第05讲 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用（重难点讲义）化学苏教版2019选择性必修1

第05讲 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 1、熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式 2、学会以电子守恒的观点进行电化学计算 一、氯碱工业 1．概念 用电解_______的方法来制取_____________________，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 2．原理 (1)阳极反应：______________(_______反应)； (2)阴极反应：_____________________(_______反应)； 总反应式：___________________________________。 二、铜的电解精炼 1．阳极材料：_______。 阳极反应：______________、______________、______________，比Cu不活泼的金、银形成_______。 2．阴极材料：_______。 阴极反应：______________。 3．电解质溶液：_______溶液，经过精炼，溶液中Cu2＋浓度会_______。 三、电镀与电冶金 1．铁钉镀锌 电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作_______，铁钉作_______，接通6 V的直流电源，电镀20～25 min。 实验现象：阳极(锌片)质量_______，电极反应式为_____________________，阴极质量_______，电极反应式为______________。 2．电镀银装置 原理：金属材料电镀时，通常以______________制品为阴极，以_______金属为阳极，用含有______________的溶液作电解质溶液。在直流电的作用下，镀层金属在待镀金属制品表面形成均匀、光亮而致密的镀层。 3．电冶金：对于比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔融的_______、_______，而铝的制取是通过电解熔融的_______。 四、电镀与铜的电解精炼的比较 电镀 铜的电解精炼 定义 应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属或合金 利用电解原理提纯铜 装置 举例 形成 条件 ①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴极接直流电源负极 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③形成闭合回路 ①粗铜作阳极，纯铜作阴极 ②含Cu2＋的盐溶液作电解质溶液 ③直流电源 ④形成闭合回路 电极 反应 (以铁上镀锌为例)阳极：______________ 阴极：______________ 阳极：_____________________(主要) 阴极：_____________________(纯铜) 电解(镀)液浓度 _______ _______ 联系 电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池 五、电化学综合计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算。 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算。 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算。 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： 4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2阳极产物～2H2～2Cu～4Ag～M阴极产物 (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 题型01氯碱工业 【典例】氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中电极未标出，图中NaOH溶液的浓度。分析图示原理，判断下列说法不正确的是 A．电解池阳极反应方程式为： B．燃料电池中的由燃料电池右室向左室迁移 C．Y为，燃料电池的正极反应为： D．新工艺利用燃料电池提供电能实现节能，同时获得更高浓度的NaOH溶液，为后续的NaOH结晶过程节约能源 【变式】在氯碱工业中，常用电解饱和食盐水的方法制备氯气。中国最早的氯碱工厂是上海天原电化厂，其使用的电解饱和食盐水的装置原理简图如图所示。电解饱和食盐水的化学方程式为 ，碳棒电极上发生 反应(填写“氧化”或“还原”)，电解时，铁电极上生成的气体为 。 题型02 铜的电解精炼 【典例】下列有关原电池、电解池的说法正确的是 A．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 B．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 C．将镁和铝用导线连接放入氢氧化钠溶液中组成原电池，镁电极作为负极 D．在电解精炼铜装置中，粗铜为阳极材料，精铜为阴极材料，电解质溶液为溶液，电解一段时间后，溶液浓度不变 【变式】下列方案设计、现象和结论都正确的是 实验方案 现象 结论 A 铜的电解精炼：    粗铜溶解，溶液颜色变化不大，精铜变粗 主要发生的电极方程式： 阳极：Cu-2e-=Cu2+ 阴极：Cu2++2e-=Cu B 用玻璃棒蘸取NaClO溶液点在pH试纸上 试纸变白 NaClO溶液呈中性 C 铁件镀铜： 铁片上覆盖一层红色物质 在阴极铜失去电子变成铜离子，在阳极铜离子得到电子生成铜 D 将酸化的H2O2滴入Fe(NO3)2溶液中 溶液变黄 H2O2氧化性大于Fe3+ A．A B．B C．C D．D 题型03 电镀与电冶金 【典例】下列叙述中错误的是 A．电镀时，电镀池里的阴极材料为镀件 B．电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应 C．原电池跟电解池连接后，电子从电池负极流向电解池阳极 D．电解饱和食盐水时，阴极反应式为： 【变式】电镀可以在金属材料表面形成镀层，是一种重要的材料表面加工方法。实验室在铜钥匙的表面镀锌，装置如下图所示： (1)电极B的材料应是___________。 A．铜 B．锌 C．石墨 D．铂 (2)钥匙应与电源的___________相连。 A．阴极 B．阳极 C．正极 D．负极 (3)影响正离子在阴极放电顺序的因素有：溶液的酸碱性、离子浓度及 等。 A．离子的还原性                                   B．离子的氧化性 题型04 电解池相关计算 【典例】电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如题图所示。下列有关说法正确的是 A．Pt片接电源负极 B．Sn片上发生的电极反应式为CO2＋-2e−=HCOO−＋ C．每产生1mol HCOO−，阳离子交换膜中有4 mol K+通过 D．电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低 【变式】钴的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。一段时间后，Ⅱ室溶液中浓度增大。下列叙述错误的是 A．石墨电根连接电源的正极 B．交换膜X为阳离子交换膜，交换膜Y为阴离子交换膜 C．电解总反应： D．生成，Ⅱ室理论上生成 题型05 原电池相关计算 【典例】新型锂硫电池能实现快速充电，其充电的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，In电极接外电源负极 B．充电时石墨电极发生的反应为： C．放电时从石墨电极向In电极迁移 D．放电时每转移1mol电子，In电极生成32g硫 【变式】能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化。 (1)已知断裂1mol化学键需要的能量如下表所示： 化学键 能量/kJ 436 391 946 ①工业合成氨反应中，若完全反应，能量变化为 （填数值）kJ。下图能正确反映该反应能量变化的是 。（填“A”或“B”） ②下列反应的能量变化符合上图B的是 。（填编号） a．酸碱中和反应    b．二氧化碳通过炽热的碳    c．食物因氧化而腐败 d．盐酸与碳酸钠的反应    e．铁粉与稀盐酸反应    f．盐酸与碳酸氢钠的反应 (2)氮氧化物能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理NO，其原理如图所示。 电极B发生的电极反应为 ，该电池放电时溶液中的向 极移动。（填“A”、”B”） (3)化学反应均涉及能量变化，为探究这些能量变化，某同学设计了如图两个实验，已知两个实验除了是否有导线连接两个金属棒外，其余均相同。 ①下列有关反应一段时间后的实验现象，说法正确的是 。（填字母） A．图1中温度传感器的示数高于图2的示数 B．图1和图2中电解质溶液中的离子均发生定向移动 C．图1和图2的气泡均产生于锌棒表面 D．图2中产生气体的速率比图1慢 ②已知图2装置中两电极质量相同，若将电解质溶液换为硫酸铜溶液，当电路中有2mol电子通过时，则两电极质量相差 g。 【巩固训练】 1．一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 2．大连化物所邓德会团队实现了基于均多相融合的热—电耦合催化室温空气直接转化制HNO3反应的新过程。电解装置如图所示，已知石墨电极a上有气泡冒出，电解液为Li2SO4/H2SO4溶液(pH=3)，下列说法正确的是 A．电解时，电流由电极a经导线流入电极b B．电解时，阳极附近溶液的pH将升高 C．电解时，阴极上O2发生反应的离子方程式为O2+2e-+2H+=H2O2 D．电解时，当电极a上产生22.4LO2(标准状况)时，阴极区将产生0.8molHNO3 3．生物质衍生物糠醛()作为一种大宗化学品，通过电化学方法可以实现对其醛基官能团的氧化、加氢，以及开环反应，从而转化为多种增值化学品和燃料。根据信息回答下列小题。 吉林大学一学者在酸性电解液中以顺丁烯二酸和2-甲基呋喃为目标产物，成功构建糠醛发散成对电化学转化体系(如图)。下列说法错误的是 A．电极a的电势低于电极b B．离子交换膜应选用质子交换膜 C．电路中转移时，两极消耗等量的糠醛 D．电极b的电极反应式为 4．一种厌氧氨氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．与导电碳刷相连的一极为电源的正极 B．反应一段时间后，阳极区pH减小，阴极区溶液的pH不变 C．理论上每将2molNH处理为N2，阳极区溶液减少34g D．若该电池在高温下工作，其处理废水的效率会下降 5．铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[]中提取铍的路径为： 已知：① ②“反萃取分液”步骤的化学方程式为 下列说法正确的是 A．为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程要缓慢冷却 B．电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是增强导电性 C．“滤液2”可以进入萃取分液步骤再利用 D．“萃取分液”的目的是分离和元素 6．以下实验操作正确的是 A．除去NO中的NO2 B．铁制品表面镀锌 C．中和热的测定 D．干燥NH3 A．A B．B C．C D．D 7．工业采用丙烯腈电解合成己二腈[]，电解原理如图所示（X、Y为惰性电极），电解过程中主要副产物为丙腈。实验测得，向Y极区电解液中加入少量季铵盐（一种强电解质），并调溶液为微碱性，己二腈的产率最高。 下列说法正确的是 A．电极Y表面发生氧化反应 B．电解一段时间后，X电极区溶液的减小 C．季铵盐可增强电解液的导电性，促进反应ii的发生，提高己二腈的产率 D．生成1.5mol己二腈和丙腈的混合物，则X电极区溶液的质量理论上减少27g 8．是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．常温下，的溶液中含的数目为 B．由乙烯和丙烯组成的混合气体中含有个原子 C．与在光照下反应生成的分子数为 D．电解精炼铜时，若转移了个电子，则阳极溶解铜 9．天津大学研究团队以KOH溶液为电解质，CoP和纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物[]的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法不正确的是 A．若用铅蓄电池作为电源，CoP极连接铅蓄电池的铅电极 B．离子交换膜是阴离子交换膜 C．合成1mol偶氮化合物，需转移8mol电子 D．电极反应式为 10．下列能验证电解饱和食盐水溶液(含酚酞)产物的装置是 A． B． C． D． 【强化训练】 11．浓差电池是利用电解质浓度不同而产生电流的一类电池。以浓差电池为电源，用浆液制备并获得副产品的装置如图。 已知：①；②。 下列说法正确的是 A．电极电势：()() B．惰性电极()的电极反应式为 C．膜，膜均应选用阴离子交换膜 D．导线中通过，理论上电解池的阳极室溶液质量增加 12．某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是 A．a是电源的负极 B．电解后海水pH上升 C．理论上转移2mole-生成4gH2 D．阳极发生：Cl-＋H2O＋2e-=HClO＋H＋ 13．乙醛酸(OHCCOOH)可用作调香剂和定香剂，工业上可以利用如图装置制备乙醛酸。下列说法错误的是 A．电极电势：b＞a B．左侧的电极反应式：HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O C．若c为稀硫酸，当生成1mol乙醛酸时，阳极区质量减少16g D．若c为稀硫酸和乙二醛的混合溶液，制备乙醛酸的效率明显提高 14．一种海水中提取锂的电解装置如图所示。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法不正确的是 A．互换前电极2上发生的反应为 B．互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应相同 C．理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D．理论上，电路中通过时，右侧电解液质量增加 15．碳酸二甲酯[]是一种符合现代“绿色化学”的化工原料，其电解制备原理示意图如下(含)。下列说法错误的是 A．极区域存在反应： B．电解过程中，在电场作用下移向玻碳电极 C．制得1mol碳酸二甲酯时，外电路中迁移1mol电子 D．总反应为 16．利用如图所示的电化学装置可捕捉废气中的，并将其转为，同时得到高浓度的盐酸、和。在直流电源的作用下，双极膜中的可自动解离为和。下列说法不正确的是 A．电极b连接电源正极 B．Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜 C．Ⅱ室中发生反应： D．理论上，每转移，双极膜上共解离 17．用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法错误的是 A．电极电势：电极电极a B．电解过程中，阳极室中的物质的量保持不变 C．电极a的电极反应式： D．当阳极产生时，“卯榫”结构双极膜处有被解离 18．海水的综合利用主要包括海水直接利用，海水淡化和海水中化学元素的利用三个方面。其中，海水中化学元素的利用是指从海水中提取钠、镁、氯、溴等元素。 (1)海水晒盐使用的盐田法，相当于化学中的 操作。 (2)粗盐中存在 等可溶性杂质离子，要除去这些离子加入沉淀剂的顺序正确的是_______。 ①过量的Na2CO3溶液 ②过量的BaCl2溶液 ③过量的 NaOH 溶液 A．①②③ B．①③② C．②①③ D．③①② (3)某同学利用食盐进行化学实验，按照图1连接好线路发现灯泡不亮，按照图2连接好线路发现灯泡亮，由此得出的结论正确的是_______。 A．NaCl固体不导电，不是电解质 B．电解质本身不一定能导电 C．图2中水是电解质，电离产生大量的 H⁺和OH⁻ D．图2中NaCl在电流作用下电离出了大量自由移动的离子 (4)电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是_______。 A．Ar B．CO2 C．N2 D．O2 过程b用于海水提演，主要工业生产流程如下图所示。 (5)吹出塔中通入热空气吹出Br2，利用了 Br2的 ，吸收塔中吸收Br2，利用了 Br2的 。 A．  氧化性   　　　B．  还原性　　　     C．  挥发性    　　　 D．易溶于水 (6)从海水中提取的粗盐精制后，通过电解饱和食盐水得到一系列化工产品。 ①请写出电解饱和食盐水的化学方程式 . ②检验阳极产物时可选用 。 ③实验测得产生的H2体积(标准状况下)为5.60mL，若电解后溶液的体积为50.00mk，则溶液中 NaOH 的物质的量浓度为 mol·L-1。 19．电化学在冶金、航空、航天、材料、能源、环境科学等领域有广泛的应用。 (1)回收并利用一直是科研人员研究的热点。我国科学家研究电池，取得了重大科研成果，该电池中，Li为单质锂片，则该电池中的在 （填“正”或“负”）极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。 Ⅰ.。 Ⅱ.。 Ⅲ. 。 Ⅳ.。 (2)电解精炼法提纯镓（）是工业上常用的方法，具体原理如图所示。已知：金属活动性顺序；镓的化学性质与铝相似，在强碱溶液中以形式存在。 ①电解后，电解槽底部阳极泥中所含的金属有 。 ②电解过程中阴极的电极反应式是 。当外电路通过时，阴极得到的镓，则该电解装置的电解效率 （）。 (3)全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，该电池储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理含的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。 ①全钒液流电池放电时，a电极反应式为 。 ②隔膜2为 （填“阴”或“阳”）离子交换膜，装置B中p口流出液中主要的溶质为 （填化学式）。 ③当装置B中产生气体的总体积为（标准状况下）时，装置A中有 通过质子交换膜。 20．树叶上镀铜可以长久保存，且具有一定艺术性和鉴赏价值。某兴趣小组探究榕树叶表面镀铜的工艺。 资料：酸性条件下，  。 (1)由废铜屑制备酸性硫酸铜溶液。取一定量的废铜屑置于 (填仪器名称)中焙烧，再用稍过量的稀硫酸溶解冷却后的粉末，得到酸性硫酸铜溶液。 (2)除蜡。除去榕树叶表面酯类蜡质层的方法是 。 (3)敏化。洗净后的树叶用新制的1%溶液浸泡敏化30s。久置的溶液易变质，若变质过程只生成溶液和沉淀，其化学方程式为 。 (4)活化。将敏化后的树叶洗净，放入银氨溶液与甲醛混合溶液中，控制40℃左右浸泡5min。 ①配制银氨溶液：将 (填试剂)滴入溶液A，直到出现 现象时停止滴加。 ②控制40℃应采用的加热方式为 ，实验后、容器壁上的银镜可用 (填试剂)的稀溶液除去。 (5)电镀。将活化后的树叶放入酸性硫酸铜溶液中进行电镀。电镀时，铜阳极反应的历程如下： a．； b． ①纯铜作阳极时，电镀时会产生阳极泥(铜粉)，说明铜阳极反应的决速步骤是 (填“a”或“b”)。 ②电镀时，通过搅拌等方式向酸性硫酸铜溶液中鼓入空气，能减少阳极泥的产生，其原因是 。 ③Cu的密度为，电镀过程的电化当量为。若流经树叶表面的电流密度为且阴极没有副反应，则形成0.050cm厚度铜镀层需要 min。(铜的电化当量是一个常数，指单位电量所析出铜的质量大小，其中电量=电流×时间；电流密度，是指单位面积所通过的电流大小) / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第05讲 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 1、熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式 2、学会以电子守恒的观点进行电化学计算 一、氯碱工业 1．概念 用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 2．原理 (1)阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； (2)阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)； 总反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 二、铜的电解精炼 1．阳极材料：粗铜。 阳极反应：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋，比Cu不活泼的金、银形成阳极泥。 2．阴极材料：纯铜。 阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。 3．电解质溶液：CuSO4溶液，经过精炼，溶液中Cu2＋浓度会减小。 三、电镀与电冶金 1．铁钉镀锌 电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作阳极，铁钉作阴极，接通6 V的直流电源，电镀20～25 min。 实验现象：阳极(锌片)质量减少，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，阴极质量增多，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn。 2．电镀银装置 原理：金属材料电镀时，通常以待镀金属制品为阴极，以镀层金属为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。在直流电的作用下，镀层金属在待镀金属制品表面形成均匀、光亮而致密的镀层。 3．电冶金：对于比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔融的氯化钠、氯化镁，而铝的制取是通过电解熔融的氧化铝。 四、电镀与铜的电解精炼的比较 电镀 铜的电解精炼 定义 应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属或合金 利用电解原理提纯铜 装置 举例 形成 条件 ①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴极接直流电源负极 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③形成闭合回路 ①粗铜作阳极，纯铜作阴极 ②含Cu2＋的盐溶液作电解质溶液 ③直流电源 ④形成闭合回路 电极 反应 (以铁上镀锌为例)阳极：Zn－2e－===Zn2＋ 阴极：Zn2＋＋2e－===Zn 阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋(主要) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(纯铜) 电解(镀)液浓度 不变 减小 联系 电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池 五、电化学综合计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算。 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算。 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算。 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： 4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2阳极产物～2H2～2Cu～4Ag～M阴极产物 (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 题型01氯碱工业 【典例】氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中电极未标出，图中NaOH溶液的浓度。分析图示原理，判断下列说法不正确的是 A．电解池阳极反应方程式为： B．燃料电池中的由燃料电池右室向左室迁移 C．Y为，燃料电池的正极反应为： D．新工艺利用燃料电池提供电能实现节能，同时获得更高浓度的NaOH溶液，为后续的NaOH结晶过程节约能源 【答案】B 【详解】A．电解池电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极反应方程式为，故A正确； B．根据以上分析，燃料电池的左侧为负极、右侧为正极，依据氢氧化钠溶液浓度的变化可知由燃料电池左室向右室迁移，故B错误； C．电解池阴极生成氢气，Y为，燃料电池右侧为正极，正极氧气得电子生成氢氧根离子，正极反应为，故C正确； D．燃料电池可以补充电解池消耗的电能；同时可提高产出碱液的浓度，NaOH溶液的浓度，为后续的NaOH结晶过程节约能源，故D正确； 选B。 【变式】在氯碱工业中，常用电解饱和食盐水的方法制备氯气。中国最早的氯碱工厂是上海天原电化厂，其使用的电解饱和食盐水的装置原理简图如图所示。电解饱和食盐水的化学方程式为 ，碳棒电极上发生 反应(填写“氧化”或“还原”)，电解时，铁电极上生成的气体为 。 【答案】 氧化 H2 【详解】电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气，反应的化学方程式为 ；碳棒是阳极，阳极失电子发生氧化反应，碳棒电极上发生氧化反应，电解时，铁电极是阴极，阴极氢离子得电子生成氢气，铁电极上生成的气体为H2。 题型02 铜的电解精炼 【典例】下列有关原电池、电解池的说法正确的是 A．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 B．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 C．将镁和铝用导线连接放入氢氧化钠溶液中组成原电池，镁电极作为负极 D．在电解精炼铜装置中，粗铜为阳极材料，精铜为阴极材料，电解质溶液为溶液，电解一段时间后，溶液浓度不变 【答案】B 【详解】A．原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是金属和非金属，如铁和石墨在稀硫酸中也能构成原电池，还可以都是金属铂或石墨，如氢氧燃料电池，A错误； B．氧化还原反应中存在电子的转移，任何自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池，B正确； C．NaOH溶液与镁不反应，NaOH溶液与铝反应生成Na[Al(OH)4]和H2，铝电极作为负极，镁电极作为正极，C错误； D．阳极粗铜中锌、镍、铜都会失去电子发生氧化反应，而阴极只有铜离子被还原为铜，这样会导致电解一段时间后，溶液浓度发生改变，D错误； 故选B。 【变式】下列方案设计、现象和结论都正确的是 实验方案 现象 结论 A 铜的电解精炼：    粗铜溶解，溶液颜色变化不大，精铜变粗 主要发生的电极方程式： 阳极：Cu-2e-=Cu2+ 阴极：Cu2++2e-=Cu B 用玻璃棒蘸取NaClO溶液点在pH试纸上 试纸变白 NaClO溶液呈中性 C 铁件镀铜： 铁片上覆盖一层红色物质 在阴极铜失去电子变成铜离子，在阳极铜离子得到电子生成铜 D 将酸化的H2O2滴入Fe(NO3)2溶液中 溶液变黄 H2O2氧化性大于Fe3+ A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．铜的电解精炼，铜做阳极，纯铜做阴极。阳极粗铜及少量的杂质溶解，阴极铜离子获得电子生成铜。溶液中有少量杂质离子生成，故溶液颜色几乎无变化。故A正确； B．NaClO溶液具有强氧化性，能将pH试纸上的有色物质氧化为无色物质，所以用玻璃棒蘸取NaClO溶液点在pH试纸上，试纸会变白，这并不能说明NaClO溶液呈中性。故B错误； C．在铁件镀铜的过程中，铁片作阴极，铜作阳极，电解质溶液为含铜离子的溶液。在阴极上，铜离子得到电子被还原成铜单质，在阳极铜使其电子生成铜离子，故C错误； D．将酸化的H2O2滴入Fe(NO3)2溶液中，溶液变黄，说明有Fe3+生成。在该反应体系中，硝酸和H2O2都具有氧化性，可以氧化二价铁，不能说明H2O2氧化性大于Fe3+，故D错误； 故选A。 题型03 电镀与电冶金 【典例】下列叙述中错误的是 A．电镀时，电镀池里的阴极材料为镀件 B．电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应 C．原电池跟电解池连接后，电子从电池负极流向电解池阳极 D．电解饱和食盐水时，阴极反应式为： 【答案】C 【详解】A．电镀时，电镀池里的阴极材料为镀件，镀层金属作阳极，电镀液含有镀层金属阳离子，A正确； B．电解池的阳极上失去电子发生氧化反应，阴极上得到电子发生还原反应，B正确； C．原电池与电解池连接时，电子从原电池负极流出，经外电路流向电解池的阴极，C错误； D．电解饱和食盐水时，水在阴极得到电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为：，D正确； 故选C。 【变式】电镀可以在金属材料表面形成镀层，是一种重要的材料表面加工方法。实验室在铜钥匙的表面镀锌，装置如下图所示： (1)电极B的材料应是___________。 A．铜 B．锌 C．石墨 D．铂 (2)钥匙应与电源的___________相连。 A．阴极 B．阳极 C．正极 D．负极 (3)影响正离子在阴极放电顺序的因素有：溶液的酸碱性、离子浓度及 等。 A．离子的还原性                                   B．离子的氧化性 【答案】(1)B (2)D (3)B 【详解】（1）由分析得，电极B的材料为锌，故答案选B； （2）铜钥匙为阴极，与电源负极相连，故答案选D； （3）阴极得电子，故离子氧化性越强，越优先放电，故答案选B。 题型04 电解池相关计算 【典例】电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如题图所示。下列有关说法正确的是 A．Pt片接电源负极 B．Sn片上发生的电极反应式为CO2＋-2e−=HCOO−＋ C．每产生1mol HCOO−，阳离子交换膜中有4 mol K+通过 D．电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低 【答案】D 【详解】A．由分析知Pt片为阳极，接电源正极，A错误； B．由分析知，Sn片为阴极，发生得电子的还原反应，电极反应式应为 ，B错误； C．由反应可知，每产生1mol，转移2mol电子，，有电荷守恒得，阳离子交换膜中有2 mol K+通过，C错误； D．阳极发生反应反应，产生氢离子，消耗KHCO3，使KHCO3溶液浓度降低，D正确； 故选D。 【变式】钴的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。一段时间后，Ⅱ室溶液中浓度增大。下列叙述错误的是 A．石墨电根连接电源的正极 B．交换膜X为阳离子交换膜，交换膜Y为阴离子交换膜 C．电解总反应： D．生成，Ⅱ室理论上生成 【答案】D 【详解】A．由分析可知石墨电极为阳极，连接电源的正极，故A项正确； B．根据已知信息，中从Ⅰ室移动到Ⅱ室，由Ⅲ室通过交换膜Y进入Ⅱ室，则交换膜X为阳离子交换膜，交换膜Y为阴离子交换膜，故B项正确； C．石墨电极为阳极，放电产生和，在阴极放电生产钴单质，电解总反应的离子方程式为，故C项正确； D．阴极生成，阳极有放电，析出，生成的通过阳离子交换膜迁移至Ⅱ室，阴极有通过阴离子交换膜迁移至Ⅱ室，则Ⅱ室理论上生成，故D项错误； 故选D。 题型05 原电池相关计算 【典例】新型锂硫电池能实现快速充电，其充电的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，In电极接外电源负极 B．充电时石墨电极发生的反应为： C．放电时从石墨电极向In电极迁移 D．放电时每转移1mol电子，In电极生成32g硫 【答案】A 【详解】A．由分析可知，充电时，In电极为阴极，在电解池中，阴极接外电源负极，A正确； B．由分析可知，充电时石墨电极上被氧化为，电极反应式为：，B错误； C．放电时该装置作原电池，石墨电极作正极，In电极作负极，原电池中阳离子移向正极，则放电时从In电极向石墨电极迁移，C错误； D．放电时，In电极作负极，电极反应式为：，由电极反应式可知，每转移，In电极生成，其质量为16g，D错误； 故选A。 【变式】能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化。 (1)已知断裂1mol化学键需要的能量如下表所示： 化学键 能量/kJ 436 391 946 ①工业合成氨反应中，若完全反应，能量变化为 （填数值）kJ。下图能正确反映该反应能量变化的是 。（填“A”或“B”） ②下列反应的能量变化符合上图B的是 。（填编号） a．酸碱中和反应    b．二氧化碳通过炽热的碳    c．食物因氧化而腐败 d．盐酸与碳酸钠的反应    e．铁粉与稀盐酸反应    f．盐酸与碳酸氢钠的反应 (2)氮氧化物能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理NO，其原理如图所示。 电极B发生的电极反应为 ，该电池放电时溶液中的向 极移动。（填“A”、”B”） (3)化学反应均涉及能量变化，为探究这些能量变化，某同学设计了如图两个实验，已知两个实验除了是否有导线连接两个金属棒外，其余均相同。 ①下列有关反应一段时间后的实验现象，说法正确的是 。（填字母） A．图1中温度传感器的示数高于图2的示数 B．图1和图2中电解质溶液中的离子均发生定向移动 C．图1和图2的气泡均产生于锌棒表面 D．图2中产生气体的速率比图1慢 ②已知图2装置中两电极质量相同，若将电解质溶液换为硫酸铜溶液，当电路中有2mol电子通过时，则两电极质量相差 g。 【答案】(1) 46 A bf (2) B (3) A 129 【详解】（1）①断键吸热，形成化学键放热，当3molH2完全反应时，断键吸收的能量为=2254kJ，成键释放的热量为=2346kJ，放出的热量为2346kJ-2254kJ=92kJ，若完全反应，放出的热量为46kJ；能正确反映该反应能量变化的是A； ②a．酸碱中和反应属于放热反应；b．二氧化碳通过炽热的碳虽然是化合反应，但属于吸热反应；c．食物因氧化而腐败是缓慢的放热反应；d．盐酸与碳酸钠的反应属于放热反应； e．铁粉与稀盐酸反应属于放热反应f．盐酸与碳酸氢钠的反应属于吸热反应；故选bf； （2）由图可知，A极氨气失去电子发生氧化反应生成氮气，为负极，电极反应为；B极NO得到电子发生还原反应生成氮气，为正极，电极反应；原电池中阳离子向正极迁移，故H+通过质子交换膜由A极向B极移动； （3）①A．图1中化学能只转化为热能，而图2中化学能大部分转化为电能，只有很少一部分能量转化为热能，所以根据能量守恒可知：图1中温度计的示数高于图2的示数，A正确； B．图1未形成闭合回路，电解质溶液中的离子不能发生定向移动，图2形成闭合回路，电解质溶液中的离子发生定向移动，B错误； C．图1中未构成原电池，Zn棒上产生气泡，而图2构成了原电池，在铜棒上产生气泡，C错误； D．原电池反应能够加快反应速率。使金属与酸反应放出氢气的速率比不构成原电池快，故图2中产生气体的速率比图1快，D错误； 故选A； ②由于金属活动性Zn＞Cu，所以在构成的原电池反应中，Zn为负极，Cu为正极。负极上Zn失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，在正极Cu上溶液中的Cu2+得到电子发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu。总反应方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑，当电路中有2mol电子通过时，负极有1molZn参加反应，同时在正极有1molCu生成，质量差为65g+64g=129g。 【巩固训练】 1．一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【答案】C 【详解】A．由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确； B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确； C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阳离子交换膜，C错误； D．Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确； 故选C。 2．大连化物所邓德会团队实现了基于均多相融合的热—电耦合催化室温空气直接转化制HNO3反应的新过程。电解装置如图所示，已知石墨电极a上有气泡冒出，电解液为Li2SO4/H2SO4溶液(pH=3)，下列说法正确的是 A．电解时，电流由电极a经导线流入电极b B．电解时，阳极附近溶液的pH将升高 C．电解时，阴极上O2发生反应的离子方程式为O2+2e-+2H+=H2O2 D．电解时，当电极a上产生22.4LO2(标准状况)时，阴极区将产生0.8molHNO3 【答案】C 【详解】A．由分析可知，电解时，电极b为阴极，石墨电极a为阳极，电流由电极b经导线、电源、导线流入电极a，A错误； B．石墨电极a为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，则阳极附近溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH减小，B错误； C．电解时，阴极上酸性条件下氧气得到电子发生还原反应生成过氧化氢，离子方程式为O2+2e-+2H+=H2O2，C正确； D．电解时，当电极a上产生标准状况下22.4L氧气时，只能确定阴极电极反应中共得到4mol电子，无法确定后续反应中产生硝酸的物质的量，D错误； 故选C。 3．生物质衍生物糠醛()作为一种大宗化学品，通过电化学方法可以实现对其醛基官能团的氧化、加氢，以及开环反应，从而转化为多种增值化学品和燃料。根据信息回答下列小题。 吉林大学一学者在酸性电解液中以顺丁烯二酸和2-甲基呋喃为目标产物，成功构建糠醛发散成对电化学转化体系(如图)。下列说法错误的是 A．电极a的电势低于电极b B．离子交换膜应选用质子交换膜 C．电路中转移时，两极消耗等量的糠醛 D．电极b的电极反应式为 【答案】C 【详解】A．电极b上发生氧化反应、为阳极，电极a上发生还原反应、为阴极，电极a的电势低于电极b，故A正确； B．电极a消耗质子，电极b生成质子，因此离子交换膜选用质子交换膜效果较好，故B正确； C．根据得失电子守恒，a、b电极消耗的糠醛的物质的量为，故C错误； D．据分析电极b的电极反应式为，故D正确； 故答案为C。 4．一种厌氧氨氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．与导电碳刷相连的一极为电源的正极 B．反应一段时间后，阳极区pH减小，阴极区溶液的pH不变 C．理论上每将2molNH处理为N2，阳极区溶液减少34g D．若该电池在高温下工作，其处理废水的效率会下降 【答案】B 【详解】A．由分析可知，导电碳刷作阳极，故导电碳布是阴极，与导电碳布相连的一极为电源的负极，与导电碳刷相连的一极为电源的正极，故A正确　 B．阳极总反应为，转移电子数目与迁移到右侧阴极区的H＋数目相等，因此随着反应进行，阳极区氢离子浓度增大，pH减小；阴极发生为，转移电子数目与迁移过来的H＋数目相等，因此随着反应进行，阴极区氢离子浓度增大，pH减小；故B错误； C．理论上每将处理为，转移6mol电子，生成1mol N2(28g)逸出，同时有6mol H＋(6g)迁移到右侧阴极区，因此阳极区溶液质量减少28g+6g =34g，故C正确； D．若该电池在高温下工作，厌氧氨氧化菌催化效果降低甚至失去活性，其处理废水的效率会下降，故D正确； 故选B。 5．铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[]中提取铍的路径为： 已知：① ②“反萃取分液”步骤的化学方程式为 下列说法正确的是 A．为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程要缓慢冷却 B．电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是增强导电性 C．“滤液2”可以进入萃取分液步骤再利用 D．“萃取分液”的目的是分离和元素 【答案】B 【详解】A．熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即玻璃态，A错误； B．氯化铍的共价性较强，电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用为增强熔融氯化铍的导电性，B正确； C．滤液2的主要成分为NaOH，可进入反萃取步骤再利用，C错误； D．根据分析，“萃取分液”的目的是分离和Al元素，D错误； 故选B。 6．以下实验操作正确的是 A．除去NO中的NO2 B．铁制品表面镀锌 C．中和热的测定 D．干燥NH3 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．NO2溶于水生成硝酸和NO，可以用水除去NO中的NO2，A正确； B．电镀时电解质应该含有镀层金属元素，可用氯化锌或硫酸锌作为电解质，不能用硫酸铜，B错误； C．中和热测定需要玻璃搅拌器进行搅拌，C错误； D．NH3和CaCl2反应生成CaCl2·8NH3，不能用CaCl2干燥NH3，D错误； 答案选A。 7．工业采用丙烯腈电解合成己二腈[]，电解原理如图所示（X、Y为惰性电极），电解过程中主要副产物为丙腈。实验测得，向Y极区电解液中加入少量季铵盐（一种强电解质），并调溶液为微碱性，己二腈的产率最高。 下列说法正确的是 A．电极Y表面发生氧化反应 B．电解一段时间后，X电极区溶液的减小 C．季铵盐可增强电解液的导电性，促进反应ii的发生，提高己二腈的产率 D．生成1.5mol己二腈和丙腈的混合物，则X电极区溶液的质量理论上减少27g 【答案】D 【详解】A．Y电极为阴极，发生还原反应，A错误； B．X电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，每转移4mol电子产生4molH+，向阴极移动4molH+，H+物质的量不变，但是水被消耗，X电极区溶液的增大，B错误； C．季铵盐在溶液中电离出离子，增强电解液导电性；结合 “加入少量季铵盐，己二腈的产率最高”，可知其促进反应i，抑制反应ii，己二腈的产率提高，C错误； D．由Y电极反应式2+2H++2e-=、+2H++2e-=可知[或]~2e-，则每生成1.5mol己二腈和丙腈的混合物，总转移的电子数为3mol，结合X电极反应式及氢离子移动可知X电极区减少的质量为0.75molO2的质量和3molH+的质量，即0.75mol×32g/mol+3mol×1g/mol=27g，D正确； 答案选D。 8．是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．常温下，的溶液中含的数目为 B．由乙烯和丙烯组成的混合气体中含有个原子 C．与在光照下反应生成的分子数为 D．电解精炼铜时，若转移了个电子，则阳极溶解铜 【答案】B 【详解】A．未说明的溶液的体积，无法计算的溶液中含的数目，A错误； B．乙烯（C2H4）和丙烯（C3H6）的最简式均为CH2，总质量28g时，CH2的物质的量为= 2mol，CH2含3个原子，总原子数为2mol × 3 × NA = 6NA，无论混合比例如何，结果均为6NA，B正确。 C．CH4与Cl2的取代反应生成混合物（CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl），与在光照下反应生成的分子数小于，C错误； D．电解精炼时，阳极溶解的金属包括Cu和杂质（如Zn或Fe），转移1mol电子时，溶解的Cu小于0.5mol，质量小于0.5mol×64g/mol=32g，D错误； 故选B。 9．天津大学研究团队以KOH溶液为电解质，CoP和纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物[]的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法不正确的是 A．若用铅蓄电池作为电源，CoP极连接铅蓄电池的铅电极 B．离子交换膜是阴离子交换膜 C．合成1mol偶氮化合物，需转移8mol电子 D．电极反应式为 【答案】D 【详解】A．CoP为阴极，接直流电源的负极，即连接铅蓄电池的铅电极，A正确； B．左侧电极生成，右侧电极消耗，左侧需要迁移到右侧，离子交换膜是阴离子交换膜，B正确； C．CoP为阴极，根据电极反应式可知，合成1mol偶氮化合物，需转移8mol电子，C正确； D．为阳极，发生氧化反应，电解质溶液为碱性，电极反应为，D错误； 故答案选D。 10．下列能验证电解饱和食盐水溶液(含酚酞)产物的装置是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．A装置左侧为阳极，阳极生成氯气，不能用向下排空气法收集氯气，右侧是阴极，阴极生成氢气，NaOH溶液不能检验氢气，故A错误； B．B装置右侧为阳极，阳极生成氯气，NaOH 溶液不能检验氯气，只能吸收氯气，故B错误； C．由电子流动的方向可知，装置C中左边为阳极，阳极生成氯气，不能用向下排空气法收集氯气，右侧是阴极，阴极生成氢气，淀粉碘化钾溶液不能检验氢气，故C错误； D．装置D中左边是阴极，产生H2；右边是阳极，产生Cl2，用淀粉碘化钾溶液检验氯气，D正确； 选D。 【强化训练】 11．浓差电池是利用电解质浓度不同而产生电流的一类电池。以浓差电池为电源，用浆液制备并获得副产品的装置如图。 已知：①；②。 下列说法正确的是 A．电极电势：()() B．惰性电极()的电极反应式为 C．膜，膜均应选用阴离子交换膜 D．导线中通过，理论上电解池的阳极室溶液质量增加 【答案】CD 【详解】A．根据分析可知，右侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，则电极电势：Cu(Ⅱ) ＞Cu(I)，故A错误； B．根据分析可知，惰性电极(Ⅱ)的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B错误； C．Cu(Ⅱ)附近Cu2+减少，Cu(I)附近Cu2+增加，不参与反应，则从右到左跨越膜a，惰性电极(Ⅱ)附近生成OH-，浓度不变，惰性电极(I)附近转化为，因此需要补充，因此从从左到右跨越膜b，因此膜，膜均应选用阴离子交换膜，故C正确； D．导线中通过，阳极转入2mol ，同时产生1mol氧气，质量变化为2mol×116g/mol-1mol×32g/mol =200g，故D正确； 故答案为CD。 12．某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是 A．a是电源的负极 B．电解后海水pH上升 C．理论上转移2mole-生成4gH2 D．阳极发生：Cl-＋H2O＋2e-=HClO＋H＋ 【答案】B 【详解】A．钛网为阳极，钛网与电源的极相连，则极为电源正极，A错误； B．电解的主要总反应为，电解后海水中浓度减小，上升，B正确； C．钛箔上生成的电极反应为，理论上转移生成，生成的质量为，C错误； D．高选择性催化剂可抑制产生，则阳极的(主要)电极反应为海水中发生失电子的氧化反应生成，电极反应式为，D错误； 故选B。 13．乙醛酸(OHCCOOH)可用作调香剂和定香剂，工业上可以利用如图装置制备乙醛酸。下列说法错误的是 A．电极电势：b＞a B．左侧的电极反应式：HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O C．若c为稀硫酸，当生成1mol乙醛酸时，阳极区质量减少16g D．若c为稀硫酸和乙二醛的混合溶液，制备乙醛酸的效率明显提高 【答案】C 【详解】A．由分析可知，a为电源负极，b为电源正极，电极电势b＞a，A正确； B．由分析可知，左侧的电极反应式为HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O，B正确； C．当生成1mol乙醛酸时转移电子的物质的量为2mol，若c为稀硫酸，阳极的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2，当电路中通过电子的物质的量为2mol时，生成0.5molO2，同时有2molH+穿过离子交换膜进入左侧，导致阳极区质量减少18g，C错误； D．若c为稀硫酸和乙二醛的混合溶液，阳极区也可生成乙醛酸，即会发生反应OHCCHO+H2O-2e-=OHCCOOH+2H+，则制备乙醛酸的效率明显提高，D正确； 故答案为：C。 14．一种海水中提取锂的电解装置如图所示。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法不正确的是 A．互换前电极2上发生的反应为 B．互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应相同 C．理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D．理论上，电路中通过时，右侧电解液质量增加 【答案】D 【详解】A．互换前，电极2为阳极，Ag在阳极失电子结合海水中的生成，电极反应式为，A正确； B．互换前电极1为阴极，发生反应；互换后电极4连接电源负极变为阴极，发生反应也是，二者反应相同，B正确； C．电极1电极反应为，电极4电极反应为，理论上，电极1增加的锂离子的质量等于电极4溶解的锂离子的质量，所以电极1与电极4的质量之和不变， C正确； D．电极3上电极反应式为，电极4上电极反应式为，所以理论上，电路通过1mol时，右侧电解液增加的质量相当于1mol的质量，质量为，D错误； 综上，答案是D。 15．碳酸二甲酯[]是一种符合现代“绿色化学”的化工原料，其电解制备原理示意图如下(含)。下列说法错误的是 A．极区域存在反应： B．电解过程中，在电场作用下移向玻碳电极 C．制得1mol碳酸二甲酯时，外电路中迁移1mol电子 D．总反应为 【答案】C 【详解】A．极，发生还原反应，电极反应式为：，A正确； B．极，为电解池阴极，B极，为电解池的阳极，在电场作用下移向阴极，即玻碳电极，B正确； C．根据反应：，制得1mol碳酸二甲酯时，外电路中迁移2mol电子，C错误； D．根据以上图像分析，总反应为，D正确； 故选C。 16．利用如图所示的电化学装置可捕捉废气中的，并将其转为，同时得到高浓度的盐酸、和。在直流电源的作用下，双极膜中的可自动解离为和。下列说法不正确的是 A．电极b连接电源正极 B．Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜 C．Ⅱ室中发生反应： D．理论上，每转移，双极膜上共解离 【答案】D 【详解】左侧双极膜中移向电极a，即电极a为阴极，电极b为阳极，连接电源正极，故A正确； B．右侧双极膜中移向Ⅲ室，Ⅱ室中也移向Ⅲ室，Ⅲ室中才能获得高浓度盐酸，Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜，故B正确； C．通过阴离子交换膜移向Ⅱ室，Ⅱ室中发生反应：，故C正确； D．理论上，每转移，每个双极膜上解离两个双极膜上共解离，故D错误； 故选：D。 17．用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法错误的是 A．电极电势：电极电极a B．电解过程中，阳极室中的物质的量保持不变 C．电极a的电极反应式： D．当阳极产生时，“卯榫”结构双极膜处有被解离 【答案】D 【详解】A．由分析可知，b为阳极，a为阴极，则电极电势：电极b＞电极a，A正确； B．电解过程中，阳极室每消耗4mol氢氧根离子 ，同时有4mol 氢氧根离子通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不变，B正确； C．由分析可知，电极a的电极反应式：+7H2O+8e-=NH3•H2O+9OH-，C正确； D．由分析可知，阳极反应式为8OH--8e-=2O2↑+4H2O，当阳极产生32gO2时转移电子为4mol，根据电子守恒可知，“卯榫”结构双极膜处有4molH+移向阴极，4molOH-移向阳极，即有4mol即4mol×18g/mol=72gH2O被解离，D错误； 故答案为：D。 18．海水的综合利用主要包括海水直接利用，海水淡化和海水中化学元素的利用三个方面。其中，海水中化学元素的利用是指从海水中提取钠、镁、氯、溴等元素。 (1)海水晒盐使用的盐田法，相当于化学中的 操作。 (2)粗盐中存在 等可溶性杂质离子，要除去这些离子加入沉淀剂的顺序正确的是_______。 ①过量的Na2CO3溶液 ②过量的BaCl2溶液 ③过量的 NaOH 溶液 A．①②③ B．①③② C．②①③ D．③①② (3)某同学利用食盐进行化学实验，按照图1连接好线路发现灯泡不亮，按照图2连接好线路发现灯泡亮，由此得出的结论正确的是_______。 A．NaCl固体不导电，不是电解质 B．电解质本身不一定能导电 C．图2中水是电解质，电离产生大量的 H⁺和OH⁻ D．图2中NaCl在电流作用下电离出了大量自由移动的离子 (4)电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是_______。 A．Ar B．CO2 C．N2 D．O2 过程b用于海水提演，主要工业生产流程如下图所示。 (5)吹出塔中通入热空气吹出Br2，利用了 Br2的 ，吸收塔中吸收Br2，利用了 Br2的 。 A．  氧化性   　　　B．  还原性　　　     C．  挥发性    　　　 D．易溶于水 (6)从海水中提取的粗盐精制后，通过电解饱和食盐水得到一系列化工产品。 ①请写出电解饱和食盐水的化学方程式 . ②检验阳极产物时可选用 。 ③实验测得产生的H2体积(标准状况下)为5.60mL，若电解后溶液的体积为50.00mk，则溶液中 NaOH 的物质的量浓度为 mol·L-1。 【答案】(1)蒸发结晶 (2)C (3)B (4)A (5) C A (6) 湿润的淀粉碘化钾试纸 0.01mol·L-1 【详解】（1）海水晒盐使用的盐田法，相当于化学中的蒸发结晶； （2）粗盐中存在、、加入过量的溶液，除去，加入过量的溶液，可以将形成沉淀，再加入过量的溶液，可以除去和过量的，最后加入溶液调节，除去多余的和，所以要除去这些离子加入沉淀剂的顺序正确的是：、、，故选C； （3）A.固体不导电，但是其溶液和熔融状态下能导电，是电解质，A错误； B.电解质本身不一定能导电，其溶液和熔融状态下能导电，B正确； C.水是弱电解质，电离产生少量的和，C错误； D.电离不需要通电，图2中，再水溶液中电离出了大量自由移动的离子，D错误； 故选B； （4）Mg易与空气中的，二氧化碳和反应，所以电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在稀有气体Ar的保护下冷却后即为固体镁，故选A； （5）热空气吹出，利用了的挥发性，吸收塔中利用吸收，发生反应：，利用了Br2的氧化性，故选C和A； （6）①电解饱和食盐水制备和，化学方程式为：； ②阳极产物为，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验； ③阴极发生反应：，产生的体积(标准状况下)为，，，若电解后溶液的体积为，则溶液中NaOH的物质的量浓度为：。 19．电化学在冶金、航空、航天、材料、能源、环境科学等领域有广泛的应用。 (1)回收并利用一直是科研人员研究的热点。我国科学家研究电池，取得了重大科研成果，该电池中，Li为单质锂片，则该电池中的在 （填“正”或“负”）极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。 Ⅰ.。 Ⅱ.。 Ⅲ. 。 Ⅳ.。 (2)电解精炼法提纯镓（）是工业上常用的方法，具体原理如图所示。已知：金属活动性顺序；镓的化学性质与铝相似，在强碱溶液中以形式存在。 ①电解后，电解槽底部阳极泥中所含的金属有 。 ②电解过程中阴极的电极反应式是 。当外电路通过时，阴极得到的镓，则该电解装置的电解效率 （）。 (3)全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，该电池储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理含的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。 ①全钒液流电池放电时，a电极反应式为 。 ②隔膜2为 （填“阴”或“阳”）离子交换膜，装置B中p口流出液中主要的溶质为 （填化学式）。 ③当装置B中产生气体的总体积为（标准状况下）时，装置A中有 通过质子交换膜。 【答案】(1) 正 (2) 、 (3) 阴 2 【详解】（1）在Li-CO2电池中，Li为负极，则该电池中的CO2在正极发生电化学反应，研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，由于步骤Ⅳ需要参加，且最终产物有C单质，所以步骤Ⅲ的反应方程式为； （2）电解精炼法提纯镓时，纯金属镓作阴极，含有杂质的粗镓作阳极，电解池中的阴阳极分别与电源的负正极相接，即M为电源负极，N为电源正极，阳极上活泼性强的金属Zn、Ga失电子进入溶液中，镓离子与溶液中的氢氧根离子结合生成，然后在阴极得电子生成镓，阳极反应为Ga-3e-+4OH-=，阴极反应为2H2O++3e-=Ga+4OH-； ①阳极为金属单质失去电子生成金属离子，已知：金属活动性顺序，则阳极放电顺序为，阳极上Zn、Ga溶解，Fe、Cu沉在电解槽底部形成阳极泥，则电解后，电解槽底部阳极泥中所含的金属有Fe、Cu； ②根据分析，电解过程中在阴极得电子生成镓，阴极的电极反应式是，阴极得到的镓，，由阴极的电极反应式可知，0.05mol Ga反应时阴极得到电子为0.05mol×3=0.15mol，当外电路通过时，则该电解装置的电解效率； （3）A为原电池，B为电解池，Y区生成O2，X区生成H2，则d电极为阳极，c电极为阴极，a电极为正极，b电极为负极； ①全钒液流电池放电时，a电极为正极，溶液中得到电子和氢离子反应生成VO2+和水，其电极反应式为； ②c电极为阴极，水中得到电子生成H2和OH-，OH-与废水中的反应生成NH3∙H2O，p口流出液含有的溶质为，则隔膜1为阳离子交换膜，p口流出液含有的溶质为；d电极为阳极，水失去电子生成O2和H+，d电极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，H+与结合为HNO3，则隔膜2为阴离子交换膜，q口流出液含有的溶质为HNO3； ③装置B电解的本质是电解水，反应方程式为，装置B两电极每产生3mol气体时转移4mol电子，装置A有4mol H+通过质子交换膜，在标准状况下，装置B中产生气体的总体积物质的量为，装置A中有2mol H+通过质子交换膜。 20．树叶上镀铜可以长久保存，且具有一定艺术性和鉴赏价值。某兴趣小组探究榕树叶表面镀铜的工艺。 资料：酸性条件下，  。 (1)由废铜屑制备酸性硫酸铜溶液。取一定量的废铜屑置于 (填仪器名称)中焙烧，再用稍过量的稀硫酸溶解冷却后的粉末，得到酸性硫酸铜溶液。 (2)除蜡。除去榕树叶表面酯类蜡质层的方法是 。 (3)敏化。洗净后的树叶用新制的1%溶液浸泡敏化30s。久置的溶液易变质，若变质过程只生成溶液和沉淀，其化学方程式为 。 (4)活化。将敏化后的树叶洗净，放入银氨溶液与甲醛混合溶液中，控制40℃左右浸泡5min。 ①配制银氨溶液：将 (填试剂)滴入溶液A，直到出现 现象时停止滴加。 ②控制40℃应采用的加热方式为 ，实验后、容器壁上的银镜可用 (填试剂)的稀溶液除去。 (5)电镀。将活化后的树叶放入酸性硫酸铜溶液中进行电镀。电镀时，铜阳极反应的历程如下： a．； b． ①纯铜作阳极时，电镀时会产生阳极泥(铜粉)，说明铜阳极反应的决速步骤是 (填“a”或“b”)。 ②电镀时，通过搅拌等方式向酸性硫酸铜溶液中鼓入空气，能减少阳极泥的产生，其原因是 。 ③Cu的密度为，电镀过程的电化当量为。若流经树叶表面的电流密度为且阴极没有副反应，则形成0.050cm厚度铜镀层需要 min。(铜的电化当量是一个常数，指单位电量所析出铜的质量大小，其中电量=电流×时间；电流密度，是指单位面积所通过的电流大小) 【答案】(1)坩埚 (2)热碱溶液浸泡，水洗 (3) (4) 氨水 沉淀恰好消失 水浴加热 硝酸 (5) b Cu+能被氧化 6.25 【详解】（1）固体灼烧在坩埚中进行，故取一定量的废铜屑置于坩埚中焙烧； （2）酯在碱性溶液中发生水解反应更快更彻底且生成溶于水的产物，故除去榕树叶表面酯类蜡质层的方法是用热碱溶液浸泡，水洗； （3）SnCl2中二价锡有还原性，会被空气中的氧气氧化，若变质过程只生成SnCl4溶液和Sn(OH)Cl沉淀，化学方程式为6SnCl2+O2+2H2O=4Sn(OH)Cl↓+2SnCl4； （4）①将氨水滴入硝酸银溶液至沉淀恰好溶解时得到银氨溶液，故将氨水滴入溶液A，直到出现沉淀恰好消失现象时停止滴加； ②水浴加热的特点是受热均匀且易于控制温度，故温度不超过100℃时，可以采用水浴加热，试管壁上的银可以用稀硝酸洗涤； （5）①决速步骤是速率慢的一步，电镀时会产生阳极泥(铜粉)，说明b反应更慢，所以有一价铜离子歧化得到铜，故决速步骤是b； ②由于阳极泥是一价铜离子歧化产生，所以鼓入空气，氧化一价铜离子，能减少阳极泥的产生； ③单位面积上的铜镀层含铜质量为g，故需要通电时间为6.25min。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$