统考版2021届高考化学二轮复习备考提升指导与精练19电解质溶液的电解规律含解析

电解质溶液的电解规律

例1．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可通过电解Na2SO4溶液来生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中不正确的是（   ）

A．阳极反应式为4OH−－4e−=2H2O+O2↑

B．从A口流出的是硫酸溶液

C．b是阳离子交换膜，允许Na+通过

D．Na2SO4溶液从E口加入

【解析】A．阳极上氢氧根离子放电，发生的反应为4OH−－4e−=2H2O+O2↑，选项A正确；B．阳极上氢氧根离子放电，产生的气体是氧气，同时生成氢离子，则阳极附近生成硫酸，从A口流出的是H2SO4溶液，选项B正确；C．阴极上氢离子放电，溶液中生成氢氧根离子，故可在阴极区收集NaOH溶液，为保证溶液电荷平衡，需在阴极室一侧放置阳离子交换膜，使Na+通过以补充阳离子，则b是阳离子交换膜，允许Na+通过，选项C正确；D．NaOH在阴极附近生成，H2SO4在阳极附近生成，故Na2SO4溶液应从F口加入，选项D错误。答案选D。

【答案】D

例2．用石墨做电极电解CuCl2溶液，下列说法正确的是（   ）

A．在阳极上析出金属铜         B．在阴极上产生有刺激性气味的气体

C．在阴极上析出金属铜         D．阳极上发生还原反应

【解析】根据电解原理，阳极发生氧化反应：2Cl−－2e−==Cl2↑，阴极发生还原反应：Cu2++2e−

==Cu。因此阳极上产生有刺激性气味的气体—氯气，在阴极上析出铜。故C项正确。本题答案为C。

【答案】C

例3．下图是电解饱和NaCl溶液的实验装置，x、y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，下列有关该实验正确的说法是（   ）

A．x电极为阳极，y电极为阴极

B．x电极附近溶液变红色，且有刺激性气味气体产生

C．若将两电极产生的气体收集起来，X电极得到的气体与Y电极得到的气体之比之比略大于1∶1

D．电解后，将溶液混匀，电解前后溶液的pH未发生变化

【解析】与原电池正极连接的是电解池的阳极，氯离子在阳极上失电子发生氧化反应，生成黄绿色的氯气；与负极连接的是电解池的阴极，氢离子在阴极上得电子发生还原反应，生成无色无味的氢气，同时有氢氧化钠生成。y与原电池正极相连接，所以是阳极，x与原电池负极相连接，所以是阴极，A错误；B．x与原电池的负极相连，所以是阴极，溶液中的氢离子在阴极上得电子发生还原反应，生成无色无味的氢气，同时有氢氧化钠生成，所以X电极附近溶液变红色，但无刺激性气味气体产生，B错误；C．x电极上析出氢气，y电极上析出氯气，因为氯气能溶于水，所以电解一段时间收集产生的气体，y电极得到气体体积稍小，所以将x、y两极产生的气体收集起来，其体积比略大于1∶1，C正确；电解后生成氢氧化钠，所以溶液的碱性增强，故电解前后溶液的pH发生变化，D错误；选C。

【答案】C

1．LiOH常用于制备锂离子电池正极材料。工业上常利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法正确的是（   ）

A．a是电源的负极

B．B极区电解液为LiOH溶液

C．A电极的电极反应式为4OH−－4e−==2H2O+O2↑

D．外电路中每通过0.1mol电子，生成1.12L氢气

【解析】根据图知，B电极上有氢气生成，则B为电解池阴极，A为阳极，a为正极、b为负极，阴极电极反应式为2H2O+2e−=2OH−+H2↑，阳极反应式为2Cl−-2e−=Cl2↑，根据以上分析知，a是正极、b是负极，故A错误；A极区是阳极区、B极区是阴极区，B电极反应式为2H2O+2e−=2OH−+H2↑，有氢氧根离子生成，所以B极区电解液为LiOH溶液，A极区电解质溶液为LiCl溶液，所以B选项是正确的；A电极上氯离子放电，电极反应式为2Cl−-2e−=Cl2↑，故C错误；阴极电极反应式为2H2O+2e−=2OH−+H2↑，所以有0.1mol电子转移，根据电子守恒知，生成氢气0.05mol，标准状况下体积为：0.05mol22.4L/mol=1.12L，但温度压强不知，不能计算气体体积，故D错误。

【答案】B

2．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的另一纯净物(方括号内)，一定不能使溶液恢复的是（   ）

A．NaOH[NaOH]                     B．CuCl2[CuCl2]     

C．AgNO3 [Ag2O]                    D．CuSO4[Cu(OH)2]

【解析】电解氢氧化钠溶液时，OH−和H+分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的水，故A项错误；电解氯化铜溶液时，Cl−和Cu2+分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氯化铜，故B项正确；电解硝酸银溶液时，OH−和Ag+分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化银，故C项正确；电解硫酸铜溶液时，OH−和Cu2+分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化铜，电解一段时间后，若硫酸铜被消耗尽，此时开始电解水，要使其复原，需加入适量的氢氧化铜，故D项正确。

【答案】A

3．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶1的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应（   ）

①2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑    ②Cu2++2Cl－Cu+Cl2↑

③2Cl－+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH−      ④2H2O2H2↑+O2↑

A．①②③ B．②④ C．②③④ D．①②④

【解析】用惰性电极电解物质的量浓度之比为1∶1的CuSO4和NaCl的混合溶液，设溶液体积为1L，c(CuSO4)=1mol/L，c(NaCl)=1mol/L，则n(CuSO4)=n(Cu2+)=1mol，n(NaCl)=n(Cl−)=1mol。根据转移电子守恒，第一阶段：阳极上Cl−放电、阴极上Cu2+放电，则此时发生的电池反应式为②；第二阶段：阳极上OH−放电，阴极上Cu2+放电，则此时发生的电池反应式为①；第三阶段：阴极上H+放电，阳极上OH−放电生成O2，所以发生的电池反应式为④；答案选D。

【答案】D

4．500mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（   ）

A．原混合溶液中c(K+)为2mol/L B．上述电解过程中共转移2mol电子

C．电解得到铜的物质的量为0.5mol D．电解后溶液中c(H+)为2mol/L

【解析】电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上先铜离子放电生成铜单质，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，气体的物质的量==1mol；每生成1mol氧气转移4mol电子，每生成1mol氢气转移2mol电子，每生成1mol铜转移2mol电子，所以根据转移电子守恒得n(Cu)==1mol，则c(Cu)==2mol/L，根据电荷守恒得c(K+)=6mol/L−2mol/L×2=2mol/L，故A正确；转移电子的物质的量=1mol×4=4mol，故B错误；铜的物质的量为1mol，故C错误；根据题目已知条件，推出有两极都生成1mol气体时，电极总反应式为，所以生成H+的物质的量是2mol，c(H+)===4mol/L，故D错误；故答案为A。

【答案】A

5．环戊二烯（）可用于制备二茂铁（，结构简式为），后者广泛用于航天、化工等领域。二茂铁的电化学制备原理如图所示，下列说法正确的是（   ）

A．为电解池的阳极

B．电解质溶液可以是的水溶液

C．电解池的总反应方程式为：

D．电解质溶液中，当有的向电极移动时，同时在电极上产生了22.4L的氢气

【解析】根据转化关系可知，需要获得Fe2+，则阳极为Fe电极，阴极为Ni，阴极上钠离子先得到电子生成金属Na，然后钠与环戊二烯反应生成氢气，实质为氢离子得到电子，阳极上Fe失去电子生成亚铁离子，中间产物Na与水反应，且水解水时生成的氢氧根离子与亚铁离子反应，影响了反应产物。依据反应过程，可发现铁做阳极，，做阴极，故A错误；在整个过程中，做催化剂，由于有钠单质生成，因此，必须是无水的环境，故B错误；得到电子转化为钠单质，钠单质再与环戊二烯发生反应，环戊二烯失去电子和结合生成二茂铁，故C正确；没有标明气体的状态，故D错误。

【答案】C

6．pH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pH<a，则电解质可能是（   ）

A．Na2SO4      B．Na2S      C．NaOH      D．AgNO3

【解析】电解Na2SO4溶液，消耗水，一段时间后，溶液的浓度增大，但pH不变，A不符合；电解Na2S溶液，消耗硫化钠和水，一段时间后，溶液的pH增大，B不符合；电解NaOH溶液，消耗水，一段时间后，溶液的浓度增大,pH增大，C不符合；电解溶液AgNO3，消耗硝酸银和水，生成硝酸、氧气和银，一段时间后，溶液的pH减小，D符合。

【答案】D

7．某小组采用电渗析法从含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的废水中回收NH3·H2O和H3PO4，装置如图所示。下列说法错误的是（   ）

A．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜

B．每放出11.2L（标准状况）H2时，能回收98g H3PO4

C．阴极区总反应式为2H2O+2NH+2e−=2NH3·H2O+H2↑

D．a处进入稀氨水，d处流出浓H3PO4溶液

【解析】由图可知，左侧放出氢气，为阴极，右侧放出氧气为阳极，电解含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的废水溶液时，阳极附近是OH−放电，生成氧气，右侧为阳极，所以c口进入的是稀H3PO4，d口流出的是浓H3PO4，则离子交换膜2为阴离子交换膜；阴极附近时H+放电生成氢气，左侧为阴极，则a口进入稀氨水，b口排出的为浓氨水，离子交换膜1为阳离子交换膜。A．由分析可知，离子交换膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜，故A正确；B．每放出11.2L(标准状况)H2时，则转移×2=1mol电子，所以将有1mol H2PO或者0.5mol HPO移到阳极区，所以能回收H3PO4小于1mol，质量小于98g，故B错误。C．阴极附近时H+放电生成氢气，铵根离子通过阳离子交换膜移到阴极区与剩余氢氧根结合成NH3·H2O，总反应式为2H2O+2NH+2e−=2NH3·H2O+H2↑，故C正确；D．由分析可知，a口进入稀氨水，d处流出浓H3PO4溶液，故D正确；故答案为B。

【答案】B

8．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）“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____________。

【解析】由图可知，阳极反应为4CO+2H2O-4e－=4HCO+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。

【答案】（1）4CO+2H2O−4e−=4HCO+O2↑    H2

9．第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在下坡时，电池处于充电状态。

（1）混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示，其总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH___(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为_________。

图1                            图2

（2）Cu2O是一种半导体材料，可通过如图2所示的电解装置制取，电解总反应式为2Cu+H2OCu2O+H2↑，阴极的电极反应式是________。用镍氢电池作为电源进行电解，

当电池中有1mol H2被消耗时，Cu2O的理论产量为___g。

【解析】（1）混合动力车上坡或加速时，发生的是放电过程，在乙电极，发生电极反应：NiOOH+H2O+e−=Ni(OH)2+OH−，该极附近氢氧根浓度增大，所以碱性增强，电极周围溶液的pH增大，故答案为：增大；NiOOH+H2O+e−=Ni(OH)2+OH−；（2）在电解池中，阴极是阳离子氢离子发生得电子得还原反应，即2H++2e−=H2↑，根据电子守恒，当蓄电池中有1mol H2被消耗时，转移电子是2mol，当转移2mol电子时，根据电解反应：2Cu+H2OCu2O

+H2↑，Cu2O的生成量为1mol，质量为144g，故答案为：2H++2e−=H2↑；144。

【答案】（1）增大    NiOOH+H2O+e−＝Ni(OH)2+OH−   

（2）2H++2e−＝H2↑    144 

10．下图所示甲、乙是电化学实验装置。

（1）若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。

①甲中石墨棒上的电极反应式为__________________________________。

②乙中总反应的离子方程式为____________________________________。

③将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。若反应中Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸，该反应的化学方程式为________________________________。

（2）若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。

①甲中铁棒上的电极反应式为__________________________。

②如果起始时乙中盛有200mL pH＝5的CuSO4溶液(25℃)，一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入________(填写物质的化学式)________g。

【解析】（1）若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。①甲为铁的吸氧腐蚀，石墨是正极，石墨棒上的电极反应式为2H2O+O2+4e－===4OH－。②根据电子流向，石墨是阳极，乙为用惰性电极电解氯化钠溶液，乙中总反应的离子方程式为2Cl－+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH－。③根据电子守恒，5mol氯气失电子10mol，2mol I2得电子10mol，碘的化合价升高为+5价，该反应的化学方程式为5Cl2+I2+6H2O===10HCl+2HIO3。（2）若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。①甲为原电池，铁为负极，铁棒上的电极反应式为Fe－2e－===Fe2+。②由2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，要使溶液恢复原状态，可加入CuO(或CuCO3)，一段时间后溶液的pH变为1，则c(H+)＝0.1mol·L−1，n(H+)＝0.2L×0.1mol·L−1＝0.02mol，则由电解反应可知析出的Cu的物质的量为0.01mol，由Cu原子守恒可知，m(CuO)＝0.01mol×80g·mol−1＝0.8g，或m(CuCO3)＝0.01mol×124g·mol−1＝1.24g。

【答案】（1）①2H2O+O2+4e－===4OH－

②2Cl－+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH－

③5Cl2+I2+6H2O===10HCl+2HIO3

（2）①Fe-2e－===Fe2+

②CuO(或CuCO3)　0.8(或1.24)