专题09 电解池（期中真题汇编，北京专用）高二化学上学期

专题09 电解池 高频考点概览 考点01 电解池的工作原理 考点02 电解的应用 地 城 考点01 电解池的工作原理 1．(24-25高二上·北京清华大学附属中学·期中)如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水。下列说法不正确的是 A．a电极是阳极，产生黄绿色气体 B．电解饱和食盐水的离子方程式为： C．溶液中向b极移动 D．b极产生气泡，b极附近滴加酚酞后溶液会变红 【答案】B 【分析】与电源的正极相连的是阳极，和电源的负极相连的是阴极，所以a极是阳极，b极是阴极，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；电解饱和食盐水，阳极电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极电极反应式为：。 【详解】A．由分析可知，电极a是阳极，a极反应式为：，产生黄绿色气体，故A正确； B．电解饱和氯化钠溶液会产生氯气、氢气和水，因此离子方程式为：，故B错误； C．阳离子向阴极移动，b极是阴极，Na+向b极移动，故C正确； D．b极是阴极，阴极的电极反应式为：，因此b极附近滴加酚酞后溶液会变红，故D正确； 故答案选B。 2．(24-25高二上·北京丰台区·期中)以石墨作电极，电解AgNO3 溶液，可在两极分别得到Ag和O2，下列说法正确的是 A．Ag 附着在阳极：Ag+ + e-= Ag B．O2生成说明氧化性：NO> OH- C．电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱 D．电路中每转移2mol 电子，可生成2molAg 和0.5molO2 【答案】D 【分析】用惰性电极电解硝酸银溶液时，阳极上氢氧根离子放电4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极上银离子放电Ag++e-=Ag，可在两极分别得到Ag和O2，据此分析解答。 【详解】A．阴极上银离子放电Ag++e-=Ag，A错误； B．O2生成说明OH-先放电，则还原性：＜OH-，B错误； C．用石墨作电极电解AgNO3溶液的离子方程式为：4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+，溶液的酸性将逐渐增强，C错误； D．阳极上氢氧根离子放电4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极上银离子放电Ag++e-=Ag，电路中每转移2mol电子，可生成2mol Ag和0.5mol O2，D正确； 故答案为：D。 3．(24-25高二上·北京八一学校·期中)我国科研人员发明膜电极电解器电解脱硫废水制备硫酸铵技术，下图为制备装置示意图(电解过程中溶液总体积不变)。下列说法正确的是 A．电极a为阴极 B．在a极放电的电极反应式是：3+H2O-2e-=+2 C．b极有NH3生成 D．b极电极室溶液的酸性减弱 【答案】B 【分析】该装置为电解池。如图：左边电极室中(NH4)2SO3转化为(NH4)2SO4，硫元素化合价升高，故a电极为阳极，b电极为阴极。 【详解】A．题给装置为电解池，左边电极室中(NH4)2SO3转化为(NH4)2SO4，硫元素化合价升高，发生失电子的氧化反应，故电极a为阳极，电极b为阴极，故A错误； B．在电极a上失去电子生成硫酸根离子，电极反应式为3+H2O-2e-=+2，故B正确； C．电极b为阴极，酸性条件下发生的电极反应为2H++2e−=H2↑，产生的气体为H2，故C错误； D．b极为阴极，电极反应为2H++2e−=H2↑，同时阳极产生的氢离子会通过质子交换膜迁移到阴极，所以阴极区溶液中氢离子浓度保持不变，即酸性不变，故D错误； 故选：B。 4．(24-25高二上·北京八一学校·期中)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解一段时间后铜电极上有红色的固体生成，下列说法正确的是 A．铜电极发生的是还原反应 B．溶液中OH-向石墨电极移动 C．石墨电极上产生氧气 D．当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成 【答案】D 【分析】根据电解总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑，可以知道金属铜为阳极材料，在阳极发生失电子的氧化反应，在阴极上是氢离子发生的电子的还原反应，根据电极反应计算生成的Cu2O。 【详解】A．铜电极失电子，发生氧化反应，故A错误； B．电解池中阴离子向阳极移动，则OH-向铜电极移动，故B错误； C．电解总反应：2Cu+H2OCu2O+H2↑，金属铜失电子，说明金属铜作阳极，石墨做阴极，在阴极上是溶液中的氢离子得电子，产生氢气，故C错误； D．反应2Cu+H2OCu2O+H2↑，失电子物质的量为2mol，生成氧化亚铜1mol，所以当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，故D正确； 故选：D。 5．(24-25高二·北京昌平一中·期中)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4其工作原理如图所示，两端隔室中的离子不能进入中间隔室。下列说法不正确的是 A．铜电极连接电源的负极 B．阳极电极反应式为： C．离子交换膜a是阳离子交换膜 D．甲溶液可循环利用 【答案】B 【分析】根据工业上电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，故铁做阳极，电极反应为：Fe-6e-+8OH-=+4H2O，导致阳极室阴离子所带负电荷减少，故中间隔室中的OH−移向阳极室；铜棒做阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，故电极反应为2H2O＋2e-=H2↑＋2OH−，导致阴极室溶液产生大量OH−，则吸引中间隔室中的Na+移向阴极室，故所得溶液甲为浓的NaOH溶液，中间隔室中的NaOH溶液浓度降低，据此分析解题。 【详解】A．经分析可知，铜棒做阴极，与电源负极相连，故A正确； B．根据工业上电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，铁做阳极，电极反应为：Fe-6e-+8OH-=+4H2O，故B错误； C．通过离子交换膜a的是Na+，故为阳离子交换膜，故C正确； D．甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，故可再循环利用于该电解池，故D正确； 故答案选B。 6．(24-25高二上·北京·期中)为探究电解的离子放电规律，进行如下实验： 序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极产物 阴极产物 ① 石墨 石墨 溶液 ② 石墨 石墨 溶液 ③ 石墨 石墨 溶液 ④ 铜 石墨 溶液 ⑤ 石墨 石墨 熔融液 下列说法错误的是 A．对比①②可知，阴极离子放电顺序是 B．对比①③可知，阳极离子放电顺序是 C．对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电 D．对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液 【答案】D 【详解】A．由①可知铜离子的氧化性强于氢离子，由②可知氢离子的氧化性强于钠离子，得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电，所以对比①②可知，阴极离子放电顺序是，故A正确； B．由①可知阴离子放电顺序：，由③可知阴离子放电顺序：，所以阳极阴离子放电顺序是，故B正确； C．电解池的阳极若是活泼电极，则金属电极本身失电子，发生氧化反应，对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电，故C正确； D．由①可知，电解氯化铜溶液可得到金属铜，故D错误； 故选：D。 7．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是 A．离子交换膜可用阳离子交换膜 B．电源的左端为负极 C．装置a中离子反应方程式为 D．装置b中的总反应为 【答案】B 【分析】含二氧化硫和二氧化碳的废气通入碳酸氢钠溶液中，二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳和亚硫酸钠，二氧化碳气体通入装置b的右室，CO2在电源右侧电极上反应生成HCOOH，则CO2得电子，右侧电极为阴极，电极反应式为；碳酸氢钠和亚硫酸钠混合溶液通入装置b的左室，左侧电极上亚硫酸根离子失电子生成硫酸根离子，则左侧电极为阳极，电极反应式为，据此分析； 【详解】A．阴极和阳极电极反应式都有H＋参与：离子交换膜应该选用阳离子交换膜，A正确； B．电源的左端为阳极，连电源的正极，B错误； C．装置a中，二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应生成亚硫酸钠和二氧化碳：，C正确； D．由分析中电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为，D正确； 故选B。 8．(24-25高二上·北京·期中)某同学用如下装置进行实验①和②，在相同时间内，记录现象如下（溶液的温度变化均不明显）。 实验装置 实验序号 电极材料 实验现象 ① 铂 两极均产生大量无色气泡，两极区的溶液均未见白色浑浊 ② 石墨 两极均产生大量无色气泡，阴极区未见白色浑浊， 阳极区产生白色浑浊，分离出该白色固体，加酸溶解，产生气泡 根据实验现象，下列说法正确的是 A．①②中，阴极的电极反应式：2H2O－4e− == O2↑+ 4H+ B．②中，白色浑浊的主要成分是Ca(OH)2 C．②中，产生白色浑浊的主要原因是电解过程消耗水 D．②中，产生白色浑浊与阳极材料被氧化生成CO32−有关 【答案】D 【详解】A. 惰性电极电解石灰水溶液，在阴极，水电离出的氢离子得电子变为氢气，促进水的电离，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，A错误； B. ②阳极区产生白色浑浊，分离出该白色固体，加酸溶解，产生气泡，说明该白色沉淀为碳酸钙，B错误； C. ②中，阳极中氢氧根离子失电子变为氧气，氧气与电极材料石墨反应生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，这是主要原因，C错误； D. 阳极中氢氧根离子失电子变为氧气，氧气与电极材料石墨反应生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，产生白色浑浊与阳极材料被氧化生成有关，D正确； 正确选项为D。 9．(24-25高二上·北京海淀·期中)镍氢电池广泛用于油电一体的混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 I．某品牌镍氢电池的总反应为，其中，MH 为吸附了氢原子的储氢合金。下图为该电池放电时的工作原理示意图。MH (1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极A 是 (填“正极”或“负极”)。 ②正极的电极反应式为 。 (2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，此时电极A 附近的pH (填“变大”“不 变”或“变小”)。 Ⅱ．该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如下。 已知：稀H2SO4 和NaOH 溶液均通过电解Na2SO4 溶液获得，装置如下图，其中，阴离子交换膜可选择性透过阴离子，阳离子交换膜可选择性透过阳离子。 (3)图中，电极C 为电解池的 (填“阴极”或“阳极”)。 (4)产生 NaOH 的是 (填“甲池”“乙池”或“丙池”)，结合化学用语说明产生NaOH 的原理： 。 (5)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体134.4 L(标准状况下)，理论上可回收得到Ni(OH)2(摩尔质量为 93 g·mol−1)的质量为 g。 【答案】(1) 负极 NiOOH+e－+H2O=Ni(OH)2+OH－ (2)变大 (3)阳极 (4) 丙池 2H2O+2e－=H2↑+2OH－，Na+经阳离子交换膜从乙池进入丙池 (5)558 【分析】电池放电时为原电池，根据电子移动方向可以判断电极A为负极，B为正极；结合电池总反应可知负极发生：，正极发生：。 【详解】（1）据分析，电子由A流出，电极A为负极；B为正极，发生还原反应：； （2）充电时A为电解池阴极发生还原反应：，A附近氢氧根离子浓度增大，pH变大； （3）根据钠离子的移动方向可知，电极C为电解池的阳极； （4）钠离子移动的方向可判断：电极D为电池阴极发生：，钠离子从乙池迁移进入丙池，因此在丙池中产生氢氧化钠； （5）阴极发生：，则有22.4LH2~93gNi（OH）2，则有134.4L气体时理论上可回收得到Ni(OH)2的质量为。 地 城 考点02 电解的应用 10．(24-25高二上·北京师范大学第二附属中学·期中)如图为电镀实验装置，下列有关叙述不正确的是 A．电镀时，待镀铁制品应与直流电源负极相连 B．通电后，溶液中的移向阳极 C．镀铜时，理论上阳极和阴极的质量变化相等 D．待镀铁制品增重0.64g，电路中通过的电子为0.01mol 【答案】D 【分析】电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极。待镀铁制品作阴极发生还原反应，铜片作阳极发生氧化反应。 【详解】A．电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，待镀铁制品作阴极应与直流电源负极相连，A正确； B．电镀时溶液中的阴离子移向阳极，故移向阳极，B正确； C．镀铜时，阴极发生还原反应；铜片作阳极发生氧化反应，理论上阳极减少的铜和阴极的增加的铜的质量相等，C正确； D．待镀铁制品增重0.64g，即阴极生成的铜为0.01mol，根据电极反应式可知电路中通过的电子为0.02mol，D错误； 故答案为：D。 11．(24-25高二上·北京·期中)金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是(已知氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e-=Ni B．电解后，Cu和Pt沉降在电解槽底部的阳极泥中 C．电解后，溶液中存在的离子只有Fe2+和Zn2+ D．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 【答案】B 【详解】A．阳极发生氧化反应，根据氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+可知，发生电极反应：、、，A错误； B．Pt和Cu金属性弱于Ni，Ni被氧化损耗后Cu和Pt沉降在电解槽底部的阳极泥中，B正确； C．根据金属性强弱可知，电解后，溶液中存在阳离子：、、和，C错误； D．阳极失电子被氧化的有Zn、Fe和Ni，而阴极被还原的金属只有Ni，根据得失电子守恒，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，D错误； 答案选B。 12．(23-24高二上·北京丰台区·期中)利用图示装置可以获得金属钙，并用钙还原二氧化钛制备金属钛，下列说法不正确的是 A．在制备金属钛前后，整套装置中的总量减少 B．阳极的电极反应式为 C．若用铅蓄电池作为该装置的供电电源，“—”接线柱应该连接电极 D．阴极的电极反应式为 【答案】A 【分析】由图可知，与直流电源正极相连的石墨电极是电解池的阳极，氧离子作用下石墨在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为，钛网电极槽为阴极，钙离子在阴极得到电子发生还原反应生成钙，电极反应式为，放电生成的钙与二氧化钛高温下反应生成钛，反应的化学方程式为，则生成钛的总反应为。 【详解】A．由分析可知，生成钛的总反应为，则在制备金属钛前后，整套装置中氧化钙的总量不变，故A错误； B．由分析可知，与直流电源正极相连的石墨电极是电解池的阳极，氧离子作用下石墨在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为，故B正确； C．铅为铅蓄电池的负极，所以用铅蓄电池作为电解池的供电电源时，“—”接线柱应该连接铅电极，故C正确； D．由分析可知，钛网电极槽为阴极，钙离子在阴极得到电子发生还原反应生成钙，电极反应式为，故D正确； 故选A。 13．(24-25高二上·北京清华大学附属中学·期中)是一种重要的化学品，其合成方法不断发展。以下为制备的装置示意图。(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移) (1)甲装置能将 能转变成 能。 (2)过高时会分解。结合化学用语解释电解一段时间后，甲装置a极区溶液基本不变，原因是 。 (3)乙装置左室发生的电极反应式为 。 (4)双极膜中的x膜是 交换膜。(填字母) A．阴离子        B．阳离子 (5)参与反应，生成的数目为 。 (6)下列说法不正确的是 。 a．甲装置工作一段时间后，b极生成的与a极消耗的等量 b．乙装置反应过程中不需补加稀 c．乙装置中转化总反应： 【答案】(1) 电 化学 (2)a极的电极反应为，由质子交换膜迁移至a极区且物质的量与产生的物质的量相等 (3) (4)A (5)0.5 (6)ac 【分析】甲装置用空气和水电解的方式制备H2O2，a极为电解池阴极，氧气发生还原反应生成过氧化氢，b极为电解池阳极，发生氧化反应生成氧气；乙装置为原电池，根据图中电子移动方向可知，左侧电极为负极，负极上失电子生成，右侧电极为正极，正极上O2得电子生成H2O2，负极反应式为，正极反应式为，所以总反应为，原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极。 【详解】（1）甲装置是电解池，电解池能将电能转变成化学能。 （2）电解时a极为电解池阴极，电极反应为，pH升高，b极为电解池阳极，电极反应为，生成H+，由质子交换膜迁移至a极区且物质的量与产生的物质的量相等，因此能保持a极附近溶液的pH不变。 （3）根据分析，乙装置左侧电极为负极，反应式为。 （4）原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，根据分析，乙装置左侧电极为负极，因此双极膜中的x膜是阴离子交换膜； 答案选A。 （5）根据硫原子守恒，每参与反应，就消耗0.5mol，而乙装置的总反应为，由关系式可知，每消耗0.5mol，生成0.5molH2O2。 （6）a．甲装置a极反应为，b极反应为，根据电荷守恒，b极生成的与a极消耗的的物质的量之比为1:2，a错误； b．乙装置中转化总反应：，根据总反应可知，右侧消耗H+的量等于迁移过来H+的量，硫酸的总量不变，所以反应过程中不需补加稀H2SO4，b正确； c．根据分析，乙装置中转化总反应：，c错误； 答案选ac。 14．(24-25高二上·北京交通大学附属中学·期中)碘酸钾是一种重要的无机物，可用作食盐中的加碘剂。其制备方法如下： I．过氧化氢氧化法 资料：碘酸是弱酸 (1)合成步骤中加快化学反应速率的措施是 。 (2)合成步骤中的化学方程式为 。 (3)当合成温度高于70℃，碘酸钾产率会降低，请写出可能的两种原因 。 Ⅱ．氯酸钾氧化法 (4)在稀硝酸介质中，用氯酸钾氧化碘单质，然后用氢氧化钾中和碘酸氢钾[KH(IO3)2]，补全反应的化学方程式： 。 ， (5)相对于氯酸钾氧化法，过氧化氢氧化法的优点是 。 Ⅲ．电解法 (6)先将一定量的I2溶于过量的KOH溶液，发生反应：，将反应后溶液加入阳极区，制备纯度较高的碘酸钾。写出阳极的电极反应式 。阴极区出口排出 溶液。 【答案】(1)粉碎、70℃、催化剂 (2) (3)双氧水分解、碘单质升华、催化剂活性降低 (4) (5)产物无污染 (6) I--6e-+6OH-=+3H2O 浓KOH 【分析】向粉碎的I2中加入H2O2，在70℃和催化剂的作用下，反应生成HIO3和H2O，然后再加入K2CO3溶液，调节溶液至中性，生成KIO3和CO2及H2O，将所得溶液蒸发结晶、过滤、洗涤、烘干得到KIO3晶体。 【详解】（1）在合成步骤中，加快化学反应速率的措施有将碘单质粉碎、使用催化剂、反应温度控制在70℃左右等； （2）由流程分析可知：合成步骤中I2和H2O2应生成HIO3和H2O，根据化合价升降守恒和原子守恒，可得该反应的化学方程式为：I2+5H2O22HIO3+4H2O； （3）当合成温度若高于70℃，双氧水会分解、碘单质可能升华、催化剂活性也会降低，这些都会导致碘酸钾产率会降低，故反应温度应该控制在70℃左右； （4）由题意可知：KClO3氧化I2单质，生成碘酸氢钾[KH(IO3)2]，KClO3一般被还原为KCl，根据原子守恒和化合价升降守恒，可得该反应的化学方程式为：； （5）根据反应产物之间的比较，可知过氧化氢氧化法的优点是产物无污染； （6）由题意可知：反应后溶液的中含有KI和KIO3，加入阳极区电解后可以得到纯度较高的KIO3，即KI在阳极失去电子，发生氧化反应生成了KIO3，根据原子守恒和电荷守恒，结合溶液显碱性，可得阳极的电极反应式为：I--6e-+6OH-=+3H2O； 阳极反应后消耗OH-，使阳离子浓度增大，K+通过阳离子交换膜进入阴极区，水电离产生的H+在阴极上得到电子被还原为H2逸出，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，K+与OH-结合生成的KOH从阴极流出，故阴极区出口排出KOH溶液。 15．(24-25高二上·北京八一学校·期中)氯碱工业是非常重要的化学工业，针对其高能耗、易污染不断进行改进。 (1)利用氯碱厂生产的H2作燃料，将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下图所示： ①甲装置a极电极上发生的反应式 。 ②乙装置中电解饱和食盐水的总反应离子方程式为 。 ③结合电极反应解释乙装置d出口NaOH溶液浓度增大的原因 。 (2)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。利用氯碱工业，调整反应条件可以实现直接电解制备ClO2，写出阳极产生ClO2的电极反应式： 。 (3)工业上利用双极膜电渗析法可以同时制取盐酸和氢氧化钠，装置如图所示。图中双极膜中间层中的H2О电离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。 ①N表示 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 ② 室流出的为氢氧化钠溶液(选填“甲”、“乙”、“丙”)。 【答案】(1) H2-2e-+2OH-=2H2O 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ 阴极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，OH-在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此在d口导出浓度较大的NaOH溶液 (2)Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ (3) 阴 甲 【详解】（1）由图可知，甲装置为燃料电池，通入氢气的电极a为燃料电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极b为正极，水分子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子；乙装置为电解饱和食盐水的电解池，与燃料电池正极相连的c电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，电极d为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极区，所以d出口氢氧化钠溶液浓度增大； ①由分析可知，甲装置为燃料电池，通入氢气的电极a为燃料电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，故答案为：H2-2e-+2OH-=2H2O； ②由分析可知，乙装置为电解饱和食盐水的电解池，发生的反应为饱和食盐水电解生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为，故答案为：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑； ③由分析可知，乙装置为电解饱和食盐水的电解池，电极d为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极区，所以d出口氢氧化钠溶液浓度增大，故答案为：阴极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，OH-在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此在d口导出浓度较大的NaOH溶液； （2）由题意可知，阳极产生二氧化氯的反应为水分子作用下氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化氯和氢离子，电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+，故答案为：Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+； （3）由图可知，左侧石墨电极为电解池的阴极、右侧石墨电极为阳极，左侧双极膜中氢离子移向阴极室、氢氧根离子移向甲室，乙室中钠离子通过阳离子交换膜M移向甲室，则甲室流出的为氢氧化钠溶液；右侧双极膜中氢离子移向丙室、氢氧根离子移向阳极区，乙室中氯离子通过阴离子交换膜N移向丙室，则丙室流出的为盐酸，故答案为：阴；甲。 16．(24-25高二上·北京师范大学第二附属中学·期中)改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 (1)写出氯碱工业原理的离子方程式 。 (2)将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下： ①a极的电极反应式为： 。 ②下列关于乙装置说法中，正确的是 。 A．在c极区获得氯气                  B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．乙装置中向c极移动 (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 。 (4)向乙装置中的阴极区通入，能够替代水中的H＋获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出在阴极区发生反应的电极反应式 。 (5)杂质离子可造成交换膜损伤，导致迁移至阳极区，对产品质量造成不良影响。请结合化学用语说明原因 (写出2点)。 (6)用下图所示的装置模拟更换电极材料电解氯化钠溶液，请回答下列问题。 ①a、d处试纸变 色。 ②b处变红，局部褪色，请结合化学用语解释 。 ③开始反应时c无明显，此时发生反应的电极方程式为 。 【答案】(1) (2) AB (3)Cl2+H2OHCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集 (4) (5)若氢氧根迁移至阳极区，会代替Cl-失电子，生成氧气，使氯气不纯；也可能在阳极区氢氧根与氯气反应生成氯化钠和次氯酸钠，减少氯气产量 (6) 蓝 石墨（b）电极氯离子失去电子生成Cl2，2Cl--2e-=Cl2↑，Cl2+H2OHCl+HClO，盐酸显酸性，次氯酸具有漂白性，故b处变红，局部褪色 Fe-2e-=Fe2+ 【详解】（1）氯碱工业原理是采用电解食盐水的方法产生氯气和烧碱，故称为氯碱工业，离子方程式； （2）由图甲可知，甲装置为氢氧碱性燃料电池，通入燃料 H2 的a电极为负极，通入空气(O2)的b电极为正极，则c为阳极，d为阴极； ①负极电极反应为； ②A．根据分析，c电极为阳极，发生氧化反应，即，故A正确； B．根据分析，d电极为阴极，发生还原反应，即，获得氢气可以继续供给甲装置使用，故B正确； C．c为阳极，d为阴极，阳离子移向阴极，向d电极移动，故C错误； 故选AB； （3）阳极产生的氯气，氯气能够溶于水，存在着下列平衡，Cl2+H2OHCl+HClO，加入盐酸，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集； （4）若向乙装置阴极区通入氧气，氧气得电子生成氢氧根，其电极反应式为； （5）杂质离子可造成交换膜损伤，导致迁移至阳极区，对产品质量造成不良影响，原因为若氢氧根迁移至阳极区，会代替Cl-失电子，生成氧气，使氯气不纯；也可能在阳极区氢氧根与氯气反应生成氯化钠和次氯酸钠，减少氯气产量； （6）石墨电极为阳极，铁电极为阴极，则c为阳极，d为阴极，石墨（b）电极氯离子失去电子生成Cl2，2Cl--2e-=Cl2↑，c电极发生Fe-2e-=Fe2+，a、d电极发生2H2O+O2+4e-=4OH-。 ①a、d电极发生2H2O+O2+4e-=4OH-，a、d处试纸变蓝色。 ②b处变红，局部褪色，原因为石墨（b）电极氯离子失去电子生成Cl2，2Cl--2e-=Cl2↑，Cl2+H2OHCl+HClO，盐酸显酸性，次氯酸具有漂白性，故b处变红，局部褪色。 ③开始反应时c无明显现象，此时发生吸氧腐蚀，反应的电极方程式为Fe-2e-=Fe2+。 17．(24-25高二上·北京清华大学附属中学·期中)某小组同学利用下图装置对电解氯化铜实验进行了研究。 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，烧杯壁变热，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： A．阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色； B．阴极石墨上附着红色物质； C．阴极区溶液由蓝色变为绿色； D．U形管变热，冷却后阴极附近溶液仍为绿色。 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。 乙否定甲的实验依据是 (填表格中字母选项)。 (3)乙继续查阅资料： I．电解CuCl2溶液时可能产生，掺杂Cu2+后呈黄色 Ⅱ．稀释含的溶液会生成CuCl白色沉淀 Ⅲ．溶液为无色，在空气中易被氧化为深蓝色 据此乙推测：电解过程中，产生掺杂Cu2+后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。于是，设计进行如下实验： a．取电解后绿色溶液2mL，加20mL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2mL浓盐酸，加热获得含的黄色溶液。 c．冷却后向上述溶液…… d．取c中2mL溶液，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 ①实验a的目的： 。 ②写出b中生成的离子方程式： 。 ③补充c中必要的操作：冷却后向上述溶液 。 乙据此得出初步结论：电解时阴极附近生成是导致溶液变绿的原因。 ④乙进一步将步骤a、d中所得白色沉淀过滤、洗涤，进行下列实验，证实了该沉淀为CuCl。 步骤ii的实验现象是 。步骤iii的操作是 。 【答案】(1) Cl2 (2)A (3) 证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在 加入CuCl2蓝色溶液 溶液变为深蓝色 加入过量稀硝酸，再加入硝酸银溶液 【分析】以石墨作电极，电解1mol/LCuCl2溶液，在阳极，Cl-失电子生成Cl2，从石墨电极表面逸出；在阴极，Cu2+得电子生成Cu，附着在石墨电极表面。溶液中Cu2+浓度发生改变，可能使铜的存在形式发生改变，从而使溶液的颜色发生改变。 【详解】（1）电解反应发生后，在阳极产生Cl2，Cl2呈黄绿色，所以甲认为电解过程中阳极产生的Cl2是溶液变绿的原因，产生该物质的电极反应式：。 （2）乙使用U形管作电解装置，阳极生成的Cl2不能进入阴极区，但阴极区电解一段时间后仍变绿，从而否定了甲的观点。乙否定甲的实验依据是：阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色，故选A。 （3）a．取电解后绿色溶液2mL，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀，由资料Ⅱ可得出，生成CuCl白色沉淀，原溶液中含。 b．另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2mL浓盐酸，加热获得含的黄色溶液，由资料I可得出，电解CuCl2溶液时可能产生。 c．为了证实“与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色”，冷却后向上述溶液中加入CuCl2蓝色溶液。 d．取c中2mL溶液，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀，再次证实资料Ⅱ的结论。 由分析可得出： ①实验a的目的：证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在。 ②b中Cu2+与Cu、Cl-反应生成，依据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒，可得出发生反应的离子方程式：。 ③补充c中必要的操作：冷却后向上述溶液：加入CuCl2蓝色溶液。 ④将步骤a、d中所得白色沉淀过滤、洗涤，加入氨水，生成无色的，振荡使溶液与空气充分接触，被O2氧化生成深蓝色的，此时溶液中存在自由移动的Cl-，若使Cl-产生白色沉淀，需加入硝酸酸化的硝酸银溶液。 步骤ii的实验现象是：溶液变为深蓝色。步骤iii的操作是：加入过量稀硝酸，再加入硝酸银溶液。 【点睛】被O2氧化生成深蓝色的，依据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒，可得出发生反应的离子方程式为：4+O2+4H+=4+2H2O。 试卷第20页，共21页 试卷第21页，共21页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题09 电解池 高频考点概览 考点01 电解池的工作原理 考点02 电解的应用 地 城 考点01 电解池的工作原理 1．(24-25高二上·北京清华大学附属中学·期中)如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水。下列说法不正确的是 A．a电极是阳极，产生黄绿色气体 B．电解饱和食盐水的离子方程式为： C．溶液中向b极移动 D．b极产生气泡，b极附近滴加酚酞后溶液会变红 2．(24-25高二上·北京丰台区·期中)以石墨作电极，电解AgNO3 溶液，可在两极分别得到Ag和O2，下列说法正确的是 A．Ag 附着在阳极：Ag+ + e-= Ag B．O2生成说明氧化性：NO> OH- C．电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱 D．电路中每转移2mol 电子，可生成2molAg 和0.5molO2 3．(24-25高二上·北京八一学校·期中)我国科研人员发明膜电极电解器电解脱硫废水制备硫酸铵技术，下图为制备装置示意图(电解过程中溶液总体积不变)。下列说法正确的是 A．电极a为阴极 B．在a极放电的电极反应式是：3+H2O-2e-=+2 C．b极有NH3生成 D．b极电极室溶液的酸性减弱 4．(24-25高二上·北京八一学校·期中)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解一段时间后铜电极上有红色的固体生成，下列说法正确的是 A．铜电极发生的是还原反应 B．溶液中OH-向石墨电极移动 C．石墨电极上产生氧气 D．当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成 5．(24-25高二·北京昌平一中·期中)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4其工作原理如图所示，两端隔室中的离子不能进入中间隔室。下列说法不正确的是 A．铜电极连接电源的负极 B．阳极电极反应式为： C．离子交换膜a是阳离子交换膜 D．甲溶液可循环利用 6．(24-25高二上·北京·期中)为探究电解的离子放电规律，进行如下实验： 序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极产物 阴极产物 ① 石墨 石墨 溶液 ② 石墨 石墨 溶液 ③ 石墨 石墨 溶液 ④ 铜 石墨 溶液 ⑤ 石墨 石墨 熔融液 下列说法错误的是 A．对比①②可知，阴极离子放电顺序是 B．对比①③可知，阳极离子放电顺序是 C．对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电 D．对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液 7．(24-25高二上·北京理工大学附属中学·期中)回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是 A．离子交换膜可用阳离子交换膜 B．电源的左端为负极 C．装置a中离子反应方程式为 D．装置b中的总反应为 8．(24-25高二上·北京·期中)某同学用如下装置进行实验①和②，在相同时间内，记录现象如下（溶液的温度变化均不明显）。 实验装置 实验序号 电极材料 实验现象 ① 铂 两极均产生大量无色气泡，两极区的溶液均未见白色浑浊 ② 石墨 两极均产生大量无色气泡，阴极区未见白色浑浊， 阳极区产生白色浑浊，分离出该白色固体，加酸溶解，产生气泡 根据实验现象，下列说法正确的是 A．①②中，阴极的电极反应式：2H2O－4e− == O2↑+ 4H+ B．②中，白色浑浊的主要成分是Ca(OH)2 C．②中，产生白色浑浊的主要原因是电解过程消耗水 D．②中，产生白色浑浊与阳极材料被氧化生成CO32−有关 9．(24-25高二上·北京海淀·期中)镍氢电池广泛用于油电一体的混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 I．某品牌镍氢电池的总反应为，其中，MH 为吸附了氢原子的储氢合金。下图为该电池放电时的工作原理示意图。MH (1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极A 是 (填“正极”或“负极”)。 ②正极的电极反应式为 。 (2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，此时电极A 附近的pH (填“变大”“不 变”或“变小”)。 Ⅱ．该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如下。 已知：稀H2SO4 和NaOH 溶液均通过电解Na2SO4 溶液获得，装置如下图，其中，阴离子交换膜可选择性透过阴离子，阳离子交换膜可选择性透过阳离子。 (3)图中，电极C 为电解池的 (填“阴极”或“阳极”)。 (4)产生 NaOH 的是 (填“甲池”“乙池”或“丙池”)，结合化学用语说明产生NaOH 的原理： 。 (5)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体134.4 L(标准状况下)，理论上可回收得到Ni(OH)2(摩尔质量为 93 g·mol−1)的质量为 g。 地 城 考点02 电解的应用 10．(24-25高二上·北京师范大学第二附属中学·期中)如图为电镀实验装置，下列有关叙述不正确的是 A．电镀时，待镀铁制品应与直流电源负极相连 B．通电后，溶液中的移向阳极 C．镀铜时，理论上阳极和阴极的质量变化相等 D．待镀铁制品增重0.64g，电路中通过的电子为0.01mol 11．(24-25高二上·北京·期中)金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是(已知氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e-=Ni B．电解后，Cu和Pt沉降在电解槽底部的阳极泥中 C．电解后，溶液中存在的离子只有Fe2+和Zn2+ D．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 12．(23-24高二上·北京丰台区·期中)利用图示装置可以获得金属钙，并用钙还原二氧化钛制备金属钛，下列说法不正确的是 A．在制备金属钛前后，整套装置中的总量减少 B．阳极的电极反应式为 C．若用铅蓄电池作为该装置的供电电源，“—”接线柱应该连接电极 D．阴极的电极反应式为 13．(24-25高二上·北京清华大学附属中学·期中)是一种重要的化学品，其合成方法不断发展。以下为制备的装置示意图。(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移) (1)甲装置能将 能转变成 能。 (2)过高时会分解。结合化学用语解释电解一段时间后，甲装置a极区溶液基本不变，原因是 。 (3)乙装置左室发生的电极反应式为 。 (4)双极膜中的x膜是 交换膜。(填字母) A．阴离子        B．阳离子 (5)参与反应，生成的数目为 。 (6)下列说法不正确的是 。 a．甲装置工作一段时间后，b极生成的与a极消耗的等量 b．乙装置反应过程中不需补加稀 c．乙装置中转化总反应： 14．(24-25高二上·北京交通大学附属中学·期中)碘酸钾是一种重要的无机物，可用作食盐中的加碘剂。其制备方法如下： I．过氧化氢氧化法 资料：碘酸是弱酸 (1)合成步骤中加快化学反应速率的措施是 。 (2)合成步骤中的化学方程式为 。 (3)当合成温度高于70℃，碘酸钾产率会降低，请写出可能的两种原因 。 Ⅱ．氯酸钾氧化法 (4)在稀硝酸介质中，用氯酸钾氧化碘单质，然后用氢氧化钾中和碘酸氢钾[KH(IO3)2]，补全反应的化学方程式： 。 ， (5)相对于氯酸钾氧化法，过氧化氢氧化法的优点是 。 Ⅲ．电解法 (6)先将一定量的I2溶于过量的KOH溶液，发生反应：，将反应后溶液加入阳极区，制备纯度较高的碘酸钾。写出阳极的电极反应式 。阴极区出口排出 溶液。 15．(24-25高二上·北京八一学校·期中)氯碱工业是非常重要的化学工业，针对其高能耗、易污染不断进行改进。 (1)利用氯碱厂生产的H2作燃料，将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下图所示： ①甲装置a极电极上发生的反应式 。 ②乙装置中电解饱和食盐水的总反应离子方程式为 。 ③结合电极反应解释乙装置d出口NaOH溶液浓度增大的原因 。 (2)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。利用氯碱工业，调整反应条件可以实现直接电解制备ClO2，写出阳极产生ClO2的电极反应式： 。 (3)工业上利用双极膜电渗析法可以同时制取盐酸和氢氧化钠，装置如图所示。图中双极膜中间层中的H2О电离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。 ①N表示 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 ② 室流出的为氢氧化钠溶液(选填“甲”、“乙”、“丙”)。 16．(24-25高二上·北京师范大学第二附属中学·期中)改进工艺，降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。 (1)写出氯碱工业原理的离子方程式 。 (2)将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如下： ①a极的电极反应式为： 。 ②下列关于乙装置说法中，正确的是 。 A．在c极区获得氯气                  B．在d极区获得的产物，可供甲装置使用 C．乙装置中向c极移动 (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 。 (4)向乙装置中的阴极区通入，能够替代水中的H＋获得电子，降低电解电压，减少电耗。写出在阴极区发生反应的电极反应式 。 (5)杂质离子可造成交换膜损伤，导致迁移至阳极区，对产品质量造成不良影响。请结合化学用语说明原因 (写出2点)。 (6)用下图所示的装置模拟更换电极材料电解氯化钠溶液，请回答下列问题。 ①a、d处试纸变 色。 ②b处变红，局部褪色，请结合化学用语解释 。 ③开始反应时c无明显，此时发生反应的电极方程式为 。 17．(24-25高二上·北京清华大学附属中学·期中)某小组同学利用下图装置对电解氯化铜实验进行了研究。 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，烧杯壁变热，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： A．阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色； B．阴极石墨上附着红色物质； C．阴极区溶液由蓝色变为绿色； D．U形管变热，冷却后阴极附近溶液仍为绿色。 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。 乙否定甲的实验依据是 (填表格中字母选项)。 (3)乙继续查阅资料： I．电解CuCl2溶液时可能产生，掺杂Cu2+后呈黄色 Ⅱ．稀释含的溶液会生成CuCl白色沉淀 Ⅲ．溶液为无色，在空气中易被氧化为深蓝色 据此乙推测：电解过程中，产生掺杂Cu2+后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。于是，设计进行如下实验： a．取电解后绿色溶液2mL，加20mL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2mL浓盐酸，加热获得含的黄色溶液。 c．冷却后向上述溶液…… d．取c中2mL溶液，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 ①实验a的目的： 。 ②写出b中生成的离子方程式： 。 ③补充c中必要的操作：冷却后向上述溶液 。 乙据此得出初步结论：电解时阴极附近生成是导致溶液变绿的原因。 ④乙进一步将步骤a、d中所得白色沉淀过滤、洗涤，进行下列实验，证实了该沉淀为CuCl。 步骤ii的实验现象是 。步骤iii的操作是 。 试卷第20页，共21页 试卷第21页，共21页 学科网（北京）股份有限公司 $