全程复习方略浙江专用版高考化学 课时提能演练十八 63电解池的工作原理及应用

全程复习方略浙江专用版高考化学 课时提能演练十八 63电解池的工作原理及应用

浙江2019版化学复习方略 课时提能演练(十八) 6.3电解池的工作原理及应用（苏教版）‎ ‎（45分钟 100分）‎ 一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分)‎ ‎1.如图是电解饱和NaCl溶液的实验装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断中正确的是(　　)‎ A.a为正极、b为负极 B.c为阴极、a为阳极 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 ‎2.(2019·沧州模拟)某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了如图所示的四个实验，你认为可行的方案是(　　)‎ ‎3.(2019·嘉兴模拟)用如图Ⅰ所示装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成图Ⅱ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Ⅰ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Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2‎ C.用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ D.装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低 ‎4.用惰性电极电解一定量的CuSO4溶液，下列说法中，正确的是(　　)‎ A.阳极发生的电极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu B.阴极发生的电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ C.若有‎6.4 g金属Cu析出，放出的O2一定为0.05 mol D.电解完成后，加入一定量的Cu(OH)2，溶液可能恢复到原来的浓度 ‎5.(2019·新课标全国卷)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：‎ Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2‎ 下列有关该电池的说法不正确的是(　　)‎ A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe B.电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2‎ C.电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D.电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O ‎6.(2019·上海高考)用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是(　　)‎ A.用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B.用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C.用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D.用带火星的木条检验阳极产物 ‎7.(2019·山东高考)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是(　　)‎ A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C.电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D.镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 ‎8.(易错题)如图所示，将铁棒和石墨棒插入‎1 L 1 mol·L－1食盐水中。下列说法正确的是(　　)‎ A.若电键K与N连接，铁被保护不会腐蚀 ‎ B.若电键K与N连接，正极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ C.若电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，可实现铁棒上镀铜 D.若电键K与M连接，当两极共产生‎28 L(标准状况)气体时，生成了1 mol NaOH ‎9.(2019·浙江高考样题)已知电极上每通过96 ‎500 C的电量就会有1 mol电子发生转移。精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量，可以确定电解过程中通过电解池的电量。实际测量中，常用银电量计，如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A.电量计中的银棒应与电源的正极相连，铂坩埚上发生的电极反应是：Ag＋＋e－===Ag B.称量电解前后铂坩埚的质量变化，得金属银的沉积量为108.0 mg，则电解过程中通过电解池的电量为‎96.5 C ‎ C.实验中，为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差，常在银电极附近增加一个收集网袋。若没有收集网袋，测量结果会偏高 D.若要测定电解饱和食盐水时通过的电量，可将该银电量计中的银棒与待测电解池的阳极相连，铂坩埚与电源的负极相连 ‎10.(2019·重庆模拟)用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法不正确的是 A.电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生 B.b电极上发生的反应式为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ C.曲线0～P段表示O2的体积变化 D.从开始到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为‎12 g·mol－1‎ 二、非选择题(本题包括3小题，共40分)‎ ‎11.(12分)(2019·衢州模拟)用如图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极)，供选择的有4组电解液，要满足下列要求：‎ 组 A槽B槽 A槽 B槽 ‎1‎ NaOH CuSO4‎ ‎2‎ AgNO3‎ CuCl2‎ ‎3‎ Na2SO4‎ AgNO3‎ ‎4‎ NaCl AgNO3‎ ‎①工作一段时间后，A槽pH上升，B槽的pH下降；②b、c两极上反应的离子的物质的量相等。‎ ‎(1)应选择的电解质是上述四组中的第　　__组。‎ ‎(2)该组电解过程中各电极上的电极反应为：‎ a极：　　__________　　　__________　　　__________　　　__________　b极：　　__________　　　__________　　　__________　　　__________　c极：　　__________　　　__________　　　__________　　　__________　d极：　　__________　　　__________　　　__________　　　__________　(3)当b极上析出‎7.1 g电解产物时，a极上析出产物的质量为　　　g；若B槽电解质溶液为500 mL，且忽略电解前后电解液的体积变化，则此时B槽中的 c(H＋)比电解前增加了　　　 mol·L－1。‎ ‎12.(15分)(探究题)请分析下列有关铝盐溶液电解时的变化情况。‎ ‎(1)用石墨作电极，用如图装置电解AlCl3溶液，两极均产生气泡，阴极区有沉淀生成。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是　　　　　　，解释此现象的离子方程式是________________________，U形管中观察到的现象有_____________________________________________。‎ ‎(2)若用石墨作电极电解NaCl和Al2(SO4)3的混合溶液，混合溶液中二者的物质的量浓度分别为3 mol·L－1、0.5 mol·L－1，则下列表示电解过程的曲线正确的是　　　　。‎ ‎13.(13分)(预测题)已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol 电子时铁电极的质量减少‎11.2 g。请回答下列问题。‎ ‎(1)A是铅蓄电池的　　　极，铅蓄电池正极反应式为　　 　　，放电过程中电解液的密度　　　 ‎ ‎(填“减小”、“增大”或“不变”)。‎ ‎(2)Ag电极的电极反应式是　　 　_　，该电极的电极产物共　　　　g。‎ ‎(3)Cu电极的电极反应式是　　　 _　，CuSO4溶液的浓度　　　　(填“减小”、“增大”或“不变”)。‎ ‎(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示　　 。‎ a.各U形管中产生的气体的体积 b.各U形管中阳极质量的减少量 c.各U形管中阴极质量的增加量 答案解析 ‎1.【解析】选A。由电子流向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，故而有：c极：2Cl－－2e－===Cl2↑；d极：2H＋＋2e－===H2↑，因此，B、C、D项均错。‎ ‎2.【解析】选C。该反应不能自发进行，要使其发生，可设计成电解池，且Ag作阳极，用盐酸作电解质溶液。‎ ‎3.【解析】选B。装置Ⅰ是电解10%NaCl溶液的装置，石墨连接到电源的正极，溶液中的Cl－在该极失去电子产生Cl2：2Cl－－2e－===Cl2↑，铁电极上产生H2：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，由于有OH－生成，故溶液的pH升高，因Cl2能溶解在水中，且与H2O发生反应，而H2不溶于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体少，装置Ⅱ是原电池，Fe为负极失去电子产生Fe2＋，Fe2＋再与溶液中的OH－反应生成Fe(OH)2：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，正极为Cl2得到电子，故石墨电极的电极反应为：Cl2＋2e－===2Cl－(或HClO＋H＋＋2e－===Cl－＋H2O)，综合上述，只有选项B正确。‎ ‎4.【解析】选C。用惰性电极电解CuSO4溶液时，OH－在阳极上放电，电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；Cu2＋在阴极上放电，电极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu；当有‎6.4 g Cu析出时，电路中转移0.2 mol电子，则产生O2为0.05 mol；电解完成后，溶液要恢复到原来的浓度，根据“缺什么加什么”的原则，需加入一定量的CuO，故选C项。‎ ‎5.【解析】选C。A项，可充电电池中活泼金属失去电子，为负极，得到电子的Ni2O3为正极，因为放电时电极产物为氢氧化物，可以判断电解液为碱性溶液，A正确；B项，放电时，负极铁失去2个电子，生成Fe2＋，因为电解液为碱性溶液，所以电极反应为：Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B正确；C项，充电时，阴极发生还原反应：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，所以电极附近pH增大，C错误；D项，电池充电时，阳极发生氧化反应，由Ni(OH)2转化为Ni2O3，电极反应为：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正确。‎ ‎【方法技巧】二次电池充、放电时电极和电极反应的判断 ‎(1)对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。‎ ‎(2)可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的“＋”极与外接直流电源的正极相连、电池的“－”极与外接直流电源的负极相连。‎ ‎6.【解题指南】解答本题要注意以下两点：‎ ‎(1)阳极材料不能用活性电极。‎ ‎(2)阳极产物是Cl2，阴极产物是Cu。‎ ‎【解析】选B。用电解法提取氯化铜废液中的铜，阳极材料一定不是铜，否则将会发生如下反应：Cu－2e－===Cu2＋，使废液中又产生Cu2＋，即阳极材料应该选择惰性电极，阴极选常见的电极都可以，A选项错误，B项正确；阴极反应是：‎ Cu2＋＋2e－===Cu，不能用NaOH溶液吸收，C选项错误； 阳极反应是：2Cl－－‎ ‎2e－===Cl2↑，产生的Cl2可以用氢氧化钠溶液吸收，不能用带火星的木条检验，D项错误。‎ ‎7.【解题指南】解答本题时要注意以下两点：‎ ‎(1)电池的充、放电过程必须是可逆过程；‎ ‎(2)电解时电路中通过的电量与反应物有定量关系，与能量的转化形式无关。‎ ‎【解析】选C。A项，未通电前上述镀锌装置可构成原电池，原电池反应为吸氧腐蚀反应，而电镀时所发生的反应为Zn2＋＋2e－===Zn，它们是不同的两个反应，故电镀过程不是该原电池的充电过程，A错误；B项，电解过程中确实存在电能转化成热能的情况，但电镀时通过的电量与析出的锌的量存在确定的关系，与能量的转化形式无关，B错误；C项，电解速率与电流强度有关，与温度无关，C正确；D项，镀锌层破损后，能形成锌铁原电池，铁为正极，锌为负极，同样起到保护铁的作用，D错误。‎ ‎8.【解析】选D。A项，若电键K与N连接，则形成原电池，铁作负极，被腐蚀，不正确；B项，若电键K与N连接，正极发生还原反应，电极反应式是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，不正确；C项，若电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，则形成电解池，若要在铁棒上镀铜，电解质溶液不能用食盐水，而应用硫酸铜溶液，故不正确；D项，若电键K与M连接，则为电解食盐水，根据反应方程式：‎ ‎2NaCl＋2H2O2NaOH＋ ‎2 2 　　44.8‎ ‎1 mol x 　 　V ‎ 解得x＝1 mol，V＝‎22.4 L，即1 mol氯化钠全部被电解完，产生1 mol氢氧化钠和‎22.4 L的H2、Cl2的混合气体，而现在产生气体为‎28 L，表明电解完氯化钠后继续电解水，但生成氢氧化钠的量不变，即生成了1 mol NaOH，D项正确。‎ ‎【误区警示】该题D项中NaCl完全电解后生成‎22.4 L气体和1 mol NaOH，再继续电解水时，气体增加但NaOH不变，若依据‎28 L气体进行计算则得不出正确结果，而认为D项错。‎ ‎9.【解析】选D 。该装置实质为电镀装置，银棒为阳极，铂坩埚为阴极，A项，电量计中的银棒应与电源的正极相连，铂坩埚上发生的电极反应是：Ag＋＋e－===Ag；B项，称量电解前后铂坩埚的质量变化，得金属银的沉积量为108.0 mg，即1.0×10－3 mol，则电解过程中通过电解池的电量为‎96.5 C ；C项，实验中，为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差，常在银电极附近增加一个收集网袋。若没有收集网袋，金属银的沉积量会偏高，测量结果会偏高；D项，根据串联电路的原理，若要测定电解饱和食盐水时通过的电量，应将该银电量计中的银棒与待测电解池的阴极相连，铂坩埚与电源的负极相连。‎ ‎10.【解析】选D。由电流方向可知，b电极为阳极，电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生；b电极上发生的方程式为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；曲线0～P段是阴极产生铜，阳极产生O2，曲线P～Q段是阴极产生H2，阳极产生O2，故A、B、C正确。从开始到Q点收集到的混合气体中O2为0.1 mol，H2为0.1 mol，故混合气体的平均摩尔质量为‎17 g·mol－1。‎ ‎11.【解析】(1)先分析A、B两槽电解时溶液的pH变化：‎ 组 A槽 B槽 ‎1‎ 增大 减小 ‎2‎ 减小 不显著 ‎3‎ 不变 减小 ‎4‎ 增大 减小 由此可知，符合条件①的有1、4组。‎ 再分析a、b、c、d四极上的放电离子，特别注意b、c两极的反应：‎ 组 b极(阳)‎ c极(阴)‎ ‎1‎ ‎4OH－～O2‎ ‎2Cu2＋～2Cu ‎4‎ ‎2Cl－～Cl2‎ ‎2Ag＋～2Ag 故符合要求②的只有第4组。‎ ‎(2)第4组溶液电解时的电解反应：‎ a：4H＋＋4e－===2H2↑‎ b：4Cl－－4e－===2Cl2↑‎ c：4Ag＋＋4e－===4Ag d：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎(3)a、b、c、d四电极上得到的产物物质的量间的关系，可由电子守恒快速列出：‎ ‎2H2～2Cl2～4Ag～O2～4e－‎ B槽中有1 mol OH－放电，即有1 mol H＋生成，或从溶液电荷守恒考虑，因 NO3－不消耗，有1 mol Ag＋反应必有1 mol H＋生成。‎ 设a极上析出x g H2，B槽c(H＋)增加了y mol·L－1‎ Cl2　　～　　H2　　～　　2OH－～2Ag＋～2H＋‎ ‎71 g‎ ‎2 g 2 mol ‎7.1 g‎ x g 0.5y x＝‎0.2 g　y＝0.4 mol·L－1‎ 答案：(1)4‎ ‎(2)4H＋＋4e－===2H2↑‎ ‎4Cl－－4e－===2Cl2↑‎ ‎4Ag＋＋4e－===4Ag ‎4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎(3)0.2　0.4‎ ‎12.【解析】(1)用惰性电极电解AlCl3溶液，起始时总反应方程式可表示为2AlCl3＋6H2O2Al(OH)3↓＋3Cl2↑＋3H2↑，阴极区产物为Al(OH)3和H2，故阴极区有白色沉淀Al(OH)3生成，随着电解的进行，AlCl3消耗完，这时相当于电解水，阴极上H＋放电，导致阴极区碱性增强，之前生成的Al(OH)3又慢慢溶解，离子方程式可表示为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，生成的阴离子AlO在电场力的作用下向阳极移动，此时Cl－在阳极放电完毕，OH－继续在阳极放电，生成的H＋在电场力作用下向阴极移动，因此在U形管的底部将发生反应AlO＋H＋＋H2O===‎ Al(OH)3↓，由此可知阴极区生成的沉淀慢慢向阳极区转移，但沉淀的总量不发生变化。‎ ‎(2)本题是对混合溶液的电解，可对4种离子进行重新组合，由题知，电解NaCl和Al2(SO4)3的混合溶液相当于电解1 mol·L－1 AlCl3溶液，电解过程中总反应式可表示为2AlCl3＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑＋3Cl2↑，由此可知选项A、D正确。‎ 答案：(1)白色沉淀逐渐溶解至消失 Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 阴极区产生的白色沉淀向阳极区转移，但沉淀的总量不变 ‎(2)A、D ‎13.【解析】根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，左侧U形管中总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋‎ H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。‎ 答案：(1)负　PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　减小　‎ ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　0.4‎ ‎(3)Cu－2e－===Cu2＋　不变　(4)b