2020届高三化学一轮复习专题3第18讲电解池及其应用练习（含解析）苏教版.docx

第18讲电解池及其应用一、 单项选择题1. (2018河南信阳期末)某兴趣小组设计如下图微型实验装置。实验时,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,发现电流计指针偏转。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:2H+2Cl-Cl2+H2B. 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:Cl2+2e-2Cl-D. 断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极2. (2018山东聊城二模)NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂,工业上可采用电解法制备,工作原理如下图所示。下列叙述正确的是()A. 若直流电源为铅蓄电池,则b极为PbB. 阳极反应式为ClO2+e-ClO2-C. 交换膜左侧NaOH的物质的量不变,气体X为Cl2D. 制备18.1 g NaClO2,理论上有0.2 mol Na+由交换膜左侧向右侧迁移3. (2018河南洛阳三模)目前正在研发的两种由电化学制取氨的装置如图1和图2所示。 图1 图2下列说法正确的是()A. 工作时,O2-向X 极移动,H+向Z极移动B. 两个电解池的电解总反应式完全相同C. 两个电解池生成相同量NH3时,电路中流过电子的物质的量相同D. 随着反应的进行,两种电解池中电解质不断减少,需及时补充电解质4. (2018河南名校)Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料,同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用下图装置生产Na2FeO4,下列有关说法不正确的是()A. 右侧电极反应式:Fe+8OH-6e-FeO42-+4H2OB. 左侧为阳离子交换膜,当Cu电极生成1 mol气体时,有2 mol Na+通过阳离子交换膜C. 可以将左侧流出的氢氧化钠补充到该装置中部,以保证装置连续工作D. Na2FeO4具有强氧化性且产物为Fe3+,因此可以利用Na2FeO4除去水中的细菌、固体颗粒以及Ca2+等5. (2018山东临沂期末)四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH常用作电子工业清洗剂,以四甲基氯化铵(CH3)4NCl为原料,采用电渗析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如右图所示(a、b为石墨电极,c、d、e为离子交换膜)。下列说法正确的是()A. M为正极B. c、e均为阳离子交换膜C. b极的电极反应式:2H2O-4e-O2+4H+D. 制备1 mol (CH3)4NOH,a、b两极共产生0.5 mol气体6. (2018河南4月适应性考试)工业上电解NO制备NH4NO3,其工作原理如下图所示(图中电极均为石墨电极)。下列说法错误的是()A. a极连接电源的负极B. 阳极反应为NO+5e-+6H+NH4+H2OC. 总反应式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3D. 为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是NH37. (2018武汉4月调研)某镍冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2+和Cl-,图甲是双膜三室电沉积法回收废水中Ni2+的示意图,图乙描述的是实验中阴极液pH与镍回收率之间的关系。下列说法不正确的是()甲 乙A. 交换膜b为阴离子交换膜B. 阳极反应式为2H2O-4e-O2+4H+C. 阴极液pH=1时,镍的回收率低主要是有较多H2生成D. 浓缩室得到1 L 0.5 molL-1盐酸时,阴极回收得到11.8 g镍8. (2018济南二模)为实现节能减排,氯碱工业中相关物料的传输与转化关系如下图所示(电极均为惰性电极,图中未标出)。下列说法正确的是()A. A1区域为阴极区,电解过程中,溶液pH增大B. B2区域中发生的电极反应为O2+4e-+4H+2H2OC. 若两池中所用离子膜类型相同,则abD. 利用整套装置最终获得的产品是氢气、氯气和烧碱9. (2018石家庄模拟)NaBH4燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如下图所示。下列说法不正确的是()A. 离子交换膜应为阳离子交换膜,Na+由左极室向右极室迁移B. 该燃料电池的负极反应式为BH4-+8OH-8e-BO2-+6H2OC. 电解池中的电解质溶液可以选择CuSO4溶液D. 每消耗2.24 L O2(标准状况)时,A电极的质量减轻12.8 g10. (2018河南洛阳期末)下图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是()A. 放电时,负极反应为3NaBr-2e-NaBr3+2Na+B. 充电时,阳极反应为2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+C. 放电时,Na+经过离子交换膜,由b池移向a池D. 用该电池电解饱和食盐水,产生2.24 L H2时,b池生成17.40 g Na2S411. (2018广东佛山质检)锂空气充电电池有望成为电动汽车的实用储能设备。工作原理示意图如下图,下列叙述正确的是()A. 该电池工作时Li+向负极移动B. Li2SO4溶液可作该电池电解质溶液C. 电池充电时间越长,电池中Li2O 含量越多D. 电池工作时,正极可发生:2Li+O2+2e-Li2O212. (2018广东茂名五校联盟3月)摩拜单车利用车篮处的太阳能电池板向智能锁中的锂离子电池充电,电池反应原理为LiCoO2 +6CLi1-xCoO2+LixC6,结构如下图所示。下列说法正确的是()A. 放电时,正极质量增加B. 充电时,锂离子由右向左移动C. 该锂离子电池工作时,涉及的能量形式有3 种D. 充电时,阳极的电极反应式为Li1-xCoO2+xLi+xe-LiCoO213. (2018广东韶关二模)某手机电池采用了石墨烯电池,可充电5 min,通话2 h。一种石墨烯锂硫电池(2Li+S8Li2S8)工作原理示意图如下图。下列有关该电池的说法不正确的是()A. 金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料B. 充电时A电极为阴极,发生还原反应C. 充电时B电极的反应:Li2S8-2e-2Li+S8D. 使用手机时电子从A电极经过电路板流向B电极,再经过电解质流回A电极14. (2018广东清远期末)已知LiAl/FeS电池是一种新型的车载可充电电池,该电池采用Li+交换膜。对该电池充电时, 阳极的电极反应式为Li2S+Fe-2e-2Li+FeS。下列有关该电池的说法正确的是()A. 化合物LiAl具有强还原性,作负极材料B. 放电时,电子从LiAl极经过Li+交换膜流向FeS极C. 放电时发生的总反应式为2Li+FeSLi2S+FeD. 为了延长电池的使用寿命,可以隔一段时间添加含电解质的水溶液15. (2018山东烟台期末)次磷酸(H3PO2)为一元中强酸,具有较强的还原性,可用电渗析法制备,“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述不正确的是()A. 阳极反应为2H2O-4e-O2+4H+B. 产品室中发生反应H+H2PO2-H3PO2,该法还可得副产品NaOHC. 原料室中H2PO2- 向左移动,Na+ 向右移动,该室pH 升高D. 阳膜1的主要作用是防止H2PO2- 进入阳极室被氧化并允许H+通过二、 非选择题16. (1) (2018广东肇庆二模)利用下图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。阳极的电极反应式为。在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体N2,同时有SO42-生成,该反应的离子方程式为。(2) (2017唐山二模)用电解法处理Na2S溶液是处理硫化氢废气的一个重要环节。实验装置如下图。已知阳极反应为xS2-2(x-1)e-Sx2-,则阴极的电极反应式是,当反应转移n mol e-时,产生标准状况下的气体体积为。17. (2018山东烟台期末)铬是常见的过渡金属之一,研究铬的性质具有重要意义。(1) 在上图装置中,观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体;而装置乙铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是 。(2) 工业上使用下图装置,采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液,使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,其转化原理为。(3) CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr()转化为Cr () 常见的处理方法是电解法和铁氧磁体法。电解法:将含Cr2O72-的废水通入电解槽内,用铁作阳极,在酸性环境中,加入适量的NaCl 进行电解,使阳极生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应,其离子方程式为。阴极上Cr2O72- 、H+、Fe3+都可能放电。若Cr2O72-放电,则阴极的电极反应式为; 若H+放电,则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,已知常温下Cr3+ Cr(OH)3CrO2-,则阴极区溶液pH的范围为。铁氧磁体法:在含Cr () 的废水中加入绿矾,在pHa%,则可将左侧流出的NaOH补充到该装置中部,以保证装置连续工作,C项正确;Na2FeO4具有强氧化性,可利用Na2FeO4除去水中的细菌,Na2FeO4的还原产物为Fe3+,Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体可吸附固体颗粒,但用Na2FeO4不能除去水中的Ca2+,D项错误。5. B解析根据氯离子的移动方向可知,a为阴极,b为阳极,所以M为负极,A错误;由图可知,(CH3)4N+通过c移向a极,生成(CH3)4NOH,Na+通过e,生成NaCl,故c、e均为阳离子交换膜,B正确;阳极的电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,C错误;a电极为氢离子放电生成氢气,b电极为氢氧根放电生成氧气,制备1 mol (CH3)4NOH转移1 mol电子,根据得失电子守恒可知,a、b两极共产生0.5 mol+0.25 mol=0.75 mol气体,D错误。6. B解析a极NONH4+,N的化合价降低,得到电子,a极应为阴极,接电源的负极,故A正确;电极b为阳极,电极反应式为NO-3e-+2H2ONO3-+4H+,故B错误;阴极反应式为NO+5e-+6H+NH4+H2O,总反应式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,故C正确;根据总反应式,生成HNO3,为使电解产物全部转化为NH4NO3,因此需要补充NH3,故D正确。7. D解析浓缩室最后得到0.5 molL-1盐酸,阳极反应为2H2O-4e-O2+4H+,H+通过交换膜a进入浓缩室,阴极反应为Ni2+2e-Ni,Cl-通过交换膜b进入浓缩室,则交换膜b为阴离子交换膜,A、B正确;阴极是Ni2+和H+竞争放电,当氢离子浓度大时,氢离子放电生成H2,造成镍的回收率低,C正确;生成(0.5-0.1)1 mol=0.4 mol HCl,转移0.4 mol e-,若全部是Ni2+放电,则得到11.8 g Ni,但阴极还有少量H+放电,故得到Ni少于11.8 g,D错误。8. C解析在电解池中生成的物质只能是氢氧化钠、氢气和氯气,由图示可知,Y要进入燃料池,所以Y为氢气,X为氯气。A1区域为电解池的阳极,A错误;燃料池的电解质溶液为氢氧化钠,所以正极上应该是氧气得电子生成氢氧根离子,B错误;电解饱和食盐水用阳离子交换膜,所以燃料池中也是阳离子交换膜,在B装置中Na+透过阳离子交换膜由左向右进入B2区域中,同时B2中是氧气得电子生成氢氧根离子,所以B2区域中氢氧化钠浓度会增大,C正确;整套装置中的氢气在燃料池中被消耗了,所以氢气不是最终产物,D错误。9. D解析燃料电池中通入氧气的一极为正极,氧气得电子生成氢氧根离子,钠离子通过离子交换膜进入右极室得到浓氢氧化钠溶液,故离子交换膜允许钠离子通过,是阳离子交换膜,A正确;根据图示,负极BH4-转化为BO2-,故电极反应式为BH4-+8OH-8e-BO2-+6H2O,B正确;电解池是电解精炼铜,电解质溶液必须含有铜离子,可以选择CuSO4溶液,C正确;A极连接正极,作为阳极,每消耗2.24 L O2(标准状况)时,转移电子0.4 mol,A极为粗铜,比铜活泼的金属先放电,质量减轻不一定为12.8 g,D错误。10. C解析由题意可知,放电时,右池(负极):2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+,左池(正极):NaBr3+2Na+2e-3NaBr, A、B错,C正确;未说明标准状况,D错误。11. D解析原电池中,阳离子应该向正极移动,A错误;单质锂会与水反应,所以电解质溶液不能使用任何水溶液,B错误;电池充电是放电的逆反应,将正极反应逆向进行,Li2O含量减少,所以电池充电时间越长,Li2O 含量越少,C错误;题目给出正极反应为xLi+O2+xe-LixO2,当x=2时反应为2Li+O2+2e-Li2O2, D正确。12. A解析放电时,正极发生得电子的还原反应,电极反应式为Li1-xCoO2+xLi+xe-LiCoO2 ,所以正极质量增加,A正确;充电时,阳极生成Li+,Li+向阴极(C极)移动,即由左向右移动,B错误;锂离子电池工作时,化学能转化为电能,涉及2种能量形式之间的转化,C错误;充电时,阳极发生失电子的氧化反应,电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,D错误。13. D解析A正确;原电池中阳离子向正极移动,由图可知,放电时B为正极,A为负极,则充电时A为阴极,发生还原反应,故B正确;充电时B为阳极,发生氧化反应,则B电极的反应为Li2S8-2e-2Li+S8,故C正确;电子不能通过电解质溶液,故D错误。14. C解析LiAl是合金,不是化合物,A不正确;放电时,电子从LiAl极经过外电路流向FeS极,B不正确;C正确;负极材料易与水发生反应,故不能用水溶液作为电解质溶液,D不正确。15. C解析阳极反应为2H2O-4e-O2+4H+,故A正确;阳极室H+通过阳膜1移向产品室,原料室的H2PO2-通过阴膜移向产品室,所以产品室中发生反应H+H2PO2-H3PO2,阴极产生OH-,原料室的Na+通过阳膜2移向阴极室,所以该法还可得副产品NaOH,故B正确;