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2019-2020年高考化學(xué)復(fù)習(xí) 考點20 電解池練習(xí)
1.(xx四川理綜,4)用右圖所示裝置除去含CN-、
Cl-廢水中的CN-時,控制溶液pH為9~10,陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是( )
A.用石墨作陽極,鐵作陰極
B.陽極的電極反應(yīng)式:Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O
C.陰極的電極反應(yīng)式:2H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.除去CN-的反應(yīng):2CN-+5ClO-+2H+===N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
2.(xx福建理綜,11)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實驗裝置如圖所示,該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是( )
A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能
B.該裝置工作時,H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移
C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被還原
D.a(chǎn) 電極的反應(yīng)為:3CO2+18H+-18e-===C3H8O+5H2O
3.(xx浙江理綜,11)在固態(tài)金屬氧化物電解池中,高溫共電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式,基本原理如圖所示。下列說法不正確的是( )
A.X是電源的負(fù)極
B.陰極的電極反應(yīng)式是:H2O+2e-===H2+O2-、CO2+2e-===CO+O2-
C.總反應(yīng)可表示為:H2O+CO2H2+CO+O2
D.陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1
4.(xx山東理綜,29)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備,鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。
(1)利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為________溶液(填化學(xué)式),陽極電極反應(yīng)式為______________________________________________,
電解過程中Li+向________電極遷移(填“A”或“B”)。
(2)利用鈷渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制備鈷氧化物的工藝流程如下:
Co(OH)3溶解還原反應(yīng)的離子方程式為________________________________,鐵渣中鐵元素的化合價為________,在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2,測得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41 g,CO2體積為1.344 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則鈷氧化物的化學(xué)式為________。
1.(xx海南化學(xué),3)以石墨為電極,電解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列說法錯誤的是( )
A.陰極附近溶液呈紅色 B.陰極逸出氣體
C.陽極附近溶液呈藍(lán)色 D.溶液的pH變小
2.(xx廣東理綜,11)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為Al,其他電極均為Cu,則 ( )
A. 電流方向:電極Ⅳ→?→電極Ⅰ
B. 電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)
C. 電極Ⅱ逐漸溶解
D. 電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-===Cu
3.(xx海南化學(xué),12)下圖所示的電解池Ⅰ和Ⅱ中,a、b、c和d均為Pt電極。電解過程中,電極b和d上沒有氣體逸出,但質(zhì)量均增大,且增重b
Al3+,故陰極上發(fā)生的反應(yīng)是2H++2e-===H2↑,陰極產(chǎn)物為H2。
答案 負(fù) 4Al2Cl+3e-===Al+7AlCl H2
8.解析 根據(jù)電解NO制備NH4NO3的工作原理圖知:陰極反應(yīng)式為3NO+15e-+18H+===3NH+3H2O,陽極反應(yīng)式為5NO-15e-+10H2O===5NO+20H+,總反應(yīng)式為:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3為了使電解產(chǎn)生的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3應(yīng)補(bǔ)充NH3。
答案 NH3 根據(jù)反應(yīng):8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,電解產(chǎn)生的HNO3多
9.解析 (1)由于從發(fā)生了得電子的還原反應(yīng),故D為陰極,E為陽極,A為負(fù)極,B為正極,導(dǎo)線中電子移動方向為A→D。(2)由①知D電極生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為。(3)由(1)知,E電極反應(yīng)為2H2O-4e-===4H++O2↑,則生成2.8 mol O2轉(zhuǎn)移的電子為2.8 mol4=11.2 mol,電解過程中通過陰、陽極的電子數(shù)目相等,即陰極得到電子也為11.2 mol,陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為C6H6+6H++6e-===C6H12,2H++2e-===H2↑,設(shè)參加反應(yīng)的苯的物質(zhì)的量為x,其轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6x,生成的H2為 mol,依題意得100%=10%,x=1.2。生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子為1.2 mol6=7.2 mol,電流效率η=100%≈64.3%。
答案 (1)A→D
(2)
(3)64.3%
10.解析 (1)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),由于OH-的放電性大于SO,則在反應(yīng)中OH-失去電子,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑。
(2)陽極室H2O放電產(chǎn)生H+,H+進(jìn)入產(chǎn)品室,原料室中的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,兩者發(fā)生反應(yīng):H++H2POH3PO2。
(3)如果撤去陽膜,H2PO或H3PO2可能被氧化為PO。
答案 (1)2H2O-4e-===O2↑+4H+
(2)陽極室的H+穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3PO2
(3)PO H2PO或H3PO2被氧化
11.解析 (1)根據(jù)Mn的化合價,從+2價→+4價,失電子發(fā)生氧化反應(yīng),則陽極電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+。
(2)①電解時,陰極溶液中的陽離子放電,即水溶液中的H+放電生成H2和OH-。②由題給反應(yīng)可知,陽極區(qū)生成了S,S可以理解為(n-1)S+S2-,加入稀硫酸生成S單質(zhì)同時還有H2S氣體。
答案 (1)Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+
(2)①2H2O+2e-===H2↑+2OH-
②S+2H+===(n-1)S↓+H2S↑
【兩年模擬試題精練】
1.A [A項是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能;B項是將水的勢能轉(zhuǎn)化成電能;C項是將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能;D項是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。]
2.C [銅與鹽酸不能直接發(fā)生反應(yīng),由于不是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),故不能設(shè)計成原電池,即A、B選項不符合;由于銅失去電子,故銅作陽極,與電源的正極相連,選項C符合。]
3.D [A項,Al3+氧化性小于H+,陰極上H+放電生成H2;B項,金屬鋁被氧化,做電解池的陽極。]
4.D [鈦電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),A項錯誤;銅作陽極,陽極上銅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),陽極反應(yīng)式為2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,OH-由陰極區(qū)遷移到陽極區(qū)參與反應(yīng),離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜,C項錯誤,D項正確;由陰極區(qū)遷移過來的OH-在陽極全部參與反應(yīng);陽極附近溶液的pH不變,B項錯誤。]
5.C [三種物質(zhì)溶于水后,發(fā)生反應(yīng)Ba2++SO===BaSO4↓、Ag++Cl-===AgCl↓,則混合溶液的溶質(zhì)為KCl和KNO3。由題意,陰、陽兩極收集到的氣體體積之比為3∶2,所以陰極反應(yīng)為:2H++2e-===H2↑,陽極反應(yīng)為:2Cl--2e-===Cl2↑和4OH--4e-===O2↑+2H2O,陰、陽兩極共生成氫氣、氯氣和氧氣三種氣體,要使電解質(zhì)溶液復(fù)原,需要通入適量的HCl,還需要加入適量的水。]
6.A [A項,K與N連接時形成原電池,X為硫酸時,電池總反應(yīng)為Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑,所得溶液pH增大,正確;B項,X為NaCl溶液時,發(fā)生Fe的吸氧腐蝕反應(yīng),石墨是正極,正極反應(yīng)式:O2+4e-+2H2O===4OH-,錯誤;C項,K與M相連時形成電解池,X為硫酸,實質(zhì)發(fā)生電解水反應(yīng),H2O被消耗掉,則硫酸濃度增大,pH減小,錯誤;D項,是電解NaCl溶液,石墨是陽極,陽極反應(yīng)式:2Cl--2e-===Cl2↑,錯誤。]
7.A [A項,若電解液為CuCl2溶液,電解的總反應(yīng)為Fe+Cu2+===Fe2++Cu,無法得到Fe(OH)2,錯誤;B項,要得到Fe(OH)2,陰極即b電極發(fā)生H2O電離的H+放電反應(yīng),H+濃度減小,促進(jìn)H2O的電離,使得溶液中OH-濃度增大,故pH升高,正確;C項,電解質(zhì)溶液中陰離子應(yīng)向陽極移動,即向a電極移動,正確;D項,加入苯之前應(yīng)將電解液c加熱煮沸,以趕出溶解在其中的O2,防止Fe(OH)2被氧化,正確。]
8.解析 (1)由電池總反應(yīng)可知,鎂作負(fù)極;不能用熔融氯化鋁代替熔融氧化鋁作電解質(zhì),因為氯化鋁為共價化合物,熔融時不電離,不能導(dǎo)電。(2)電解精煉時,不純的金屬作陽極,純的金屬作陰極,純金屬的可溶性鹽作電解質(zhì)溶液。(3)電鍍時鍍件作陰極,鍍層金屬作陽極,含有鍍層金屬離子的可溶性鹽作電解質(zhì)溶液。
答案 (1)Mg 不能,氯化鋁是共價化合物,熔融時不電離,不能導(dǎo)電
(2)Y 硫酸鎳溶液(或可溶性的鎳鹽)
(3)銅板 硫酸銅溶液(或可溶性的銅鹽)
9.解析 (1)K與a相連構(gòu)成原電池,鐵作為原電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng):Fe-2e-===Fe2+。(2)在Fe上鍍的金屬必須比鐵活潑,所以選擇Zn。(3)K與b相連構(gòu)成電解池,乙與電源負(fù)極相連,所以作為電解池的陰極。(4)A項,電解池中陽離子向陰極移動,錯誤;B項,甲極Cl-放電生成Cl2,Cl2可使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán),正確;C項,兩電極生成的是等量的H2和Cl2,應(yīng)通入HCl,若加入鹽酸會引進(jìn)H2O,使溶液濃度變稀,錯誤;D項,陰極Cl-放電結(jié)束后OH-放電得到O2,錯誤。(5)乙電極是H+放電,所以該電極處產(chǎn)生了大量的OH-,加入酚酞溶液變紅;乙電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,n(e-)=2n(H2)=222.4 mL22.4 molL-1=0.002 mol
c(H+)====0.01 molL-1,所以pH=12。
答案 (1)負(fù) Fe-2e-===Fe2+
(2)B
(3)陰 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(4)B
(5)乙 0.002 12
10.解析 (1)電解液中陽離子由左至右,故左邊是陽極,右邊是陰極(b是陰極)。(2)陰極產(chǎn)生的是H2,n(H2)=0.005 mol,需要轉(zhuǎn)移的電子為0.01 mol,通過陽離子交換膜的為H+,故n(H+)=0.01 mol;陰極區(qū)H+放電,pH變大。(3)根據(jù)電子得失守恒、電荷守恒和原子守恒得2ClO2+2CN-===N2+2CO2+2Cl-。
答案 (1)Cl--5e-+2H2O===ClO2↑+4H+ 陰極
(2)0.01 變大
(3)2ClO2+2CN-===N2+2CO2+2Cl-
11.解析?、?甲池為原電池,A為負(fù)極,甲醇失電子生成CO,丙池是電解水,設(shè)消耗水x g,10.00%100=10.99%(100-x),x≈9,n(H2O)=0.5 mol,依據(jù)2H2O2H2↑+O2↑,生成n(O2)=0.25 mol、n(H2)=0.5 mol,共0.75 mol氣體;乙池C棒為陽極,生成O2,依據(jù)得失電子守恒可知乙池碳棒與丙池左邊碳棒生成的O2相同,n(O2)=0.25 mol,消耗n(H2O)=0.5 mol,生成n(H+)=1 mol,c(H+)=1 molL-1;(4)依據(jù)信息MnO中Mn元素的化合價升高1變?yōu)镸nO,所以陽極反應(yīng)式為MnO-e-===MnO,陰極發(fā)生2H++2e-===H2↑,最終電解質(zhì)溶液pH增大。
答案 (1)負(fù) CH3OH-6e-+8OH-===CO+6H2O
(2)1 molL-1 (3)16.8
(4)MnO-e-===MnO 增大
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