专题17：电解池

试卷更新日期：2020-09-09 类型：一轮复习

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一、单选题

1. 下列说法正确的是（）

A、碱性锌锰电池是二次电池 B、铅蓄电池是一次电池 C、二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生 D、燃料电池的活性物质大量储存在电池内部

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2. 用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池原理如图所示，下列说法正确的是（）

A、放电时，OH^-移向镍电极 B、放电时，负极的电极反应为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O C、充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连 D、充电时，阴极附近的pH减小

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3. 某研究小组在电压为24V时进行如下实验，电解3分钟后，发现下列现象。

编号	①	②	③
装置
现象	小灯泡微弱发光，两极均产生气泡，阳极附近出现白色浑浊，阴极附近无明显变化	两极均产生气泡，溶液无明显变化	两极均产生气泡，阳极附近出现白色浑浊，阴极附近无明显变化

下列说法正确的是（）

A、①中小灯泡微亮是因为Ca(OH)₂是弱电解质 B、对比①和②，白色浑浊的出现与电极材料无关 C、对比①和③，白色浑浊是由于OH^-迁移到阳极使Ca(OH)₂沉淀析出 D、阳极附近白色沉淀的成分可能是CaCO₃

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4. 电解高浓度 $RCOONa$ (羧酸钠)的 $NaOH$ 溶液，在阳极 ${RCOO}^{-}$ 放电可得到 $R - R$ (烷烃)。下列说法错误的是（）

A、电解总反应方程式： $2 RCOONa + 2 H_{2} O \begin{matrix} \underline{\underline{通电}} \end{matrix} R - R + 2 {CO}_{2} ↑ + H_{2} ↑ + 2 NaOH$ B、 ${RCOO}^{-}$ 在阳极放电，发生氧化反应 C、阴极的电极反应： $2 H_{2} O + 2 e^{-} = 2 {OH}^{-} + H_{2} ↑$ D、电解 ${CH}_{3} COONa$ 、 ${CH}_{3} {CH}_{2} COONa$ 和 $NaOH$ 混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷

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5. 采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是（）

A、阳极反应为 $2 H_{2} O - 4 e^{-} = 4 H^{+} + O_{2} ↑$ B、电解一段时间后，阳极室的pH未变 C、电解过程中，H⁺由a极区向b极区迁移 D、电解一段时间后，a极生成的O₂与b极反应的O₂等量

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6. 太阳能电池在日常生活中已广泛应用，一种替代硅光电池的全天候太阳能电池已投入商用，其工作原理如图。下列说法错误的是（）

A、硅太阳能电池工作原理与该电池不相同 B、夜间时，该电池相当于蓄电池放电，a 极发生氧化反应 C、光照时，b 极的电极反应式为VO²⁺﹣e^﹣+H₂O＝VO ${}_{2}^{+}$ +2H⁺ D、光照时，每转移 1mol 电子，有 2 mol H⁺ 由 b 极区经质子交换膜向 a 极区迁移

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7. 图中装置通过控制开关连接K₁或K₂ ，可利用太阳能电池电解水制高纯氢。下列说法错误的是（）

A、制H₂时，连接K₁ B、制O₂时，电极3的反应式：NiOOH+H₂O+e^-=Ni(OH)₂+OH^- C、交替连接K₁和K₂ ，可使电极3得以循环使用 D、上述过程，若用酸性电解质一样可以实现上述过程

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8. 电化学原理在化学工业中有广泛的应用。根据如下工作原理图，下列说法正确的是（）

A、电极Y为正极，电极反应式为： $O_{2} + 4 e^{-} + 4 H^{+} = 2 H_{2} O$ B、若W为饱和食盐水（滴有几滴酚酞溶液），则工作一段时间后a电极附近溶液变红 C、若a为粗铜（含Zn、Ag等杂质），W为CuSO₄溶液，工作一段时间后 $c ({Cu}^{2+})$ 减小 D、若a为银棒，b为铜棒，W为AgNO₃溶液，工作一段时间后发现铜棒增重2.16g，则X电极消耗氢气0.224L

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9. 工业上联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。实验过程中取样测丙溶液的 pH 值，pH 试纸显红色。下列有关说法正确的是（）

A、a 电极的电极反应式为：2H^＋＋ 2e^-= H₂↑ B、联合生产过程中需添加补充 Na₂SO₄ C、离子交换膜 d 为阴离子交换膜 D、每转移 0.1 mol 电子，产生 1.12 L 的气体乙

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10. 图为氯碱工业的简易装置示意图，其中两电极均为惰性电极，下列说法正确的是（）

A、粗盐水中含有的少量Ca²⁺和Mg²⁺可用NaOH除去 B、阳离子交换膜允许Na⁺通过，而阻挡了Cl₂进入B室 C、a处得到的是浓NaOH溶液 D、饱和食盐水从B室底部加入

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二、实验探究题

11. 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

完成下列填空：

(1)、写出电解饱和食盐水的离子方程式。

(2)、离子交换膜的作用为。

(3)、精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”)

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12. 某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

(1)、甲池为(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH₃OH电极的电极反应式为。

(2)、乙池中A(石墨)电极的名称为(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为。

(3)、当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O₂的体积为mL(标准状况下)，丙池中极析出g铜(填C或D)。

(4)、若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)、一种以肼(N₂H₄)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。
负极反应式为；

正极反应式为。

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13. 某小组电解K₂Cr₂O₇溶液，研究过程如下：

(1)、实验一电压不同时，用石墨电极电解硫酸酸化的pH＝2.5的饱和K₂Cr₂O₇ 溶液，实验现象如下：

电压/V	实验现象
2.0	阳极缓慢产生少量气泡，阴极没有气泡
3.0	阳极产生较多气泡，阴极产生少量气泡
＞5.0	两极均快速产生大量气泡，阴极产生气泡的速率约为阳极的2倍

阳极产生的气体是。

(2)、电压为2.0 V时，阴极区检出Cr³⁺ ，结合实验现象判断在阴极放电的主要离子是。

(3)、电压高于5.0 V时，被电解的主要物质是。

(4)、实验二探究其他因素对电解K₂Cr₂O₇溶液的影响。用相同强度的稳恒电流（单位时间内转移的电子数始终相同），分别电解3份500 mL相同浓度的K₂Cr₂O₇溶液，电解时间均为30 min。实验结果如下：

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
电极材料	阴极：石墨阳极：石墨	阴极：石墨阳极：石墨	阴极：石墨阳极：铁
加入的物质	1 mL浓硫酸	1 mL浓硫酸、少量硫酸铁	1 mL浓硫酸
电极表面是否产生气泡	两极均产生气泡	两极均产生气泡	阴极：产生气泡阳极：无明显气泡产生
Cr₂O₇²⁻还原率/%	12.7	20.8	57.3
阴极变化	实验结束后取出电极，仅Ⅰ中阴极上附着银白色固体，经检验为金属Cr

对比Ⅰ、Ⅱ可知，阴极表面是否析出金属Cr，以及Ⅱ中Cr₂O₇²⁻的还原率提高均与填离子符号）有关。

(5)、Ⅲ中Cr₂O₇²⁻还原率较Ⅰ、Ⅱ有较大提高，分析其原因：

①阳极区：阳极反应：，进而使Cr₂O₇²⁻被还原。

②阴极区：由于，进而促进了Cr₂O₇²⁻在阴极区被还原，依据的实验现象是。

(6)、工业上处理含C_r2O₇²⁻的废水，用铁作阳极，控制一定的电压，初始pH为3～4，将Cr₂O₇²⁻最终转化为难溶的Cr(OH)₃除去，结合上述实验，电压不宜过高、pH不宜过小的目的，除节约成本和防止腐蚀设备外，还有。

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三、综合题

14. 如图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。按要求回答下列问题。

(1)、打开K₂ ，合并K₁。A的电极反应为。最终可观察到的现象是。

(2)、打开K₁ ，合并K₂。F极的电极反应为，检验F极产生气体的方法是。

(3)、若往U形管中滴加酚酞，进行(1)(2)操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是，原因是。

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15. 石油炼制过程中产生的H₂S是一种有毒气体，其有效利用是亟需解决的问题。

(1)、H₂S的电子式是。

(2)、热分解法处理H₂S
H₂S(g)=H₂(g)+S(s)    ΔH₁

已知：i.2H₂S(g)+SO₂(g)=3S(s)+2H₂O(l)    ΔH₂

ii.S(s)+O₂(g)=SO₂(g)    ΔH₃

①利用ΔH₂和ΔH₃计算ΔH₁时，还需要利用反应的ΔH。

②直接加热分解H₂S转化率低，科学家发现MoS₂可以催化H₂S分解制取氢气和硫磺，多孔陶瓷膜可以使氢气选择性分离。科学家使用沉积有MoS₂的多孔陶瓷膜装置进行反应的原因有。

(3)、电化学法处理H₂S
为避免硫磺沉积在阳极，将氧化吸收和电解制氢过程分开进行，装置如图所示。氧化吸收器中为Fe₂(SO₄)₃溶液，电解反应器中，以石墨为阳极，以Pt为阴极，中间用质子交换膜隔开。

①氧化吸收器中反应的离子方程式为。

②电解反应器中，阴极的电极反应式为。

③电解反应器的作用是(写出2点)。

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16. 电解精炼铜的阳极泥中主要含Ag、Au等贵重金属，还含有少量 CeF₄。以下是从精炼铜的阳极泥中回收银、金的流程图：

已知：①Ce 常见的化合价为+3、+4 价；②CeF₄ 很稳定，1000℃ 时仍不分解。

(1)、①酸浸步骤中有少量黄绿色气体生成，滤液 1 中含有CeCl₃ ，写出焙烧渣酸浸生成 CeCl₃的化学方程式。

(2)、铜阳极泥氧化时，采用“低温焙烧”而不采用“高温焙烧”的原因是

(3)、“②浸金”反应中， H₂SO₄的作用为，该步骤的分离操作中，需要对所得的 AgCl 进行水洗。判断 AgCl 已经洗涤干净的方法是：取最后一次洗涤液，滴试剂，出现现象，证明 AgCl 未洗涤干净。

(4)、氯金酸(HAuCl₄)在 pH 为 2~3 的条件下被草酸还原为 Au，同时放出二氧化碳气体，写出该反应方程式

(5)、甲醛还原法沉积银，（Ag(SO₃ )₂ ^3-）通常是在搅拌下于室温及弱碱性条件下进行，甲醛被氧化为碳酸氢根离子，则该反应的离子方程式为

(6)、电解法精炼银，用 10A 的电流电解 30min，若电解效率(通过一定电量时阴极上实际沉积的金属质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比)为 80%，此时可得到银单质的质量为 (保留 1 位小数，法拉第常数 96500C/mol)。

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17. 维持pH的稳定对生命体的生理活动、化学电源的高效工作等具有重要意义。

(1)、常温下，在不同试剂中加入酸或碱后体系pH的变化如下表所示。

试剂	pH
试剂	初始	通入0.01 mol HCl气体	加入0.01 mol NaOH固体
i.1 L H₂O	7	a	12
ii.0.10 mol CH₃COOH+0.10 mol CH₃COONa配制成1 L的溶液	4.76	4.67	4.85

①a=(忽略通入HCl气体前后体系的体积变化)。

②结合化学用语解释试剂ii显酸性的原因：。

③试剂ii中微粒浓度关系正确的有(填序号)。

a. c(CH₃COOH)>c(Na⁺)>c(CH₃COO^-)

b. 2c(H⁺)=c(CH₃COO^-)-c(CH₃COOH)+2c(OH^-)

c. c(CH₃COOH)+c(CH₃COO^-)=0.2 mol/L

④由表中数据可知，试剂ii的pH受一定量的酸和碱的影响不大。溶液的这种能对抗外来少量强酸、强碱或适当稀释，而保持溶液的pH几乎不变的作用称为缓冲作用。下列溶液具有缓冲作用的是(填序号)。

a. HCl—NaCl b. Na₂CO₃—NaHCO₃ c. NH₃·H₂O-NH₄Cl d. KOH—KCl

(2)、缓冲溶液应用在某种液钒电池中能稳定电池的输出电流，该电池装置示意图如下图所示，电池的总反应如下：

Zn+2VOSO₄+2H₂SO₄ $⇌_{充电}^{放电}$ ZnSO₄+V₂(SO₄)₃+2H₂O

已知：VOSO₄和V₂(SO₄)₃的电离方程式分别为VOSO₄=VO²⁺+SO₄^2-；V₂(SO₄)₃=2V³⁺+3SO₄^2-；

①放电时，B室中c(H⁺)(填“增大”“减小”或“不变”)，结合化学用语说明理由：。

②充电时，A室中的c(H⁺)变化缓慢的原因是。

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