1、第二关电解池的原理关卡2-1 电解池的结构与工作原理本关主要讲述的是电极反应式的书写，掌握了电极反应式的书写方法才能更进一步的研究电解池的变化规律。例题：1某同学为了使反应2HCl + 2Ag=2AgCl + H2能进行，设计了下列四个实验，如下图所示，你认为可行的方案是（ ）答案：C2关于原电池和电解池的叙述正确的是（ ）A原电池失去电子的电极称为阴极B电解池的阳极、原电池的负极都发生氧化反应C原电池的两极，一定要由活动性不同的两种金属组成D电解时电解池的阳极一定是阴离子放电 答案：B闯关练习1. 电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线
2、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KCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，Y电极反应式是_、发生_反应，在X极附近观察到的现象是_，电极反应式_，检验Y电极反应产物的方法是_；（2）若X、Y都是银电极，a是稀硝酸银溶液，开始实验，X极的电极反应式是_。 答案：（1）2Cl- - 2e-=Cl2 氧化反应 变红 2H2O+2e-=H2+2OH- 将气体通入至淀粉KI溶液中，溶液变蓝。 （2）Ag+ + e- = Ag2. 某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2，对该溶液以惰性电极进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。答案：第
3、一阶段：CuCl2Cl2+ Cu 第二阶段：2H2O O2 + 2H2关卡2-2 电解池的变化规律本关主要研究的是电解池的变化规律，明白了电解质溶液在电解过程中浓度、pH、恢复条件才能在下一关中正确的计算电解池相关的问题。例题：1用惰性电极电解下列物质的稀溶液，经过一段时间后，溶液的pH减小的是（ ）ANa2SO4BNaOHCNaClDAgNO3答案：D2如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关的判断正确的是（ ）Aa为负极、b为正极Ba为阳极、b为阴极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变答案：C3用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的
4、另一物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（ ）ACuCl2CuCl2溶液BAgNO3Ag2OCNaClHCl溶液DCuSO4Cu(OH)2答案：B闯关练习1. 用惰性电极分别电解下列各物质水溶液一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水，能使溶液恢复到电解前浓度的是（ ）AAgNO3BNa2SO4CCuCl2DHCl 答案：B2. 下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是（ ）AHCl、CuCl2、Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2答案：C3. 在CuSO4溶液里插入x、y两电极，在电
5、解过程中，x极质量减少， y极增加，符合这一情况的是（ ）Ax是石墨，y是铜棒Bx、y都是铜棒Cx、y都是石墨Dx是阴极，y是阳极答案：B4. 下图所示的电解池I和II中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是（ ）选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3 答案：D5. 取一张湿润的淀粉KI试纸，将铜圈置于其上，按下图所示接好电源，然后用铂笔缓慢作画，试纸将会呈现出美丽的图画来。下列有关说法中错误的是（ ）A图画的颜色为蓝色B实验结束后，铜圈的质
6、量不变C铜圈附近溶液的pH变小D阳极反应式为2I= I22e 答案：C6. 用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定质量的另一物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（ ）CuCl2Cu AgNO3Ag2O NaClHCl CuSO4Cu(OH)2ABCD答案：B7. 如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是（ ）Ax是正极，y是负极Bx是负极，y是正极Ca极和Pt都有气泡产生DU形管中溶液的碱性增强答案：A8. 取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同
7、心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色。则下列说法错误的是（ ）Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连接 C电解过程中,水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小答案：AB关卡2-3 电解池的计算本关主要在了解电解池的变化规律的基础上，通过电解池电子转移的规律，掌握电解池的相关计算。例题：1电解100mL含c(H+)0.30 molL-1的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是（ ）A0.10 molL-1 Ag+B0.20 molL-1 Zn2+C0.20 molL-1 Cu2+D0.20 molL-1 Pb2+ 答案：C2把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽
8、串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（ ）A1：2：3B3：2：1C6：3：1D6：3：2 答案：D3用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（ ）A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的pH不变B电解稀NaOH溶液，要消耗OH，故溶液的pH减小C电解Na2SO4溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2D电解CuCl2溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1答案：D闯关练习1. 用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一定时间后，向所得溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考虑二氧化碳的溶解）。则电解过程
9、中共转移电子数为（ ）A0.4molB0.5molC0.6molD0.8mol答案：C2. 如图所示的装置中，甲、乙两烧杯中分别盛放有足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液， a、b、c、d均为石墨电极。接通电源一段时间后，测得乙中K2SO4溶液浓度为10.47%，甲中a电极的质量增加。下列说法正确的是（ ）A甲、乙溶液的pH均减小B电极b上生成气体的体积约为2.8L（标准状况下） C电极d上发生的反应为：2H2O+2e= H2+2OHD欲使甲中的溶液恢复至原来的浓度，可加入24.5g的Cu(OH)2第三关 电化学综合问题关卡3-1原电池、电解池与电镀池综合问题本关卡是
10、原电池理论的综合题型，明白电化学综合问题的常规解决方法，并能准确计算。例题：1如图所示，a、b是多孔石墨电极，某同学按图示装置进行如下实验： 断开K2，闭合K1一段时间，观察到两支玻璃管内都有气泡将电极包围，此时断开K1，闭合K2，观察到电流计A的指针有偏转。下列说法不正确的是（ ）A断开K2，闭合K1一段时间，溶液的pH变大B断开K1，闭合K2时，b极上的电极反应式为：2H+2e= H2C断开K2，闭合K1时，a极上的电极反应式为：4OH4e=O2 + 2H2OD断开K1，闭合K2时，OH向b极移动答案：B2用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下所示。下列说法中正确的是（ ）A
11、燃料电池工作时，负极反应为：H2 2e 2H+ B若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜 C若a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出Da、b两极均是石墨时，在相同条件下当电池中消耗H2 22.4 L（标准状况）时，a极析出铜64克答案：C3用下图所示装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成图所示装置，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升。下列说法正确的是（ ）A同温、同压下，装置中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多B用装置进行实验时铁电极的电极反应为Fe2e2OH= Fe（OH）2C用装置进行实验时石墨电极的电极反应为2H2e= H2Dd
12、.装置通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低 答案：B4在如下图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：（1）电源电极X名称为_。（2）pH变化：A_，B_，C_。（填“增大”“减小”或“不变”）（3）通电5 min时，B装置中共收集224 mL气体（标准状况），溶液体积为200 mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_（设电解前后溶液体积无变化）。（4）若A装置中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为_（设电解前后溶液体积无变化）。 答案：(1)负极 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 molL-1 (4) 135市场上经常见到的
13、标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li+ 的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：Li+2Li下列说法不正确的是（ ）A放电时，负极的电极反应式：Li - e- = Li+B充电时，Li 既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中Li+ 向负极移动 答案：D6镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + M = NiOOH + MH，已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH
14、- = 6Ni(OH)2+N ，下列说法正确的是（ ）ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH+H2O+e- = Ni(OH)2+OH-B充电过程中OH-离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2O+M+e- = MH+OH-，H2O中的H被M还原DNiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液 答案：A7以酸性氢氧燃料电池为电源进行电解实验的装置示意图如下。下列说法中，正确的是（ ）A燃料电池工作时，正极反应为O22H2O4e = 4OH Ba极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出Ca极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出Da、b两极
15、均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等 答案：C8RFC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，下列有关说法正确的是（ ）图1图2A图1把化学能转化为电能，图2把电能转化为化学能，水得到了循环使用B当有0.1 mol电子转移时，a极产生0.56L O2（标准状况下） Cc极上发生的电极反应是：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O D图2中电子从c极流向d极，提供电能 答案：C9课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法。某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、X、Y都是铂电极，C、E是铁电极。将电源接通后，向乙
16、中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：（1）电源B极是_极。（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是_。（3）设电解质溶液过量，则同一时间内C、D电极上参加反应的单质或生成的单质的物质的量之比是_。（4）欲用丙装置将粗铜（含少量铁、锌等杂质）精炼，G极材料应该是_（填“粗铜”或“精铜”），电解液中原溶质的物质的量浓度将_（填“变大”“变小”或“不变”）（5）装置丁中的现象是_。（6）设甲池中溶液的体积在电解前后都是500 mL，当乙池所产生气体的体积为4.48 L（标准状况）时，甲池中生成的物质的物质的量浓度为_ molL-1。 答案：（1）负 （2）CuSO4+Fe = Cu+Fe
17、SO4 （3）1:1 （4）粗铜 变小 （5）Y极附近红褐色变深 （6）0.4闯关练习1. 固体氧化物燃料电池是美国西屋（Westinghous）公司研制开发的。它以固体氧化锆一氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反反应。下列判断正确的是（ ）A有O2参加反应的a极为电池的负极B有H2参加反应的b极为电池的正极Ca极对应的电极反应式为：O2+2H2O - 4e- = 4OH- D该电池的总反应方程式：2H2+O2 = 2H2O 答案：D2. 将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆
18、盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示，导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少，下列说法正确的是（ ）A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e = 4OHC 液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH 形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为： Cu2e= Cu2 答案：B3. 粗铜中一般含有锌、铁、银、金等杂质。在下图所示的装置中，甲池的总反应方程式为： 2CH3OH+3O2 +4
19、KOH = 2K2CO3 +6H2O 接通电路一段时间后，纯Cu电极质量增加了3.2 g。在此过程中，下列说法正确的是（ ） A甲池是电能转化为化学能的装置，乙池是化学能转化为电能的装置B甲池中理论上消耗标准状况下空气的体积是2.8 L（空气中O2体积分数以20%计算）C乙池中CuSO4溶液的浓度不变D甲池通入CH3OH一极的电极反应为：CH3OH-6e+2H2O = CO32+ 8H答案：B4. 新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如下图所示。回答下列问题：（1）甲烷
20、燃料电池正极、负极的电极反应分别为_、_。（2）闭合K开关后，A、B电极上均有气体产生。其中B电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_。（3）若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_（法拉第常数F9.65104 Cmol1，列式计算），最多能产生的氯气体积为_L（标准状况）。答案：（1）2O2+4H2O+8e-=8OH-、CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O；（2）氢气 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2（3）86.021023mol-11.6010-19 C 4L5. 天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电
21、池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C6CoO2+LiC6，下列说法正确的是（ ）A充电时，电池的负极反应为LiC6-e- = Li + C6B放电时，电池的正极反应为CoO2 + i + e- = LiCoO2，C羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低 答案：B6. 已知：锂离子电池的总反应为LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2，锂硫电池的总反应为2Li+SLi2S有关上述两种电池说法正确的是（ ）A
22、锂离子电池放电时，Li+向负极迁移B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同D上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电答案：B关卡3-2 化学基本理论综合问题本关卡是原电池理论与其他反应理论的结合，明白电化学和其他知识交融的解题方法。例题：1. 在H2O2作用下可实现Fe（CN）63-与Fe（CN）64-之间的相互转化，在酸性溶液中H2O2可使Fe（CN）64- 转化为Fe（CN）63-；在碱性溶液里H2O2可使Fe（CN）63-转化为Fe（CN）64-。写出以上相互转化的离子方程式。 酸性溶液中： ， 碱性溶液中： 。答案：（1）2Fe(CN)64-+H2O2+2H+= 2F
23、e(CN)63-+2H2O （2） 2Fe(CN)63-+H2O2+2OH-= 2Fe(CN)64-+2H2O+O2 2膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置图如下。（1）A装置是_，B装置是_（填“原电池”或“电解池”）。（2）N2O5在装置中的_区（填“正、负极”或“阴、阳极”）生成，其电极反应式为_。（3）通入O2一极的电极反应式为_。答案：（1）原电池电解池 （2）阳极N2O42HNO32e=2N2O52H （3）O24H4e= 2H2O3次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：（1） H3PO
24、2是一元中强酸，写出其电离方程式： 。（2） H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为银，从而可用于化学镀银。H3PO2中，磷元素的化合价为 。利用H3PO2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为41，则氧化产物为 (填化学式)。NaH2PO2为 (填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显 (填“弱酸性”“中性”或“弱碱性”)。（3） H3PO2的工业制法是：将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2，后者再与H2SO4反应，写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式： 。（4） H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示
25、(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：写出阳极的电极反应式 。分析产品室可得到H3PO2的原因 。早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是产品中混有 杂质。该杂质产生的原因是 答案：(1)H3PO2H2PO2-H (2)正盐；弱碱性(3)2P43Ba(OH)26H2O= 3Ba(H2PO2)22PH3(4)2H2O4e= O24H阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2；PO43-；H2PO2-或H3PO2被氧
26、化闯关练习1. 某课外活动小组同学用图一装置进行实验，试回答下列问题。（1） 若开始时开关K与a连接，则铁发生的是电化学腐蚀中的 腐蚀； 若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式 。 若要在铁片表面上镀一薄层银，则应该用_作阳极。（2）芒硝（化学式为Na2SO410H2O），无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法。用如图二所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是提高原料的利用率来看都更加符合绿色化学理念。 该电解槽的阳极反应式为 ，此时通过阴离子交换膜的离子数 （填“大于”或“小于”或“等于
27、”）通过阳离子交换膜的离子数。 制得的氢氧化钠溶液从出口（选填“A”、“B”、“C”、“D”） 导出。 若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为 。已知H2的燃烧热为285.8 kJ/mol，则该燃料电池工作产生36 g H2O时，理论上有 kJ的能量转化为电能。答案：（1）吸氧 2Cl- + 2H2O 2OH- + H2 +O2 银 （2）4OH- - 4e- = 2H2O+ O2 小于 D H2-2e-+ 2OH- = 2H2O 571.62. （1）“天宫”一号于2011年9月在酒泉卫星发射中心发射，标志着我国的航空航天技术迈进了一大步。火箭的第一、
28、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。 用肼（N2H4）为燃料，四氯化二氮做氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知：N2（g）2O2（g）= N2O4（g）；H-10.7kgmol-1N2H4（g）O2（g）= N2（g)2H2O（g）；H-543kgmol-1写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：_。 已知四氧化二氮在大气中或在较高温度下很难稳定存在，其很容易转化为二氧化氮。试推断由二氧化氮制取四氧化二氮的反应条件（或措施)：_。（2）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。图甲所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别
29、通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导阳极生成的O2-（O2+4e- 2O2-) c电极为_，d电极上的电极反应式为_。 图2是电解100mL 0.5molL-1 CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为_。若a电极产生56mL（标准状况)气体，则所得溶液的pH=_（不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入_（选填字母序号)a. CuO b. Cu（OH）2 c. CuCO3 d. Cu2（OH）2CO3答案：（1）2N2H4(g)+N2O(g)=3N2(g)+4H2O(g); H=-1096.7KJ/mol 加压 降温（2）正极 CH4+4O2- = CO2 + 2H2O + 8e- 4OH- - 4e- = 2H2O + O2 1 ac 答案：B