衡水中学2021届高考化学一轮讲练：电解原理的有关计算和新型化学电源【答案+详解】

电解原理的有关计算
1.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液
一般为H
2SO
4
­H
2
C
2
O
4
混合溶液。

下列叙述错误的是( )
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
1.选C。

利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al
2O
3
薄膜，即待加工
铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，C 项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。

2.利用右图所示装置，以NH
3
做氢源，可实现电化
学氢化反应。

下列说法错误的是( )
A．a电极为阴极
B．b电极反应式为2NH
3－6e－===N
2
＋6H＋
C．电解一段时间后，装置内H＋数目增多
D．每消耗1 mol NH
3
，理论上可生成1.5 mol ArOHR
2.选C。

A项，由所示装置图可知，b电极上NH
3转化为N
2
，所以b电极
为阳极，a电极为阴极，正确；B项，b电极的电极反应式为2NH
3－6e－===N
2
＋6H
＋，正确；C项，a电极的电极反应式为＋6e－＋6H＋===3，结合b电极的电极反应式可知，电解过程中H＋数目不变，错误；D项，由两个电极的电极反
应式可得数量关系，所以每消耗 1 mol NH
3
，理论上生成 1.5 mol
，正确。

3．按如图所示装置连接，X、Y均为惰性电极，常温下，当Zn极质量减少3.25 g时，X极生成气体840 mL(标准状况)，若此时烧杯中溶液的体积为500 mL，则此时烧杯中溶液的pH(不考虑生成气体溶于水及与溶液的反应)( )
A．11 B．12
C．13 D．14
3.选C。

装置中若转移1 mol电子，如果全部生成氯气则有0.5 mol氯气生成，如果全部生成氧气则有0.25 mol氧气生成。

现n(Zn)＝3.25 g÷65 g·mol－1＝0.05 mol，转移电子为0.1 mol，X极生成气体的物质的量为0.84 L ÷22.4 L·mol－1＝0.037 5 mol，说明生成气体为氯气和氧气的混合物，设生成x mol氯气，y mol氧气，则x＋y＝0.037 5，2x＋4y＝0.1，解之得x＝0.025，
y＝0.012 5，由2NaCl＋2H
2O=====
电解
2NaOH＋H
2
↑＋Cl
2
↑，可知生成0.05 mol NaOH，
则c(OH－)＝0.1 mol·L－1，pH＝13。

4．将两个铂电极插入500 mL CuSO
4
溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( )
A．4×10－3 mol/L B．2×10－3 mol/L
C．1×10－3 mol/L D．1×10－7 mol/L
4.选A。

根据电解规律可知，阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，增重0.064 g Cu，设此时溶液中氢离子的物质的量为x，根据总反应方程式：
2Cu2＋＋2H
2O=====
电解
2Cu＋O
2
↑＋4H＋
2×64 g 4 mol
0.064 g x
x＝0.002 mol，c(H＋)＝0.002 mol
0.5 L
＝4×10－3 mol/L。

5．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol·L－1的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是( )
A．0.10 mol·L－1 AgNO
3
溶液
B．0.10 mol·L－1 ZnSO
4
溶液
C．0.20 mol·L－1 CuCl
2
溶液
D．0.20 mol·L－1 Pb(NO
3)
2
溶液
5.选C。

根据金属活动性顺序表可知：Ag和Cu排在H后面，而Zn和Pb 排在H以前，所以Ag＋、Cu2＋的氧化性比H＋大，应优先于H＋放电而析出。

因为0.01 mol Ag的质量小于0.02 mol Cu的质量，所以C项正确。

6．用惰性电极电解一定浓度的CuSO
4
溶液时，通电一段时间后，向所得的溶
液中加入0.1 mol Cu
2(OH)
2
CO
3
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( ) A．0.4 mol B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol
6.选C。

电解硫酸铜溶液时，开始电解硫酸铜和水生成铜、氧气和硫酸，后来电解水生成氢气和氧气，如果只按照第一阶段的电解，反应只需要加入氧化铜或碳酸铜就可以，但是现在加入的是碱式碳酸铜，相当于加入了0.2 mol氧化铜和0.1 mol水，这0.1 mol水应该是第二阶段的反应产物，该阶段转移了0.2 mol电子，第一阶段转移了0.4 mol电子，所以共转移0.6 mol电子。

7．电解法降解NO－
3的原理如图所示，总反应为4NO－
3
＋4H＋=====
电解
2N
2
↑＋5O
2
↑
＋2H
2
O。

下列说法正确的是( )
A．电子通过盐桥向正极方向移动
B．电源的正极反应式为AsO3－
4＋2H＋＋2e－===AsO3－
3
＋H
2
O
C．导线中通过1 mol e－时，理论上有1.2 mol H＋通过质子交换膜
D．Ag­Pt电极附近溶液的pH减小
7.选B。

由题中信息，右端装置为电解池且Ag­Pt电极为阴极，左端装置为电源且该装置右边惰性电极为负极。

电子不能通过盐桥，A项错误；正极反
应式为AsO3－
4＋2H＋＋2e－===AsO3－
3
＋H
2
O，B项正确；阴极电极反应式为4NO－
3
＋24H
＋＋20e－===2N
2↑＋12H
2
O，阳极电极反应式为10H
2
O－20e－===5O
2
↑＋20H＋，因此，
导线中通过1 mol e－时，理论上有1 mol H＋通过质子交换膜，C项错误；同时可推知Ag­Pt电极附近溶液的pH增大，D项错误。

8．用a、b两个质量相等的Pt电极电解AlCl
3和CuSO
4
的混合溶液[n(AlCl
3
)∶
n(CuSO
4)＝1∶9]。

t
1
时刻a电极得到混合气体，其中Cl
2
在标准状况下为224
mL(忽略气体的溶解)；t
2
时刻Cu全部在电极上析出。

下列判断正确的是( ) A．a电极与电源的负极相连
B．t
2
时刻，两电极的质量相差3.84 g
C．电解过程中，溶液的pH不断增大
D．t
2时刻后，b电极的电极反应是4OH－－4e－===2H
2
O＋O
2
↑
8.选B。

根据a电极得到Cl
2，即2Cl－－2e－===Cl
2
↑，则a电极为阳极，
与电源的正极相连，A错误；根据生成Cl
2
的体积可求得原混合溶液中含Cl－ 0.02
mol，故CuSO
4为0.06 mol，t
2
时刻b电极上Cu完全析出，其电极质量增加0.06
mol×64 g/mol＝3.84 g，B正确；Cl－和Cu2＋放电时，溶液pH增大(考虑Cu2＋水
解)，当OH－(水电离)和Cu2＋放电时，溶液酸性增强，pH减小，C错误；t
2
时刻
后，b电极的电极反应为2H＋＋2e－===H
2
↑，D错误。

9．电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。

测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，以下说法错误的是( )
A．a极与电源的正极相连
B．产物丙为硫酸
C．离子交换膜d为阳离子交换膜
D．a电极的反应式为2H
2O＋2e－===H
2
↑＋2OH－
9.选D。

由气体甲与气体乙的体积比约为1∶2可知，甲为氧气，a电极
发生反应：2H
2O－4e－===O
2
↑＋4H＋，乙为氢气，b电极发生反应：2H
2
O＋2e－===H
2
↑＋2OH－。

则a极与电源的正极相连，产物丙为硫酸，产物丁为氢氧化钠，c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜。

10.以石墨电极电解200 mL CuSO
4
溶液，电解过程
中电子转移物质的量n(e－)与产生气体总体积V(g)(标
准状况)的关系如图所示。

下列说法中正确的是( )
A．电解前CuSO
4
溶液的物质的量浓度为2 mol/L
B．当n(e－)＝0.4 mol时，所得溶液中c(H＋)＝2 mol/L
C．当n(e－)＝0.6 mol时，V(H
2)∶V(O
2
)＝3∶2
D．向电解后的溶液中加入16 g CuO，则溶液可恢复为电解前的浓度
10.选B。

电解CuSO
4
溶液时，阳
极反应式为2H
2O－4e－===O
2
↑＋4H＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，由图示可知
阴极上还有氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H
2
↑。

A.当转移0.4 mol电
子时Cu完全析出，n(Cu2＋)＝0.4 mol
2
＝0.2 mol，根据Cu原子守恒得c(CuSO
4
)
＝c(Cu2＋)＝0.2 mol
0.2 L
＝1 mol/L，错误；B.当转移0.4 mol电子时，生成n(H
2
SO
4
)
＝0.2 mol，所以c(H＋)＝0.2 mol×2
0.2 L
＝2 mol/L，正确；C.当转移0.4 mol电子
时生成的气体完全是氧气，当转移电子0.4～0.6 mol之间时生成的气体是氢气
和氧气，则生成 n(O
2)＝
0.6 mol
4
＝0.15 mol，生成n(H
2
)＝
0.2 mol
2
＝0.1 mol，
相同条件下，气体摩尔体积相等，所以其体积之比等于物质的量之比，则V(H
2
)∶
V(O
2
)＝0.1 mol∶0.15 mol＝2∶3，错误；D.要使电解后的溶液恢复原状，应该
采用“析出什么加入什么”原则加入物质，根据以上分析知，阴极上析出Cu、H
2
，
阳极上析出O
2
，所以只加入CuO不能使溶液恢复原状，错误。

11．一种石墨烯锂硫电池(2Li＋S
8===Li
2
S
8
)工作原理如图。

下列有关该电池
说法正确的是( )
A．B电极发生还原反应
B．A电极上发生的一个电极反应为2Li＋＋S
8＋2e－===Li
2
S
8
C．每生成1 mol Li
2S
8
转移0.25 mol电子
D．电子从B电极经过外电路流向A电极，再经过电解质流回B电极
11.选B。

在原电池中，电解质中的阳离子移向正极，所以A是正极，发生还原反应， B是负极，发生氧化反应，故A错误；A是正极，发生得电子的还
原反应：2Li＋＋S
8＋2e－===Li
2
S
8
，故B正确；正极反应式：2Li＋＋S
8
＋2e－===Li
2
S
8
，
每生成1 mol Li
2S
8
转移2 mol电子，故C错误；电子从B电极经过外电路流向
A电极，但是电子不会经过电解质，故D错误。

12．锌碘液流电池具有高电容量、对环境友好、不易燃等优点，可作为汽车的动力电源。

该电池采用无毒ZnI
3
水溶液做电解质溶液，放电时将电解液储罐中的电解质溶液泵入电池，其装置如图所示。

下列说法不正确的是( )
A．M是阳离子交换膜
B．充电时，多孔石墨接外电源的正极
C．充电时，储罐中的电解液导电性不断增强
D．放电时，每消耗1 mol I－
3
，有1 mol Zn2＋生成
12.选C。

金属锌是负极，多孔石墨是正极，由于放电时电解液中两种离
子I－
3/I－应在正极与储罐中循环，结合I－
3
＋2e－===3I－知Zn2＋应通过M转移到正
极上，故M是阳离子交换膜，A正确；充电时原电池的正极与电源正极相连，B 正确；充电时正极的电极反应式为3I－－2e－===I－
3
，离子浓度减小，导电性减弱，C错误；负极上电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，由电极反应式知D正确。

13．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na­CO
2二次电池，将NaClO
4
溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的
总反应为3CO
2＋4Na 2Na
2
CO
3
＋C。

下列说法错误的是( )
A．放电时，ClO－
4
向负极移动
B．充电时释放CO
2，放电时吸收CO
2
C．放电时，正极反应为3CO
2＋4e－=== 2CO2－
3
＋C
D．充电时，正极反应为Na＋＋e－=== Na
13.选D。

电池放电时，ClO－
4
向负极移动，A项正确；结合总反应可知放
电时需吸收CO
2，而充电时释放出CO
2
，B项正确；放电时，正极CO
2
得电子被还
原生成单质C，即电极反应式为3CO
2＋4e－===2CO2－
3
＋C，C项正确；充电时阳极发
生氧化反应，即C被氧化生成CO
2
，D项错误。

14．以氨作为燃料的燃料电池，具有能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，
易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。

NH
3­O
2
燃料电池的结构如图所示，
下列说法正确的是( )
A．a极为电池的正极
B．负极的电极反应式为2NH
3－6e－＋6OH－===N
2
＋6H
2
O
C．当生成1 mol N
2
时，电路中通过的电子的物质的量为3 mol D．外电路的电流方向为从a极流向b极
14.选B。

选项A，a极上NH
3发生氧化反应生成N
2
，a极是原电池的负
极，A错误；选项B，负极发生氧化反应失去电子，2 mol NH
3变为1 mol N
2
失去
6 mol电子，所以电极反应式为2NH
3－6e－＋6OH－===N
2
＋6H
2
O，B正确；选项C，
生成1 mol N
2
失去6 mol电子，C错误；选项D，外电路的电流方向是从正极到负极，即从b极流向a极，D错误。

15.CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因
CO中毒而失去生命。

一种CO尾气分析仪的工作原理如
图所示，该装置中电解质为氧化钇­氧化钠，其中O2－
可以在固体介质NASICON中自由移动。

下列说法中错误的是( )
A．负极的电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO
2
B．工作时电极b作正极，O2－由电极a向电极b移动
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
15.选B。

根据题意可知，a电极为负极，电极反应式为CO＋O2－－2e－
===CO
2，b电极为正极，电极反应式为O
2
＋4e－===2O2－，总反应为2CO＋O
2
===2CO
2。

工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2－由电极b向电极a移动。

传感器中通过的电流越大，说明单位时间内通过的电子越多，尾气中CO的含量越高。

16.某新型电池工作原理如图所示，放电时总反应为Al＋
3NiO(OH)＋NaOH＋H
2O===NaAlO
2
＋3Ni(OH)
2
，下列说法错误的是
( )
A．放电时，正极的电极反应式为
NiO(OH)＋e－＋H
2O===Ni(OH)
2
＋OH－
B．充电时，阴极的电极反应式为
AlO－
2＋3e－＋2H
2
O===Al＋4OH－
C．放电时，Na＋向负极移动
D．充电时，当电路中通过2 mol电子时，阳极质量减少2 g
16.选C。

选项A，由放电时总反应方程式及工作原理图知，铝电极是负
极，NiO(OH)电极是正极，放电时，正极上NiO(OH)得到电子转化为Ni(OH)
2
，正
确；选项B，充电时，铝电极连接电源的负极，作阴极，AlO－
2
转化为Al，正确；
选项C，放电时，Na＋向正极移动，错误；选项D，充电时，阳极每消耗1 mol Ni(OH)
2
就生成1 mol NiO(OH)，电路中通过1 mol电子，阳极质量减少1 g，正确。

17．H
2S是一种剧毒气体，对H
2
S废气资源化利用的途径之一是回收能量并
得到单质硫，反应原理为2H
2S(g)＋O
2
(g)===S
2
(s)＋2H
2
O(l) ΔH＝－632 kJ·mol
－1。

如图为质子膜­H
2
S燃料电池的示意图。

下列说法正确的是( ) A．电池工作时，电流从电极a经过负载流向电极b
B．电极a上发生的电极反应式为2H
2S－4e－===S
2
↓＋4H＋
C．当反应生成64 g S
2
时，电池内部释放632 kJ热量
D．当电路中通过4 mol电子时，有4 mol H＋经质子膜进入负极区
17.选B。

H
2
S发生氧化反应，电极a是负极，电子从电极a经过负载流
向电极b，电流方向与电子流向相反，A错误；电极a上H
2
S发生氧化反应生成
S 2，电极反应式为2H
2
S－4e－===S
2
↓＋4H＋，B正确；燃料电池中化学能主要转化
为电能，C错误；当电路中通过4 mol电子时，有4 mol H＋经质子膜进入正极区，D错误。

11。