高考化学总复习 第三节 电解池（含解析） 新人教版

【高考总复习】2013高考化学专题复习：第三节电解池（人教版）1．若在铁片上镀锌，以下叙述中错误的是(　　)A．可把铁片与电源的正极相连B．电解质必须用含有锌离子的可溶性盐C．锌极发生氧化反应D．铁极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn解析：电镀的实质就是以非惰性电极为阳极的一种特殊的电解。电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极，待镀件为阴极，含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液。电镀过程中镀层金属发生氧化反应而成为离子溶入电解液，其离子则在待镀件上发生还原反应而析出，且电解质溶液浓度一般不变。故而本题只有A项不正确。答案：A2．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B．图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D．图d中，ZnMnO2干电池的放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析：Fe与空气、水同时接触容易生锈，因此应靠近液面处最易腐蚀，A项错误；开关置于N处，Cu－Zn合金作正极，置于M处时Cu－Zn合金作负极，因此开关由M改置于N时，Cu－Zn得到保护，腐蚀速率减小，B项正确；接通开关后Zn作负极，Pt片上产生H2，C项错误；Zn－MnO2酸性干电池中，NH4＋水解呈酸性，生成的H＋氧化Zn，D项错误。答案：B-9-\n3．(2011年广东理综)某小组为研究电化学原理，设计下图装置，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－===CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动解析：a和b不连接时，铁与CuSO4溶液发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，A项正确；a和b用导线连接时，组成了原电池，Fe为负极，Cu为正极，铜片上发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，铁片上发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，B项正确；通过以上分析可知，无论a和b是否连接，均发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，故溶液均从蓝色(Cu2＋的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe2＋的颜色)，C项正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，构成电解池，铜片为阳极，铁片为阴极，Cu2＋应向阴极(铁电极)移动，D项错误。答案：D4．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O研读下图，下列判断不正确的是(　　)A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SOB．当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2molC．K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极解析：C项，当K闭合时Ⅰ为原电池、Ⅱ为电解池，Ⅱ中c电极上的PbSO4转化为Pb和SO，d电极上的PbSO4转化为PbO2和SO，故SO从两极上脱离下来向四周扩散而并非做定向移动。答案：C5．用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是(　　)①电解稀硫酸　②电解CuSO4溶液　③电解KOH溶液　④电解NaCl溶液A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大B．②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复电解前的情况C．③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小D．④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1-9-\n解析：依据惰性电极电解规律，可知①为电解水型，②为放O2生酸型，③为电解水型，④为放H2生碱型。故B正确。答案：B6．电解100mL含c(H＋)＝0.30mol/L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(　　)A．0.10mol/LAg＋　　　　B．0.20mol/LZn2＋C．0.20mol/LCu2＋D．0.20mol/LPb2＋解析：根据金属活动性顺序可知：排在氢以后的金属为Ag和Cu，而Zn和Pb排在H以前，所以Ag＋、Cu2＋的氧化性比H＋大，应优先于H＋放电而析出，因为0.01molAg的质量小于0.02molCu的质量，所以C项正确。答案：C7．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，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Ni2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt解析：电解时，阳极上金属按还原性由强到弱的顺序(Zn＞Fe＞Ni＞Cu＞Pt)发生氧化反应，即Zn－2e－===Zn2＋；Fe－2e－===Fe2＋；Ni－2e－===Ni2＋。Cu、Pt还原性比Ni弱，不能失去电子溶解。当阳极上Ni失电子溶解后，它们以单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥。阴极上金属离子按氧化性由强到弱的顺序(Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋)发生还原反应，即Ni2＋＋2e－===Ni。Fe2＋、Zn2＋比Ni2＋氧化性弱，并不在阳极析出，而是留在电解液里。阴极发生氧化反应，A错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，阴极只有Ni析出，两电极质量的改变不等，B错误；电解液中除Zn2＋、Ni2＋外，还有Fe2＋，C错误。答案：D8．(2012年潮州质检)Cu2O是一种半导体材料，用作制造整流器的材料，还可以用于制船底防污漆(杀死低级海生动物)、农作物的杀菌剂。在实验室里可模拟工业过程制取Cu2O，总反应式是2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，其装置如上图，下列有关说法不正确的是(　　)-9-\nA．该实验符合绿色化学的设计理念B．图中的虚线框内需连接直流电源，且正极与石墨相连C．CuO高温加热分解也可以得到Cu2OD．上述装置中，阳级的电极反应式是2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O答案：B9．(2012年安徽卷)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是(　　)A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H＋＋2Cl－Cl2↑＋H2↑B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl2＋2e－＝2Cl－D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极解析：断开K2闭合K1时为电解池，由于两极均有气泡产生，故活泼电极铜应为阴极，石墨为阳极。电极反应(Cu)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、(石墨)：2Cl－－2e－===Cl2↑，总反应为：2H2O＋2Cl－Cl2↑＋H2↑＋2OH－，A项错；Cu电极附近有OH－生成，溶液变为红色，B项错；断开K1闭合K2时为原电池，Cu电极上收集了H2，做负极，电极反应为H2－2e－===2H＋。石墨电极上收集了Cl2，做正极，电极方程式为Cl2＋2e－===2Cl－，故选项C错，D对。答案：D10．如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。则以下说法正确的是(　　)-9-\nA．电源B极是正极B．甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1∶2∶2∶2C．欲用丙装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D．装置丁中看到的现象是X极附近红褐色变深解析：由F极附近显红色可得F极作阴极，则电源中B为负极，A为正极，故A项错误；甲中C电极生成氧气，D电极生成铜，乙中E电极生成氯气，F电极生成氢气，根据电子守恒可得四个电极上生成单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2，故B正确；用丙装置给铜镀银，H应该为铜，C错误；丁中氢氧化铁胶体粒子带正电荷，Y作阴极，故胶粒向Y极移动，应在Y极附近看到红褐色变深。答案：B11．下图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色)回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)①A管溶液由红变黄②B管溶液由红变黄③A管溶液不变色④B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式：________；(3)写出B管中发生反应的反应式：__________________；(4)检验a管中气体的方法是________________；(5)检验b管中气体的方法是________________；-9-\n(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象__________________。解析：该电解池中A为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A管附近产生OH－，故溶液由红变黄，B管附近产生H＋溶液仍呈红色，A管附近产生的OH－与Mg2＋结合生成Mg(OH)2沉淀。但停止电解后，生成的Mg(OH)2与H＋反应，白色沉淀溶解，溶液仍呈红色。检验a管中产生的H2的方法是：用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰，证明是H2；检测b管中产生的O2的方法是：用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带火星的木条伸入试管内复燃，证明是O2。答案：(1)①④(2)2H＋＋2e－===H2↑(写2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑也可)　Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(写2H2O－4e－===4H＋＋O2↑也可)(4)用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰(5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃。(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)12．蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置，有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO3)x溶液时，若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36g水。(1)电解时电解池的阳极应连接________(填序号)。A．NiO2B．FeC．Fe(OH)2D．Ni(OH)2(2)电解M(NO3)x溶液时某一极质量增加mg，金属M的相对原子质量的计算式为________(用m、x表示)。(3)电解后溶液的pH________(填“升高”、“降低”或“不变”)。解析：(1)该蓄电池放电时，Ni4＋得电子，NiO2作正极，Fe失电子作负极。根据电解池的构造，阳极应与蓄电池的正极NiO2相连，阴极应与蓄电池的负极Fe相连；(2)M(NO3)x溶液中的Mx＋在阴极上放电析出金属M：Mx＋＋xe－===M；由蓄电池放电时发生的反应可得到关系式：2H2O～Fe～2e－～Fe(OH)2，再根据串联电极上通过电子的物质的量相等，得到金属M与H2O的关系为：M～xe－～xH2O，结合析出金属M的质量mg及消耗水的质量0.36g，可求出金属M的相对原子质量表达式为18xm/0.36＝50mx；(3)由于阳极是水电离出的OH－放电生成O2，c(H＋)增大，所以电解后溶液的pH降低。答案：(1)A　(2)50mx　(3)降低13．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：-9-\n①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。a．NH3　　b．CO2　　c．NaOH　　d．HNO3②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________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是____________________。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是__________________。(3)利用如下图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________。解析：(1)①Al能与NaOH反应生成H2，Al2O3与NaOH反应时不能生成H2，则根据气泡冒出的现象断定是Al与NaOH发生了化学反应；AlO转化成Al(OH)3需加入酸，而Al(OH)3能溶于强酸，所以选择CO2。②Al在阳极失电子生成氧化膜(Al2O3)，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H＋生成；废电解液中含有Al3＋，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，NaHCO3水解显碱性，两者互相促进水解。(2)电镀时铜作阳极，失去电子生成Cu2＋，阴极Cu2＋得电子生成Cu。(3)碳的活动性小于铁，则需用电解池原理，利用铁作阴极与电源负极相连，从而保护铁不受腐蚀；Zn的活动性大于铁，则二者形成原电池时，Zn作负极，从而保护铁不受腐蚀。答案：(1)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；b②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋；HCO与H＋反应使H＋浓度减小，使Al3＋的水解平衡向右移动，产生Al(OH)3沉淀　(2)补充溶液中的Cu2＋，保持溶液中的Cu2＋浓度恒定　(3)N；牺牲阳极的阴极保护法。14．(2012年山东济南外国语学校质检)某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)下图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)________设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g，导线中通过________mol电子。-9-\n(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：________，用吸管吸出铁片附近溶液少许于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此作出了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。”如果＋3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式：________。(3)如果其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如下图所示，一段时间后，在甲装置中的铜丝附近滴加酚酞试液，现象是________，电极反应为________；乙装置中石墨(1)为________极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜线相连的石墨电极上发生反应的化学方程式为________，产物常用________检验，反应的离子方程式为________。解析：(1)从图中可看出是依据Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu设计的原电池装置，若1molFe反应，石墨电极上析出1molCu，转移2mol电子，两电极的质量差为56＋64＝120(g)，则两电极质量相差12g时，导线中通过0.2mol电子。(2)NH4Cl溶液中由于NH发生水解NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，故溶液呈酸性，石墨电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铁片附近溶液中含有Fe2＋，加入氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，继续被氧化的离子方程式为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋。(3)换成铜线后甲构成CuFe原电池，乙是电解池。甲中铜为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞试液，溶液变红，乙装置中石墨(1)与原电池甲的负极相连，为阴极，与铜线相连的石墨电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2常用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，反应的离子方程式为Cl2＋2I－===2Cl－＋I2。答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu；0.2　(2)2H＋＋2e－===H2↑；酸；NH＋H2ONH3·H2-9-\nO＋H＋；2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋　(3)溶液变红；O2＋2H2O＋4e－===4OH－；阴；2Cl－－2e－===Cl2↑；湿润的淀粉碘化钾试纸；Cl2＋2I－===2Cl－＋I2-9-