳极，阳极反应式为
2H2O-4e-=4H++Q f。

3•如图电化学原理可用于治理水中硝酸盐的污染，下列说法不正确的是
__________ 雷孑辛城事
A. A为电源正极
B. 在Pt电极上发生氧化反应
C. 阴极电极反应式为NO-+6HO+1Oe==2+12OH
D. 若电路转移10mol电子质子交换膜右侧溶液质量减少18g
【答案】C
【解析】试題分析：埶根据图和，电解槽右边35+N元素化合侑由价蛮为0价』所以硝謝艮离子发生还原反应，R'J Ag-Pt电极为阴條Pt电概为阳癮所以A是正松电极材料淘卩罠沧止正确孑B. Pt 电极是阳极，发生氧化反应》B正嘉C・阴概上硝酸I艮离子得电子发生还原反应，気亶子il过质子交换龍进入右侧j电根反应式为2NOy+12HTQb=NTyHO C错误；D.转移加说电刊屯ffltLC阳极反应为吐O 失电子氧化豹6和HPJ肖耗1皿1水，产生进入阴极室」阴极的电极履应式为2N®十转移加吋电子，阴极室中放出O.amolbr二5.电『咼寸有2molHtl2血遊入阴极室，因此阴极室少生昭所以转移1册皿电子时质子交换右侧请液匿量海少1隗，□ 正确、答秦选匕
【考点定位】本题考查了电解原理
【名师点晴】该题为高频考点，根据N元素化合价变化确定阴阳极、正负极，难点是电极反应式的书写，易错选项是D,注意氢离子还进入阴极室，很多同学往往只考虑析出的气体
而导致错误，为易错点。

4. 如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，电极铝和镁都已除去表面氧化膜，当两装置电路中通过的电子都是1mol时,下列说法不正确的是
00 沁
i L
A. 溶液的导电能力变化：甲〉乙
B. 溶液的质量减小程度：甲＞乙
C. 甲中阴极和乙中镁电极上析出物质质量：甲=乙
D. 电极反应式：甲中阳极：2CI --2e-=Cl2f
【答案】C
【解析】
试题片析；甲为电解池』乙为JS电池J甲中总反应为；乙中总反应为二
111护沪七1如g牛当两装墨电路中通过的电子都是皿A.甲为电解电解质的反应」溶液中离子浓度减儿乙対原电泄反应』电荷浓度不娈」所以溶液的导电能力娈伽甲〉乙故A正确；B.甲濬滝中」上析出55.5gS气［阴根上生成舱曲」通过恤“电子时，濬港压豊於'67-5助乙中濬港中负极谱解12或殆正根折出丈gCs溥滝质量减少却哥所庆霧液的馬量减小程度；乙＜甲』故B 正臨C.甲中阴极析出g 乙中镁电擾滚網所以质量不相同，故C错询D”甲中阳根上戴离子放电，乙中正极上铜离子放电，电极反应式为甲中阳援：2CK2—O八故D正商孑枚选C。

考点：考查原电池和电解池的原理
5. 用铂作电极电解CuSQ溶液。

若两极均得到标况下11.2L气体，则阴极上析出Cu的质量为
A. 64g B . 48g C . 32g D . 16g
【答案】C
【解析】
试题分析：铂电极电解CuSO溶液，阴阳两极均产生11.2L气体（标准状况）物质的量为
0.5mol，阳极电极反应：4OH-4e-=2H2O+Of，则产生0.5mol O 2,转移2mol电子。

惰性电极电解硫酸铜溶液，
两个电极都生成气体，说明阴极上溶液中阳离子Cu2+全部放电后，
溶液中H*继续放电生成0.5mol H 2，转移1mol电子，另外1mol电子则是Cu2+得到后生成Cu。

则根据Cu + 2e-= Cu可知，所以生成铜的质量=0.5mol x 64g/mol=32g ;故答案选C。

考点：电化学计算
6. 取一张用饱和NaCI溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，
发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。

则下列说
法错误的是
A. a电极生成物是Cl2 B . b电极与电源的负极相连接
C.电解过程中，水是氧化剂 D . b电极附近溶液的呈酸性
【答案】D
【解析】试懸分析：&圮电极話试总时埶蚊b出现一个双鱼同、圆，内圈为白鱼』外圈呈浅红鼠说明耳极产生了6,所以2极与电源的正极相连，即二为阳极'电极反应式为：2CT —亦皿乙A正鳳 & b为阴极』話电源的负极相连接，^正确』G氢禽子得到电子，所以水罡:氧化剂』C正确i D、b电极的电极反应式为MiO+^-^T + MH-,所以b极附近的pH増大'D错误"答秦选D。

考点：考查电解饱和食盐水的有关判断
7. 用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水（含Cl-、Br、Na Mgj+）的装置如图（a、b为石墨电极）所示,
F列说法正确的是（）
A. 电池工作时，正极反应式为Q+2fO+4e=4OH
B. 电解时，电子流动路径：负极T外电路T阴极T溶液T阳极T正极
C. 试管中NaOH溶液是用来吸收电解时产生的C12
D. 忽略能量损耗，当电池中消耗2.24 L（标准状况）H2时,b极会产生O.lmol气体
【答案】D
【解析】
【详解】
A. 氢氧燃料电池中，正极通入的是氧气.在酸性电解质溶液中•电极反应式为Q+4e
+4H+=2H2O; A 错误；
B. 电子只能在外电路中运动，不能通过电解质痳液，电解质溶液中是靠离子的移动来传
递电荷的，B错误；
C. 溶液中阴离子的放电顺序是Br->C「>OH,试管中NaOH溶液主要是用来吸收产生的溴蒸
气•也吸收可能产生的C12，C错误；
D. 2.24L （标准状况）氢气的物质的量为 2.24/22.4=0.1mol ，充当电池中消耗O.lmolH?
时，转移0.2mol电子，若忽略能量损耗•则在电解池的阴极（b极），也会产生0.1molH2,
D正确；
综上所述，本题选Db
&如图所示，a、b、c、d均为铂电极
乙焉
要满足的条件：
①工作一段时间后，甲槽电解液pH上升，而乙槽电解液pH下降;
②b、c两极放电离子的物质的量相等。

则应选用的电解液是（）
组A B C D
甲槽NaOH Cu(NO) 4KCl Na>SQ
乙槽CuSO NaCl AgNO NaNO A. A B . B C . C D . D
【答案】C
【解析】
【详解】
A. 甲槽是电解水，氢氧化钠溶液pH增大，b电极是阳极•电极反应为4OH~4e「=Od +2H2Q
乙槽电解硫酸铜溶液，溶液pH减小；c电极为阴极•电极反应为Cu2++2e「一Cu;依据电子
守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量不相等，A错误；
B. 甲槽是电解硝酸铜溶液，溶液pH减小，b电极是阳极.电极反应为4OHMe「= CH + 2HO
乙槽电解氯化钠溶液，溶液pH增大，c电极是阴极.电极反应为2H++2e=H4 ;依据电子
守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量相等，B错误；
C. 甲槽是电解氯化钾溶液•溶液pH增大.b电极是阳极.电极反应为2CI--2e「一Cl2f ;乙
槽电解硝酸银溶液，溶液PH减小，c电极为阴极，电解反应为2Ag++2e「一2Ag,依据电子守恒可知.b、c两极上反应的离子的物质的量相等，C正确；
D. 甲槽是电解水，溶液pH不变；乙槽电解水，溶液PH不变，D错误；
综上所述，本题选Co
9•将图I所示装置通电10 min后，撤掉直流电源，连接成图n所示装置，可观察到U形管
左侧铁电极表面析出了白色胶状物质，U形管右侧液面上升。

下列说法正确的是()
A.同温同压下，装置I中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多
B. 装置n中铁电极的电极反应式为Fe—2e「+ 20H ===Fe(OH)2〈
C. 装置n中石墨电极的电极反应式为2』+ 2e ===H f
D. 装置I通电10 min后，铁电极附近溶液的pH降低
【答案】B
【解析】
【详解】
A.装置I中石墨电极与电源的正极相连，作阳极，勿离子放电生成6,轶电极是阴豔氢离子放电, 生成
叽因6龍溶解在水中，且与HQ发生反应；CV■田XHCl+HClO.而历不洛于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体少」A错误；
R.装墨II是原电池装墨，W为员检失去电子产生止匕溶懑显蘇性，FW+再与谱液中的OH•反应生成Fe(OH)岸Fe - 2e~+2OH-1, B 正确？
C.装羞II是原电池装蹇石墨为正瘍正按宵6得到电子，CV■站二2CT, C错误；
D. 装置I中铁电极是阴极，氢离子放电产生H: 2HO+2e = H4 +20H，由于有0H生成，
故溶液的pH升高，D错误。

答案选Bo
10.下列有关电化学装置的说法正确的是()
图a 图b
A.利用图a装置处理银器表面的黑斑A@S,银器表面发生的反应为A@S+ 2e「===2Ag+
s2_
B. 图b装置电解一段时间后，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出
C. 图c装置中的X若为直流电源的负极，则该装置可实现粗铜的精炼
D. 若图d装置中的M为海水，则该装置可通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀
【答案】A
【解析】
【详解】
A.形成原电池反应，A1为负此被氧仏A少为正极被还凰正概方程式为必影+时二“官杠厂
A正确了
$肪阴風岌生还原反应.不能灣解』石墨电根上生成氧气』B错误；
C.團©中的K极若为员札粗铜为阴极，不能进行粗铜的措炼，而电解精炼时，粗铜作纯铜作阴協C
错误，
D.该装置有外接电獺属于“有外扣电流的阴极保护法二D错島
答秦选人°
11•将氯碱工业与燃料电池联合能够有效降低能源消耗，如图是该工艺的图示标出），请回答下列问题。

（电源及电极未
(2) _______________________ 物质 X 为 _______________________________________ ，装置I 和n 中属于
燃料电池的是 _____________________
(3) 装置I 中，NaOH 溶液浓度m% _________ 填 “〉”或“v”) n%
(4) __________________________________________________________________ 利用装置n 可获得 10mol/L 盐酸，该产品出口为 _______________________________________________________ 填“A ”
或“ B”)。

【答案】(1) 2NaCI+2H2O 三L 2NaOH+凶 +CI2T; ( 2) CI2; n ； ( 3)v ； (4) A 。

【解析】
试题分折：(1)电解饱和食盐水得到氢氧化钠、孰气和氢气，因此化学反应方程式为：
2N a d+2H 2C^^2N^OH+H,T-＞a 2T; (2＞根据工艺图，装置I 为电解池，装置II 为燃料电池，装蚩I 的左錨为刖此 电根反应式为2CT ■在工CH,右端为阴极，电柢反应式2H + + e-=HiT ＞因此协S 玄 为6,糊质¥为册⑶根據⑵中阳极反应式右歸产生OH\因此⑷装羞D 左端 是正极，反应式为C1卄矿柚錠员极，反应式为:H 2-?e -=2H\装置II 中是阳离子交擬腹 阳离子可臥通过』即H*通过，根据原电池的工作原理，TT 向正根移动，即l&mol fl K 盐酸从A 口出。

考点：考查电解原理和燃料电池等知识。

2 +
2+
2+
+
12.从NO 、SO 、H 、Cu 、Ba 、Ag 、Cl -等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性 电极对其溶液进行电解。

(1) ____________________________________________________________ 两极分别放出 H2和Q 时，电
U. NaO I ^3H (1 )电解饱和食盐水(氯碱工业)的化学方程式为
盘
JR
解质的化学式可能是 _________________________________________________________ 。

(2 )若阴极析出金属，阳极放出 Q,电解质的化学式可能是 _________________________ 。

(3)两极分别放出气体，且体积比为 1:1，电解质的化学式可能是 ________________________
【答案】叵凹 FW 何叫)1
阳阿、"他朋、四、四
【解析】 【详解】
<1>该组为电解水型，即raft 诫电朋极H 域电$该电解履可能为珈a 、HNO 八 Bg 加 综上所述，本题答案罡！ H 辽a 、HNS 、Ba(N®界
⑵ 该组阳极为QH-放电，删财金属阳高子O?+、Af 放电；该电解质可能为AgNQ . Cu$Q 、 C U (NO J ；2；综上所述，本题答靠是：朋NO 八CuSO 4 . Cu(N6加
(3)该组气体体积比为1： 1,不罡电解水型，电解灌质型』该电解质可能対HCb 综5述』本题答 秦是：HQ, Bag
【点睛】
用铂电极电解溶液时，有电解溶质型，如氯化铜溶液、盐酸；有电解溶质和溶剂(水)
型，分为“生酸放氧型”，
“生碱放氢型”；有电解溶剂(水)型，如氢氧化钠溶液、
硫酸溶液、硝酸钾溶液等。

13•电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示(“ HA ”表示乳酸分子, A 表示乳酸根离子)
性 电
0・lnwKL 稀垃圾理(W 護 液 <tAA 子)
W
性
It!机
(1) __________________________ 阳极电极反应式为;
(2) 简述浓缩室中得到浓乳酸的原理____________________________
(3) 电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6~8，此时进入浓缩室的0H
可忽略不计。

400 mL10 g/L孚L酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 g/L(溶液体积
变化忽略不计)，则阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为____________ L(乳酸摩尔质
量为90g/ mol ）。

【答案】4OH- - 4e - = 2H 20 + O2T 阳极OH-放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H+A—= HA乳酸浓度增大 6.72
【解析】(1)在阳极溶液中的阴离子放电，由于OH的放电能力大于含氧酸根离子，所以在阳
极OH 放电，该电极的电极反应式为 40H — 4e=2HzO+O f; (2)浓缩室中得到浓乳酸的原 理是在阳极 0H 放电，c(H +)增大，H +从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室； A 通过阴离子 交换膜从阴极进入浓缩室， H++A=HA 所以乳酸浓度增大；(3)反应过程中产生的乳酸的
质量是 0.400 L (145g/L — 10g/L ) =54g ,则乳酸的物质的量是
54g + 90g/ mol=0.6mol ; H+离子的个数与反应过程中放电的
^或OH 的个数相
0.3mol X 22.4L/mol=6.72L 。

14.工业含铬(Cr)废水的处理原理是将 Cr2O 2—转化为Cr 3+，再将Cr 3+转化为沉淀.废水 pH 与 CaO 2—转化为Cr 3+的关系如图1，实验室模拟工业电解法处理含铬废水的装置如图 2: 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH )2 Cr(OH)3 开始沉淀的pH 1.9 7.5 4.3 完全沉淀的pH 3.4 9.7 7.6 请根据以上知识回答下列问题:
因为在反应过程乳酸根离子结合的
等，所以n(出)=1/2n(乳酸)=0.3mol
，其在标准状况下体积是 有关数
－ 2＋ ＋ － 【答案】(1)调节pH 值至1左右
(2) 阳极：Fe-2e =Fe 阴极：2H+2e f
(3) Cr2O72－+6Fe 2＋+14H ＋2Cr 3＋+6Fe 3＋+7H2O
( 4) 12 ( 5)增大 ( 6) H2O2 pH=4( 其它合理答案亦可 )
(4) 由 6Fe 2++Cr2O 2+14l4=6Fe 3++2Cr 3++7HO 可知，每处理 1molCr2O72「，需要 6molFe 2+，外 电路中转移 12mol 电子。

(5)
电解过程中阴极 H +放电，发生还原反应，除Cr 时也要消耗H +，则电解液的pH 增大； (6) 根据Fe 2*、FeU Cr 3+完全沉淀时的溶液 pH 可知，在沉淀C 产时需要先将Fe 2+氧化 为Fe 3*,
为不引入新的杂质， 同时考虑环境的污染， 可选择使用H2O2氧化Fe 2+ ,先调节溶 液pH=(3.4~4.3)
使Fe 3+完全沉淀，而 Cr 3+不沉淀，过滤后继续调节 pH= 8，促进+完全 沉淀。

考点定位】考查氧化还原反应、电解原理及混合物的分离等。

名师点晴】电解池中阳极电解产物的判断需要注意两点,即首先看“电极材料”：若阳极 材料是除金、铂以外的其他金属,则在电解过程中,优先考虑阳极材料本身失去电子被 氧化,而不考虑溶液中阴离子放电的难易。

其次看“离子放电的难易”：若阳极材料是 惰性电极,则在电解过程中首先分析溶液中离子放电的难易。

(1) 含铬废水预处理的方法是 ___________________________________ 。

(2) 电解过程中阳极质量减小，阴极有气体产生，写出两极的电极反应式:
阳极 _______________________ ，阴极 __________________ 。

(3) 写出Cr2O 2—转化为 Cr 3+的离子方程式： ___________________________ 。

(4) 每处理1molC 「20，外电路中转移 _______ mol 电子。

(5) 电解过程中解液的 pH ( 填增大、减小或不变)
(6) 处理过程中，当废水颜色不再发生明显变化时，切断电源，取出电极。

此时，溶液
中的阳离子有Fe 1 2 J Fe 3 4 5 6*、Cr 3+，若想用调节pH 的方法得到纯净的 Cr(OH) 3沉淀，应先向 溶液中加入适量的 ______________ ，再调节pH= _________ ，过滤后继续调节 pH= 8。