PAGEPAGE1第三講電解池一、單選題1.工業廢水中常含有肯定量的Cr2O，會對人類及生態系統產生很大損害，電解法是一種行之有效的除去鉻的方法之一。該法用Fe作電極電解含Cr2O的酸性廢水，最終將鉻轉化為Cr(OH)3沉淀，達到凈化目的。下列有關說法不正確的是()A．電解時選用Fe作陽極，石墨棒作陰極B．陰極旁邊的沉淀只有Cr(OH)3C．陽極旁邊溶液中，發生反應的離子方程式是Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OD．消耗1molCr2O，將有336gFe消耗，因此要定期更換鐵電極【答案】B【解析】Fe作陽極，反應產生Fe2＋，Fe2＋與Cr2O發生氧化還原反應，Fe2＋被氧化為Fe3＋，Cr2O被還原為Cr3＋；陰極是H＋得到電子，導致陰極旁邊溶液的堿性增加，Fe3＋、Cr3＋都會變為Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀，B錯誤；消耗1molCr2O，必消耗6molFe2＋，依據Fe守恒，將有6molFe消耗，質量336g。2.化學用語是學習化學的重要工具，下列用來表示物質改變的化學用語中，正確的是(A．用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極的電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑B．氫氧燃料電池的負極反應式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．粗銅精煉時，與電源正極相連的是純銅，陽極反應式為Cu－2e－===Cu2＋D．鋼鐵發生電化學腐蝕的正極反應式：Fe－2e－===Fe2＋【答案】A【解析】電池的負極發生的是氧化反應，B不對；粗銅精煉時，純銅應當連接電源的負極，C錯；鋼鐵發生電化學腐蝕時，鐵為負極，D錯。3.如圖所示，甲池的總反應式為N2H4+O2=N2+2H2O．下列說法正確的是（）A．甲池中負極上的電極反應式為N2H4﹣4e﹣=N2+4H+B．乙池中石墨電極上發生的反應為4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH減小D．甲池中每消耗0.1molN2H4乙池電極上則會析出6.4g固體【答案】B【解析】A、甲池中為原電池反應，負極N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O，故A錯誤；B、乙池中為電解反應，石墨電極與正極相連為陽極，氫氧根在陽極失電子發生氧化反應，反應式為4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，故B正確；C、甲池中因反應生成了水會使溶液的pH值減小，乙池中因反應生成了酸也會使溶液的pH值減小，故C錯誤；D、甲池中每消耗0.1molN2H4，則依據負極N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O，轉移0.4mol電子，所以乙池電極上則會析出×64g/mol=12.8g銅，故D錯誤．4.鈉離子電池具有資源廣泛、價格低廉、環境友好、平安牢靠的特點，特殊適合于固定式大規模儲能應用的需求．一種以Na2SO4水溶液為電解液的鈉離子電池總反應為：NaTi2（PO4）3+2Na2NiFeII（CN）6Na3Ti2（PO4）3+2NaNiFeIII（CN）6（注：其中P的化合價為+5，Fe的上標Ⅱ、Ⅲ代表其價態）．下列說法不正確的是（）A．放電時NaTi2（PO4）3在正極發生還原反應B．放電時負極材料中的Na+脫離電極進入溶液，同時溶液中的Na+嵌入到正極材料中C．充電過程中陽極反應式為：2NaNiFeIII（CN）6+2Na++2e﹣=2Na2NiFeII（CN）6D．該電池在較長時間的運用過程中電解質溶液中Na+的濃度基本保持不變【答案】C【解析】該原電池放電時，Fe元素化合價由+2價變為+3價，Ti元素化合價由+4價變為+3價，所以負極上Na2NiFeII（CN）6失電子發生氧化反應、正極上NaTi2（PO4）3得電子發生還原反應，充電時，陽極、陰極反應式與正極、負極反應式正好相反，A．放電時NaTi2（PO4）3在正極得電子而發生還原反應，正確；B．放電時，陽離子向正極移動，所以放電時負極材料中的Na+脫離電極進入溶液，同時溶液中的Na+嵌入到正極材料中，正確；C．充電時，陽極失電子發生氧化反應，電極反應式為Ti2（PO4）33﹣﹣2e﹣=Ti2（PO4）3﹣，錯誤；D．依據電池反應式知，反應過程中鈉離子實質上不參與反應，所以鈉離子濃度基本不變，正確．5.新型的鎂電池因其成本低，電流強度大備受關注．該電池的總反應是：Mg+FeSO4MgFeSO4在放電過程中a極質量會增加，下列說法正確的是（）A．放電時，電子從b極通過電解質流向a極B．放電時，每轉移0.2mol電子，消耗2.4g的MgC．電解質是含鎂離子的水溶液D．充電時，b極上的電極反應式為：Mg2++FeSO4+2E=MgFeSO4【答案】B【解析】依據電池的總反應是：Mg+FeSO4MgFeSO4在放電過程中a極質量會增加，可知a為正極，b為負極，A．放電時，電子從b極通過導線流向a極，錯誤；B．放電時，每個鋅失去2個電子，所以轉移0.2mol電子，消耗2.4g的Mg，正確；C．硫酸鎂和硫酸亞鐵均可溶于水，所以電解質不能含鎂離子的水溶液，錯誤；D．充電時，b極上的電極反應式為：Mg2++2e﹣=Mg，錯誤．6.浙江高校勝利研制出能在數分鐘之內將電量充溢的鋰電池，其成本只有傳統鋰電池的一半．若電解液為LiAlCl4﹣SOCl2，電池的總反應為：4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2．下列說法不正確的是（）A．Li為電池的負極B．電池的電解液可用LiCl水溶液代替C．放電時電子從負極經外電路流向正極D．充電時陽極反應式為：4Cl﹣+S+SO2﹣4e﹣=2SOCl2【答案】B【解析】A．放電時，失電子化合價上升的電極是負極，依據電池反應式知，放電時Li元素化合價由0價變為+1價，所以Li是負極，正確；B．Li是一種堿金屬，比較活潑，能與H2O干脆發生反應，因此該鋰電池的電解液不能用LiCl水溶液代替LiAlCl4﹣SOCl2，錯誤；C．放電時，Li是負極，另一個電極是正極，負極上失電子、正極上得電子，所以電子從負極沿導線流向正極，正確；D．充電時，陽極上S失電子發生氧化反應，陽極反應式為：4Cl﹣+S+SO2﹣4e﹣=2SOCl2，正確．7.以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，采納電解法制備Fe（OH）2，裝置如圖所示，其中P端通入CO2．通電一段時間后，右側玻璃管中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色．則下列說法中正確的是（）A．X、Y兩端都必需用鐵作電極B．不行以用NaOH溶液作為電解液C．陰極發生的反應是：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣D．X端為電解池的陽極【答案】C【解析】左邊裝置是原電池，通入氫氣的電極I是負極、通入氧氣的電極II是正極，負極反應式為H2﹣2e﹣+CO32﹣═CO2+H2O，正極反應式為O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣，右邊裝置是電解池，X是陰極、Y是陽極，陰極反應式為2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣、陽極反應式為Fe﹣2e﹣+2OH﹣=Fe（OH）2↓，A．X、Y兩端，陽極X必需是鐵電極，Y電極不須要肯定用鐵作電極，可以用石墨電極，錯誤；B．電解過程是陰極上氫離子放電得到溶液中的氫氧根離子交換亞鐵離子生成氫氧化亞鐵，所以可以用NaOH溶液作為電解液，錯誤；C．陰極發生的反應是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，堿溶液中電極反應：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，正確；D．X連接原電池負極，所以是電解池陰極，錯誤．8.在固態金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O-CO2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是電源的負極B．陰極的電極反應式是：H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－C．總反應可表示為H2O＋CO2H2＋CO＋O2D．陰、陽兩極生成的氣體的物質的量之比是1∶1【答案】D【解析】由水和二氧化碳生成氫氣和一氧化碳發生還原反應，此極上得到電子，應為陰極，故X極為電源的負極，A、B項正確；C項，依據電極上的反應物和生成物，可知總反應方程式正確；D項，因陽極電極反應式為2O2－－4e－===O2↑，結合電子得失相等，可知陰、陽兩極生成氣體的物質的量之比為2∶1，錯誤。9.一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是()A．反應CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1molCH4轉移12mol電子B．電極A上H2參與的電極反應為H2＋2OH－－2e－===2H2OC．電池工作時，CO向電極B移動D．電極B上發生的電極反應為O2＋2CO2＋4e－===2CO【答案】D【解析】A項，H4→O，則該反應中每消耗1molCH4轉移6mol電子，錯誤；該電池的傳導介質為熔融的碳酸鹽，所以A電極即負極上H2參與的電極反應為H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，錯誤；C項，原電池工作時，陰離子移向負極，而B極是正極，錯誤；D項，B電極即正極上O2參與的電極反應為O2＋4e－＋2CO2===2CO，正確。10.SO2和NOx是主要大氣污染物，利用下圖裝置可同時汲取SO2和NO。下列有關說法錯誤的是()A.a極為直流電源的負極，與其相連的電極發生還原反應B.陰極得到2mol電子時，通過陽離子交換膜的H＋為2molC.汲取池中發生反應的離子方程式為：2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)D.陽極發生的反應式為SO2＋2e－＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋【答案】D【答案】A項，陰極發生還原反應，亞硫酸氫根離子得電子生成硫代硫酸根離子，a是直流電源的負極，正確；B項，陰極發生還原反應，電極反應式為：2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，陰極得到2mol電子時，通過陽離子交換膜的H＋為2mol，正確；C項，硫代硫酸根離子與一氧化氮發生氧化還原反應，生成氮氣，離子反應方程式為：2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)，正確；D項，陽極發生失去電子的氧化反應，錯誤。11.以“創新·將來”為主題的第十四屆上海國際車展在浦東新國際博覽中心實行。車展期間，新一代電動汽車因其“技術含量高”“節能環保”而倍受關注。液態鋰離子電池是一種被采納的車載電池，該電池的電極反應如下：正極6C＋xLi＋＋xe－===LixC6，負極LiNiO2－xe－===Li1－xNiO2＋xLi＋。則有關該電池的下列說法中正確的是()A．放電時，電子從正極流向電源的負極B．放電時，Li＋向負極移動C．該電池的總反應為LiNiO2＋6CLi1－xNiO2＋LixC6D．充電時，陽極發生的電極反應為Li1－xNiO2＋xLi＋＋xe－===LiNiO2【答案】C【解析】放電時，電子從電池的負極流向電池的正極，A不正確；Li＋應向正極移動，B不正確；充電時，陽極應失去電子，D不正確。12.臭氧是常見的強氧化劑,廣泛用于水處理系統。制取臭氧的方法許多，其中高壓放電法和電解純水法原理如圖所示，下列有關說法不正確的是()A．高壓放電法,反應的原理為3O22O3B．高壓放電出來的空氣中，除含臭氧外還含有氮的氧化物C．電解純水時，電極b四周發生的電極反應有6OH--6e-=O3↑+3H2O和4OH--4e-=O2↑+2H2OD．電解水時，H+由電極a經聚合電解質薄膜流向電極b【答案】D【解析】高壓放電法與閃電條件下氧氣部分轉化為臭氧類似，其反應的原理為3O22O3，因空氣中還含有氮氣，放電條件下，氮氣也能與氧氣反應，故有氮氧化物生成，A、B兩項均正確；視察題圖電解純水法，可發覺有氫氣放出，必由水發生還原反應生成，故a為陰極；同理，由水生成氧氣和臭氧，發生氧化反應，C項正確；因b為陽極，電解質中的陽離子移向陰極，故D項錯誤。13.如圖所示甲、乙兩個裝置，所盛溶液體積和濃度均相同且足量，當兩裝置電路中通過的電子都是1mol時，下列說法不正確的是()A．溶液的質量改變：甲減小乙增大B．溶液pH改變：甲減小乙增大C．相同條件下產生氣體的體積：V甲=V乙D．電極反應式：甲中陰極為Cu2++2e-=Cu，乙中負極為Mg-2e-=Mg2+【答案】C【解析】甲中總反應為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，乙中總反應為Mg+2HCl=MgCl2+H2↑，故甲溶液質量減小，乙溶液質量增大，A對；甲中生成H2SO4，pH減小，乙中消耗鹽酸，pH增大，B對；當兩裝置電路中通過的電子都是1mol時，甲中產生0.25molO2，乙中產生0.5molH2，故相同條件下，甲、乙中產生氣體的體積比為1∶2，C錯；甲中陰極為Cu2+放電，電極反應為Cu2++2e-=Cu，乙中負極為Mg放電，電極反應為Mg-2e-=Mg2+，D對。二、非選擇題14.氯化鈉、乙烯是化學工業的重要原料．（1）工業上由NaCl制Na的化學方程式為；試驗室中金屬鈉應保存在盛有的廣口瓶中；若將一小塊鈉長期暴露在空氣中，最終鈉將轉化為．（2）如圖為電解食鹽水與乙烯和Cl2加成制l，2﹣二氯乙烷的聯合裝置示意圖：在該裝置中，為原電池（填“A”或“B”）供應電能，其負極的電極反應式為．在A裝置中，陽離子交換膜的作用是．（3）常溫下，NaHCO3溶液中存在的質子守恒關系式為：c（OH﹣）+=c（H+）+c（H2CO3）；加熱0.5mol?L﹣1NaHCO3溶液，使NaHCO380%分解，然后復原至室溫．假設反應前后溶液的體積不變，則反應后的溶液中c（CO2﹣3）+c（HCO3-）+c（H2CO3）=_mol?L﹣1．【答案】（1）2NaCl2Na+Cl2↑；煤油；Na2CO3；（2）B；C2H4+2Cl﹣+2e﹣=CH2ClCH2Cl；傳導鈉離子、氫離子形成閉合回路，防止氫氣和氯氣及氯氣和氫氧化鈉接觸而發生副反應；（3）c（CO32﹣）；0.3．【解析】（1）工業上由NaCl制Na采納電解熔融氯化鈉的方法冶煉，其反應方程式為：2NaCl2Na+Cl2↑，鈉和氧氣、水易反應，且鈉的密度大于煤油，所以試驗室中金屬鈉應保存在盛有煤油的廣口瓶中Na的性質活潑，易與空氣中氧氣反應生成Na2O，Na2O易與水反應生成NaOH，NaOH汲取空氣中的水和CO2生成Na2CO3?xH2O，Na2CO3?xH2O風化脫水生成Na2CO3；（2）電解飽和食鹽水須要外接電源，則B裝置有電流產生，則B是原電池，原電池的負極上乙烯失電子和氯離子反應生成l，2﹣二氯乙烷，電極反應式為：C2H4+2Cl﹣+2e﹣=CH2ClCH2Cl，在A裝置中，陽離子交換膜的作用是：傳導鈉離子、氫離子形成閉合回路，防止氫氣和氯氣及氯氣和氫氧化鈉接觸而發生副反應；（3）依據電荷守恒得c（Na+）+c（H+）=c（HCO3﹣）+2c（CO32﹣）+c（OH﹣）①，依據物料守恒得c（Na+）=c（HCO3﹣）+c（CO32﹣）+c（H2CO3）②，將②帶人①得c（OH﹣）+c（CO32﹣）=c（H+）+c（H2CO3），加熱后溶液中碳酸氫鈉的濃度是0.5mol?L﹣1（1﹣80%）=0.1mol/L，碳酸鈉的物質的量濃度=0.5mol?L﹣1×80%×=0.2mol/L，依據物料守恒得c（HCO3﹣）+c（CO32﹣）+c（H2CO3）=（0.1+0.2）mol/L=0.3mol/L．15.以氨氣代替氫氣研發氨燃料電池是當前科研的一個熱點．（1）氨燃料電池運用的電解質溶液是2mol?L﹣1的KOH溶液，電池反應為：4NH3+3O2=2N2+6H2O．該電池負極的電極反應式為；每消耗1.7gNH3轉移的電子數目為．（2）用氨燃料電池電解CuSO4溶液，如圖所示，A、B均為鉑電極，通電一段時間后，在A電極上有紅色固體析出，則B電極上發生的電極反應式為；此時向所得溶液中加入8gCuO固體后恰好可使溶液復原到電解前的濃度，則電解過程中收集到的氣體在標準狀況下體積為L．（3）納米級氧化亞銅（Cu2O）是一種重要光電材料．現用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質制備納米級氧化亞銅（Cu2O），電解反應為2Cu+H2OCu2O+H2↑銅棒上發生的電極反應式為．【答案】（1）2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O；0.3NA；（2）4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O；1.12；（3）2Cu﹣2e﹣+H2O=Cu2O+2H+．【解析】（1）電池反應為：4NH3+3O2=2N2+6H2O．該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，反應的電極反應式為2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O，反應中2mol氨氣反應電子轉移6mol電子，每消耗3.4gNH3物質的量==0.1mol，轉移的電子數為0.3NA；（2）用氨燃料電池電解CuSO4溶液，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電而析出銅，陽極上電極反應式為：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，向溶液中加入8gCuO固體后可使溶液復原到電解前的濃度，則陽極上析出氧氣的質量等于氧化銅中氧原子的質量，依據原子守恒知，氧氣的體積=×22.4L/mol=1.12L；（3）制備納米氧化亞銅（Cu2O）時用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質，電解反應為2Cu+H2OCu2O+H2↑，銅應為陽極，陽極銅失電子發生氧化反應生成氧化亞銅，電極反應為：2Cu﹣2e﹣+H2O=Cu2O+2H+。16.鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質、合金及其化合物在生產生活中的應用日趨廣泛，鋁土礦是生產鋁及其化合物的重要原料．（1）鋁元素在元素周期表中的位置是．（2）鋁電池性能優越，鋁﹣空氣電池以其環保、平安而受到越來越多的關注，其原理如圖所示．①該電池的總反應化學方程式為；②電池中的NaCl的作用為；③以鋁﹣空氣電池為電源電解KI溶液制取KIO3（石墨為電極材料）時，電解過程中陽極的電極反應式為；④某鋁一空氣電池的效率為50%，若用其作電源電解500ml的飽和NaCl溶液，電解結束后，所得溶液（假設溶液電解前后體積不變）中NaOH的濃度為0.3mol?L﹣