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專題23 電解池的基本原理 （滿分60分 時間25分鐘） 姓名： 班級： 得分： 1．電-Fenton法是用于水體里有機污染物降解的高級氧化技術(shù)。其反應(yīng)原理如圖所示，其中電解產(chǎn)生的H2O2與Fe2+發(fā)生Fenton反應(yīng)：Fe2++H2O2Fe3++OH- +OH，生成的羥基自由基(OH)能氧化降解有機污染物。下列說法不正確的是 A．電源的A極是負(fù)極 B．電解池中只有O2、Fe3+發(fā)生還原反應(yīng) C．陽極上發(fā)生電極反應(yīng)：H2O-e-OH + H+ D．消耗1molO2，可以產(chǎn)生4mol OH 【答案】B 考點：考查電解原理的應(yīng)用 2．中關(guān)村“創(chuàng)客19”實驗室模擬光合作用的電化學(xué)實驗裝置如右圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和葡萄糖(C6H12O6)。下列說法正確的是 A．該裝置是新型化學(xué)電源裝置 B．該裝置工作時，H＋從a極區(qū)向b極區(qū)遷移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原 D．a(chǎn) 電極的反應(yīng)為： 6CO2 + 24H＋-24e－= C6H12O6 +6 H2 O 【答案】C 【考點定位】考查電解池反應(yīng)原理的應(yīng)用的知識。 【名師點睛】電化學(xué)知識包括原電池和電解池，首先要確定裝置是原電池還是電解池。確定方法是觀察圖示是否有電源，若有就是電解池，否則就是原電池。電解池工作時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性書寫電極反應(yīng)式、總反應(yīng)方程式，并根據(jù)電性作用原理：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引確定電解質(zhì)溶液中離子移動的方向。原電池工作時，活動性強的電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，活動性弱的電極為正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。要掌握電化學(xué)反應(yīng)原理，利用好圖示及題干提供的信息，是本題解決的關(guān)鍵。. 3．某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意圖如右圖所示，下列說法正確的是 A．A為電源負(fù)極 B．陽極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為Cr2O＋6Fe２＋＋14H＋=2Cr３＋＋6Fe３＋＋7H2O C．陰極區(qū)附近溶液pH降低 D．若不考慮氣體的溶解，當(dāng)收集到13.44L H2 (標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，有0.2molCr2O被還原 【答案】B 【考點定位】考查電解原理的應(yīng)用 【名師點晴】掌握電解池的工作原理，準(zhǔn)確判斷出陰陽極以及靈活應(yīng)用電子得失守恒是解答的關(guān)鍵。氧化還原反應(yīng)中守恒法解題的思維流程為：（1）找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。（2）找準(zhǔn)一個原子或離子得失電子數(shù)。(注意化學(xué)式中粒子的個數(shù))。（3）根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式。即n(氧化劑)變價原子個數(shù)化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)變價原子個數(shù)化合價變化值(高價－低價)。 4．已知反應(yīng)：2CrO42－（黃）＋2H+ =Cr2O72－（橙）＋H2O設(shè)計圖示裝置（均為惰性電極）電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，下列有關(guān)敘述正確的是（ ） A．CrO42-生成Cr2O72-的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，不能通過電解方法獲得 B．電源左側(cè)是正極 C．右側(cè)電極的電極反應(yīng)為：2H2O+2e-=H2+2OH- D．Na+從右側(cè)通過膜進(jìn)入左側(cè) 【答案】D 【考點定位】考查電化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用的知識。 【名師點睛】電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電解時，與電源正極連接的電極為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，若陽極是活性電極，則電極本身失去電子，若為惰性電極，則是電解質(zhì)溶液的陰離子失去電子，放電順序是：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子；陰極則是溶液的陽離子獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，離子放電順序與金屬活動性順序表相反，只有Ag+>Fe3+>Cu2+。看電源的正極、負(fù)極或電解質(zhì)溶液中物質(zhì)濃度的變化是正確判斷、分析解答的關(guān)鍵。 5．高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途,用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示。下列說法合理的是（ ） A．鎳電極上的電極反應(yīng)為2H2O+2e- H2↑+2OH- B．鐵是陽極, 電極反應(yīng)為Fe-2e-+OH- Fe(OH)2 C．若隔膜為陰離子交換膜, 則OH-自右向左移動 D．電解時陽極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高, 最終溶液pH不變 【答案】A. 【解析】 試題分析：A.用鎳（Ni）、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉（Na2FeO4），鐵失電子生成高鐵酸鈉，則鐵作陽極，鎳作陰極，溶液中的氫離子在陰極放電生成氫氣，則電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-，A項正確；B.根據(jù)上述分析，鐵是陽極，電極反應(yīng)為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，B項錯誤；C.若隔膜為陰離子交換膜, 則OH-自左向右移動，C項錯誤；D. 電解時陽極區(qū)的電極反應(yīng)為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，pH降低、陰極區(qū)電極反應(yīng)為2H2O+2e- H2↑+2OH-，pH升高, 電池的總反應(yīng)為Fe+2H2O+2OH－=FeO42-+3H2↑，最終溶液pH降低，D項錯誤；答案選A。 【考點定位】考查電解原理的應(yīng)用。 【名師點睛】本題考查電解原理的應(yīng)用，正確判斷陰陽極及發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵。用鎳（Ni）、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉（Na2FeO4），鐵失電子生成高鐵酸鈉，則鐵作陽極，鎳作陰極，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，溶液中的氫離子在陰極放電生成氫氣，則陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e- H2↑+2OH-，電池的總反應(yīng)為Fe+2H2O+2OH－=FeO42-+3H2↑。 6．用如圖所示裝置處理含NO3—的酸性工業(yè)廢水，某電極反應(yīng)式為2NO3—+12H++10e-=N2+6H2O，則下列說法錯誤的是( ) A．電源正極為A，電解過程中有氣體放出 B．電解時H+從質(zhì)子交換膜左側(cè)向右側(cè)移動 C．電解過程中，右側(cè)電解液pH保持不變 D．電解池一側(cè)生成5.6gN2，另一側(cè)溶液質(zhì)量減少l8g 【答案】C 電子物質(zhì)的量為：5.6g28g/mol10=2mol；每有2mol水電解轉(zhuǎn)移4mol電子，則陽極被電解的水的質(zhì)量為1mol18g/mol=18g，D項正確；答案選C。 【考點定位】考查電解原理的應(yīng)用。 【名師點睛】本題考查電解原理的應(yīng)用，注意電子守恒和陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，題目難度中等。據(jù)電極反應(yīng)式為2NO3—+12H++10e-=N2+6H2O可知，該反應(yīng)為還原反應(yīng)，為陰極反應(yīng)式，廢水在B極反應(yīng)，說明B為陰極；A為陽極，氫氧根離子在陽極放電生成氧氣和氫離子，據(jù)電子守恒和原子守恒解答。 7．某實驗小組的同學(xué)用右圖所示的實驗裝置進(jìn)行電解反應(yīng)，電解槽內(nèi)裝有KI-淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時間后，藍(lán)色逐漸變淺。 已知:3I2+6OH－= IO3－+5I－+3H2O 回答下列問題： （1）左側(cè)為電源__________極。(填“正”或“負(fù)”) （2）請用方程式及必要的文字解釋左側(cè)溶液變藍(lán)色的原因？___________________。 （3）寫出右側(cè)發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的反應(yīng)式：_____________________。 （4）電解反應(yīng)結(jié)束時，左側(cè)溶液中還_________I－。(填“有”或“沒有”) （5）寫出電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式：_____________________。 （6）如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)_________。(填“變”或“不變”) 【答案】（1）正（2）左側(cè)溶液中發(fā)生了反應(yīng) 2I－-2e－=I2，I－被氧化生成I2，I2遇淀粉變藍(lán)。 （3）2H++2e－=H2↑或2H2O+2e－=H2↑+2OH－ （4）有（5）KI+3H2O KIO3+3H2↑（6）變； 考點：考查了電解原理的相關(guān)知識。 8、（1）用惰性電極電解CuSO4溶液（如圖的裝置）， 該過程中電解池電極反應(yīng)式為是陽極： ， 陰極： 。 （2）若電解池中裝入足量溶液，當(dāng)陰極增重3.2g時，停止通電，此時陽極產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為 （假設(shè)氣體全部逸出）。 （3）欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)，應(yīng)向溶液中加入適量的 A．CuSO4 B．H2O C．CuO D．CuSO45H2O （4）用Na2CO3熔融鹽作電解質(zhì)，CO、O2為原料組成的新型電池的研究取得了重大突破。該電池示意圖如右：負(fù)極電極反應(yīng)式為_________________________，為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)。A物質(zhì)的化學(xué)式為__________________。 【答案】（1）4OH-=O2+2H2O+4e- 2Cu2++4 e- ＝2Cu （2）0.56L （3）C （4）CO32-+CO2CO2+2e－ CO2 考點：考查電解池的工作原理及應(yīng)用