1、电解池的工作原理及应用1如图所示的两个电解池中，a、b、c、d均为石墨电极。如果电解过程中电路中共有0.02mol电子通过，下列叙述正确的是()A甲烧杯中a极最多可析出铜0.64gB甲烧杯中b极电极反应式为4OH4e=2H2OO2C乙烧杯中滴入酚酞溶液，d极附近溶液变红D.乙烧杯中c极电极反应式为4H4e=2H22用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()ACuCl2(CuSO4) BNaOH(NaOH)CNaCl(HCl) DCuSO4Cu(OH)23普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含有杂质，利用如图所示的双膜(阴离
2、子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述正确的是()A电极a为粗铜，电极b为精铜B甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D当电路中通过1mol电子时，可生成32g精铜4用电解法测定某工业废气中CO的浓度，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()Ab为直流电源的负极，与之相连的电极是阴极B阳极的电极反应式为COH2O2e=CO22HCH向阴极移动D理论上每消耗11.2LO2，转移2mol电子5工业上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
3、21，下列说法正确的是()Ab电极反应式：2H2O4e=O24HB离子交换膜d为阴离子交换膜C丙为硫酸，丁为氢氧化钠Da电极连接直流电源的正极作阳极6肼(分子式N2H4，又称联氨)具有可燃性，可用于燃料电池的燃料。由下图的信息可知下列叙述不正确的是()A甲为原电池，乙为电解池Bb电极反应式为O24e=2O2Cd电极反应式为Cu22e=CuDc电极质量变化128g，则理论上消耗标准状况下的空气112L72018年5月美国研究人员成功实现在常温常压下用氮气和水生产氨，原理如图所示：下列说法正确的是()A图中能量转化方式只有2种BH向a极区移动C.b极发生的电极反应为N26H6e=2NH3Da极上每
4、产生22.4LO2流过电极的电子数一定为46.0210238某粗铜产品中含有Zn、Ag、Au等杂质，如图所示，用CH3OH碱性燃料电池电解硫酸铜溶液，闭合开关S进行电解。下列说法中不正确的是()A左池负极反应式为CH3OH6e8OH=CO6H2OB通电一段时间后，Ag、Au杂质金属沉积在电解槽底部C若粗铜电极质量减少6.4g，则纯铜电极质量增加大于6.4gD电解过程中右池纯铜和粗铜分别为阴极和阳极9以Fe3/Fe2作为氧化还原介质，可以在低电位条件下电解HCl制取Cl2，其原理如图所示，下列说法正确的是()AX极上的电势比Y极上的低BH向Y极迁移，X极周围溶液pH升高CX极上发生反应：2H2O
5、4e=4HO2D电解总反应为4Fe2O24H=4Fe32H2O10亚磷酸与足量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3。电解Na2HPO3溶液可制备亚磷酸，装置如图所示。下列说法正确的是()A亚磷酸化学式为H3PO3，是一种三元弱酸Ba为电源负极，石墨为电解池阴极，发生还原反应CNa通过阳膜由乙池进入原料室，H通过阳膜由甲池进入产品室D甲池产生2.24L(标准状况)气体时转移0.4mol电子1125时，用石墨电极电解2.0L0.5molL1CuSO4溶液。5min后，在一个石墨电极上有6.4gCu生成。试回答下列问题：(1)发生氧化反应的是_极，电极反应为_。(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后
6、溶液的pH为_。(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入_mol的_。(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，当析出6.4gCu时，两铜片的质量相差_g，电解液的pH_(填“变小”“变大”或“不变”)。12.如图为电解装置，X、Y为电极材料，a为电解质溶液。(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，电解一段时间后：X电极附近可观察到的实验现象是_，写出Y电极的电极反应式_。(2)若要实现CuH2SO4=CuSO4H2，则Y电极材料是_，写出X电极的电极反应式_。(3)若要利用该装置在铁制品表面镀上一层银，则a为_，反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16g，则该过程
7、理论上通过电流表的电子数为_。(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，电解一段时间后，溶液的pH_(填“增大”“不变”或“减小”)，若要使溶液恢复原来的状态，可往溶液中加入_。13如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：(1)甲烷燃料电池负极反应式是_。(2)石墨(C)极的电极反应式为_。(3)若在标准状况下，甲装置中有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为_L；丙装置中阴极析出铜的质量为_g。(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。若用于制漂
8、白液，a为电池的_极，电解质溶液最好用_。若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用_作电极。参考答案1解析：a极接电池正极，为阳极，发生氧化反应生成O2，A项错误；b极接电池负极，为阴极，发生还原反应生成Cu，B项错误；d极接电池负极，为阴极，发生还原反应2H2O2e=H22OH，产物有OH，滴加酚酞溶液，d极附近溶液变红，C项正确；c极接电池正极，为阳极，发生氧化反应生成Cl2，D项错误。答案：C2解析：A中电解CuCl2溶液时，损失了Cu和Cl两种元素，加入CuSO4不能弥补Cl，而且多了SO，错误；B中电解NaOH溶液的实质是电解水，故应加入适量水才能复原，错误；C中
9、电解NaCl溶液时NaOH仍留在原溶液中，H2、Cl2逸出，则损失了H、Cl两种元素，且物质的量之比是11，故应通入适量HCl气体，正确；D中电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，脱离反应体系的物质是“2Cu和O2”，相当于“2CuO”，故应加入适量CuO或CuCO3才能复原，错误。答案：C3解析：电解精炼铜中，粗铜做阳极，接电源正极，因此电极a为精铜，电极b为粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，防止阳极溶解的杂质阳离子进入阴极区，同时NO可穿过该膜，平衡阳极区电荷，B项错误；乙膜为过滤膜，可对阳极区的阳极泥及漂浮物进行过滤，C项错误；阴极只有Cu2放电，转移
10、1mol电子时，生成0.5molCu，因此生成精铜的质量为0.5mol64g/mol32g，D项正确。答案：D4解析：根据工作原理图可知，连接b的一端发生O2被还原生成H2O的反应，为电解池的阴极，连接直流电源的负极，A项正确；阳极发生氧化反应，由电解装置工作原理图可知，反应物为CO，生成物为CO2，B项正确；电解装置的电解质溶液中，阳离子移向阴极，C项正确；未说明O2是否为标准状况下的，无法计算，D项错误。答案：D5解析：根据气体甲与气体乙的体积比约为21可知，气体甲为氢气，气体乙为氧气，b电极为阳极，电极反应为2H2O4e=O24H，故A错误；电解池中，阴离子向阳极移动，则离子交换膜d为阴
11、离子交换膜，故B正确；SO移向阳极室，阳极室得到硫酸，H在阴极上放电，电极反应为2H2O2e=H22OH，同时Na也移向阴极室，则在阴极室得到氢氧化钠，所以产物丁为硫酸，产物丙为氢氧化钠，故C错误；根据上述分析，a电极是阴极，与直流电源负极相连，故D错误。答案：B6解析：由图示信息可知甲为乙的电解提供能量，A项正确；水溶液中不可能存在O2离子，b电极反应式为O22H2O4e=4OH，B项错误；燃料电池中燃料一般为负极，d电极与负极相连，发生还原反应，生成Cu，C项正确；铜电极质量变化128g，其物质的量为2mol，故转移4mol电子，由N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)可知转移
12、4mol电子时，参与反应的O2为1mol，则消耗空气为1mol/20%5mol，标准状况下为112L，D项正确。答案：B7解析：原理图中存在的能量转化方式有风能转化为电能，太阳能转化为电能，电能转化为化学能，A项错误；生成O2的a极为阳极，电解装置中，阳离子向阴极移动，即H移向b极，B项错误；b极为阴极，N2在酸性条件下被还原为NH3，故电极反应为N26H6e=2NH3，C项正确；a极上的电极反应为2H2O4e=O24H，每产生标准状况下22.4LO2流过电极的电子数一定为46.021023，但题中未说明是标准状况，D项错误。答案：C8解析：左池为原电池，负极发生氧化反应，甲醇失去电子在碱性条
13、件下生成CO和H2O，负极反应式为CH3OH6e8OH=CO6H2O，故A正确；通电一段时间后，不如Cu活泼的Ag、Au杂质金属不能被氧化，沉积在电解槽底部形成阳极泥，故B正确；比Cu活泼的杂质金属Zn优先于Cu被氧化，Zn的相对原子质量比Cu大，转移电子数相同时，若粗铜电极质量减少6.4g，则纯铜电极质量增加小于6.4g，故C错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，故D正确。答案：C9解析：根据装置图中Y极上HCl失去电子被氧化生成Cl2可知，Y极为电解池的阳极，与电源正极相连接，则X极为电解池的阴极，与电源负极相连接，所以Y极上的电势比X极上的高，A正确；电解池中阳离子向阴极移动，Y极
14、为电解池的阳极，X极为电解池的阴极，故H向X极迁移，X极周围溶液酸性增强，pH减小，B错误；由题图可知，X极上发生得电子的还原反应，电极反应式为Fe3e=Fe2，C错误；电解时，阳极反应式为2HCl2e=2HCl2，阴极反应式为Fe3e=Fe2，生成的Fe2与O2反应生成Fe3，4Fe2O24H=4Fe32H2O是Fe2转化为Fe3的反应，不是电解总反应，D错误。答案：A10解析：由亚磷酸与足量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3，可知亚磷酸为二元酸，A项错误；石墨为惰性电极，作阳极，连接电源正极，B项错误；不锈钢为阴极，H放电，Na由原料室通过阳膜进入乙池，C项错误；石墨为阳极，OH放电，产
15、生O2，若生成标准状况下2.24L(0.1mol)O2，则转移0.4mol电子，D项正确。答案：D11解析：(1)n(CuSO4)2.0L0.5molL11.0mol，而在阴极析出的Cu的物质的量为0.1mol，故CuSO4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4OH4e=2H2OO2。(2)总反应：2CuSO42H2O2CuO22H2SO42221201mol0.1mol0.1mol0.05mol0.1mol所以电解后c(H)0.1molL1，pHlg0.11。(3)电解后生成的0.1molCu和0.05molO2脱离该体系，相当于0.1molCuO，因此若将溶液复原，则应加入0.1mol
16、CuO。(4)此时为电镀池，阳极反应为Cu2e=Cu2，阴极反应为Cu22e=Cu，因此若阴极上析出6.4g铜，则阳极溶解6.4g铜，电解后两铜片质量差为6.4g6.4g12.8g，而电解液的pH不变。答案：(1)阳4OH4e=2H2OO2(2)1(3)0.1CuO(4)12.8不变12解析：(1)若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨。X电极上氢离子得到电子生成氢气，电极附近溶液中氢氧根离子浓度增大，遇酚酞变红色；Y电极上氯离子失电子生成氯气，电极反应是2Cl2e=Cl2。(2)要实现CuH2SO4=CuSO4H2，需要利用电解原理，Y电极应是铜作阳极，X电极上是氢离子得到电子生成氢
17、气，阴极电极反应2H2e=H2。(3)利用该装置在铁制品表面镀上一层银，银作阳极Y，铁作阴极X，含银离子的电解质溶液硝酸银溶液进行电解，阳极电极反应和电子守恒计算电子转移数，反应前两电极的质量相等，反应后两电极质量相差2.16g，依据电子守恒可知，阳极质量减小与阴极质量增加的质量相同。阴极析出银的质量阳极溶解减小的银的质量1.08g，析出银的物质的量0.01mol，则该过程理论上通过电流表的电子数为0.01NA或6.021021。(4)X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，实质是电解水，溶液浓度增大，溶液pH增大；氢氧根离子在阳极上失电子发生氧化反应，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，
18、故应加入水恢复溶液浓度。答案：(1)电极表面产生气体，附近溶液变红2Cl2e=Cl2(2)Cu2H2e=H2(3)AgNO3溶液0.01NA(或6.021021)(4)增大H2O13解析：(1)甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的产物为碳酸钾，负极反应式为CH48e10OH=CO7H2O。(2)铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(3)n(O2)0.1mol，甲池正极反应式为O24e2H2O=4OH，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的总物质的量为0.4mol。乙池中的铁极与甲池的负极相连，铁极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O
19、2e=2OHH2，n(H2)0.2mol，V(H2)0.2mol22.4L/mol4.48L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu22e=Cu，n(Cu)0.2mol，m(Cu)0.2mol64g/mol12.8g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl2H2O2OHCl2H2，Cl22OH=ClClOH2O，气体与液体反应，最好采用逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故a极为负极。生活中常见且廉价的氯化物是NaCl，故电解质溶液最好用饱和NaCl溶液，若制备Fe(OH)2，用硫酸钠溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。答案：(1)CH48e10OH=CO7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8(4)负饱和氯化钠溶液铁9