2019年高考化学易错点(13)电解池(模拟题训练含答案)

易错点13 电解池

小题快练

1．多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池等的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示：

下列说法错误的是 A． Y、Z分别为H2、Cl2

B． 制取粗硅时焦炭与石英发生副反应生成碳化硅，该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2 C． SiHCl3极易水解，产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅为+2价 D． 多晶硅是硅的一种同素异形体 【答案】C

2

．如图所示，其中甲池的总反应式为

，下列说法正确的是

A． 甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置 B． 甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e＋2H2O===CO3＋8H

C． 反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D． 甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体 【答案】D

－

2-＋

1

3

．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是 A． 用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为B． 铅蓄电池放电时的正极反应式为

C． 粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有D． 钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为【答案】A

【解析】A项，铜做阴极，不参与反应，石墨性质稳定做阳极，溶液中氯离子在阳极失电子生成氯气，故A项正确；B项，铅蓄电池放电时的正极为二氧化铅得电子，发生还原反应，故B项错误；C项，粗铜精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，因此与电源正极相连的是粗铜，电极反应式为Cu-2e=Cu，故C项错误；D项，钢铁发生电化学腐蚀的正极得电子，发生还原反应，故D项错误。

4．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，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。

-2+

下列说法中正确的是

A． 阴极反应式为4OH-4e=2H2O+O2↑ B． 从D口出来的是硫酸溶液 C． b是阳离子交换膜，允许Na通过 D． Na2SO4溶液从E口加入 【答案】C

+

--

1

5

．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na和SO4可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )

+

2−

A． 通电后中间隔室的SO4离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B． 该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C． 负极反应为4OH−4e=O2↑+2H2O，负极区溶液pH降低 D． 当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成 【答案】B

【解析】A项，阴离子向阳极移动，氢氧根离子放电：4OH−4e=O2↑+2H2O，溶液中氢离子浓度增大，pH减小，故A项错误；B项，直流电场的作用下，两膜中间的Na、SO4可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，通电时，氢氧根离子在阳极区放电生成水和氧气，考虑电荷守恒，两膜中间的硫酸根离子会进入正极区，与氢离子结合成硫酸；氢离子在阴极得电子生成氢气，考虑电荷守恒，两膜中间的钠离子会进入负极区，与氢氧根离子结合成氢氧化钠，故可以得到NaOH和H2SO4产品，故B项正确；C项，负极即为阴极，发生还原反应，氢离子得电子生成氢气，故C项错误；D项，每生成1mol氧气转移4mol电子，当电路中通过1mol 电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，故D项错误。 6．关于图中装置说法正确的是

+

2—−

−

−

−

2−

1

A． 装置中电流移动的途径:正极→Fe→M溶液→石墨→正极

B． 若M为滴加酚酞的NaCl溶液,通电一段时间后,铁电极附近溶液显红色 C． 若M为CuSO4溶液,可以实现石墨上镀铜

D． 若将电源反接，M为NaCl溶液,可以用于制备Fe(OH)2并可以使其较长时间保持白色 【答案】B

7

．工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂。1886年法国化学家H．M0issan通过电解氟氢化钾(KHF2)的氟化氢无水溶液第一次制得氟气。已知：KF+HF===KHF2，制备氟气的电解装置如图所示。下列说法错误的是

A． 钢电极与电源的负极相连 B． 电解过程需不断补充的X是KF C． 阴极室与阳极室必须隔开 D． 氟氢化钾在氟化氢中可以电离 【答案】B

【解析】电解熔融的氟氢化钾（KHF2）和氟化氢（HF）混合物制备氟单质，氟离子在阳极失电子生成氟气，阴极上KHF2得到电子生成氢气，电极反应为：2HF2+2e═H2↑+4F。A. 根据图示，钢电极上产生氢气，发生还原反应，钢电极为阴极，与电源的负极相连，故A正确；B. 根据题意，电解过程中会不断消耗氟氢化钾（KHF2），需不断补充的X是氟氢化钾（KHF2），故B错误；C. 电解制氟时，为了防止氟气和氢气发生剧烈反应，引发

---

1

爆炸，阴极室与阳极室必须隔开，故C正确；D. 根据上述分析，氟氢化钾在氟化氢中可以电离出HF2，故D正确。

8．碱性硼化钒(VB2)－空气电池工作时反应为：4VB2 ＋11O2

4B2O3 ＋2V2O5 。用该电池为电源，选用惰性电

-

极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图所示。当电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448L气体（标况），则下列说法中正确的是

A． VB2电极发生的电极反应为： 2VB2＋11H2O – 22eB． 外电路中电子由c电极流向VB2电极

C． 电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，然后有气泡产生 D． 若B装置内的液体体积为200mL，则CuSO4溶液的浓度为0.05mol/L 【答案】D

−

V2O5＋2B2O3＋22H

+

9

．现如今太阳能电池已经广泛地应用于生产生活中，现代四大发明之一的共享单车也用上了太阳能电池。哈罗单车前面载物篮的底座就是太阳能电池，电极材料是Li/LiCoO2，太阳能电池的原理如图所示：下列说法不正确的是 （ ）

1

A． 阳光照射该电池时，能量转化过程：太阳能→电能→化学能 B． 光照时负极的质量减少 C． 太阳能电池板材料是Si

D． 开锁时，正极xLi+xe-+Li(1-x)CoO2=LiCoO2 【答案】B

+

1

0．如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K通过，该电池充放电的化学方程式为：2K2S2＋KI3

K2S4＋3KI，装置(Ⅱ)为电解池的示意图。当闭合开关K时，X附近溶液先变红。则下

＋

列说法正确的是( )

A． 闭合K时，K从右到左通过离子交换膜 B． 闭合K时，A的电极反应式为：3I－2e===I C． 闭合K时，X的电极反应式为：2Cl－2e===Cl2↑

D． 闭合K时，当有0.1 mol K通过离子交换膜，X电极上产生标准状况下气体1.12 L 【答案】D

＋

－

－

－

－

＋

1

1

1．某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是

A． Y 的电极反应： Pb－2e = Pb B． 铅蓄电池工作时SO4向 Y 极移动

2-－

2+

C． 电解池的反应仅有2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2

D． 每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成 【答案】D

【解析】A、铁电极上放氢生碱（2H2O＋2e=H2↑＋2OH），即铁电极上发生得电子的还原反应，铁为电解池的阴极，与阴极相连的X是铅电池的负极Pb，Y为铅电池的正极PbO2，电极反应式为PbO2+2e +4H+ SO4= PbSO4+2H2O，选项A错误；B、铅蓄电池工作时SO4向 负极X 极移动，选项B错误；C、电解过程中电解池中

2-－

+

2-－

-

实际上发生了两个反应，分别为2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑和2H2O O2↑+2H2↑，故电解池反应不能用一

－

个简单的总反应表示，选项C错误；D、103.5 g Pb的物质的量为0.5 mol，由铅蓄电池的负极反应Pb－2e

2－

－

＋SO4===PbSO4知，每消耗0.5 mol Pb，转移1 mol电子，再由电解池的阴极(铁)反应2H2O＋2e===H2↑＋2OH得出有0.5 mol H2生成，选项D正确。

大题冲关

12．某小组同学利用下图装置对电解氯化铜实验进行了研究。

－

1

装置 现象 电解一段时间时，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色

（1）甲认为电解过程中阳极产生的_________是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：_________________________。

（2）乙改用下图装置，在相同条件下电解CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。 装置 现象 电解相同时间时，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色；

乙通过对现象分析证实了甲的观点不是溶液变绿的主要原因。乙否定甲的依据是______________。 （3）乙继续查阅资料：

i. 电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]，[CuCl2]掺杂Cu后呈黄色

ii. 稀释含[CuCl2]的溶液生成CuCl白色沉淀,据此乙认为：电解过程中，产生[CuCl2]掺杂Cu后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。 乙进行如下实验：

a．取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 b. 另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2 mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]的黄色溶液。 c. 冷却后向上述溶液……

d. 取c中2 mL溶液，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 ① a的目的是_______________________。

② 写出b中生成[CuCl2]的离子方程式：_______________。

③ 补充c中必要的操作及现象：____________________________________________。 乙据此得出结论：电解时阴极附近生成[CuCl2]是导致溶液变绿的原因。

【答案】Cl2 2Cl-2e= Cl2↑ 阳极附近溶液仍为蓝色 证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液

－

－

-

-

＿

-

＿

2+

---

2+

1

中存在[CuCl2] Cu+ 4Cl+ Cu = 2[CuCl2] 加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同。

－2+ －－

1

3．研究电化学原理与应用有非常重要的意义。

（1）锌锰电池（俗称干电池） 是一种一次电池，生活中应用广泛。 ①锌锰电池负极上的电极反应式为：______________________________。

②与普通（酸性）锌锰电池相比较，碱性锌锰电池的优点是____________________（回答一条即可）。 （2）铅蓄电池是最常见的二次电池：Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O。

①充电时阴极反应为：________________________________________。

②用铅蓄电池为电源进行电解饱和食盐水实验（石墨棒为阳极，铁为阴极，食盐水500mL，温度为常温），当电路中有0.05mol电子转移时，食盐水的pH为______（假设溶液体积不变，产物无损耗）。

（3）下图是金属(M)－空气电池的工作原理，我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，电池反应为：___________________________。

二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。Pt2上的电极反应式为：_______________________________________。

（4）高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用电解法制取：Fe＋2H2O＋

1

2OH

−

FeO4＋3H2↑，工作原理如图所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO4，镍电极有气泡

−

2−2−

产生。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_____________（填“阴极室”或“阳极室”）；阳极反应为：____________。

【答案】Zn－2e＝Zn 比能量高（或可存储时间长、不易发生电解质的泄漏、或碱性电池使用寿命较长其他合理答案也可） PbSO4＋2e＝Pb＋SO4 13 4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3 O2＋4H＋4e＝2H2O 阳极室 Fe＋8OH-6e＝FeO4＋4H2O

-－

2−

－

2－

+

－

－

2+

1

4．（1）重铬酸钾（K2Cr2O7）主要用于制革、印染、电镀等．其水溶液中存在平衡：Cr2O7+H2O+2H。以铬酸钾（K2CrO4）为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图

+

2﹣

2CrO4

2﹣

①写出阴极区的电极反应式_________，透过离子交换膜的离子是_______，移动方向为_________（填“由左

1

向右”或“由右向左）。

②阳极区能得到重铬酸钾溶液的原因为________________________。

（2）工业上采用下面的方法处理含有Cr2O7的酸性工业废水：废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，关于上述方法，下列说法正确的是_______（填字母序号）。 A．阴极反应：2H＋2e===H2↑

B．阳极反应：Fe－3e===Fe

C．在电解过程中当电路转移0.6mol电子时，被还原的Cr2O7为0.05mol D．可以将铁电极改为石墨电极

【答案】2H2O+2e=2OH+H2↑ K 由右向左 阳极OH放电，溶液中H浓度增大，使Cr2O7+H2O

2﹣

+

2﹣

+

﹣

﹣

+

﹣

+

2﹣

2-－

3＋

＋

－

2-

2CrO4+2H向生成Cr2O7方向移动，（部分K通过阳离子交换膜移动到阴极区），使阳极区主要成分

是K2Cr2O7 A、C

1

5．(1)利用反应Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2设计成如图所示原电池，回答下列问题：

①写出电极反应式：正极__________________________ ；

1

②图中X溶液是_______________，

③原电池工作时，盐桥中的________(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。 (2)如图是一个化学过程的示意图。

①甲池中OH移向__________极（填“CH3OH”或“O2”）。 ②写出通入CH3OH的电极的电极反应式_______________。 ③乙池中总反应的离子方程式___________________。

④当乙池中B（A g）极的质量增加5.40g，若此时乙池中溶液的体积为500ml，则溶液的C(H)是___________；此时丙池某电极析出1.60g某金属，则丙中的某盐溶液可能是______________（填序号）。A．MgSO4 B．CuSO4 C．NaCl D．AgNO3 【答案】Fe4Ag+2H2O

+

3＋

+

-

＋e=Fe

+

-2＋

FeCl3 阳 CH3OH CH3OH-6e+8OH=CO3+6H2O

－1

--2-

4Ag+O2↑+4H 0.1mol·L BD

3+

【解析】 (1) ①反应Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2中，铜失电子发生氧化反应，Fe得电子发生还原反应，原电池中正极发生还原反应，碳做正极，发生的还原反应为：Fe＋e=Fe；综上所述，本题答案是：

3＋

-2＋

1

1

6．过二硫酸钾(K2S2O8) 在科研与工业上有重要用途。

（1）H2S2O8的结构式如图，其中S元素的化合价为__________。在Ag催化下，S2O8能使含Mn的溶液变成紫红色，氧化产物是___________（填离子符号）。

+

2-2+

（2）某厂采用湿法K2S2O8氧化脱硝和氨法脱硫工艺综合处理锅炉烟气，提高了烟气处理效率，处理液还可以用作城市植被绿化的肥料。

①脱硫过程中，当氨吸收液的pH=6时，n(SO3)∶n(HSO3)=________。 [巳知：25℃时，Ka1(H2SO3)=1.5×10，K a2(H2SO3)=1.0×10]

-2

-7

2--

1

②脱硝过程中依次发生两步反应：第1步，K2S2O8将NO氧化成HNO2，第2步，K2S2O8继续氧化HNO2，第2步反应的化学方程式为______________________________________；

（3）过二硫酸钾可通过“电解→转化→提纯”方法制得，电解装置示意图如图所示。

①电解时，铁电极连接电源的_________________极。

②常温下，电解液中含硫微粒的主要存在形式与pH的关系如下图所示。在阳极放电的离子主要是HSO4，阳极区电解质溶液的pH范围为_________，阳极的电极反应式为________________________。

-

③往电解产品中加入硫酸钾，使其转化为过二硫酸钾粗产品，提纯粗产品的方法____。

【答案】+6 MnO4 1:10 HNO2+K2S2O8+H2O=HNO3+K2SO4+H2SO4 负 0—2 2HSO4-2e= S2O8+2H 重结晶

---2-+

离子是HSO4，电解产物是Na2S2O8，所以控制pH的范围是0—2；阳极的电极反应式为2HSO4-2e= S2O8+2H；③提纯过二硫酸钾的方法是重结晶。

17．对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一。

(1)硫酸厂的酸性废水中砷(As)元素(主要以H3AsO3形式存在)含量极高，为控制砷的排放，某工厂采用化学沉淀法处理含砷废水。请回答以下问题：

①已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，砷在元素周期表的位置为____________。

---2-+

1

②工业上采用硫化法(通常用硫化钠)去除废水中的砷，生成物为难溶性的三硫化二砷，该反应的离子方程式为_____________________。

(2)电镀厂的废水中含有的CN有剧毒，需要处理加以排放。处理含CN废水的方法之一是在微生物的作用下，CN被氧气氧化成HCO3，同时生成NH3，该反应的离子方程式为_____________。

(3)电渗析法处理厨房垃极发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A表示乳酸根离子)：

-----

①阳极的电极反应式为________________________。

②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：________________________。

③电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH可忽略不计。400 mL 10 g/L 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 g/L(溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为________L(提示：乳酸的摩尔质量为90 g/mol)。 【答案】第四周期第ⅤA族

2H3AsO3+3S+6H═As2S3↓+6H2O4H2O+2CN+O2═2HCO3+2NH32H2O-4e═4H+O2↑阳极H2O放电，c(H)增大，H从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，H+A═HA，乳酸浓度增大6.72 【解析】 (1)①砷原子电子层数=周期数=4，最外层电子数=族序数=5，所以砷位于第四周期第ⅤA族；因此

-+

-2-+

---+

+

+

-

1

1

8．KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题： (1)KIO3的化学名称是______________。

(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：

“酸化反应”所得产物有 KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是___________。“滤液”中的溶质主要是________。“调pH”中发生反应的化学方程式为_______________。 (3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式_____________________________________。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_______________，其迁移方向是____________________。（“左到右”或“右到左”）

1

【答案】碘酸钾 加热 KCl KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O或(HIO3＋KOH===KIO3＋H2O) 2H2O＋2e===2OH＋H2↑ K 由a到b

－

＋

－

1

9．完成下列填空：

（1）在Fe(NO3)3溶液中加入Na2SO3溶液,溶液先由棕黄色变为浅绿色，过一会又变为棕黄色，溶液先变为浅绿色的原因是_________________（用文字表达），又变为棕黄色的离子方程式是_____________________。 （2）近几年开发的甲醇燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：

Pt(a)电极是电池的________极，电极反应式为________________________；Pt(b)电极发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为_________________________ （3）已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，

测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。

1

①A是铅蓄电池的________极，铅蓄电池正极反应式为_____________________， ②Ag电极的电极反应式是__________________________， ③Cu电极的电极反应式是________________________________， CuSO4溶液的浓度________(填“减小”“增大”或“不变”)。 【答案】Fe被还原为Fe 3Fe+4H+NO3=3Fe+NO↑+2H2O负

2CH3OH+2H2O-12e=2CO2↑+12H还原3O2＋12H＋12e=6H2O负PbO2+4H+SO4+2e═PbSO4+2H2O2H＋2e=H2↑Cu－2e=Cu不变

－

2＋

-+

＋

－

+

2--＋

－

3+

2+

2+

+

-3+

2

0．铝氢化钠(NaAlH4) 是有机合成的重要还原剂。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质) 为原料制备铝氢化钠的一种工艺流程如下:

注: SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠(Na2Al2SixO8) 沉淀。

（1）铝硅酸钠(Na2Al2SixO8) 可以用氧化物的形式表示其组成，形式为________。

（2） “过滤I”中滤渣主要成分有________(写名称)。向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液，反应的离子方程式为_______________、______________。

1

（3） “电解I”的另一产物在1000℃时可与N2反应制备AlN，在这种产物中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN 的制备，其主要原因是__________________。 （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_________________。

（5）铝氢化钠遇水发生剧烈反应产生大量气泡，其反应的化学方程式为_____________，每产生1mol 气体转移电子数为______。

【答案】Na2O·Al2O3·2SiO2 铝硅酸钠、氧化铁 OH+HCO3=CO3+H2O AlO2+HCO3+H2O=CO3+Al(OH)3↓ 氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜 4CO3+2H2O-4e=4HCO3+O2↑ NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑ NA

2-----2---2-

1

2

1．钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质，某研究所利用上述烟尘回收Sc2O3，并制备钛白粉(TiO2)，其工艺流程如下所示：

（1）酸浸过程中，HCl的作用是_______________________。 （2）已知Sc+3HTBP

3+

Sc(TBP)3+3H，则上述洗脱剂最好选择___________(选填“酸性”、“碱性”或“中

+

性”)溶液。在实验室模拟完成上述操作Ⅰ和操作Ⅱ所涉及的玻璃仪器有______________。 （3）草酸“沉钪”得到草酸钪的化学反应类型为____________________________。

（4）在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3)，其化学反应方程式为__________________________。 （5）“水相”的主要离子有TiOCl4、H、Cl及________，写出加入大量的水并加热发生的相关离子反应方程式__________________________。 （6）钛的冶炼新法是剑桥电解法（如右图）。

2-+

-

以含少量CaCl2的CaO熔融物作为介质，电解时。在阴极生成的Ca进一步还原TiO2得钛。写出阳极电极主要反应方程式：__________________________；利用中学所学知识可以预测CaCl2的作用包含增强导电性、

1

___________；F=96500C/mol，当I=0.5A，通电80分钟，理论上获得Ti的质量为__________g（计算表达式）。 【答案】抑制TiOCl4的进一步水解（多答Mg、Sc水解亦给分） 酸性 分液漏斗、烧杯 复分解反应 3O2+2Sc2（C2O4）3

2--2-2+

3+

2Sc2O3+12CO2 Mg TiOCl4+（1+x）H2O

2+2-

TiO2·xH2O+2H+4Cl

+-

2O-4e=O2↑ 降低CaO的熔点

的质量=×48g/mol=×48g，故答案为：2O-4e=O2↑；降低CaO的熔点；

2--

×48。

22．I、依据氧化还原反应：2Ag（aq） + Cu（s） == Cu（aq） + 2Ag（s）设计的原电池如图所示。请回答下列问题：

+

2+

1

（1）电极X的材料是_______；电解质溶液Y是__________。

（2）银电极为电池的___极，发生的电极反应为____________； X电极上发生的电极反应为___________________。

（3）外电路中的电子是从_____电极流向_______电极。 II、如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。请回答：

（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极为________极，电极材料是________，电极反应为_______________________________电解质溶液可以是________________。

（2）乙池中Fe极电极反应为____________________________若在乙池中滴入少量酚酞溶液，电解一段时间后，铁极附近呈__________色。

（3）若甲池A极增重12.8 g，则乙池C(石墨)极放出气体在标准状况下的体积为___________。

【答案】Cu AgNO3 正 2Ag + 2e == 2Ag Cu - 2e = Cu Cu Ag 阴 精铜 Cu

＋

+

--2+

2

＋2e===Cu 含有Cu的溶液，如CuCl2、CuSO4溶液等 2H＋2e===H2↑ 红 4.48L

+

2+

－2＋＋－

【解析】I、（1）由反应2Ag（aq）+Cu（s）═Cu（aq）+2Ag（s）可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，Ag在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO3，

+

1

2

3．电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则 ①电解池中X极上的电极反应式为______________________。 ②Y电极上的电极反应式为_________________________。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是________________，电极反应式为_________________________。

【答案】2H+2e=H2↑ 2Cl-2e=Cl2↑ 纯铜 Cu+2e=Cu

【解析】 (1)①若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H+2e=H2↑，故答案为：2H+2e=H2↑；

②和电源的正极相连的电极Y极是阳极，Y电极上氯离子放电生成氯气，2Cl-2e=Cl2↑，故答案为：2Cl-2e=Cl2↑；

(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，阳极应该是粗铜、阴极是纯铜，则X电极是纯铜、Y电极是粗铜，阳极(Y)发生反应为：Cu-2e=Cu，阴极(X)上铜离子放电，电极反应式为Cu+2e=Cu，故答案

-2+

2+

-----+

-+

-+

---2+

-

1

为：纯铜；Cu+2e=Cu。

24．CO、SO2是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法． Ⅰ．甲醇可以补充和部分替代石油燃料，缓解能源紧张，利用CO可以合成甲醇． （1）已知：CO(g)+1/2O2(g)═CO2(g)ΔH1=-283.0kJ·mol H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol

CH3OH(g)+3/2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-7.6 kJ·mol

请写出CO与H2合成甲醇蒸汽的热化学方程式____________________

（2）一定条件下，在溶剂为VL的密闭容器中充入a molCO与2a molH2合成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示．

－1

－1

－1

2+-

①该反应在A点的平衡常数K=_________________(用a和V表示) ②下列能说明反应达到平衡状态的是_____

A．v(CO)=v(H2) B．混合气体的密度不变 C．混合气体的平均相对分子质量不变 D． c(CO)=c(H2)

③写出能增大v(CO)又能提高CO转化率的一项措施_____________________________ Ⅱ．某学习小组以SO2为原料，采用电化学方法制取硫酸。

（3）原电池原理：该小组设计的原理示意图如左下图，写出该电池负极的电极反应式______。

（4）电解原理：该小组用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后电解该溶液制得了硫酸。原理如图，写出开始电解时阳极的电极反应式________________。

（5）已知25℃时由Na2SO3和NaHSO3形成的混合溶液恰好呈中性，则该混合溶液中各离子浓度的大小顺序为________________________________(已知25℃时，H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10，Ka2=1×10) 【答案】CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)△H=-90.1 kJ/mol

C压缩容器体积或增大体系压强

-2

-7

1

SO2-2e-+2H2O==SO4+4HHSO3-2e+H2O=SO4+3Hc(Na)> c(HSO3)= c(SO3)> c(OH)= c(H)

2-+--2-++-2--+

2

5．Ⅰ. 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

1

完成下列填空：

（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式：_____________________________________ 换膜的作用为__________________、___________________________。

（3）精制饱和食盐水从图中________(选填“a”、“b”、“c”或“d”)位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。

Ⅱ.（4）氨气的水溶液称为氨水，其中存在的主要溶质微粒是NH3•H2O．已知： a．常温下，醋酸和NH3•H2O的电离平衡常数均为1.74×10； b．CH3COOH+NaHCO3═CH3COONa+CO2↑+H2O．

则CH3COONH4溶液呈_____性（填“酸”、“碱”或“中”，下同），NH4HCO3溶液呈_____性，NH4HCO3溶液中物质的量浓度最大的离子是_____（填化学式）． 【答案】2Cl＋2H2O

－

﹣5

Cl2↑＋H2↑＋2OH 能得到纯度更高的氢氧化钠溶液 阻止阳极产生的Cl2和

+

－

阴极产生的H2混合发生反应 a d 中 碱 NH4

【解析】Ⅰ.（1）电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，反应的离子方程式为：2Cl+2H2O

-

2OH+H2↑+Cl2↑，故答案为：2Cl+2H2O

--

2OH+H2↑+Cl2↑；

-

（2）阳离子交换膜只能阳离子通过，阴离子和气体不能通过，用石墨作电极电解饱和氯化钠时，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极，如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸，

2

6．知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。

1

（1）图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是__________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。

（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为_____________。

（3）二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。

①阳极产生ClO2的电极反应式：___________________。

②当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜的离子物质的量为_______。 【答案】H2 右 负 Cl＋H2O

－

ClO＋H2↑ Cl－5e＋2H2O===ClO2↑＋4H 0.01 mol

－－－＋

2

7．氯碱工业是最基本的化学工业之一，其产品用途广泛。 (1)写出氯碱工业电解食盐水的离子方程式____________。

(2)①图1是氯碱工业中阳离子交换膜电解槽示意图（“阳离子交换膜”特性是只允许阳离子通过而阻止阴离

1

子和气体通过）。

图1中电极1应连接电源的__极（填“正”或“负”极）；理论上讲，从f口加入纯水即可，但实际生产中，纯水中要加入一定量的NaOH溶液，其原因是_____。

②图2是根据氯碱工业中离子交换膜技术原理，设计的电解Na2SO4溶液生产NaOH和H2SO4溶液的装置。其中a、b处均设有离子交换膜，则a处为__（填“阳”、“阴”）离子交换膜。阳极的电极反应式是___。从D口流出的物质为____。

(3)某同学采用如下装置对氯碱工业中电解食盐水的条件进行探究，记录如下：

条件控制 装置 编号 电极材料 溶液浓度 温度/℃ 阴极 阳极 I II C III IV

电解电压:开始发生电解反应时的电压

①对比实验I和Ⅱ阴、阳极气体体积比，推测实验I阳极可能有其它气体生成，其它气体的化学式为_____。 ②资料显示：“较低的电解电压有利于节能降耗……”。结合上表中Ⅲ和Ⅳ的数据，解释Ⅳ更有利于节能降．．．．．．．．．．．耗的原因_______________。

(4)资料显示“氯碱工业中采用金属阳极材料，可以降低电解电压，实现节能降耗”，该同学用50℃的饱和NaCl溶液进行实验验证，结果如下：

Fe C 饱和 50 3.5 ≈1:1 饱和 50 4 ≈1:1 C 饱和 25 5 ≈1:1 1 mol/L 25 8 >1:1 *测定结果 电解电压/V 气体V阴：V阳 1

电极材料 装置 编号 阴极 阳极 电解 现象 电压/V 阴极：产生无色气体 V Fe Fe 1.5 U形管底部：有白色沉淀生成 阴极：产生无色气体 阳极：有白色胶状沉淀生成且逐渐增多 VI Fe Cu 2 U形管底部：靠近阴极区白色胶状沉淀逐渐转化为淡黄色，最后变成砖红色

实验V中，通过检验阴、阳极附近溶液所含离子，推断产生白色沉淀为Fe(OH)2 。该同学经查阅资料分析认为：“实验VI中白色沉淀是CuCl，淡黄色沉淀是CuOH。 i.阳极生成CuCl的电极反应式为_________。

ii.用化学用语和必要文字解释阴极区白色胶状沉淀转化为淡黄色的原因___________。 该同学通过以上探究认为，氯碱工业中不能采用Fe、Cu作阳极材料。

(5)综合以上探究，你对氯碱工业中电解食盐水条件控制的建议有 _____（至少写出两条）。 【答案】2Cl + 2H2O

---

Cl2↑+ H2↑ + 2OH 正 增强溶液的导电性，又不影响NaOH纯度 阴

--

-

4OH-4e== 2H2O + O2↑ NaOH溶液 O2 IV中采用了Fe（金属材料）作电极（阴极），Cu–e + Cl = CuCl 阴极区产生的OH使CuCl沉淀转化为更难溶液的CuOH沉淀 CuCl + OH = CuOH + Cl 采用饱和食盐水；溶液保持较高温度；应用不参与反应的金属电极（答出两点即可）

---

1

(5)通过对比6组实验，在较高温度下，采用饱和食盐水，应用不参与反应的金属电极有利于电解节能降耗。因此，本题正确答案是：采用饱和食盐水；溶液保持较高温度；应用不参与反应的金属电极（答出两点即可）。