1、电解原理的应用时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题5分，共50分)1氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的是(C)A可以选用碳棒作为阴、阳极材料，但阳极材料也可以用铁棒B用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域，试纸变蓝C电解过程中，在阴极区域溶液中滴加酚酞，溶液变红色D实验结束后将溶液搅拌，然后用pH试纸检验，溶液呈中性解析：可以选用碳棒作为阴、阳极材料，但阳极材料不可以用铁棒，因为铁作阳极时会溶解，故A错误；阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域，试纸不变蓝，故B错误；电解过程中，阴极反应式为2H2O2e=2OHH
2、2，有OH生成，在阴极区域溶液中滴加酚酞，溶液变红色，故C正确；阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，阴极产物为NaOH和H2，阳极产物为Cl2，实验结束后将溶液搅拌，然后用pH试纸检验，溶液会显碱性，故D错误。2下列关于电解精炼铜与电镀的说法正确的是(C)A电解精炼铜时，将电能转化为化学能，电路中每通过2 mol e，阳极就会溶解64 g铜B电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为精铜，电解过程中电解质溶液不需要更换C在铁制器皿上镀铝，熔融氧化铝作电解质，铁制器皿作阴极，铝棒作阳极D电镀过程中电镀液需要不断更换解析：电解精炼铜时，阳极为粗铜，比铜活泼的金属也会反应，电
3、路中每通过2 mol e，阳极溶解的铜的质量小于64 g，A项错误。电解精炼铜时，比铜活泼的金属在阳极也会失去电子，而阴极上铜离子得到电子转化为铜单质，溶液中的铜离子浓度减小，因此在电解精炼过程中，需要更换电解质溶液，B项错误。在铁制器皿上镀铝，不能用含有铝离子的溶液充当电解质溶液，这样氢离子先得到电子，不能达到镀铝的目的，应用熔融氧化铝作电解质，铁制器皿作阴极，铝棒作阳极，C项正确。电镀过程的实质是在电能的作用下，将阳极上的金属转移到阴极上，因此电镀液不需要更换，D项错误。3氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相组合，相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是(
4、A)A电解池的阴极反应式为2H2O2e=H22OHB通入空气的电极为负极C电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2Da、b、c的大小关系为abc解析：题给电解池的阴极反应式为2H2O2e=H22OH，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，A项正确。题给燃料电池为氢氧燃料电池，通入空气的电极为正极，B项错误。由整个电路中得失电子守恒可知，电解池中产生2 mol Cl2，理论上转移4 mol e，则燃料电池中消耗1 mol O2，C项错误。题给燃料电池的负极反应式为H22e2OH=2H2O，正极反应式为O24e2H2O=4OH，所以a、b、c的大小关系为cab，D项错误
5、。4用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl、Br、Na、Mg2)的装置如图所示(a、b均为石墨电极)。下列说法正确的是(B)A电池工作时，正极反应式为O22H2O4e=4OHB电解时，a电极周围首先放电的是Br而不是Cl，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者C电解时，电子流动路径是：负极外电路阴极溶液阳极正极Db电极为负极，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.02 g H2解析：由于该原电池是酸性氢氧燃料电池，所以电池工作时，正极反应式为O24H4e=2H2O，A项错误。在题述装置中，电子从原电池的负极出发，流向电解池的阴极，从电解池的阳极出发，流向原电池的正极，即负极外电路
6、阴极，阳极外电路正极，电子不经过电解质溶液，C项错误。b电极是电解池的阴极，D项错误。5传感器可以检测空气中SO2的含量，传感器工作原理如图所示。下列叙述中正确的是(D)Ab为电源的正极B负极反应式为AgeCl=AgClC当电路中电子转移量为5105 mol时，进入传感器的SO2为1.12 mLD阴极的电极反应式为2HSO2H2e=S2O2H2O解析：与b电极连接的电极上发生HSO转化为S2O的反应，硫元素化合价降低，发生还原反应，可判断其为阴极，则b为电源的负极，故A错误；根据上述分析，a为电源的正极，则阳极反应式为AgeCl=AgCl，故B错误；当电路中电子转移量为5105 mol时，进入
7、传感器的SO2为5105 mol，其标准状况下的体积为1.12 mL，故C错误；根据题意，阴极的电极反应式是2HSO2H2e=S2O2H2O，故D正确。6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 (D)AX是电源的负极B阴极的电极反应式是：H2O2e=H2O2CO22e=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解析：由题图可看出：H2OH2、CO2CO均为还原反应，X应为电源的负极，A项正确；阴极电极反应式为H2O2e=H2O2和CO22e=COO2，阳
8、极电极反应式为2O24e=O2，总反应为H2OCO2H2COO2，B、C项正确；阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21，D项不正确。7如图乙所示是根据图甲的电解池进行电解时，某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图像(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x表示(C)A各电解池析出气体的体积B各电解池阳极质量的增加量C各电解池阴极质量的增加量D各电极上放电的离子总数解析：电解NaCl溶液时阴、阳极都产生气体，电解AgNO3溶液时阴极上产生单质银，电解CuSO4溶液时阴极上产生单质铜，所以随着电解的进行，阴极质量的增加量有如题中图乙所示的变化。8铝及铝合金经过
9、阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理，按照如图所示装置连接，电解40 min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理2030 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法中正确的是(D)A电解时，电子从电源正极导线铝极、铅极导线电源负极B在电解过程中，H向铝片移动，SO向铅片移动C在电解过程中，阳极周围溶液的pH下降D电解的总反应为2Al6H2Al33H2解析：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；在电解过程中，溶液中的H向阴极(铅片)移动，SO向阳极(铝片)移动，故B错误；电解时，阳极是活
10、泼金属时，放电的是电极本身，周围溶液的pH基本不变，故C错误；阳极是活泼金属铝，金属铝在该极失电子，阴极是H得电子，所以电解的总方程式可表示为2Al6H2Al33H2，故D正确。9如图所示为电化学降解NO，下列说法中正确的是(D)A铅蓄电池的A极为负极B电解的过程中有H从右池移动到左池C该电解池的阴极反应为：2NO6H2O12e=N212OHD若电解过程中转移1 mol电子，则交换膜两侧电解液的质量变化差为7.2 g解析：由图示知在AgPt电极上NO发生还原反应，因此AgPt电极为阴极，则B极为负极，A极为电源正极，A项错误；电解时阳离子向阴极移动，B项错误；阴极上硝酸根离子得电子发生还原反应
11、，但2 mol NO需得10 mol e，C项错误；转移1 mol电子时，阳极(阳极反应为H2O失电子被氧化为O2和H)逸出0.25 mol O2，产生1 mol H进入阴极室，阳极室质量减少9 g，阴极室中放出0.1 mol N2(2.8 g)，同时有1 mol H(1 g)进入阴极室，因此阴极室质量减少1.8 g，故膜两侧电解液的质量变化差(m左m右)9 g1.8 g7.2 g，D项正确。10三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO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。下列叙述正
12、确的是(B)A通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成解析：负极区(阴极)电极反应为：4H4e=2H2，正极区(阳极)电极反应为：4OH4e=2H2OO2。A项，通电后SO向正极移动，正极区OH放电，溶液酸性增强，pH减小；C项，负极区反应为4H4e=2H2，溶液pH增大；D项，当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol O2生成。二、非选择题(50分)11(14分)电解原理在化学工业
13、中有广泛的应用。如图表示一个电解池，装有电解质溶液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，则电解池中X极上的电极反应式为2H2e=H2。在X极附近观察到的实验现象是有气泡产生，溶液变红。Y电极上的电极反应式为2Cl2e=Cl2，检验该电极反应产物的方法是把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。(2)如果用电解的方法精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu22e=Cu。Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu2e=Cu2(杂质发生的电极
14、反应不必写出)。解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl2e=Cl2，阴极反应：2H2e=H2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H，溶液呈碱性，加入酚酞溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图可知X为阴极，Y为阳极。所以X电极的材料是纯铜，电极反应式为C
15、u22e=Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu2e=Cu2。12(20分)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，只在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。回答：(1)直流电源中，M为正极。(2)Pt电极上生成的物质是Ag，其质量为2.16 g。(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为221。(4)AgNO3溶液的浓度不变，(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH不变，H2SO4溶液的浓度增大，H2SO4溶液的pH减小。(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%
16、，则原有5.00%的H2SO4溶液为45.18 g。解析：由于是串联电路，电路中的电流是相等的，两个电解池中所消耗的电量相等。电解5.00%的稀硫酸，实际上是电解其中的水。因此，该电解池反应：2H2O=2H2O2，V(H2)V(O2)21。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。在336 mL气体中，V(H2)336 mL224 mL，为0.01 mol，V(O2)336 mL112 mL，为0.005 mol。说明电路上有0.02 mol e，因此在b极(Pt、阴极)产生Ag：0.021082.16 g，即0.02 mol的Ag。则n(e)n(Ag)n(O2)n(H2)0.02
17、0.020.0050.01221。由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电镀池，在通电一定时间后，在Pt电极上放电所消耗的溶液中Ag的物质的量等于Ag电极被氧化给溶液中补充的Ag的物质的量，因此c(AgNO3)不变，溶液的pH也不变。电解5.00%的H2SO4溶液，由于其中的水发生电解，因此c(H2SO4)增大，由于c(H)增大，故溶液的pH减小。设原5.00%的H2SO4溶液质量为x，电解时消耗水0.01 mol18 g/mol0.18 g，则：5.00%x5.02%(x0.18 g)，解得：x45.18 g。13(16分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，保持污水
18、的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计如图所示装置。(1)实验时若污水中离子浓度较小，则导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的C(填序号)。ABaSO4BCH3CH2OHCNa2SO4 DNaOH(2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是：.Fe2e=Fe2；.2H2O4e=4HO2。(3)电
19、极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H。(4)该燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环。A物质的化学式是CO2。解析：为了增强溶液的导电性，可选用易溶的强电解质，排除A和B，考虑到题中要求电解时保持污水的pH在5.06.0之间，因此不能添加NaOH。(2)电解时铁作阳极，因此主要发生反应：Fe2e=Fe2，同时也发生副反应，即溶液中的水电离出的OH失电子，被氧化成O2。(3)根据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒即可得离子方程式。(4)由于原电池的负极有水生成，所以负极必有CO参加反应，同时根据碳元素守恒可知A必为CO2，负极反应式可表示为CH44CO8e=5CO22H2O。