2020届一轮复习鲁科版第6章第19讲电能转化为化学能——电解作业

2020届一轮复习鲁科版第6章第19讲电能转化为化学能——电解作业

‎1．(2018·湖南H11教育联盟联考)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正确的是(　　)‎ A．用铜做阴极，石墨做阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ B．铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4‎ C．粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有Cu－2e－===Cu2＋‎ D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ 答案　A 解析　用铜做阴极，石墨做阳极，电解饱和食盐水时，氯离子的还原性大于氢氧根离子，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，B项错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应除Cu－2e－===Cu2＋外，还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应，C项错误；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。‎ ‎2．(2018·潍坊期中)臭氧是常见的强氧化剂，广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多，其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．两种方法都是利用电解原理 B．高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物 C．电解纯水时，电极b发生的电极反应有3H2O－6e－===O3↑＋6H＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ D．电解纯水时，H＋由电极b经聚合固体电解质膜流向电极a 答案　A 解析　A项，图1直接在放电条件下发生化学反应，图2是利用电解法分解水，所以图1是化学反应方法、图2是电解法，错误；B项，氮气和氧气在放电条件下生成NO，所以高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物，正确；C项，根据图2知，电解纯水时，阳极上得到氧气、臭氧，说明阳极上部分水失电子生成氧气、部分水失电子生成臭氧，电极反应式为3H2O－6e－===O3↑＋6H＋和2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，正确；D 项，电解纯水时，阳极b电极上生成氧气、臭氧，同时电解质溶液中得到氢离子，氢离子在阴极a电极上生成氢气，所以H＋由电极b经聚合固体电解质膜流向电极a，正确。‎ ‎3．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是(　　)‎ A．电解时以硫酸铜溶液做电解液，精铜做阳极 B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应 C．阴极上发生的反应是 Cu2＋＋2e－===Cu D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 答案　C 解析　根据电解池原理，粗铜做阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag等在阳极底部沉积；精铜做阴极，只发生Cu2＋＋2e－===Cu。‎ ‎4．我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为循环利用人体呼出的CO2并提供氧气，我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现“太阳能→电能→化学能”转化，总反应为2CO2===2CO＋O2，下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．该装置属于电解池 B．X极发生氧化反应，Y极发生还原反应 C．人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－‎ D．X极每产生标准状况下22.4 L气体，有2 mol的OH－从Y极移向X极 答案　D 解析　A项，该装置实现“太阳能—电能—化学能”转化，将电能转化为化学能的装置为电解池，正确；B项，根据图中电子的流向“X→Y”可知，X极为阳极，失电子发生氧化反应，Y为阴极，得电子，发生还原反应，正确；C项，Y为阴极，根据总反应可知，阴极为CO2得电子，生成CO，电极反应为CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－，正确；D项，X极为阳极，OH－放电生成氧气，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，生成1 mol O2，阳极有4 mol OH－放电，根据溶液电中性原理，X电极区阴离子减少，则会有4 mol OH－从Y极透过阴离子交换膜移向X极，使得溶液保持电中性，错误。‎ ‎5．(2019·大连诊断)用惰性电极电解(电解质足量)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)，溶液能与原来完全一样的是(　　)‎ A．CuCl2(CuO) B．NaCl(HCl)‎ C．KNO3(KOH) D．CuSO4[Cu(OH)2]‎ 答案　B 解析　A项，电解氯化铜时，阳极放氯气，阴极生成金属铜，所以应加氯化铜让电解质溶液复原，错误；B项，电解NaCl溶液，氢离子和氯离子放电，则应加入HCl恢复原样，正确；C项，电极KNO3溶液实质上是电解水，应加入水恢复溶液浓度，错误；D项，电解CuSO4溶液，铜离子和氢氧根离子放电，则一段时间内应加入氧化铜能恢复原样，加入氢氧化铜多加了水，错误。‎ ‎6．(2016·北京理综，12)用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部退色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)‎ A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 答案　B 解析　A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部退色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。‎ ‎7．(2018·镜湖区校级期中)某工业废气中的SO2经如图中的两个循环可分别得到S和H2SO4，假设循环Ⅰ、Ⅱ处理等质量的SO2。下列说法正确的是(　　)‎ A．“反应1”和“电解”中的氧化产物分别是ZnFeO3.5和MnO2‎ B．“反应2”和“吸收”中的SO2均起还原剂的作用 C．铁网或石墨均可作为循环Ⅱ中电解过程中的阳极材料 D．循环Ⅰ、Ⅱ中理论上分别得到S和H2SO4的物质的量比为1∶1‎ 答案　D 解析　A项，循环Ⅰ中ZnFeO4和H2在加热条件下发生反应1生成ZnFeO3.5，铁元素化合价降低，发生还原反应，电解硫酸锰时，生成二氧化锰和硫酸，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋，二氧化锰为氧化产物，错误；B项，反应2为：ZnFeO3.5和SO2在加热条件下生成ZnFeO4、S，反应方程式为4ZnFeO3.5＋SO24ZnFeO4＋S，二氧化硫起到氧化剂作用，错误；C项，铁网作为循环Ⅱ中电解过程中的阳极材料时，铁失电子发生氧化反应，不能生成硫酸，错误；D项，假设循环Ⅰ、Ⅱ处理等质量的SO2，由元素守恒得到循环Ⅰ、Ⅱ中理论上分别得到S和H2SO4的物质的量比为1∶1，正确。‎ ‎8.空气污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NO，再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4＋，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．H＋由右室进入左室 B．Ce4＋从电解槽的c口流出，且可循环使用 C．阴极的电极反应式：2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O D．若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6 L甲烷时，理论上可转化HNO2 2 mol 答案　C 解析　A项，根据电解原理，H＋由左室向右室移动，错误；B项，空气污染物NO通常用含Ce4＋溶液吸收，生成HNO2、NO，N的化合价升高，Ce4＋的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4＋，根据电解原理，应在阳极上产生，即Ce4＋从a口流出，可循环使用，错误；C项，根据电解原理，阴极上得电子，化合价降低，HNO2转化为无毒物质，即转化为N2，阴极电极反应式为2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，正确；D项，标准状况下，33.6 L甲烷参与反应转移电子物质的量为 mol＝12 mol，理论上可转化HNO2‎ 的物质的量为 mol＝4 mol，错误。‎ ‎9.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．阳极电极反应式为2Al－6e－＋6OH－===Al2O3＋3H2O B．随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大 C．当阴极生成气体3.36 L(标准状况)时，阳极增重2.4 g D．电解过程中H＋移向铝电极 答案　C 解析　A项，硫酸溶液显酸性，阳极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋；B项，阴极反应式为6H＋＋6e－===3H2↑，电解过程中H2O减少，pH减小；D项，电解过程中H＋移向阴极(石墨极)。‎ ‎10．如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电。下列分析正确的是(　　)‎ A．C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑‎ B．C1电极处溶液首先变黄色 C．C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，2Cl－－2e－===Cl2↑‎ D．每当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液 答案　C 解析　C1电极与电源的负极相连，做阴极，溶液中的氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A项错误；C1电极处氢离子放电，溶液碱性增强，溶液不会变成黄色，B项错误；C2电极与电源的正极相连，做阳极，亚铁离子的还原性强于氯离子，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，C项正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液，D项错误。‎ ‎11．图1是电解饱和氯化钠溶液示意图。图2中，x轴表示实验时流入阴极的电子的物质的量，则y轴表示(　　)‎ A．n(Na＋) B．n(Cl－)‎ C．c(OH－) D．c(H＋)‎ 答案　C 解析　该装置中，阳极氯离子放电生成氯气，其电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极氢离子放电，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；总反应式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。由上述分析可知，溶液中钠离子浓度不变，故A项不符合题意；阳极氯离子放电生成氯气，所以溶液中氯离子浓度减小，故B项不符合题意；阴极氢离子放电，所以溶液中c(OH－)增大，氢离子浓度减小，故C项符合题意、D项不符合题意。‎ ‎12．知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。‎ ‎(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是__________________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。‎ ‎(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为___________________________。‎ ‎(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。‎ ‎①阳极产生ClO2的电极反应式：____________________________________________。‎ ‎②当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为________。‎ 答案　(1)H2　右 ‎(2)负　Cl－＋H2OClO－＋H2↑‎ ‎(3)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋‎ ‎②0.01 mol 解析　(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近产生NaOH。‎ ‎(2)要制取“84”消毒液，应创造氯气和氢氧化钠反应生成NaClO的环境，为了使反应更充分，则下面电极生成氯气，上面电极附近有NaOH生成，上面电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极。‎ ‎(3)①依据题干信息，阳极Cl－被氧化为ClO2，根据电子守恒和电荷守恒，写出电极反应式。②电极上得到或失去一个电子，电解质溶液中必然有一个阳离子通过阳离子交换膜。‎ ‎13．铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。‎ ‎(1)在如图装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中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(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。‎ 将含Cr2O的废水通入电解槽内，用铁做阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为_____________________________。‎ 阴极上Cr2O、H＋、Fe3＋都可能放电。若Cr2O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)3CrO，则阴极区溶液pH的范围为____________。‎ 答案　(1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化 ‎(2)阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，使c(H＋)增大，从而导致反应2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O发生 (3)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O　8＜pH＜10(或10＞pH＞8)‎ 解析　(1)由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化。‎ ‎(3)阳极生成的Fe2＋和Cr2O发生反应，其离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O；若H＋放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，根据题意，若生成Cr(OH)3则10－6 mol·L－1＜c(OH－)＜10－4 mol·L－1，则阴极区溶液pH的范围为8＜pH＜10。‎