2021届高考化学一轮复习电解原理及其应用作业
考点20 电解原理及其应用
[题组一 基础小题]
1．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )
答案 C
解析 镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件作阴极，与电源负极相连。
2.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是( )
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成
答案 A
解析 根据电解反应方程式及图可知，铜极发生氧化反应，连接电源正极，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，石墨极发生还原反应产生H2，因此A正确。
3．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( )
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源的正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动
答案 D
解析 a和b不连接时，发生置换反应，A正确；a和b连接时，形成原电池，铜片作正极，溶液中Cu2＋放电，B正确；铁片作负极，失去电子形成Fe2＋，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色，C正确；a和b分别连接直流电源正、负极，a作阳极，铜片失去电子形成Cu2＋，Cu2＋向铁电极移动，D错误。
4．如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为(常温下，溶液足量，体积均为100 mL且电解前后溶液的体积变化忽略不计)( )
A．13、7、1 B．12、7、2 C．1、7、13 D．7、13、1
答案 A
解析 Ⅰ中发生反应：2KCl＋2H2O2KOH＋Cl2↑＋H2↑，Ⅱ中反应的实质是电解水，pH＝7，Ⅲ中发生反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，三个电解槽串联，则三个电解槽相同时间内转移电子的物质的量相同：n(e－)＝2n(Cu)＝2×0.32 g÷64 g/mol＝0.01 mol，所以Ⅰ中的产物：n(H2)＝0.005 mol，n(KOH)＝0.01 mol，c(OH－)＝＝0.1 mol·L－1，则pH＝13，Ⅲ中的产物：n(H2SO4)＝n(Cu)＝0.005 mol，c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，所以pH＝1，故选A。
5．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋
Fe2＋>Zn2＋，故阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少的是溶解的Zn、Fe、Ni，而阴极质量增加的只是析出的Ni，两者质量是不相等的，故B错误；电解后，溶液中除留下Fe2＋、Zn2＋外，还有Ni2＋，C错误；阳极反应有：Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Pt为惰性金属，不放电，而Cu要在金属Ni全部转化为Ni2＋后才能放电，但此时Cu已没有了支撑物，最后和Pt一起落下，形成阳极泥，故D正确。
6．用如图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中所列各项对应关系均正确的一组是( )
答案 D
解析 电解Na2SO4溶液相当于电解水，阳极生成氧气，a管中溶液呈酸性，
A错误；电解AgNO3溶液属于“析氧生酸型”，阳极生成氧气，B错误；电解KCl和CuCl2混合溶液，相当于先后电解CuCl2溶液、KCl溶液和水，a管产生H2的体积有可能与b管产生Cl2和O2的混合气体的体积相等，C错误；电解AlCl3溶液时，阴极先产生氢气，a管中生成Al(OH)3沉淀，当Al3＋沉淀完全后，继续电解水产生的OH－，又使沉淀溶解，D正确。
7．利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是( )
A．a为直流电源的负极
B．阴极的电极反应式为：2HSO＋2H＋＋e－===S2O＋2H2O
C．阳极的电极反应式为：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
答案 C
解析 由装置图知，左侧电极硫元素化合价从＋4(SO2)升高到＋6(H2SO4)，故左侧电极是阳极，a为直流电源的正极，A错误，C正确；阴极的电极反应式为：2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O，B错误；由于H＋在阴极上反应，故电解时，H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，D错误。
[题组二 高考小题]
8．(2018·全国卷Ⅲ)一种可充电锂－空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是( )
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋1－O2
答案 D
解析 放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处反应，说明电池内，Li＋向多孔碳材料电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳材料电极为正极，A错误。因为多孔碳材料电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳材料电极(由负极流向正极)，B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向相反，放电时，Li＋向多孔碳材料电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，可知放电时，电池的正极反应是O2与Li＋得电子转化为Li2O2－x，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li＋，所以总反应为：2Li＋O2===Li2O2－x，充电时的反应与放电时的反应相反，所以充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋O2，D正确。
9．(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案 C
解析 铝制品表面氧化形成致密的氧化膜，发生氧化反应，所以待加工铝质工件应为阳极，A正确；阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极可选用不锈钢网作电极，B正确，C错误；电解质溶液中的阴离子向阳极移动，D正确。
10．(2016·全国卷Ⅰ)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。
下列叙述正确的是( )
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2H2O－4e－===O2＋4H＋，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
答案 B
解析 负极区(阴极)电极反应为：4H＋＋4e－===2H2↑，正极区(阳极)电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。通电后SO向正极移动，正极区OH－放电，溶液酸性增强，pH减小，A错误；负极区反应为4H＋＋4e－===2H2↑，溶液pH增大，C错误；当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol O2生成，D错误。
11．(2015·浙江高考)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O－CO2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( )
A．X是电源的负极
B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－
C．总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
答案 D
解析 H2O、CO2混合气体制备H2和CO时，氢元素及碳元素的化合价降低，
H2O和CO2发生还原反应，则该极为阴极，连接电源的负极，A正确；因电解质是金属氧化物，故该过程中可以传递O2－，则阴极反应为H2O＋2e－===H2＋O2－，CO2＋2e－===CO＋O2－，B正确；图中阳极放出的是O2,2O2－＋4e－===O2↑，则总反应方程式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C正确；从总反应方程式看，阴极和阳极生成的气体的物质的量之比是 2∶1，D错误。
[题组三 模拟小题]
12．(2019·黄石调研)已知反应：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。某科研小组用如图电解装置，由Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7溶液。
下列有关叙述正确的是( )
A．Na2CrO4生成Na2Cr2O7的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得
B．a为电源正极
C．d口流出的NaOH溶液的浓度与c口通入的NaOH溶液的浓度相同
D．Na＋从右侧通过阳离子交换膜进入左侧
答案 D
解析 虽然Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的反应为非氧化还原反应，但因为该反应必须在酸性环境中才能发生，反应所需的H＋可以通过电解方法获得，A错误；电解装置右侧发生反应时所需的H＋来源于H2O的电解，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故右侧电极为阳极，阳极连接电源正极，即b为电源正极，a为电源负极，B错误；左侧电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故d口流出的NaOH溶液的浓度比c口通入的NaOH溶液的浓度大，
C错误；电解时，阳离子从阳极流向阴极，故Na＋从右侧通过阳离子交换膜进入左侧，D项正确。
13．(2019·湖北八校联考)H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是 ( )
A．M室发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．N室中：a%
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