专题23 电解池及其应用
1．用“四室电渗析法”制备H3PO2的工作原理如图所示(已知:H3PO2是一种具有强还原性的一元弱酸;阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过),则下列说法不正确的是( ) ．．．
A．阳极电极反应式为:2H2O－4e===O2↑＋4H B．工作过程中H+由阳极室向产品室移动
C．撤去阳极室与产品室之间的阳膜a,导致H3PO2的产率下降 D．通电一段时间后,阴极室中NaOH溶液的浓度一定不变 【答案】D
【解析】A项、阳极中阴离子为硫酸根离子和水电离出的氢氧根离子,阳极上氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气,电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,故A正确;B项、阳极上水电离出的氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气,溶液中氢离子浓度增大,H+通过阳膜向产品室移动,故B正确;C项、撤去阳极室与产品室之间的阳膜,阳极生成的氧气会把H3PO2氧化成H3PO4,导致H3PO2的产率下降,故C正确;
D项、阴极上水电离出的氢离子得电子发生还原反应生成氢气,溶液中氢氧根浓度增大,原料室中钠离子通过阳膜向阴极室移动,通电一段时间后,阴极室中NaOH溶液的浓度增大,故D错误。
2．如图所示,其中甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是（ ）
－＋
A．1min内甲池消耗1mol O2转移的电子是乙池Ag电极转移电子数的4倍 B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O===CO32-＋8H＋
C．反应一段时间后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D．甲池中消耗280mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生1.45g固体 【答案】D
【解析】A项、1min内甲池消耗1mol O2,反应转移的电子为4mol,甲池和乙池中,转移的电子数目相等,乙池
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Ag电极为阴极, 转移的也为4mol,析出2molCu,故A错误;B项、甲池是燃料电池,CH3OH燃料通入的极是电池的负极,发生氧化反应,因电解质是氢氧化钾,所以电极反应不会生成氢离子,故B错误;
C项、电解硫酸铜时,阳极放氧气,阴极析出金属铜,所以要让电解质在电解后复原,应加入氧化铜,故C错误;D项、丙池中电解氯化镁溶液,电解的离子方程式为Mg+2Cl+2H2O
2+
-
H2↑+Cl2↑+Mg（OH）2↓,甲池中标准
状况下消耗280mLO2的物质的量为0.0125mol,转移的电子为0.05mol,此时析出氢氧化镁的物质的量为58g/mol×0.025mol=1.45g,故D正确。
3．电解法制取Na2FeO4的总反应为Fe＋2H2O＋2OH－
FeO42-＋3H2↑,工作原理如图所示。已知:Na2FeO4只
在强碱性条件下稳定,易被H2还原。下列叙述正确的是( )
A．铁电极上发生还原反应,生成FeO42- B．通电一段时间后,阳极区pH下降
C．通电后Na＋向右移动,阴极区Na＋浓度增大
D．当电路中通过1 mol电子时,阴极区有11.2 L H2生成 【答案】B
【解析】A．铁为阳极,发生氧化反应,生成FeO42-,故A错误;B．阳极的电极反应式为Fe－6e－＋8OH－=FeO42-＋4H2O,阴极反应式为6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－,电解过程中阳极消耗OH－,故阳极区pH下降,故B正确;C．为保障阳极区的强碱性条件,该电解池中离子交换膜只能是阴离子交换膜,因此通电后,阴极区的OH向左移动,故C错误;D．阴极电极反应:2H2O+2e=H2↑+2OH,2mol电子转移生成1mol氢气,当电路中通过1mol电子的电量时,生成0.5mol氢气,温度压强不知,无法计算气体的体积,故D错误。
4．二甲醚（CH3OCH3）直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,用二甲醚燃料电池电解甲基肼（CH3—NH—NH2）制氢的装置如图所示,其中X、Y、M、N均为惰性电极。下列说法正确的是
--－
A．M极的电极反应式为CH3—NH—NH2+12OH−−10e−
CO32-+N2+9H2O
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B．若忽略水的消耗与生成,甲中电解质溶液的pH减小,乙中电解质溶液的pH增大 C．乙中的交换膜是阴离子交换膜,OH−透过交换膜向N极移动 D．理论上,当生成6.72 L H2时,消耗CH3OCH3的质量为2.3 g 【答案】A
【解析】A、乙装置为电解池,M为阳极,CH3—NH—NH2在阳极失去电子生成N2、H2O,生成的CO2与OH−反应生成
,电极反应为:CH3—NH—NH2+12OH−−10e−=
+N2+9H2O,A项正确;B、甲为二甲醚燃料电池,电池总反应
为:CH3OCH3 +3O2=2CO2+3H2O,电解质溶液的pH基本不变,乙中N电极反应为:10H2O+10e−=5H2↑+10OH−,M电极消耗的OH−大于N电极产生的OH−,溶液pH减小,B项错误;C、乙中的交换膜是交换OH−,为阴离子交换膜,OH−透过交换膜向M极移动,C项错误;D、生成6.72 L H2不一定是标准状况,无法得出消耗CH3OCH3的质量,D项错误。
5．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC）,RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是（ ）
A．当有0.8mol电子转移时,b极产生4.48LO2
B．为了增加导电性可以将左边容器中的水改为NaOH溶液 C．d极上发生的电极反应是:2H+ +2e－=H2
D．c极上进行氧化反应,A池中的H+可以通过隔膜进入B 【答案】B
【解析】A.没有指明气体所处的温度和压强,无法计算气体的体积,A项错误;B.电解NaOH溶液,实质是电解水,所以将左边的电解水装置中的水改为NaOH溶液,增大溶液中离子的浓度,增强导电性,B项正确;C.a电极为阴极,a电极上产生的是氢气,所以d电极发生的电极反应是:H2-2e-=2H+,C项错误;
D.b电极为阳极,b极上产生的气体Y为氧气,c极上是氧气发生还原反应:O2+4e-+4H+=2H2O,c极为燃料电池的正极,d极为燃料电池的负极,B池中的H+通过隔膜进入A池,D项错误。
6．以CH4、O2、熔融Na2CO3组成的燃料电池电解制备N2O5,装置如图所示。下列说法正确的是
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A．石墨1为电池负极,Pt2为电解池阳极 B．石墨2上的电极反应为:
C．阳极的电极反应为:N2O4+H2O-2e-=N2O5+2H+ D．每制得1molN2O5,理论上消耗标况下2．8L的CH4 【答案】C
【解析】A.根据上面分析可知石墨1为电池负极,Pt2为电解池阴极,故A错误;B.石墨2上的电极反应为:O2+4e-+2CO2=2CO32-,故B错误;C.阳极的电极反应为:N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+,故C正确;D.电极反应式:CH4+4CO32--8e-=6CO2,N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+,根据转移电子数相等,每制得1molN2O5,理论上消耗标况下CH4
122.4 =2.8L,故D错误。 87．锌电池是一种极具前景的电化学储能装置。VS2/Zn扣式可充电电池组成示意图如下。Zn2+可以在VS2晶体中可逆地嵌入和脱除,总反应为VS2＋xZn
ZnxVS2。下列说法错误的是
A．放电时不锈钢箔为正极,发生还原反应 B．放电时负极的反应为Zn－2e== Zn C．充电时锌片与电源的负极相连
D．充电时电池正极上的反应为:ZnxVS2＋2xe－＋xZn2+==VS2＋2xZn 【答案】D
【解析】A. 根据上述分析,放电时不锈钢箔为正极,发生还原反应,故A正确;B. 放电时,锌为负极,发生氧化反应,负极的反应为Zn－2e－== Zn2+,故B正确;C. 充电时,原电池的负极接电源的负极充当阴极,因此锌片与电源的负极相连,故C正确;D. 充电时,原电池的正极接电源的正极充当阳极,失去电子,发生氧化反应,故
－
2+
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D错误。
8．电化学降解NO3的原理如图所示。下列说法不正确的是
-
A．铅蓄电池的负极反应为:Pb - 2e－+ SO42- =PbSO4
B．电解一段时间后,若不考虑溶液体积变化,交换膜左侧溶液酸性增强,右侧溶液酸性减弱 C．该电解池的阴极反应式为2NO3+12H+10e=N2↑+6H2O
D．若电解过程中转移2mole－,则质子交换膜左侧电解液的质量减少Δm(左) =18.0g 【答案】B
【解析】A. 铅蓄电池的负极,铅失电子生产的铅离子与溶液中的硫酸根离子反应生成PbSO4,电极反应为:Pb - 2e－+ SO42- =PbSO4,A正确;B.交换膜左侧Pt电极上电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+,产生的氢离子通过质子交换膜向右池移动,Ag—Pt电极上电极反应为2NO3-+12H＋+10e－=N2↑+6H2O,根据阴阳极上得失电子守恒,电解一段时间后,若不考虑溶液体积变化,交换膜左侧溶液酸性不变,右侧溶液酸性减弱,B错误;
C. 该电解池的阴极上根离子得电子被还原成氮气,电极反应式为2NO3+12H+10e=N2↑+6H2O,C正确;D. 交换膜左侧Pt电极上电极反应为2H2O-4e=O2↑+4H,产生的氢离子通过质子交换膜向右池移动,若电解过程中转移2mole－,参与反应的水为1mol,电解液的质量减少Δm(左) 1mol×18g/mol=18.0g,D正确。 9．用间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理,其工作原理如图所示。下列说法正确的是
-+
-＋
－
-＋
－
A．电极I为阴极,电极反应式为2H2O+2e一=2OH－+H2↑ B．电解时H+由电极I向电极II迁移
C．吸收塔中的反应为2NO+2S2O42－+2H2O=N2+4HSO3－ D．每处理1 mol NO,可同时得到32gO2 【答案】C
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【解析】从图示中,可知在吸收塔中NO变成了N2,N的化合价降低,S2O4变成了HSO3,S的化合价从＋3升高到了＋4,化合价升高。在电解池中,HSO3－变成了S2O42－,S的化合价从＋4降低到＋3,得到电子,电极Ⅰ为阴极,而在电极Ⅱ附近有氧气生成,为H2O失去电子生成O2,为阳极。A．在电解池中,HSO3－变成了S2O42－,S的化合价从＋4降低到＋3,得到电子,电极Ⅰ为阴极, 电极方程式为2HSO3－＋2e－＋2H＋=S2O42－＋2H2O,A项错误;B．电解时,阳离子向阴极移动,电极Ⅰ为阴极,H＋由电极Ⅱ向电极Ⅰ移动,B项错误;C．吸收塔中NO变N2,S2O42－变成HSO3,C中的离子方程式满足电子守恒、电荷守恒、原子守恒,C项正确;D．整个装置中转移的电子数相同,处理1molNO,N的化合价从＋2降低到0,转移了2mol电子。阳极2H2O－4e－=4H＋＋O2↑,生成32g O2即1molO2需要4mol电子,D项错误。
10．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示,工作原理为Fe+Cr
3+
2+－
2－－
Fe+Cr。下列说法正确的是（ ）
2+3+
A．电池放电时,a极的电极反应式为Fe3++3e−===Fe
B．电池放电时,电路中每通过0.1 mol电子,Fe3+浓度降低0.1 mol·L−1 C．电池充电时,Cl从a极穿过选择性透过膜移向b极 D．电池充电时,b极的电极反应式为Cr+e===Cr 【答案】D
【解析】A.电池放电时,是原电池的工作原理,负极失电子发生氧化反应,电极反应式为Cr2+-e-=Cr3+,A错误; B.放电时,电路中每流过0.1mol电子,就会有0.1mol的铁离子得电子,减小浓度和体积有关,B错误;C.电池放电时,Cl-从正极室穿过选择性透过膜移向负极室,C错误;D.充电时是电解池工作原理,b电极连接电源的负极,作阴极,阴极发生得电子的还原反应,所以b电极反应式为Cr+e=Cr,D正确。 11．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是
3+
-2+
3+
−
2+
−
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A．a为直流电源的正极
B．若有1 mol离子通过A膜,理论上阳极生成C．工作时,乙池中溶液的pH不变 D．阴极反应式为【答案】B
【解析】A.制备铬,则Cr3+被还原成Cr,Cr电极应该是阴极,即a为直流电源的负极,选项A错误;B.石墨为阳极,根据放电顺序,阳极的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O,阳极附近水的电离平衡正向移动,产生的H+通过A膜进入乙池,若有1mol离子通过A膜,即丙池产生1mol氢离子,则理论上阳极生成0.25mol氧气,选项B正确; C.工作时,甲池中硫酸根移向乙池,丙池中氢离子移向乙池,乙池中硫酸浓度增大,溶液的pH减小,选项C错误;D.阴极反应式为Cr+3e=Cr,选项D错误。
12．三室式电渗析法处理含NH4NO3废水的原理如图所示,在直流电场的作用下,两膜中间的NH4+和NO2—可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室.工作一段时间后,在两极区均得到副产品NH4NO3.下列叙述正确的是
3+
-
mol气体
A．a极为电源负极,b极为电源正极 B．c膜是阴离子交换膜,d膜是阳离子交换膜 C．阴极电极反应式为2NO3+12H+10e=N2 +6H2O D．当电路中通过1mol电子的电量时,会有5.6LO2生成 【答案】A
【解析】结合题图装置可知,工作一段时间后,在两极区均得到副产品NH4NO3,则Ⅱ室中的阳离子NH4、H向Ⅰ室移动与Ⅰ室中的稀反应生成了铵,则c膜为阳离子交换膜,Ⅰ室中石墨为电解池阴极,a极为电源负极,阴极电极反应式为2H2O+2e=H2↑+2OH;Ⅱ室中的阴离子NO3、OH向Ⅲ室移动与Ⅲ室中的稀氨水反应生成铵,则d膜为阴离子交换膜,Ⅲ室中石墨为电解池阳极,b极为电源正极,阳极电极反应式为
2H2O-4e-=O2↑+4H+。根据上述分析A正确,BC错误;D选项中没有给出标准状况下,无法用气体摩尔体积公式计算体积,则D错误。
----+
+
-+
-
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13．镁电池作为一种低成本、高安全的储能装置,正受到国内外广大科研人员的关注。一种以固态含Mg的化合物为电解质的镁电池的总反应如下。下列说法错误的是 xMg+V2O5 MgxV2O5
A．充电时,阳极质量减小
B．充电时,阴极反应式:Mg2++2e－=Mg
C．放电时,正极反应式为:V2O5+xMg+2xe=MgxV2O5
D．放电时,电路中每流过2mol电子,固体电解质中有2molMg2+迁移至正极 【答案】D
【解析】A.放电时V2O5作正极,生成MgxV2O5（结合V元素的价态变化以及V元素在不同物质中的存在便可判断）,充电时阳极为V2O5这一端,逆向看总反应,这时MgxV2O5变为V2O5,显然质量减小,A项正确;B.放电时,负极电极反应式为Mg-2e=Mg,那么充电时,阴极为Mg这一端,电极反应式与负极完全相反,因而阴极反应式为Mg2++2e－=Mg,B项正确;C.放电时,V元素降价,V2O5作正极,V2O5变为MgxV2O5,根据缺项配平原则,反应物还需补充Mg2+,因而正极反应式为V2O5+xMg2++2xe－=MgxV2O5,C项正确;D.放电时,正极反应式为 V2O5+xMg2++2xe－
=MgxV2O5,n(Mg2+):n(e-)=x:2x=1:2,当电路流过2mol电子,根据比例关系,有1molMg2+在正极消耗,即固体电解质中有1molMg2+迁移至正极,D项错误。
14．用石墨电极完成下列电解实验。下列对实验现象的解释或推测不合理的是（ ） 实验一 实验二 -2+
2+
－
2+
装置 a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明现象 显变化
A．a、d处:2H2O+2e－= H2↑+2OH－ B．c处发生了反应:Fe－2e－=Fe2+
C．根据实验一的原理,实验二中n处能析出O2
D．b处:2Cl－－2e－= Cl2↑,Cl2溶于水生成HClO,使溶液褪色
两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生; 教案、讲义、课件、试卷、PPT模板、各种实用文案等，请关注【春暖文案】，进店下载。（双击此处可删除）
【答案】C
【解析】A．a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,破坏了水的电离平衡,氢氧根离子浓度增大造成的,选项A正确;B．c处得到电子发生还原反应,2H2O+2e-=H2↑+2OH-,选项B正确;C．实验一中a、c形成电解池,d、b形成电解池,所以实验二中也相当于形成三个电解池（一个球两面为不同的两极）,n为电解池的阴极,另一球朝m的一面为阳极,即n处能析出H2,选项C错误; D．b为阳极,氯离子放电生成氯气,氯气与水反应生成了盐酸和次氯酸,使溶液褪色,选项D正确。 15．钒液流电池充电时间短,续航能力强,其充放电原理为VO(蓝色)＋V(绿色)＋H2O
2＋
＋
2＋
3＋
VO2(黄色)
+
＋V(紫色)＋2H。以此电池为电源,用石墨电极电解Na2SO3溶液,可得到NaOH 和H2SO4示意图如下。下列说法错误的是( )
A．全钒液流电池放电时,正极的电极反应式为: VO2+＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O B．图中a电极为阴极,N物质是H2
C．钒液流电池充电时,阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色 D．电解时,b电极的反应式为: SO3＋H2O－2e===SO4＋2H 【答案】C
【解析】A、全钒液流电池放电时,VO2+在正极上得到电子,正极的电极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O,故A正确;B、在阴极上是氢离子得电子的还原反应,氢氧根离子浓度增加,钠离子移向该电极,会产生氢氧化钠,a电极为阴极,N物质是H2,故B正确;C、钒液流电池充电时,VO(蓝色)被氧化为VO2(黄色),故C错误;D、电解时,b电极是阳极,该电极的反应式为SO3+H2O-2e=SO4+2H,故D正确。
16．工业上用电解法可用于治理亚盐对水体的污染,模拟工艺如图所示,下列说法不正确的是
2--2-+2+
+
2-－
2-＋
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A．A、B分别为直流电源的正极和负极
B．当电解过程转移0.6mol电子时,左侧区域质量减少1.4g
C．电解过程中,左侧区域将依次发生反应为:Fe-2e-=Fe2+ 、2NO2-+8H++6Fe2+=N2↑+6Fe3++4H2O D．研究表明,当右侧区域pH较小时,会有气体逸出,该现象说明H的氧化性强弱与其c(H)有关 【答案】B
【解析】A．由电解池中阳离子的移动方向可知,电解池中Fe做阳极,即A为电源正极,B为电源负极,故A正确;B. Fe做阳极失电子发生氧化反应,电极反应为:Fe-2e-═Fe2+,亚铁离子还原亚根离子生成氮气,反应的离子方程式为:2NO2-+8H++6Fe2+═N2↑+6Fe3++4H2O,总反应为6Fe+ 2NO2-+8H+-12e-═N2↑ +6Fe3++4H2O,当电解过程转移0.6mol电子时,放出的氮气为0.05mol,放出的氮气质量为0.05mol
×28g/mol=1.4g,左侧生成的部分铁离子向右侧移动,因此左侧区域质量减少大于1.4g,故B错误;C. 根据B的分析,电解过程中,左侧区域将依次发生反应为:Fe-2e-=Fe2+、2NO2-+8H++6Fe2+=N2↑+6Fe3++4H2O,故C正确;D. 阳离子在阴极放电,当右侧区域pH较小时,氢离子浓度大了之后,氢离子放电生成氢气,该现象表明c(H)越大,H氧化性越强,故D正确。
17．某兴趣小组进行电解原理的实验探究,实验如下:一定温度下,以铜为电极,按如图所示装置电解饱和食盐水,通电2min。实验现象:接通电源30s内,阳极附近出现白色浑浊,之后变为橙黄色浑浊,此时测定溶液的pH约为10。结束后(温度不变),试管底部聚集大量红色沉淀,溶液仍为无色。
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查阅资料: 物质 颜色 氯化铜 固体呈棕色,浓溶液呈绿色,稀氧化亚铜 红色 氢氧化亚铜(不稳定) 氯化亚铜 橙黄色 白色 教案、讲义、课件、试卷、PPT模板、各种实用文案等，请关注【春暖文案】，进店下载。（双击此处可删除）
溶液呈蓝色
下列说法错误的是（ ） A．反应结束后,最终溶液一定呈碱性
B．反应过程中发生了沉淀转化,说明Ksp(CuOH) 电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) 电解池:2Al+3H2O Al2O3+3H2↑ － － 电解过程中,以下判断正确的是( ) A B C 电池 H移向Pb电极 每消耗3molPb 正极:PbO2+4H+2e=Pb+2H2O +-2++电解池 H移向Pb电极 生成2mol Al2O3 阳极:2Al+3H2O-6e=Al2O3+6H -++D 【答案】D 教案、讲义、课件、试卷、PPT模板、各种实用文案等，请关注【春暖文案】，进店下载。（双击此处可删除） 【解析】A．原电池中,溶液中氢离子向正极二氧化铅电极移动,故A错误;B．根据电子守恒分析,每消耗3molPb,转移6mol电子,根据电子守恒生成1molAl2O3,故B错误;C．原电池正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅,则正极:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,故C错误;D．原电池中铅作负极,负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅,所以质量增加,在电解池中,Pb阴极,阴极上氢离子得电子生成氢气,所以铅电极质量不变,故D正确。 19．某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。分别以铅片、铝片为电极,以硫酸溶液为电解液,如图所示连接电解池装置,电解40 min后取出铝片用水冲洗,放在水蒸气中封闭处理20～30 min,即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是 ( )。 A．电解时电子从电源负极→导线→铝极,铅极→导线→电源正极 B．电解过程阳极周围溶液的pH下降 C．在电解过程中,H＋向阳极移动,SO42-向阴极移动 D．电解的总反应为2Al＋6H===2Al＋3H2↑ 【答案】B 【解析】A项、电子流向和电流流向相反,电解时电子从电源负极→导线→铅极,铝极→导线→电源正极,故A错误;B项、铝片为阳极,阳极上铝失电子发生氧化反应生成氧化铝,电极反应式为2Al—6e+3H2O =Al2O3+6H,反应中生成H,溶液的pH下降,故B正确;C项、在电解过程中,硫酸中的氢离子向阴极移动,硫酸根离子向阳极移动,故C错误;D项、阳极是活泼金属铝电极,金属铝在该极失电子生成氧化铝,阴极是氢离子得电子生成氢气,所以电解的总方程式可表示为2Al＋3H2O Al2O3+3H2↑,故D错误。 + + — ＋ 3＋ 20．氯盐可导致混凝土中的钢筋腐蚀。为防止混凝土中的钢筋腐蚀,可在混凝土表面敷置一定电解质溶液并将惰性金属导电网浸泡其中,惰性金属导电网与钢筋分别连接外部直流电源从而除去Cl,装置如图,下列说法错误的是 - 教案、讲义、课件、试卷、PPT模板、各种实用文案等，请关注【春暖文案】，进店下载。（双击此处可删除） A．钢筋接电源的正极 B．金属导电网上发生的电极反应为2Cl—－2e-=Cl2↑ C．混凝土中的钙离子向钢筋方向移动 D．电解一段时间后钢筋附近溶液的pH增大 【答案】A 【解析】A. 由Cl-移动的方向可知钢筋接电源的负极,故A错误;B. 金属导电网为阳极,发生的电极反应为2Cl—-2e-=Cl2↑,故B正确;C. 混凝土一端为阴极,钙离子为阳离子,所以向钢筋方向移动,故C正确;D. 钢筋附近发生的电极反应为:2H2O+2e-=H2+2OH-,所以电解一段时间后钢筋附近溶液的pH增大,故D正确;答案:A。 21．下图所示装置中,甲、乙、丙三个装置中依次分别盛放含酚酞的200mLNaCl溶液、CuSO4溶液、MgCl2溶液, a、b、e、f电极均为石墨电极。通电一段时间后,a极附近首先变红色,下列有关说法正确的是 A．则M接电源的正极 B．乙为铁片上镀铜,则d极为铁片 C．当f电极生成0.224L某一种气体时（已经换算为标准状况下）,常温下,则甲中溶液的pH=13（忽略溶液体积的变化） D．丙中原理用于工业制备镁单质 【答案】C 【解析】A.根据上面叙述可知M接电源负极,N接电源的正极,A错误;B.由于M接电源负极,N接电源的正极,乙烧杯溶液为CuSO4溶液,若要实现铁片上镀铜,则阴极应该为铁片,故c极为铁片,d电极为Cu片,B错误;C.f电极为阳极,发生反应:2Cl- -2e-=Cl2↑,n(Cl2)=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol,则电子转移的物质的量为 教案、讲义、课件、试卷、PPT模板、各种实用文案等，请关注【春暖文案】，进店下载。（双击此处可删除） n(e)=2n(Cl2)=0.02mol,对于甲发生反应:2NaCl+2H2O - 2NaOH+H2↑+Cl2↑,所以若转移0.02mol电子,反 应产生NaOH的物质的量是0.02mol,由于溶液的体积为0.2L则c(NaOH)= 0.02mol÷0.2L=0.1mol/L,c(H+)=10-14÷0.1 mol·L-1=10-13mol/L,则溶液的pH=13,C正确;D.丙中上阴极H+放电产生H2,附近产生的OH与Mg结合形成Mg(OH)2沉淀,阳极上Cl放电产生氯气,没有金属镁产生,所以不能用于工业制备镁单质,D错误。 22．电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的原理如图所示,下列叙述错误的是（ ） -2+ - A．M室发生的电极反应式:2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+ B．a、c为阴离子交换膜,b为阳离子交换膜 C．N室中:a%＜b% D．每生成1mol H3BO3,则有1mol Na+进入N室 【答案】B 【解析】该装置有外加电源,因此该装置电解池,左端石墨为阳极,根据电解原理,阳极反应式为2H2O－4e － =O2↑＋4H＋,产品室得到产品,因此a膜为阳离子交换膜,右端石墨为阴极,根据电解原理,阴极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－,c膜为阳离子交换膜;A、M室中石墨电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成O2和H+,电极反应式为2H2O﹣4e═O2↑+4H,故A说法正确;B、原料室中的B(OH)4通过b膜进入产品室,M室中氢离子通过a膜进入产品室,原料室中的Na通过c膜进入N室,则a、c为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜,故B说法错误;C、N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH﹣,原料室中的钠离子通过c膜进入N室,溶液中c（NaOH）增大,所以N室:a%＜b%,故C说法正确; D、理论上每生成1molH3BO3,则M室中就有1mol氢离子通过a膜进入产品室即转移1mole﹣,原料室中的1molNa+通过c膜进入N室,故D说法正确。 23．C2H4及C2H2等均可用适当的羧酸盐采用Kolbe电解法得到。如图为制取C2H2的电解装置,该装置工作时,下列说法中错误的是 + ﹣ + ﹣ 教案、讲义、课件、试卷、PPT模板、各种实用文案等，请关注【春暖文案】，进店下载。（双击此处可删除） A．电能转变为化学能 B．阴极周围溶液的pH不断升高 C．电极a上发生: D．制取乙烯可用CH3COOK溶液作阳极电解液 【答案】D 【解析】A. 该装置为电解池,是电能转变为化学能,故A正确;B. 阴极与电源的负极相连,电解溶液中的阳离子发生还原反应,故阴极的电极反应式为:2H2O+2e-= H2↑+2OH-,周围溶液的pH不断升高,故B正确;C. 电极a是阳极,失去电子,发生氧化反应,阳极的电极反应式为: Kolbe电解法原理可知,用CH3COOK溶液作阳极电解液得到的是乙烷,故D错误。 24．铅的单质、氧化物、盐在现代工业中有着重要用途。 （1）铅能形成多种氧化物,如碱性氧化物PbO、酸性氧化物PbO2、类似Fe3O4的Pb3O4,盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,其反应的化学方程式为_______。 （2）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下: ,故C正确;D.由 过程1中分离提纯的方法是___,滤液2中的溶质主要是____填物质的名称）。过程1中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_______。 教案、讲义、课件、试卷、PPT模板、各种实用文案等，请关注【春暖文案】，进店下载。（双击此处可删除） （3）将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液,电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式_________。 ②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为____。 ③电解过程中,Na2PbCl4电解液浓度不断减小,为了恢复其浓度,应该向____极室（填“阴”或者“阳”）加入____（填化学式）。 【答案】PbO2+4HCl (浓)= PbCl2+Cl2↑+4H2O 过滤 硫酸钠 Pb+ PbO2+2H2SO4 PbCl42-+2e-=Pb+4Cl- H+ 阴 PbO 【解析】（1）盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,则该气体为氯气,根据氧化还原反应的规律及元素守恒可知,产物还有PbCl2和水,其化学方程式为:PbO2+4HCl (浓)= PbCl2+Cl2↑+4H2O; （2）过程1中得到了滤液和不溶物PbSO4,则过程1的操作方法为过滤;PbSO4与氢氧化钠反应生成物除了PbO以外,应还有硫酸钠,则滤液2中的溶质主要是硫酸钠,在Fe2+催化下,Pb和PbO2在稀硫酸作用下发生归中反应生成PbSO4的方程式为:Pb+ PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O; （3）①电解时阴极PbCl4得电子生成Pb,其电极反应式为PbCl4+2e=Pb+4Cl; ②电解过程中,惰性电极a（阳极）上水失电子发生氧化反应,其电解反应式为:2H2O-4e=O2↑+4H,为平衡电荷,生成的H+会通过阳离子交换膜移向阴极,故答案为:H+; ③电解过程中,阴极发生电极反应:PbCl42－+2e-=Pb+4Cl-,则可在阴极补充PbO生成PbCl42-,使Na2PbCl4电解液浓度恢复,故答案为:阴极,PbO。 25．(1)用电解法分开处理含有Cr2O7及含有NO2的酸性废水[最终Cr2O7转化为Cr,NO2转化为无毒物质],其装置如图所示。 2--2-3+ --+ 2-2--- 2PbSO4+2H2O 2PbSO4+2H2O,故答案为:过滤;硫酸钠;Pb+ PbO2+2H2SO4 教案、讲义、课件、试卷、PPT模板、各种实用文案等，请关注【春暖文案】，进店下载。（双击此处可删除） ①阴极电极反应:________________________, 左池中Cr2O72-转化为Cr3＋的离子方程式是_________________________________________。 ②当阴极区消耗2 mol NO2时,右池减少的H的物质的量为________ mol。 ③若将铁电极换成石墨棒,阳极电极反应式为:_________________________________。 (2)由甲醇(CH3OH)、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池,可使手机连续使用一个月才充一次电。 ①该电池负极的电极反应式为___________________________________________,正极电极反应式_____________________________________________。 ②若以该电池为电源,用石墨作电极电解200 mL含有2mol·L－1HCl与0.5mol·L－1CuSO4的混合溶液。当两极收集到相同体积(相同条件下)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气的质量为_____g,总共转移_____mol电子。 【答案】2NO2-＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe2＋＋7H2O 2 4OH－－4e － -＋ ===O2↑＋2H2O CH3OH－6e＋8OH===CO3＋6H2O O2+4e＋2H2O===4OH 3.2 g 0.8mol －－2-－－ 【解析】 (1) ①电解池的阴极发生还原反应,溶液中的NO2-得电子,电极反应式为:2NO2-＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O;Cr2O72-把Fe2+氧化为Fe3+,Cr2O72-被还原为Cr3+,根据元素守恒同时生成H2O,所以离子方程式是Cr2O72-＋6Fe＋14H===2Cr＋6Fe＋7H2O; 因此,本题正确答案是:2NO2＋8H＋6e===N2↑＋4H2O;Cr2O7＋6Fe＋14H===2Cr＋6Fe＋7H2O; ②根据阴极电极反应式2NO2＋8H＋6e===N2↑＋4H2O,当阴极区消耗2 mol NO2时,同时消耗8molH,同时根据得失电子守恒,转移6mol电子,则有6molH+从左池进入右池,所以右池减少的H＋的物质的量为2mol; 因此,本题正确答案是:2; ③若将铁电极换成石墨棒,石墨为惰性电极,阳极上是溶液中的氢氧根离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:4OH－4e===O2↑＋2H2O; 因此,本题正确答案是:4OH－4e===O2↑＋2H2O; (2)①该燃料电池中,电池的正极通入氧气,负极通入燃料甲醇,电解质是氢氧化钠溶液,正极O2得到电子生成氢氧根离子:O2+4e＋2H2O===4OH,负极电极反应:CH3OH－6e＋8OH===CO3＋6H2O, 因此,本题正确答案是:CH3OH－6e＋8OH===CO3＋6H2O;O2+4e＋2H2O===4OH; － － 2-－ － － － － － 2-－ － － － -＋ － -+ -＋ － 2-2＋ ＋ 3＋ 2＋ 2＋ ＋ 3＋ 2＋ 教案、讲义、课件、试卷、PPT模板、各种实用文案等，请关注【春暖文案】，进店下载。（双击此处可删除） ②溶液中n(Cu)=0.2L 2+ 0.5mol/L=0.1mol,n(H)=0.2L 2+ - + 2mol/L=0.4mol,n(Cl)=0.2L — - - 2mol/L=0.4mol, 开始阶段,阴极电极反应为:Cu+2e=Cu,阳极电极反应为:2Cl2e=Cl2↑,电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体,且阳极生成氧气,则阴极还发生反应:2H+2e=H2↑,阳极还发 生:4OH4e=2H2O+O2↑,阳极生成氯气为0.2mol,假设氧气为xmol,则氢气为(x+0.2)mol,根据电子转移守恒,则0.1mol 2+(x+0.2)mol 2=0.2mol 2+xmol 4,计算得出x=0.1, 32g/mol=3.2g, — -+ - 故收集到的氧气为0.1mol,氧气的质量为0.1mol总共转移电子为0.2mol 2+0.1mol 4=0.8mol, 因此,本题正确答案是:3.2 g ;0.8mol。
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