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第2节 电能转化为化学能电解课后达标检测一、选择题1某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是()选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析:选B。电子由电源的负极流出,故a是阴极、d是正极,溶液中阳离子移向阴极。2下列图示中关于铜电极的连接错误的是()解析:选C。在镀件上镀铜时,铜应作阳极,与电源正极相连;镀件应作阴极,与电源负极相连。3下列电解质溶液用惰性电极进行电解时,一段时间后,溶液的pH增大的是()A稀碳酸钠溶液B硫酸钠溶液C稀硫酸 D硫酸铜溶液解析:选A。A项,电解稀碳酸钠溶液,实质是电解水,碳酸钠溶液浓度增大,pH增大,故符合;B项,电解硫酸钠溶液实质也是电解水,但溶液仍为中性,pH不变;C项,电解稀硫酸实质是电解水,硫酸浓度增大,pH减小;D项,电解硫酸铜生成硫酸、氧气和铜,故pH减小。4火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时()A粗铜接电源负极B纯铜作阳极C杂质都将以单质形式沉淀到池底D纯铜片增重2.56 g,电路中通过的电子为0.08 mol解析:选D。电解精炼铜时,粗铜作阳极,接电源正极,纯铜作阴极,接电源负极,A、B两项错误;由于阳极反应有Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2等,则Zn、Fe等杂质不能沉淀到池底,C项错误;由Cu2e可知n(e)2n(Cu)20.08 mol,D项正确。5(2019大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的 CuSO4溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为()A0.4 mol B0.5 molC0.6 mol D0.8 mol解析:选C。Cu2(OH)2CO3可改写为2CuOH2OCO2,因反应后生成的CO2离开溶液,所以加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3相当于加入0.2 mol CuO、0.1 mol H2O,根据关系式:2CuOO24e2 mol 4 mol0.2 mol 0.4 mol2H2O O2 4e2 mol 4 mol0.1 mol 0.2 mol则转移电子的物质的量0.4 mol0.2 mol0.6 mol。6. (2019包头模拟)电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去,电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是()A可以用铝片或铜片代替铁片B阳极产生的气体可能是O2C电解过程中H向阳极移动D若污水导电能力较弱,可加入足量硫酸解析:选B。电解原理是铁做阳极发生氧化反应生成Fe2,阴极水中H放电生成H2,阳极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。A项,铜盐无净水作用,错误;B项,阳极可能有少量OH放电,正确;C项,H在阴极放电,向阴极移动,错误;D项,加入的硫酸会与胶体反应,错误。7.CN污染可用电解方法除去,其装置如图所示。已知电解时控制溶液pH为910并加入食盐,阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是()A不能用铁作阳极材料B加入食盐的目的是阳极产生ClOC阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OHD除去CN的反应为2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析:选D。若用铁作阳极,则铁被氧化,阳极不能产生ClO,达不到除去CN的目的,A、B项正确。H2O电离出的H在阴极获得电子生成H2,同时生成OH,其电极反应式为2H2O2e=H22OH,C项正确。因为溶液呈碱性,所以除去CN的反应中不能出现H,D项错误。8(2019海南五校联考)工业上常用NCl3制备消毒剂ClO2,利用如图装置电解氯化铵和盐酸的混合溶液可制备NCl3(已知NCl3的水溶液具有漂白性)。下列推断正确的是()A石墨极为正极B铁极附近溶液的pH减小C每生成1 mol NCl3必转移3 mol电子D电解反应为NH4Cl2HClNCl33H2解析:选D。石墨极为阳极,A错误;铁极为阴极,电极反应式为2H2e=H2,铁极附近溶液的酸性逐渐减弱,pH增大,B错误;每生成1 mol NCl3必转移6 mol电子,C错误;根据电解原理可知D正确。9(2018高考全国卷)最近我国科学家设计了一种CO2H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为EDTAFe2e= EDTAFe32EDTAFe3H2S= 2HS2EDTAFe2该装置工作时,下列叙述错误的是()A阴极的电极反应:CO22H2e= COH2OB协同转化总反应:CO2H2S= COH2OSC石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D若采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2,溶液需为酸性解析:选C。阴极发生还原反应,氢离子由交换膜右侧向左侧迁移,阴极的电极反应式为CO22e2H=COH2O,A项正确;结合阳极区发生的反应,可知协同转化总反应为CO2H2S=SCOH2O,B项正确;石墨烯做阳极,其电势高于ZnO石墨烯的,C项错误;Fe3、Fe2在碱性或中性介质中会生成沉淀,它们只稳定存在酸性较强的介质中,D项正确。二、非选择题10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。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_。Y电极上的电极反应式为_,检验该电极反应产物的方法是_。(2)用上述装置电解精炼铜。X电极材料为_,电极反应式为_。Y电极材料为_,主要电极反应式为_。解析:(1)用惰性电极电解饱和NaCl溶液时,阳极反应2Cl2e=Cl2;阴极反应2H2e=H2。与电源正极相连的为阳极,反之为阴极。所以X为阴极,Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H,溶液呈碱性,加入酚酞试液变成红色;Y极产生Cl2,能使湿润的淀粉KI试纸变成蓝色。(2)电解精炼Cu时,含杂质的Cu为阳极,纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子,成为离子进入溶液,活泼性比Cu差的金属形成阳极泥;在阴极只有Cu2能得电子成为单质,其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图,X为阴极,Y为阳极。所以,X电极的材料是纯铜,电极反应式为Cu22e=Cu;Y电极材料是粗铜,主要电极反应式为Cu2e=Cu2。答案:(1)2H2e=H2有气泡产生,溶液变红2Cl2e=Cl2把湿润的淀粉KI试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色(2)纯铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu211(2019南平模拟)如图,p、q为直流电源的两极,A由2 价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D上产生气泡。试回答:(1)p为_极,A极发生了_反应。(2)C为_极,试管里收集到的气体是_;D为_极,试管里收集到的气体是_。(3)C极的电极方程式是_。(4)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析:由B极上有金属X沉积,可知电极反应为X22e=X,则B极为阴极,故q为负极、p为正极,进而推知C为阳极、D为阴极,C极反应为2H2O4e=4HO2,D极反应为2H2e=H2。答案:(1)正氧化(2)阳氧气阴氢气(3)2H2O4e=4HO2(4)不变12工业上可用电解法来处理含Cr2O的酸性废水,最终可将Cr2O转化成Cr(OH)3沉淀而除去。如图为电解装置示意图(电极材料分别为铁和石墨)。请回答下列问题:(1)装置中的b电极是_(填“阳极”或“阴极”)。(2)a电极的电极反应为_。(3)完成b电极附近溶液中发生反应的离子方程式:Cr2O6Fe214H=_。(4)电解时用铁而不用石墨作阳极的原因是_。解析:(1)装置中的b电极连接电源的正极,则b电极为阳极。(2)a电极为电解池的阴极,溶液中的H得电子,电极反应为2H2e=H2。(3)Cr2O把Fe2氧化为Fe3,Cr2O自身被还原为Cr3,根据元素守恒推知,同时生成H2O,所以生成物为Cr3、Fe3、H2O。(4)除去Cr2O需要还原剂Fe2,用Fe作阳极可产生还原剂Fe2,而石墨作阳极则不能提供还原剂。答案:(1)阳极(2)2H2e=H2(3)2Cr36Fe37H2O(4)Fe作阳极,可产生还原剂Fe2,而石墨作阳极不能提供还原剂13ClO2为一种黄绿色气体,是目前国际上公认的高效、广泛、快速、安全的杀菌剂。制备ClO2的新工艺是电解法。(1)如图表示用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,写出阳极产生ClO2的电极反应式:_;图中b电极为_(填“阳极”或“阴极”)。 (2)电解一段时间,当阴极产生标准状况下气体112 mL时,停止电解,则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为_mol,阴极区pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。(3)ClO2对污水中的Fe2、Mn2、S2、CN等有明显去除效果,某工厂中污水含CN(a mol/L),现用ClO2把CN氧化成两种无毒气体,写出该反应的离子方程式:_。解析:(1)电解液中阳离子由阳极移向阴极,故由图知左边是阳极,右边是阴极(b是阴极)。(2)阴极产生的是H2,n(H2)0.005 mol,转移的电子为0.01 mol,通过阳离子交换膜的为H,故n(H)0.01 mol;阴极区H放电,pH变大。(3)根据电子得失守恒和原子守恒得2ClO22CN=N22CO22Cl。答案:(1)Cl5e2H2O=ClO24H阴极(2)0.01变大(3)2ClO22CN=N22CO22Cl14以二甲醚(CH3OCH3)空气燃料电池为电源进行如下实验,装置如图所示。装置D为精炼粗银,e电极为粗银(含有铁、铜杂质)。x、y、a、b、c、d电极均为石墨。B、C、D装置中溶液体积为100 mL,反应前后忽略溶液体积变化(装置中电解质溶液都过量)。请回答下列问题:(1)f电极的材料是_;d电极的名称是_(填“阴极”或“阳极”)。(2)写出x电极的电极反应式:_。(3)b电极附近可能的现象是_。检验a电极附近产生的气体的方法是_。(4)已知f电极净增质量为21.6 g时,C装置两极收集的气体体积相同(同温同压下),则原溶液中c(CuSO4)_。解析:本题的突破口是e电极为粗银,精炼银时粗银作阳极。根据原电池与电解池、电解池与电解池连接关系推知电极名称如下:电极代号xyabcdef电极名称负极正极阳极阴极阳极阴极阳极阴极(1)精炼银时,纯银作阴极。(2)CH3OCH3在负极(x电极)发生氧化反应,在碱性条件下生成碳酸盐。(3)b电极的电极反应式为2H2O2e=2OHH2,b电极附近有气体逸出且溶液变红色。a电极附近产生氯气,可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。(4)n(Ag)0.2

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