1、课时分层训练(二十)电能转化为化学能电解(建议用时：45分钟)A级基础达标1.下列说法中正确的是 ()A氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠B铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4C电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属D外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属D电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH。铜的电解精炼时，应用粗铜作阳极、纯铜作阴极。电镀时，应以镀层金属作阳极、待镀金属作阴极。2(2018广东五校联考)如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中正确的是()
2、 【导学号：95160158】甲乙A乙装置中溶液颜色会变浅B铁电极应与Y相连接CM电极反应式：H2NCONH2H2O6e=CO2N26HD当N电极消耗0.25 mol气体时，铜电极质量减少16 gC乙装置为电镀装置，电镀液的浓度不变，因此溶液颜色不变，A项错误；电镀时，待镀金属作阴极，与电源负极相连，而N电极上O2转化为H2O，发生还原反应，N电极为正极，B项错误；根据N电极反应式：O24H4e=2H2O、铜电极反应式：Cu2e=Cu2，由各电极上转移电子数相等，可得关系式：O22Cu，则N电极消耗0.25 mol O2时，铜电极质量减少0.25 mol264 gmol132 g，D项错误。3
3、.如图所示为用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是TiO2中的氧解离进入熔融盐中而得到钝钛。下列说法中正确的是() 【导学号：95160159】Aa极是正极，石墨极是阴极B反应后，石墨电极的质量不发生变化C电解过程中，O2、Cl均向a极移动D阴极的电极反应式为TiO24e=Ti2O2DTiO2发生还原反应得到纯钛，故加入高纯TiO2的电极是电解池的阴极，a极是电源的负极，石墨极是阳极，A项错误；O2在阳极发生氧化反应生成O2，高温下，石墨与O2反应生成CO、CO2，导致石墨质量减小，B项错误；电解过程中，阴离子向阳极(石墨极)移动，C项错误；TiO2中的氧解离进入熔融盐而得
4、到纯钛，发生了还原反应，生成了Ti和O2，D项正确。4(2017宜昌市高三教学测试)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是 () 【导学号：95160160】已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解 氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变BA项，电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：Ni22e=Ni、2H2e=H2正确；B项，由于
5、C室中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH不断减少，Na通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H的氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。5(2018三晋质检)一种脱除废水中NH的电化学装置如图所示，下列说法正确的是() 【导学号：95160161】A该装置将化学能转变为电能B该装置工作时，Cl向阴极移动CNH在阴极上被还原为N2，阴极周围溶液的pH增大D阳极的电极反应式为ClH2O2
6、e=ClO2HD该装置为电解池，该装置将电能转变为化学能，故A错误；电解池中阴离子向阳极移动，故B错误；用电解法处理含有NH的废水，阴极上是水电离出的氢离子得电子发生还原反应：2H2O2e=H22OH，阳极的电极反应式为ClH2O2e=ClO2H，ClO、H再将NH氧化为N2，故C错误，D正确。6.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是() 【导学号：95160162】A阳极电极方程式为2Al6e6OH=Al2O33H2OB随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大C当阴极生成气体3.36
7、L(标准状况)时，阳极增重2.4 gD电解过程中H移向铝电极CA项，硫酸溶液为酸性，阳极反应式为2Al6e3H2O=Al2O36H；B项，阴极反应式为6H6e=3H2，电解过程中H2O减少，pH减小；D项，电解过程中H移向阴极(石墨极)。7(2014广东高考，改编)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他电极均为Cu，则 ()A电流方向：电极A电极 B电极的质量减少2.7 g时，电极的质量减少9.6 gCc烧杯溶液的pH减小D电极的电极反应：Cu22e=CuA根据图所示可知电极为负极，电极为正极，电极为阳极，电极为阴极。8某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如图所示，该装置能将H2O
8、和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2，X、Y是特殊催化剂型电极。已知装置的电流效率等于生成产品所需的电子数与电路通过总电子数之比。下列说法不正确的是() 【导学号：95160163】A该装置中Y电极发生氧化反应BX电极的电极反应式为6CO224e24H=C6H12O66H2OC理论上，每生成22.4 L O2必有4 mol H由Y极区向X极区迁移D当电路中通过3 mol电子时生成18 g C6H12O6，则该装置的电流效率为80%C根据装置图知，Y电极与电源的正极相连，Y电极为阳极，发生氧化反应，A项正确；X电极为阴极，发生还原反应，根据X电极上的反应物及产物可写出阴极的电极反应式，B项
9、正确；22.4 L O2没有指明是在标准状况下，C项不正确；n(C6H12O6)0.1 mol，生成0.1 mol葡萄糖消耗2.4 mol电子，故该装置的电流效率为100%80%，D项正确。9(2018合肥质检)如图所示，U形管内盛有100 mL的溶液，按要求回答下列问题： 【导学号：95160164】(1)断开K2，闭合K1，若所盛溶液为CuSO4溶液，则A极为_极，B极的电极反应式为_。若所盛溶液为KCl溶液，则B极的电极反应式为_。(2)断开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则：A电极附近可以观察到的现象是_，Na移向_(填“A”或“B”)极。B电极上的电极反应式为_，
10、总反应的化学方程式是_。反应一段时间后断开K2，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积(标准状况)为11.2 mL，将溶液充分混合，溶液的pH约为_。若要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内加入或通入一定量的_。【解析】(1)断开K2，闭合K1时，该装置是原电池，锌作负极，碳作正极，正极上铜离子得电子生成铜，发生氧化反应，电极反应式为Cu22e=Cu；所盛溶液为KCl溶液时发生吸氧腐蚀，正极(B极)的电极反应式为O22H2O4e=4OH；(2)断开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，该装置是电解池，碳棒是阳极，锌棒是阴极，电解时，锌棒上氢离子放电生成氢气，同时电
11、极附近生成的氢氧根离子导致溶液呈碱性，加入酚酞溶液后变红；溶液中的Na向阴极移动，即向A电极移动；电解时，阳极B上氯离子放电生成氯气：2Cl2e=Cl2，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，所以电池总反应式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；由可知，B极产生(标准状况)11.2 mL Cl2，生成0.001 mol NaOH。故c(OH)0.01 mol/L，c(H) mol/L1012 mol/L，故pH12。两极逸出的气体分别是H2和Cl2，故要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内通入一定量的HCl气体。【答案】(1)负Cu22e=CuO22H2O4e=4OH(2)有
12、气体产生溶液变红A2Cl2e=Cl22NaCl2H2O2NaOHCl2H212HCl(2014北京高考，节选)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如下图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：_。【解析】由电解NO制备NH4NO3的工作原理图可知，NO在阳极发生氧化反应生成NO，电极反应式为5NO10H2O15e=5NO20H。NO在阴极发生还原反应生成NH，电极反应式为3NO18H15e=3NH3H2O。电池总反应式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的HNO3多，故应补充NH3，使其转化为NH4NO3。【答案】NH3根据电池总反应：8NO7H
13、2O3NH4NO32HNO3，知电解产生的HNO3多，故应补充NH3，使其转化为NH4NO3B级能力提升 (2018温州模拟)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是 ()A铁是阳极，电极反应为Fe2e2OH=Fe(OH)2B电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小 C若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeOD每制得1 mol Na2FeO4，理论上可以产生67.2 L气体C用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，
14、镍作阴极，电极反应式为Fe8OH6e=FeO4H2O，A错误；镍电极上H放电生成H2，c(H)减小，溶液的pH增大，B错误；若离子交换膜为阴离子交换膜，FeO穿过阴离子交换膜向左侧扩散，左侧溶液中会含有FeO，C正确；温度和压强未知，不能计算生成气体体积，D错误。10(1)电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO的原理如图，电源正极为_(填“A”或“B”)，阴极反应式为_。(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NH)_(填“”“c(OH)，则c(N
15、H)c(NO)；IrRu惰性电极有吸附氧气作用，氧气得电子发生还原反应：O22H2e=H2O2；4NH33O2=2N26H2O中，4 mol氨气转移12 mol电子，因此转移3 mol电子，最多可以处理废氨水中溶质的物质的量为1 mol，其质量为17 g。(3)电解法也可以使K2CO3溶液再生。根据图所示，可知水电离产生的H在阴极获得电子变为氢气逸出，水产生的OH在阳极失去电子变为O2，产生的OH和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生。【答案】(1)A2NO12H10e=N26H2O(2)O22H2e=H2O217(3)阴极水电离出H在阴极得电子生成H2，使水的平衡正移，产生的OH和HCO反
16、应生成CO，使得K2CO3再生1(2018长春模拟)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是 ()A阳极室溶液由无色变成棕黄色B阴极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2C电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高D电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4C阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H发生还原反应：2H2e=H2，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH与OH反应生成NH3H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3
17、PO4外，还可能有NH3H2O，D项错误。2(2014全国卷，改编)次磷酸(H3PO2)可用电渗析法制备。 “四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：(1)左电极为_极，电极反应式为_。右电极为_极，电极反应式为_。(2)阳极室中的_通过阳膜进入产品室；原料室中_通过阳膜进入阴极室；原料室中_通过阴膜进入产品室。(3)理论上左右两极产生气体的体积比为_(同温同压下)。(4)分析产品室得到H3PO2的原因_。(5)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是_。【答案】(1)阳4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=4HO2)阴4H4e=2H2(或4H2O4e=2H24OH)(2)HNaH2PO(3)12(4)阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(5)POH2PO或H3PO2被氧化9
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