（2022高中化学一轮优化指导）训练31.doc

1、训练(三十一)电解原理及应用 1(2021陕西洛南中学检测)用石墨作电极，电解 U 形管中的饱和 NaCl 溶液(滴有酚酞 溶液)，装置如图。下列叙述正确的是() A通电后，NaCl 发生电离 B通电一段时间后，阳极附近溶液先变红 C当阳极生成 0.1 mol 气体时，整个电路中转移 0.1 mol 电子 D电解饱和食盐水的总反应方程式为 2NaCl2H2O= 通电 2NaOHCl2H2 DNaCl 溶于水时，在水分子作用下发生电离，不需要通电，A 项错误；阳极反应式 为 2Cl 2e=Cl2，产生黄绿色气体，阳极附近溶液不变红，B 项错误；阳极上生成 0.1 mol Cl2时，电路中转移 0

2、.2 mol 电子，C 项错误；电解饱和食盐水时，阳极上析出 Cl2，阴 极上析出 H2，电解总反应方程式为 2NaCl2H2O= 通电 2NaOHCl2H2，D 项正确。 2(2021河北武邑中学检测)下列关于如图装置说法中正确的是() A保护铁时，a 极为铁片，b 极为锌片 B电镀铜时，a 极为镀件，b 极为纯铜 C精炼铜时，a 极为粗铜，b 极为纯铜 D用石墨电解饱和食盐水时，b 极有黄绿色气体产生 C电解池中活性电极作阳极被腐蚀，阴极受到保护，故保护铁时，b 极为铁片，A 错 误；电镀铜时，镀层铜作阳极，镀件作阴极，故 a 极为纯铜，b 极为镀件，B 错误；电解精 炼铜时，粗铜作阳极，

3、纯铜作阴极，故 a 极为粗铜，b 极为纯铜，C 正确；用石墨电解饱和 食盐水时，b 极是阴极，电极反应式为 2H2O2e =2OHH2，产生无色无味的气体， D 错误。 3 (2020北京海淀区一模)利用太阳能电解水制 H2是解决能源危机的重要方向。采用固 体氧化还原调节剂作为离子交换体系，实现 H2、O2分离。下列分析正确的是() A左侧电解池应选用酸性溶液，a 极反应式为 2H 2e=H2 Bb 极反应式：NiOOHH2Oe =Ni(OH)2OH Cc 为阳极，发生氧化反应 D电解一段时间后，可将 b、c 对调，循环利用物质 D根据图示，左侧电解池应选用碱性溶液，连接电源负极的为阴极，则

4、a 为阴极，阴 极发生还原反应，电极反应式为 2H2O2e =H22OH，A 项错误；连接电源负极的为 阴极，则 a 为阴极，b 为阳极，阳极失电子发生氧化反应，故电极反应方程式为 Ni(OH)2 OH e=NiOOHH2O，B 项错误；连接电源正极的为阳极，则 d 为阳极，c 为阴极，阴 极发生还原反应，C 项错误；b 电极发生的反应 Ni(OH)2OH e=NiOOHH2O，c 电 极发生的反应为 NiOOHH2Oe =Ni(OH)2OH，故电解一段时间后，可将 b、c 对调， 循环利用，D 项正确。 4(2021安徽“皖南八校”联考)用石墨电极完成下列电解实验。 实验装置实验现象 a 处

5、试纸变蓝；b 处变红，局部褪色； c 处无明显变化；d 处试纸变蓝 下列对实验现象的解释或推测不合理的是() Aa 为电解池的阴极 Bb 处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸 Cc 处发生了反应：Fe3e = Fe3 Dd 处：2H2O2e =2OHH2 C该装置是两个电解池的串联装置，a 极与电池的负极相连，则 a 是电解池的阴极， A 项正确；根据电池的连接方式可知，a、d 是阴极，b、c 极是阳极，b 极的反应式为 2Cl 2e = Cl2，b 处变红，局部褪色，说明 Cl2与水反应生成了盐酸和次氯酸，B 项正确； c 极是阳极，电极反应式为 Fe2e = Fe2 ，C 项错误；d

6、 处是阴极，电极反应式为 2H2O 2e =2OHH2，溶液呈碱性而使 pH 试纸变蓝，D 项正确。 5(2021江西赣州七校联考)下列关于如图装置说法正确的是() A装置中电子移动的途径是：负极FeM 溶液石墨正极 B若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，溶液中可能有 NaClO C若 M 为 FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁 D若 M 是海水，该装置是通过“牺牲阳极法”使铁不被腐蚀 B装置中电子移动的途径：负极Fe 电极，然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨)放电 电源的正极，A 项错误；若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，阳极产生 Cl2，溶液中的 NaOH 与阳极产生的 C

7、l2发生反应生成 NaCl 和 NaClO，所以溶液中可能有 NaClO，B 项正 确；若 M 为 FeCl2溶液，在阳极，溶液中的 Fe2 失去电子变为 Fe3，所以不可能实现石墨 上镀铁，C 项错误；若 M 是海水，该装置是电解池，是通过外加电流法使铁不被腐蚀，不 是通过“牺牲阳极法”，D 项错误。 6(2021山东日照实验中学检测)铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐 磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如 图所示，下列说法正确的是() A阳极电极反应式为 2Al6e 6OH=Al2O33H2O B随着电解的进行，溶液的 pH 逐渐增大

8、 C当阴极生成气体 3.36 L(标准状况)时，阳极增重 2.4 g D电解过程中 H 移向铝电极 CA 项，硫酸溶液显酸性，阳极反应式为 2Al6e 3H2O=Al2O36H；B 项，阴 极反应式为 6H 6e=3H2，电解过程中 H2O 减少，pH 减小；D 项，电解过程中 H移 向阴极(石墨极)。 7(2021天津静海区四校联考)如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量 浓度的 FeCl2、HCl 组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都 可能在阳极放电。下列分析正确的是() AC1电极上的电极反应式为 2H2O2e =2OHH2 BC1电极处溶液首先变黄色

9、 CC2电极上可依次发生的电极反应为 Fe2 e=Fe3，2Cl2e=Cl2 D每当 C1电极上有 2 g 物质生成时，就会有 2NA个电子通过溶液 CC1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，电极反应式为 2H 2e =H2，A 项错误；C1 电极处氢离子放电，溶液碱性增强，溶液不会变成黄色，B 项 错误；C2电极与电源的正极相连，作阳极，亚铁离子的还原性强于氯离子，则依次发生的 电极反应为 Fe2 e=Fe3、2Cl2e=Cl2，C 项正确；电子只能通过导线传递，不 能通过溶液，D 项错误。 8(2021山东泰安一中检测)现用 Pt 电极电解 1 L 浓度均为 0.1 mol/

10、L 的 HCl、CuSO4 的混合溶液，装置如图所示，下列说法正确的是() A电解开始时阴极有 H2放出 B电解开始时阳极上发生：Cu2 2e=Cu C整个电解过程中，SO 2 4 不参与电极反应 D当电路中通过电子的量超过 0.1 mol 时，此时阴极放电的离子发生了变化 C由于阳离子的氧化性：Cu2 H，电解开始时，Cu2先在阴极放电，故阴极上有 Cu 析出，A 项错误；由于阴离子的还原性：Cl OHSO2 4 ，则电解开始阶段阳极上 Cl 放电，电极反应式为 2Cl 2e= Cl2，B 项错误；由于还原性：ClOHSO2 4 ，整个 电解过程中，阳极上 Cl 、OH先后放电，SO2 4

11、不能放电，故 SO 2 4 不参与电极反应，C 项正确； 混合液中含有 0.1 mol HCl 和 0.1 mol CuSO4， 阴极上先发生反应： Cu2 2e=Cu， 当电路中通过 0.1 mol 电子时，消耗 0.05 mol Cu2 ，混合液中还剩余 0.05 mol Cu2，故通过 电子的量超过 0.1 mol 时，阴极放电的离子未发生变化，D 项错误。 9(2021四川攀枝花检测)高铁酸盐在环保能源领域有广泛的用途。用镍(Ni)、铁作电 极电解浓 NaOH 溶液制备高铁酸盐 Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是() AFe 电极是阳极，电极反应式 Fe4H2O6e =Fe

12、O2 4 8H B电解时电子流向：负极Ni 电极电解液Fe 电极正极 C若隔膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有 FeO2 4 D电解时阳极区 pH 减小、阴极区 pH 增大，撤去隔膜，溶液混合后，与原溶液相比， pH 减小(忽略体积变化) D利用该电解装置制备 Na2FeO4， Fe 电极与直流电源的正极相连， 则 Fe 电极是阳极， 由于电解质溶液是 NaOH 溶液，故阳极反应式为 Fe6e 8OH=FeO2 4 4H2O，A 项 错误；电子只在电极和导线上流动，不能进入电解质溶液，B 项错误；阴极反应式为 2H2O 2e =2OHH2，若隔膜为阴离子交换膜，为维持电解质溶液呈电中

13、性，阴极产生的 OH 通过隔膜向右侧移动，故电解结束后右侧溶液中含有 FeO2 4 ，C 项错误；电解时阳极 消耗 OH ，阴极生成 OH，则阳极区 pH 减小、阴极区 pH 增大；据得失电子守恒可知，转 移电子相等时，阳极消耗 OH 比阴极生成 OH要多，撤去隔膜，溶液混合后，溶液的碱性 减弱，则与原溶液相比，pH 减小，D 项正确。 10(2021辽宁沈阳六校联考)海水提取金属锂的装置如图所示，工作时，在电极 c 依次 检测到两种气体。下列说法正确的是() A电子的流向：电极 d电极 b电极 a电极 c B离子交换膜为质子交换膜 C丁基锂可用 LiNO3水溶液代替 D若导线中转移 1 mo

14、l 电子，则电极 c 产生气体的质量在 8 g 和 35.5 g 之间 D海水中含有 Cl 、OH、SO2 4 等阴离子，工作时，在电极 c 依次检测到两种气体， 这两种气体应为 Cl2和 O2，则电极 c 是阳极，电极 a 是正极，故电子的流向：电极 b电极 d，电极 c电极 a，A 项错误；海水中的 Li 通过离子交换膜进入丁基锂，并在电极 d 发生 还原反应生成锂，则离子交换膜是阳离子交换膜，B 项错误；电极 d 发生的反应是 Li e =Li，Li 与水反应生成 LiOH 和 H2，故丁基锂不能用 LiNO3水溶液代替，C 项错误；电极 c 上发生的反应为 2Cl 2e=Cl2、2H2

15、O4e=4HO2，转移 1 mol 电子时，若只 析出 Cl2，可得到 0.5 mol Cl2，质量为 35.5 g；若只析出 O2，可得到 0.25 mol O2，质量为 8 g， 由于 c 极得到 Cl2和 O2混合气体，故气体的质量介于 8 g 和 35.5 g 之间，D 项正确。 11(2021福建三明质检)锂钒氧化物二次电池成本较低，且对环境无污染，其充放电的 反应方程式为 V2O5xLiLixV2O5。下图为用该电池电解含镍酸性废水制取单质镍的装 置。下列说法正确的是() A该电池充电时，负极的电极反应式为 LixV2O5xe =V2O5xLi B该电池可以用 LiCl 水溶液作电

16、解质溶液 C当电池中有 7 g Li 参与放电时，能得到 59 g Ni D电解过程中，NaCl 溶液的浓度会不断增大 D锂钒氧化物电池充电时，负极连接外加电源的负极作电解池的阴极，发生的电极 反应式为 Li e=Li，A 项错误；Li 是活泼金属，能与水反应，故该锂钒氧化物电池 不能用 LiCl 水溶液作电解质溶液，B 项错误；该电池放电时，负极反应式为 Lie =Li， 有 7 g Li(即 1 mol)参与放电时，电路中转移 1 mol 电子；镀镍铁棒发生的反应为 Ni2 2e =Ni，通过 1 mol 电子时析出 0.5 mol Ni，其质量为 0.5 mol59 g/mol29.5

17、g，C 项错误； 电解过程中， 阴极区 Cl 透过阴离子膜向 NaCl 溶液中迁移， 阳极区 Na透过阳离子膜向 NaCl 溶液中迁移，故 NaCl 溶液的浓度不断增大，D 项正确。 12(2021山东菏泽期初调研)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种强还原剂。 工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠， 原理装置如图所示， 下列说法 正确的是() Ab 电极应该接电源的负极 B装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜 C电路中每转移 1 mol e 消耗 SO2的体积为 11.2 L Da 电极的电极反应式为 2HSO 3 2e 2H=S2O2 4 2H2O D由装置图中物

18、质转化关系可知，左边由 NaHSO3得到电子转化为 Na2S2O4，右边由 SO2失去电子转化为 H2SO4，所以 a 电极接电源的负极，b 电极接电源的正极，A 项错误；a 电极的反应式为 2HSO 3 2e 2H=S2O2 4 2H2O，b 电极的反应式为 SO22H2O2e =SO2 4 4H ，所以装置中离子交换膜为阳离子交换膜，B 项错误；由电极反应式可知， 每转移 1 mol e 消耗 0.5 mol SO2，但没有给出气体的温度和压强，所以 SO2气体的体积无法 计算，C 项错误；a 电极的电极反应式为 2HSO 3 2e 2H=S2O2 4 2H2O，D 项正确。 13 (20

19、21黑龙江哈尔滨六中检测)氯盐可导致混凝土中的钢筋腐蚀。 为防止混凝土中的 钢筋腐蚀， 可在混凝土表面敷置一定电解质溶液并将惰性金属导电网浸泡其中， 惰性金属导 电网与钢筋分别连接外部直流电源从而除去 Cl ，装置如图，下列说法错误的是( ) A钢筋接电源的正极 B金属导电网上发生的电极反应为 2Cl 2e=Cl2 C混凝土中的钙离子向钢筋方向移动 D电解一段时间后钢筋附近溶液的 pH 增大 A由 Cl 移动的方向可知钢筋接电源的负极，A 项错误；金属导电网为阳极，发生的 电极反应为 2Cl 2e=Cl2，B 项正确； 混凝土一端为阴极，钙离子为阳离子，所以向 钢筋方向移动，C 项正确；钢筋附

20、近发生的电极反应为 2H2O2e =H22OH，所以电 解一段时间后钢筋附近溶液的 pH 增大，D 项正确。 14 (2021江西九江六校联考)最近某科研小组创建了一种通过连续电解将能量储存为化 学能的装置。在氧化钇基质的阳极和二氧化钛涂覆的钛阴极之间是可通过 H 的固体聚合物 电解质，其结构如图所示。下列说法正确的是() A电源的 b 极为负极 B在能量转化过程中，固体电解质中 H 由阴极向阳极移动 C阴极的电极反应式为：OX4H 4e=GCH2O D为增强阳极电解液导电性，可在水中添加适量盐酸或 NaCl C右侧电极发生氧化反应生成 O2，该电极为阳极，则 b 极为电源的正极，A 项错误；

21、 电解池中阳离子向阴极移动，则固体电解质中 H 由阳极向阴极移动，B 项错误； 阴极上 OX 发生还原反应生成 GC，电极反应式为 OX4H 4e=GCH2O，C 项正确；阳极电 解液中添加适量盐酸或 NaCl，Cl 在阳极放电生成有毒气体 Cl2，易污染环境，D 项错误。 15(1)(2020全国卷，26(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所 示的装置来制取。装置中的离子膜只允许_离子通过，氯气的逸出口是_(填标 号)。 (2)(2020全国卷，28(3)CH4和 CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实 现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示： 阴极上的反应式为_。

22、 若生成的乙烯和乙烷的体积比为 21，则消耗的 CH4和 CO2体积比为_。 解析(1)根据图示，电解食盐水制备氯气时，阳极产生氯气，从 a 口逸出，阴极产生 OH ， 为了防止阴极产生的 OH与阳极产生的 Cl2反应， 中间的离子交换膜只允许 Na通过， 即为阳离子交换膜；(2)根据图示，阴极反应物为 CO2，电极反应式为 CO22e =CO O2 ； 阳极反应式为 6CH45O210e=CH3CH32C2H45H2O； 根据电子守恒， 6CH4 10e 5CO2，消耗的 CH4与 CO2体积之比为 65。 答案(1)Na a(2)CO22e =COO2 65 16 (1)(2019全国卷，

23、 27(4)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2， 结构简式为， 后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶 解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的 DMF 溶液(DMF 为惰性有机溶剂)。 该电解池的阳极为_， 总反应为_。 电解制备 需要在无水条件下进行，原因为_。 (2)(2019全国卷，28(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采 用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示： 负极区发生的反应有_(写反应方程式)。电路中转移 1 mol 电子，需消耗氧气_L(标准状况)。 解析(1)由电解原理示意

24、图可知， 电解后铁变为2 价， 由此可判断铁作电解池的阳极， 阳极的电极反应式为 Fe2e =Fe2，阴极的电极反应为 2 2e =2 H2，由 此可得总反应方程式为 Fe2=H2。电解时如果有水，水会与钠反应，阻碍 Na 的生成，而且电解时会产生 OH ，OH会与 Fe2反应生成 Fe(OH)2沉淀。 (2)由题图知，左端的电极反应为 Fe3 e=Fe2，应为阴极，接电源负极，右端的电 极反应为 2HCl2e =Cl22H，应为阳极，接电源正极，负极产生的 Fe2进一步被 O2 氧化生成 Fe3 ，则 4Fe2O24H=4Fe32H2O；由此可知，每消耗 1 mol O2，需转移 4 mol 电子， 则转移 1 mol 电子时， 应消耗1 4 mol O2， 标准状况下， 1 4 mol O2的体积为1 4 mol 22.4 L/mol5.6 L。 答案(1)Fe 电极Fe2=H2或 Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2水 会阻碍中间物 Na 的生成；水会电解生成 OH ，进一步与 Fe2反应生成 Fe(OH)2 (2)Fe3 e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O 5.6