高中一輪復(fù)習(xí)化學(xué)跟蹤檢測（二十一）電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解

跟蹤檢測（二十一）電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解1．下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是()A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極解析：選A電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，一般用石墨作陽極，目前使用較多的是金屬基復(fù)合材料，不能用鐵作陽極，因為鐵為活潑電極，會放電而損耗。2．(2018·長沙模擬)下列各組中，每種電解質(zhì)溶液電解時只生成氫氣和氧氣的是()A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：選C電解質(zhì)溶液電解時，只生成氧氣和氫氣，相當(dāng)于是電解水，根據(jù)電解時離子的放電順序，當(dāng)電解強含氧酸、強堿、活潑金屬含氧酸鹽的溶液時均相當(dāng)于電解水。3．用指定材料作電極來電解一定濃度的溶液甲，然后加入物質(zhì)乙能使溶液恢復(fù)為甲溶液原來的濃度，則合適的組合是()選項陽極陰極溶液甲物質(zhì)乙APtPtNaOHNaOH固體BPtPtH2SO4H2OCCFeNaCl鹽酸DCuCCuSO4Cu(OH)2解析：選BA項中相當(dāng)于電解的是水，應(yīng)加入水才能恢復(fù)原來狀態(tài)，錯誤；B項中相當(dāng)于電解的是水，加入水后可以恢復(fù)原來狀態(tài)，正確；C項中相當(dāng)于電解的是HCl，但加入鹽酸的同時，也引入了水，不可能恢復(fù)原來狀態(tài)，錯誤；D項中陽極銅失電子，Cu2＋在陰極得電子，加入Cu(OH)2不可能恢復(fù)原來狀態(tài)，錯誤。4．在水中加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－。該溶液放在用惰性材料作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為()A．35.5∶108 B．16∶137C．8∶1 D．108∶35.5解析：選CAg＋與Cl－生成AgCl↓，Ba2＋與SOeq\o\al(2－,4)生成BaSO4↓，電解硝酸鈉溶液實際上相當(dāng)于電解水。5.利用如圖所示裝置，當(dāng)X、Y選用不同材料時，可將電解原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。下列說法中正確的是()A．氯堿工業(yè)中，X、Y均為石墨，X附近能得到NaOHB．銅的精煉中，X是純銅，Y是粗銅，Z是CuSO4C．電鍍工業(yè)中，X是待鍍金屬，Y是鍍層金屬D．外加電流的陰極保護法中，Y是待保護金屬解析：選D電解飽和食鹽水時，陰極區(qū)得到H2和NaOH；電解法精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極；電鍍時，應(yīng)以鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極。6．電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2Oeq\o\al(2－,7))時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應(yīng)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列說法不正確的是()A．陽極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋B．電解過程中溶液pH不會變化C．過程中有Fe(OH)3沉淀生成D．電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，最多有1molCr2Oeq\o\al(2－,7)被還原解析：選B金屬鐵作陽極，電極本身被氧化，發(fā)生反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，A正確；陰極上，發(fā)生反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，產(chǎn)物為H2和OH－，溶液pH變大，B錯誤；由題意知Fe2＋被氧化為Fe3＋，陰極生成的OH－會與Fe3＋結(jié)合生成Fe(OH)3，C正確；電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，生成6molFe2＋，則有1molCr2Oeq\o\al(2－,7)被還原，D正確。7．(2018·蘇州模擬)電滲析法是指在外加電場作用下，利用陰離子交換膜和陽離子交換膜的選擇透過性，使部分離子透過離子交換膜而遷移到另一部分水中，從而使一部分水淡化而另一部分水濃縮的過程。如圖是利用電滲析法從海水中獲得淡水的原理圖，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等離子，電極為石墨電極。下列有關(guān)描述錯誤的是()A．陽離子交換膜是A，不是BB．通電后陽極區(qū)的電極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑C．陰極可以使用鐵絲網(wǎng)增強導(dǎo)電性D．陰極區(qū)的現(xiàn)象是電極上產(chǎn)生無色氣體，溶液中出現(xiàn)少量白色沉淀解析：選AA項，溶液的Cl－移向陽極放電生成Cl2，為使Cl－通過，所以A為陰離子交換膜，錯誤；B項，Cl－在OH－前放電，正確；C項，陰極的電極不參加反應(yīng)，但鐵的導(dǎo)電能力強，正確；D項，陰極為H＋放電，留下OH－，與Ca2＋、Mg2＋生成白色沉淀，正確。8．將兩個鉑電極插入500mLCuSO4溶液中進行電解，通電一定時間后，某一電極增重0.064g(設(shè)電解時該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時溶液中氫離子濃度約為()A．4×10－3mol·L－1 B．2×10－3mol·L－1C．1×10－3mol·L－1 D．1×10－7mol·L－1解析：選A陰極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu，增重0.064g應(yīng)是生成Cu的質(zhì)量，設(shè)生成H＋的物質(zhì)的量為x，根據(jù)總反應(yīng)離子方程式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋4H＋2×64g4mol0.064gxx＝0.002molc(H＋)＝eq\f(0.002mol,0.5L)＝4×10－3mol·L－1。9．如圖所示裝置Ⅰ是一種可充電電池，裝置Ⅱ為電解池。離子交換膜只允許Na＋通過，充放電的化學(xué)方程式為2Na2S2＋NaBr3eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Na2S4＋3NaBr。閉合開關(guān)K時，b極附近先變紅色。下列說法正確的是()A．負(fù)極反應(yīng)為4Na－4e－=4Na＋B．閉合K后，b電極附近的pH變小C．當(dāng)有0.01molNa＋通過離子交換膜時，b電極上析出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為112mLD．閉合K后，a電極上產(chǎn)生的氣體具有漂白性解析：選C當(dāng)閉合開關(guān)K時，b附近溶液先變紅，即b附近有OH－生成，在b極析出氫氣，b極是陰極，a極是陽極，與陰極連接的是原電池的負(fù)極，所以N極是負(fù)極，M極是正極。閉合K時，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2Na2S2－2e－=2Na＋＋Na2S4，A錯誤；閉合開關(guān)K時，b極附近先變紅色，該極上生成H2和OH－，pH增大，B錯誤；閉合K時，有0.01molNa＋通過離子交換膜，說明有0.01mol電子轉(zhuǎn)移，陰極上生成0.005molH2，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為0.005mol×22.4L·mol－1＝0.112L＝112mL，C正確；閉合開關(guān)K時，a極是陽極，該極上金屬銅被氧化，電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋，沒有氣體產(chǎn)生，D錯誤。10.圖中X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞溶液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色斑向d端擴散。下列判斷正確的是()A．濾紙上c點附近會變紅色B．Cu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大C．Z中溶液的pH先減小，后增大D．溶液中的SOeq\o\al(2－,4)向Cu電極定向移動解析：選A紫紅色斑即MnOeq\o\al(－,4)向d端擴散，根據(jù)陰離子向陽極移動的原理，可知d端為陽極，即b為正極，a為負(fù)極，c為陰極，NaCl溶液中H＋不斷放電，破壞了水的電離平衡，c(OH－)不斷增大，c點附近會變紅色，A正確；電解CuSO4溶液時，Pt為陽極，溶液中的OH－放電：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，Cu為陰極，溶液中的Cu2＋得電子，生成銅，總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt電極附近生成H＋，則SOeq\o\al(2－,4)向Pt電極移動，B、D不正確；隨著電解的進行，Z中溶液變?yōu)镠2SO4溶液，繼續(xù)電解則為電解水，H2SO4濃度增大，pH減小，C不正確。11.下列敘述正確的是()A．K與M連接時，X為硫酸，一段時間后溶液的pH增大B．K與N連接時，X為氯化鈉，石墨電極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑C．K與N連接時，X為硫酸，一段時間后溶液的pH增大D．K與M連接時，X為氯化鈉，石墨電極反應(yīng)：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑解析：選CK與M連接時，X為硫酸，該裝置是電解硫酸裝置，實質(zhì)為電解水，硫酸濃度增大，pH減小，A錯誤；K與N連接時，X為氯化鈉，該裝置是原電池，鐵作負(fù)極，石墨作正極，電極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，B錯誤；K與N連接時，X為硫酸，該裝置是原電池，石墨作正極，電極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，鐵作負(fù)極，電極反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋，c(H＋)降低，pH增大，C正確；K與M連接時，X為氯化鈉，該裝置是電解池，石墨作陽極，鐵作陰極，陽極上電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，D錯誤。12．1L某溶液中含有的離子如下表：離子Cu2＋Al3＋NOeq\o\al(－,3)Cl－物質(zhì)的量濃度(mol·L－1)11a1用惰性電極電解該溶液，當(dāng)電路中有3mol電子通過時(忽略電解時溶液體積的變化及電解產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)，下列說法正確的是()A．電解后溶液pH＝0B．a(chǎn)＝3C．陽極生成1.5molCl2D．陰極析出的金屬是銅與鋁解析：選AA項，當(dāng)電路中有3mol電子通過時，陽極首先發(fā)生2Cl－－2e－=Cl2↑，生成0.5molCl2，然后發(fā)生4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，生成2molH＋，陰極首先發(fā)生：Cu2＋＋2e－=Cu，析出1molCu，然后發(fā)生2H＋＋2e－=H2↑，生成0.5molH2，同時生成1molOH－，最終溶液里得到1molH＋，H＋的濃度為1mol·L－1，pH＝0，正確；B項，由溶液電荷守恒可知2c(Cu2＋)＋3c(Al3＋)＝c(NOeq\o\al(－,3))＋c(Cl－)，可求得c(NOeq\o\al(－,3))＝4mol·L－1，即a＝4，錯誤；C項，電解時陽極首先發(fā)生：2Cl－－2e－=Cl2↑，然后發(fā)生4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，生成Cl2和O2，錯誤；D項，由于離子放電順序Cu2＋＞H＋＞Al3＋，沒有Al生成，錯誤。13．Ⅰ.用圖1所示裝置實驗，U形管中a為25mLCuSO4溶液，X、Y為電極。(1)若X為鐵，Y為純銅，則該裝置所示意的是工業(yè)上常見的________池，陽極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。(2)若X為純銅，Y為含有Zn、Ag、C等雜質(zhì)的粗銅，則該圖所示意的是工業(yè)上常見的____________裝置。反應(yīng)過程中，a溶液的濃度________發(fā)生變化(填“會”或“不會”)。Ⅱ.現(xiàn)代氯堿工業(yè)常用陽離子交換膜將電解槽隔成兩部分，以避免電解產(chǎn)物之間發(fā)生二次反應(yīng)。圖2為電解槽示意圖。(3)陽離子交換膜，只允許溶液中的________通過(填下列微粒的編號)。①H2②Cl2③H＋④Cl－⑤Na＋⑥OH－(4)寫出陽極的電極反應(yīng)式：_________________________________________________。(5)已知電解槽每小時加入10%的氫氧化鈉溶液10kg，每小時能收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣896L，而且兩邊的水不能自由流通。則理論上：①電解后流出的氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________________________。②通過導(dǎo)線的電量為________________。(已知NA＝6.02×1023mol－1，電子電荷為1.60×10－19C)解析：Ⅱ.(3)陽離子交換膜，只允許陽離子通過，所以H＋、Na＋可以通過。(5)m(NaOH)原＝10kg×10%＝1kg在陰極區(qū)，H＋放出，但又有Na＋移來，引起陰極區(qū)增重，所以有2H2O→H2～2NaOH～增重2(Na－H)～轉(zhuǎn)移2e－eq\f(22.4L,896L)＝eq\f(2×40g,mNaOH生成)＝eq\f(2×22g,m溶液增)＝eq\f(2×6.02×1023×1.6×10－19C,Q)解得：m(NaOH)生成＝3200g＝3.2kgm(溶液)增＝1760g＝1.76kgQ≈7.71×106C故w(NaOH)＝eq\f(mNaOH原＋mNaOH生成,m溶液原＋m溶液增)×100%＝eq\f(1kg＋3.2kg,10kg＋1.76kg)×100%≈35.7%。答案：Ⅰ.(1)電鍍Cu－2e－=Cu2＋(2)銅的電解精煉會Ⅱ.(3)③⑤(4)2Cl－－2e－=Cl2↑(5)①35.7%②7.71×106C14．如圖裝置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變)，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色。請回答：(1)B極是電源的________，一段時間后，甲中溶液顏色________，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，這表明_______________________________，在電場作用下向Y極移動。(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時，對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為________________________________________________________________________。(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應(yīng)是______________(填“鍍層金屬”或“鍍件”)，電鍍液是________溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(此時乙溶液體積為500mL)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為________，甲中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)若將C電極換為鐵，其他裝置都不變，則甲中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。解