高考化学微专题小练习专练31电解池原理及应用含答案

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A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋
B. 阴极上Al被氧化
C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
2．[2021·全国乙卷]沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是( )
A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
3．[2021·广东卷]钴(C)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( )
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1 ml C，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
2C2＋＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2C＋O2↑＋4H＋
4．[2021·浙江1月]镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是( )
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：
Cd＋2NiOOH＋2H2O eq \(,\s\up11(放电),\s\d4(充电)) Cd(OH)2＋2Ni(OH)2
5．[2021·辽宁卷]利用与电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )
A．a为电源负极
B．溶液中Q的物质的量保持不变
C．CO2在M极被还原
D．分离出的CO2从出口2排出
6．[2021·天津卷]如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是 ( )
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
7．[素材创新]O3是一种常见的绿色氧化剂，可由臭氧发生器电解稀硫酸制得，原理如图。下列说法错误的是( )
A．电极a为阴极
B．a极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．电解一段时间后b极周围溶液的pH下降
D．标准状况下，当有5.6 L O2反应时，收集到O2和O3混合气体4.48 L, O3的体积分数为80%
8．图中X为电源，Y为浸透过饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是( )
A.滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．Z中溶液的pH先减小，后增大
D．溶液中的SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) 向Cu电极定向移动
9．在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O­CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.X是电源负极
B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－，CO2＋2e－===CO＋O2－
C．总反应可表示为H2O＋CO2 eq \(=====,\s\up7(通电)) H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
10．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是( )
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
11．[2022·北京师大附中期中]某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，原理示意图如下。经过一段时间后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀随废水排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是 ( )
A．阴极区发生的电极反应包括：
2H＋＋2e－===H2↑
B．还原Cr2O eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(7)) 的主要方式是
Cr2O eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(7)) ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
C．废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率
D．电解工作时，Cr2O eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(7)) 通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室
专练31 电解池原理及应用
1．C 阴极得电子，发生还原反应，被还原，A项、B项错误；由金属活动性顺序可知，Mg、Al在阳极失电子，离子进入电解液，Cu金属活动性弱，则阳极泥主要含Si、Cu，C项正确；阴极Al3＋得电子生成Al单质，阳极上Mg、Al均失电子变成离子进入电解液中，故阳极和阴极的质量变化不相等，D项错误。
2．D 海水中含有较大浓度的Cl－，通电后Cl－能在阳极上发生失电子的氧化反应生成Cl2，A项正确；电解过程中阴极区有NaOH生成，阳极上生成的Cl2与阴极区生成的NaOH反应可得到NaClO，B项正确；H2具有可燃性，故应及时排入大气，以免出现意外，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成的OH－与海水中的Mg2＋结合形成Mg(OH)2，故Mg(OH)2主要在阴极上形成，D项错误。
3．D 石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，右侧C电极为阴极，电极反应式为C2＋＋2e－===C，Cl－通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室，与H＋结合生成盐酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大，Ⅱ室中生成盐酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均减小，A错误；生成1 ml C时，转移2 ml电子，Ⅰ室有0.5 ml O2(即16 g)逸出，有2 ml(即2 g) H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量理论上减少18 g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；根据上述分析可知，电解时生成了O2、C、H＋，则电解总反应为2C2＋＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2C＋O2↑＋4H＋，D正确。
4．C 断开K2、合上K1，发生的是原电池反应，所以能量转化形式为化学能→电能，A说法正确；断开K1、合上K2，发生的是电解池反应，电极A与电源负极相连，为阴极，阴极发生还原反应，B说法正确；当发生电解反应时，电极B是阳极，发生氧化反应，电极反应式为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O，根据电极反应式可知溶液中KOH浓度降低，C说法错误；根据题给装置图中物质的变化过程可得总反应式为Cd＋2NiOOH＋2H2O eq \(,\s\up11(放电),\s\d4(充电)) Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，D说法正确。
5．C 由题图可知，M极上Q转化为QH2，发生的是还原反应，则M极为阴极，电极反应为Q＋2H2O＋2e－===QH2＋2OH－，a为电源负极；N极为阳极，电极反应为QH2－2e－===Q＋2H＋，b为电源正极。A项，a为电源负极，正确；B项，根据得失电子守恒可知，溶液中Q的物质的量保持不变，正确；C项，整个过程CO2未被还原，CO2通过膜电极在M极发生反应为CO2＋OH－===HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ，错误；D项，阴离子向阳极移动，N极上发生反应HCO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) ＋H＋===H2O＋CO2↑，故分离出的CO2从出口2排出，正确。
6．C 该装置为电解池，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，发生氧化反应，为阳极，则b为电源正极，a为电源负极，A项正确；石墨电极Ⅱ上发生的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，通电一段时间后，电极Ⅱ附近溶液呈酸性，故滴加石蕊溶液，出现红色，B项正确；通电后，石墨电极Ⅰ为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中的Cl－通过阴离子交换膜向阳极移动，故CuCl2溶液浓度变小，C项错误；Fe2O3溶解的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，可得关系式：Fe2O3～6H＋～6e－～1.5O2(阳极)，如果阴极上Cu2＋消耗完，还可能有H2放出，故当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，至少产生气体0.015 ml，即336 mL(折合成标准状况下)，D项正确。
7．D 电极b上生成O2和O3，则电极b上发生失电子的氧化反应，则电极b为阳极，电极a为阴极，A项正确；电极a的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项正确；电极b上H2O失去电子，发生氧化反应生成O2、O3和H＋，故电解一段时间后b极周围溶液的pH下降，C项正确；标准状况下，当有5.6 L氧气参加反应时，转移电子1 ml，设收集到氧气x ml，臭氧y ml，则有x＋y＝0.2，4x＋6y＝1，解得x＝y＝0.1，故O3的体积分数为50%，D项错误。
8．A 紫红色斑即MnO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(4)) 向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A项正确；电解硫酸铜溶液时，Pt作阳极，溶液中的OH－放电，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu作阴极，溶液中的Cu2＋得电子生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) 向Pt电极移动，B、D两项均不正确；随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C项不正确。
9．D 由图可知，X极产物H2与CO分别为H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X极为电源的负极，A项正确；根据题意可知，电解质为固体金属氧化物，可传导O2－，故在阴极上发生的反应为H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，B项正确；根据电极产物及B项发生的电极反应可知，该电解池的总反应化学方程式为H2O＋CO2 eq \(=====,\s\up7(通电)) H2＋CO＋O2，C项正确；根据C项的电解总反应化学方程式可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比为2∶1，D项错误。
10．D 氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极上粗铜溶解，阴极上Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。
11．D 在电解池中，阴离子移向阳极，左侧铁板为阳极，则Cr2O eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(7)) 通过阴离子交换膜进入阳极室，故D错误。