（通用版）2020高考化學一輪復習 跟蹤檢測（三十六）化學能與電能（3）電解原理及應用（過基礎）（含解析）.doc

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跟蹤檢測（三十六） 化學能與電能（3）——電解原理及應用（過基礎） 1．用鉑電極(惰性)電解下列溶液時，陰極和陽極上的主要產(chǎn)物分別是H2和O2的是(　　) A．稀NaOH溶液 B．HCl溶液 C．酸性MgCl2溶液 D．酸性 AgNO3溶液 解析：選A　陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陰極和陽極上的主要產(chǎn)物分別是 H2 和 O2，故A正確；陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極：2H＋＋2e－===H2↑，陰極和陽極上的主要產(chǎn)物分別是 H2 和Cl2，故B、C錯誤；陽極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，陰極：Ag＋＋e－===Ag，陰極和陽極上的主要產(chǎn)物分別是Ag和O2，故D錯誤。 2．用惰性電極電解如下物質(zhì)可制得對應金屬的是(　　) A．電解熔融AlCl3獲取金屬鋁 B．電解MgCl2溶液獲取金屬鎂 C．電解CuCl2溶液獲取金屬銅 D．電解飽和食鹽水來獲取金屬鈉 解析：選C　電解熔融的Al2O3才能夠制備金屬鋁，A錯誤；電解熔融的MgCl2獲取金屬鎂，B錯誤；電解CuCl2溶液，陰極得到銅，C正確；電解熔融的NaCl才能制備鈉，而電解飽和食鹽水得到NaOH溶液，D錯誤。 3.某同學設計如圖所示裝置，探究氯堿工業(yè)原理，下列說法正確的是(　　) A．石墨電極與直流電源負極相連 B．用濕潤 KI淀粉試紙在銅電極附近檢驗氣體，試紙變藍色 C．氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生，Na＋向石墨電極遷移 D．銅電極的反應式為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：選D　設計本裝置的目的是探究氯堿工業(yè)原理，也就是電解NaCl溶液，故Cu電極只能作陰極，連接電源的負極，A不正確；Cu電極周圍得到的產(chǎn)物是H2，無法使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍色，B不正確；NaOH是Cu電極周圍產(chǎn)物，Na＋向Cu電極遷移，C不正確；Cu電極發(fā)生的電極反應為 2H＋＋2e－===H2↑，D正確。 4.用如圖所示裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進行下列各組實驗，則下表中各項所列對應關系均正確的一組是(　　) 選項 X極 實驗前U形管中液體 通電后現(xiàn)象及結論 A 正極 Na2SO4溶液 U形管兩端滴入酚酞后，a管中呈紅色 B 正極 AgNO3溶液 b管中電極反應式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C 負極 CuCl2溶液 b管中有氣體逸出 D 負極 NaOH溶液 溶液pH降低 解析：選C　電解Na2SO4溶液時，陽極上是OH－發(fā)生失電子的氧化反應，即a管中OH－放電，酸性增強，酸遇酚酞不變色，即a管中呈無色，A錯誤；電解AgNO3溶液時，陰極上是Ag＋發(fā)生得電子的還原反應，即b管中電極反應是析出金屬Ag的反應，B錯誤；電解CuCl2溶液時，陽極上是Cl－發(fā)生失電子的氧化反應，即b管中Cl－放電，產(chǎn)生Cl2，C正確；電解NaOH溶液時，陰極上是H＋放電，陽極上是OH－放電，實際上電解的是水，導致NaOH溶液的濃度增大，堿性增強，pH升高，D錯誤。 5．用電解法制取KIO3的方法是以石墨和鐵為電極電解KI溶液，電解反應方程式為KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。下列說法中正確的是(　　) A．電解時石墨作陰極 B．電解時陽極上產(chǎn)生H2 C．電解過程中陰極溶液pH升高 D．陰極電極反應式：I－－6e－＋3H2O===IO＋6H＋ 解析：選C　電解時，鐵作陰極，石墨作陽極，若鐵作陽極，則鐵放電，A錯誤；陽極發(fā)生氧化反應，I－失電子被氧化，電極反應為I－－6e－＋3H2O===IO＋6H＋，B、D兩項錯誤；陰極水放電，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，溶液的pH升高，C項正確。 6．某同學將電解池工作時電子、離子流動方向及電極種類等信息表示在下圖中，下列有關分析完全正確的是(　　) 選項 A B C D a電極 陽極 陰極 陽極 陰極 d電極 正極 正極 負極 負極 Q離子 陽離子 陽離子 陰離子 陰離子 解析：選B　電子從電源的負極流出，故a是陰極，d是正極，溶液中陽離子Q移向陰極a。 7．NaBH4燃料電池具有電壓高、能量密度大等優(yōu)點。以該燃料電池為電源電解精煉銅的裝置如圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．離子交換膜應為陽離子交換膜，Na＋由左極室向右極室遷移 B．該燃料電池的負極反應式為BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O C．電解池中的電解質(zhì)溶液可以選擇 CuSO4溶液 D．每消耗2.24 L O2(標準狀況)時，A電極的質(zhì)量減輕12.8 g 解析：選D　通入O2發(fā)生反應O2＋4e－＋2H2O===4OH－，通入O2的一極為正極。 Na＋通過交換膜進入右邊得到濃NaOH溶液，故離子交換膜允許Na＋通過，是陽離子交換膜，選項A正確；根據(jù)圖示，負極BH轉(zhuǎn)化為 BO，反應式為BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，選項B正確；該電解池用于電解精煉銅，電解質(zhì)溶液可以選擇CuSO4溶液，選項C正確；A極連接原電池的正極，作陽極，每消耗2.24 L O2(標準狀況)時，轉(zhuǎn)移電子 0.4 mol，但陽極上(A極)為粗銅，不只有Cu參與放電，還有比Cu 活潑的金屬放電，故減少質(zhì)量不一定為 12.8 g，選項D不正確。 8.現(xiàn)用Pt電極電解1 L濃度均為0.1 molL－1的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說法正確的是(　　) A．電解開始時陰極有H2放出 B．電解開始時陽極上發(fā)生：Cu2＋＋2e－===Cu C．當電路中通過電子的量超過0.1 mol時，此時陰極放電的離子發(fā)生了變化 D．整個電解過程中，SO不參與電極反應 解析：選D　依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2＋，故陰極開始析出的是Cu，陽極先放電的是Cl－，故陽極開始產(chǎn)生的是Cl2，故A、B錯誤；由陰極反應Cu2＋＋2e－===Cu， n(Cu2＋)＝0.1 mol，當電路中通過電子的量達到0.2 mol時，此時Cu2＋消耗完畢，陰極放電離子變?yōu)镠＋，故C錯誤；陽極先是Cl－放電，當Cl－消耗完畢，此時H2O電離產(chǎn)生的OH－開始在陽極放電，SO不參與電極反應，故D正確。 9.取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圓呈淺紅色。下列說法錯誤的是(　　) A．b電極是陰極 B．a(chǎn)電極與電源的正極相連接 C．電解過程中，水是氧化劑 D．b電極附近溶液的pH變小 解析：選D　a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圓呈淺紅色，說明a極附近產(chǎn)生了Cl2，所以a極與電源的正極相連，即a為陽極，電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑，b為陰極，電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以水作氧化劑，b極附近溶液的pH增大。 10.如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中。下列分析正確的是(　　) A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應為2H＋＋2e－===H2↑ B．K1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸降低 C．K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于外加電流的陰極保護法 D．K2閉合，電路中通過0.4NA個電子時，兩極共產(chǎn)生4.48 L氣體 解析：選C　K1閉合構成原電池，鐵棒是負極，失去電子，鐵棒上發(fā)生的反應為Fe－2e－===Fe2＋，A項錯誤；K1閉合，構成原電池，石墨棒是正極，正極發(fā)生的反應為O2＋ 4e－＋2H2O===4OH－，石墨棒周圍溶液pH逐漸增大，B項錯誤；K2閉合，構成電解池，鐵棒作陰極，鐵棒不會被腐蝕，屬于外加電流的陰極保護法，C項正確；K2閉合，構成電解池，電解NaCl溶液，兩極分別生成H2、Cl2，電路中通過0.4NA個電子時，兩極共產(chǎn)生8.96 L(標準狀況)氣體，D項錯誤。 11．(2016北京高考)用石墨電極完成下列電解實驗。 實驗一 實驗二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化 兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生…… 下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是(　　) A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．b處：2Cl－－2e－===Cl2↑ C．c處發(fā)生了反應：Fe－2e－===Fe2＋ D．根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅 解析：選B　根據(jù)a、d處試紙變藍，可判斷a、d兩點都為電解池的陰極，發(fā)生的電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A選項正確；b處變紅，局部褪色，說明b為電解池的陽極，2Cl－－2e－===Cl2↑，氯氣溶于水生成鹽酸和次氯酸：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl溶液顯酸性，HClO具有漂白性，B選項不正確；c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，發(fā)生的電極反應為Fe－2e－===Fe2＋，C選項正確；實驗一中ac形成電解池，db形成電解池，所以實驗二中也形成電解池，銅珠的左端為電解池的陽極，銅失電子生成銅離子，m、n是銅珠的右端，為電解池的陰極，開始時產(chǎn)生氣體，后來銅離子移到m處，m處銅離子得到電子生成單質(zhì)銅，故D選項正確。 12．(2019上饒一模)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常用電解氯化亞鐵的方法制得氯化鐵溶液以吸收有毒的H2S氣體。工藝原理如圖所示。下列說法中不正確的是(　　) A．H＋從電解池左槽遷移到右槽 B．左槽中發(fā)生的反應為2Cl－－2e－===Cl2↑ C．右槽的電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑ D．FeCl3溶液可以循環(huán)利用 解析：選B　由圖可知，右槽產(chǎn)生H2，則右側(cè)惰性電極為陰極，陽離子向陰極移動，則H＋從電解池左槽遷移到右槽，A正確；左槽惰性電極為陽極，由于還原性：Fe2＋>Cl－，則電極反應式為2Fe2＋－2e－===2Fe3＋，B錯誤；右槽惰性電極為陰極，電極產(chǎn)物為H2，則電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C正確；由圖可知，左槽電解產(chǎn)生的FeCl3參與反應吸收H2S，同時被還原為FeCl2，再通入左槽重新電解生成FeCl3，故FeCl3溶液可以循環(huán)利用，D正確。B項符合題意。 13.電解原理在化學工業(yè)中有廣泛的應用。如圖所示為一電解池裝置，U形管內(nèi)裝有電解液c，A、B是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。 (1)若A、B都是惰性電極，電解質(zhì)溶液c是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在U形管兩邊各滴入幾滴酚酞試劑，試判斷： ①a電極是_______極(填“正”或“負”)，B電極是________極(填“陰”或“陽”)； ②A電極上的電極反應式為________________________，B電極上的電極反應式為________________________________________________________________________； ③檢驗A電極上產(chǎn)物的方法是____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若圖示裝置為用惰性電極電解CuSO4溶液的裝置，其中陰極上析出Cu的質(zhì)量為3.2 g，則陽極上產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為________；常溫下，若將電解后的溶液稀釋至1 L，則溶液的pH約為________。 解析：(1)根據(jù)電流的方向可知，a電極為電源的正極，b電極為電源的負極。A電極為陽極，發(fā)生氧化反應2Cl－－2e－===Cl2↑，B電極為陰極，發(fā)生還原反應2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。氯氣可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗。(2)用惰性電極電解CuSO4溶液時，陽極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，陰極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，根據(jù)電子守恒可知，n(O2)＝n(Cu)＝＝0.025 mol，即標準狀況下V(O2)＝0.025 mol22.4 Lmol－1＝0.56 L；根據(jù)反應2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4可知，電解后溶液中n(H＋)＝4n(O2)＝0.1 mol，所以c(H＋)＝0.1 molL－1，pH＝1。 答案：(1)①正　陰　②2Cl－－2e－===Cl2↑　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－?、郯褲駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埛旁贏電極附近，試紙變藍，則證明A電極上的產(chǎn)物為氯氣　(2)0.56 L　1 14.已知鉛蓄電池的工作原理為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，現(xiàn)用如圖裝置進行電解(電解質(zhì)溶液足量)，測得當鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請回答下列問題。 (1)A是鉛蓄電池的________極，Cu電極是________極。 (2)Ag電極的電極反應式是__________________________________，該電極的電極產(chǎn)物共________g。 (3)Cu電極的電極反應式是________________________，CuSO4溶液的濃度________(填“減小”“增大”或“不變”)。 (4)如圖表示電解進行過程中某個量(縱坐標x)隨時間的變化曲線，則x表示________。 a．各U形管中產(chǎn)生的氣體的體積 b．各U形管中陽極質(zhì)量的減少量 c．各U形管中陰極質(zhì)量的增加量 解析：(1)當鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時鐵電極的質(zhì)量減小11.2 g，說明鐵作陽極，銀作陰極，陰極連接原電池負極，所以A是負極，B是正極，Cu是陽極，Zn是陰極。(2)銀作陰極，電解稀硫酸時，陰極上H＋放電生成H2，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，生成氫氣的質(zhì)量＝ mol2 gmol－1＝0.4 g。(3)Cu電極的電極反應式是Cu－2e－===Cu2＋，Zn電極上的反應式是Cu2＋＋2e－===Cu，Cu電極溶解的銅和Zn電極析出的銅相等，CuSO4溶液的濃度不變。(4)a.右邊U形管不析出氣體，左邊U形管析出氣體，故錯誤；b.當轉(zhuǎn)移相等電子時，溶解金屬的物質(zhì)的量相等，銅的摩爾質(zhì)量大于鐵，所以右邊U形管陽極減少的質(zhì)量大于左邊U形管陽極減少的質(zhì)量，故正確；c.當轉(zhuǎn)移相等電子時，析出物質(zhì)的物質(zhì)的量相等，但左邊U形管析出氫氣，陰極質(zhì)量不變，故錯誤。 答案：(1)負　陽　(2)2H＋＋2e－===H2↑　0.4 (3)Cu－2e－===Cu2＋　不變　(4)b 15.從表的陰、陽離子中選出適當?shù)碾x子組成三種電解質(zhì)(每種離子只能選用一次)，用惰性電極對每種電解質(zhì)溶液進行電解?；卮鹣铝袉栴}： 陽離子 H＋、Na＋、Ag＋ 陰離子 Cl－、SO、NO (1)若陰極放出氫氣，陽極放出氧氣，且電解后溶液的pH變小，則所選用的電解質(zhì)的化學式是________________，陰極的電極反應式為________________。 (2)若陰極析出金屬，陽極放出氧氣，則所選用的電解質(zhì)的化學式是________________，陽極的電極反應式為___________________________________ _______________________________________________________________________。 (3)用如圖所示裝置電解第三種電解質(zhì)M的飽和溶液，寫出該電解池中發(fā)生反應的總化學方程式：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由于AgCl難溶于水、Ag2SO4微溶于水，Ag＋只能與NO形成電解質(zhì)溶液。陽離子放電順序為Ag＋>H＋>Na＋，陰離子放電順序為Cl－>OH－>含氧酸根。若陰極放出H2，陽極放出O2，本質(zhì)上電解水，電解質(zhì)溶液不可能為AgNO3溶液或含有Cl－的溶液，由于每種離子只能選用一次，電解質(zhì)溶液可能為H2SO4、Na2SO4；而電解后溶液的pH變小的電解質(zhì)的化學式為H2SO4；陰極的電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑。(2)若陰極析出金屬，陽極放出O2，所選電解質(zhì)為不活潑金屬的含氧酸鹽，則所選電解質(zhì)的化學式為AgNO3。陽極為H2O放電，陽極電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(3)由于每種離子只能選用一次，則第三種電解質(zhì)溶液為NaCl溶液，在電解池中Fe為陰極，電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；石墨為陽極，陽極電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑，電解反應為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，陽極生成的Cl2與陰極 生成的NaOH發(fā)生反應Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，將兩反應相加得電解池中發(fā)生反應的總化學方程式為NaCl＋H2ONaClO＋H2↑。 答案：(1)H2SO4　2H＋＋2e－===H2↑ (2)AgNO3　2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (3)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑ 16．如圖所示，E為蘸有Na2SO4溶液的濾紙，并滴上幾滴酚酞。A、B分別為Pt片，壓在濾紙兩端，R、S為電源的電極。M、N是多微孔的Ni電極，在堿溶液中可以視為惰性電極。G為電流計，K為開關。C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液。若在濾紙中央點上一滴紫色的KMnO4溶液，K斷開，接通電源一段時間后，C、D中有氣體產(chǎn)生。 (1)外電源的R極為________極。 (2)A極附近的現(xiàn)象是______________，B極的電極反應式為____________________。 (3)濾紙上的紫色點向________(填“A”或“B”)極移動。 (4)當C、D里的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關K，經(jīng)過一段時間，C、D中氣體逐漸減少，主要因為________________________________________；C極的電極反應式為________________________________________________________________________。 解析：(1)電解KOH溶液，陰極的電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陽極的電極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，通過相同的電量，陰極上產(chǎn)生氣體的體積是陽極上產(chǎn)生氣體體積的2倍，通過題圖可知M為陰極，N為陽極，根據(jù)電解原理，R為負極，S為正極。(2)A接電源的負極，B接電源的正極，A為陰極，電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，因此A極附近的現(xiàn)象是變紅，B極的電極反應式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。(3)根據(jù)電解原理，陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，因此MnO移向B極，即濾紙上的紫色點向B極移動。(4)切斷電源后，H2、O2與KOH溶液構成氫氧燃料電池，C為負極，電極反應式為H2＋2OH－－2e－===2H2O。 答案：(1)負　(2)變紅　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O (3)B　(4)H2、O2與KOH溶液構成氫氧燃料電池　H2＋2OH－－2e－===2H2O