高考化学二轮复习专题21《电解电解质溶液的规律》精准培优专练（含详解）

培优点二十一  电解电解质溶液的规律

1．惰性电极电解水型

典例1．用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的pH变小，并且在阳极得到0.56L气体，阴极得到1.12L气体（两种气体均在相同条件下测定）。由此可知溶液可能是（   ）

A．稀盐酸      B．KNO3溶液      C.CuSO4溶液       D.稀硫酸

【解析】阳极与阴极产生的气体体积比为=，相当于电解水，pH变小，说明电解了含氧酸。

【答案】D

2．惰性电极电解电解质型

典例2．某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是（   ）

A．阴极自始至终只析出H2               B．阳极先析出Cl2，后析出O2

C．电解最后阶段为电解水                D．溶液的pH不断增大，最后为7

【解析】电解质溶液中，n(Na+)∶n(Cl－)∶n(H+)∶n(SO)＝3∶3∶2∶1，开始电解产生H2和Cl2，随着产生H2和Cl2的同时，生成的OH－要中和H2SO4，且OH－过量，最后是电解水，因而最后溶液的pH大于7，阴极只放出H2。三个阶段分别相当于电解HCl→NaCl→H2O。

【答案】D

3.惰性电极电解水和电解质型

典例3．下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是（   ）

A．X是负极，Y是正极                      B．Pt是阴极，Cu是阳极

C．CuSO4溶液的pH逐渐减小                   D.CuSO4溶液的pH不变

【解析】b电极附近溶液呈现红色，说明b电极处生成了氢氧根离子。电解饱和食盐水阳极发生氧化反

应产生氯气，阴极发生还原反应产生氢气同时生成氢氧化钠，整个电解过程中电解了NaCl和H2O，因此b电极是阴极，与电源的负极相连，则Y为负极，X为正极；铂电极与电源的正极相连，作阳极，铜电极作阴极；电解硫酸铜溶液时，阳极发生氧化反应：氢氧根离子放电，阴极发生还原反应：铜离子放电，这样溶液中水的电离平衡得到促进，c(H+)>c(OH)，溶液显酸性，pH变小。

【答案】C

1．(2018年江西和平联考)利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气，通过电化学法制取氢气的工艺如下图所示。下列说法不正确的是（   ）

A．电解池中惰性电极C1为阳极

B．该工艺优点之一是FeCl3溶液可循环利用

C．反应池中的离子方程式：2Fe3+S2－===2Fe2+S↓

D．电解池总反应的化学方程式：2FeCl2+2HCl2FeCl3+H2↑

【解析】C1极生成Fe3，应发生氧化反应，为阳极，C2极生成氢气，为阴极，发生还原反应，故A正确；电解池中生成的FeCl3可作为反应池的反应物，则FeCl3溶液可循环利用，故B正确；由装置可知反应池中的反应物为H2S和FeCl3，反应的化学方程式为H2S+2FeCl3===2FeCl2+S↓+2HCl，离子方程式为2Fe3+H2S===2Fe2+S↓+2H，故C错误；电解池中亚铁离子失去电子，氢离子得到电子，电解池总反应的离子方程式为2Fe2++2H2Fe3+H2↑，故D正确。

【答案】C

2．下列装置或操作能达到实验目的的是（   ）

A．①防止铁钉生锈　　　 

B．②构成铜锌原电池

C．③构成铜银原电池　　 

D．④验证NaCl溶液(含酚酞)电解产物

【解析】防止铁钉锈蚀时铁钉应接电源负极，A错误； Zn电极放于CuSO4溶液中，二者直接发生置换反应而不能构成原电池，B错误；Cu—CuSO4溶液—Ag不能构成原电池，C错误；直流电源右端为阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，可用KI淀粉溶液检验Cl2产生，阴极发生反应：2H+2e－===H2↑，同时溶液中c(OH－)增大，酚酞溶液变红，D正确。

【答案】D

3．按如右图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是（   ）

A．铁腐蚀的速度由大到小的顺序：只闭合K3>只闭合K1>都断开>只闭合K2

B．只闭合K3，正极的电极反应式：2H2O+O2+4e－===4OH－

C．先只闭合K1，一段时间后，漏斗内液面上升，然后再只闭合K2，漏斗内液面上升

D．只闭合K2，U形管左、右两端液面均下降

【解析】金属腐蚀速率：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极，闭合K3，是原电池，铁作负极，闭合K2，是电解池，铁作阴极，闭合K1，铁作阳极，因此腐蚀速率是只闭合K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2，故A错误；只闭合K3，发生吸氧腐蚀，正极：O2+2H2O+4e－===4OH－，故B正确；只闭合K1，铁作阳极，阳极反应式为Fe－2e－===Fe2+，阴极反应式为2H++2e－===H2↑，U形管中气体压强增大，因此漏斗中液面上升，然后只闭合K2，铁作阴极，阴极反应式为2H++2e－===H2↑，阳极反应式为2Cl－2e－===Cl2↑，U形管中气体压强增大，漏斗中液面上升，故C、D正确。

【答案】A

4．将两个铂电极插入500mL CuSO4(aq)中进行电解，通电一段时间后，某一电极上增重0.064g（设电解时无H2放出，且不考虑水解和溶液体积的变化），此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为（   ）

A．1×10-3mol·L−1      B．4×10-3mol·L−1     C．2×10-3mol·L−1      D．1×10-7mol·L−1

【解析】由于最后溶液的H+主要由电解CuSO4溶液产生，所以要计算c(H+)，可依据电解的离子方程

式2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+进行解题。题中电极增重0.064g必为阴极反应生成Cu所致，即n(Cu)=0.064g÷64g·mol-1=0.0010mol，然后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比，求出生成的c(H+)。2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+

2mol                   4mol

0.0010mol            c(H+)×0.50L

c(H+)==4.0×10-3mol·L−1

【答案】B

5．大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。镍氢电池NiMH电池正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金。下列关于该电池的说法中正确的是（   ）

A．放电时电池内部H向负极移动

B．充电时，将电池的负极与外接电源的正极相连

C．充电时阳极反应为Ni(OH)2+OH－－e－===NiOOH+H2O

D．放电时负极的电极反应式为MHn－ne－===M+nH

【解析】放电时电池内部H+向正极移动，故A错误；充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连，故B错误；原电池正极反应为NiOOH+H2O+e－===Ni(OH)2+OH－，则充电时阳极反应为Ni(OH)2－e－+OH－===NiOOH+H2O，故C正确；放电时负极的电极反应式为H2－2e－+2OH－===2H2O，故D错误。

【答案】C

6．工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN－，装置如下图所示，依次发生的反应有：①CN－2e－+2OH－===CNO－+H2O；②2Cl－－2e－===Cl2↑；③3Cl2+2CNO－+8OH－===N2+6Cl－+2CO+4H2O；下列说法正确的是（   ）

A．铁电极上发生的反应为Fe－2e－===Fe2+

B．通电过程中溶液pH不断增大

C．为了使电解池连续工作，需要不断补充NaCl

D．除去1mol CN－，外电路至少需转移5mol电子

【解析】A项，金属铁是阴极，铁电极上发生的是还原反应，故A错误；B项，根据反应①③可知，OH－被不断地消耗，所以通电过程中溶液pH不断减小，故B错误；C项，根据电极反应式，为了使电解池连续工作，需要补充氢氧化钠，故C错误；D项，根据反应③，除去1mol CNO－，消耗1.5mol氯气，转移电子3mol，再根据反应①，除去1mol CN，转移电子2mol，所以外电路至少需转移5mol电子，故D正确。

【答案】D

7．下列图示中关于铜电极的连接错误的是（   ）

A               B               C              D

【解析】A项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。

【答案】C

8．在如图中，A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽。接通电路，断开K后，发现B上的c点显红色。请填空：

（1）电源A的a为               极。

（2）滤纸B上发生的总反应方程式为                。

（3）欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则  电极e上发生的反应为                    ，电极f上发生的反应为                     ，槽中盛放的电镀液可以是             或              （只要求填两种电解质溶液）。

【解析】c点显红色，说明在c点产生了碱。根据电解饱和食盐水的原理可知c点为阴极，则和电源相连的一极为负极，所以a极为正极。B上发生的即是电解饱和食盐水的反应。根据电镀原理，镀层金属放在

阳极，被镀物件放在阴极，再确定所发生的反应。在电解池中，阳极与电源正极相连，阴极与电源负极相连。在阳极，溶液中的阴离子（惰性电极）或阳极本身失电子（非惰性电极），发生氧化反应；在阴极，溶液中的阳离子得电子，发生还原反应。

【答案】（1）正

（2）2NaCl+2H2O===H2↑+Cl2↑+2NaOH

（3）Zn-2e===Zn2+    Zn2++2e===Zn   ZnSO4溶液  ZnCl2溶液

9．Ⅰ.氮肥的使用在提高粮食产量的同时，也导致了土壤、水体污染等环境问题。

（1）长期过量使用铵态化肥NH4Cl，易导致土壤酸化，请用化学用语解释原因：__________________

_________________________________________________________________。

（2）工业上处理氨氮废水的方法是采用电解法将NO转化为N2，部分装置如下图所示。

B极的电极反应方程式是________________________________________。

（3）常温下，除去60L废水中的62mg NO后，废水的pH＝________。

Ⅱ.如下图所示C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。

（1）若用甲醇、空气燃料电池作电源，电解质为KOH溶液，则A极的电极反应式为_____________

______________________________。

（2）欲用丙装置给铜镀银，银应该是________电极(填“G”或“H”)。

（3）丁装置中Y极附近红褐色变________(填“深”或“浅”)。

（4）通电一段时间后，C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为__________。

【解析】Ⅰ.（2）①B极发生还原反应，NO转化为N2，电极反应式为2NO+10e－+6H2O===N2↑+12OH。（3）62mg硝酸根的物质的量是0.001mol，根据电极反应式可知生成0.006 mol氢氧根，浓度是＝0.0001mol·L−1，因此pH＝10。Ⅱ.（1）向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极附近有大量

氢氧根离子，由此得出F极上氢离子放电生成氢气，所以F极是阴极，则电源B极是负极，A极是正极，电极反应式为O2+4e－+2H2O===4OH－。（2）若用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，H是铜，电镀液是AgNO3溶液。（3）丁装置中Y电极是阴极，氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷，Y极附近红褐色变深。（4）甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极上氯离子放电生成氯气，F电极上氢离子放电生成氢气，所以C、D、E、F电极均有单质生成。生成1mol氧气转移4mol电子，生成1mol铜转移2mol电子，生成1mol氯气转移2mol电子，生成1mol氢气转移2mol电子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。

【答案】Ⅰ.（1）NH+H2ONH3·H2O+H+

（2）2NO+10e－+6H2O===N2↑+12OH－

（3）10

Ⅱ.（1）O2+4e－+2H2O===4OH－　

（2）G　

（3）深　

（4）1∶2∶2∶2

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)