4.2.1電解池（分層作業(yè)）

電解池（分層作業(yè)）1．用惰性電極電解下列足量溶液，一段時間后，溶液的變小的是A．HCl B．NaOH C．AgNO3 D．Na2SO4【答案】C【解析】A．電解鹽酸溶液，陽極氯離子放電，陰極氫離子放電，溶液中氫離子濃度減小，pH增大，故A錯誤；B．電解氫氧化鈉溶液，實際就是電解水，溶液中氫氧根離子濃度增大，pH增大，故B錯誤；C．電解硝酸銀溶液，是放氧生酸型電解，溶液中氫離子濃度增大pH減小，故C正確；D．電解硫酸鈉溶液實際就是電解水，溶液仍然呈中性，pH不變，故D錯誤；故選C。2．以石墨為電極，電解含有少量酚酞和淀粉的NaI溶液。下列說法錯誤的是A．電解前后溶液pH變小B．陰極附近產(chǎn)生OH使溶液呈紅色C．陽極附近溶液呈藍色D．陰極電極反應：2H2O+2e=H2↑+2OH【答案】A【分析】以石墨為電極，電解NaI溶液，陽極上I失電子生成I2，電極反應式為2I2e=I2；陰極上水電離出的氫離子得電子，電極反應式為：2H2O+2e=H2↑+2OH，據(jù)此分析解答?！窘馕觥緼．以石墨為電極，電解NaI溶液時，生成氫氧化鈉溶液，溶液的pH變大，A錯誤；B．陰極上水電離出的氫離子得電子生成氫氣，同時產(chǎn)生OH，使滴有酚酞的溶液呈紅色，B正確；C．陽極上I失電子生成I2，淀粉遇I2變藍，因此陽極附近溶液呈藍色，C正確；D．陰極上水電離出的氫離子得電子，其電極反應式為：2H2O+2e=H2↑+2OH，D正確；故選A。3．電解含有重水(D2O)的飽和食鹽水時，在兩極共收集到氣體18.45g(不考慮氯氣溶解)，其體積恰好是11.2L(STP)。這些氣體中普通氫和重氫(D)的原子個數(shù)比為A．3∶2 B．5∶2 C．2∶1 D．3∶1【答案】A【解析】電解含有重水(D2O)的飽和食鹽水時，兩極分別得到H2(D2)和Cl2，根據(jù)電子守恒可知兩極氣體的物質的量之比為1：1，設氣體中H2有xmol、D2有ymol，則Cl2有(x+y)mol，由題可列:22.4×(x+y+x+y)=11.2L，71×(x+y)+2x+4y=18.45g，解得y=0.1mol，x=0.15mol，則普通氫和重氫(D)的原子個數(shù)比3:2，故選A。4．圖a、b、c分別為氯化鈉在不同狀態(tài)下的導電性實驗(X、Y為石墨電極，與外電源相連)微觀示意圖。下列說法錯誤的是A．圖a、b、c分別代表的狀態(tài)為固態(tài)、熔融態(tài)和水溶液B．圖c表示C．Na+和Cl在水中和熔融狀態(tài)下的存在形式不同D．圖示中代表的是水合氯離子【答案】B【解析】A．圖a為氯化鈉固體，圖b中只有氯離子和鈉離子定向移動，可知為電解熔融的氯化鈉的過程，圖c中離子周圍被水分子包圍，可知為電解氯化鈉溶液，所以圖a、b、c分別代表的狀態(tài)為固態(tài)、熔融態(tài)和水溶液，故A正確；B．由A可知，圖c中離子周圍被水分子包圍，可知為電解氯化鈉溶液，方程式為：，故B錯誤；C．由圖b、c中鈉離子和氯離子的狀態(tài)可知Na+和Cl在水中和熔融狀態(tài)下的存在形式不同，故C正確；D．氯離子半徑大于鈉離子半徑，根據(jù)圖知，灰色球表示氯離子，代表的是水合氯離子，故D正確；故選B。5．某小組為探究一系列物質的性質，設計如圖所示實驗。下列敘述正確的是A．其他條件相同，拆去熱水浴，Ⅲ中褪色更快B．Ⅰ中陽極的電極反應式為2Cl2e=Cl2↑C．用銅片替代石墨，上述實驗現(xiàn)象相同D．用鹽酸和Ba(NO3)2溶液可以檢驗Ⅳ中產(chǎn)生了SO24【答案】B【分析】石墨電極連接正極，為電解池的陽極，陽極上氯離子失電子產(chǎn)生氯氣，產(chǎn)生的氯氣分別進入硫氫化鈉溶液、品紅溶液、硫代硫酸鈉溶液進行探究氯氣的性質；【解析】A．其他條件相同，拆去熱水浴，Ⅲ中溫度降低反應速率減慢，褪色更慢，選項A錯誤；B．I中陽極的電極反應式為2Cl2e=Cl2↑，選項B正確；C．用銅片替代石墨銅作陽極，失電子生成銅離子，上述實驗現(xiàn)象不相同，選項C錯誤；D．用鹽酸和Ba(NO3)2溶液，酸性條件下，硝酸根離子具有強氧化性，能氧化亞硫酸根離子生成硫酸根離子，不能檢驗Ⅳ中產(chǎn)生了SO24，選項D錯誤；答案選B。6．中科院研究了一款獨特的鋰氮(LiN)電池，電解質為可傳導Li+的有機溶劑，該電池可實現(xiàn)氮氣的循環(huán)，并對外提供電能。該電池總反應為：N2(g)+6Li(s)M=2Li3N(s)，下列說法不正確的是A．鋰氮電池可實現(xiàn)綠色固氮B．該電池電解質不能換成水溶液C．放電時，乙電極為正極，發(fā)生的反應為：N2+6e=2N3D．充電時，甲應接外電源的負極【答案】C【分析】放電時甲電極為負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為LIe=Li+，乙電極為正極，N2發(fā)生還原反應：N2+6Li++6e═2Li3N；充電時，甲電極是陰極，乙電極是陽極；【解析】A．鋰氮電池放電時消耗氮氣，充電時釋放氮氣，實現(xiàn)了氮氣的循環(huán)，為綠色固氮提供了一種可能，故A正確；B．鋰是活潑金屬，能與水反應，因此電解質不能換成水溶液，故B正確；C．放電時甲電極為負極，乙電極為正極，N2發(fā)生還原反應：N2+6Li++6e=2Li3N，故C錯誤；D．放電時甲電極為負極，充電時，電解池的陰極連接原電池的負極，則充電時，甲應接外電源的負極，故D正確；故選：C。7．電化學原理在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)最近科學家研制的一種新型“微生物電池”可以將污水中的有機物轉化為H2O和CO2，同時產(chǎn)生電能，其原理示意圖如下圖。正極為電極(填“石墨”或“氧化銀)，H+移動方向為(填“由左向右”或“由右向左”)，寫出石墨電極的電極反應式：。(2)SO2和NO2是主要大氣污染物，利用下圖裝置可同時吸收SO2和NO。①b是直流電源的極(填“正”或“負”)。②已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間，陰極的電極反應式為。(3)某化學學習小組同學利用Fe3+與I發(fā)生的氧化還原反應設計一個原電池。請你畫出簡單的示意圖，并標明所使用的用品。供選擇的實驗用品：KCl溶液，F(xiàn)eCl3溶液，F(xiàn)eCl2溶液，KI溶液，銅片，鋅片，鐵片，石墨棒，燒杯，鹽橋，導線，靈敏電流計。【答案】(1)氧化銀由左向右C6H12O624e+6H2O=6CO2↑+24H+(2)正2HSO3+2e+2H+=S2O24+2H2O(3)【解析】（1）該裝置中石墨電極上C6H12O6發(fā)生失電子的氧化反應轉化成CO2和H2O，石墨電極為負極，氧化銀電極為正極；陽離子H+由左（負極）向右（正極）移動；石墨電極的電極反應式為C6H12O624e+6H2O=6CO2↑+24H+。（2）①與直流電源a相連的電極上HSO3發(fā)生得電子的還原反應轉化成S2O24，a是直流電源的負極，b是直流電源的正極；②已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間，陰極的電極反應式為2HSO3+2e+2H+=S2O24+2H2O。（3）Fe3+與I發(fā)生的氧化還原反應為2Fe3++2I=2Fe2++I2，將該反應設計成原電池，負極反應式為2I2e=I2，則負極材料為石墨棒，負極區(qū)的電解質溶液為KI溶液；正極反應式為2Fe3++2e=2Fe2+，則正極材料為石墨棒，正極區(qū)的電解質溶液為FeCl3溶液；為防止Fe3+與I直接反應，KI溶液、FeCl3溶液盛放在兩個燒杯中，為形成閉合回路兩燒杯之間用鹽橋連接；簡單的示意圖為：。8．近日，我國化學家通過對過渡金屬基尖晶石氧化物(NiCo2O4)進行性能優(yōu)化，成功開發(fā)出鋅空氣二次電池，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．放電時，a極反應：Zn+4OH2e=[Zn(OH)4]2B．充電時，b極與電源的負極相連C．放電時，當電路中有4mole通過時，b極消耗22.4LO2D．放電過程中，a、b電極附近溶液pH均不變【答案】A【分析】由圖可知，放電時，a電極為原電池的負極，堿性條件下鋅失去電子發(fā)生氧化反應生成四羥基合鋅離子，電極反應式為Zn2e?+4OH=[Zn(OH)4]2，b電極為正極，水分子作用下氧氣在正極得到電子生成氫氧根離子，電極反應式為O2+4e+2H2O=4OH；充電時，a極與電源負極連接，b極與電源正極連接?！窘馕觥緼．由分析可知，充電時，a極與電源負極連接為電解池的陰極，四羥基合鋅離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成鋅離子和氫氧根離子，電極反應式為[Zn(OH)4]2+2e=Zn+4OH，故A正確；B．由分析可知，充電時，b極與電源正極連接，故B錯誤；、C．未指明溫度與壓強，無法計算，故C錯誤；D．由分析可知，放電過程中，a極消耗氫氧根，pH減小，b極生成氫氧根，pH增大，故D錯誤；故選A。9．將圖1所示裝置中的鹽橋(瓊脂—飽和KCl溶液)換成銅導線與石墨棒連接得到圖2所示裝置，發(fā)現(xiàn)電流計指針仍然有偏轉。下列說法正確的是A．圖1中，鐵棒質量減少5.6g，則乙池CuCl2溶液的質量減少6.4gB．圖2丙池中石墨c電極附近PH減小C．圖1中的石墨電極與圖2中丁池石墨b電極的電極反應式相同D．圖2中電流方向為石墨c→銅絲→石墨b→石墨a→電流計→Fe【答案】D【分析】圖1為原電池裝置，圖2為電解池裝置，丙燒杯中鐵作負極，石墨c作正極，發(fā)生吸氧腐蝕；【解析】A．圖1中，鐵棒作負極，鐵棒質量減少5.6g，即0.1mol，則失去0.2mol電子，乙池CuCl2溶液中消耗0.1molCu2+（6.4g）得0.2mol電子，但鹽橋中有K+向乙燒杯中移動，乙池CuCl2溶液的減少質量小于6.4g，A錯誤；B．圖2丙池發(fā)生吸氧腐蝕，正極電極反應式：O2+4e+2H2O=4OH，pH增大，B錯誤；C．圖1中的石墨電極作原電池正極，Cu2發(fā)生還原反應；圖2中丁池石墨b電極為電解池陽極，Cl發(fā)生氧化反應生成氯氣，C錯誤；D．圖2中電流方向為石墨c→銅絲→石墨b→石墨a→電流計→Fe，D正確；答案選D。10．利用電膜技術，以Na2CrO4為原料制備Na2CrO7，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是A．電路中每轉移2mole，就有2molNa+通過離子交換膜B．b為電源正極C．總反應方程式為D．電解一段時間后，陰極區(qū)pH增大【答案】B【分析】反應原理：2CrO24+2H+=Cr2O27+H2O，該電解池實質上就是電解水；a是正極，左側是陽極產(chǎn)生大量的氫離子；b是負極，右側是陰極，產(chǎn)生氫氣；離子交換膜是陽離子交換膜，鈉離子從左側進入右側。【解析】A．根據(jù)電荷守恒，電路中轉移多少電子，就有帶等量電荷的鈉離子就通過離子交換膜，故A正確；B．根據(jù)分析可知，b是負極，右側是陰極，故B錯誤；C．該電解池實質上就是電解水，在陽極區(qū)酸性條件下鉻酸根離子轉化為重鉻酸根離子，總方程式為：，故C正確；D．陰極：2H2O+2e=2OH+H2↑，由于電解陰極區(qū)產(chǎn)生大量的氫氧根，溶液堿性增強，pH增大，故D正確；故選B。11．某同學使用石墨電極，在不同電壓(x)下電解pH=1，0.1mol/L的FeCl2溶液，實驗記錄如不(a、b代表電壓數(shù)值)序號電壓/V陽極現(xiàn)象檢驗陽極產(chǎn)物IX>a電極附近出現(xiàn)黃色，有氣泡產(chǎn)生有Fe3+、有Cl2Ⅱa>x≥b電極附近出現(xiàn)黃色，無氣泡產(chǎn)生有Fe3+、無Cl2b>x≥0無明顯變化無Fe3+、無Cl2下列說法中，不正確的是A．I中陽極附近的溶液可使KI淀粉試紙變藍B．由Ⅱ中陽極現(xiàn)象不能說明該電壓下C1在陽極是否放電C．Ⅱ中出現(xiàn)黃色可能是因為Fe2+有還原性，在陽極放電產(chǎn)生Fe3+D．增加pH=1，0.1mol/L的NaCl溶液做對照實驗進一步驗證Cl在陽極是否放電【答案】D【分析】Ⅰ中陽極附近出現(xiàn)黃色，有氣泡產(chǎn)生，說明生成了鐵離子、氯氣，鐵離子、氯氣能氧化碘化鉀為碘單質；Ⅱ中出現(xiàn)黃色，無氣泡產(chǎn)生，說明生成了鐵離子，結合亞鐵離子具有還原性，氯氣也能氧化亞鐵離子分析；根據(jù)不同電壓下，陽極產(chǎn)物不同分析解答。【解析】A．I中陽極生成了鐵離子、氯氣，鐵離子、氯氣能夠氧化碘化鉀為碘單質，使淀粉變藍，故A正確；B．Ⅱ中未檢測出氯氣，可能是因為氯離子在陽極失電子生成的氯氣具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子使溶液變黃色，從而無氯氣放出，因此該電壓下氯離子在陽極是否放電仍需驗證，故B正確；C．由Ⅱ推測，F(xiàn)e3+產(chǎn)生的原因可能是Fe2+在陽極放電，元素化合價升高，亞鐵離子具有還原性，故C正確；D．電解pH=1的0.1mol/LFeCl2溶液，電解pH=1的NaCl溶液做對照試驗，探究氯離子是否放電，需要在難度相同的條件下進行，所以氯化鈉溶液的濃度為0.2mol/L，故D錯誤；故選D。12．高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為：下列敘述不正確的是A．放電時鋅做負極B．充電時氫氧化鐵被氧化C．充電時陽極附近溶液的堿性減弱D．放電時每轉移3mole，有2molFeO24被還原【答案】D【解析】A．放電時，Zn失去電子被氧化為Zn(OH)2，則放電時鋅做負極，故A正確；B．充電時，發(fā)生Fe(OH)3轉化為FeO24的反應，氫氧化鐵失去電子被氧化，故B正確；C．根據(jù)電池的反應總方程可知：充電時陽極反應為：Fe(OH)33e+5OH=4H2O+FeO24，消耗氫氧根，則充電時陽極附近溶液的堿性減弱，故C正確；D．放電時，F(xiàn)e化合價由+6價降低為+3價，則放電時每轉移3mol電子，正極有1molK2FeO4即FeO24被還原，故D錯誤；故選D。13．一種具有高能量密度、低成本和環(huán)保等優(yōu)點的新型二次電池如圖(x可為2、4、6、8)。下列敘述錯誤的是A．放電時，電子由a極經(jīng)用電器流向b極B．放電時，若x=4，正極反應式為Li2S8+2e+2Li+=2Li2S4C．充電時，b極與電源正極連接D．充電時，若x=2，1moLi2S2最多能失去1mol電子【答案】D【解析】A．放電時，a電極發(fā)生Lie=Li+，a為原電池負極，電子由負極經(jīng)用電器流向正極b電極，A正確；B．放電時，b電極為正極，發(fā)生得電子還原反應，Li2S8轉化為Li2Sx，若x=4，正極反應式為Li2S8+2e+2Li+=2Li2S4，B正確；C．充電時為電解池原理，b電極發(fā)生Li2Sx轉化為Li2S8的失電子氧化反應，b為電解池的陽極，b電極與電源正極連接，C正確；D．充電時，若x=2，b電極發(fā)生反應式為4Li2S26e=Li2S8+6Li+，1moLi2S2最多能失去1.5mol電子，D錯誤；答案選D。14．某低成本二次電池的工作原理如圖所示（已知放電時Pb為負極），下列說法正確的是A．放電過程中，負極Pb質量減小B．放電過程總反應為Pb+SO24+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+C．充電過程中，H+通過質子交換膜移向左側D．充電過程中，F(xiàn)e3+在多孔碳電極上發(fā)生還原反應【答案】B【解析】A．由分析可知，放電過程中，鉛電極為原電池的負極，硫酸根離子作用下鉛失去電子發(fā)生氧化反應生成硫酸鉛，電極反應式為Pb+SO24—2e—=PbSO4，則放電過程中，鉛電極的質量增大，故A錯誤；B．由分析可知，電池總反應為Pb+SO24+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+，故B正確；C．由分析可知，充電過程中，與直流電源負極相連的鉛電極為電解池的陰極，多孔碳電極為陽極，則氫離子通過質子交換膜移向右側，故C錯誤；D．由分析可知，充電過程中，多孔碳電極為陽極，亞鐵離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成鐵離子，故D錯誤；故選B。15．某小組設計如圖實驗探究物質性質。實驗發(fā)現(xiàn)Ⅲ中的溶液變藍色。下列敘述正確的是A．其他條件相同，撤去熱水浴，Ⅲ中溶液褪色變快B．可能觀察到Ⅱ中現(xiàn)象是溶液變紅色，不褪色C．電解反應為D．用鹽酸和BaCl2溶液可以檢驗Ⅳ中生成的陰離子【答案】D【解析】A．根據(jù)溫度對反應速率的影響，不加熱，氯氣逸出較慢，Ⅲ溶液褪色也減慢，故A錯誤；B．氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，Ⅱ中石蕊溶液先變紅色，后褪色，故B錯誤；C．電解氯化鎂溶液，析出氫氧化鎂白色沉淀，故C錯誤；D．Ⅳ中Na2SO3最終氧化產(chǎn)物為Na2SO4，用鹽酸除去雜質，氯化鋇溶液檢驗硫酸根離子，故D正確。故答案為D。16．電化學原理在生產(chǎn)生活中運用廣泛，下面是常見的一些運用。I．汽車尾氣中氮氧化合物、碳氧化合物的處理會污染環(huán)境，運用電化學方法可以進行NO的消除和CO含量檢測。(1)間接電解法除NO。其原理如圖所示，從A口中出來的氣體是(填名稱)，電解池陰極的電極反應式。(2)用離子方程式表示吸收柱中除去NO的原理。II．運用電解Na2CO3溶液制備小蘇打和燒堿，原理如圖2所示。(3)B處排出的溶液主要溶質為(寫化學式)。電解槽中的離子交換膜為(填“陰”或“陽”)離子交換膜。(4)當陽極區(qū)收集到氣體(標準狀況下)，通過離子交換膜的離子數(shù)目為。III．氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿?。氨氧燃料電池工作原理如圖3所示。(5)a電極的電極反應式是；(6)一段時間后，KOH溶液的濃度如何變化(填“增大”、“減小”或“不變”)。【答案】(1)氧氣2HSO3+2H++2e=S2O24+2H2O(2)2NO+2S2O2