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高考化学（2011~2020）真题专项练习 专题24 电解原理（教师版）
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这是一份高考化学（2011~2020）真题专项练习 专题24 电解原理（教师版），共15页。试卷主要包含了铅蓄电池的工作原理为，某兴趣小组设计如下微型实验装置等内容，欢迎下载使用。
专题24 电解池原理与应用
1．（2020·山东高考真题）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是
A．阳极反应为
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量
【答案】D
【解析】a极析出氧气，氧元素的化合价升高，做电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元素的化合价降低，被还原，做电解池的阴极。A．依据分析a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反应式是2H2O-4e-=4H++O2↑，正确；B．电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不变，正确；C．有B的分析可知，C正确；D．电解时，阳极的反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极的反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，总反应为：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，错误；故选：D。
2．（2020·全国高考真题）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是
A．Ag为阳极 B．Ag+由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3+xAg=AgxWO3
【答案】C
【解析】从题干可知，当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3器件呈现蓝色，说明通电时，Ag电极有Ag+生成然后经固体电解质进入电致变色层，说明Ag电极为阳极，透明导电层时阴极，g电极上发生氧化反应，电致变色层发生还原反应。A．通电时，Ag电极有Ag+生成，g电极为阳极，正确；B．通电时电致变色层变蓝色，说明有Ag+从Ag电极经固体电解质进入电致变色层，正确；C．过程中，W由WO3的+6价降低到AgxWO3中的+(6-x)价，错误；D．该电解池中阳极即Ag电极上发生的电极反应为：xAg-xe-= xAg+，而另一极阴极上发生的电极反应为：WO3+xAg++xe- = AgxWO3，故发生的总反应式为：xAg + WO3=AgxWO3，正确；答案选C。
3．（2013·天津高考真题）为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下： 电池： Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) =2PbSO4(s) + 2H2O(l)；
电解池：2Al+3O2Al2O3+3H2↑电解过程中，以下判断正确的是（ ）
电池
电解池
A
H+移向Pb电极
H+移向Pb电极
B
每消耗3molPb
生成2molAl2O3
C
正极：PbO2+4H++2e—=Pb2++2H2O
阳极：2Al+3H2O-6e—=Al2O3+6H+
D
【答案】D
【解析】A．原电池中，溶液中氢离子向正极二氧化铅电极移动，错误；B．根据电子守恒分析，每消耗3molPb，转移6mol电子，根据电子守恒生成lmolAl2O3，错误；C．原电池正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅，错误；D．原电池中铅作负极，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅，所以质量增加，在电解池中，Pb阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，所以铅电极质量不变，正确；故选D。
4．（2012·福建高考真题）将下图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是
A．Cu 电极上发生还原反应
B．电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动
C．片刻后甲池中c(SO42-)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
【答案】A
【解析】关闭K后，甲、乙装置能自发的进行氧化还原反应，所以是原电池，锌易失电子作负极，铜作正极，则含有硫酸钠溶液的滤纸是电解池，a是阴极，b是阳极。A、铜电极上铜离子得电子发生还原反应生成铜，正确；B、电子从Zn→a，b→Cu路径流动，电子不能进入电解质溶液，错误；C、锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子进入溶液，硫酸根离子不参加反应，所以硫酸根离子浓度不变，错误；D、电解池中，a电极上氢离子放电生成氢气，同时a电极附近生成氢氧根离子，导致溶液碱性增强，所以a点变红色，错误；答案选A。
5．（2010·全国高考真题）铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O
研读右图，下列判断不正确的是
A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的为0.2mol
C．K闭合时，Ⅱ中向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
【答案】C
【解析】根据铅蓄电池的工作原理，可知左边是原电池，右边是电解池。A．d连的是原电池的正极，所以为电解池的阳极，电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，正确；B．根据Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O，转移2mol电子，则消耗2mol硫酸，所以当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的为0.2mol，正确；C．K闭合时，Ⅱ是电解池，阴离子移向阳极，d是阳极，所以向d电极迁移，错误；D．K闭合一段时间后，Ⅱ中发生了充电反应：2PbSO4+2H2O = Pb+PbO2+2H2SO，c、d电极上的PbSO4分别转化为Pb和PbO2，所以可单独作为原电池，d电极上附着PbO2，放电时得到电子，为正极，正确；故选C。
6．（2007·全国高考真题）以惰性电极电解足量的CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100 mol，则阴极上析出铜的质量为（ ）
A．0.64 g B．1.28 g C．2.56 g D．5.12 g
【答案】B
【解析】惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极产生的是氧气，则转移电子是0.04mol，因此根据电子得失守恒可知，析出铜是＝0.02mol，质量是0.02mol×64g/mol＝1.28g；答案选B。
7．（2014·上海高考真题）如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体
【答案】B
【解析】A、K1闭合构成原电池，铁是活泼的金属，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe-2e－＝Fe2＋，A不正确；B、K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，B正确；C、K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电产生氢气，铁不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C不正确；D、K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气。石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电极反应式分别为2H＋＋2e－＝H2↑、2Cl－－2e－＝Cl2↑，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001mol气体，共计是0.002mol气体，D不正确；答案选B。
8．（2012·安徽高考真题）某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，现断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是
A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H++2Cl—Cl2↑+H2↑
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：Cl2+2e—＝2Cl—
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
【答案】D
【解析】A、断开K2、闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则总反应为2Cl-+2H2OH2↑+2OH-+Cl2↑，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，铜电极附近产生OH-，溶液变红，A错误；B、根据A中分析可知B错误；C、断开K1、闭合K2时，装置为原电池，铜电极上的电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，其为负极，而石墨上的电极反应为Cl2+2e-=2Cl-，其为正极，C错误；D、根据C中分析可知D正确，答案选D。
9．（2007·上海高考真题）某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是
A．铅笔端作阳极，发生还原反应
B．铂片端作阴极，发生氧化反应
C．铅笔端有少量的氯气产生
D．a点是负极，b点是正极
【答案】D
【解析】出现红色字迹，说明溶液中有OH－生成，所以铅笔端作阴极，氢离子放电，发生还原反应，因此a是电源的负极，b是正极。A．铅笔端作阴极，发生还原反应，错误；B．铂片端作阳极，发生氧化反应，错误；C．铅笔端作阴极，溶液中的阳离子在铅笔端放电，所以不会生成氯气，错误；D．铅笔端作阴极，则a是电源的负极，b是正极，正确；答案选D。
10．（2012·上海高考真题）右图装置中发生反应的离子方程式为：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，下列说法错误的是
A．a、b不可能是同种材料的电极
B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸
C．该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸
D．该装置可看作是铜－锌原电池，电解质溶液是稀硫酸
【答案】A
【解析】A、如果此装置是电解池装置，阴阳两极可以都为锌，电解质溶液是硫酸溶液，错误；B、如果是电解池，阳极是锌，电极反应式：Zn－2e－=Zn2＋，阴极：2H＋＋2e－=H2↑，正确；B、如果是原电池，负极为Zn，反应式为Zn－2e－=Zn2＋，正极反应式：2H＋＋2e－=H2↑，正确；D、锌比铜活泼，锌作负极，负极为Zn，反应式为Zn－2e－=Zn2＋，铜作正极，正极反应式：2H＋＋2e－=H2↑，正确。
11．（2013·浙江高考真题）电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。
已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O
下列说法不正确的是
A．右侧发生的电极方程式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO3-
C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2O=KIO3+3H2↑
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变
【答案】D
【解析】A．左侧溶液变蓝色，生成I2，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，则右侧电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，正确；B．一段时间后，蓝色变浅，发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，中间为阴离子交换膜，右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动，保证两边溶液呈电中性，左侧的IO3-通过阴离子交换膜向右侧移动，故右侧溶液中含有IO3-，正确；C．左侧电极为阳极，电极反应为：2I--2e-=I2，同时发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故总的电极反应式为：KI+3H2OKIO3+3H2↑，正确；D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，左侧电极为阳极，电极反应为：2I--2e-=I2，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，为保证两边溶液呈电中性，左侧多余K+通过阳离子交换膜迁移至阴极，左侧生成I2，右侧溶液中有KOH生成，碘单质与KOH不能反应，总反应相当于：2KI+2H2O2KOH+I2+H2↑，电解槽内发生的总化学方程式发生变化，错误；答案为D。
12．（2012·海南高考真题）下列各组中，每种电解质溶液电解时（惰性电极）只生成氢气和氧气的是
A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B．NaOH、CuSO4、H2SO4
C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
【答案】C
【解析】A、根据我们所学的电解原理，惰性电极电解CuCl2时阳极析出氯气，阴极析出铜，A错误；B、惰性电极电解CuSO4时阴极析出铜，阳极产生氧气，B错误；C、惰性电极电解NaOH、H2SO4、Ba(OH)2实质上均是电解水，只生成氢气和氧气，C正确；D、惰性电极电解NaBr时，阳极析出溴单质，阴极产生氢气，D错误。答案选C
13．（2014·江苏高考真题）硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
（1）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如题图—1所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－—2e－＝S（n—1）S+ S2－＝Sn2－。
①写出电解时阴极的电极反应式：__________________。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_____________。
【答案】（1）2H2O+2e-=H2↑+2OH- Sn2-+2H+=(n-1)S↓+H2S↑
【解析】
（1）①阳极上硫离子放电，电极反应式为S2--2e-＝S，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故答案为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
②电解后阳极区离子为Sn2-，酸性条件下，Sn2-和氢离子反应生成S单质，S元素失电子发生氧化反应生成S单质，同时S元素得电子生成H2S，反应方程式为Sn2-+2H+=（n-1）S↓+H2S↑，故答案为Sn2-+2H+=（n-1）S↓+H2S↑；
14．（2019·江苏高考真题）CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。
（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：________。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________。
【答案】（2）①CO2+H++2e−HCOO−或CO2++2e−HCOO−+ ②阳极产生O2，pH减小，浓度降低；K+部分迁移至阴极区
【解析】
（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2＋HCO3－＋2e－=HCOO－＋CO32－，或CO2＋H＋＋2e－=HCOO－；
②阳极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阳极附近pH减小，H＋与HCO3－反应，同时部分K＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低；
15．（2015·北京高考真题）研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
（4）利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理：_________。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是_______。
【答案】（4）①a室：2H2O-4e－= O2↑+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO3－+H+= CO2↑+H2O ② c室的反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH
【解析】
（4）①海水pH＞8，显碱性，需要H+中和降低海水的碱性，a室发生阳极反应：2H2O-4e－= O2↑+4H+，c（OH－）下降，H2OOH－+H+平衡右移，c（H+）增大，H+从a室进入b室，发生反应：HCO3－+H+= CO2+H2O。
②c室的反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH 。
16．（2012·全国高考真题）由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：
（3）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 (填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_______；若粗铜中还含有Au､Ag､Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为______。
【答案】（3） c Cu2++2e-= Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2+的形式进入电解质溶液中
【解析】
（3）①在粗铜的电解过程中，粗铜板作阳极，应是图中电极c；
②在电极d为阴极，发生的电极反应式为Cu2++2e-=Cu；
③若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，Au、Ag的活泼性弱于铜，所以Au、Ag以单质形式沉积在阳极下方，铁比铜活泼，会失电子生成Fe2+，Fe2+氧化性弱于Cu2+，所以Fe以Fe2+形式进入电解液中。
17．（2014·重庆高考真题）氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。
（4）一定条件下，题11图示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。
①导线中电子移动方向为____________。
②生成目标产物的电极反应式为_________。
③该储氢装置的电流效率＝_____（＝×100%，计算结果保留小数点后1位）
【答案】
（4）①A→D ②C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12 ③64.3%
【解析】
（4）①苯生成环戊烷属于得氢反应，因此是还原反应，即电极D是阴极，电极E是阳极，因此导线中电子的流动方向是A→D。
②苯得到电子生成环戊烷是目标产物，由于存在质子交换膜，所以氢离子向阴极移动，则电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12。
③阳极生成2.8mol气体，该气体应该是阳极OH－放电生成的氧气，则转移电子的物质的量＝2.8mol×4＝11.2mol。设阴极消耗苯的物质的量是xmol，则同时生成 xmol环戊烷，根据电极反应式C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12可知得到电子是6xmol，根据电子守恒可知，阴极生成氢气是＝5.6mol－3xmol，所以 ＝0.1，解得x＝1.2，因此储氢装置的电流效率＝×100%＝64.3%。
18．（2017·江苏高考真题）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。
（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。
【答案】（1）Al2O3+2OH−=2+H2O （2）减小 （3） 石墨电极被阳极上产生的O2氧化 （4）4+2H2O−4e−=4+O2↑ H2
【解析】以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al（OH）3，过滤II得到Al（OH）3，灼烧生成氧化铝，电解I为电解氧化铝生成Al和氧气，电解II为电解Na2CO3溶液，结合图可知，阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气，阴极上氢离子得到电子生成氢气。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为：Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O；（2）向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液，与NaAlO2反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，碱性为OH－＞AlO2－＞CO32－，可知溶液的pH减小，NaHCO3中存在化学键有：离子键和共价键；（3）“电解I”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是石墨电极被阳极上产生的O2氧化。（4）由图可知，阳极反应为4CO32－+2H2O-4e－═4HCO3－+O2↑，阴极上氢离子得到电子生成氢气，则阴极产生的物质A的化学式为H2。
19．（2011·天津高考真题）工业废水中常含有一定量的，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为
其中第①步存在平衡：
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含CrO的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)沉淀。
（5）用Fe做电极的原因为 。
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释） 。
溶液中同时生成的沉淀还有 。
【答案】
（5）阳极极反应：Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+
（6）2H++2e-=H2↑，氢氧化铁或Fe(OH)3
【解析】
（5）金属铁做阳极，失电子生成亚铁离子，能够把Cr2O32-还原为Cr3+；
综上所述，本题正确答案：阳极极反应：Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+。
（6）在阴极，溶液中的氢离子得电子发生还原反应：2H++2e-=H2↑，氢离子浓度减小，阴极附近溶液pH升高； 氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，被亚铁离子氧化成的铁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铁沉淀，
综上所述，本题正确答案：2H++2e-=H2↑，氢氧化铁或Fe(OH)3。
20．（2010·全国高考真题）右图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。（指示剂的pH变色范围：6.8~8.0，酸色—红色，碱色—黄色）
回答下列问题：
（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________（填编号）；
①A管溶液由红变黄；②B管溶液由红变黄；
③A管溶液不变色；④B管溶液不变色；
（2）写出A管中发生反应的反应式：_________________________________；
（3）写出B管中发生反应的反应式：_________________________________；
（4）检验a管中气体的方法是_______________________________________；
（5）检验b管中气体的方法是____________________________________________；
（6）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_____________________。
【答案】（1）①④ （2）2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=2OH-+H2↑)、Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓ （3）4OH- -4e- =O2↑+2H2O (或2H2O-4e- =O2↑+4H+) （4）用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰 （5）用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃 （6）溶液呈红色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）
【解析】
（1）由装置图可知A为电解池的阴极，电极反应为：4H++4e-=2H2↑；B为电解池的阳极，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑。根据放电情况可知A管由于H+放电，A管中溶液显碱性，溶液由红变黄，同时还会发生反应Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓；B管由于OH-放电，B管中溶液显酸性，溶液不变色；答案选①④。
（2）A管中发生的反应有：2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=2OH-+H2↑)、Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓。
（3）B管中发生的反应有：4OH- -4e- =O2↑+2H2O (或2H2O-4e- =O2↑+4H+)。
（4）a管中为H2，检验H2时利用其可燃性，方法是：用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰。
（5）b管中为O2，检验O2时利用其能使带火星的木条复燃的性质进行检验，方法是：用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃。
（6）由于该电解反应的实质是电解水，所以将电解液倒入烧杯后，整个溶液呈中性，故溶液呈红色，Mg(OH)2沉淀会溶解。
21．（2014·北京高考真题）（15分）用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol/LFeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压值：）
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
I
x≥a
电极附近出现黄色，有气泡产生
有Fe3+、有Cl2
II
a＞x≥b
电极附近出现黄色，无气泡产生
有Fe3+、无Cl2
III
b＞x＞0
无明显变化
无Fe3+、无Cl2
（1）用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是_______。
（2）I中，Fe2+产生的原因可能是Cl-在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应的方程式_____。
（3）由II推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有_____性。
（4）II中虽未检测出Cl2，但Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
IV
a＞x≥c
无明显变化
有Cl2
V
c＞x≥b
无明显变化
无Cl2
①NaCl溶液的浓度是________mol/L。
②IV中检测Cl2的实验方法:____________________。
③与II对比，得出的结论（写出两点）：___________________。
【答案】（1）溶液变为血红色
（2）2Cl--2e-=Cl2↑；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（3）还原
（4）①0.2②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝
③通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因都成立；通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电
【解析】
（1）铁离子与KSCN反应生成血红色络合物，故现象为溶液变为血红色；
（2）Cl-在阳极放电，电解反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，生成的氯气氧化Fe2+为Fe3+，方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（3）因为阳极产物无Cl2，又Fe2+具有还原性，故也可能是Fe2+在阳极放电，被氧化为Fe3+；
（4）①因为为对比实验，l-浓度应与电解FeCl2的相同，即为0.1mol/L ×2=0.2mol/L；
②检测氯气可以用淀粉碘化钾试纸，可取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，若试纸变蓝色，则说明有氯气存在；
③与II对比可知，IV中电解氯化亚铁时，电压较大a＞x≥c时，氯离子放电产生氯气，即说明Fe3+可能是由氯气氧化亚铁离子得到；电压较小c＞x≥b时，氯离子不放电，即还原性Fe2+＞Cl-，同时也说明了铁离子也可能是由亚铁离子直接放电得到的。故结论为：①通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因都成立；②通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电。
专题24 电解池原理与应用
1．（2020·山东高考真题）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是
A．阳极反应为
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量
【答案】D
【解析】a极析出氧气，氧元素的化合价升高，做电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元素的化合价降低，被还原，做电解池的阴极。A．依据分析a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反应式是2H2O-4e-=4H++O2↑，正确；B．电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不变，正确；C．有B的分析可知，C正确；D．电解时，阳极的反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极的反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，总反应为：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，错误；故选：D。
2．（2020·全国高考真题）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是
A．Ag为阳极 B．Ag+由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3+xAg=AgxWO3
【答案】C
【解析】从题干可知，当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3器件呈现蓝色，说明通电时，Ag电极有Ag+生成然后经固体电解质进入电致变色层，说明Ag电极为阳极，透明导电层时阴极，g电极上发生氧化反应，电致变色层发生还原反应。A．通电时，Ag电极有Ag+生成，g电极为阳极，正确；B．通电时电致变色层变蓝色，说明有Ag+从Ag电极经固体电解质进入电致变色层，正确；C．过程中，W由WO3的+6价降低到AgxWO3中的+(6-x)价，错误；D．该电解池中阳极即Ag电极上发生的电极反应为：xAg-xe-= xAg+，而另一极阴极上发生的电极反应为：WO3+xAg++xe- = AgxWO3，故发生的总反应式为：xAg + WO3=AgxWO3，正确；答案选C。
3．（2013·天津高考真题）为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下： 电池： Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) =2PbSO4(s) + 2H2O(l)；
电解池：2Al+3O2Al2O3+3H2↑电解过程中，以下判断正确的是（ ）
电池
电解池
A
H+移向Pb电极
H+移向Pb电极
B
每消耗3molPb
生成2molAl2O3
C
正极：PbO2+4H++2e—=Pb2++2H2O
阳极：2Al+3H2O-6e—=Al2O3+6H+
D
【答案】D
【解析】A．原电池中，溶液中氢离子向正极二氧化铅电极移动，错误；B．根据电子守恒分析，每消耗3molPb，转移6mol电子，根据电子守恒生成lmolAl2O3，错误；C．原电池正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅，错误；D．原电池中铅作负极，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅，所以质量增加，在电解池中，Pb阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，所以铅电极质量不变，正确；故选D。
4．（2012·福建高考真题）将下图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是
A．Cu 电极上发生还原反应
B．电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动
C．片刻后甲池中c(SO42-)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
【答案】A
【解析】关闭K后，甲、乙装置能自发的进行氧化还原反应，所以是原电池，锌易失电子作负极，铜作正极，则含有硫酸钠溶液的滤纸是电解池，a是阴极，b是阳极。A、铜电极上铜离子得电子发生还原反应生成铜，正确；B、电子从Zn→a，b→Cu路径流动，电子不能进入电解质溶液，错误；C、锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子进入溶液，硫酸根离子不参加反应，所以硫酸根离子浓度不变，错误；D、电解池中，a电极上氢离子放电生成氢气，同时a电极附近生成氢氧根离子，导致溶液碱性增强，所以a点变红色，错误；答案选A。
5．（2010·全国高考真题）铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O
研读右图，下列判断不正确的是
A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的为0.2mol
C．K闭合时，Ⅱ中向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
【答案】C
【解析】根据铅蓄电池的工作原理，可知左边是原电池，右边是电解池。A．d连的是原电池的正极，所以为电解池的阳极，电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，正确；B．根据Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O，转移2mol电子，则消耗2mol硫酸，所以当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的为0.2mol，正确；C．K闭合时，Ⅱ是电解池，阴离子移向阳极，d是阳极，所以向d电极迁移，错误；D．K闭合一段时间后，Ⅱ中发生了充电反应：2PbSO4+2H2O = Pb+PbO2+2H2SO，c、d电极上的PbSO4分别转化为Pb和PbO2，所以可单独作为原电池，d电极上附着PbO2，放电时得到电子，为正极，正确；故选C。
6．（2007·全国高考真题）以惰性电极电解足量的CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100 mol，则阴极上析出铜的质量为（ ）
A．0.64 g B．1.28 g C．2.56 g D．5.12 g
【答案】B
【解析】惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极产生的是氧气，则转移电子是0.04mol，因此根据电子得失守恒可知，析出铜是＝0.02mol，质量是0.02mol×64g/mol＝1.28g；答案选B。
7．（2014·上海高考真题）如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体
【答案】B
【解析】A、K1闭合构成原电池，铁是活泼的金属，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe-2e－＝Fe2＋，A不正确；B、K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，B正确；C、K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电产生氢气，铁不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C不正确；D、K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气。石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电极反应式分别为2H＋＋2e－＝H2↑、2Cl－－2e－＝Cl2↑，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001mol气体，共计是0.002mol气体，D不正确；答案选B。
8．（2012·安徽高考真题）某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，现断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是
A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H++2Cl—Cl2↑+H2↑
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：Cl2+2e—＝2Cl—
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
【答案】D
【解析】A、断开K2、闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则总反应为2Cl-+2H2OH2↑+2OH-+Cl2↑，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，铜电极附近产生OH-，溶液变红，A错误；B、根据A中分析可知B错误；C、断开K1、闭合K2时，装置为原电池，铜电极上的电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，其为负极，而石墨上的电极反应为Cl2+2e-=2Cl-，其为正极，C错误；D、根据C中分析可知D正确，答案选D。
9．（2007·上海高考真题）某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是
A．铅笔端作阳极，发生还原反应
B．铂片端作阴极，发生氧化反应
C．铅笔端有少量的氯气产生
D．a点是负极，b点是正极
【答案】D
【解析】出现红色字迹，说明溶液中有OH－生成，所以铅笔端作阴极，氢离子放电，发生还原反应，因此a是电源的负极，b是正极。A．铅笔端作阴极，发生还原反应，错误；B．铂片端作阳极，发生氧化反应，错误；C．铅笔端作阴极，溶液中的阳离子在铅笔端放电，所以不会生成氯气，错误；D．铅笔端作阴极，则a是电源的负极，b是正极，正确；答案选D。
10．（2012·上海高考真题）右图装置中发生反应的离子方程式为：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，下列说法错误的是
A．a、b不可能是同种材料的电极
B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸
C．该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸
D．该装置可看作是铜－锌原电池，电解质溶液是稀硫酸
【答案】A
【解析】A、如果此装置是电解池装置，阴阳两极可以都为锌，电解质溶液是硫酸溶液，错误；B、如果是电解池，阳极是锌，电极反应式：Zn－2e－=Zn2＋，阴极：2H＋＋2e－=H2↑，正确；B、如果是原电池，负极为Zn，反应式为Zn－2e－=Zn2＋，正极反应式：2H＋＋2e－=H2↑，正确；D、锌比铜活泼，锌作负极，负极为Zn，反应式为Zn－2e－=Zn2＋，铜作正极，正极反应式：2H＋＋2e－=H2↑，正确。
11．（2013·浙江高考真题）电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。
已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O
下列说法不正确的是
A．右侧发生的电极方程式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO3-
C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2O=KIO3+3H2↑
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变
【答案】D
【解析】A．左侧溶液变蓝色，生成I2，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，则右侧电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，正确；B．一段时间后，蓝色变浅，发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，中间为阴离子交换膜，右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动，保证两边溶液呈电中性，左侧的IO3-通过阴离子交换膜向右侧移动，故右侧溶液中含有IO3-，正确；C．左侧电极为阳极，电极反应为：2I--2e-=I2，同时发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故总的电极反应式为：KI+3H2OKIO3+3H2↑，正确；D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，左侧电极为阳极，电极反应为：2I--2e-=I2，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，为保证两边溶液呈电中性，左侧多余K+通过阳离子交换膜迁移至阴极，左侧生成I2，右侧溶液中有KOH生成，碘单质与KOH不能反应，总反应相当于：2KI+2H2O2KOH+I2+H2↑，电解槽内发生的总化学方程式发生变化，错误；答案为D。
12．（2012·海南高考真题）下列各组中，每种电解质溶液电解时（惰性电极）只生成氢气和氧气的是
A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B．NaOH、CuSO4、H2SO4
C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
【答案】C
【解析】A、根据我们所学的电解原理，惰性电极电解CuCl2时阳极析出氯气，阴极析出铜，A错误；B、惰性电极电解CuSO4时阴极析出铜，阳极产生氧气，B错误；C、惰性电极电解NaOH、H2SO4、Ba(OH)2实质上均是电解水，只生成氢气和氧气，C正确；D、惰性电极电解NaBr时，阳极析出溴单质，阴极产生氢气，D错误。答案选C
13．（2014·江苏高考真题）硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
（1）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如题图—1所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－—2e－＝S（n—1）S+ S2－＝Sn2－。
①写出电解时阴极的电极反应式：__________________。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_____________。
【答案】（1）2H2O+2e-=H2↑+2OH- Sn2-+2H+=(n-1)S↓+H2S↑
【解析】
（1）①阳极上硫离子放电，电极反应式为S2--2e-＝S，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故答案为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
②电解后阳极区离子为Sn2-，酸性条件下，Sn2-和氢离子反应生成S单质，S元素失电子发生氧化反应生成S单质，同时S元素得电子生成H2S，反应方程式为Sn2-+2H+=（n-1）S↓+H2S↑，故答案为Sn2-+2H+=（n-1）S↓+H2S↑；
14．（2019·江苏高考真题）CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。
（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：________。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________。
【答案】（2）①CO2+H++2e−HCOO−或CO2++2e−HCOO−+ ②阳极产生O2，pH减小，浓度降低；K+部分迁移至阴极区
【解析】
（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2＋HCO3－＋2e－=HCOO－＋CO32－，或CO2＋H＋＋2e－=HCOO－；
②阳极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阳极附近pH减小，H＋与HCO3－反应，同时部分K＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低；
15．（2015·北京高考真题）研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
（4）利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理：_________。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是_______。
【答案】（4）①a室：2H2O-4e－= O2↑+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO3－+H+= CO2↑+H2O ② c室的反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH
【解析】
（4）①海水pH＞8，显碱性，需要H+中和降低海水的碱性，a室发生阳极反应：2H2O-4e－= O2↑+4H+，c（OH－）下降，H2OOH－+H+平衡右移，c（H+）增大，H+从a室进入b室，发生反应：HCO3－+H+= CO2+H2O。
②c室的反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH 。
16．（2012·全国高考真题）由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：
（3）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 (填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_______；若粗铜中还含有Au､Ag､Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为______。
【答案】（3） c Cu2++2e-= Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2+的形式进入电解质溶液中
【解析】
（3）①在粗铜的电解过程中，粗铜板作阳极，应是图中电极c；
②在电极d为阴极，发生的电极反应式为Cu2++2e-=Cu；
③若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，Au、Ag的活泼性弱于铜，所以Au、Ag以单质形式沉积在阳极下方，铁比铜活泼，会失电子生成Fe2+，Fe2+氧化性弱于Cu2+，所以Fe以Fe2+形式进入电解液中。
17．（2014·重庆高考真题）氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。
（4）一定条件下，题11图示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。
①导线中电子移动方向为____________。
②生成目标产物的电极反应式为_________。
③该储氢装置的电流效率＝_____（＝×100%，计算结果保留小数点后1位）
【答案】
（4）①A→D ②C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12 ③64.3%
【解析】
（4）①苯生成环戊烷属于得氢反应，因此是还原反应，即电极D是阴极，电极E是阳极，因此导线中电子的流动方向是A→D。
②苯得到电子生成环戊烷是目标产物，由于存在质子交换膜，所以氢离子向阴极移动，则电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12。
③阳极生成2.8mol气体，该气体应该是阳极OH－放电生成的氧气，则转移电子的物质的量＝2.8mol×4＝11.2mol。设阴极消耗苯的物质的量是xmol，则同时生成 xmol环戊烷，根据电极反应式C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12可知得到电子是6xmol，根据电子守恒可知，阴极生成氢气是＝5.6mol－3xmol，所以 ＝0.1，解得x＝1.2，因此储氢装置的电流效率＝×100%＝64.3%。
18．（2017·江苏高考真题）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。
（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。
【答案】（1）Al2O3+2OH−=2+H2O （2）减小 （3） 石墨电极被阳极上产生的O2氧化 （4）4+2H2O−4e−=4+O2↑ H2
【解析】以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al（OH）3，过滤II得到Al（OH）3，灼烧生成氧化铝，电解I为电解氧化铝生成Al和氧气，电解II为电解Na2CO3溶液，结合图可知，阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气，阴极上氢离子得到电子生成氢气。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为：Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O；（2）向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液，与NaAlO2反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，碱性为OH－＞AlO2－＞CO32－，可知溶液的pH减小，NaHCO3中存在化学键有：离子键和共价键；（3）“电解I”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是石墨电极被阳极上产生的O2氧化。（4）由图可知，阳极反应为4CO32－+2H2O-4e－═4HCO3－+O2↑，阴极上氢离子得到电子生成氢气，则阴极产生的物质A的化学式为H2。
19．（2011·天津高考真题）工业废水中常含有一定量的，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为
其中第①步存在平衡：
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含CrO的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)沉淀。
（5）用Fe做电极的原因为 。
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释） 。
溶液中同时生成的沉淀还有 。
【答案】
（5）阳极极反应：Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+
（6）2H++2e-=H2↑，氢氧化铁或Fe(OH)3
【解析】
（5）金属铁做阳极，失电子生成亚铁离子，能够把Cr2O32-还原为Cr3+；
综上所述，本题正确答案：阳极极反应：Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+。
（6）在阴极，溶液中的氢离子得电子发生还原反应：2H++2e-=H2↑，氢离子浓度减小，阴极附近溶液pH升高； 氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，被亚铁离子氧化成的铁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铁沉淀，
综上所述，本题正确答案：2H++2e-=H2↑，氢氧化铁或Fe(OH)3。
20．（2010·全国高考真题）右图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。（指示剂的pH变色范围：6.8~8.0，酸色—红色，碱色—黄色）
回答下列问题：
（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________（填编号）；
①A管溶液由红变黄；②B管溶液由红变黄；
③A管溶液不变色；④B管溶液不变色；
（2）写出A管中发生反应的反应式：_________________________________；
（3）写出B管中发生反应的反应式：_________________________________；
（4）检验a管中气体的方法是_______________________________________；
（5）检验b管中气体的方法是____________________________________________；
（6）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_____________________。
【答案】（1）①④ （2）2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=2OH-+H2↑)、Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓ （3）4OH- -4e- =O2↑+2H2O (或2H2O-4e- =O2↑+4H+) （4）用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰 （5）用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃 （6）溶液呈红色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）
【解析】
（1）由装置图可知A为电解池的阴极，电极反应为：4H++4e-=2H2↑；B为电解池的阳极，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑。根据放电情况可知A管由于H+放电，A管中溶液显碱性，溶液由红变黄，同时还会发生反应Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓；B管由于OH-放电，B管中溶液显酸性，溶液不变色；答案选①④。
（2）A管中发生的反应有：2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=2OH-+H2↑)、Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓。
（3）B管中发生的反应有：4OH- -4e- =O2↑+2H2O (或2H2O-4e- =O2↑+4H+)。
（4）a管中为H2，检验H2时利用其可燃性，方法是：用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰。
（5）b管中为O2，检验O2时利用其能使带火星的木条复燃的性质进行检验，方法是：用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃。
（6）由于该电解反应的实质是电解水，所以将电解液倒入烧杯后，整个溶液呈中性，故溶液呈红色，Mg(OH)2沉淀会溶解。
21．（2014·北京高考真题）（15分）用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol/LFeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压值：）
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
I
x≥a
电极附近出现黄色，有气泡产生
有Fe3+、有Cl2
II
a＞x≥b
电极附近出现黄色，无气泡产生
有Fe3+、无Cl2
III
b＞x＞0
无明显变化
无Fe3+、无Cl2
（1）用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是_______。
（2）I中，Fe2+产生的原因可能是Cl-在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应的方程式_____。
（3）由II推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有_____性。
（4）II中虽未检测出Cl2，但Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
IV
a＞x≥c
无明显变化
有Cl2
V
c＞x≥b
无明显变化
无Cl2
①NaCl溶液的浓度是________mol/L。
②IV中检测Cl2的实验方法:____________________。
③与II对比，得出的结论（写出两点）：___________________。
【答案】（1）溶液变为血红色
（2）2Cl--2e-=Cl2↑；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（3）还原
（4）①0.2②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝
③通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因都成立；通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电
【解析】
（1）铁离子与KSCN反应生成血红色络合物，故现象为溶液变为血红色；
（2）Cl-在阳极放电，电解反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，生成的氯气氧化Fe2+为Fe3+，方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（3）因为阳极产物无Cl2，又Fe2+具有还原性，故也可能是Fe2+在阳极放电，被氧化为Fe3+；
（4）①因为为对比实验，l-浓度应与电解FeCl2的相同，即为0.1mol/L ×2=0.2mol/L；
②检测氯气可以用淀粉碘化钾试纸，可取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，若试纸变蓝色，则说明有氯气存在；
③与II对比可知，IV中电解氯化亚铁时，电压较大a＞x≥c时，氯离子放电产生氯气，即说明Fe3+可能是由氯气氧化亚铁离子得到；电压较小c＞x≥b时，氯离子不放电，即还原性Fe2+＞Cl-，同时也说明了铁离子也可能是由亚铁离子直接放电得到的。故结论为：①通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因都成立；②通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电。
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