1、第三讲 电解池一、单选题 1.工业废水中常含有一定量的Cr2O，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是一种行之有效的除去铬的方法之一。该法用Fe作电极电解含Cr2O的酸性废水，最终将铬转化为Cr(OH)3沉淀，达到净化目的。下列有关说法不正确的是()A 电解时选用Fe作阳极，石墨棒作阴极B 阴极附近的沉淀只有Cr(OH)3C 阳极附近溶液中，发生反应的离子方程式是Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2OD 消耗1 mol Cr2O，将有336 g Fe消耗，因此要定期更换铁电极【答案】B【解析】Fe作阳极，反应产生Fe2，Fe2与Cr2O发生氧化还原反应，Fe2被氧化为Fe3，Cr2
2、O被还原为Cr3；阴极是H得到电子，导致阴极附近溶液的碱性增强，Fe3、Cr3都会变为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀，B错误；消耗1 mol Cr2O，必消耗6mol Fe2，根据Fe守恒，将有6 mol Fe消耗，质量336 g。2.化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是(A 用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B 氢氧燃料电池的负极反应式：O22H2O4e=4OHC 粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，阳极反应式为Cu2e=Cu2D 钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe2e=Fe2【答案】A【解析】电池的负极发生的是氧化反应
3、，B不对；粗铜精炼时，纯铜应该连接电源的负极，C错；钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，D错。3.如图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2=N2+2H2O下列说法正确的是（）A 甲池中负极上的电极反应式为N2H44e=N2+4H+B 乙池中石墨电极上发生的反应为4OH4e=2H2O+O2C 甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小D 甲池中每消耗0.1mol N2H4乙池电极上则会析出6.4g固体【答案】B【解析】A、甲池中为原电池反应，负极N2H44e+4OH=N2+4H2O，故A错误；B、乙池中为电解反应，石墨电极与正极相连为阳极，氢氧根在阳极失电子发生氧化反应，反应式为4OH4e=2H2O+O2，
4、故B正确；C、甲池中因反应生成了水会使溶液的pH值减小，乙池中因反应生成了酸也会使溶液的pH值减小，故C错误；D、甲池中每消耗0.1mol N2H4，则根据负极N2H44e+4OH=N2+4H2O，转移0.4mol电子，所以乙池电极上则会析出64g/mol=12.8g铜，故D错误4.钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池总反应为：NaTi2（PO4）3+2 Na2NiFeII（CN）6Na3Ti2（PO4）3+2NaNiFeIII（CN）6（注：其中P的化合价为+5，Fe的上标、代表其价态）下
5、列说法不正确的是（）A 放电时NaTi2（PO4）3在正极发生还原反应B 放电时负极材料中的Na+脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na+嵌入到正极材料中C 充电过程中阳极反应式为：2NaNiFeIII（CN）6+2Na+2e=2Na2NiFeII（CN）6D 该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na+的浓度基本保持不变【答案】C【解析】该原电池放电时，Fe元素化合价由+2价变为+3价，Ti元素化合价由+4价变为+3价，所以负极上Na2NiFeII（CN）6失电子发生氧化反应、正极上NaTi2（PO4）3得电子发生还原反应，充电时，阳极、阴极反应式与正极、负极反应式正好相反，A放电时NaTi2
6、（PO4）3在正极得电子而发生还原反应，正确；B放电时，阳离子向正极移动，所以放电时负极材料中的Na+脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na+嵌入到正极材料中，正确；C充电时，阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为Ti2（PO4）332e=Ti2（PO4）3，错误；D根据电池反应式知，反应过程中钠离子实质上不参加反应，所以钠离子浓度基本不变，正确5.新型的镁电池因其成本低，电流强度大备受关注该电池的总反应是：Mg+FeSO4MgFeSO4在放电过程中a极质量会增加，下列说法正确的是（）A 放电时，电子从b极通过电解质流向a极B 放电时，每转移0.2mol电子，消耗2.4g的MgC 电解质是含镁离子的
7、水溶液D 充电时，b极上的电极反应式为：Mg2+FeSO4+2E=MgFeSO4【答案】B【解析】根据电池的总反应是：Mg+FeSO4MgFeSO4在放电过程中a极质量会增加，可知a为正极，b为负极，A放电时，电子从b极通过导线流向a极，错误；B放电时，每个锌失去2个电子，所以转移0.2mol电子，消耗2.4g的Mg，正确；C硫酸镁和硫酸亚铁均可溶于水，所以电解质不能含镁离子的水溶液，错误；D充电时，b极上的电极反应式为：Mg2+2e=Mg，错误6.浙江大学成功研制出能在数分钟之内将电量充满的锂电池，其成本只有传统锂电池的一半若电解液为LiAlCl4SOCl2，电池的总反应为：4Li+2SOC
8、l24LiCl+S+SO2下列说法不正确的是（）A Li为电池的负极B 电池的电解液可用LiCl水溶液代替C 放电时电子从负极经外电路流向正极D 充电时阳极反应式为：4Cl+S+SO24e=2SOCl2【答案】B【解析】A放电时，失电子化合价升高的电极是负极，根据电池反应式知，放电时Li元素化合价由0价变为+1价，所以Li是负极，正确；BLi是一种碱金属，比较活泼，能与H2O直接发生反应，因此该锂电池的电解液不能用LiCl水溶液代替LiAlCl4SOCl2，错误；C放电时，Li是负极，另一个电极是正极，负极上失电子、正极上得电子，所以电子从负极沿导线流向正极，正确；D充电时，阳极上S失电子发生
9、氧化反应，阳极反应式为：4Cl+S+SO24e=2SOCl2，正确7.以H2、O2、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P端通入CO2通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色则下列说法中正确的是（）A X、Y两端都必须用铁作电极B 不可以用NaOH溶液作为电解液C 阴极发生的反应是：2H2O+2e=H2+2OHD X端为电解池的阳极【答案】C【解析】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H22e+CO32CO2+H2O，正极反应式为O2+4e+2CO2=2CO32，右边装置是电解池，X
10、是阴极、Y是阳极，阴极反应式为2H2O+2e=H2+2OH、阳极反应式为Fe2e+2OH=Fe（OH）2，AX、Y两端，阳极X必须是铁电极，Y电极不需要一定用铁作电极，可以用石墨电极，错误；B电解过程是阴极上氢离子放电得到溶液中的氢氧根离子交换亚铁离子生成氢氧化亚铁，所以可以用NaOH溶液作为电解液，错误；C阴极发生的反应是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，碱溶液中电极反应：2H2O+2e=H2+2OH，正确；DX连接原电池负极，所以是电解池阴极，错误8.在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2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
11、电源的负极B 阴极的电极反应式是：H2O2e=H2O2、CO22e=COO2C 总反应可表示为H2OCO2H2COO2D 阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11【答案】D【解析】由水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳发生还原反应，此极上得到电子，应为阴极，故X极为电源的负极，A、B项正确；C项，根据电极上的反应物和生成物，可知总反应方程式正确；D项，因阳极电极反应式为2O24e=O2，结合电子得失相等，可知阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21，错误。9.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A 反应CH4H2O3H2CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B 电
12、极A上H2参与的电极反应为H22OH2e=2H2OC 电池工作时，CO向电极B移动D 电极B上发生的电极反应为O22CO24e=2CO【答案】D【解析】A项，H4O，则该反应中每消耗1molCH4转移6mol电子，错误；该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为H22eCO=CO2H2O，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为O24e2CO2=2CO，正确。10.SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是()A.a极为直流电源的负极，与其相连的电极发生还原反
13、应B.阴极得到2 mol电子时，通过阳离子交换膜的H为2 molC.吸收池中发生反应的离子方程式为：2NO2S2O2H2O=N24HSOD.阳极发生的反应式为SO22e2H2O=SO4H【答案】D【答案】A项，阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得电子生成硫代硫酸根离子，a是直流电源的负极，正确；B项，阴极发生还原反应，电极反应式为：2HSO2e2H=S2O2H2O，阴极得到2 mol电子时，通过阳离子交换膜的H为2 mol，正确；C项，硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气，离子反应方程式为：2NO2S2O2H2O=N24HSO，正确；D项，阳极发生失去电子的氧化反应，错误。11.以
14、“创新未来”为主题的第十四届上海国际车展在浦东新国际博览中心举行。车展期间，新一代电动汽车因其“技术含量高”“节能环保”而倍受关注。液态锂离子电池是一种被采用的车载电池，该电池的电极反应如下：正极6CxLixe=LixC6，负极LiNiO2xe=Li1xNiO2xLi。则有关该电池的下列说法中正确的是()A 放电时，电子从正极流向电源的负极B 放电时，Li向负极移动C 该电池的总反应为LiNiO26CLi1xNiO2LixC6D 充电时，阳极发生的电极反应为Li1xNiO2xLixe=LiNiO2【答案】C【解析】放电时，电子从电池的负极流向电池的正极，A不正确；Li应向正极移动，B不正确；充
15、电时，阳极应失去电子，D不正确。12.臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多，其中高压放电法和电解纯水法原理如图所示，下列有关说法不正确的是()A 高压放电法,反应的原理为3O22O3B 高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物C 电解纯水时，电极b周围发生的电极反应有6OH-6e-=O3+3H2O和4OH-4e-=O2+2H2OD 电解水时，H+由电极a经聚合电解质薄膜流向电极b【答案】D【解析】高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似，其反应的原理为3O22O3，因空气中还含有氮气，放电条件下，氮气也能与氧气反应，故有氮氧化物生成，A、B两项均正确；观察题
16、图电解纯水法，可发现有氢气放出，必由水发生还原反应生成，故a为阴极；同理，由水生成氧气和臭氧，发生氧化反应，C项正确；因b为阳极，电解质中的阳离子移向阴极，故D项错误。13.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，当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，下列说法不正确的是()A 溶液的质量变化：甲减小乙增大B 溶液pH变化：甲减小乙增大C 相同条件下产生气体的体积：V甲=V乙D 电极反应式：甲中阴极为Cu2+2e-=Cu，乙中负极为Mg-2e-=Mg2+【答案】C【解析】甲中总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2，乙中总反应为Mg+2HCl=MgCl2+H2
17、，故甲溶液质量减小，乙溶液质量增大，A对；甲中生成H2SO4，pH减小，乙中消耗盐酸，pH增大，B对；当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，甲中产生0.25 mol O2，乙中产生0.5 mol H2，故相同条件下，甲、乙中产生气体的体积比为12，C错；甲中阴极为Cu2+放电，电极反应为Cu2+2e-=Cu，乙中负极为Mg放电，电极反应为Mg-2e-=Mg2+，D对。二、非选择题14.氯化钠、乙烯是化学工业的重要原料（1）工业上由NaCl制Na的化学方程式为；实验室中金属钠应保存在盛有的广口瓶中；若将一小块钠长期暴露在空气中，最终钠将转化为（2）如图为电解食盐水与乙烯和Cl2加成制l，2二
18、氯乙烷的联合装置示意图：在该装置中，为原电池（填“A”或“B”）提供电能，其负极的电极反应式为在A装置中，阳离子交换膜的作用是（3）常温下，NaHCO3溶液中存在的质子守恒关系式为：c（OH）+=c（H+）+c（H2CO3）；加热0.5molL1NaHCO3溶液，使NaHCO380%分解，然后恢复至室温假设反应前后溶液的体积不变，则反应后的溶液中c（CO23）+c（HCO3-）+c（H2CO3）=_molL1【答案】（1）2NaCl2Na+Cl2；煤油；Na2CO3；（2）B；C2H4+2Cl+2e=CH2ClCH2Cl；传导钠离子、氢离子形成闭合回路，防止氢气和氯气及氯气和氢氧化钠接触而发生
19、副反应；（3）c（CO32）；0.3【解析】（1）工业上由NaCl制Na采用电解熔融氯化钠的方法冶炼，其反应方程式为：2NaCl2Na+Cl2，钠和氧气、水易反应，且钠的密度大于煤油，所以实验室中金属钠应保存在盛有煤油的广口瓶中Na的性质活泼，易与空气中氧气反应生成Na2O，Na2O易与水反应生成NaOH，NaOH吸收空气中的水和CO2生成Na2CO3xH2O，Na2CO3xH2O风化脱水生成Na2CO3；（2）电解饱和食盐水需要外接电源，则B装置有电流产生，则B是原电池，原电池的负极上乙烯失电子和氯离子反应生成l，2二氯乙烷，电极反应式为：C2H4+2Cl+2e=CH2ClCH2Cl，在A装
20、置中，阳离子交换膜的作用是：传导钠离子、氢离子形成闭合回路，防止氢气和氯气及氯气和氢氧化钠接触而发生副反应；（3）根据电荷守恒得c（Na+）+c（H+）=c（HCO3）+2c（CO32）+c（OH），根据物料守恒得c（Na+）=c（HCO3）+c（CO32）+c（H2CO3），将带人得c（OH）+c（CO32）=c（H+）+c（H2CO3），加热后溶液中碳酸氢钠的浓度是0.5molL1（180%）=0.1mol/L，碳酸钠的物质的量浓度=0.5molL180%=0.2mol/L，根据物料守恒得c（HCO3）+c（CO32）+c（H2CO3）=（0.1+0.2）mol/L=0.3mol/L15.
21、以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点（1）氨燃料电池使用的电解质溶液是2molL1的KOH溶液，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O该电池负极的电极反应式为；每消耗1.7g NH3转移的电子数目为（2）用氨燃料电池电解CuSO4溶液，如图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为L（3）纳米级氧化亚铜（Cu2O）是一种重要光电材料现用铜棒和石墨做电极，饱和食盐水做电解质制备纳米级氧化亚铜（Cu2O），电解反应为
22、2Cu+H2OCu2O+H2铜棒上发生的电极反应式为【答案】（1）2NH3+6OH6e=N2+6H2O；0.3NA；（2）4OH4e=O2+2H2O；1.12；（3）2Cu2e+H2O=Cu2O+2H+【解析】（1）电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O该电池负极是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH3+6OH6e=N2+6H2O，反应中2mol氨气反应电子转移6mol电子，每消耗3.4g NH3物质的量=0.1mol，转移的电子数为0.3NA；（2）用氨燃料电池电解CuSO4溶液，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电而析出铜，阳极上电极反应式为：4OH4e=O2+2H2O，
23、向溶液中加入8gCuO固体后可使溶液恢复到电解前的浓度，则阳极上析出氧气的质量等于氧化铜中氧原子的质量，根据原子守恒知，氧气的体积=22.4L/mol=1.12L；（3）制备纳米氧化亚铜（Cu2O）时用铜棒和石墨做电极，饱和食盐水做电解质，电解反应为2Cu+H2OCu2O+H2，铜应为阳极，阳极铜失电子发生氧化反应生成氧化亚铜，电极反应为：2Cu2e+H2O=Cu2O+2H+。16.铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛，铝土矿是生产铝及其化合物的重要原料（1）铝元素在元素周期表中的位置是（2）铝电池性能优越，铝空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注
24、，其原理如图所示该电池的总反应化学方程式为；电池中的NaCl的作用为；以铝空气电池为电源电解KI溶液制取KIO3（石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应式为；某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500ml的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0.3molL1，则该过程中消耗铝的质量为（3）氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂，聚氯化铝也被用于城市污水处理氯化铝矿粉在加热条件下易升华，气态氯化铝的化学式Al2Cl6，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为；将铝土矿粉与碳粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生
25、成CO，写出该反应的化学方程式【答案】（1）第三周期第A族；（2）4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3；增强溶液的导电能力；I+3H2O6e=IO3+6H+；2.7g；（3）；Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO【解析】（1）铝原子原子核外有3个电子层，最外层上有3个电子，所以其在周期表中的位置是第三周期第A族；（2）铝和氧气、水能反应生成氢氧化铝，反应方程式为：4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3；溶液中自由移动的离子浓度越大，溶液的导电性越强，水是弱电解质导电能力较小，为增大水的导电性，所以加入氯化钠；阳极上失电子发生氧化反应，所以电解碘化钾溶液时，阳极上碘离子放电和
26、水反应生成碘酸根离子和氢离子，电极反应式为：I+3H2O6e=IO3+6H+；电解氯化钠溶液后，氢氧化钠的物质的量=0.3mol/L0.5L=0.15mol，设电解过程中电子转移的物质的量是x，2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 转移电子2mol 2mol0.15mol xx=0.15mol某铝一空气电池的效率为50%，所以原电池中转移电子的物质的量是0.3mol，设消耗铝的质量为yAl 3e=Al3+27g 3moly 0.3moly=2.7g；（3）氯化铝为共价化合物，氯原子提供孤对对子，铝原子提供空轨道，形成配位键，使所有原子均达到8电子稳定结构，所以结构式为；根据题意知，反应物是氧化铝、碳和氯气，反应条件是加热，生成物是氯化铝和一氧化碳，所以其反应方程式为：Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO12