2019届高考化学考点45电解池必刷题.docx

考点四十五 电解池1如图是一种新型锂电池装置，电池充、放电反应为。放电时，需先引发铁和氯酸钾反 应使共晶盐熔化。下列说法不正确的是 A 共晶盐储热效果好，利于电解质熔化B 整个过程的能量转化只涉及化学能转化为电能C 放电时LiV3O8电极的反应为xLi+xe-+LiV3O8= Li1+XV3O8D 充电时 Cl-移向LiV3O8电极【答案】B2三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SO42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SO42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4OH4e=O2+2H2O，负极区溶液pH降低D 当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成【答案】B3如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确的是 A 逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B 一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体C a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色【答案】D【解析】根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，溶液中的阴离子SO42、OH移向阳极b极，在b极上OH放电，产生O2，b极附近c(H)c(OH)，石蕊试液变红色。溶液中的阳离子Na、H移向阴极a极，在a极H放电产生H2，a极附近c(OH)c(H)，石蕊试液变蓝色。则A. 根据同一闭合回路中电子转移数目相等可知反应产生的氧气与氢气的体积关系是：V(H2)2V(O2)，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的，A错误；B. 氧气和氢气均是无色无味气体，B错误；C. 根据以上分析可知a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色，C错误；D. 根据以上分析可知a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色，D正确。4下列说法正确的是 ABCD通电一段时间后，搅拌均匀，溶液的pH增大此装置可实现铜的精炼盐桥中的K+移向FeCl3溶液若观察到甲烧杯中石墨电极附近先变红，则乙烧杯中铜电极为阳极 【答案】C5下列有关电化学装置的说法正确的是 ( ) A 用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag2S),银器表面发生的反应为Ag2S+2e-=2Ag+S2-B 用图2装置电解一段时间后,铜电极部分溶解,溶液中铜离子的浓度基本不变C 图3装置中若直流电源的X极为负极,则该装置可实现粗铜的电解精炼D 图4装置中若M是铜,则该装置能防止铁被腐蚀【答案】A【解析】A.形成原电池反应，Al为负极，被氧化，Ag2S为正极被还原,正极方程式为 Ag2S+2e-=2Ag+S2-,故A正确； B.铜为阴极,发生还原反应,不能溶解,石墨电极上生成氧气，铜电极上有铜析出，溶液中铜离子浓度减小，故B错误；C.图中的X极若为负极,粗铜为阴极,不能进行粗铜的精炼,而电解精炼时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,故C错误； D.图中若M是铜,铁比铜活泼，铁作原电池负极被腐蚀，故D错误。6工业上，常用Fe2(SO4)3溶液作腐蚀液，腐蚀铜质电路板得到废液主要成分是FeSO4和CuSO4，含少量Fe2(SO4)3。某小组设计装置从废液中提取铜，如图： 已知：Fe2+失电子能力比OH强。下列说法正确的是A 电解初期阴极没有铜析出，原因是2H+ + 2e = H2B 石墨极的电极反应式为2H2O + 4e = 4H+ + O2C 若将废液2充入阳极室时可再生腐蚀液（硫酸铁溶液）D 若电路中转移2mol电子，理论上有2molM从交换膜左侧向右侧迁移【答案】C7用如图所示装置，可由乙二醛制备乙二酸，反应原理为。下列说法正确的是 A 该装置利用上述反应将化学能转化为电能B 电极的反应式为C 盐酸除增强溶液导电性的作用，还提供参与电极反应D 理论上每得到0.1mol乙二酸，将有从右室迁移到左室【答案】C8如图装置()为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K+通过，该电池放电、充电的化学方程式为2K2S2+KI3K2S4 +3KI。装置()为电解池的示意图，当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法不正确的是( ) A K+从左到右通过离子交换膜B 电极A上发生的反应为I3-+2e-=3I-C 电极Y上发生的反应为2Cl-2e-=Cl2D 当有0.1 molK+通过离子交换膜，X电极上产生1.12L气体(标准状况)【答案】B【解析】当闭合开关K时，X附近溶液先变红，即X附近有氢氧根生成，所以在X极上得电子析出氢气，X极是阴极，Y极是阳极。与阴极连接的是原电池的负极，所以A极是负极，B极是正极。则A、闭合K时，A是负极，B是正极，电子从A极流向B极，根据异性电荷相吸原理可知K+从左到右通过离子交换膜，A正确；B、闭合K时，A是负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为2S22-2e-S42-，B错误；C、闭合K时，Y极是阳极，在阳极上溶液中的氯离子放电生成氯气，所以电极反应式为2Cl-2e-=Cl2，C正确；D、闭合K时，当有0.1molK+通过离子交换膜，即有0.1mol电子产生，根据氢气与电子的关系式知，生成氢气的物质的量是0.05mol，体积为1.12L(标况下)，D正确。9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，则：电解池中在X极附近观察到的现象是_。检验Y电极上电极反应产物的方法是_。（2）若用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：Y电极的材料是_，电极反应式是_。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）当电路中有0.04mol电子通过时，阴极增重_g。【答案】有气泡产生，溶液变红色将湿润的KI淀粉试纸置于c口处，试纸变蓝粗铜Cu2eCu21.2810如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答： （1）B极是电源的_极，一段时间后，甲中溶液颜色_，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明氢氧化铁胶体粒子带_电荷（填“正”或“负”，在电场作用下向_极移动（填“X”或“Y”）。（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为_。（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是_（填“镀层金属”或“镀件”），电镀液是_溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为_，甲中溶液的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。（4）若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是_。【答案】负极逐渐变浅正Y1222镀件AgNO35.4 g变小FeCu2CuFe211纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到科学家的不断关注，下列为制取Cu2O的三种方法：方法用碳粉在高温条件下还原CuO方法电解法，原理为2CuH2OCu2OH2方法用肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2 （1）工业上常用方法和方法制取Cu2O而很少用方法，其原因是_ 。（2）方法利用离子交换膜控制电解液中OH的浓度而制备纳米Cu2O，装置如图所示，该电池的阳极反应式为_ ；电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时，停止电解，通过离子交换膜的阴离子的物质的量为_mol。(离子交换膜只允许OH通过) （3）方法为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制的Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O，同时放出N2。生成1molN2时，生成Cu2O的物质的量为_。（4）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。写出肼-空气燃料电池放电时负极的电极反应式：_。【答案】反应不易控制，Cu2O可能被C继续还原为Cu2Cu2e2OH=Cu2OH2O0.012molN2H4+4OH-4e=4H2O+N212（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两极各滴入几滴酚酞试液，则： 电解池中X极上的电极反应式是：_，在X极附近观察到的现象_Y电极上的电极反应式是：_，总反应化学方程式是：_。（2） 如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，X电极的材料是_。CuSO4溶液的浓度 _（填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】2H+2e=H2，放出气体，溶液变红2Cl2e=Cl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2精铜不变13研究大气中含硫化合物（主要是SO2和H2S）的转化对环境保护具有重要意义(1)SO2的大量排放会引起严重的环境问题是_，潮湿条件下，写出大气中SO2转化为H2SO4的方程式_(2)土壤中的微生物可将大气中H2S经两步反应氧化成SO42，两步反应的能量变化如图一：1mol H2S（g）全部氧化成SO42（aq）的热化学方程式为_ (3)利用H2S废气制取氢气的方法有多种，比如图的电化学法：该法制氢过程如图2,反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是_；反应池中发生反应的化学方程式为_；反应后的溶液进入电解池，产生氢气的电极名称为_，电解反应的离子方程式为_。【答案】酸雨 O2 + 2SO2+2H2O = 2H2SO4 H2S（g）+2O2（g）=SO42（aq）+2H+（aq）H=806.39 kJmol1增大反应物接触面积，使反应更充分H2S2FeCl3=2FeCl2S2HCl阴极2Fe22H2Fe3H214（1）世界水产养殖协会介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图所示。请写出阴极的电极反应式 _。 （2）甲醇可利用水煤气合成：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H0. 一定条件下，将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应，当改变温度或压强时，平衡后CH3OH的体积分数 CH3OH）变化趋势如图所示。下列说法正确的是_。 A状态M，平衡时的CO转化率为10%B图中压强的大小关系是abcdC恒温恒压时，在原平衡体系中再充入适量甲醇，重新平衡后体系中甲醇的体积分数不变D当体系中 n(CO)/n(H2)的值不随时间变化时，体系达到平衡（3）二氧化硫和碘水会发生如下二步反应:反应活化能第一步SO2+I2+2H2O4H+SO42+2I9.2kJmo1-1第二步I2+ II323.5kJmo1-1 一定条件下，1mol SO2分别加入到体积相同、浓度不同的碘水中，体系达到平衡后，H+、I3、SO42的物质的量随n(I2)/n(SO2)的变化曲线如图 (忽略反应前后的体积变化)。 有人认为X点的I浓度小于Y点，你认为该观点是否正确_，原因是_。当n(I2)/n(SO2)=4时,请在下图画出体系中n (I)反应时间的变化曲线。_。 化学兴趣小组拟采用下述方法来测定I2+II3的平衡常数（室温条件下进行，实验中溶液体积变化忽略不计)： 已知：I和I3 不溶于CCl4；:一定温度下，碘单质在四氯化碳和水混合液体中，碘单质的浓度比值 即是一个常数(用Kd表示，称为分配系数)，室温条件下 Kd=85。实验测得上层溶液中c(I3 )=0.049mol/L，下层液体中c(I2)=0.085molL-1。结合上述数据，计算室温条件下I2+ II3的平衡常数K=_(保留三位有效数字)。【答案】2NO312H10e=N26H2OBC不正确图中b线表示I3，随着n(I2)/n(SO2)的值增大，有利于I2II3平衡向正反应方向移动，平衡后I浓度降低961；平衡常数只受温度的影响，四氯化碳的密度大于水，下层为I2(CCl4)，上层为I2(H2O)，根据Kd的定义，推出：=Kd，代入数值，计算出cI2(H2O)=0.001molL1，10mL溶液中c(I3)=0.049molL1，物质的量为0.00049mol，反应的I物质的量为0.00049mol，平衡时I物质的量为(0.10.010.00049)mol=0.00051molL1，则c(I)=0.051molL1，根据平衡常数的表达式，K=961。15氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。回答下列问题:(1)直接热分解法制氢某温度下2H2O(g) 2H2(g) +O2(g)，该反应的平衡常数表达式为 K= _。(2)乙醇水蒸气重整制氢反应过程和反应的平衡常数(K)随温度(T)的变化曲线如图 1 所示。某温度下，图 1 所示反应每生成1mol H2(g)，热量变化是 62 kJ，则该反应的热化学方程式为_ (3)水煤气法制氢CO(g)+ H2O(g) CO2(g) +H2(g) H”“ ”或“=”)。经分析，A、E、G 三点对应的反应温度都相同(均为 T)，其原因是 A、E、G 三点对应的 _相同。当 T时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入 3.0 mol CO、1.0 mol H2O(g)、1.0 molCO2 和xmol H2，使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是_。(4)光电化学分解制氢 反应原理如图3，钛酸锶光电极的电极反应式为 4OH-4e-=O2+2H2O，则铂电极的电极反应式为 _。(5)Mg，Cu 是一种储氢合金350时，Mg、Cu 与 H2 反应，生成 MgCu2 和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数约为 7.7%)。该反应的化学方程式为_。【答案】CH3CH2OH(g)+H2O(g) 4H2(g)+2CO(g) H=+248kJ/mol0.006molL-lmin-1化学平衡常数(或 K)0x3(或 x3 )2H2O+2e-=H2+2OH-(或2H+ +2e-=H2)2Mg2Cu + 3H2=MgCu2 + 3MgH216某兴趣小组模拟氯碱工业生产原理并探究其产品的性质。已知文献记载：氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成NaClO；氯气与热的氢氧化钠溶液反应可生成NaClO和NaClO3。在酸性较弱时KI只能被NaClO氧化，在酸性较强时亦能被NaClO3氧化。（1）该小组利用如图所示装置制取家用消毒液（主要成分为NaClO），则a为_（填“阳极”或“阴极”）。生成NaClO的离子方程式为_。 （2）该小组将0.784L（标准状况）Cl2通入50.00mL热的NaOH溶液中，两者恰好完全反应后，稀释到250.0mL。取稀释后的溶液25.00mL用醋酸酸化，加入过量KI溶液。用0.2000molL1 Na2S2O3溶液滴定：I2+2S2O322I+S4O62，消耗Na2S2O3溶液10.00mL时恰好到达终点。将上述滴定后的溶液用盐酸酸化至强酸性，再用上述Na2S2O3溶液滴定到终点，需Na2S2O3溶液30.00mL。操作中氯酸钠与碘化钾反应的离子方程式为_。反应后的溶液中次氯酸钠和氯酸钠的物质的量之比为_。【答案】阴极Cl22OHClClOH2OClO36I6H+Cl3I23H2O11【解析】（1）根据装置图可判断b电极应该生成氯气，a电极生成了氢氧根，溶液中水电离的氢离子得到电17KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：(1)KIO3的化学名称是_。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示： “酸化反应”所得产物有 KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是_。“滤液”中的溶质主要是_。“调pH”中发生反应的化学方程式为_。(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。（“左到右”或“右到左”）【答案】碘酸钾加热KClKH(IO3)2KOH=2KIO3H2O或(HIO3KOH=KIO3H2O)2H2O2e=2OHH2K由a到b【解析】（1）根据化学式可知KIO3为碘酸钾； （2）将溶解在溶液中的气体排出的一般方法是将溶液加热，原因是气体的溶解度是随温度上升而下减小。第一步反应得到的产品中氯气在“逐Cl2”时除去，根据图示，碘酸钾在最后得到，所以过滤时KH(IO3)2应该18如下图设计的串联电池装置，R为变阻器，以调节电路电流。 （1）写出b、c电极的电极反应式：b_，c_；（2）写出f电极的电极反应式_，向此电极区域滴入酚酞的现象为：_；该电极区域水的电离平衡被_（填“促进”、“抑制”或“无影响”）。（3）闭合K一段时间后，丙装置的电解质溶液pH_（填“变大”、“变小”或“不变”），原因是_。（4）电解一段时间后丙装置析出芒硝（Na2SO410H2O），若此时通入CH4的体积为22.4L（标准状况下），则向丙装置中加入_g H2O就可以将析出的沉淀溶解并恢复到原有浓度。【答案】O2+4H+4e-=2H2OCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O2H+2e-=H2溶液变红促进不变硫酸钠为强酸强碱盐，用惰性电极电解，实质是电解水，所以pH不变7219CO2的转换在生产、生活中具有重要的应用。CO2的低碳转型对抵御气候变化具有重要意义。（1）海洋是地球上碳元素的最大“吸收池”。溶于海水中的CO2主要以四种无机碳形式存在，除CO2、H2CO3两种分子外，还有两种离子的化学式为_。在海洋碳循环中，可通过下图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式：_。 （2）将CO2与金属钠组合设计成NaCO2电池，很容易实现可逆的充、放电反应，该电池反应为4Na3CO2 2Na2CO3C。放电时，在正极得电子的物质为_；充电时，阳极的反应式为_。环境中的有害物质常通过转化为CO2来降低污染。（3）TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂，能有效地将有机污染物转化为CO2等小分子物质。下图为在TiO2的催化下，O3降解CH3CHO的示意图，则该反应的化学方程式为_。 （4）用新型钛基纳米PbO2作电极可将苯、酚类等降解为CO2 和H2O。该电极可通过下面过程制备：将钛基板用丙酮浸泡后再用水冲洗，在钛板上镀上一层铝膜。用它做阳极在草酸溶液中电解，一段时间后，铝被氧化为氧化铝并同时形成孔洞。再用Pb(NO3)2溶液处理得纳米PbO2，除去多余的氧化铝，获得钛基纳米PbO2电极。用丙酮浸泡的目的是_。电解时，电流强度和基板孔洞深度随时间变化如图所示，氧化的终点电流突然增加的原因是_。 【答案】HCO3、CO32Ca22HCO3=CaCO3CO2H2OCO2C4e2CO323CO25O33CH3CHO 6CO26H2O除去钛基表面的有机物（油污）铝氧化完成时，形成的孔洞到达金属钛的表面，金属钛导电能力强20硫单质及其化合物在化工生产、污水处理等领域应用广泛。（1）煤制得的化工原料气中含有羰基硫（O=C=S），该物质可转化为H2S，主要反应如下：i.水解反应:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)H1.氢解反应:COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) H2已知反应中相关的化学键键能数据如下表：化学键H-HC=O(COS)C=SH-SCOE/kJmol-14367455803391076 一定条件下，密闭容器中发生反应i，其中COS(g)的平衡转化率(a)与温度(T)的关系如图(a)所示。则A、B、C三点对应的化学反应速率大小顺序为_（填标号）。 结合上表中数据，计算反应的H2为_。反应的正、逆反应的平衡常数（K）与温度（T）的关系如上图（b）所示，其中表示逆反应的平衡常数（K）的曲线是_（填“A”或“B”）。T1时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入2 mol COS(g)和1molH2(g)，发生反应，COS的平衡转化率为_。（2）过二硫酸是一种强氧化性酸，其结构式如下所示，在Ag+催化作用下，S2O82-能与Mn2+在水溶液中发生反应生成SO42-和MnO4-，该反应的离子方程式为_。（3）NaHS可用于污水处理的沉淀剂。已知：25时，反应Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.751038，H2S的电离平衡常数Ka1=1.010-7，Ka2=7.010-15。则Ksp(HgS)=_。（4）降低SO2的排放量已经写入2018年政府工作报告，某种电化学脱硫法装置如下图所示，不仅可脱除烟气中的SO2，还可以制得H2SO4。在阴极放电的物质是_，在阳极生成SO3的电极反应式是_。【答案】vAvBvC+7kJ/molB33.35S2O82-+2Mn2+8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+4.010-53O2SO2-2e-+SO42-=2SO3成硫酸，这样，不仅可脱除烟气中的SO2还可以制得硫酸，在阴极放电的物质是O2，在阳极生成SO3的电极反应式是SO2-2e-+SO42-=2SO3。21KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：(1)KIO3的化学名称是_。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示： “酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是_。“滤液”中的溶质主要是_。(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_。与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_（写出一点）。【答案】碘酸钾加热KCl2H2O + 2e = 2OH+H2K+产生Cl2易污染环境（或其它合理作案）22电解饱和食盐水是氯碱工业基础。(1)写出电解饱和氯化钠溶液时的总的离子反应方程式：_。(2)当阴极产生1molH2时，通过阳离子交换膜的Na+有_mol；(3)产生的氯气可用于制TiCl4，但TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO、CO2可使反应得以进行。回答：已知：TiO2(s) +2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) H1=+175.4kJmol12C(s) + O2(g)=2CO(g) H2=220.9kJmol1 TiO2与Cl2难以直接反应的原因是_加碳生成CO、CO2后得以进行原因是_(4)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。 图中Y是_ (填化学式)；写出燃料