2019年領軍高考化學清除易錯點專題13電解池知識點講解.docx

易錯點13 電解池瞄準高考1（2018課標）最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，其中電極分別為ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應為：EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S2H+S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時，下列敘述錯誤的是A. 陰極的電極反應：CO2+2H+2e-CO+H2OB. 協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應：CO2+H2SCO+H2O+SC. 石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的低D. 若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需為酸性【答案】C2（2017課標）支撐海港碼頭基礎的鋼管柱，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是A通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整【答案】C3（2017課標）用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是A待加工鋁質(zhì)工件為陽極B可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C陰極的電極反應式為：A3+3e-=AlD硫酸根離子在電解過程中向陽極移動【答案】C【解析】A、根據(jù)原理可知，Al要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，故A說法正確；B、不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，故B說法正確；C、陰極應為陽離子得電子，根據(jù)離子放電順序應是H放電，即2H2e=H2，故C說法錯誤；D、根據(jù)電解原理，電解時，陰離子移向陽極，D說法正確。3（2017課標）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應為：16Li+xS8=8Li2Sx（2x8）。下列說法錯誤的是A電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4B電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負極材料減重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D電池充電時間越長，電池中的Li2S2量越多【答案】D鎖定考點一電解池：1、電解和電解池使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程叫做電解。電解質(zhì)溶液的導 電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的裝置叫做電解池。2、電解池兩極的確定和電極反應(電解CuCl2溶液)陽極：接直流電源的正極。較易失去電子的陰離子優(yōu)先在陽極(惰性)失去電子發(fā)生氧化反應。如2Cl2e=Cl2。陰極：接直流電源的負極。較易得到電子的陽離子優(yōu)先在陰極得到電子發(fā)生還原反應。 如Cu22e=Cu。電解反應式：CuCl2 CuCl2。3、離子的放電順序在陽極上如是活性材料作電極時，金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進入溶液，陰離子 不容易在電極上放電。如是惰性電極如Pt、Au、Ti、石墨等，溶液中陰離子放電順序是：S 2+I-Br-Cl-OH-NO3-在陰極上無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離 子，陽離子在陰極上放電順序是：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。 二用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律總結(jié)1電解水型電解質(zhì)(水溶液)電極反應式電解物質(zhì)總反應式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復原含氧酸(如H2SO4)(如KNO3、Na2SO4) 陽極：4OH4e=O2+2H2O陰極：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大減小加H2O強堿(如NaOH)增大加H2O活潑金屬的含氧酸鹽不變加H2O2. 電解電解質(zhì)型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復原無氧酸(如HCl)除HF外陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2酸2HClCl2H2減小增大通入HCl氣體不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)除氟化物外陽極：2Cl2e=Cl2陰極：Cu22e=Cu鹽CuCl2 CuCl2加CuCl2固體3. 放H2生堿型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復原活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2水和鹽2Cl2H2O Cl2H22OH生成新電解質(zhì)增大通入HCl氣體4. 放O2生酸型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復原不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)陽極：4OH4e=O22H2O陰極：2Cu24 e=2Cu水和鹽2Cu22H2O2CuO24H生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO3三電解原理的應用1. 電解飽和食鹽水電極反應 陽極：2Cl2e=Cl2(反應類型：氧化反應)。陰極：2H2e=H2(反應類型：還原反應)。總反應方程式： 2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；離子方程式： 2Cl2H2O2OHH2Cl2。 【名師點撥】 NaCl溶液中的Na+、H+在通電后向陰極移動，H+放電，使水的電離平衡右移，OH濃度增大，如果NaCl溶液中加了酚酞，陰極先變紅。陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽離子(Na)通過，而阻止陰離子(Cl、OH)和分子(Cl2)通過，這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。2. 電解精煉銅電解裝置電極反應電極材料陽 極粗銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au） Cu-2e-=Cu2+Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+粗銅中的Ag、Au不反應，沉積在電解池底部形成陽極泥陰 極純 銅Cu2+ 2e- = Cu電解質(zhì)溶液CuSO4溶液Cu2+濃度減小3. 電鍍(Fe表面鍍Cu)陰極：鍍件（Fe）陽極：鍍層金屬（Cu）電解質(zhì)溶液：含鍍層金屬離子的溶液（含Cu2的鹽溶液）4. 電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。冶煉鈉 2NaCl(熔融)2NaCl2電極反應 陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：2Na2e=2Na。冶煉鎂 MgCl2(熔融)MgCl2電極反應 陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：Mg22e=Mg。冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al3O2電極反應 陽極：6O212e=3O2；陰極：4Al312e= 4Al。四. 原電池、電解池、電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義將化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學能的裝置應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。一種特殊的電解池。裝置舉例形成條件 活動性不同的兩電極(連接) 電解質(zhì)溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應) 形成閉合回路 兩電極接直流電源 兩電極插人電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負極 電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極名稱負極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導電的非金屬等)陽極：電源正極相連的電極陰極：電源負極相連的電極陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件電子流向負極正極電源負極陰極電源正極陽極電源負極陰極電源正極陽極電極反應負極（氧化反應）：金屬原子失電子；正極（還原反應）：溶液中的陽離子得電子陽極（氧化反應）：溶液中的陰離子失電子，或金屬電極本身失電子；陰極（還原反應）：溶液中的陽離子得電子陽極（氧化反應）：金屬電極失電子；陰極（還原反應）：電鍍液中陽離子得電子離子流向陽離子：負極正極（溶液中）陰離子：負極正極（溶液中）陽離子陰極（溶液中）陰離子陽極（溶液中）陽離子陰極（溶液中）陰離子陽極（溶液中）小題快練1工業(yè)上常采用吸收-電解聯(lián)合法除去天然氣中的H2S氣體，并轉(zhuǎn)化為可回收利用的單質(zhì)硫，其裝置如下圖所示。通電前，先通入一段時間含H2S的甲烷氣，使部分NaOH吸收H2S轉(zhuǎn)化為Na2S，再接通電源，繼續(xù)通入含雜質(zhì)的甲烷氣，并控制好通氣速率即可保證裝置中反應的連續(xù)性。下列說法正確的是A 與電源a端相連的碳棒為陽極，氣體A為O2B 與電源b端相連的碳棒上電極反應為：2H2O + 2e 2OH+ H2C 通電過程中，右池溶液中的OH-通過陰離子膜進入左池D 在通電前后，右池中的c(NaOH)與c(Na2S) 之比基本不變【答案】D2全釩液流儲能電池一次性充電后，續(xù)航能力可達1000km，而充電時間只需35min，被譽為“完美電池”，其原理如圖所示(已知V2+呈紫色，V3+呈綠色)。電池放電時，左槽溶液質(zhì)量增加。下列說法正確的是A 充電時的陰極反應為VO2+2H+e-=VO2+H2OB 放電時的正極反應為V3+e-=V2+C 放電過程中，右槽溶液由紫色變?yōu)榫G色D 若負載為用石墨電極電解食鹽水的裝置，生成4gNaOH時該電池中消耗0.1molH+【答案】C3為了實現(xiàn)空間站的零排放，循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供O2，我國科學家設計了如下圖裝置，反應完畢，電解質(zhì)溶液的pH保持不變。下列說法正確的是A 圖中N型半導體為正極，P型半導體為負極B Y 電極的反應：4OH-4e-=2H2O +O2C 圖中離子交換膜為陽離子交換膜D 該裝置實現(xiàn)了“太陽能化學能電能”的轉(zhuǎn)化【答案】B【解析】A、根據(jù)左圖，離子移動的方向，以及原電池工作原理，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，得出N型半導體為負極，P型半導體為正極，故A錯誤；B、Y電極連接電源的正極，Y電極作陽極，根據(jù)電解原理，電極反應式為4OH4e=2H2OO2，故B正確；C、反應完畢后，電解質(zhì)溶液的pH不變，離子交換膜應為陰離子交換膜，故C錯誤；D、該裝置實現(xiàn)了太陽能電能化學能，故D錯誤。4鈉電池由于其快速充放電的特性受到科研工作者的重視，某鈉離子鈦基電池電池結(jié)構(gòu)如圖所示，電解質(zhì)為含鈉離子的高聚物，已知電池的反應方程式為2NaxCn+xNaTi2(PO4)32nC+ xNa3Ti2(PO4)3。下列關于該電池說法正確的是A 放電時電池正極為NaxCn B 放電時Na+向電極移動C 充電時陽極反應：NaxCn-xe-=nC+xNa+ D 充電時電極與外電源正極相連【答案】D5NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，下列敘述錯誤的是( ) 18 g金剛石中，碳碳共價鍵數(shù)為3NA 1mol銅與足量硫蒸氣反應，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 NA 常溫常壓時S2和S8的混合物共6.4g，其中所含硫原子數(shù)一定為0.2NA 一定溫度下，1 L 0. 50 molL1NH4Cl溶液與2 L0.25molL1NH4Cl溶液中NH4+的物質(zhì)的量均小于0.5NA，且前者更少電解法精煉銅時，當陽極質(zhì)量減少64g時，電路中通過的電子數(shù)一定為2NAA B C D 【答案】C【解析】，n（C）=1.5mol，金剛石屬于原子晶體，其中n（C）：n（C-C）=1:2，則含有的碳碳共價鍵為3mol，正確；，Cu與S反應生成Cu2S，Cu元素的化合價由0價升至+1價，1molCu完全反應轉(zhuǎn)移1mol電子，正確；，S2和S8的混合物中只有S元素，n（S）=0.2mol，正確；，由于NH4+的水解，兩溶液中NH4+物質(zhì)的量都小于0.5mol，NH4Cl的濃度越小，NH4+的水解程度越大，后者NH4+更少，錯誤；，電解精煉銅，陽極為粗銅，陽極電極反應為Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Cu-2e-=Cu2+，粗銅中活潑性不如Cu的雜質(zhì)以陽極泥的形式沉降，由于陽極中各雜質(zhì)的比例未知，無法計算電路中通過的電子物質(zhì)的量，錯誤；錯誤的為，答案選C。6應用電解法制備的物質(zhì)主要有三種：一是鋁的工業(yè)制備；二是電解飽和NaCl溶液制備燒堿；三是金屬鈉的制備。下列關于這三個工業(yè)生產(chǎn)的描述中正確的是（ ）A 電解法制鋁時一般是用熔融態(tài)的氧化鋁進行電解，但也可用熔融態(tài)的A1C13B 電解法生產(chǎn)鋁時，每轉(zhuǎn)移3mol電子的時候，就能生產(chǎn)出1mol的鋁。C 在電解飽和NaCl溶液中，電解池中的陰極產(chǎn)生的是H2，NaOH在陽極附近產(chǎn)生D 電解飽和NaCl溶液和金屬鈉的冶煉都用到了NaC1，在電解時它們的陰極都是C1-失電子【答案】B7某科研小組模擬“人工樹葉”電化學裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為糖類(C6H12O6)和O2，X、Y是特殊催化劑型電極，下列說法正確的是A 電源a極為正極B 該裝置中Y電極發(fā)生還原反應C X電極的電極反應式為6CO2+24H+24e-=C6H12O6+6H2OD 理論上，每生成22.4L(標準狀況下)O2,必有4mol H+由X極區(qū)向Y極區(qū)遷移【答案】C8用陰離子交換膜控制電解液中OH的濃度制備納米Cu2O，反應為2CuH2OCu2OH2，裝置如圖，下列說法中正確的是A 電解時Cl-通過交換膜向Ti極移動B 陽極發(fā)生的反應為：2Cu 2e +2OH = Cu2O+H2OC 陰極OH-放電，有O2生成D Ti電極和Cu電極生成物物質(zhì)的量之比為21【答案】B【解析】Cu極與外加電源的正極相連，Cu極為陽極，Ti極與外加電源的負極相連，Ti極為陰極；A項，電解時陰離子向陽極移動，OH-通過陰離子交換膜向Cu極移動，A項錯誤；B項，Cu極為陽極，陽極電極反應式為2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，B項正確；C項，Ti極為陰極，陰極電極反應式為2H2O+2e-=H2+2OH-，陰極有H2生成，C項錯誤；D項，根據(jù)電極反應式和陰、陽極得失電子相等，Ti極生成的H2和Cu極生成的Cu2O物質(zhì)的量之比為1:1，D項錯誤。9下列敘述正確的是A 合成氨生產(chǎn)過程中將NH3液化分離，可提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率，同時可以加快正反應速率B 電解精煉銅時，同一時間內(nèi)陽極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量大C 用惰性電極電解K2SO4溶液，陰極產(chǎn)物和陽極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:2D 鍍層破損后，鍍鋅鐵板比鍍錫鐵板更耐腐蝕【答案】D10下圖為EFC劍橋法用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2(陰極)中的氧解離進入熔融鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說法中正確的是A 陽極的電極反應式為2Cl2e=Cl2 B 陰極的電極反應式為TiO24e=Ti2O2C 通電后，O2、Cl均向陰極移動 D 石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化【答案】B【解析】A項、由裝置示意圖可知，電解池的陽極是O2離子放電， O2離子發(fā)生氧化反應生成氧氣，電極反應式為：2O24e-=O2，故A錯誤；B項、電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應，是二氧化鈦電極本身得電子的過程，即TiO2+4e-=Ti+2O2-，故B正確；C項、電解池中，電解質(zhì)里的陰離子O2-、Cl-均移向陽極，故C錯誤；D項、石墨電極會和陽極上產(chǎn)生的氧氣之間發(fā)生反應，導致氣體一氧化碳、二氧化碳的出現(xiàn)，所以電解本身會消耗，質(zhì)量減輕，故D錯誤。11電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe2H2O2OHFeO42-3H2，工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 (已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原)A 裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42-B M點表示氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)C 氫氧根離子從鎳極區(qū)通過交換膜到達鐵極區(qū)域D 電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出【答案】B12下圖為EFC劍橋法用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2(陰極)中的氧解離進入熔融鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說法中正確的是A 陽極的電極反應式為2Cl2e=Cl2B 陰極的電極反應式為TiO24e=Ti2O2C 通電后，O2、Cl均向陰極移動D 石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化【答案】B【解析】A、電解池的陽極是氧離子發(fā)生失電子的氧化反應，導致氧氣等氣體的出現(xiàn)，所以電極反應式為：2O2-O2+4e-，故A錯誤；B、電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應，是二氧化鈦電極本身得電子的過程，即TiO2+4e-Ti+2O2-，故B正確；C、電解池中，電解質(zhì)里的陰離子O2-、Cl-均移向陽極，故C錯誤；D、石墨電極會和陽極上產(chǎn)生的氧氣之間發(fā)生反應，導致氣體一氧化碳、二氧化碳的出現(xiàn)，所以電解本身會消耗，質(zhì)量減輕，故D錯誤。13如圖是一種新型鋰電池裝置，電池充、放電反應為。放電時，需先引發(fā)鐵和氯酸鉀反 應使共晶鹽熔化。下列說法不正確的是 A 共晶鹽儲熱效果好，利于電解質(zhì)熔化B 整個過程的能量轉(zhuǎn)化只涉及化學能轉(zhuǎn)化為電能C 放電時LiV3O8電極的反應為xLi+xe-+LiV3O8= Li1+XV3O8D 充電時 Cl-移向LiV3O8電極【答案】B14以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，采用電解法制備Fe(OH)2，裝置如圖所示，其中電解池兩極材料分別為鐵和石墨，通電一段時間后，右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀。則下列說法正確的是A 石墨電極處的電極反應式為O24e=2O2B X是鐵電極C 電解池中的電解液為蒸餾水D 若將電池兩極所通氣體互換，X、Y兩極材料也互換，實驗方案更合理【答案】D【解析】A. 通入氧氣的電極II是正極，電極反應式為O2+4e-+2CO2=2CO32-，選項A錯誤；B. X是陰極、Y是陽極，陰極反應式為2H2O+2e-=H2+2OH-，故X是石墨電極，選項B錯誤；C. 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，蒸餾水的導電性較差一般不用做電解液，選項C錯誤；D. 若將電池兩極所通氣體互換，X、Y兩極材料也互