高三化学稳步提升训练6.3 电解池原理及应用.doc

第3讲 电解池原理及应用1.下列物质发生电解反应，其实质不是电解水的是( ) a.氯化钠溶液 b.氢氧化钡溶液 c.稀硫酸 d.硫酸钠溶液 【解析】 a中,氯化钠和水都要参与电解反应;电解氢氧化钡溶液、稀硫酸、硫酸钠溶液实质都是电解水。 【答案】 a 2.下列对电解的叙述,正确的是( ）a. 持续电解氯化铜溶液,只能是和放电 b.电解溶液和放电 c.电解氯化铝溶液,可得到铝和氯气 d.电解氢氧化钠溶液,其结果是只有水电离出的、参与电解反应 【解析】 a中,当氯化铜全部放电后,若再继续电解,水电离出的、也要放电;c中放电能力比弱,不能得到al;d中,放电的应首先来自氢氧化钠。 【答案】 b 3.下列叙述正确的是( ）a. 在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应 b.用惰性电极电解溶液,阴阳两极产物的物质的量之比为12 c.用惰性电极电解饱和nacl溶液,若有1 mol电子转移,则生成1 mol naoh d.镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 【解析】 在原电池的负极和电解池的阳极都发生氧化反应,所以a错;电解溶液实质是电解水,在阴极产生在阳极产生二者体积比为21,所以b错;根据电解nacl溶液的方程式: 可知,每转移1 mol电子,生成1 mol naoh,故c对;镀层破损后,镀锌铁板更耐腐蚀,因为锌作负极,铁作正极被保护,所以d说法错误。 【答案】 c 4.下列关于如图所示装置的说法中,正确的是( ）a. 装置中阴极处产生的气体能够使湿润淀粉-ki试纸变蓝 b.装置中待镀的铁制品应与电源正极相连 c.装置中电子由b极经导线流向a极 d.装置中的离子交换膜可以避免生成的与naoh溶液反应 【解析】 阳极产生的气体能使湿润淀粉-ki试纸变蓝,a项错误;待镀的铁制品为阴极,应与电源负极相连,b项错误;a极为负极,发生失电子反应,c项错误。 【答案】 d 5.氯碱厂电解饱和食盐水制取naoh的工艺流程示意图如下: 依照图示,完成下列填空: (1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为 ,与电源负极相连的电极附近,溶液ph (选填”不变”“升高”或”下降”)。 (2)工业食盐含、等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为 。 (3)如果粗盐中含量较高,必须添加钡试剂除去该钡试剂可以是 。 a. b. c. (4)为有效除去、加入试剂的合理顺序为 (选填”a”“b”“c”)。 a.先加naoh,后加再加钡试剂 b.先加naoh,后加钡试剂,再加 c.先加钡试剂,后加naoh,再加 (5)脱盐工序中利用naoh和nacl在溶解度上的差异,通过 、冷却、 (填写操作名称)除去nacl。 (6)在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止与naoh反应;采用无隔膜法电解冷的食盐水时与naoh充分接触,产物仅是naclo和相应的化学方程式为 。 【解析】 在电解池中,与电源正极相连的是阳极,与电源负极相连的是阴极。在阳极放电;在阴极电离出的放电,从而导致溶液中的相对富余。电解食盐水时,所用的食盐需进行净化处理,以去除泥沙及某些离子。处理、时,既要考虑除杂试剂的选择,又要考虑试剂的加入顺序,因为所加试剂都是过量的,后续试剂还要负责去除前面加入的过量除杂试剂。 【答案】 = 升高 =、= (3)ac (4)bc (5)蒸发 过滤 (或=nacl+naclo 课后作业夯基(时间:45分钟,满分:100分)一、单项选择题(本题包括5小题,每小题3分,共15分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列有关电解池的说法不正确的是( ）a. 电解池是把电能转化为化学能的装置 b.电解池中阴离子向阴极移动,阳离子向阳极移动 c.电解池中与电源正极相连的一极是阳极,阳极上发生氧化反应 d.电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程 【解析】 电解池中阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动。 【答案】 b 2.用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一种物质(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是 ( ）a. b.naoh(naoh) c.nacl(hcl) d. 【解析】 电解溶液时,阴、阳两极放电的离子分别是和所以要恢复原状需加入项错;电解naoh溶液相当于电解水,要恢复原状需加水,b项错;电解nacl溶液时,阴、阳两极放电的离子分别是、故需加hcl才能恢复原状,c项正确;电解溶液时,阴、阳两极的产物分别是cu、要恢复原状需加cuo或,d项错。 【答案】 c 3.如图为电解饱和食盐水的简易装置,下列有关说法正确的是( ）电解饱和食盐水简易装置a. 电解一段时间后,往蛋壳内溶液中滴加几滴酚酞,呈红色 b.蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 c.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 d.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触 【解析】 本题主要考查电解饱和食盐水。该装置中碳棒和铁丝分别作阳极和阴极,发生的电极反应分别为=和=。生成的naoh溶液在蛋壳的外面,碳棒上生成的能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,生成的与、naoh溶液被蛋壳分开,能有效阻止它们之间发生反应。故本题选d项。 【答案】 d 4.某同学按下图所示的装置进行实验。a、b为两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水。当k闭合时,在交换膜处(阴离子交换膜只允许阴离子通过从右向左移动。下列说法中错误的是( ）a. b电极质量增加 b.电解一段时间后,向装置中通入适量hcl气体可以恢复原来的浓度和体积 c.反应初期,y电极周围出现白色胶状沉淀 d.x电极产生气泡,且生成1 mol气体的同时,有1 mol a参与反应 【解析】 装置中a、b为两种常见金属,装置中电极均为石墨电极,所以装置为原电池,由于当k闭合时,在交换膜处从右向左移动,所以a电极为负极,a单质参与反应,b电极为正极在此极得电子生成b单质,b电极质量增加,a选项正确;x为阴极,电极反应式为=,反应初期x电极周围和反应生成沉淀;y为阳极,该极上发生氧化反应生成选项错误;阴极生成阳极生成所以b选项正确;x电极生成1 mol 转移2 mol电子,中消耗1 mol a也转移2 mol电子,d选项正确。 【答案】 c 5.在25 时,将两个铂电极插入一定质量的饱和硫酸钠溶液中进行电解。通电一段时间后,阴极上逸出a mol气体,同时有w g 晶体析出。若温度不变,则剩余溶液中溶质的质量分数为( ）a.% b.% c.% d.% 【解析】 电解发生的电极反应:阳极为=,阴极为=,电解的总反应方程式为: +。阴极逸出a mol 水被电解了18ag,则剩余溶液中溶质的质量分数为:%=%,答案为d。 【答案】 d 二、不定项选择题(本题包括5小题,每小题7分,共35分,每小题有一个或两个选项符合题目要求) 6.(2012南京师大附中高三学情调研)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通过。该电池放电时的化学方程式为:=。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,下列说法正确的是 ( ）a. 从右到左通过离子交换膜 b.电极a上发生的反应为:= c.电极x上发生的反应为:= d.当有0.1 mol 通过离子交换膜,x电极上产生1.12 l气体(标准状况) 【解析】 当闭合开关k时,电极x附近溶液先变红,说明该极为阴极,氢离子得电子生成氢气,同时x极附近氢氧根离子,则电极a为负极,在a极上发生失电子反应,b、c两项错误;阳离子移向正极,故从左到右通过离子交换膜,a项错误;根据电子守恒,d项正确。 【答案】 d 7. 用电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间,假设电解时温度不变且用惰性电极,下列说法正确的是( ) a.当电池负极消耗m g气体时,电解池阳极同时有m g气体生成 b.电池的正极反应式为: = c.电解后c不变,且溶液中有晶体析出 d.电池中c(koh)不变;电解池中溶液ph变大 【解析】 燃料电池负极上失去电子,正极上得电子,在放电过程中生成c(koh)减小;电解饱和碳酸钠溶液的实质是电解水,阳极生成阴极生成。电解后,由于温度不变,所以溶解度不变,水量减少,将析出晶体,但溶质不变,溶液的浓度不变。 【答案】 bc8.(2011上海化学,16)用电解法提取氯化铜废液中的铜,方案正确的是( ）a. 用铜片连接电源的正极,另一电极用铂片 b.用碳棒连接电源的正极,另一电极用铜片 c.用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 d.用带火星的木条检验阳极产物 【解析】 用电解法提取氯化铜废液中的铜时,铜必须作阴极,阳极可用惰性电极,阴极的反应式为:=cu。 【答案】 b 9.下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( ）a. 该系统中只存在3种形式的能量转化 b.装置y中负极的电极反应式为:= c.装置x能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 d.装置x、y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能与电能间的完全转化 【解析】 太阳能电池将光能转化为电能;太阳能电池作用于”工作马达”,是将电能转化为机械能;装置x将电能转化为化学能;装置y将化学能转化为电能;装置y作用于”工作马达”,也是将电能转化为机械能,本装置包括五次能量转化,涉及四种能量转化形式,a不正确。装置y中的负极反应应为失电子,通常电池都为碱性电池,所以负极反应式为=不正确。燃料电池的能量转化率虽然较高,但远达不到100%,d不正确。 【答案】 c 10. 下图中,图1部分为甲烷和构成的燃料电池,图2部分为电解溶液的装置。用该装置进行实验,反应开始后,观察到x电极附近出现白色沉淀。下列说法正确的是( ) a.a处通入的气体为处通入的气体为 b.电池内部向b极移动向a极移动 c.图1装置中发生的总反应为:= d.图1、图2中电解质溶液的ph均增大 【解析】 由x电极附近出现白色沉淀,可以确定,x极发生的反应为=,由此确定x为阴极,则a为负极,通入气体为为正极,通入气体为由此得出在燃料电池内部阴离子向a极移动,阳离子向b极移动,a、b正确。图1中还要与koh反应,不正确;图1中溶液的ph减小,图2中溶液的ph增大,c、d不正确。 【答案】 ab 三、非选择题(本题包括4小题,共50分) 11.(12分)由硫可制得多硫化钠,x的值一般为2-6。当x=2时,多硫化钠称为过硫化钠。 .过硫化钠加入盐酸中有硫沉淀析出,写出该反应的化学方程式: 。 .某些多硫化钠可用于制作蓄电池。下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统的原理图。电池中的左右两侧为电极,中间为离子选择性膜,在电池放电和充电时该膜只允许钠离子通过。电池充、放电的化学反应方程式为: (1)电池中的左侧”电极”的电极名称是 (填”正极”或”负极”)。 (2)放电过程中钠离子从 (选”左到右”或”右到左”)通过离子交换膜。 (3)写出充电过程中阳极的电极反应式 。 【解析】 .结合的性质可知加入盐酸中发生硫元素的歧化反应,生成硫化氢和硫单质。 .根据可充电电池充电时电池正极接电源正极、电池负极接电源负极,可知电池中的左侧”电极”是正极;放电时,负极发生失电子的氧化反应,生成阳离子或消耗阴离子,故阳离子由负极移向正极,即钠离子从右到左移动;充电过程中阳极发生失电子的氧化反应,3 mol nabr失去2 mol电子生成1 mol 和2 mol 。 【答案】 .= .(1)正极 (2)右到左 = 12.(12分)江苏拥有较长的海岸线,浩瀚的海洋是一个巨大的物质宝库。目前世界各国都在研究如何充分利用海洋资源。 (1)如下图所示,在电场中利用膜技术(阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)淡化海水,该方法称为电渗析法。 图中膜a应选用 膜。 电渗析法还可用来处理电镀废液,写出用该方法处理含硝酸银废液时所发生反应的化学方程式 。 (2)海水中的氘(含hdo 0.03)发生聚变的能量,足以保证人类上亿年的能源消费,工业上可采用”硫化氢水双温交换法”富集hdo。其原理是利用、hds、和hdo四种物质,在25 和100 两种不同的温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的hdo。 从物质的微粒构成看、hdo的不同点是 。 如图为”硫化氢水双温交换法”所发生的两个反应中涉及的四种物质在反应体系中的物质的量随温度的变化曲线。写出100 时所发生反应的化学方程式: ;工业上富集hdo的生产过程中,可以循环利用的一种物质是 。 【解析】 此题以海水淡化为背景,以阴离子交换膜、阳离子交换膜的选择为依托,考查学生对试题的分析和判断能力。(1)从流程图上看,此题似乎很复杂,但若充分理解”淡化室”和”浓缩室”,此题又显得很简单。淡化室的意思是”使海水淡化”,从而说明海水中的和透过离子交换膜进入浓缩室。左边为阳极,阴离子向阳极移动,则移向左边的浓缩室,从而说明膜b为阴离子交换膜;移向右边的浓缩室,则说明a膜为阳离子交换膜。 也可从阴、阳极区分析,右边为阳极失电子,此时必移向右侧,故膜a为阳离子交换膜。还可从右侧分析,阴极反应为=,阴离子增加,溶液中的必移向左侧的浓缩室,由此可确定膜b为阴离子交换膜。 (2)从、hdo两种分子的构成微粒分析,显然是分析原子的异同。二者都由氢、氧元素组成,但有一个氢原子不同。 随温度的升高,反应物浓度必然减小,生成物浓度必然增大,于是得出反应物为和hdo,生成物为hds和。 【答案】 (1)阳离子交换 (2)原子种类不同、中子数目不同 = 13.(12分)下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。 (1)方法中氨水吸收燃煤烟气中的化学反应为: = = 能提高燃煤烟气中去除率的措施有 (填字母)。 a.增大氨水浓度 b.升高反应温度 c.使燃煤烟气与氨水充分接触 d.通入空气使转化为 采用方法脱硫,并不需要预先除去燃煤烟气中大量的原因是 (用离子方程式表示)。 (2)方法中主要发生了下列反应: = h=8.0 = h=90.4 = h=-566.0 = h=-483.6 s(g)与反应生成的热化学方程式可表示为 。 (3)方法中用惰性电极电解溶液的装置如下图所示。阳极区放出气体的成分为 (填化学式)。 【解析】 (1)增大氨水浓度,能反应掉较多的提高了去除率;升高反应温度只能加快化学反应速率,且、受热易分解,又生成;当转化为时,通入的空气才能将其氧化,空气不能直接氧化所以不能提高去除率。 (2)根据盖斯定律,应用方程式-方程式得到 = h=8.0 .0 .0 即s(g)+= h=-574.0 。也可用方程式-方程式求得。 (3)根据电解原理溶液中的阴离子在阳极发生氧化反应,即=,又由于阳极区通入稀硫酸=,所以阳极区放出的气体为、。 【答案】 (1)ac = = h=-574.0 、 14.(14分)(2011北京理综,26)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示: (1)溶液a的溶质是 。 (2)电解饱和食盐水的离子方程式是 。 (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的ph在23,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 。 (4)电解所用的盐水需精制。去除有影响的、cc。 精制流程如下(淡盐水和溶液a来自电解池): 盐泥a除泥沙外,还含有的物质是 。 过程中将转化为的离子方程式是 。 的溶解度比的小,过程中除去的离子有 。 经过程处理,要求盐水c中剩余的含量小于5 若盐水b中naclo的含量是7.45 则处理10 盐水b,至多添加