【高优指导】2021化学苏教版(浙江)一轮课后作业18 电解池原理及应用

课后作业18 电解池原理及应用
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.用惰性电极电解下列物质的溶液,一段时间后(溶液过量),再加入肯定质量的另一种物质(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是( )
A.CuCl 2(CuSO 4)
B.NaOH(NaOH)
C.NaCl(HCl)
D.CuSO 4〔Cu(OH)2〕
2.分析右图装置,下列说法错误的是 ( )
A.虚线框中接直流电源,铁可能会被腐蚀
B.虚线框中接灵敏电流计或接直流电源,锌都是负极
C.虚线框中接灵敏电流计,该装置可将化学能转化为电能
D.若将电解质溶液改成硫酸锌溶液并接上直流电源,该装置可用于铁皮上镀锌
3.在25 ℃时,将两个铂电极插入肯定质量的饱和硫酸钠溶液中进行电解。

通电一段时间后,阴极上逸出a mol 气体,同时有W g Na 2SO 4·10H 2O 晶体析出。

若温度不变,则剩余溶液中溶质的质量分数为( ) A.
W
W+18a ×100% B.
W
W+36a ×100% C.7 100W
161(W+36a )% D.7 100W
161(W+18a )%
4.如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图,其中的离子交换膜只允许K +通过。

该电池放电时的化学方程式为:2K 2S 2+KI 3
K 2S 4+3KI 。

装置(Ⅱ)为电解池的示意图。

当闭合开关K 时,电极X 四周溶液先变红。

则闭合K
时,下列说法正确的是( )
A.K +从右到左通过离子交换膜
B.电极A 上发生的反应为:3I --2e -I 3-
C.电极X 上发生的反应为:2Cl --2e -Cl 2↑
D.当有0.1 mol K +通过离子交换膜,X 电极上产生1.12 L 气体(标准状况) 5.某同学组装了如图所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al,其他电极均为Cu,则( )
A.电流方向:电极Ⅳ○A
电极Ⅰ
B.电极Ⅰ发生还原反应
C.电极Ⅱ渐渐溶解
D.电极Ⅲ的电极反应:Cu 2++2e -Cu
6.用电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间,假设电解时温度不变且用惰性
电极,下列说法正确的是( )
A.当电池负极消耗m g 气体时,电解池阳极同时有m g 气体生成
B.电池的正极反应式为:O 2+2H 2O+4e -4OH -
C.电解后c (Na 2CO 3)变大
D.电池中c (KOH)不变;电解池中溶液pH 变大
7.用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的试验装置示意图如下图所示。

下列说法中正确的是( )
A.燃料电池工作时,正极反应为O 2+2H 2O+4e -4OH -
B.a 极是铁,b 极是铜时,b 极渐渐溶解,a 极上有铜析出
C.a 极是粗铜,b 极是纯铜时,a 极渐渐溶解,b 极上有铜析出
D.电子的移动方向及路线为c →b →a →d
8.(2021浙江卷)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H 2O-CO 2混合气体制备H 2和CO 是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。

下列说法不正确的是( )
A.X 是电源的负极
B.阴极的电极反应式是:H 2O+2e -H 2+O 2-
CO 2+2e -CO+O 2-
C.总反应可表示为:H 2O+CO 2
H 2+CO+O 2 D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶
1
9.高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。

用镍(Ni)、铁作电极电解浓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 Fe O42-+ 8H+
B.电解时电子的流淌方向为:负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极
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上升
10.电解法处理含铬(六价铬)废水的原理如图所示,阳极区溶液中的离子反应是Cr2O72-+6Fe2++14H+
2Cr3++6Fe3++7H2O。

下列说法正确的是()
A.电解槽中H+向阳极移动
B.阳极的电极反应式是:Fe-3e-Fe3+
C.电解一段时间后,阴极区溶液的pH上升
D.阳极的铁板可用石墨代替
二、非选择题(本题包括3小题,共50分)
11.(16分)由硫可制得多硫化钠Na2S x,x的值一般为2~6。

当x=2时,多硫化钠称为过硫化钠。

Ⅰ.过硫化钠加入盐酸中有硫沉淀析出,写出该反应的化学方程式:。

Ⅱ.某些多硫化钠可用于制作蓄电池。

下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统的原理图。

电池中的左右两侧为电极,中间为离子选择性膜,在电池放电和充电时该膜只允许钠离子通过。

电池充、放电的化学反应方程式
为:2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr。

(1)电池中的左侧“电极”的电极名称是(填“正极”或“负极”)。

(2)放电过程中钠离子从(选“左到右”或“右到左”)通过离子交换膜。

(3)写出充电过程中阳极的电极反应式:。

12.(16分)太阳能电池可用作电解的电源(如图)。

(1)若c、d均为惰性电极,电解质溶液为硫酸铜溶液,电解过程中,c极先无气体产生,后又生成气体,则c极为
极,在电解过程中,溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”),停止电解后,为使溶液恢复至原溶液应加入适量的。

(2)若c、d均为铜电极,电解质溶液为氯化钠溶液,则电解时,溶液中氯离子的物质的量将(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)若用石墨、铁作电极材料,可组装成一个简易污水处理装置。

其原理是:加入试剂调整污水的pH在5.0~6.0之间。

接通电源后,阴极产生的气体将污物带到水面形成浮渣而刮去,起到浮选净化作用;阳极产生的有色物质具有吸附性,吸附污物而沉积,起到分散净化作用。

该装置中,阴极的电极反应为;阳极区生成的有色物质是。

13.(18分)Ⅰ.次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性。

H3PO2可用电渗析法制备,“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):
(1)写出阳极的电极反应式:。

(2)分析产品室可得到H3PO2的缘由:。

(3)早期接受“三室电渗析法”制备H3PO2:将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。

其缺点是产品中混有杂质,该杂质产生的缘由是。

Ⅱ.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,用氯碱工业中的离子交换膜技术原理,可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。

(1)a膜为。

(2)Na2SO4溶液应从(用图中字母表示)加入。

(3)从A口出来的产品是。

Ⅲ.MnO 2可作超级电容器材料。

用惰性电极电解MnSO 4溶液可制得MnO 2,其阳极的电极反应式是 。

Ⅳ.电解NO 制备NH 4NO 3的工作原理如图所示。

为使电解产物全部转化为NH 4NO 3,需补充A,A 是 。

参考答案
1.C 解析:电解CuCl 2溶液时,阴、阳两极放电的离子分别是Cu 2+和Cl -,所以要恢复原状需加入CuCl 2,A 项错;电解NaOH 溶液相当于电解水,要恢复原状需加水,B 项错;电解NaCl 溶液时,阴、阳两极放电的离子分别是H +、Cl -,故需加HCl 才能恢复原状,C 项正确;电解CuSO 4溶液时,阴、阳两极的产物分别是Cu 、O 2,要恢复原状需加CuO 或CuCO 3,D 项错。

2.B 解析:若虚线框中接直流电源,且铁连接电源正极,此时铁作阳极,则会加快铁的腐蚀,A 项正确;若虚线框中接直流电源,此时为电解池,锌是阳极或阴极,若虚线框中接灵敏电流计,锌是负极,B 项错误;虚线框中接灵敏电流计,此时为原电池,可将化学能转化为电能,C 项正确;若将电解质溶液改成硫酸锌溶液并接上直流电源,且铁电极连接电源负极,该装置可用于铁皮上镀锌,D 项正确。

3.D 解析:电解发生的电极反应:阳极为4OH --4e -2H 2O+O 2↑,阴极为4H ++4e -2H 2↑,电解的总反应方程
式为:2H 2O
2H 2↑+O 2↑。

阴极逸出a mol H 2,水被电解了18a g,则剩余溶液中溶质的质量分数
为:142W
322(W+18a )×100%=7 100W
161(W+18a )%,答案为D 。

4.D 解析:当闭合开关K 时,电极X 四周溶液先变红,说明该极为阴极,氢离子得电子生成氢气,同时X 极四
周氢氧根离子浓度增大,则电极A 为负极,在A 极上S 22-发生失电子反应,B 、C 两项错误;阳离子移向正极,故
K +从左到右通过离子交换膜,A 项错误;依据电子守恒,D 项正确。

5.A 解析:该装置为原电池与电解池的串联,依据原电池的构成原理,可知电极Ⅰ为负极,电极Ⅱ为正极,电极Ⅲ为阳极,电极Ⅳ为阴极。

电子流向为电极Ⅰ→○A →电极Ⅳ,电流方向与电子流向相反,故电流方向为电极
Ⅳ→○A →电极Ⅰ, A 项正确;电极Ⅰ为负极,发生氧化反应,B 项错误;电极Ⅱ为正极,Cu 2+在此被还原, C 项错误;电极Ⅲ为阳极,活性阳极Cu 在此被氧化,D 项错误。

6.B 解析:燃料电池负极上H 2失去电子,正极上O 2得电子,在放电过程中生成H 2O,c (KOH)减小;电解饱和碳酸钠溶液的实质是电解水,阳极生成O 2,阴极生成H 2。

电解后,由于温度不变,所以Na 2CO 3溶解度不变,水量削减,将析出Na 2CO 3晶体,但溶液的浓度不变。

7.C 解析:该燃料电池在酸性环境中,电极反应产物不能写OH -,A 项错;a 极是铁,b 极是铜时,a 极上铁发生氧化反应渐渐溶解,b 极上Cu 2+发生还原反应有铜析出,B 项错;a 极是粗铜,b 极是纯铜时,a 极发生氧化反应,粗铜溶解,b 极上Cu 2+发生还原反应有铜析出,C 正确;电子的流向为c →b,a →d,而b →a 和d →c 没有电子移动,
而是离子的定向移动。

8.D 解析:H 2O 、CO 2混合气体制备H 2和CO 时,氢元素及碳元素的化合价降低,H 2O 和CO 2发生还原反应,则该极为阴极,连接电源的负极,A 选项正确;因电解质是金属氧化物,故该过程中可以传递O 2-,则阴极反应为H 2O+2e -H 2+O 2-,CO 2+2e -CO+O 2-,B 选项正确;图中阳极放出的是O 2,2O 2-+4e -O 2↑,则总反应方程式
为H 2O+CO 2H 2+CO+O 2,C 选项正确;从总反应方程式看,阴极和阳极生成的气体的物质的量之比是2∶
1,D 选项错误。

9.D 解析:电解质溶液呈碱性,故电极产物不能书写H +,A 项错误;电解质溶液中没有电子的流淌,只有离子的定向移动,B 项错误;阴离子移向阳极,C 项错误;电解时,阳极铁失电子,同时消耗OH -,即发生电极反应Fe-6e -+8OH -Fe O 42-+4H 2O,阳极区pH 降低,阴极发生2H 2O+2e
-H 2↑+2OH -,阴极区pH 上升,D 项正确。

10.C 解析:电解槽中H +向阴极移动,A 项错误;阳极的电极反应式是Fe-2e -Fe 2+,B 项错误;阴极反应为
2H ++2e -H 2↑,阴极区溶液的pH 上升,C 项正确;阳极用Fe 作电极,生成的Fe 2+作还原剂还原Cr 2O 72-,不行用
石墨代替,D 项错误。

11.答案:Ⅰ.Na 2S 2+2HCl
2NaCl+H 2S ↑+S ↓
Ⅱ.(1)正极 (2)右到左 (3)3NaBr-2e -NaBr 3+2Na +
解析:Ⅰ.结合Na 2O 2的性质可知,Na 2S 2加入盐酸中发生硫元素的歧化反应,生成硫化氢和硫单质。

Ⅱ.依据可充电电池充电时电池正极接电源正极、电池负极接电源负极,可知电池中的左侧“电极”是正极;放电时,负极发生失电子的氧化反应,生成阳离子或消耗阴离子,故阳离子由负极移向正极,即钠离子从右到左移动;充电过程中阳极发生失电子的氧化反应,3 mol NaBr 失去2 mol 电子生成1 mol NaBr 3和2 mol Na +。

12.答案:(1)阴 减小 CuO 和H 2O
(2)不变 (3)2H ++2e -H 2↑ Fe(OH)3
解析:(1)用惰性电极电解硫酸铜溶液,c 极上先无气体生成,后又产生气体,说明c 极为阴极(先生成Cu,后生成H 2),电解CuSO 4溶液最终生成H 2SO 4,溶液的pH 减小。

电解过程分两个阶段:第一阶段,阴极生成Cu,阳极生成O 2,溶液中削减的相当于CuO;其次阶段,阴极生成H 2,阳极生成O 2,溶液中削减的是H 2O 。

(2)若c 、d 为铜电极时,阳极:Cu-2e -Cu 2+,电解质溶液中Cl -不放电,故其物质的量不变。

(3)若用石墨、铁作电极材料,阴极产生气体,阴极发生的反应只能是2H++2e-H2↑,阳极生成有色物质,则阳极为铁放电,Fe-2e-Fe2+,最终生成Fe(OH)3。

13.答案:Ⅰ.(1)2H2O-4e-O2↑+4H+
(2)阳极室的H+穿过阳膜集中至产品室,原料室的H2P O2-穿过阴膜集中至产品室,二者反应生成H3PO2
(3)P O43-H2P O2-或H3PO2被氧化
Ⅱ.(1)阴离子交换膜
(2)F
(3)H2SO4溶液
Ⅲ.Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+Ⅳ.NH3
解析:Ⅰ.(1)阳极是水电离出的OH-放电,其反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+;(3)阳极室内可能有部分H2P O2-或H3PO2失电子发生氧化反应,导致生成物中混有P O43-。

Ⅱ.惰性电极电解Na2SO4溶液,阳极电解得到O2和H+,阴极电解得到H2和OH-。

离子交换膜将电解槽分为3个区域,Na2SO4溶液从中间区域F加入,Na+通过阳离子交换膜b移向阴极室,S O42-通过阴离子交换膜a移向阳极室,这样即可得到NaOH溶液和H2SO4溶液。

阳极室和阴极室在电解开头时只需分别加入少量H2SO4溶液和NaOH溶液,以增加溶液的导电性而又不带入杂质。

Ⅲ.电解池中阳极上发生失去电子的氧化反应,依据题意用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,则阳极是Mn2+放电,其电极反应式为Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+。

Ⅳ.依据工作原理装置图,可以确定阳极为NO失去电子转变为N O3-,阴极为NO转变为N H4+,依据电极反应书写电极反应式:
阳极:NO-3e-+2H2O N O3-+4H+
阴极:NO+5e-+ 6H+N H4++ H2O
总反应式可写为:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,N O3-的物质的量比N H4+的物质的量多,所以需要向溶液中加入的物质A为NH3。