第7章 第3节 电解池 金属的腐蚀与防护-【名师导航】2025年高考化学一轮总复习讲义（人教版）

课时质量评价(二十四) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．工业上电解MnSO4溶液制备Mn和MnO2的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电流由钛电极经MnSO4溶液流向不锈钢电极 B．阳极反应为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋ C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．当电路中有2 mol e－转移时，生成55 g Mn C　解析：该装置为电解池，不锈钢电极为阴极，电极反应为Mn2+＋ 2e－===Mn，钛电极为阳极，电极反应为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，则内电路中电流由钛电极经MnSO4溶液流向不锈钢电极，A、B正确；不锈钢电极为阴极，钛电极为阳极，电解时溶液中由阴极区经阴离子交换膜进入阳极区，C错误；不锈钢电极为阴极，电极反应为Mn2+＋2e－===Mn，则当电路中有2 mol e－转移时，阴极生成锰的质量为1 mol×55 g·mol-1＝55 g，D正确。 2．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．乙池中的电极接电源正极，气体X为H2 B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池 C．甲池中只发生反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D．NaOH溶液的浓度：Z<Y D　解析：甲池中产生O2，为阳极区，则乙池为阴极区，乙池中的电极接电源的负极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，气体X为，甲池中还发生反应，C错误；乙池中的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Na＋由甲池穿过交换膜进入乙池，电解过程中乙池中NaOH的量增多，故NaOH溶液的浓度：Z<Y，D正确。 3．图甲是CO2电催化还原为碳氢化合物(CxHy)的工作原理示意图，用某钾盐水溶液作电解质溶液；图乙是用H2还原CO2制备甲醇的工作原理示意图，用硫酸作电解质溶液。下列说法不正确的是(　　) A．甲中铜片作阴极，K＋向铜片电极移动 B．甲中若CxHy为C2H4，则生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2 C．乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性 D．乙中正极发生的电极反应为CO2＋6H＋＋5e－===CH3OH＋H2O D　解析：铜片为阴极，所以阳离子K＋向铜片电极移动，A正确；若CxHy为C2H4，则电解的总反应为2CO2＋2H2O3O2＋C2H4，所以生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2，B正确；乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性，C正确；由图可知乙中正极上二氧化碳发生得电子的还原反应，电极反应为CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O，D错误。 4．(2024·枣庄模拟)双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－。利用双极膜电渗析法和惰性电极电解食盐水可获得淡水、NaOH溶液和盐酸，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法错误的是(　　) A．M膜为阳离子交换膜 B．出口2的产物是盐酸 C．若去掉双极膜(BP)，阳极室会有Cl2生成 D．电路中每转移1 mol电子，两极共得到0.5 mol气体 D　解析：根据图示信息可知，阴极室电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阳极室电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，总反应是电解水。盐室中Na＋经过M离子交换膜移向出口1所在产品室，与BP双极膜中转移过来的OH－结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜，A正确；盐室中Cl－经过N离子交换膜移向出口2所在产品室，与BP双极膜中转移过来的H＋结合生成HCl，所以出口2的产物是盐酸，B正确；若去掉双极膜(BP)，Cl－会发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，C正确；总反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，每转移1 mol电子，两极共得到0.75 mol气体，D错误。 5．某实验小组以图甲燃料电池为电源电解制备Fe(OH)2，图甲中A与B都为惰性电极，图乙的电极分别是铁电极和石墨电极。下列说法不正确的是(　　) A．燃料电池的负极反应为N2H4＋2O2-－4e－===N2↑＋2H2O B．乙中X可为NaCl，也可为Na2SO4 C．苯的作用是隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化 D．甲中接线柱A应与乙中Fe电极相连 D　解析：图甲是燃料电池，通入N2H4的一极为负极，通入O2的一极为正极，正极附近有大量的O2-，负极反应为N2H4＋2O2-－4e－===N2↑＋2H2O，A正确；要制备Fe(OH)2，乙为电解池，其中Fe电极为阳极，电极反应为Fe－2e－===Fe2+，石墨电极为阴极，电极反应为2H2O＋ 2e－===H2↑＋2OH－，X可为NaCl，也可为Na2SO4，B正确；Fe(OH)2有较强的还原性，苯的密度比水小，且与水互不相溶，所以乙中的苯可以隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化，C正确；甲中接线柱A为燃料电池的负极，乙中石墨电极为电解池的阴极，二者应该相连，D错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 6．如图所示，某同学设计了一种燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是(　　) A．反应一段时间后，乙装置中生成的NaOH在C电极区 B．乙装置中Fe电极为阴极，电极反应为Fe－2e－===Fe2+ C．通入O2的一极为负极，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－ D．反应一段时间后，丙装置中CuSO4溶液浓度减小 D　解析：甲装置为甲醚燃料电池，通入氧气的一极为正极，通入甲醚的一极为负极；乙装置为电解饱和NaCl溶液的装置，Fe电极为阴极，C电极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，粗铜为阳极，纯铜为阴极。乙装置中Fe电极上的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以反应一段时间后，装置中生成的NaOH在 Fe电极区，A、B错误；通入O2的一极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；丙装置中，阳极除了铜发生氧化反应外，金属活动性比铜强的金属杂质也发生氧化反应，但是阴极只有Cu2+被还原，根据得失电子守恒可知，CuSO4溶液浓度减小，D正确。 7．臭氧(O3)是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等，可用如图所示装置电解稀硫酸制得O3。下列说法正确的是(　　) A．图中特制惰性电极C为阳极 B．电解一段时间后停止电解，溶液的pH明显变小 C．电解开始后电子的移动方向为A→C→D→B D．电解一段时间后E、F处分别收集到 x L和y L气体(标准状况)，则F处收集的气体中O3所占的体积分数为(忽略O3的分解) BD　解析：由图示可知，F出口产物为O2和O3，电极D反应为3H2O－6e－===O3↑＋6H＋，2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，说明D极发生氧化反应，应为电解池的阳极，B电极为正极，图中特制惰性电极C为阴极，发生还原反应，生成氢气，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A错误；电解过程中的总反应为3H2OO3↑＋3H2↑、2H2OO2↑＋2H2↑，相当于电解水，故电解一段时间后停止电解，溶液的pH明显变小，B正确；电子不能经过电解质溶液，C错误；电解一段时间后E、F处分别收集到x L和y L气体(标准状况)，设F处收集到O3为a L，则O2为(y－a) L，根据得失电子守恒有×2＝×6＋×4，解得：a＝(x－2y) L，则F处收集的气体中O3所占的体积分数为(忽略O3的分解)，D正确。 8．用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图所示)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　) A．电极a连接电源的正极 B．每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有144 g的H2O解离 C.电解总反应为KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH D．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量增大 AD　解析：催化电解KNO3溶液制氨，硝酸钾发生还原反应，则电极a为阴极，连接负极，A错误；电极b为阳极，双极膜界面产生的H＋移向阴极，而OH－移向阳极，阴极反应为＋7H2O＋8e－===NH3·H2O＋9OH－，生成1 mol NH3·H2O转移8 mol电子，则双极膜处有8 mol的H2O解离，质量为8 mol×18 g·mol-1＝144 g，B正确；阳极反应为8OH－－8e－===2O2↑＋4H2O，总反应为KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，C正确；每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有8 mol的H2O解离，产生的8 mol OH－移向阳极室且全部放电，阳极室中KOH的物质的量不变，D错误。 三、非选择题 9．如图所示，A、B、C、D均为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素中的一种单质，且E能与NaOH溶液反应。按图示接通电路，反应一段时间。 (1)甲池是________(填“原电池”或“电解池”，下同)装置，乙池是________装置。 (2)C极为________(填“阳极”或“阴极”)，电极反应为____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (3)烧杯中溶液会变蓝的是________(填“a”或“b”)。 (4)F极上的电极反应为_______________________________________。 (5)甲池中总反应的离子方程式为_______________________________ ___________________________________________________________。 解析：E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素中的一种单质，且E能与NaOH溶液反应，则E为Al，F为Mg。(1)Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池中，Al失去电子被氧化生成[Al(OH)4]－，则E(Al)电极为负极，F(Mg)电极为正极；甲池和中间U形管均形成电解池。(2)U形管是电解池装置，D极连接Al电极(负极)，作阴极，故C极为阳极，Cl－在阳极上发生氧化反应生成Cl2，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)C极上Cl－发生氧化反应生成Cl2，Cl2通过导管进入淀粉­KI溶液，发生反应：2KI＋Cl2===2KCl＋I2，反应生成的I2使淀粉溶液变蓝，故a烧杯中溶液会变蓝。(4)F极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。(5)甲池中A、B电极材料均为石墨，是惰性电极，电解CuSO4溶液时，阴极上Cu2+放电生成Cu，阳极上OH－放电生成O2，故总反应为2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。 答案：(1)电解池　原电池 (2)阳极　2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)a (4)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (5)2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 10．电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。电解NO制备NH4NO3的原理如图1所示，用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。 (1)阳极为________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应为____________ ____________________________________________________________。 (2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为____________________________________________________________。 (3)电解时NO2发生反应的电极反应为__________________________。 (4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，则通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________mol。 解析：(1)电解NO制备NH4NO3时，在阳极上NO发生失电子的氧化反应，电极反应为＋4H＋。(2)在阳极上获得硝酸，为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充NH3。(3)根据图2知，电解时，左室中电极上H＋放电生成H2，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是NO2，生成的是HNO3，所以阳极上NO2失电子和H2O反应生成HNO3，电极反应为＋2H＋。(4)n(NO2)＝0.1 mol，阳极反应为＋2H＋，有0.2 mol H＋生成，因为有0.1 mol硝酸生成，则有0.1 mol H＋进入阴极室。 答案：(1)Y　＋4H＋ (2)NH3 ＋2H＋ (4)0.1 11．某研究性学习小组用下图所示的装置进行实验，探究原电池、电解池和电解精炼钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料：高铁酸根)在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查资料，回答下列问题： (1)上述装置中，发生氧化反应的电极有________(填标号)。 A．X(Fe) B．Y(C) C．Co D．Cu (2)丙池中的______(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动。 (3)反应过程中，X极处发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O和___________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (4)一段时间后，若X极质量减小1.12 g，Y极收集到2.24 L气体，则在X极收集到的气体为______mL(均已折算为标准状况时气体体积)。 (5)乙池是电解制备金属钴的装置图，理论上Ⅰ室中n(H＋)______(填“变大”“变小”或“不变”)，该电解池总反应的化学方程式是____________________________________________________________。 (6)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除O2外，还可能有________(填化学式)。 解析：丙装置是原电池，Zn作负极，Cu作正极，甲装置是电解池，乙装置是电解精炼钴的装置，则甲中X作阳极，Y作阴极，乙中石墨作阳极，Co作阴极。(1)原电池中负极、电解池中阳极发生氧化反应，则装置中发生氧化反应的电极有丙中的Zn极、甲中的X极、乙中的石墨电极。(2)实验过程中，丙中的向Zn极方向移动，即从右向左移动。(3)在电解过程中，X作阳极，Fe失电子，发生氧化反应，由实验现象可知，X极处发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O和＋4H2O。(4)根据条件可知，n(H2)＝＝0.1 mol，n(Fe)＝＝0.02 mol，在整个电路中电子转移数目相等，4n(O2)＋6n(Fe)＝2n(H2)，即4n(O2)＋6×0.02 mol＝2×0.1 mol，n(O2)＝0.02 mol，即V(O2)＝0.02 mol×22.4 L·mol-1＝0.448 L＝448 mL。(5)乙中石墨为阳极，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，H＋经过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，则Ⅰ室中H＋数目不变，即理论上Ⅰ室中n(H＋)不变；该电解池的阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应为Co2+＋2e－===Co，则总反应的化学方程式为2CoCl2＋2H2O2Co＋O2↑＋4HCl。(6)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上还可发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，所以石墨电极上产生的气体除O2外，还可能有Cl2。 答案：(1)A (2)从右向左 ＋4H2O (4)448 (5)不变　2CoCl2＋2H2O2Co＋O2↑＋4HCl (6)Cl2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三节　电解池　金属的腐蚀与防护 1．能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，学会分析金属腐蚀的原因。 2．肯定电解原理对社会发展的重大贡献，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断，采取有效措施防止金属腐蚀具有重要意义。 一、电解原理及其规律 1．电解 2．电解池的组成和工作原理(惰性电极电解CuCl2溶液) 总反应的离子方程式：Cu2+＋2Cl－Cu＋Cl2↑。 3．放电顺序(一般情况下) (1)阴极：Ag＋>Fe3+>Cu2+>H＋(酸)>Fe2+>Zn2+>H＋(水)>Al3+>Mg2+> Na＋>Ca2+>K＋。 (2)阳极：活泼电极>S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。 二、电解原理的应用 1．氯碱工业 (1)电极反应 ①阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)， ②阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。 (2)总反应 ①化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 ②离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 2．电镀与电解精炼铜 比较项目 电镀 电解精炼铜 示意图 电极 反应 阳极 Cu－2e－===Cu2+ Zn－2e－===Zn2+， Fe－2e－===Fe2+， Ni－2e－===Ni2+， Cu－2e－===Cu2+ 阴极 Cu2+＋2e－===Cu Cu2+＋2e－===Cu 电解质溶液 的浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4溶液的浓度变小 3．电冶金 电解冶炼 冶炼钠 冶炼铝 电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：6O2-－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3+＋12e－===4Al 总反应 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 三、金属的腐蚀与防护 1．金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 2．金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与其他物质直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2+ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋=== Fe2+＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 联系 吸氧腐蚀更普遍 3．金属的防护 (1)电化学防护 ①牺牲阳极法——原电池原理。 ②外加电流法——电解原理。 (2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 (3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 金属腐蚀的快慢顺序：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (1)电源跟电解池连接后，电子从电源负极沿导线流入电解池阳极。(　　) ×　解析：电子从电源负极沿导线流入电解池阴极。 (2)加入Cu(OH)2固体可以将电解后的CuSO4溶液复原。(　　) ×　解析：若通电一段时间，CuSO4未电解完(即Cu2+未全部放电)，使溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2会使溶液的浓度减小；若Cu2+全部放电，又继续通电一段时间(此时电解水)，要使溶液复原应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此时浓度偏大。 (3)粗铜精炼和电镀铜，以硫酸铜为电解质溶液，溶液中的c(Cu2+)都不变。(　　) ×　解析：电镀铜时溶液中的c(Cu2+)不变，粗铜精炼时溶液中的c(Cu2+)减小。 (4)粗铜精炼时，同时间段内两电极改变的质量一定相等。(　　) ×　解析：粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极改变的质量不相等。 (5)铁锌合金发生吸氧腐蚀时，负极反应为Fe－2e－===Fe2+。(　　) ×　解析：铁锌合金发生吸氧腐蚀时，负极反应为Zn－2e－===Zn2+。 (6)钢铁水闸可用牺牲阳极法或外加电流法防止其腐蚀。　(　　) √　解析：当铁作原电池的正极或电解池的阴极时，铁均会受到保护。 (1)惰性电极电解电解质溶液的产物判断 (2)分析电解过程的思维流程 　电解原理在物质制备、环境治理方面的应用 考向1| 电解原理在物质制备方面的应用 1．通过电化学方法在室温下合成肼(N2H4)的原理如图所示。下列有关分析错误的是(　　) A．阴极电极反应为N2＋4H＋＋4e－===N2H4 B．H＋由右室通过质子交换膜向左室迁移 C．电解一段时间后，阴极区溶液呈碱性 D．总反应为N2＋2H2ON2H4＋O2↑ C　解析：根据图中信息可知，阴极上氮气得电子产生肼，电极反应为N2＋4H＋＋4e－===N2H4，A正确；电解池中阳离子向阴极迁移，则H＋由右室通过质子交换膜向左室迁移，B正确；电解时阳极水中的OH－放电生成O2，剩余H＋通过质子交换膜移向阴极区，所以阴极附近溶液不可能呈碱性，C错误；总反应为N2＋2H2ON2H4＋O2↑，D正确。 2．(2024·日照模拟)双极膜在直流电场作用下，可将水离解，在膜两侧分别得到H＋和OH－。工业上用“双极膜双成对电解法”生产乙醛酸(OHCCOOH)，原理如图所示，装置中两极均为惰性电极。下列说法错误的是(　　) A．a为阳极，b为阴极 B．b极上草酸发生的反应为H2C2O4＋2H＋＋2e－===OHC—COOH＋H2O C．HBr的作用是增强阳极液的导电能力和充当间接电氧化的媒介 D．两极均产生2.24 L(标准状况)气体时，理论上可得到乙醛酸7.4 g D　解析：根据图示，a极H2O生成O2，发生氧化反应，a极为阳极，b极H＋生成H2，发生还原反应，则b极为阴极，A正确；阴极上的反应为H2C2O4＋ 2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O、2H＋＋2e－===H2↑，B正确；OHCCHO属于非电解质，HBr的作用是增强阳极液的导电能力，Br－在阳极发生失电子的氧化反应生成Br2，Br2将OHCCHO氧化为OHCCOOH，HBr充当间接电氧化的媒介，C正确；当阳极生成标准状况下2.24 L O2时，转移电子的物质的量为0.4 mol，生成乙醛酸a mol，当阴极生成标准状况下2.24 L H2时，转移电子的物质的量为0.2 mol，生成乙醛酸b mol，根据电子守恒，0.4 mol＋2a mol＝0.2 mol＋2b mol，解得b－a＝0.1，理论上可得到乙醛酸的质量一定大于0.1 mol×74 g·mol-1＝7.4 g，D错误。 3．科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制备乙烯，原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法错误的是(　　) A．铂电极产生的气体是O2和CO2 B．铜电极的电极反应为＋4H2O C．通电过程中，溶液中通过阴离子交换膜向左槽移动 D．当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生标准状况下1.12 L C2H4 B　解析：CO2制乙烯，碳的化合价降低，得电子，多晶铜电极作电解池的阴极；阴极生成的经阴离子交换膜进入阳极区，因电解前后电解液浓度几乎不变，阳极区H2O放电生成O2，剩下的H＋与反应生成CO2，A正确；铜电极的电极反应为，B错误；通电过程中，溶液中向阳极移动，即通过阴离子交换膜向左槽移动，C正确；根据阴极的电极反应可知，电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生 0.05 mol C2H4，即标准状况下1.12 L C2H4，D正确。 4．H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．M室发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ B．N室中：a%＜b% C．Ⅱ膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸 D．理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L气体 D　解析：M室为阳极室，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A正确；N室为阴极室，溶液中水电离的H＋得电子发生还原反应，生成H2，促进水的电离，溶液中OH－浓度增大，即a%＜b%，B正确；阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，则Ⅱ膜为阴膜，C正确；每生成1 mol产品，转移1 mol电子，阴极室生成0.5 mol H2，其标准状况下的体积为11.2 L，D错误。 离子交换膜法电解饱和食盐水的原理 (1)加入或流出的物质 a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O(含少量NaOH)、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。 (2)阳离子交换膜的作用 ①阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O。 ②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。Ｋ 考向2| 电解原理在环境治理方面的应用 5．某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2，并用来处理工业废氨水的装置如图所示。为了不影响H2O2的产量，需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是(　　) A．阴极的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ B．阳极的电极反应为O2＋2H＋＋2e－===H2O2 C．处理废氨水的过程中所发生的反应为3H2O2＋2NH3·H2O===8H2O＋N2↑ D．工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大 C　解析：根据题给装置图可知，阳极的电极反应为2H2O－4e－=== 4H＋＋O2↑，阴极的电极反应为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，A、B项错误；根据题图可知，H2O2可将NH3·H2O氧化为N2，C项正确；根据电极反应可知，工作过程中阳极上生成H＋，所以阳极附近溶液的pH逐渐减小，D项错误。 6．为防止污染环境，某电解废液中含有NaHPbO2，工业上利用此废液回收Pb，装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．M的电极电势高于N B．若转移2 mol电子，阴极室溶液质量减少207 g C．阴极电极反应为＋H2O＋2e－===Pb＋3OH－ D．将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，对Pb的产率无影响 B　解析：左侧电极OH－失去电子生成O2，为阳极，电极反应为 4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O，M为正极；右侧电极得到电子生成Pb，为阴极，电极反应为＋H2O＋2e－===Pb＋3OH－，N为负极，M的电极电势高于N，A、C正确；由阴极电极反应可知，转移2 mol 电子，Na＋由左侧经阳离子交换膜到达右侧的物质的量为2 mol，阴极室溶液质量减少207 g－2 mol×23 g·mol-1＝161 g，B错误；将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，多余的OH－经右侧到达左侧，对Pb的产率无影响，D正确。 7．废水中的有机污染物可通过MFC­电芬顿技术来处理，该技术通过产生羟基自由基(·OH)处理有机污染物，同时高效净化废水，其耦合系统原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A．甲池中溶液的pH不变 B．Fe电极为阴极，电极反应为Fe3+＋e－===Fe2+ C．乙池中产生的Fe3+对废水也能起到净水作用 D．乙池中发生反应：Fe2+＋H2O2===Fe3+＋·OH＋OH－，之后部分Fe3+生成絮状沉淀 C　解析：甲池是燃料电池，a电极为负极，CH4反应后生成CO2和H2O，溶液体积增大，磷酸浓度减小，溶液的pH增大，A错误；b电极为正极，则Fe电极为阳极，电极反应为Fe－2e－===Fe2+，B错误；乙池中产生的Fe3+会形成氢氧化铁胶体，对废水起到净水作用，C正确；乙池中溶解CO2，溶液呈酸性，发生反应Fe2+＋H2O2＋H＋===Fe3+＋·OH＋H2O，D错误。 8．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．阳极室溶液由无色变成棕黄色 B．阴极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．电解一段时间后，阴极室溶液的pH升高 D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4 C　解析：Fe电极与电源正极相连，则Fe作阳极，电极反应为Fe－2e－===Fe2+，反应中生成Fe2+，溶液由无色变为浅绿色，A错误；阴极上H＋得电子发生还原反应，B错误；电解过程中阴极上消耗H＋，则阴极室溶液的pH升高，C正确；电解时，(NH4)2SO4溶液中向阴极室迁移，故阴极室溶液中的溶质可能为(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等，D错误。 (1)有“膜”条件下离子定向移动方向的判断方法 (2)离子交换膜类型的判断方法 ①首先写出阴、阳两极上的电极反应。 ②依据电极反应确定该电极附近哪种离子剩余。 ③根据电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向。 ④根据离子移动的方向，确定离子交换膜的类型。Ｋ 　“多池”组合装置的综合应用 考向1| 多池均为电解池 1．如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，下列说法正确的是(　　) A．Pt为阴极，Cu为阳极 B.a极的电极反应是2Cl－－2e－===Cl2↑ C．当b极产生22.4 L气体时，Pt极上有6.4 g Cu析出 D.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大 B　解析：b极附近溶液显红色，说明b附近生成了OH－，则b为阴极，Pt为阳极，Cu为阴极，A错误；a电极是Cl－失电子，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，B正确；电解过程中CuSO4溶液中的OH－在阳极Pt电极失电子生成O2，C错误；电解过程中，CuSO4溶液中H＋浓度增大，溶液的pH逐渐减小，D错误。 2．用钴酸锂电池作电源按如图装置进行电解。通电后，a电极上一直有气泡产生；d电极附近先出现白色沉淀(CuCl)，后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列说法正确的是(　　) A．钴酸锂电池放电时总反应为LixC6＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋6C，则m处 Li1－xCoO2为负极，失电子 B．当外电路中转移0.2 mol电子时，理论上装置Ⅰ中加入100 mL 2 mol·L-1盐酸可复原 C．d电极为阴极，电解过程中发生反应Cu＋Cl－－e－===CuCl D．随着电解的进行，U形管Ⅱ中发生了转化：CuCl＋OH－===CuOH＋Cl－ D　解析：d电极附近先出现白色沉淀CuCl，铜失电子，则d极为阳极，c极为阴极，b为阳极，a为阴极，m为负极，n为正极。LixC6为负极，Li1－xCoO2为正极，A错误；盐酸中的水会稀释Ⅰ中的溶液，故不可复原，B错误；d电极为阳极，C错误；d电极反应为Cu＋Cl－－e－===CuCl，d电极先产生白色沉淀CuCl，白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀CuOH，发生的反应是CuCl＋OH－===CuOH＋Cl－，D正确。 3．利用如图所示装置可持续生产两种消毒剂，其中甲池生产过氧化氢。a、d均为包裹催化剂的惰性电极，b、c为共用的Ni(OH)2、NiOOH电极，通过电极反应在甲、乙池间转运某些离子。调节电源的电流，使b、c电极的净组成不变。下列说法错误的是(　　) A．乙池生产的消毒剂是HClO B．生产过程中OH－从甲池转运至乙池 C．b电极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O D．理论上甲、乙池生成的消毒剂的物质的量之比为2∶1 D　解析：乙池中d电极连接电源的正极，为阳极，Cl－放电生成Cl2，生成的Cl2再和H2O反应生成消毒剂HClO，A正确；a电极为阴极，b电极为阳极，OH－先迁移到b电极，参与电极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，c电极为阴极，电极反应为＋OH－，生成的OH－再迁移到乙池中，B、C正确；甲池中生成消毒剂的反应为O2＋2H2O＋2e－===H2O2＋2OH－，乙池中生成消毒剂的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑、Cl2＋H2O⥫⥬HCl＋HClO，故转移2 mol电子时，生成1 mol H2O2和1 mol HClO，其物质的量之比为1∶1，D错误。 “多池”组合装置的解题流程 Ｋ 考向2| 多池为原电池和电解池串联 4．已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以形式存在。现以Al­H2O2燃料电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性电极)。下列说法正确的是(　　) A．燃料电池总反应的离子方程式为＋2H2O=== 2[Al(OH)4]－ B．电解时，每消耗2.7 gAl，产生N2的体积为1.12 L C．电极b是负极，且反应后该电极区pH增大 D．电解过程中，电子的流向由a→d，c→b D　解析：Al­H2O2电池中电解池溶液呈碱性被还原生成水，Al被氧化生成[Al(OH)4]－，电池总反应为＋2Al＋3H2O===OH－＋2[Al(OH)4]－，A错误；消耗2.7 g Al，转移0.3 mol电子，N的化合价由－3价变为0价，生成0.05 mol N2，标准状况下的体积为1.12 L，B错误；c极生成N2，即尿素被氧化，则c极为阳极，b极为正极，发生反应：＋3H2O＋6e－===9OH－，pH增大，C错误；电子由原电池负极→电解池阴极，由电解池阳极→原电池正极，即a→d，c→b，D正确。 5．工业上采用如图所示装置模拟在A池中实现铁上镀铜，在C装置中实现工业由KCl溶液制取KOH溶液。下列有关说法错误的是(　　) A．a为精铜，b为铁制品，可实现镀铜要求 B．c为负极，电极反应为＋6H2O C．从e口出来的气体为O2，从f口出来的气体为H2 D．K＋从电解槽左室向右室迁移，h口出来的为高浓度的KOH溶液 C　解析：根据图示可知，B为原电池，O2得电子与水反应生成OH－，d作正极，c作负极；A、C为电解池，m、a为电解池的阳极，b、n为电解池的阴极。a为精铜作阳极，b为铁制品作阴极，可实现镀铜要求，A正确；c为负极，甲醇失电子与溶液中的OH－反应生成和水，B正确；电解KCl溶液，m为阳极，Cl－失电子生成Cl2，从e口出来，从f口出来的气体为H2，C错误；电解槽左侧为阳极室，K＋从电解槽左室向右室迁移，h口出来的为高浓度的KOH溶液，D正确。 6．Ca(H2PO4)2是磷肥的有效成分。利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2，并得到副产物H2、Cl2等，装置如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．a极反应：CH4＋4O2-－8e－===CO2＋2H2O B．L膜为阳离子交换膜，电解时阴极室中NaOH溶液的浓度变大 C．可用铁电极替换阴极的石墨电极 D．a极上通入标准状况下2.24 L CH4，阳极室Ca2+减少0.4 mol B　解析：甲烷燃料电池中，a极上CH4生成CO2发生氧化反应，a极为负极，反应为CH4＋4O2-－8e－===CO2＋2H2O，A正确；要制备Ca(H2PO4)2，则Ca2+经K膜进入产品室与从L膜进入的结合，所以L膜为阴离子交换膜，B错误；阴极电极不参与反应，可以换成铁，C正确；标准状况下2.24 L CH4为0.1 mol，由电子守恒和电荷守恒得到关系式为CH4～8e－～4Ca2+，即消耗1 mol CH4时，阳极室Ca2+减少4 mol，D正确。 7．自由基因为不能稳定存在往往化学性质不稳定，羟基自由基(·OH)有极强的氧化性。如图所示是一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池­电解池组合装置。下列说法错误的是(　　) A．a电极的电极反应为＋7H2O＋6e－===2Cr(OH)3＋8OH－ B．d极区反应的化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O C．系统工作时，电流由b极经Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ室流向a极 D．系统工作时，每转移28 mol e－消耗1 mol苯酚 D　解析：根据装置图知，左装置中的反应是自发进行的氧化还原反应，为原电池，右装置为电解池。→Cr(OH)3，铬元素的化合价由＋6价降低为＋3价，化合价降低，即a电极为正极，电极反应为＋7H2O＋6e－===2Cr(OH)3＋8OH－，A正确；b电极为负极，则c电极为阴极，d电极为阳极，·OH具有极强的氧化性，能将苯酚氧化成二氧化碳，d极区反应的化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O，B正确；b电极为正极，因此系统工作时，内电路电流由b电极经Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ室流向a极，C正确；苯酚被氧化成CO2和H2O，则有C6H5OH～28e－，每转移28 mol e－，b极、d极各消耗1 mol苯酚，共消耗2 mol苯酚，D错误。 (1)原电池和电解池的组合装置的思维模型 (2)电化学计算的三种方法 课时质量评价(二十四) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．工业上电解MnSO4溶液制备Mn和MnO2的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电流由钛电极经MnSO4溶液流向不锈钢电极 B．阳极反应为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋ C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．当电路中有2 mol e－转移时，生成55 g Mn C　解析：该装置为电解池，不锈钢电极为阴极，电极反应为Mn2+＋2e－===Mn，钛电极为阳极，电极反应为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，则内电路中电流由钛电极经MnSO4溶液流向不锈钢电极，A、B正确；不锈钢电极为阴极，钛电极为阳极，电解时溶液中由阴极区经阴离子交换膜进入阳极区，C错误；不锈钢电极为阴极，电极反应为Mn2+＋2e－===Mn，则当电路中有2 mol e－转移时，阴极生成锰的质量为1 mol×55 g·mol-1＝55 g，D正确。 2．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．乙池中的电极接电源正极，气体X为H2 B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池 C．甲池中只发生反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D．NaOH溶液的浓度：Z<Y D　解析：甲池中产生O2，为阳极区，则乙池为阴极区，乙池中的电极接电源的负极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，气体X为，甲池中还发生反应，C错误；乙池中的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Na＋由甲池穿过交换膜进入乙池，电解过程中乙池中NaOH的量增多，故NaOH溶液的浓度：Z<Y，D正确。 3．图甲是CO2电催化还原为碳氢化合物(CxHy)的工作原理示意图，用某钾盐水溶液作电解质溶液；图乙是用H2还原CO2制备甲醇的工作原理示意图，用硫酸作电解质溶液。下列说法不正确的是(　　) A．甲中铜片作阴极，K＋向铜片电极移动 B．甲中若CxHy为C2H4，则生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2 C．乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性 D．乙中正极发生的电极反应为CO2＋6H＋＋5e－===CH3OH＋H2O D　解析：铜片为阴极，所以阳离子K＋向铜片电极移动，A正确；若CxHy为C2H4，则电解的总反应为2CO2＋2H2O3O2＋C2H4，所以生成1 mol C2H4的同时生成3 mol O2，B正确；乙中H2SO4的作用是增强溶液的导电性，C正确；由图可知乙中正极上二氧化碳发生得电子的还原反应，电极反应为CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O，D错误。 4．(2024·枣庄模拟)双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－。利用双极膜电渗析法和惰性电极电解食盐水可获得淡水、NaOH溶液和盐酸，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法错误的是(　　) A．M膜为阳离子交换膜 B．出口2的产物是盐酸 C．若去掉双极膜(BP)，阳极室会有Cl2生成 D．电路中每转移1 mol电子，两极共得到0.5 mol气体 D　解析：根据图示信息可知，阴极室电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阳极室电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，总反应是电解水。盐室中Na＋经过M离子交换膜移向出口1所在产品室，与BP双极膜中转移过来的OH－结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜，A正确；盐室中Cl－经过N离子交换膜移向出口2所在产品室，与BP双极膜中转移过来的H＋结合生成HCl，所以出口2的产物是盐酸，B正确；若去掉双极膜(BP)，Cl－会发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，C正确；总反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，每转移1 mol电子，两极共得到0.75 mol气体，D错误。 5．某实验小组以图甲燃料电池为电源电解制备Fe(OH)2，图甲中A与B都为惰性电极，图乙的电极分别是铁电极和石墨电极。下列说法不正确的是(　　) A．燃料电池的负极反应为N2H4＋2O2-－4e－===N2↑＋2H2O B．乙中X可为NaCl，也可为Na2SO4 C．苯的作用是隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化 D．甲中接线柱A应与乙中Fe电极相连 D　解析：图甲是燃料电池，通入N2H4的一极为负极，通入O2的一极为正极，正极附近有大量的O2-，负极反应为N2H4＋2O2-－4e－===N2↑＋2H2O，A正确；要制备Fe(OH)2，乙为电解池，其中Fe电极为阳极，电极反应为Fe－2e－===Fe2+，石墨电极为阴极，电极反应为2H2O＋ 2e－===H2↑＋2OH－，X可为NaCl，也可为Na2SO4，B正确；Fe(OH)2有较强的还原性，苯的密度比水小，且与水互不相溶，所以乙中的苯可以隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化，C正确；甲中接线柱A为燃料电池的负极，乙中石墨电极为电解池的阴极，二者应该相连，D错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 6．如图所示，某同学设计了一种燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是(　　) A．反应一段时间后，乙装置中生成的NaOH在C电极区 B．乙装置中Fe电极为阴极，电极反应为Fe－2e－===Fe2+ C．通入O2的一极为负极，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－ D．反应一段时间后，丙装置中CuSO4溶液浓度减小 D　解析：甲装置为甲醚燃料电池，通入氧气的一极为正极，通入甲醚的一极为负极；乙装置为电解饱和NaCl溶液的装置，Fe电极为阴极，C电极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，粗铜为阳极，纯铜为阴极。乙装置中Fe电极上的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以反应一段时间后，装置中生成的NaOH在 Fe电极区，A、B错误；通入O2的一极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋ 4e－===4OH－，C错误；丙装置中，阳极除了铜发生氧化反应外，金属活动性比铜强的金属杂质也发生氧化反应，但是阴极只有Cu2+被还原，根据得失电子守恒可知，CuSO4溶液浓度减小，D正确。 7．臭氧(O3)是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等，可用如图所示装置电解稀硫酸制得O3。下列说法正确的是(　　) A．图中特制惰性电极C为阳极 B．电解一段时间后停止电解，溶液的pH明显变小 C．电解开始后电子的移动方向为A→C→D→B D．电解一段时间后E、F处分别收集到 x L和y L气体(标准状况)，则F处收集的气体中O3所占的体积分数为(忽略O3的分解) BD　解析：由图示可知，F出口产物为O2和O3，电极D反应为3H2O－6e－===O3↑＋6H＋，2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，说明D极发生氧化反应，应为电解池的阳极，B电极为正极，图中特制惰性电极C为阴极，发生还原反应，生成氢气，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A错误；电解过程中的总反应为3H2OO3↑＋3H2↑、2H2OO2↑＋2H2↑，相当于电解水，故电解一段时间后停止电解，溶液的pH明显变小，B正确；电子不能经过电解质溶液，C错误；电解一段时间后E、F处分别收集到x L和y L气体(标准状况)，设F处收集到O3为a L，则O2为(y－a) L，根据得失电子守恒有×2＝×6＋×4，解得：a＝(x－2y) L，则F处收集的气体中O3所占的体积分数为(忽略O3的分解)，D正确。 8．用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图所示)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　) A．电极a连接电源的正极 B．每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有144 g的H2O解离 C.电解总反应为KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH D．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量增大 AD　解析：催化电解KNO3溶液制氨，硝酸钾发生还原反应，则电极a为阴极，连接负极，A错误；电极b为阳极，双极膜界面产生的H＋移向阴极，而OH－移向阳极，阴极反应为＋7H2O＋8e－===NH3·H2O＋9OH－，生成1 mol NH3·H2O转移8 mol电子，则双极膜处有8 mol的H2O解离，质量为8 mol×18 g·mol-1＝144 g，B正确；阳极反应为8OH－－8e－===2O2↑＋4H2O，总反应为KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，C正确；每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有8 mol的H2O解离，产生的8 mol OH－移向阳极室且全部放电，阳极室中KOH的物质的量不变，D错误。 三、非选择题 9．如图所示，A、B、C、D均为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素中的一种单质，且E能与NaOH溶液反应。按图示接通电路，反应一段时间。 (1)甲池是________(填“原电池”或“电解池”，下同)装置，乙池是________装置。 (2)C极为________(填“阳极”或“阴极”)，电极反应为___________________ ____________________________________________________________________。 (3)烧杯中溶液会变蓝的是________(填“a”或“b”)。 (4)F极上的电极反应为_______________________________________________。 (5)甲池中总反应的离子方程式为_______________________________________ ___________________________________________________________________。 解析：E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素中的一种单质，且E能与NaOH溶液反应，则E为Al，F为Mg。(1)Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池中，Al失去电子被氧化生成[Al(OH)4]－，则E(Al)电极为负极，F(Mg)电极为正极；甲池和中间U形管均形成电解池。(2)U形管是电解池装置，D极连接Al电极(负极)，作阴极，故C极为阳极，Cl－在阳极上发生氧化反应生成Cl2，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)C极上Cl－发生氧化反应生成Cl2，Cl2通过导管进入淀粉­KI溶液，发生反应：2KI＋Cl2===2KCl＋I2，反应生成的I2使淀粉溶液变蓝，故a烧杯中溶液会变蓝。(4)F极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。(5)甲池中A、B电极材料均为石墨，是惰性电极，电解CuSO4溶液时，阴极上Cu2+放电生成Cu，阳极上OH－放电生成O2，故总反应为2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。 答案：(1)电解池　原电池 (2)阳极　2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)a (4)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (5)2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 10．电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。电解NO制备NH4NO3的原理如图1所示，用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。 (1)阳极为________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应为_____________ _____________________________________________________。 (2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为____________________________________________________________。 (3)电解时NO2发生反应的电极反应为__________________________。 (4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，则通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________mol。 解析：(1)电解NO制备NH4NO3时，在阳极上NO发生失电子的氧化反应，电极反应为＋4H＋。(2)在阳极上获得硝酸，为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充NH3。(3)根据图2知，电解时，左室中电极上H＋放电生成H2，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是NO2，生成的是HNO3，所以阳极上NO2失电子和H2O反应生成HNO3，电极反应为＋2H＋。(4)n(NO2)＝0.1 mol，阳极反应为＋2H＋，有0.2 mol H＋生成，因为有0.1 mol硝酸生成，则有0.1 mol H＋进入阴极室。 答案：(1)Y　＋4H＋ (2)NH3 ＋2H＋ (4)0.1 11．某研究性学习小组用下图所示的装置进行实验，探究原电池、电解池和电解精炼钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料：高铁酸根)在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查资料，回答下列问题： (1)上述装置中，发生氧化反应的电极有________(填标号)。 A．X(Fe) B．Y(C) C．Co D．Cu (2)丙池中的______(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动。 (3)反应过程中，X极处发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O和___________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (4)一段时间后，若X极质量减小1.12 g，Y极收集到2.24 L气体，则在X极收集到的气体为______mL(均已折算为标准状况时气体体积)。 (5)乙池是电解制备金属钴的装置图，理论上Ⅰ室中n(H＋)______(填“变大”“变小”或“不变”)，该电解池总反应的化学方程式是____________________________________________________________。 (6)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除O2外，还可能有________(填化学式)。 解析：丙装置是原电池，Zn作负极，Cu作正极，甲装置是电解池，乙装置是电解精炼钴的装置，则甲中X作阳极，Y作阴极，乙中石墨作阳极，Co作阴极。(1)原电池中负极、电解池中阳极发生氧化反应，则装置中发生氧化反应的电极有丙中的Zn极、甲中的X极、乙中的石墨电极。(2)实验过程中，丙中的向Zn极方向移动，即从右向左移动。(3)在电解过程中，X作阳极，Fe失电子，发生氧化反应，由实验现象可知，X极处发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O和＋4H2O。(4)根据条件可知，n(H2)＝＝0.1 mol，n(Fe)＝＝0.02 mol，在整个电路中电子转移数目相等，4n(O2)＋6n(Fe)＝2n(H2)，即4n(O2)＋6×0.02 mol＝2×0.1 mol，n(O2)＝0.02 mol，即V(O2)＝0.02 mol×22.4 L·mol-1＝0.448 L＝448 mL。(5)乙中石墨为阳极，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，H＋经过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，则Ⅰ室中H＋数目不变，即理论上Ⅰ室中n(H＋)不变；该电解池的阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应为Co2+＋2e－===Co，则总反应的化学方程式为2CoCl2＋2H2O2Co＋O2↑＋4HCl。(6)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上还可发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，所以石墨电极上产生的气体除O2外，还可能有Cl2。 答案：(1)A (2)从右向左 ＋4H2O (4)448 (5)不变　2CoCl2＋2H2O2Co＋O2↑＋4HCl (6)Cl2 学科网（北京）股份有限公司 $$