新课标2020届高考化学一轮复习考点20电解原理及其应用训练检测.docx

考点20电解原理及其应用题组一基础小题1下列图示中关于铜电极的连接错误的是()答案C解析镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件作阴极，与电源负极相连。2.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解总反应为2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是()A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成答案A解析根据电解反应方程式及图可知，铜极发生氧化反应，连接电源正极，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，石墨极发生还原反应产生H2，因此A正确。3某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源的正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动答案D解析a和b不连接时，发生置换反应，A正确；a和b连接时，形成原电池，铜片作正极，溶液中Cu2放电，B正确；铁片作负极，失去电子形成Fe2，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色，C正确；a和b分别连接直流电源正、负极，a作阳极，铜片失去电子形成Cu2，Cu2向铁电极移动，D错误。4如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu时，、中溶液pH分别为(常温下，溶液足量，体积均为100 mL且电解前后溶液的体积变化忽略不计)()A13、7、1 B12、7、2 C1、7、13 D7、13、1答案A解析中发生反应：2KCl2H2O2KOHCl2H2，中反应的实质是电解水，pH7，中发生反应：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，三个电解槽串联，则三个电解槽相同时间内转移电子的物质的量相同：n(e)2n(Cu)20.32 g64 g/mol0.01 mol，所以中的产物：n(H2)0.005 mol，n(KOH)0.01 mol，c(OH)0.1 molL1，则pH13，中的产物：n(H2SO4)n(Cu)0.005 mol，c(H)0.1 molL1，所以pH1，故选A。5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Fe2Ni2Fe2Zn2，故阴极反应为Ni22e=Ni，可见，阳极质量减少的是溶解的Zn、Fe、Ni，而阴极质量增加的只是析出的Ni，两者质量是不相等的，故B错误；电解后，溶液中除留下Fe2、Zn2外，还有Ni2，C错误；阳极反应有：Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，Pt为惰性金属，不放电，而Cu要在金属Ni全部转化为Ni2后才能放电，但此时Cu已没有了支撑物，最后和Pt一起落下，形成阳极泥，故D正确。6用如图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中所列各项对应关系均正确的一组是()答案D解析电解Na2SO4溶液相当于电解水，阳极生成氧气，a管中溶液呈酸性，A错误；电解AgNO3溶液属于“析氧生酸型”，阳极生成氧气，B错误；电解KCl和CuCl2混合溶液，相当于先后电解CuCl2溶液、KCl溶液和水，a管产生H2的体积有可能与b管产生Cl2和O2的混合气体的体积相等，C错误；电解AlCl3溶液时，阴极先产生氢气，a管中生成Al(OH)3沉淀，当Al3沉淀完全后，继续电解水产生的OH，又使沉淀溶解，D正确。7利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是()Aa为直流电源的负极B阴极的电极反应式为：2HSO2He=S2O2H2OC阳极的电极反应式为：SO22H2O2e=SO4HD电解时，H由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室答案C解析由装置图知，左侧电极硫元素化合价从4(SO2)升高到6(H2SO4)，故左侧电极是阳极，a为直流电源的正极，A错误，C正确；阴极的电极反应式为：2HSO2H2e=S2O2H2O，B错误；由于H在阴极上反应，故电解时，H由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，D错误。题组二高考小题8(2018全国卷)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li在多孔碳材料电极处生成Li2O2x(x0或1)。下列说法正确的是()A放电时，多孔碳材料电极为负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C充电时，电解质溶液中Li向多孔碳材料区迁移D充电时，电池总反应为Li2O2x=2Li1O2答案D解析放电时，O2与Li在多孔碳材料电极处反应，说明电池内，Li向多孔碳材料电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳材料电极为正极，A错误。因为多孔碳材料电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳材料电极(由负极流向正极)，B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向相反，放电时，Li向多孔碳材料电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，可知放电时，电池的正极反应是O2与Li得电子转化为Li2O2x，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li，所以总反应为：2LiO2=Li2O2x，充电时的反应与放电时的反应相反，所以充电时，电池总反应为Li2O2x=2LiO2，D正确。9(2017全国卷)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C解析铝制品表面氧化形成致密的氧化膜，发生氧化反应，所以待加工铝质工件应为阳极，A正确；阴极发生的电极反应为2H2e=H2，阴极可选用不锈钢网作电极，B正确，C错误；电解质溶液中的阴离子向阳极移动，D正确。10(2016全国卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成答案B解析负极区(阴极)电极反应为：4H4e=2H2，正极区(阳极)电极反应为：4OH4e=2H2OO2。通电后SO向正极移动，正极区OH放电，溶液酸性增强，pH减小，A错误；负极区反应为4H4e=2H2，溶液pH增大，C错误；当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol O2生成，D错误。11(2015浙江高考)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是()AX是电源的负极B阴极的电极反应式是H2O2e=H2O2、CO22e=COO2C总反应可表示为H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11答案D解析H2O、CO2混合气体制备H2和CO时，氢元素及碳元素的化合价降低，H2O和CO2发生还原反应，则该极为阴极，连接电源的负极，A正确；因电解质是金属氧化物，故该过程中可以传递O2，则阴极反应为H2O2e=H2O2，CO22e=COO2，B正确；图中阳极放出的是O2,2O24e=O2，则总反应方程式为H2OCO2H2COO2，C正确；从总反应方程式看，阴极和阳极生成的气体的物质的量之比是 21，D错误。题组三模拟小题12(2019黄石调研)已知反应：2CrO2HCr2OH2O。某科研小组用如图电解装置，由Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7溶液。下列有关叙述正确的是()ANa2CrO4生成Na2Cr2O7的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得Ba为电源正极Cd口流出的NaOH溶液的浓度与c口通入的NaOH溶液的浓度相同DNa从右侧通过阳离子交换膜进入左侧答案D解析虽然Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的反应为非氧化还原反应，但因为该反应必须在酸性环境中才能发生，反应所需的H可以通过电解方法获得，A错误；电解装置右侧发生反应时所需的H来源于H2O的电解，电极反应式为2H2O4e=O24H，故右侧电极为阳极，阳极连接电源正极，即b为电源正极，a为电源负极，B错误；左侧电极反应式为2H2O2e=H22OH，故d口流出的NaOH溶液的浓度比c口通入的NaOH溶液的浓度大，C错误；电解时，阳离子从阳极流向阴极，故Na从右侧通过阳离子交换膜进入左侧，D项正确。13(2019湖北八校联考)H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是 ()AM室发生的电极反应为2H2O4e=O24HBN室中：a%b%Cb膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L气体答案D解析M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O4e=O24H，A正确；N室为阴极室，溶液中水电离的H得电子发生还原反应生成H2，促进水的电离，溶液中OH浓度增大，即a%b%，B正确；阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B(OH)穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，则b膜为阴膜，C正确；每生成1 mol产品，转移电子的物质的量为1 mol，阴极室生成0.5 mol氢气，其标准状况下的体积为11.2 L，D错误。14(2018石家庄质检)厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理得到乳酸(图中HA表示乳酸分子、A表示相应的酸根离子)如图所示，下列说法正确的是()A阴极的电极反应式为：4OH4e=2H2OO2BH从阳极通过阳离子交换膜向阴极移动CA通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室D当浓缩室中增加了0.6 mol HA时，可得到4.48 L H2(标准状况)答案C解析电解时阴极的电极反应式：4H4e=2H2，A错误；因阳离子不能透过阴离子交换膜，故留在浓缩室，B错误；阴离子移向阳极，但进入浓缩室后被阳离子交换膜阻挡而留在浓缩室，得到浓乳酸溶液，C正确；当浓缩室中增加了0.6 mol HA时，表明有0.6 mol H放电转化为H2，体积为6.72 L(标准状况)，D错误。15(2018黑龙江齐齐哈尔第二次模拟)用间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许H和H2O通过。下列说法正确的是()A电极为阴极，电极反应式为2H2O2e=2OHH2B电解时H由电极向电极迁移C吸收塔中的反应为2NO2S2O2H2O=N24HSOD每处理1 mol NO，可同时得到32 g O2答案C解析根据图示可以看出，电极中的电极反应式应该是2HSO2e2H=S2O2H2O，A项错误；电解时阳离子向阴极移动，故H由电极向电极迁移，B项错误；吸收塔中的反应为2NO2S2O2H2O=N24HSO，C项正确；每处理1 mol NO，转移电子数为2 mol，可同时得到16 g O2，D项错误。题组一基础大题16如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答下列问题：(1)甲烷燃料电池负极反应是_。(2)石墨(C)极的电极反应是_。(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为_L；丙装置中阴极析出铜的质量为_g。(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2 的实验装置(如图所示)。若用于制取漂白液，则a为电池的_极，电解质溶液最好用_。若用于制取Fe(OH)2，使用硫酸钠作电解质溶液，则阳极选用_作电极。答案(1)CH410OH8e=CO7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8(4)负饱和NaCl溶液铁解析(1)甲烷燃料电池负极上发生氧化反应，即甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的产物为碳酸钾，负极反应为CH410OH8e=CO7H2O。(2)原电池的负极与电解池的阴极相接，铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应为2Cl2e=Cl2。(3)n(O2)0.1 mol，甲池中正极反应为O22H2O4e=4OH，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的总物质的量为0.4 mol。铁极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O2e=2OHH2，n(H2)0.2 mol，V(H2)0.2 mol22.4 Lmol14.48 L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应为Cu22e=Cu，n(Cu)0.2 mol，m(Cu)0.2 mol64 gmol112.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl2H2O2OHCl2H2，Cl22OH=ClClOH2O，气体与液体反应，最好采用逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故a极为负极。生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠，故电解质溶液最好用饱和NaCl溶液。若制备Fe(OH)2，用Na2SO4溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。题组二高考大题17完成下列高考组合题。(1)(2015山东高考)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_溶液(填化学式)，阳极电极反应式为_，电解过程中Li向_(填“A”或“B”)电极迁移。(2)(全国卷)H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：写出阳极的电极反应式： _。分析产品室可得到H3PO2的原因_。早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_ 杂质，该杂质产生的原因是 _。(3)(北京高考)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由： _。答案(1)LiOH2Cl2e=Cl2B(2)2H2O4e=O24H阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2POH2PO或H3PO2被氧化(3)NH3根据反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，可知电解过程中还产生HNO3解析(1)B极产生H2，根据反应：2H2e=H2，说明B极为阴极，随着电解进行，溶液中c(H)减小、c(OH)增大，B极附近电解液为LiOH溶液，随着电解的进行，溶液中c(LiOH)增大。A极为阳极，电解液为LiCl溶液，电极反应：2Cl2e=Cl2；在电解过程中Li向阴极附近移动，即向B极迁移。(2)中应该从闭合回路的角度，阴、阳离子的流向分析。注意阳极反应生成O2，O2具有氧化性，H3PO2和H2PO均具有还原性，二者会被O2氧化生成PO。(3)电解NO制备硝酸铵，阳极反应为5NO15e10H2O=5NO20H，阴极反应为3NO15e18H=3NH3H2O，从两极反应产物分析电解产物，每生成3 mol NH4NO3同时还生成2 mol HNO3，因此，要全部转化成NH4NO3需补充NH3。题组三模拟大题18(2019福建质检)二甲醚(CH3OCH3)是一种新型能源，利用二氧化碳合成二甲醚已成为化学家研究的热门课题。(1)几种共价键的键能如表所示：化学键C=OHHCHC