9-2电解池一、选择题1．下列事实不能用金属活动性解释的是( )A．生活中可用铝制的水壶烧水B．镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品C．工业上常用热还原法冶炼铁，用电解法冶炼钠D．电解法精炼铜时，粗铜中含有的Ag、Au杂质沉积在电解槽的底部解析：生活中可用铝制的水壶烧水是因为铝是热的良导体，且铝在空气中放置，其表面容易生成一层致密的氧化膜，阻止内部的铝进一步氧化，与金属活动性无关，A错；镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品，是因为锌的金属活动性比铁强，形成原电池，锌作为负极被腐蚀而铁作为正极得以保护，B对；由于钠的金属活动性较强，用电解法冶炼，而铁的活动性较弱，用热还原法冶炼，C对；电解法精炼铜时，由于铜的金属活动性比杂质Ag、Au强，故Ag、Au杂质沉积在电解槽的底部，D对。答案：A2．(2012·西安中学高三第三次月考)某同学按如图所示装置进行实验，A，B为常见金属，它们的硫酸盐可溶液于水。当K闭合时，在交换膜处SO从右向左移动，下列分析正确的是( )A．溶液中c(A2＋)减小B．B的电极反应为B－2e－===B2－C．y电极上有H2产生，发生还原反应D．反应初期x电极周围出现白色胶状沉淀，不久后沉淀溶解解析：本题考查电化学知识。难度中等。在原电池的电解质溶液中阴离子向负极移动，A为原电池的负极，B为正极，x为电解池的阴极，y为阳极。A电极发生氧化反应，生成A2＋，B电极上发生还原反应，A，B选项错误；在y电极上发生氧化反应，C选项错误；H＋在x电极上发生还原反应，剩余的OH－11\n与Al3＋发生反应，随着反应的进行，Al3＋先沉淀，后溶解生成AlO，故D正确。答案：D3．(2011·辽宁省重点中学协作体高三期末)用惰性电极电解50mL锰酸钾溶液：K2MnO4＋H2O===KMnO4＋H2↑＋KOH(未配平)，当生成112mL氢气(标准状况)时停止通电。下列判断正确的是( )A．K＋浓度减小B．KMnO4在阳极区生成C．阴极周围溶液的pH减小D．反应过程中共转移0.005mol电子解析：本题考查电解池原理，考查考生知识的运用能力。难度较小。惰性电极电解K2MnO4溶液，溶液中K＋未参与的反应，A项错误；MnO移向阳极，电极反应式：MnO－e－===MnO，B项正确；H＋移向阴极，电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，使得阴极剩余大量的OH－，pH增大，C项错误；每生成1molH2转移2mol电子，现生成标准状况下112mLH2，即0.005molH2共转移0.01mol电子，D项错误。答案：B4．(2012·哈尔滨市第三中学高三年级期末)下面有关电化学的图示，完全正确的是( )解析：本题考查电化学装置图。难度中等。A项，Zn比Cu活泼，为负极，错；B项；粗铜精炼时，粗铜必须作阳极，错；C项，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，错；D项，从电流方向知，碳棒为阳极，Cl－放电生成Cl2，用淀粉KI溶液检验，铁棒为阴极，H＋放电生成H2，用向下排空气法收集，正确。答案：D5．(2012·长春市高中毕业班第一次调研考试)图中是电解CuCl2溶液的装置，其中c，d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是( )11\nA．a为负极、b为正极B．a为阳极、b为阴极C．电解过程中，氯离子浓度不变D．电解过程中，d电极质量增加解析：本题考查原电池、电解池的相关知识。难度中等。根据电流方向进行推断可知，直流电源的a，b极分别为正极、负极；电解过程中Cl－在阳极上被氧化为氯气，在阴极(d极)上析出Cu导至电极质量增加。答案：D6．用石墨作电极电解2mol·L－1的NaCl和1mol·L－1的MgSO4混合溶液时，下列曲线合理的是( )解析：依据2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑MgSO4＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋Na2SO4，溶液起始及最终的pH均接近于7，沉淀量从起始至最终应是先逐渐增加，后期保持不变，故D项正确。答案：D7．(2010·福建高考)铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读下图，下列判断不正确的是( )11\nA．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SOB．当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2molC．K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极解析：根据图示，Ⅰ为原电池，a为正极，b为负极。Ⅱ为电解池，c为阴极，d为阳极。K闭合时，d为阳极，发生氧化反应：PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO，A项正确，根据铅蓄电池的总反应知该反应中转移电子数为2e－，则电路中转移0.2mol电子时，Ⅰ中消耗0.2molH2SO4，B项正确；K闭合时，Ⅱ中SO向阳极(d极)迁移，C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb，d电极析出PbO2，电解质溶液为H2SO4，此时可以形成铅蓄电池，d电极作正极，D项正确。答案：C8．(2011·黄冈高三期末)如图所示的装置，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16g，乙池中某电极上析出0.24g某金属，下列说法正确的是( )A．甲池b极上析出金属银，乙池c极上析出某金属11\nB．甲池a极上析出金属银，乙池d极上析出某金属C．某盐溶液可能是CuSO4溶液D．某盐溶液可能是Mg(NO3)2溶液解析：a：阴极；b：阳极；c：阴极；d：阳极。A、B均不对，而D中，若电解Mg(NO3)2溶液，实际上就是电解水，不会有固体析出；C中通过计算可知CuSO4不足。答案：C9．在水中加入等物质的量的AgNO3、Ba(NO3)2、NaCl、K2SO4混合均匀。取一定量溶液，用惰性电极电解，片刻后在两个极区析出的氧化产物与还原产物的质量之比为( )A．35.5:108 B．1:2C．108:35.5D．8:1解析：电解前，AgNO3、Ba(NO3)2、NaCl、K2SO4之间发生反应，最终溶质只剩下NaNO3、KNO3。只有水被电解，显然D项正确。答案：D10．(2012·石家庄市高中毕业班教学质量检测(一))全钒液流储能电池(VRB)广泛应用于风能、太阳能发电系统的储能系统。电池反应为VO＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O，下列说法正确的是( )A．该电池属于一次电池B．电池工作时，H＋由正极流向负极C．电池放电时，负极的电极反应为VO2＋＋H2O===VO＋2H＋＋e－D．电池充电时，阴极的电极反应为V3＋＋e－===V2＋解析：本题考查电化学原理应用。难度较大。该电池为可充电电池，属于二次电池，故A选项错误；电池工作时，H＋在原电池的内部由负极流向正极，故B选项错误；电池放电时，负极发生氧化反应为V2＋－e－===V3＋，故C选项错误；电池充电时，阴极发生还原反应：V3＋＋e－===V2＋，故D选项正确。答案：D11．用质量均为100g的铜片作电极，电解AgNO3溶液，电解一段时间后两极质量相差28g，此时阳极质量为( )A．121.6g B．93.6g C．89.6g D．88.2g解析：设电解过程中电子转移nmol，阳极质量减少64×g，阴极质量增加108ng，即108n＋64×＝28，n＝0.2mol，阳极质量为：100g－64×g＝93.6g。答案：B11\n12．电解100mL含c(H＋)＝0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是( )A．0.10mol/LAg＋B．0.02mol/LZn2＋C．0.20mol/LCu2＋D．0.20mol/LPb2＋解析：根据离子的放电顺序可知，当电路中通过0.04mol的电子时，能析出金属的只有选项A和C,100mL溶液中分别含有Ag＋：0.01mol,1.08g；Cu2＋：0.02mol,1.28g可知选C。答案：C13．(2012·北京市东城区高三第一学期期末)用a，b两个质量相等的Pt电极电解AlCl3和CuSO4的混合溶液[n(AlCl3)n(CuSO4)＝19]。t1时刻a电极得到混合气体，其中Cl2在标准状况下为224mL(忽略气体的溶解)；t2时刻Cu全部在电极上析出。下列判断正确的是( )A．a电极和电源的负极相连B．t2时，两电极的质量相差3.84gC．电解过程中，溶液的pH不断增大D．t2时，b的电极反应是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑解析：本题考查电解原理及其具体应用，考查考生综合运用知识灵活解决问题的能力。难度较大。根据a电极得到含Cl2的混合气体，断定a电极为阳极，应与电源的正极相连，A项错误；电解过程等效于首先电解CuCl2，而后电解CuSO4溶液，所以a电极质量不变，由电解液中溶质的比例以及所得的n(Cl2)推得，b电极上n(Cu)＝n(CuSO4)＝60mol，质量增加3.84g，B项正确；当Cl－电解完全后，a电极发生反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液中c(H＋)增大，pH减小，C项错误；t2时，Cu全部析出，开始电解水，b电极发生的反应是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D项错误。答案：B14．(2011·山东理综)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用解析：根据原电池的构成条件可知该镀锌装置不能构成原电池，A项错；电镀时能11\n量守恒，而锌析出量与能量的转化无关，只与通过的电量成正比，故B项错；因电流恒定，单位时间内通过导线的电子恒定，故升高温度不改变电解反应速率，C项正确；镀锌层破损后则构成锌铁原电池，铁作正极，锌作负极，对铁制品仍有保护作用，故D项错。答案：C15．(2012·长沙市高考模拟高考(一))用甲图所示装置通电10min后，去掉直流电源，连接成乙图所示装置，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升。下列说法正确的是( )A．甲图装置中的现象是U形管两端生成等体积的气体，U形管中溶液部分压入烧杯中B．甲图装置通电10min后U形管中溶液的pH降低C．乙图装置进行实验时石墨电极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．若乙图装置中转移电子0.2mol，则生成白色胶状物质的质量为10.7g解析：本题考查电化学。难度中等。甲图装置中两极产生H2和O2，且两者体积不等，A错误；甲图装置中实质是电解水，c(NaOH)增大，pH增大，B错误；乙图装置中石墨电极是正极，O2得电子发生还原反应，C正确；乙图装置中Fe失电子，发生氧化反应，由Fe－2e－===Fe2＋，n(Fe2＋)＝＝0.1mol，n[Fe(OH)2]＝0.1mol，m[Fe(OH)2]＝9g，D错误。答案：C二、非选择题16．如图，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：11\n(1)A极为电源的________极。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)乙装置中F极附近显红色的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)欲用丙装置精炼铜，G应该是________(填“纯铜”或“粗铜”)，电解质溶液的成分是________。(5)已知氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的胶粒，那么装置丁中的现象是：____________________________________________________________________________________________________。解析：本题的突破口为“F极附近显红色”，显红色的原因是生成了OH－，而OH－是由于水电离出的H＋放电，促进了水的电离而生成的。H＋放电说明该极为阴极，B极为负极，则A极为正极。(4)电解精炼铜时应将粗铜作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液。通电后，阳极(粗铜)的主要反应是Cu－2e－===Cu2＋。当粗铜的表面出现比铜活泼的金属时，它们也会放电。但生成的阳离子的氧化性比铜离子弱，不可能在阴极上析出，故留在溶液中。而粗铜中活泼性比铜弱的金属会在阳极的底部沉积，成为阳极泥。所以，阴极(精铜)的反应只有Cu2＋＋2e－===Cu，这样就可以在阴极上获得纯净的金属铜。(5)氢氧化铁胶粒带正电荷，向阴极(Y极)移动，则该极附近红褐色变深。答案：(1)正 (2)CuCl2Cu＋Cl2↑11\n(3)F极为阴极，H＋放电，促进了水的电离，生成了OH－，使酚酞显红色 (4)粗铜 硫酸铜溶液 (5)Y极附近红褐色变深17．在如图所示的装置中，若通往电流电5min时，铜电极质量增加2.16g，试回答：(1)电源电极X为______极。(2)pH变化：A______，B______，C______(填“增大”、“减小”或“不变”)(3)通电5min时，B中共收集224mL气体(标准状况)，溶液体积为200mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。(4)若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为______(设电解前后溶液体积无变化)。解析：(1)C装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，故铜极为阴极，由此可确定X极为负极。(2)A装置是电解KCl溶液，阴极析出氢气，阳极析出氯气，溶液中氢氧根离子浓度增大。B装置阴极上先析出铜，当铜离子消耗完后析出氢气，而阳极上析出氧气，溶液中氢离子浓度增大。C装置阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上溶液的物质的量浓度不变。(3)B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同。C装置中转移的电子数目为＝0.02mol。经判断，B装置两极上的反应为：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O根据题意可知：2n(H2)＋2n(Cu)＝4n(O2)＝0.02mol，n(H2)＋n(O2)＝，解得n(Cu)＝0.005mol，CuSO4溶液的物质的量浓度为：0.005mol/0.2L＝0.025mol/L。11\n(4)A装置的反应为：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，即反应中转移电子的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02mol。c(OH－)＝＝0.2mol/L，故pH＝13。答案：(1)负 (2)增大 减小 不变(3)0.025mol/L (4)1318．(2012·海南化学)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_____________、________________；(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是______，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_______________；(3)若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_______(法拉第常数为F＝9.65×104C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为______L(标准状况)。解析：(1)甲烷燃料电池的总反应方程式为：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，负极反应式由总反应式减去正极反应式即可得到；(2)由图示可知，甲烷燃料电池中通入CH4的一极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1mol甲烷被氧化失去电子8mol，电量为8×9.65×104C，题中虽有两个燃料电池，但电子的转移只能用一个电池的甲烷量计算，可根据CH4～8e－～4Cl2计算出标准状况下产生氯气的体积为4L。答案：(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O11\n(2)H2 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104C 419．已知20℃时NaCl的溶解度为36g。某氯碱厂使用的设备是阳离子交换膜电解槽，若一次向电解槽中加入一定量20℃时饱和NaCl溶液，当90%的NaCl电解时，阴极收集到11.2m3气体(已折算成标准状况)。请回答下列问题：(1)该反应的离子方程式为__________________。(2)取阳极区溶液作系列实验，下列结论中错误的是( )A．滴加酚酞试剂，先变红后褪色B．滴加硝酸银溶液，有白色沉淀产生C．滴加小苏打溶液，有气泡产生D．做焰色反应实验呈黄色(3)计算原饱和NaCl溶液的质量(单位：kg)。(4)若电解90%的NaCl所需电能是由甲烷燃料电池提供，则所需甲烷至少为多少m3？(折算成标准状况，假设该燃料电池的电量利用率为90%)答案：(1)2Cl－＋2H2O===2OH－＋Cl2↑＋H2↑(2)A(3)n(H2)＝＝500moln(总NaCl)＝1000/0.9molm(总NaCl)＝1000/0.9mol×58.5g/mol＝65000gm(NaCl溶液)＝65000g×136/36×10－3＝245.6kg(4)由n(H2)＝500mol得：n(CH4)＝500mol×2/8＝125molV(CH4)＝125mol×22.4L/mol×10－3m3/L/0.9＝3.1m311
