课时精练25 电解原理的应用-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）（解析版）

课时精练25电解原理的应用1．工业上电解食盐水的阴极区产物是(　　)A．氯气B．氢气和氯气C．氢气和氢氧化钠D．氯气和氢氧化钠【答案】C【解析】电解食盐水生成三种产物，在阴极区生成氢气和氢氧化钠，在阳极区生成氯气。2．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是(　　)A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B．电解液的成分都保持不变C．阳极反应都只有Cu-2e-=Cu2+D．阴极反应都只有Cu2++2e-=Cu【答案】D【解析】A项，电镀时镀件作阴极；B项，电解精炼铜时电解液成分改变；电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属(如锌)，则阳极还会发生Zn-2e-=Zn2+的反应。3．下列图示中关于铜电极的连接或描述错误的是(　　)【答案】C【解析】铜锌原电池中，较活泼的金属锌作负极，则铜作正极，A项正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，纯铜作阴极，阴极上铜离子得电子发生还原反应，B项正确；电镀时，镀层铜作阳极，镀件作阴极，电解过程中，铜单质在阴极析出，C项错误；电解氯化铜溶液时，惰性电极作阳极，则阳极上氯离子放电生成氯气，无论阴极上的电极是否活泼，阴极上都是铜离子得电子生成铜，D项正确。4．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是(　　)A．若在阴极附近的溶液中滴入石蕊试液，溶液呈无色B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【答案】B【解析】电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl－－2e－===Cl2，阴极：2H2O＋2e－===H2＋2OH－(或2H ＋＋2e－===H2)，总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2＋Cl2。阴极显碱性，滴入石蕊溶液变蓝，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极上是H2O电离产生的H＋放电产生H2，不是Na＋放电生成钠，C错误；电解后生成NaOH溶液呈碱性，D错误。5．粗铜中含有锌、铁、金、银等杂质，通过电解法将其精炼，下列说法不正确的是()A．粗铜与电源的正极相连发生氧化反应：Cu-2e－=Cu2+B．精铜作为阴极材料，不参与电极反应，电解过程中逐渐变粗C．用CuSO4作电解质溶液，电解过程中CuSO4溶液浓度略减小D．锌、铁、金、银等杂质沉积在阳极周围，成为阳极泥【答案】D【解析】电解法精炼粗铜时，阴极(纯铜)的电极反应式：Cu2++2e－=Cu(还原反应)，含有其他活泼金属原子放电，阳极(粗铜)的电极反应式：Cu-2e－=Cu2+(氧化反应)，相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。A项，粗铜与电源的正极相连发生失电子的氧化反应：Cu-2e－=Cu2+，故A正确；B项，铜作为阴极材料，不参与电极反应，电极反应式：Cu2++2e－=Cu(还原反应)，电解过程中不断生成铜，使材料逐渐变粗，故B正确；C项，根据上述分析可知，用CuSO4作电解质溶液，电解过程中会形成阳极泥，根据电子转移数守恒可知，消耗的铜离子会略大于生成的铜离子，即CuSO4溶液浓度略减小，故C正确；D项，相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，如金、银等金属杂质，但锌、铁会以离子形式存在于溶液中，故D错误；故选D。6．下列描述中，不符合实际生产的是(　　)A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极【答案】A【解析】电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应Fe-2e-=Fe2+，Fe2+移动到阴极上发生反应Fe2++2e-=Fe，使得到的Al不纯。7．下列能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置(电极都是惰性材料)是(　　) 【答案】D【解析】电解NaCl溶液时，阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，阳极产物为Cl2；阴极反应为2H++2e-=H2↑，阴极放出H2。Cl2可用KI-淀粉溶液检验，因H2密度小，在阴极生成，结合电子转移方向知D项正确。8．某同学想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。下列对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)A．a为正极，b为负极；NaClO和NaClB．a为负极，b为正极；NaClO和NaClC．a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl【答案】B【解析】电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气，阴极是氢离子得电子生成氢气，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，所以一定要让氯气在下端产生，即a为负极，b为正极，氯气和氢氧化钠反应生成的是水、氯化钠和次氯酸钠。9．中学阶段介绍的应用电解法制备的金属主要有钠、镁、铝。下列关于这三种金属工业制备方法的说法正确的是(　　)A．电解法制金属钠的阳极反应式：Na++e-=NaB．工业上电解氯化铝生产铝，阴极反应式：Al3++3e-=AlC．工业上电解氯化镁溶液生产镁，阳极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑D．金属钠的冶炼和氯碱工业都用到了NaCl，在电解时它们的阳极都是Cl-失电子【答案】D【解析】电解法制金属钠时，阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应式为Na++e-=Na，A项错误；工业上电解熔融Al2O3生产铝，B项错误；工业上电解熔融氯化镁生产镁，C项错误。 10．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　)A．通电后，Ag+向阳极移动B．银片与电源负极相连C．该电解池的阴极反应式为Ag++e-=AgD．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初【答案】C【解析】铜牌上镀银，银片为阳极，Ag+向阴极移动，阴极反应式为Ag++e-=Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。11．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+<Ni2+<Cu2+)A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2++2e-=NiB．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D．电解后，电解槽底部的阳极泥中金属只有Cu和Pt【答案】D【解析】阳极发生氧化反应，其电极反应是活泼金属放电生成离子，A项错误；阳极Fe、Zn、Ni都会放电生成离子，而阴极只有Ni2++2e-=Ni，所以阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一般不相等，B项错误；溶液中最多的金属阳离子是Ni2+，C项错误；Cu和Pt是不如Ni活泼的金属，不放电，形成阳极泥，D项正确。12．如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是(　　)A．2∶2∶4∶1　　B．1∶1∶2∶1C．2∶1∶1∶1D．2∶1∶2∶1【答案】A【解析】由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2 ，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比＝1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。13．将含有0.4molCu(NO3)2和0.4molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2gCu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)(　　)A．3.36LB．5.6LC．6.72LD．13.44L【答案】B【解析】根据电解原理，阴、阳两极发生的电极反应为阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。由题意知，在阴极上析出Cu：＝0.3mol，则转移电子0.6mol，根据电子得失守恒分析，阳极上除Cl－放电外，OH－也会放电产生O2，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，经计算可知得到Cl20.2mol，得到O20.05mol，故阳极放出气体的体积为(0.2mol＋0.05mol)×22.4L·mol－1＝5.6L。14．某大学科研团队，在光电催化体系中，利用双极膜处理烟气中的SO2，工作原理如下图所示，O2在电极上生成一种具有强氧化性的羟基自由基()，下列有关说法错误的是()A．该装置把电能和光能转化成化学能B．阳极电极反应式：SO2-2e-+4OH-=SO42-+2H2OC．该装置处理标准状况下5.6LSO2时，有0.25molH+透过膜aD．该装置中总反应方程式：2SO2+O2+2H2O2H2SO4【答案】D【解析】根据图示知，该装置为电解池，将电能转化为化学能，左侧电极为SO2转化为SO42-的过程，S元素化合价升高，失电子，做阳极，H2O电离出的OH-经过阴离子交换膜(膜b)进入阳极室，电解池右侧是阴极室，H2O电离出的H+经过阳离子交换膜(膜a)进入阴极室，氧气在阴极得电子被还原为羟基自由基。A项，该装置为电解池，是将电能和光能转化为化学能，A正确；B项，由图示结合分析知，阳极SO2结合OH-转化为SO42-，对应电极反应为：SO2-2e-+4OH-=SO42-+2H2O，B正确；C项，当阳极处理1molSO2 时，则电路中转移2mol电子，阴极O2得电子，根据电极反应O2+2e-+2H+=2HO·，知可形成2molHO·，2molHO·可氧化1molSO2，故实际阳极和阴极处理SO2量相等，则当有5.6LSO2被处理时，实际阳极处理的，则电路中转移电子=2n(SO2)=2×0.125mol=0.25mol，根据电荷守恒知有0.25molH+经过膜a进入阴极，C正确；D项，由图示知，阴极室发生如下反应：O2+2e-+2H+=2HO·、2HO·+SO2=2H++SO42-，则阴极室总反应为：O2+SO2+2e-=SO42-，阳极反应为：SO2-2e-+4OH-=SO42-+2H2O，故该装置总反应方程式为：2SO2+O2+4OH-2SO42-+2H2O，D错误；故选D。15．基于甲烷蒸汽重整工业制氢面临着大量的“碳排放”，我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如下图所示。下列判断正确的是()A．上述电化学装置中电解质可使用水溶液B．阳极反应：CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2C．既是阴极的生成物，也是阴极的反应物D．理论上阳极生成1.5mol气体，电路中转移8mol电子【答案】B【解析】A项，O2-在水中不存在，A错误；B项，由Ni-YSZ电极上生成CO2可知，该电极为阳极，是CH4失电子生成CO2，B正确；C项，CO2+O2-=CO32-，该反应不是阴极反应，阴极反应为CO32-+4e-=C+3O2-，C错误；D项，阳极不仅生成氧化产物CO2，还生成还原产物H2，由阳极反应可知，理论上阳极生成1.5mol气体(即0.5molCO2和1molH2)，转移2mol电子，D错误。故选B。16．电解尿素[CO(NH2)2]是一种能耗很低的制氢方法，其工作原理如图所示，下列说法错误的是() A．b极材料可以用铁棒B．b电极上发生失去电子的反应C．a极的电极反应式为：CO(NH2)2+8OH--6e-→CO32-+N2↑+6H2OD．总反应的离子方程式为：CO(NH2)2+2OH-N2↑+3H2↑+CO32-【答案】B【解析】b电极连接外接电源的负极，水得电子生成H2，a极作为阳极，尿素失去电子生成CO32-和N2。A项，b极是得电子一极，电极作用是电子流入载体，材料可以用铁棒，A正确；B项，b电极上发生得到电子的反应，B错误；C项，a极作为阳极，碱性环境下，电极反应式为：CO(NH2)2+8OH--6e-→CO32-+N2↑+6H2O，C正确；D项，碱性环境下，阴极是水得电子生成氢气和OH-，OH-向阳极移动，总反应的离子方程式为：CO(NH2)2+2OH-N2↑+3H2↑+CO32-，D正确；故选B。17．如图所示为相互串联的甲、乙两个电解池，请回答下列问题：(1)甲池为用电解原理精炼铜的装置，A极材料是　　　，电极反应式为　　　　　　，B极材料是　　　　　，电解质溶液为　　　　　　。 (2)乙池中滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈　　　　色，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)反应中甲池的阴极增重12.8g，则乙池中阳极放出的气体在标准状况下的体积为　　　　　　。此时乙池剩余溶液为400mL，则电解后得到的溶液中c(OH-)为　　　　　　。 (4)若将乙中的石墨电极改为银电极，NaCl溶液改为AgNO3溶液，则乙池为　　　　　　装置，电解一段时间后，溶液的浓度　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)，现象是　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)纯铜　Cu2+2e-=Cu　粗铜　硫酸铜溶液(2)红　2H2O+2e-=H2↑+2OH-　 (3)4.48L　1mol·L-1　(4)电镀　不变　铁表面附着一层光亮的金属【解析】(1)电解精炼铜时阴极是纯铜，发生的电极反应为Cu2++2e-=Cu；阳极是粗铜，发生的电极反应为Cu-2e-=Cu2+等，电解质溶液是含Cu2+的盐溶液。(2)乙池中Fe作阴极，发生的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-。(3)甲池中阴极发生的电极反应为Cu2++2e-=Cu，当阴极增重12.8g时，电路中通过了0.4mol电子，乙池中阳极发生的电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，产生0.2molCl2。乙池中发生的总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，当转移0.4mol电子时，产生的n(OH-)=0.4mol，则c(OH-)=nV=0.4mol0.4L=1mol·L-1。(4)此时该装置为电镀池，阳极为镀层金属，阴极为镀件，电镀液含镀层金属离子。18．某研究性学习小组将下列装置按图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。回答下列问题：(1)电源A极是　　　　　　　。 (2)甲装置中电解反应的总化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积之比是　　　　　　　　　　。 (4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是　　　(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是　　　　　(填化学式) (5)装置丁中的现象是　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)正极(2)2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑(3)1∶1(4)银　AgNO3(5)Y极附近红褐色变深【解析】(1)这是一个串联电解装置，乙中F极出现红色，说明在F极放出H2，生成NaOH，F为阴极，则可推出B为负极，A为正极。(3)乙池电解NaCl溶液：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，V(Cl2)∶V(H2)=1∶1。(4)丙装置是给铜镀银，银应为阳极，铜为阴极，G为银，电镀液为AgNO3溶液。(5)丁装置是胶体的电泳，Fe(OH)3胶体胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，阴极区颜色变深。19．电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题：(1)如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_______________________。 (2)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_______________。(3)若想在铁上镀铝，则铁应该作极。①若用AlCl3水溶液作电解液，(“能”或“不能”)实现铁上镀铝？为什么。②离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式________________________，阳极电极反应式为。【答案】(1)a　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O(2)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋(3)阴①不能Al3＋在水溶液中不放电②4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlClAl+7AlCl4――3e－＝4Al2Cl7―【解析】(1)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体生成，可知NO被还原为NO2，电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。(2)铝材表面形成氧化膜为Al2O3，阳极电极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋；(3)在铁上镀铝，故铁应作阴极，铝作阳极；①在水溶液中，Al3＋在水溶液中不放电，得电子能力：H＋>Al3＋，故阴极上发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑；②因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则阴极的反应是4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl，阳极的反应为Al+7AlCl4――3e－＝4Al2Cl7―。1．(2022•广东选择性考试)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中()A．阴极发生的反应为M-2e-=Mg2+B．阴极上Al被氧化C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等【答案】C 【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生。A项，阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；B项，Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；C项，阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；D项，因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误；故选C。2．采用电渗析法从含NH4NO3的废水中获得化工产品的装置如图所示(不考虑氨水、硝酸挥发)阳膜、阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过。下列说法不正确的是(　　)A．电子从b极流入C(2)极，经交换膜流向a极B．Ⅰ、Ⅲ室最终获得的产品分别为浓硝酸、浓氨水C．C(1)极的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑D．若100mL氨水浓度净增2mol·L-1，则转移0.2mol电子【答案】A【解析】由图可知，NO3-、OH-由Ⅱ室向Ⅰ室迁移，C(1)极为阳极，a极为正极；NH4+、H+由Ⅱ室向Ⅲ室迁移，C(2)极为阴极，b极为负极。电子只在导线上迁移，不能在电解质溶液中迁移，A项错误；C(1)极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，获得硝酸，C(2)极反应式为2H2O+2e-==2OH-+H2↑，获得氨水，B、C两项正确；若100mL氨水浓度净增2mol·L-1，则n(NH3·H2O)=0.1L×2mol·L-1=0.2mol，由2H2O+2e-=2OH-+H2↑和NH4++OH-=NH3·H2O可知，e-~OH-~NH3·H2O，即n(e-)=0.2mol，D项正确。3．(2020年1月浙江选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是() 离子交换膜A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气B．离子交换膜为阳离子交换膜C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出D．OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量【答案】D【解析】氯碱工业中的总反应为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；电解池中阳极失电子发生氧化反应，氯碱工业中Cl2为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极。A项，根据分析可知电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气，故A正确；B项，阳极发生的方程式为：2Cl--2e-═Cl2↑，阴极：2H++2e-═H2↑；为了防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从b口流出，所以要防止OH-流向阳极即电极A，该离子交换膜为阳离子交换膜，故B正确；C项，根据B选项的分析可知饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出，故C正确；D项，根据总反应方程式可知当反应中转移4mol电子时，生成2molOH-，故D错误；故选D。4．(2021年广东选择性考试)】钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是()A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B．生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16gC．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变D．电解总反应：为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+【答案】D【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为Co2++2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+ 。A项，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；B项，由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；C项，若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；D项，由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正确；故选D。5．利用如图所示装置可以除去尾气中的H2S，其中电化学膜的主要材料是碳和熔融的碳酸盐。下列说法错误的是()A．经过处理所得的净化气可以直接排放B．a电极为阴极，发生还原反应C．b电极通入N2的目的是将生成的S2从电极表面及时带出D．由净化气中CO2含量明显增加可知，尾气处理过程中电化学膜有损耗，需定期更换【答案】A【解析】A项，根据图示可知：在a电极上H2S得到电子变为H2，随净化后的空气逸出，由于H2是可燃性气体，直接排放可能会造成爆炸等事故的发生，因此要经处理后再排放，A错误；B项，在a电极上H2S得到电子被还原为H2，所以a电极为阴极，发生还原反应，B正确；C项，b电极为阳极，S2-失去电子发生氧化反应变为S2，通入N2的目的是将生成的S2从电极表面及时带出，防止其在电极上附着，C正确；D项，净化气中CO2含量明显增加，不是电化学膜中的碳被氧化，而是H2S是酸性气体，与电化学膜中的碳酸盐反应产生的，因此电化学膜有损耗，需定期更换，D正确；故选A。6．如图是利用水银为阴极电解食盐水制备苛性钠的原理示意图。已知在水银电极上钠离子比氢离子容易放电。下列说法不正确的是() A．丁电极是负极，电解液中pH增大B．气体甲是氯气，气体乙是氢气C．电子迁移路径：碳棒→丙电极，丁电板→水银D．该方法获取的苛性钠纯度高，但存在汞蒸气污染【答案】A【解析】A项，水银作阴极，则丁电极是负极，已知在水银电极上钠离子比氢离子容易放电，因此阴极上钠离子放电，则电解液中pH不变，A错误；B项，碳棒是阳极，氯离子放电生成氯气，气体甲是氯气，阴极生成的金属钠和水反应生成气体乙是氢气，B正确；C项，碳棒是阳极，则电子迁移路径：碳棒→丙电极，丁电板→水银，C正确；D项，阴极生成的金属钠和水反应生成氢气和氢氧化钠，该方法获取的苛性钠纯度高，但水银易挥发，存在汞蒸气污染，D正确；故选A。7．电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图表示一个电解池，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试液，则：①电解池中X极上的电极反应式为_______，在X极附近观察到的现象是_______。②Y电极上的电极反应式为_________________，检验该电极反应产物的方法是_______。(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是_______，电极反应式为_________________。 ②溶液中的c(Cu2＋)与电解前相比_______(填“变大”、“变小”或“不变”)(3)如利用该装置实现铁上镀锌，电极Y上发生的反应为_________________，电解池盛放的电镀液可以是_________________。(4)若Y极为铜锌合金，X极为纯铜，且电解质溶液中含有足量的Cu2+，通电一段时间后，若阳极恰好完全溶解，此时阴极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g，则合金中Cu、Zn的物质的量之比为______。【答案】(1)①2H2O＋2e－=H2↑+2OH-或2H++2e-=H2↑有气体放出，溶液变红②2Cl－－2e－=Cl2↑把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色，说明生成了Cl2(2)①纯铜Cu2＋＋2e－=Cu②变小(3)Zn－2e－=Zn2＋ZnCl2或ZnSO4(答案不唯一，合理即可)(4)3:1【解析】(1)①和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H2O＋2e－=H2↑+2OH-或2H++2e-=H2↑，所以X电极附近OH-浓度增大，碱性增强，滴入几滴酚酞试液会变红；②和电源的正极相连的电极Y极是阳极，该电极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl--2e-=Cl2↑，氯气和碘化钾反应生成碘单质，碘遇淀粉试液变蓝色，所以可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气，如果湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，就说明生成的氯气；(2)①电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以X电极材料是纯铜，该电极上铜离子得电子生成铜，电极反应式为：Cu2++2e-═Cu；②阳极上铜和其它较活泼的金属失电子，阴极上只有Cu2+得电子，根据电子守恒知，析出的铜大于溶解的铜，则溶液中Cu2+浓度变小；(3)电镀时，镀层锌作阳极，镀件作阴极，阳极上电极反应式为Zn2++2e-═Zn，电解池中电解质溶液是含有Zn2+的盐溶液，如ZnCl2或ZnSO4溶液。(4)从装置中看Y电极是阳极，X电极是阴极，锌比铜活泼，优先铜放电，然后铜再放电。反应过程  阳极：Zn-2e-=Zn2+ ，Cu-2e-=Cu2+，阴极：Cu2+ +2e-=Cu；第一个阶段，溶液质量增加，第二阶段溶液质量不变；设合金中铜锌的物质的量分别是x 、y，所以由电子转移守恒可得：65g/moly-64g/moly=0.03g，64g/mol(x+y)=7.68g，x=0.09mol，y=0.03mol，  所以可得x：y =3︰1。8．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业，回答下列问题：(1)工业电解饱和NaCl溶液的化学方程式为_______。(2)氯碱工业中采取膜技术，若阳离子交换膜损伤会造成阳极能检测到O2，产生O2的电极反应式为_______。下列生产措施有利于提高Cl2产量、降低阳极O2含量的是_______。a．定期检查并更换阳离子交换膜b．向阳极区加入适量盐酸c．使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料d．停产一段时间后，继续生产 (3)氯碱工业是高耗能产业，按下图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上，且相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)①图中装置I和装置II中属于原电池的是_______(选填装置编号)②X的化学式为_______；Y在装置II中发生的电极反应为_______。③图中氢氧化钠质量分数大小关系为a%_______b%。(选填“>”、“=”或“＜”)【答案】(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)4OH－－4e－＝2H2O+O2↑abc(3)①装置II②Cl2H2－2e－+2OH-＝2H2O③＜【解析】装置I是电解池，电解饱和食盐水，装置I右端产生NaOH溶液，说明右端电极是阴极，发生反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，因此Y是氢气，装置I的左端是阳极，发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑，X为Cl2，氯气和NaOH溶液的反应的离子方程式为：2OH-+Cl2=ClO-+Cl-+H2O，装置II中通氧气的一极为正极，环境是NaOH溶液，因此正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，产生的NaOH浓溶液。(1)工业电解饱和NaCl溶液生成氢氧化钠、氯气、氢气，化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；(2)氯碱工业中采取膜技术，若阳离子交换膜损伤会造成阳极能检测到O2，阳极，氢氧根离子失电子得到氧气，产生O2的电极反应式为4OH－－4e－＝2H2O+O2↑。下列生产措施有利于提高Cl2产量、降低阳极O2含量的是：a．定期检查并更换阳离子交换膜，减少阳极产生氧气的机会，故a选；b．向阳极区加入适量盐酸，降低氢氧根离子的浓度，故b选；c．使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料，提高氯离子浓度，故c选；d．停产一段时间后，继续生产，对产物没有影响，故d不选；故选abc；(3)①图中装置I是电解池，电解饱和食盐水，装置II是燃料电池，Y是氢气，属于原电池的是装置II(选填装置编号)；②装置I的左端是阳极，发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑，X的化学式为Cl2；装置II是燃料电池，Y是氢气，氢气在装置II中发生氧化反应生成水，电极反应为H2－2e－+2OH-＝2H2O；③装置II中通氧气的一极为正极，环境是NaOH溶液，因此正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，产生的NaOH浓溶液，图中氢氧化钠质量分数大小关系为a%＜b%。9．按照要求回答下列问题。(1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4 ，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。①图中b极要连接电源的________(填“正”或“负”)极。②SO32放电的电极反应式为________________________________。(2)用零价铁(Fe)去除酸性水体中的硝酸盐(NO3-)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中的NO3-的反应原理如图1所示。①作负极的物质是________。②正极的电极反应式是________________________________。(3)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图2所示。①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。②写出NiO电极的电极反应式：___________________________________。【答案】(1)①正②SO32－2e－＋H2O＝SO42-＋2H＋(2)①铁(Fe)②NO3-＋8e－＋10H＋＝NH4+＋3H2O(3)①还原②NO＋O2－－2e－＝NO2【解析】分析电解池中离子的移动方向，a极为阴极，连接电源负极，b极为阳极，连接电源的正极，且b极发生氧化反应，生成硫酸从C口流出。(1)①据分析可知，图中b极要连接电源的正极；②SO32-放电后有硫酸根生成，故在阳极上发生氧化反应，电极反应式为：SO32－2e－＋H2O＝SO42-＋2H＋。(2)①Fe还原水体中的NO3-，则Fe作还原剂，失去电子，作负极；②由图知，NO3-在正极得电子发生还原反应产生NH4+，正极的电极反应式是NO3-＋8e－＋10H＋＝NH4+＋3H2O。(3)①由图知，铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，即发生还原反应。② NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：NO＋O2－－2e－＝NO2。