2020届高考化学二轮复习 疯狂专练12 电解池（含解析）

电解池主要考查电解池的工作原理、电解产物的判断及相关电极反应的书写、电解的规律及有关计算、电解原理的应用。1．【2018北京卷】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是（）A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼2．【2019年江苏卷】CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：________。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________。3.【2019年北京卷】氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到考点说明××××××××考点透视××××××××H2和O2。①制H2时，连接_______________。产生H2的电极反应式是_______________。②改变开关连接方式，可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。1．下列示意图与化学用语表述内容不相符的是（水合离子用相应离子符号表示）（）ABCDNaCl溶于水电解CuCl2溶液CH3COOH在水中电离H2与Cl2反应能量变化NaCl=Na++Cl−CuCl2=Cu2++2Cl−CH3COOHCH3COO−+H+H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=−183kJ·mol−12．KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液200mL，其中c(NO−3)=2mol·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2.24L气体(标准状况)，假设电解后溶液体积不变，下列说法正确的是（）A．原混合溶液中c(K+)=0.5mol·L-1B．电解得到的Cu的物质的量为0.2molC．上述电解过程中共转移0.4mol电子D．电解后溶液中c(H+)=2mol·L-13．利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的考点突破××××××××是（）A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，Y附近能得到氢氧化钠B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属D．外加电流的阴极保护法中，X是待保护金属4．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是（）A．放电时，ClO−4向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为：3CO2+4e－=2CO2−3+CD．充电时，正极反应为：Na++e－=Na5．下列表述不正确的是（）ABCD盐桥中的Cl－移向AgNO3溶液a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝纯铜的电极反应式为：Cu2++2e－=Cu正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－6．如图某工厂用NO气体制取NH4NO3溶液，下列说法正确的是（）A．阳极的电极反应式为：NO-3e−+2H2O=NO−2+4H+B．物质B与物质C是同一种物质C．A物质可为氨气D．阴、阳两极转移的电子数之比为5∶37．银Ferrozine法检测甲醛的原理：①在原电池装置中，氧化银将甲醛充分氧化为CO2②Fe3+与①中产生的Ag定量反应生成Fe2+③Fe2+与Ferrozine形成有色物质④测定溶液的吸光度(吸光度与溶液中有色物质的浓度成正比)。下列说法不正确的是（）A．①中负极反应式：HCHO-4e−+H2O=CO2+4H+B．①溶液中的H+由Ag2O极板向另一极板迁移C．测试结果中若吸光度越大，则甲醛浓度越高D．理论上消耗的甲醛与生成的Fe2+的物质的量之比为1∶48．以CH4、O2、熔融Na2CO3组成的燃料电池电解制备N2O5，装置如图所示。下列说法正确的是（）A．石墨1为电池负极，Pt2为电解池阳极B．石墨2上的电极反应为：-2-223O+2CO-4e=2COC．阳极的电极反应为：N2O4+H2O-2e−=N2O5+2H+D．每制得1molN2O5，理论上消耗标况下2.8L的CH49．高锰酸钾在化工医药、水处理等很多方面有重要应用，可以用电解法制备，装置如下。直流电源采用乙烷—空气的碱性燃料电池。下列说法不正确的是(已知电流效率η=生成目标产物转移电子数转移电子总数×100%)（）A．电源负极的电极反应式为C2H6-14e−+18OH−=2CO2−3+12H2OB．该离子交换膜为阴离子交换膜C．a极为直流电源的正极D．若消耗0.02mo12O，产生0.055mol4KMnO，则η68.75%一、考点透视1.【答案】D【解析】A项，对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A项正确；B项，①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe(CN)6]答案与解析××××××××将Fe氧化成Fe2+，B项正确；C项，对比①②，①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C项正确；D项，由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D项错误；答案选D。【点拨】K3[Fe(CN)6]溶液可用来检验Fe2+的存在。2.【答案】（2）CO2+H++2e−=HCOO−或CO2+HCO−3+2e−=HCOO−+CO2−3阳极产生O2，pH减小，HCO−3浓度降低；K+部分迁移至阴极区【解析】（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2+H++2e−=HCOO−或CO2+HCO−3+2e−=HCOO−+CO2−3；②阳极反应式为2H2O-4e－=O2↑+4H+，阳极附近pH减小，H+与HCO−3反应，同时部分K+迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低。【点拨】本题的难点（2）电极反应式的书写，阴极反应是将CO2还原成HCOO－，先写出CO2+2e－→HCOO－，然后根据原子守恒和电荷守恒，得出CO2+H++2e−=HCOO−或CO2+HCO−3+2e−=HCOO−+CO2−3。3.【答案】（2）K12H2O+2e−=H2↑+2OH−连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移【解析】（2）①电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e−=H2↑+2OH−；③电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e-+H2O⇌Ni(OH)2+OH-，当连接K1时，Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。【点拨】在电解池中，电极放电规律及阴极发生还原反应、阳极发生氧化反应是解题关键，氢离子放电变成氢气发生还原反应，电极连接的电源的负极。二、考点突破1.【答案】B【解析】A．NaCl为强电解质，NaCl溶于水，NaCl在水分子作用下，自发解离为Na+和Cl−，故电离方程式为NaCl=Na++Cl−，故A不符合题意；B．电解氯化铜溶液，铜离子向阴极移动，得电子，发生电极反应为：Cu2++2e−=Cu，氯离子向阳极移动，失电子，发生电极反应为：2Cl−+2e−=Cl2，所以电解总反应为：Cu2++2Cl−=====通电Cu+Cl2↑，故B符合题意；C．CH3COOH为弱电解质，溶于水部分电离，因此电离方程式为CH3COOHCH3COO−+H+，故C不符合题意；D．由图可知，反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热等于断裂反应物分子中的化学键吸收的总能量（436kJ/mol+243kJ/mol=679kJ/mol），与形成生成物分子中化学键放出的总能量（431kJ/mol×2=862kJ/mol）之差，即放热183kJ/mol，放热∆H为负值，所以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)∆H=-183kJ/mol，故D不符合题意。【点拨】本题所选四个实验（或原理）均取材于课本，可见高考题越来越回归于课本。本题综合考查化学用语，涉及强、弱电解质的电离、电解方程式的书写，化学反应热的计算，题目把化学用语与化学反应原理巧妙地结合。2.【答案】C【解析】电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上先铜离子放电生成铜单质，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，气体的物质的量==0.1mol；每生成1mol氧气转移4mol电子，每生成1mol氢气转移2mol电子，每生成1mol铜转移2mol电子，所以根据转移电子守恒得铜的物质的量==0.1mol，则铜离子的物质的量浓度==0.5mol/L，根据电荷守恒得钾离子浓度=2mol·L−1-0.5mol/L×2=1mol/L；A．根据分析知，原混合溶液中c(K+)为1mol·L−1，故A错误；B．根据以上分析知，铜的物质的量为0.1mol，质量为6.4g，故B错误；C．转移电子的物质的量=0.1mol×4=0.4mol，故C正确；D．当电解硝酸铜时溶液中生成氢离子，当电解硝酸钾溶液时，实际上是电解水，所以电解后氢离子的物质的量为铜的2倍，为0.1mol×2=0.2mol，则氢离子浓度==1mol/L，故D错误；故选C。【点拨】明确离子放电顺序是解本题关键，电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上先铜离子放电生成铜单质，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，根据得失电子守恒计算铜的物质的量，再结合电荷守恒计算钾离子的浓度，据此分析解答。3.【答案】D【解析】A．氯碱工业上，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，阴极附近得到氢氧化钠，即Y附近能得到氢氧化钠，故A错误；B．铜的精炼中，粗铜作阳极X，纯铜作阴极Y，硫酸铜溶液作电解质溶液，故B错误；C．电镀工业上，Y是待镀金属，X是镀层金属，故C错误；D．外加电流的阴极保护法中，阴极是待保护金属，即Y是待保护金属，故D正确。【点拨】原电池原理和电解池原理是高考的热点，根据电解时离子的放电顺序、电镀、电解精炼、金属的腐蚀与防护来分析解答即可，具体分析：氯碱工业上，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，阳极上析出氯气，阴极上析出氢气，阴极附近得到氢氧化钠；铜的精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液；电镀工业上，镀层作阳极，镀件作阴极；外加电流的阴极保护法中，阴极是待保护金属，基础性知识考查，要求强调知识面的熟悉程度，据此分析解题。4.【答案】D【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。A．放电时是原电池，阴离子ClO−4向负极移动，A正确；B．电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；C．放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−＝2CO2−3+C，C正确；D．充电时是电解，正极与电源的正极相连，