2013年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第三節(jié) 電解池(含解析) 新人教版

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1、【高考總復(fù)習(xí)】2013高考化學(xué)專題復(fù)習(xí):第三節(jié) 電解池(人教版) 1.若在鐵片上鍍鋅,以下敘述中錯誤的是(  ) A.可把鐵片與電源的正極相連 B.電解質(zhì)必須用含有鋅離子的可溶性鹽 C.鋅極發(fā)生氧化反應(yīng) D.鐵極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-===Zn 解析:電鍍的實質(zhì)就是以非惰性電極為陽極的一種特殊的電解。電鍍時一般以鍍層金屬為電解池的陽極,待鍍件為陰極,含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液為電鍍液。電鍍過程中鍍層金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而成為離子溶入電解液,其離子則在待鍍件上發(fā)生還原反應(yīng)而析出,且電解質(zhì)溶液濃度一般不變。故而本題只有A項不正確。 答案:A 2.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是

2、(  ) A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B.圖b中,開關(guān)由M改置于N時,Cu-Zn合金的腐蝕速率減小 C.圖c中,接通開關(guān)時Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大 D.圖d中,Zn-MnO2干電池的放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析:Fe與空氣、水同時接觸容易生銹,因此應(yīng)靠近液面處最易腐蝕,A項錯誤;開關(guān)置于N處,Cu-Zn合金作正極,置于M處時Cu-Zn合金作負極,因此開關(guān)由M改置于N時,Cu-Zn得到保護,腐蝕速率減小,B項正確;接通開關(guān)后Zn作負極,Pt片上產(chǎn)生H2,C項錯誤;Zn-MnO2酸性干電池中,NH4+水解呈酸性,生成的

3、H+氧化Zn,D項錯誤。 答案:B 3.(2011年廣東理綜)某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計下圖裝置,下列敘述不正確的是(  ) A.a(chǎn)和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出 B.a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時,銅片上發(fā)生的反應(yīng)為:Cu2++2e-===Cu C.無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液均從藍色逐漸變成淺綠色 D.a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負極,電壓足夠大時,Cu2+向銅電極移動 解析:a和b不連接時,鐵與CuSO4溶液發(fā)生反應(yīng):Fe+Cu2+===Fe2++Cu,A項正確;a和b用導(dǎo)線連接時,組成了原電池,F(xiàn)e為負極,Cu為正極,銅片上發(fā)生還原反應(yīng):Cu2++2e-===Cu,鐵片

4、上發(fā)生氧化反應(yīng):Fe-2e-===Fe2+,B項正確;通過以上分析可知,無論a和b是否連接,均發(fā)生反應(yīng):Fe+Cu2+===Fe2++Cu,故溶液均從藍色(Cu2+的顏色)逐漸變成淺綠色(Fe2+的顏色),C項正確;a和b分別連接直流電源正、負極時,構(gòu)成電解池,銅片為陽極,鐵片為陰極,Cu2+應(yīng)向陰極(鐵電極)移動,D項錯誤。 答案:D 4.鉛蓄電池的工作原理為:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O研讀下圖,下列判斷不正確的是(  ) A.K閉合時,d電極反應(yīng)式:PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO B.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時,I中

5、消耗的H2SO4為0.2 mol C.K閉合時,Ⅱ中SO向c電極遷移 D.K閉合一段時間后,Ⅱ可單獨作為原電池,d電極為正極 解析:C項,當(dāng)K閉合時Ⅰ為原電池、Ⅱ為電解池,Ⅱ中c電極上的PbSO4轉(zhuǎn)化為Pb和SO,d電極上的PbSO4轉(zhuǎn)化為PbO2和SO,故SO從兩極上脫離下來向四周擴散而并非做定向移動。 答案:C 5.用惰性電極進行下列電解,有關(guān)說法正確的是(  ) ①電解稀硫酸 ②電解CuSO4溶液?、垭娊釱OH溶液?、茈娊釴aCl溶液 A.電解進行一段時間后四份溶液的pH均增大 B.②中電解一段時間后,向溶液中加入適量的CuO固體可使溶液恢復(fù)電解前的情況 C.③中陽極消

6、耗OH-,故溶液濃度變小 D.④中陰、陽兩極上產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2∶1 解析:依據(jù)惰性電極電解規(guī)律,可知①為電解水型,②為放O2生酸型,③為電解水型,④為放H2生堿型。故B正確。 答案:B 6.電解100 mL含c(H+)=0.30 mol/L的下列溶液,當(dāng)電路中通過0.04 mol電子時,理論上析出金屬質(zhì)量最大的是(  ) A.0.10 mol/L Ag+     B.0.20 mol/L Zn2+ C.0.20 mol/L Cu2+ D.0.20 mol/L Pb2+ 解析:根據(jù)金屬活動性順序可知:排在氫以后的金屬為Ag和Cu,而Zn和Pb排在H以前,所以Ag+、C

7、u2+的氧化性比H+大,應(yīng)優(yōu)先于H+放電而析出,因為0.01 mol Ag的質(zhì)量小于0.02 mol Cu的質(zhì)量,所以C項正確。 答案:C 7.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì),可用電解法制備高純度的鎳,下列敘述正確的是(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)(  ) A.陽極發(fā)生還原反應(yīng),其電極反應(yīng)式為:Ni2++2e-===Ni B.電解過程中,陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量相等 C.電解后,溶液中存在的金屬陽離子只有Ni2+和Zn2+ D.電解后,電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt 解析:電解時,陽極上金屬按還原性由強到弱的順序(Zn>Fe

8、>Ni>Cu>Pt)發(fā)生氧化反應(yīng),即Zn-2e-===Zn2+;Fe-2e-===Fe2+;Ni-2e-===Ni2+。Cu、Pt還原性比Ni弱,不能失去電子溶解。當(dāng)陽極上Ni失電子溶解后,它們以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽極泥。 陰極上金屬離子按氧化性由強到弱的順序(Ni2+>Fe2+>Zn2+)發(fā)生還原反應(yīng),即Ni2++2e-===Ni。Fe2+、Zn2+比Ni2+氧化性弱,并不在陽極析出,而是留在電解液里。 陰極發(fā)生氧化反應(yīng),A錯誤;電解過程中,陽極Zn、Fe、Ni溶解,陰極只有Ni析出,兩電極質(zhì)量的改變不等,B錯誤;電解液中除Zn2+、Ni2+外,還有Fe2+,C錯誤。 答案

9、:D 8.(2012年潮州質(zhì)檢)Cu2O是一種半導(dǎo)體材料,用作制造整流器的材料,還可以用于制船底防污漆(殺死低級海生動物)、農(nóng)作物的殺菌劑。在實驗室里可模擬工業(yè)過程制取Cu2O,總反應(yīng)式是2Cu+H2OCu2O+H2↑,其裝置如上圖,下列有關(guān)說法不正確的是(  ) A.該實驗符合綠色化學(xué)的設(shè)計理念 B.圖中的虛線框內(nèi)需連接直流電源,且正極與石墨相連 C.CuO高溫加熱分解也可以得到Cu2O D.上述裝置中,陽級的電極反應(yīng)式是2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O 答案:B 9.(2012年安徽卷)某興趣小組設(shè)計如下微型實驗裝置。實驗時,先斷開K2,閉合K1,兩極均有氣

10、泡產(chǎn)生;一段時間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉(zhuǎn)。 下列有關(guān)描述正確的是(  ) A.?dāng)嚅_K2,閉合K1時,總反應(yīng)的離子方程式為: 2H++2Cl-Cl2↑+H2↑ B.?dāng)嚅_K2,閉合K1時,石墨電極附近溶液變紅 C.?dāng)嚅_K1,閉合K2時,銅電極上的電極反應(yīng)式為: Cl2+2e-=2Cl- D.?dāng)嚅_K1,閉合K2時,石墨電極作正極 解析:斷開K2閉合K1時為電解池,由于兩極均有氣泡產(chǎn)生,故活潑電極銅應(yīng)為陰極,石墨為陽極。電極反應(yīng)(Cu):2H2O+2e-===H2↑+2OH-、(石墨):2Cl--2e-===Cl2↑,總反應(yīng)為:2H2O+2Cl-Cl2↑+H2↑

11、+2OH-,A項錯;Cu電極附近有OH-生成,溶液變?yōu)榧t色,B項錯;斷開K1閉合K2時為原電池,Cu電極上收集了H2,做負極,電極反應(yīng)為H2-2e-===2H+。石墨電極上收集了Cl2,做正極,電極方程式為Cl2+2e-===2Cl-,故選項C錯,D對。 答案:D 10.如圖所示的裝置,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在F極附近溶液顯紅色。則以下說法正確的是(  ) A.電源B極是正極 B.甲、乙裝置的C、D、E、F電極均有單質(zhì)生成,其物質(zhì)的量之比為1 ∶2∶2∶2 C.欲用丙裝置給銅鍍銀,H應(yīng)該是Ag,電鍍液是AgNO3溶液 D.裝置丁中

12、看到的現(xiàn)象是X極附近紅褐色變深 解析:由F極附近顯紅色可得F極作陰極,則電源中B為負極,A為正極,故A項錯誤;甲中C電極生成氧氣,D電極生成銅,乙中E電極生成氯氣,F(xiàn)電極生成氫氣,根據(jù)電子守恒可得四個電極上生成單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2∶2,故B正確;用丙裝置給銅鍍銀,H應(yīng)該為銅,C錯誤;丁中氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷,Y作陰極,故膠粒向Y極移動,應(yīng)在Y極附近看到紅褐色變深。 答案:B 11.下圖是一個用鉑絲作電極,電解稀的MgSO4溶液的裝置,電解液中加有中性紅指示劑,此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍:6.8~8.0,酸色—紅色,堿色—黃色) 回答下列問題: (1)下列

13、關(guān)于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是________(填編號) ①A管溶液由紅變黃 ②B管溶液由紅變黃 ③A管溶液不變色 ④B管溶液不變色 (2)寫出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式:________; (3)寫出B管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式:__________________; (4)檢驗a管中氣體的方法是________________; (5)檢驗b管中氣體的方法是________________; (6)電解一段時間后,切斷電源,將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象__________________。 解析:該電解池中A為陰極,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,B為

14、陽極,電極反應(yīng)式為4OH--4e-===O2↑+2H2O,A管附近產(chǎn)生OH-,故溶液由紅變黃,B管附近產(chǎn)生H+溶液仍呈紅色,A管附近產(chǎn)生的OH-與Mg2+結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀。但停止電解后,生成的Mg(OH)2與H+反應(yīng),白色沉淀溶解,溶液仍呈紅色。檢驗a管中產(chǎn)生的H2的方法是:用拇指按住管口,取出試管,靠近火焰,放開拇指,有爆鳴聲,管口有藍色火焰,證明是H2;檢測b管中產(chǎn)生的O2的方法是:用拇指按住管口,取出試管,放開拇指,將帶火星的木條伸入試管內(nèi)復(fù)燃,證明是O2。 答案:(1)①④ (2)2H++2e-===H2↑(寫2H2O+2e-===2OH-+H2↑也可) Mg2++2OH

15、-===Mg(OH)2↓ (3)4OH--4e-===2H2O+O2↑(寫2H2O-4e-===4H++O2↑也可) (4)用拇指按住管口,取出試管,靠近火焰,放開拇指,有爆鳴聲,管口有藍色火焰 (5)用拇指按住管口,取出試管,放開拇指,將帶有火星的木條伸入試管內(nèi)會復(fù)燃。 (6)溶液呈紅色,白色沉淀溶解(或大部分溶解) 12.蓄電池是一種可以反復(fù)充電、放電的裝置,有一種蓄電池在充電和放電時發(fā)生的反應(yīng)是:NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。用該蓄電池電解(陰、陽極均為惰性電極)M(NO3)x溶液時,若此蓄電池工作一段時間后消耗0.36 g水。 (1)電解時電解池的

16、陽極應(yīng)連接________(填序號)。 A.NiO2 B.Fe C.Fe(OH)2 D.Ni(OH)2 (2)電解M(NO3)x溶液時某一極質(zhì)量增加m g,金屬M的相對原子質(zhì)量的計算式為________(用m、x表示)。 (3)電解后溶液的pH________(填“升高”、“降低”或“不變”)。 解析:(1)該蓄電池放電時,Ni4+得電子,NiO2作正極,F(xiàn)e失電子作負極。根據(jù)電解池的構(gòu)造,陽極應(yīng)與蓄電池的正極NiO2相連,陰極應(yīng)與蓄電池的負極Fe相連;(2)M(NO3)x溶液中的Mx+在陰極上放電析出金屬M:Mx++xe-===M;由蓄電池放電時發(fā)生的反應(yīng)可得到關(guān)

17、系式:2H2O~Fe~2e-~Fe(OH)2,再根據(jù)串聯(lián)電極上通過電子的物質(zhì)的量相等,得到金屬M與H2O的關(guān)系為:M~xe-~xH2O,結(jié)合析出金屬M的質(zhì)量m g及消耗水的質(zhì)量0.36 g,可求出金屬M的相對原子質(zhì)量表達式為18 xm/0.36=50mx;(3)由于陽極是水電離出的OH-放電生成O2,c(H+)增大,所以電解后溶液的pH降低。 答案:(1)A (2)50mx (3)降低 13.對金屬制品進行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。 (1)以下為鋁材表面處理的一種方法: ①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜,堿洗時常有氣泡冒出,原因是________(用離子方程式表示)。

18、為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列試劑中的________。 a.NH3  b.CO2  c.NaOH  d.HNO3 ②以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)式為________。取少量廢電解液,加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀,產(chǎn)生沉淀的原因是____________________。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕,電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是__________________。 (3)利用如下圖所示裝置,可以模擬鐵的電化學(xué)防護。 若X為碳棒,為減緩鐵的腐蝕,開關(guān)K應(yīng)置于________處。 若X為鋅,開關(guān)K

19、置于M處,該電化學(xué)防護法稱為________。 解析:(1)①Al能與NaOH反應(yīng)生成H2,Al2O3與NaOH反應(yīng)時不能生成H2,則根據(jù)氣泡冒出的現(xiàn)象斷定是Al與NaOH發(fā)生了化學(xué)反應(yīng);AlO轉(zhuǎn)化成Al(OH)3需加入酸,而Al(OH)3能溶于強酸,所以選擇CO2。②Al在陽極失電子生成氧化膜(Al2O3),Al2O3中的氧是由水提供的,溶液顯酸性,所以有H+生成;廢電解液中含有Al3+,Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,NaHCO3水解顯堿性,兩者互相促進水解。(2)電鍍時銅作陽極,失去電子生成Cu2+,陰極Cu2+得電子生成Cu。(3)碳的活動性小于鐵,則需用電解池原理,利用鐵

20、作陰極與電源負極相連,從而保護鐵不受腐蝕;Zn的活動性大于鐵,則二者形成原電池時,Zn作負極,從而保護鐵不受腐蝕。 答案:(1)①2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑;b②2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+;HCO與H+反應(yīng)使H+濃度減小,使Al3+的水解平衡向右移動,產(chǎn)生Al(OH)3沉淀 (2)補充溶液中的Cu2+,保持溶液中的Cu2+濃度恒定 (3)N;犧牲陽極的陰極保護法。 14.(2012年山東濟南外國語學(xué)校質(zhì)檢)某實驗小組同學(xué)對電化學(xué)原理進行了一系列探究活動。 (1)下圖為某實驗小組依據(jù)氧化還原反應(yīng):(用離子方程式表示)________設(shè)計的原電池

21、裝置,反應(yīng)前,電極質(zhì)量相等,一段時間后,兩電極質(zhì)量相差12 g,導(dǎo)線中通過________mol 電子。 (2)其他條件不變,若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液,石墨電極反應(yīng)式為________,這是由于NH4Cl溶液顯________(填“酸性”“堿性”或“中性”),用離子方程式表示溶液顯此性的原因:________,用吸管吸出鐵片附近溶液少許于試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:________,然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液,溶液變紅,繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水,顏色褪去,同學(xué)們對此作出了多種假設(shè),某同學(xué)的假設(shè)是:“溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態(tài)?!比绻?

22、價鐵被氧化為FeO,試寫出該反應(yīng)的離子方程式:________。 (3)如果其他條件不變,若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型,如下圖所示,一段時間后,在甲裝置中的銅絲附近滴加酚酞試液,現(xiàn)象是________,電極反應(yīng)為________;乙裝置中石墨(1)為________極(填“正”“負”“陰”或“陽”),乙裝置中與銅線相連的石墨電極上發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________,產(chǎn)物常用________檢驗,反應(yīng)的離子方程式為________。 解析:(1)從圖中可看出是依據(jù)Fe+Cu2+===Fe2++Cu設(shè)計的原電池裝置,若1 mol Fe反應(yīng),石墨電極上析出1 mol Cu,轉(zhuǎn)移2

23、 mol電子,兩電極的質(zhì)量差為56+64=120(g),則兩電極質(zhì)量相差12 g時,導(dǎo)線中通過0.2 mol電子。(2)NH4Cl溶液中由于NH發(fā)生水解NH+H2ONH3·H2O+H+,故溶液呈酸性,石墨電極的電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,鐵片附近溶液中含有Fe2+,加入氯水發(fā)生反應(yīng):2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,繼續(xù)被氧化的離子方程式為2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16H+。(3)換成銅線后甲構(gòu)成Cu-Fe原電池,乙是電解池。甲中銅為正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-,滴加酚酞試液,溶液變紅,乙裝置中石墨(1)與原電池甲的負極相連,為陰極,與銅線相連的石墨電極為陽極,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,Cl2常用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2I-===2Cl-+I2。 答案:(1)Fe+Cu2+===Fe2++Cu;0.2 (2)2H++2e-===H2↑;酸;NH+H2ONH3·H2O+H+;2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;2Fe3++3Cl2+8H2O===2FeO+6Cl-+16H+ (3)溶液變紅;O2+2H2O+4e-===4OH-;陰;2Cl--2e-===Cl2↑;濕潤的淀粉碘化鉀試紙;Cl2+2I-===2Cl-+I2

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