第四章　第二节　第2课时　电解原理的应用

第2课时电解原理的应用课后·训练提升基础巩固1.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化,均能通过一步化学反应实现的是()。A.NaClCl2漂白粉B.Cu2(OH)2CO3CuOCu(OH)2C.MgCO3MgCl2溶液MgD.Fe3O4FeFeCl3答案:A解析:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,A项正确。CuO与H2O不能直接化合生成Cu(OH)2,B项错误。电解MgCl2溶液时,阴极得不到Mg单质,C项错误。Fe与HCl反应生成FeCl2,D项错误。2.依据下列甲、乙、丙三图,判断下列叙述不正确的是()。A.甲是原电池,乙是电镀装置B.甲、乙装置中,锌极上均发生氧化反应C.乙、丙装置中,阳极均发生氧化反应而溶解D.丙装置中,两个铜电极质量有增有减答案:B解析:甲装置没有外加电源,属于原电池,乙装置存在外加电源,属于电解池,可以在锌上镀铜,A项正确;甲装置中,锌是负极,该电极上锌失电子发生氧化反应,乙装置中,锌极是阴极,该电极上发生还原反应,B项错误;乙、丙装置中,阳极均是活泼的金属电极,该电极发生氧化反应而溶解,C项正确;粗铜精炼,阳极粗铜溶解质量减小,阴极精铜上有铜析出,质量增大,D项正确。3.欲在铁制品上镀上一定厚度的锌层,以下设计方案正确的是()。A.锌作阳极,铁制品作阴极,ZnSO4溶液作电镀液B.锌作阴极,铁制品作阳极,ZnCl2溶液作电镀液C.锌作阳极,铁制品作阴极,FeSO4溶液作电镀液D.锌作阴极,铁制品作阳极,Fe(NO3)2溶液作电镀液答案:A解析:根据电镀的一般原理,镀件(铁制品)作阴极,镀层金属(锌)作阳极,含锌离子的溶液作电镀液。只有A项符合。4.下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是()。A.粗铜板作阳极B.电解时,阳极发生氧化反应,而阴极发生的反应为Cu2++2e-CuC.粗铜中所含的Ni、Fe、Zn等金属杂质,电解后以单质形式沉积槽底,形成阳极泥D.电解铜的纯度可达99.95%~99.98%答案:C解析:电解法精炼粗铜是以粗铜为阳极,发生反应Cu-2e-Cu2+,在此以前由于Ni、Fe、Zn均比铜容易失去电子,这些金属首先失去电子变成Ni2+、Fe2+、Zn2+进入溶液。在阴极上Cu2++2e-Cu,而Ni2+、Fe2+、Zn2+得电子能力弱于Cu2+,这些金属离子不能得电子变成金属单质,最后存在于电解质溶液中,C项的说法不正确。经电解精炼铜后,铜的纯度高达99.95%~99.98%。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Fe2+<Ni2+<Cu2+)()。A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-NiB.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt答案:D解析:阳极发生氧化反应,其电极反应式:Ni-2e-Ni2+,Fe-2e-Fe2+,Zn-2e-Zn2+,A项错误;电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni;阴极析出的是镍,依据得失电子守恒,阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等,B项错误;电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Zn2+、Ni2+,C项错误;粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,铜和铂不失电子,沉降在电解池底部形成阳极泥,电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,D项正确。6.渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法,其原理如图所示,电极均为惰性电极。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO4A.X膜是阳离子交换膜B.通电后,海水中阴离子往b电极处移动C.通电后,b电极上产生无色气体,溶液中出现白色沉淀D.通电后,a电极的电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O答案:C解析:A项,X膜是阴离子交换膜,错误;B项,通电后,海水中阴离子往阳极(a电极)处移动,错误;C项,通电后,由于放电能力:H+>Mg2+>Ca2+,所以H+在阴极(b电极)上放电:2H++2e-H2↑,产生无色气体,由于破坏了附近水的电离平衡,在该区域c(OH-)增大,发生反应:Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,所以溶液中还会出现白色沉淀,正确;D项,通电后,由于在溶液中的放电能力:Cl->OH-,所以在阳极发生反应:2Cl--2e-Cl2↑,错误。7.三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SO4A.通电后中间隔室的SO4B.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2H2O-4e-O2↑+4H+,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:B解析:在负极区发生的电极反应为4H2O+4e-2H2↑+4OH-,在正极区发生的电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,故正极区pH减小,A项错误;Na+移向负极区,生成NaOH,SO42-移向正极区,生成H2SO4,B项正确;根据负极区电极反应可知C项错误;每通过1mol电子,有0.25molO2生成,D8.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()。A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2++2e-CuC.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电源正、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,铁片与Cu2+直接发生置换反应,有金属铜析出,A项正确。a和b用导线连接时,该装置形成原电池,铜片作正极、铁片作负极失去电子形成Fe2+,因此无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色,所以B、C两项正确。若a和b分别连接直流电源正、负极,a作阳极,铜片失去电子生成Cu2+,Cu2+向铁电极移动,D项错误。9.用石墨作电极电解AlCl3溶液时,如下图所示的电解变化曲线合理的是()。A.①④ B.②④ C.①③ D.②③答案:A解析:AlCl3溶液电解时发生反应:2AlCl3+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑,使溶液中的H+不断减少,pH增大,但pH绝对不会大于7,①正确,②错;随着电解的不断进行,Al(OH)3沉淀的量不断增加,直至AlCl3消耗完毕,Al(OH)3沉淀的量不再增加。若再继续电解,就是电解水,Al(OH)3的量不变,④正确。10.如图所示,当线路接通时,发现M(用石蕊溶液浸润过的滤纸)a端显蓝色,b端显红色,且知甲中电极材料是锌、银,乙中电极材料是铂、铜,且乙中两电极不发生变化。回答下列问题。(1)甲、乙分别是什么装置?(2)写出A、B、C、D的电极名称以及电极材料和电极反应式。答案:(1)甲为原电池,乙为电解池。(2)项目电极名称电极材料电极反应式A负极ZnZn-2e-Zn2+B正极AgCu2++2e-CuC阳极Pt4OH--4e-2H2O+O2↑D阴极Cu2H++2e-H2↑解析:由于a端显蓝色,可推知a端附近呈碱性,显然滤纸上水电离的H+在a端获得电子发生反应,使该端OH-浓度较大。由于锌活动性强于银,甲池为原电池,Zn作负极,Ag作正极。乙池中Cu、Pt不参与反应,则Cu作阴极,Pt作阳极。由甲池可知乙池中C极为阳极,D极为阴极,故C极为Pt,D极为Cu,显然乙池为电解池。滤纸上水电离的OH-在b端反应,b端H+浓度增大,使b端出现红色。11.如图所示,甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L-1AgNO3溶液,乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L-1CuCl2溶液,A、B、C、D均为质量相同的石墨电极,如果电解一段时间后,发现A极比C极重1.9g。(1)电源E为极。

(2)A极的电极反应式为,析出物质mol。

(3)B极的电极反应式为,析出气体mL(标准状况)。(4)D极的电极反应式为,析出气体mL(标准状况)。

(5)甲烧杯中滴入石蕊溶液,极附近变红。

答案:(1)负(2)Ag++e-Ag0.025(3)2H2O-4e-4H++O2↑140(4)2Cl--2e-Cl2↑280(5)B解析:(1)电解池中,发现A极比C极重1.9g,则A极是阴极,和电源的负极相连,即E是负极,F是正极,B是阳极,C是阴极,D是阳极。(2)A极是阴极,电极反应式为Ag++e-Ag,析出金属银;C是阴极,电极反应式为Cu2++2e-Cu,析出金属铜,A极比C极重1.9g,设电路中转移电子的物质的量为x,则108g·mol-1·x-642g·mol-1·x=1.9g,x=0.025mol,析出金属银的物质的量是0.025mol。(3)B是阳极,该极上是H2O失电子,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,电路中转移电子0.025mol,生成氧气是0.0254mol=0.00625mol,体积是0.00625mol×22.4L·mol-1=0.14L=140(4)D是阳极,该极上的电极反应是2Cl--2e-Cl2↑,电路中转移电子0.025mol,生成氯气是12×0.025mol=0.0125mol,体积是280mL。(5)电解硝酸银溶液,在阴极上析出Ag,阳极上放出O2,产生硝酸,滴入石蕊溶液,显红色。能力提升1.如图X为电源,Y为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散。下列判断正确的是()。A.滤纸上c点附近会变为红色B.Cu电极质量减小,Pt电极质量增大C.烧杯中溶液的pH增大D.烧杯中SO4答案:A解析:由图可知,该装置为电解装置,由通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散知,d为阳极(MnO4-向阳极移动),b为电源的正极,a为电源的负极。Y为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸,c点H+放电,则OH-浓度增大,所以滤纸上c点附近会变红色,A项正确;Cu电极上Cu2+得到电子生成Cu,Pt电极上OH-失去电子,故Cu电极质量增大,Pt电极质量不变,B项错误;Pt电极上OH-失去电子,故烧杯中溶液的pH减小,C项错误;Cu电极为阴极,Pt电极为阳极,烧杯中SO42-2.电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2A.阳极反应为Fe-2e-Fe2+B.电解过程中溶液pH不会变化C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成D.电路中每转移12mole-,最多有1molCr2O7答案:B解析:铁板作阳极,则阳极上Fe失电子,A项正确;电解过程中c(H+)减小,c(OH-)增大,所以pH变大,B项错误;溶液酸性减弱,pH增大,有Fe(OH)3沉淀生成,C项正确;电路中每转移12mole-,生成6molFe2+,则有1molCr2O72-3.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=0.6mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2A.原混合溶液中c(K+)为0.2mol·L-1B.上述电解过程中共转移0.4mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05molD.电解后溶液中c(H+)为0.4mol·L-1答案:C解析:石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e-Cu,2H++2e-H2↑。从阳极收集到2.24LO2可知上述电解过程中共转移电子0.4mol,B项正确。在阴极生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子,所以Cu2+共得到电子0.4mol-0.2mol=0.2mol,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol,C项错误。根据电荷守恒,电解前:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO3-),c(NO3-)=0.6mol·L-1,c(Cu2+)=0.2mol·L-1,则c(K+)=0.2mol·L-1,A项正确;电解后c(K+)+c(H+)=c(NO3-),则c(H+)=0.6mol·L-1-0.2mol·L-1=0.4mol·L4.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,如图是电解污水的实验装置示意图,实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是()。A.阴极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-B.通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3C.通电过程中会产生气泡,把悬浮物带到水面形成浮渣弃去D.如果实验用污水导电性不良,可加入少量Na2SO4固体以增强导电性答案:A解析:A项中阴极反应是H2O电离出的H+得电子,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑。5.氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合,相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是()。A.电解池的阴极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-B.通入空气的电极为负极C.电解池中产生2molCl2时,理论上燃料电池中消耗0.5molO2D.a、b、c的大小关系为a>b=c答案:A解析:题给电解池的阴极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,阳极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,A项正确;题给燃料电池为氢氧燃料电池,通入空气的电极为正极,B项错误;由整个电路中得失电子守恒可知,电解池中产生2molCl2,理论上转移4mol电子,则燃料电池中消耗1molO2,C项错误;题给燃料电池的负极反应式为2H2+4OH--4e-4H2O,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,所以a、b、c的大小关系为c>a>b,D项错误。6.某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。(1)X极与电源的(填“正”或“负”)极相连,氢气从(填“A”“B”“C”或“D”)口导出。

(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为(填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜,N为交换膜。

(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为。

(4)若在标准状况下,制得11.2L氢气,则生成H2SO4的质量是,转移的电子数为。

答案:(1)正C(2)阴离子阳离子(3)H2+2OH--2e-2H2O(4)49g6.02×1023解析:(1)(2)题图中左边加入含少量硫酸的水,暗示左边制硫酸,即H2O在阳极发生氧化反应,使左边溶液中H+增多,为了使溶液呈电中性,硫酸钾溶液中的SO42-通过M交换膜向左迁移,即M为阴离子交换膜,由此推知X为阳极,与电源正极相连,氧气从B出口导出,A出口流出硫酸;同理,右侧加入含KOH的水,说明右边制备KOH溶液,H2O在Y极发生还原反应,说明Y极为阴极,与电源负极相连,右边溶液中OH-增多,硫酸钾溶液中K+向右迁移,N为阳离子交换膜。所以,氢气从C出口导出,D出口流出KOH溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为2H2+4OH--4e-4H2O。(4)n(H2)=0.5mol,2H++2e-H2↑,得电子为1mol,X极的反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,根据电子守恒知,生成H+的物质的量为1mol,故生成0.5molH2SO4,m(H2SO4)=49g。7.催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。(1)催化硝化法中,用H2将NO3-还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强。则该反应离子方程式为(2)电化学降解NO3-的原理如图所示,电源正极为(填“a”或“b”);若总反应为4NO3-+4H+5O2↑+2N2↑+2H2答案:(1)2NO3-+5H2N2+2OH-+4H2(2)a2NO3-+12H++10e-N2↑+6H2解析:(1)用H2将NO3-还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强,说明该反应中生成氢氧根离子,同时还生成水,所以反应方程式为2NO3-+5H2N2+2OH-+4H(2)根据题给图像知,硝酸根离子得电子发生还原反应,则b为负极、a为正极,根据电解总反应式知,阴极上硝酸根离子得电子生成氮气和水,电极反应式为2NO3-+12H++10e-N2↑+6H2O过关检测卷一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)1.下列说法正确的是()。A.原电池中,负极上发生的反应是还原反应B.原电池中,电流的方向是负极导线正极C.原电池中的盐桥是为了连通电路,所以也可以用金属导线代替D.在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极答案:D解析:原电池中,负极上发生的反应是氧化反应,A项错误;电流的方向是正极导线负极,B项错误;双液原电池中的盐桥是为了连通电路,但不能用金属代替,C项错误;电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,D项正确。2.下列有关叙述正确的是()。A.碱性锌锰电池中,MnO2是催化剂B.锌银纽扣电池工作时,Ag2O被还原为AgC.放电时,铅蓄电池中H2SO4浓度不断增大D.电镀时,待镀的金属制品表面发生氧化反应答案:B解析:由碱性锌锰电池的总反应Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2可知,正极MnO2得电子被还原,A项错误;锌银纽扣电池由Zn粉(作负极)、Ag2O(作正极)和KOH溶液构成,电池工作时的反应原理为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,电池工作过程中,正极上Ag2O得电子发生还原反应,生成Ag,B项正确;铅蓄电池放电时,发生的反应是PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,H2SO4不断被消耗,浓度不断减小,C项错误;电镀时,待镀的金属制品作阴极,在阴极上发生还原反应,D项错误。3.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是()。A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑B.酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为Cu-2e-Cu2+D.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+答案:A解析:电解饱和食盐水阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A项正确;酸性氢氧燃料电池的正极反应式为O2+4H++4e-2H2O,B项不正确;粗铜精炼时粗铜接电源正极,C项不正确;钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,D项不正确。4.下列有关电化学装置完全正确的是()。答案:B解析:A项,铁片镀锌时铁作阴极,锌作阳极,电解质溶液应为含Zn2+的溶液;B项,吸氧腐蚀的电解质溶液为极弱的酸性、中性或碱性;C项,锌铜原电池中电解质溶液不能为ZnSO4溶液,可以是CuSO4溶液或稀硫酸等;D项,电解食盐水制氯气时阳极应为惰性电极。5.实验发现,25℃时,在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后,Fe3+立即被还原成Fe2+。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是()。A.该原电池的正极反应是Zn-2e-Zn2+B.左侧烧杯中溶液的红色逐渐褪去C.该电池铂电极上立即有气泡出现D.该电池总反应为3Zn+2Fe3+2Fe+3Zn2+答案:B解析:该电池的总反应为Zn+2Fe3+2Fe2++Zn2+,所以左侧烧杯中Pt为正极,电极反应为Fe3++e-Fe2+,右侧烧杯中Zn为负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+;由于左侧烧杯中的Fe3+被还原为Fe2+,所以左侧烧杯中溶液的红色逐渐褪去。6.如图所示,铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流计中有电流通过,下列说法正确的是()。A.锌片是负极B.两个铜片上都发生氧化反应C.石墨是阴极D.两个番茄都形成原电池答案:A解析:左侧Cu、Zn与番茄汁构成原电池,锌片是负极,发生氧化反应,铜片是正极,发生还原反应,A项正确、B项错误;右侧为电解池,Cu为阴极,石墨为阳极,C、D项错误。7.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是()。A.装置①中阳极上析出红色固体B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置③闭合开关后,外电路电子由a极流向b极D.装置④的阳离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过答案:C解析:装置①中阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A项错误;装置②中待镀铁制品应作阴极,与电源负极相连,B项错误;装置③中a极是原电池的负极,H2失电子,电子经导线流向b极,C项正确;装置④中的阳离子交换膜不允许阴离子自由通过,D项错误。8.下列叙述中正确的是()。A.纯锌与稀硫酸反应时,加入少量CuSO4溶液,可使反应加快B.甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中,其负极上发生的反应为CH3OH+6OH-+6e-CO2+5H2OC.在铁件上镀铜时,金属铜作阴极D.电解精炼铜时,电解质溶液中铜离子浓度保持不变答案:A解析:锌置换出少量铜后形成锌铜原电池,使反应加快,A项正确;负极上应发生失去电子的氧化反应,并且CO2在碱性环境中要生成CO32-,B项错误;电镀池中,镀层金属作阳极,C项错误;电解精炼铜时,9.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为2H2+O22H2O。下列有关说法正确的是()。A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-C.每转移0.1mol电子,消耗1.12LH2D.H+由a极通过固体酸膜电解质传递到b极答案:D解析:燃料电池中,通入H2的一极为负极,通入O2的一极为正极,故a为负极、b为正极,电子应该是通过外电路由a极流向b极,A项错误;b极上的电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,B项错误;C项没有明确是否处于标准状况,无法计算气体的体积,C项错误;原电池中阳离子移向正极,D项正确。10.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是()。A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-ZnD.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀答案:C解析:通电时,锌环连接电源正极,作阳极,发生氧化反应,A项正确;阴极为溶液中H+得电子,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B项正确;断电时发生原电池反应,锌环失电子作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,C项错误;断电时锌作负极保护铁,属于牺牲阳极法,D项正确。11.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。有关说法正确的是()。A.锌片发生氧化反应作阴极B.电子从铁片经过导线流向锌片C.铁片上电极反应为2H++2e-H2↑D.该装置可用于研究牺牲阳极法答案:D解析:锌比铁活泼,所以腐蚀锌,锌是负极,而不是阴极,A项错误;电子从负极沿导线流向正极,所以电子从锌片经过导线流向铁片,B项错误;铁为正极,发生吸氧腐蚀,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C项错误;该装置可用于研究牺牲阳极法,D项正确。12.常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液,电解一段时间后,下列有关电解质溶液变化的说法正确的是()。A.电解质溶液的浓度增大,pH减小B.电解质溶液的浓度增大,pH增大C.电解质溶液的浓度减小,pH减小D.电解质溶液的浓度不变,pH不变答案:A解析:NaHSO4Na++H++SO42-,溶液呈酸性,常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液的实质是电解水,因此NaHSO4溶液的浓度增大,c(H+)增大,pH减小,故13.将Al、Cu片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别构成原电池,则在这两个原电池中,正极分别为()。A.Al片、Cu片 B.Cu片、Al片C.Al片、Al片 D.Cu片、Cu片答案:A解析:将Al片和Cu片用导线相连,插入浓硝酸中,此时Al在浓硝酸中钝化,不能继续反应,而Cu却能与浓硝酸继续反应,则Cu为负极;插入稀NaOH溶液中,Al能与NaOH溶液反应,此时Al失去电子被氧化,则Al为负极。14.如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,稀硫酸为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()。A.a极为负极,电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应式:H2-2e-2H+C.电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)增大D.若将H2改为CH4,消耗等物质的量的CH4时,O2的用量增多答案:C解析:a极通入的H2发生氧化反应,为负极,电子由a极经外电路流向b极,以稀硫酸为电解质溶液时,负极的H2被氧化为H+,总反应为2H2+O22H2O,电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)减小,则C项错误;根据电池总反应:2H2+O22H2O,CH4+2O2CO2+2H2O,可知等物质的量的CH4消耗O2较多。15.如图,装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增大的质量为b>d。符合上述实验结果的盐溶液是()。选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3答案:B解析:当X为MgSO4时,b极上生成H2,电极质量不变,A项错误;当Y为Al2(SO4)3时,d极上产生气体,电极质量不变,C项错误;当b极上析出2molAg时,d极上析出1molPb,b极增大的质量为216g,d极增大的质量为207g,B项正确;当b极上析出1molCu时,d极上析出2molAg,d极增大的质量为216g,b极增大的质量为64g,D项错误。二、非选择题(本题共5小题,共55分)16.(10分)如图是以铂为电极电解含一定CaCl2水溶液的装置。电解一段时间后,将CO2缓慢持续通入电解质溶液中。(1)电解时,F极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为;E极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为,电解总反应式为。

(2)通电后E极处溶液呈色,原因是。

(3)缓慢持续通入CO2发生的现象是。

答案:(1)氧化2Cl--2e-Cl2↑还原2H2O+2e-H2↑+2OH-CaCl2+2H2OCa(OH)2+H2↑+Cl2↑(2)红E极上发生反应2H2O+2e-H2↑+2OH-,溶液呈碱性(3)先出现白色沉淀,继续通CO2,沉淀又消失解析:溶液中含有Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,由于H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电:2Cl--2e-Cl2↑,电解后,溶液中OH-浓度增大,通入CO2后会有CaCO3沉淀生成,继续通入CO2,沉淀又消失。17.(10分)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336mL(标准状况)气体。请回答下列问题。(1)直流电源中,M为极。

(2)Pt电极上生成的物质是,其质量为g。

(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d上生成物的物质的量之比为2∶∶∶。

(4)AgNO3溶液的浓度(填“增大”“减小”或“不变”,下同),H2SO4溶液的pH。

(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的H2SO4溶液为g。

答案:(1)正(2)Ag2.16(3)20.51(4)不变减小(5)45.18解析:(1)因为用惰性电极电解稀硫酸,就是电解水,在阴极产生H2,在阳极产生O2,且两者的体积比为2∶1,根据图中收集到气体体积大小,可知d处收集的是H2,c处收集的是O2,所以d是阴极,c是阳极;与电极d相连的N极是电源的负极,M是电源的正极。生成气体的总物质的量为336mL22400mL·mol-1=0.015mol,所以n(O2)=13×0.015mol=0.005mol,电极上转移电子的物质的量为n(e(2)a极的电极反应:Ag-e-Ag+,b极的电极反应:Ag++e-Ag;所以Pt电极生成的物质是Ag,根据(1)转移的电子的物质的量可知m(Ag)=108g·mol-1×0.02mol=2.16g。(3)a、b、c、d极上的反应分别为Ag-e-Ag+,Ag++e-Ag,2H2O-4e-O2↑+4H+,2H++2e-H2↑,所以电源输出电子的物质的量与电极b、c、d生成物的物质的量之比为2∶2∶0.5∶1。(4)左边装置相当于在Pt上镀银,溶液中AgNO3浓度不变;右边装置相当于电解水,使H2SO4浓度增大,pH减小。(5)2H2O2H2↑+O2↑,根据c、d两极生成的气体的体积336mL,可知电解的水的物质的量:n(H2O)=2n(O2)=2×0.005mol=0.01mol,则m(H2O)=0.01mol×18g·mol-1=0.18g。设原有5.00%的H2SO4溶液的质量为m,则根据溶质守恒得:5.00%×m=(m-0.18g)×5.02%,解之得:m=45.18g。18.(11分)(1)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。如图1所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-2O2-)。图1图2c电极的名称为,d电极上的电极反应式为。

(2)如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为;若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=(不考虑溶液体积变化);若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入(填字母)。

A.CuO B.Cu(OH)2C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3答案:(1)正极CH4+4O2--8e-CO2+2H2O(2)4OH--4e-2H2O+O2↑1AC解析:(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极,故c电极为正极,d电极为负极,通入的气体B为甲烷,d电极反应