2020屆高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題3第18講電解池及其應(yīng)用練習(xí)（含解析）蘇教版.docx

第18講電解池及其應(yīng)用一、 單項(xiàng)選擇題1. (2018河南信陽期末)某興趣小組設(shè)計(jì)如下圖微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí),斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;一段時(shí)間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是()A. 斷開K2,閉合K1時(shí),總反應(yīng)的離子方程式:2H+2Cl-Cl2+H2B. 斷開K2,閉合K1時(shí),石墨電極附近溶液變紅C. 斷開K1,閉合K2時(shí),銅電極上的電極反應(yīng)式:Cl2+2e-2Cl-D. 斷開K1,閉合K2時(shí),石墨電極作正極2. (2018山東聊城二模)NaClO2(亞氯酸鈉)是常用的消毒劑和漂白劑,工業(yè)上可采用電解法制備,工作原理如下圖所示。下列敘述正確的是()A. 若直流電源為鉛蓄電池,則b極為PbB. 陽極反應(yīng)式為ClO2+e-ClO2-C. 交換膜左側(cè)NaOH的物質(zhì)的量不變,氣體X為Cl2D. 制備18.1 g NaClO2,理論上有0.2 mol Na+由交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移3. (2018河南洛陽三模)目前正在研發(fā)的兩種由電化學(xué)制取氨的裝置如圖1和圖2所示。 圖1 圖2下列說法正確的是()A. 工作時(shí),O2-向X 極移動,H+向Z極移動B. 兩個(gè)電解池的電解總反應(yīng)式完全相同C. 兩個(gè)電解池生成相同量NH3時(shí),電路中流過電子的物質(zhì)的量相同D. 隨著反應(yīng)的進(jìn)行,兩種電解池中電解質(zhì)不斷減少,需及時(shí)補(bǔ)充電解質(zhì)4. (2018河南名校)Na2FeO4是制造高鐵電池的重要原料,同時(shí)也是一種新型的高效凈水劑。在工業(yè)上通常利用下圖裝置生產(chǎn)Na2FeO4,下列有關(guān)說法不正確的是()A. 右側(cè)電極反應(yīng)式:Fe+8OH-6e-FeO42-+4H2OB. 左側(cè)為陽離子交換膜,當(dāng)Cu電極生成1 mol氣體時(shí),有2 mol Na+通過陽離子交換膜C. 可以將左側(cè)流出的氫氧化鈉補(bǔ)充到該裝置中部,以保證裝置連續(xù)工作D. Na2FeO4具有強(qiáng)氧化性且產(chǎn)物為Fe3+,因此可以利用Na2FeO4除去水中的細(xì)菌、固體顆粒以及Ca2+等5. (2018山東臨沂期末)四甲基氫氧化銨(CH3)4NOH常用作電子工業(yè)清洗劑,以四甲基氯化銨(CH3)4NCl為原料,采用電滲析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如右圖所示(a、b為石墨電極,c、d、e為離子交換膜)。下列說法正確的是()A. M為正極B. c、e均為陽離子交換膜C. b極的電極反應(yīng)式:2H2O-4e-O2+4H+D. 制備1 mol (CH3)4NOH,a、b兩極共產(chǎn)生0.5 mol氣體6. (2018河南4月適應(yīng)性考試)工業(yè)上電解NO制備NH4NO3,其工作原理如下圖所示(圖中電極均為石墨電極)。下列說法錯(cuò)誤的是()A. a極連接電源的負(fù)極B. 陽極反應(yīng)為NO+5e-+6H+NH4+H2OC. 總反應(yīng)式為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3D. 為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補(bǔ)充物質(zhì)A,A是NH37. (2018武漢4月調(diào)研)某鎳冶煉車間排放的漂洗廢水中含有一定濃度的Ni2+和Cl-,圖甲是雙膜三室電沉積法回收廢水中Ni2+的示意圖,圖乙描述的是實(shí)驗(yàn)中陰極液pH與鎳回收率之間的關(guān)系。下列說法不正確的是()甲 乙A. 交換膜b為陰離子交換膜B. 陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2+4H+C. 陰極液pH=1時(shí),鎳的回收率低主要是有較多H2生成D. 濃縮室得到1 L 0.5 molL-1鹽酸時(shí),陰極回收得到11.8 g鎳8. (2018濟(jì)南二模)為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,氯堿工業(yè)中相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(電極均為惰性電極,圖中未標(biāo)出)。下列說法正確的是()A. A1區(qū)域?yàn)殛帢O區(qū),電解過程中,溶液pH增大B. B2區(qū)域中發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e-+4H+2H2OC. 若兩池中所用離子膜類型相同,則abD. 利用整套裝置最終獲得的產(chǎn)品是氫氣、氯氣和燒堿9. (2018石家莊模擬)NaBH4燃料電池具有理論電壓高、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。以該燃料電池為電源電解精煉銅的裝置如下圖所示。下列說法不正確的是()A. 離子交換膜應(yīng)為陽離子交換膜,Na+由左極室向右極室遷移B. 該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為BH4-+8OH-8e-BO2-+6H2OC. 電解池中的電解質(zhì)溶液可以選擇CuSO4溶液D. 每消耗2.24 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),A電極的質(zhì)量減輕12.8 g10. (2018河南洛陽期末)下圖是一種正投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。放電前,被膜隔開的電解質(zhì)為Na2S2和NaBr3,放電后分別變?yōu)镹a2S4和NaBr。下列敘述正確的是()A. 放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為3NaBr-2e-NaBr3+2Na+B. 充電時(shí),陽極反應(yīng)為2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+C. 放電時(shí),Na+經(jīng)過離子交換膜,由b池移向a池D. 用該電池電解飽和食鹽水,產(chǎn)生2.24 L H2時(shí),b池生成17.40 g Na2S411. (2018廣東佛山質(zhì)檢)鋰空氣充電電池有望成為電動汽車的實(shí)用儲能設(shè)備。工作原理示意圖如下圖,下列敘述正確的是()A. 該電池工作時(shí)Li+向負(fù)極移動B. Li2SO4溶液可作該電池電解質(zhì)溶液C. 電池充電時(shí)間越長,電池中Li2O 含量越多D. 電池工作時(shí),正極可發(fā)生:2Li+O2+2e-Li2O212. (2018廣東茂名五校聯(lián)盟3月)摩拜單車?yán)密嚮@處的太陽能電池板向智能鎖中的鋰離子電池充電,電池反應(yīng)原理為LiCoO2 +6CLi1-xCoO2+LixC6,結(jié)構(gòu)如下圖所示。下列說法正確的是()A. 放電時(shí),正極質(zhì)量增加B. 充電時(shí),鋰離子由右向左移動C. 該鋰離子電池工作時(shí),涉及的能量形式有3 種D. 充電時(shí),陽極的電極反應(yīng)式為Li1-xCoO2+xLi+xe-LiCoO213. (2018廣東韶關(guān)二模)某手機(jī)電池采用了石墨烯電池,可充電5 min,通話2 h。一種石墨烯鋰硫電池(2Li+S8Li2S8)工作原理示意圖如下圖。下列有關(guān)該電池的說法不正確的是()A. 金屬鋰是所有金屬中比能量最高的電極材料B. 充電時(shí)A電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)C. 充電時(shí)B電極的反應(yīng):Li2S8-2e-2Li+S8D. 使用手機(jī)時(shí)電子從A電極經(jīng)過電路板流向B電極,再經(jīng)過電解質(zhì)流回A電極14. (2018廣東清遠(yuǎn)期末)已知LiAl/FeS電池是一種新型的車載可充電電池,該電池采用Li+交換膜。對該電池充電時(shí), 陽極的電極反應(yīng)式為Li2S+Fe-2e-2Li+FeS。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A. 化合物L(fēng)iAl具有強(qiáng)還原性,作負(fù)極材料B. 放電時(shí),電子從LiAl極經(jīng)過Li+交換膜流向FeS極C. 放電時(shí)發(fā)生的總反應(yīng)式為2Li+FeSLi2S+FeD. 為了延長電池的使用壽命,可以隔一段時(shí)間添加含電解質(zhì)的水溶液15. (2018山東煙臺期末)次磷酸(H3PO2)為一元中強(qiáng)酸,具有較強(qiáng)的還原性,可用電滲析法制備,“四室電滲析法”工作原理如下圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。下列敘述不正確的是()A. 陽極反應(yīng)為2H2O-4e-O2+4H+B. 產(chǎn)品室中發(fā)生反應(yīng)H+H2PO2-H3PO2,該法還可得副產(chǎn)品NaOHC. 原料室中H2PO2- 向左移動,Na+ 向右移動,該室pH 升高D. 陽膜1的主要作用是防止H2PO2- 進(jìn)入陽極室被氧化并允許H+通過二、 非選擇題16. (1) (2018廣東肇慶二模)利用下圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2,并用陰極排出的溶液吸收NO2。陽極的電極反應(yīng)式為。在堿性條件下,用陰極排出的溶液吸收NO2,使其轉(zhuǎn)化為無害氣體N2,同時(shí)有SO42-生成,該反應(yīng)的離子方程式為。(2) (2017唐山二模)用電解法處理Na2S溶液是處理硫化氫廢氣的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖。已知陽極反應(yīng)為xS2-2(x-1)e-Sx2-,則陰極的電極反應(yīng)式是,當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移n mol e-時(shí),產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積為。17. (2018山東煙臺期末)鉻是常見的過渡金屬之一,研究鉻的性質(zhì)具有重要意義。(1) 在上圖裝置中,觀察到裝置甲銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體;而裝置乙銅電極上無氣體產(chǎn)生,鉻電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體。由此可得到的結(jié)論是 。(2) 工業(yè)上使用下圖裝置,采用石墨作電極電解Na2CrO4溶液,使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,其轉(zhuǎn)化原理為。(3) CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它們是工業(yè)廢水造成鉻污染的主要原因。要將Cr()轉(zhuǎn)化為Cr () 常見的處理方法是電解法和鐵氧磁體法。電解法:將含Cr2O72-的廢水通入電解槽內(nèi),用鐵作陽極,在酸性環(huán)境中,加入適量的NaCl 進(jìn)行電解,使陽極生成的Fe2+和Cr2O72-發(fā)生反應(yīng),其離子方程式為。陰極上Cr2O72- 、H+、Fe3+都可能放電。若Cr2O72-放電,則陰極的電極反應(yīng)式為; 若H+放電,則陰極區(qū)形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,已知常溫下Cr3+ Cr(OH)3CrO2-,則陰極區(qū)溶液pH的范圍為。鐵氧磁體法:在含Cr () 的廢水中加入綠礬,在pHa%,則可將左側(cè)流出的NaOH補(bǔ)充到該裝置中部,以保證裝置連續(xù)工作,C項(xiàng)正確;Na2FeO4具有強(qiáng)氧化性,可利用Na2FeO4除去水中的細(xì)菌,Na2FeO4的還原產(chǎn)物為Fe3+,Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體,Fe(OH)3膠體可吸附固體顆粒,但用Na2FeO4不能除去水中的Ca2+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5. B解析根據(jù)氯離子的移動方向可知,a為陰極,b為陽極,所以M為負(fù)極,A錯(cuò)誤;由圖可知,(CH3)4N+通過c移向a極,生成(CH3)4NOH,Na+通過e,生成NaCl,故c、e均為陽離子交換膜,B正確;陽極的電極反應(yīng)式為4OH-4e-2H2O+O2,C錯(cuò)誤;a電極為氫離子放電生成氫氣,b電極為氫氧根放電生成氧氣,制備1 mol (CH3)4NOH轉(zhuǎn)移1 mol電子,根據(jù)得失電子守恒可知,a、b兩極共產(chǎn)生0.5 mol+0.25 mol=0.75 mol氣體,D錯(cuò)誤。6. B解析a極NONH4+,N的化合價(jià)降低,得到電子,a極應(yīng)為陰極,接電源的負(fù)極,故A正確;電極b為陽極,電極反應(yīng)式為NO-3e-+2H2ONO3-+4H+,故B錯(cuò)誤;陰極反應(yīng)式為NO+5e-+6H+NH4+H2O,總反應(yīng)式為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,故C正確;根據(jù)總反應(yīng)式,生成HNO3,為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,因此需要補(bǔ)充NH3,故D正確。7. D解析濃縮室最后得到0.5 molL-1鹽酸,陽極反應(yīng)為2H2O-4e-O2+4H+,H+通過交換膜a進(jìn)入濃縮室,陰極反應(yīng)為Ni2+2e-Ni,Cl-通過交換膜b進(jìn)入濃縮室,則交換膜b為陰離子交換膜,A、B正確;陰極是Ni2+和H+競爭放電,當(dāng)氫離子濃度大時(shí),氫離子放電生成H2,造成鎳的回收率低,C正確;生成(0.5-0.1)1 mol=0.4 mol HCl,轉(zhuǎn)移0.4 mol e-,若全部是Ni2+放電,則得到11.8 g Ni,但陰極還有少量H+放電,故得到Ni少于11.8 g,D錯(cuò)誤。8. C解析在電解池中生成的物質(zhì)只能是氫氧化鈉、氫氣和氯氣,由圖示可知,Y要進(jìn)入燃料池,所以Y為氫氣,X為氯氣。A1區(qū)域?yàn)殡娊獬氐年枠O,A錯(cuò)誤;燃料池的電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉,所以正極上應(yīng)該是氧氣得電子生成氫氧根離子,B錯(cuò)誤;電解飽和食鹽水用陽離子交換膜,所以燃料池中也是陽離子交換膜,在B裝置中Na+透過陽離子交換膜由左向右進(jìn)入B2區(qū)域中,同時(shí)B2中是氧氣得電子生成氫氧根離子,所以B2區(qū)域中氫氧化鈉濃度會增大,C正確;整套裝置中的氫氣在燃料池中被消耗了,所以氫氣不是最終產(chǎn)物,D錯(cuò)誤。9. D解析燃料電池中通入氧氣的一極為正極,氧氣得電子生成氫氧根離子,鈉離子通過離子交換膜進(jìn)入右極室得到濃氫氧化鈉溶液,故離子交換膜允許鈉離子通過,是陽離子交換膜,A正確;根據(jù)圖示,負(fù)極BH4-轉(zhuǎn)化為BO2-,故電極反應(yīng)式為BH4-+8OH-8e-BO2-+6H2O,B正確;電解池是電解精煉銅,電解質(zhì)溶液必須含有銅離子,可以選擇CuSO4溶液,C正確;A極連接正極,作為陽極,每消耗2.24 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),轉(zhuǎn)移電子0.4 mol,A極為粗銅,比銅活潑的金屬先放電,質(zhì)量減輕不一定為12.8 g,D錯(cuò)誤。10. C解析由題意可知,放電時(shí),右池(負(fù)極):2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+,左池(正極):NaBr3+2Na+2e-3NaBr, A、B錯(cuò),C正確;未說明標(biāo)準(zhǔn)狀況,D錯(cuò)誤。11. D解析原電池中,陽離子應(yīng)該向正極移動,A錯(cuò)誤;單質(zhì)鋰會與水反應(yīng),所以電解質(zhì)溶液不能使用任何水溶液,B錯(cuò)誤;電池充電是放電的逆反應(yīng),將正極反應(yīng)逆向進(jìn)行,Li2O含量減少,所以電池充電時(shí)間越長,Li2O 含量越少,C錯(cuò)誤;題目給出正極反應(yīng)為xLi+O2+xe-LixO2,當(dāng)x=2時(shí)反應(yīng)為2Li+O2+2e-Li2O2, D正確。12. A解析放電時(shí),正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Li1-xCoO2+xLi+xe-LiCoO2 ,所以正極質(zhì)量增加,A正確;充電時(shí),陽極生成Li+,Li+向陰極(C極)移動,即由左向右移動,B錯(cuò)誤;鋰離子電池工作時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,涉及2種能量形式之間的轉(zhuǎn)化,C錯(cuò)誤;充電時(shí),陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,D錯(cuò)誤。13. D解析A正確;原電池中陽離子向正極移動,由圖可知,放電時(shí)B為正極,A為負(fù)極,則充電時(shí)A為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),故B正確;充電時(shí)B為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),則B電極的反應(yīng)為Li2S8-2e-2Li+S8,故C正確;電子不能通過電解質(zhì)溶液,故D錯(cuò)誤。14. C解析LiAl是合金,不是化合物,A不正確;放電時(shí),電子從LiAl極經(jīng)過外電路流向FeS極,B不正確;C正確;負(fù)極材料易與水發(fā)生反應(yīng),故不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液,D不正確。15. C解析陽極反應(yīng)為2H2O-4e-O2+4H+,故A正確;陽極室H+通過陽膜1移向產(chǎn)品室,原料室的H2PO2-通過陰膜移向產(chǎn)品室,所以產(chǎn)品室中發(fā)生反應(yīng)H+H2PO2-H3PO2,陰極產(chǎn)生OH-,原料室的Na+通過陽膜2移向陰極室,所以該法還可得副產(chǎn)品NaOH,故B正確;