内容正文:
课时3电解池的工作原理
白题
基础过关
限时:25min
题型1
电解池的构成及工作原理
准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,
1.(2024·江苏南通高二检测)某电解池装置如
下列说法正确的是
(
图所示,下列有关分析完全正确的是(
A.原混合溶液中c(K+)为2mol·L
B.上述电解过程中共转移6mol电子
c直流电源d
C.电解得到的Cu的物质的量为0.5mol
P离子方
D.电解后溶液中c(H)为2mol·L
Q离子)
4.(2025·辽宁沈阳高二期中)为实现“碳中和”
选项
目标,实现C02循环利用,现利用双极膜电解
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
含有HC0?的溶液,使HCO?转化成碳燃料,
d电极
正极
正极
负极
负极
实现了C0,的还原流动。电解池如图所示,
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
双极膜中水电离出的H和OH在电场作用下
题型2电解的相关计算
可以向两极迁移。下列说法正确的是()
多孔石墨电极
双极膜
2.(2025·河北衡水高二月考)在如图串联装置
中,通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出
CO
现红色固体。下列说法不正确的是
HCO溶液
电源
稀溶液
C
A.银电极与电源正极相连
B.工作一段时间后,阳极区溶液pH不变
C.阴极电极反应式为HC0,+2e+3H
KCI溶液
CuSO,溶液
AgNO溶液
甲
丙
C0↑+2H,0
A.乙中左侧电极反应式为Cu++2e=Cu
D.双极膜中有0.1molH,0电离,则阳极附近
B.电解过程中丙中溶液酸碱性无变化
理论上产生0.05mol02
C.向甲中加入适量的盐酸,不能使溶液恢复
重难聚焦]
到电解前的状态
题型
电解液的复原
D.当甲中产生4.48L气体时,丙中Cu电极质
5.用惰性电极电解下列溶液一段
量增加21.6g
时间后再加入一定量的某种物
3.(2024·江苏南通高二期中)500mLKN03和
质(括号内物质),能够使溶液恢复到原釆的
成分和浓度的是
Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO;)=
A.AgNO(AgNO)B.NaOH(H,O)
6.0mol·L1,用石墨做电极电解此溶液,当通
C.NaCl(NaCl)
D.CuSO[Cu(OH)2]
电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标
选择性必修第-册·SJ黑白题020
黑题应用提优
限时:35min
1.(2025·湖南张家界高三期中)以0.1mol·L1
均有极性键和非极性键的断裂和生成
CuS04溶液和过量氨水为电解液,进行铁上电
C.装置工作时,阴极上发生的电极反应
镀铜的实验究装置如下图所示,电解过程
为2H*+2e=H2↑
中Fe表面未观察到气体,一段时间后Fe表面
D.缩水甘油能在NaOH醇溶液加热条件下发
有致密红色固体,经检验电解液中无F®元素
生消去反应
[已知:溶液中c(Cu2+)相对较小时,Cu析出3.(2024·江苏南京高二月考)H,S气体有高毒
缓慢,可导致析出层致密]。下列叙述错误
性和强腐蚀性,电化学法处理H,S的工作原
的是
理如图所示。下列说法正确的是
()
质子
电源
VO片H,S
反应池
0.1mol·L1CS04溶液+过量氨水
A.Cu电极与电源的正极相连
稀H,S0,电解池
VO2+S
B.阴极反应式为Cu2++2e=Cu
A.电极a连接电源负极,电解时H由a极室
C.该条件下,[Cu(NH3)4]2+比Cu2+难还原
移向b极室
D.随着Fe表面析出Cu,溶液中c(Cu+)减
B.反应池中发生反应的离子方程式为
小,Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+平衡逆
2V02+H2S+2H—2V02++S↓+2H20
向移动
C.b极反应式:V02++H,0+e一V0+2H
2.双极膜电渗析法制备缩水甘油(HQ八)的原
D.电解过程中每转移2mol电子,理论上可生
成22.4LH2
理:将3-氯-1,2-丙二醇的水溶液通过膜M
4.(2024·江苏苏州高二联考)某实验小组同学
与双极膜之间的电渗析室,最终得到的缩水甘
利用如下装置对电化学原理进行了一系列探
油纯度很高(几乎不含无机盐)。在直流电场
究活动。
的作用下,双极膜复合层间的H20解离成
盐桥
OH和H+并分别通过阴膜和阳膜。下列说
(装有琼脂-KNO)
法正确的是
膜M
OH
Cu(N0,),溶液AgNO,溶液
某盐溶液
HO、
甲池
乙池
C.H.O,CI
CHO
彐双极膜
(1)甲池装置为
(填“原电池”或“电
(-)
解池”)。
A.装置工作时,3-氯-1,2-丙二醇被氧化
(2)甲池反应前两电极质量相等,工作一段时
B.3-氯-1,2-丙二醇生成缩水甘油的过程中
间后,两电极质量相差14g,则导线中通过
专题1黑白题021
mol电子。实验过程中,甲池左侧
后倒立于盛KOH溶液的水槽中,切断K,闭
烧杯中NO,的浓度
(填“增大”“减
合K2、K,通直流电,实验现象如图所示,下
小”或“不变”)。
列说法正确的是
(3)若乙池中为AgNO,溶液,则乙池发生的总
KMnO,液滴
反应方程式为
。工作一段
电流表
时间后,若要使乙池中溶液恢复原浓度,可向
溶液中加入
(填化学式)。
上电源
(4)若乙池中为NaCl溶液,在一定条件下该
装置可制备C102。已知CI02易溶于水,可
与NaOH发生反应。产生ClO,的电极反应方
A.电源中a为正极,b为负极
程式为
。
乙池中
B.试管A中的电极反应为2Ht+2e
的交换膜是
交换膜(填“阴离子”或
H2↑
“阳离子”)。
C.一段时间后滤纸条上紫红色向C处移动
(5)乙池也可用于保护金属或合金不被腐蚀,
D.电解一段时间后,切断K2、K3,闭合K1,电
此时生铁和
电极相连(填“Cu”或
流表的指针会发生偏转
“Ag”)。
6.我国科学家采用单原子Ni和纳米Cu作串联
(6)若将乙池改为精炼铜装置(粗铜含A1、
催化剂,通过电解法将C02转化为乙烯,装
Zn、Ag、Pt、Au等杂质),电解质溶液为CuS0,
置示意图如图。下列说法正确的是()
溶液,则下列说法中正确的是
阴离子交换摸Q
(填字母)。
CO
A.电解过程中,阳极减少的质量与阴极增加
的质量相等
惰性电极a
惰性电极b
B.乙池左侧电极为粗铜,发生氧化反应
C.CuS04溶液的浓度保持不变
D.杂质中Ag、Pt、Au以单质的形式沉淀到
KOH溶液
池底
A.电极a连接电源的负极,发生氧化反应
压轴挑战
B.电极b附近溶液pH增大
5.在如图所示装置中,试循
C.单原子Ni催化剂上发生反应:C02+
的电极为多孔的惰性电
2e+H20=C0+20H
为两个铂夹,夹在被Na
D.若电路中通过1.2mol电子时,理论上产
纸条上,滤纸条的中部滴有KMnO,溶液;电
生2.24L乙烯
源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液
进阶突破拔高练P05
选择性必修第一册·SJ黑白题02202+4H*+4e一2H20,所以当电路中通过4mol电子时,有4mol
H+经质子膜进入正极区,D正确。
3.A解析:该燃料电池中电极Y上02参与反应,反应中得电子,故
为正极,由于电解质为氧化物,有02存在,电极反应式为02+4e
一202;电极X是负极,煤中的C失电子,发生的反应有C+
2C0}-4e=3C02,C02+02-=C03。总反应式为C+02
C0,,因此氧化物电解质的量不会减少,A错误:结合图中信息,由分
析知,负极即电极X上发生的反应有C+2C0号-4e一3C02,C02+
02一C0,B正确:电极X为负极,原电池内部的阴离子向负极移
动,C正确:该燃料电池是把化学能直接转化为电能,而煤燃烧发电
是把化学能转化为热能,再转化为电能,故该燃料电池的能量效率更
高,D正确。
4.C解析:根据电池反应可知,铝单质失电子作负极,二氧化锰得电子
作正极,故A正确:由电池总反应,负极铝失电子转变成氢氧化铝,结
合电解质为氯化钠、氨水溶液,可知其负极反应为A】-3eˉ+
3NH3·H20一A1(OH)3+3NH4,故B正确;原电池中阴离子向负
极移动,则OH应由正极向负极移动,故C错误;由电池反应可知,
1molA1与3 mol Mn02反应,转移3mol电子,则每生成1mol
MnO0H转移1mol电子,故D正确.。
5.C解析:NaBH4中H为-1价,有强还原性,H202有强氧化性,在电
池中,NaBH4在负极失去电子,所以电极a是负极;H202在正极得到
电子,电极b为正极。由分析可知,a为负极,b为正极,电子的流向
为a→外电路→b,A项正确:由分析可知a电极上NaBH4失去电子
发生氧化反应,其电极反应为BH4+80H-8e一B02+6H20,
B项正确;在原电池中,b电极由稀NaOH变为浓NaOH,阳离子向正
极移动,所以电池放电时Na从a极区移向b极区,C项错误;由分析
可知,H202在正极得到电子,电极反应为H202+2e一20H,若电
路中转移0.6mole,则消耗H2020.3mol,即10.2g,D项正确。
6.B解析:由图可知:原电池工作时,A1作负极,失去电子发生氧化反
应:AC材料作正极,正极上发生得到电子的还原反应,正极的电极反
应式为2H20+2eH2↑+20H或2N03+10e+6H20—N2↑+
120H。反应过程中,电子由负极铝流向正极AC材料,A错误;AC
材料作正极,生成N2的电极反应式为2N03+10e+6H20一N2↑+
120H,B正确:若A1表面生成了致密的A1203,不利于1失电子发
生反应,导致去除率降低,C错误;生成H2的电极反应式为
2H20+2e=H2↑+20H,D错误。
7.D解析:电池工作时,会有一部分化学能转化为热能,因此化学能不
能全部转化为电能,A错误;在上述原电池反应中,在右边b电极上,
葡萄糖失去电子被氧化为葡萄糖酸,所以b电极为原电池的负极,a
电极为原电池的正极,电池工作时,电子由负极b电极沿导线流向正
极a电极,B错误;根据图示可知:在a电极上O2得到电子被还原为
0H,故a电极的反应式为02+4e+2H20一40H,C错误:在发生
原电池反应时,葡萄糖(C6H206)被氧化变为葡萄糖酸(C6H20,),
每有1molC6H120,生成,转移2mol电子,则转移的电子数为2×
6.02×1023,D正确。
压轴挑战
8.(1)①NHt+202—N03+H20+2H+②2N03+12H++10e
N2↑+6H20③X0.896(2)①负CH3CH20H+02一H20+
CH3COOH②从左向右
解析:(1)①在空气中,微生物将垃圾渗透液硝化,NH被0,氧化
为NO5,该反应的离子方程式为NH4+20,一NO?+H,0+2H;
②Y电极上NO结合H转化为N2和H20,发生了还原反应,为正
极,其电极反应式为2N03+12H*+10e=N2↑+6H20:③原电池中
阴离子向负极移动,所以CI向X极移动:负极反应式为2NH,-6e
=N2+6H*,据正、负两极电极反应式得出原电池总反应式为
3N03+3H+5NH3一4N2+9H20,转移0.15mole生成n(N2)=
0.04mol,标准状况下体积为0.896L。(2)①X电极上乙醇发生氧化
反应转化成乙酸,为负极,其电池总反应式为CHCH20H+02
CH3COOH+H20;②原电池工作时阳离子向正极移动,所以质子通过
交换膜从左向右迁移。
正本参考答案
专题探究2新型化学电源
黑题
专题强化
题号1234
答案CBDB
1.C解析:由图可知,在海泥细菌作用及酸性条件下,有机污染物与海
水中的硫酸根离子反应生成二氧化碳和HS,反应的离子方程式
为S0经+H++2CH20—2C02↑+HS+2H20,a极为原电池的正极,
酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水,电极反应式
为02+4e+4H一2H20,b极为负极,HS在负极失去电子发生氧
化反应生成硫和氢离子,电极反应式为HS-2e一S↓+H,则电
池总反应为02+2HS+2H*一2S↓+2H20。据分析,a极发生还原
反应,A正确;据分析,b极的电极反应为HS-2e一S+H,B正
确;若b极区生成1molS,转移2mole,b极同时生成的1mol氢离
子移向a极区,按得失电子守恒,a极氧气转化为水消耗2mol氢离
子,则a极区氢离子的物质的量减少1mol,C不正确;据分析,在海泥
细菌的作用下发生反应:S0经+H+2CH20一2C02↑+HS+
2H20,D正确。
2.B解析:根据图示装置可以知道:敏化染料(S)吸附在T02纳米空
心球表面,光照时:5(基态)加s(激发态),S“-eT0s,M电极
为电池负极,发生氧化反应,N电极为电池正极,正极发生还原反应,
电极反应式是I3+2e一3。由分析可知,N电极为电池正极,发
生还原反应,A错误;正极发生还原反应,正极的电极反应式为
【3+2e—3,B正确;敏化染料还原过程为2S*+3一2S+5,
C错误;由图可知,I与I3可互相转化,循环往复,不需要补充电解
质,D错误。
3.D解析:从锂离子的移动方向可知,电极a为正极,电极b为负极,
负极上i失电子生成锂离子,电极反应为Li-e一Li,正极上Sg
得电子生成Li2S,电极反应为xSg+16Li+16e=8Li2S。放电时,
a极为正极,b极为负极;充电时,a极为阳极,b极为阴极。放电时,
电子由负极b流出经外电路流入正极a,A正确:正极反应为xS。+
16Li*+16e一8Li2S,B正确;电极b为负极,负极上Li失电子生
成锂离子,电极反应为Li-e一i,当外电路流过0.04mol电子时,
生成的锂离子为0.04mol,b极减轻的质量为0.04mol×7g·mol1=
028g,C正确;金属锂具有强还原性,可与水反应,因此不可替换成
水溶液电解质,D错误。
4.B解析:依据题意,该电池放电时,Zn极失去电子生成Zn2+,作为负
极:则Se@C(硒@多孔石墨)为正极,Se得到电子,并与Cu2+结合形
成CuSe,发生还原反应,发生四电子转移,经过多步转化:Se一
CuSe-Cua3Se2=一Cu2-,Se一Cu2Se最后生成Cu2Se。放电时
阴离子向负极移动,据分析,放电过程中S0}流向右侧,A错误;据
分析,放电时S@C为正极,发生还原反应,B正确:放电时发生电子
转移,正极总反应为Se+2Cu2++4e=Cu2Se,CuSe=Cu3Se2
-Cu2-,Se=Cu2Se过程中铜的化合价在降低,CuSe一→Cu3Se2
是其中的某一步反应,则放电时CuSe→Cu3Se2的电极反应为
2CuSe+Cu2+2e=Cu3Se2,C错误;若中间物质Cu2-,Se中x=0.2,
则其化学式为Cu1Se,改写化学式为aCuSe·6Cu,Se,则a+2b=18,
a+b=1,
得分子,即C2与0的个数之比为1:(42)=1:8,D错误。
课时3电解池的工作原理
白题
基础过关
题号12345
答案BDAC B
1.B解析:电解池中,电子由电源的负极流出,即c是负极、d是正极
故a是阴极、b是阳极;溶液中阳离子移向阴极,则Q离子为阳离子,
故选B。
黑白题07
2.D解析:该装置有外接电源,为电解装置,通电片刻即发现乙装置左
侧电极表面出现红色固体,则乙装置左侧电极有铜析出,乙装置左侧
电极为阴极、右侧电极为阳极:甲装置左侧电极为阴极、右侧电极为
阳极;丙装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极。通电片刻即发现乙
装置左侧电极表面出现红色固体,即有铜析出,左侧为阴极,电极反
应式为Cu2++2e一Cu,A正确;在丙装置中阳极电极反应式
为Ag-e一Ag,阴极电极反应式为Ag+e一Ag,所以电解过程
中丙中溶液酸碱性无变化,B正确:甲装置中阳极电极反应为
2C1-2e=Cl2↑,阴极电极反应为2H20+2e—H2↑+20H,相
当于从溶液中逸出HC1气体,若加入盐酸,则多加了水,会导致KCl
溶液浓度减小,C正确:甲中产生4.48L气体,没有明确是否为标准
状况,不能计算气体物质的量,则不能计算丙中Cu电极析出银的质
量,D错误。
3.A解析:阳极反应为40H-4e一2H20+02↑,阴极反应为
Cu2*+2e—Cu、2H+2e—H2↑:根据阴、阳两极上转移电子相
同可列出2n(Cu)+2n(H2)=4n(02),则n(Cu)=(1mol×4-
1mol×2)÷2=1mol,C错误;溶液中c(K+)+2c(Cu2+)=c(N03),
则c(K+)=2mol·L1,A正确:根据阳极反应,产生标准状况下
22.4L02,转移4mol电子,B错误:根据电极反应,阳极消耗4mol
OH,阴极消耗2 mol H+,电解后溶液中c(H)=2mol÷0.5L=
4mol·L1,D错误。
4.C解析:根据图示,右侧HC03还原生成C0,为阴极区,则银电极为
阴极,发生反应:HC0?+2e+3H+一C0↑+2H20,与电源负极相
连;多孔石墨电极为阳极,发生反应:40H-4e=02↑+2H20,双
极膜中H+向右侧阴极移动,OH向左侧阳极移动。根据分析,银电
极与电源负极相连,A错误;根据阳极反应,工作一段时间后,氢氧化
钠浓度减小,阳极区溶液pH减小,B错误;阴极HCO;还原生成CO,
电极反应式为HC03+2e+3H一C0↑+2H20,C正确;双极膜中
有0.1molH20电离,生成0.1mol0H,结合反应40H-4e
02↑+2H20可知,阳极附近理论上产生0.025mol02,D错误。
重难聚焦
5.B解析:电解硝酸银溶液时,氢氧根离子和银离子分别在阳极和阴
极放电,要使其复原,需加入适量的氧化银;电解氢氧化钠溶液时,氢
氧根离子和氢离子分别在阳极和阴极放电,要使其复原,需加入适量
的水;电解氯化钠溶液时,氯离子和氢离子分别在阳极和阴极放电,
要使其复原,需通入适量的氯化氢:电解硫酸铜溶液时,氢氧根离子
和铜离子分别在阳极和阴极放电,要使其复原,需加入适量的氧化
铜;故选B。
黑题
应用提优
题号12356
答案D C B D C
1.D解析:利用电解原理实现铁上电镀铜,铁作阴极,铜作阳极,则
为正极,b为负极。铁上电镀铜,Cu电极与电源的正极相连,A项正
确;依题意阴极反应式为Cu2++2e一Cu,B项正确:0.1mol·L-1
CuS04溶液和过量氨水混合,铜元素主要以[Cu(NH3)4]2+的形式存
在,根据电解一段时间后“电解液中无F元素”,说明该条件下。
[Cu(NH3)4]2+比Cu2+难还原,C项正确;阳极发生Cu-2e一Cu2+
的反应,c(Cu2+)不变,平衡不移动,D项错误。
2.C解析:图示电解法原理利用3-氯-1,2-丙二醇制备缩水甘
油(HQ八),对比反应物和产物可知反应类型为取代反应。根据
元素化合价,反应前后C、H、0元素化合价均未改变,A错误;反应过
程中有C一C1键、O一H键断裂,均是极性键,B错误;H在阴极得电
子生成H2,阴极上发生的电极反应为2H*+2e—H2↑,C正确;醇
的消去反应条件为浓硫酸、加热,在NaOH醇溶液加热条件下不能发
生消去反应,D错误。
3.B解析:电极a连接电源负极,电解时H由阳极向阴极移动,故由b
极室移向a极室,A错误:根据b极进入的和产生的物质,反应池中
选择性必修第一册·SJ
发生反应的离子方程式为2V0+H2S+2H*一2V02++S↓+2H20,
B正确:b极为阳极,发生氧化反应,离子方程式为V0++H,0-e
一V0+2H*,C错误:没有指明标准状况,氢气体积不可计算,
D错误。
4.(1)原电池(2)0.1增大
(3)4AgN0,+2H,0通电4Ag+4HN0,+0,↑Ag,0
(4)C1-5e+2H20C102↑+4H+阳离子
(5)Cu(6)BD
解析:由图可知,甲池为原电池,Cu比Ag活泼,Cu作负极,Ag作正
极,乙池为电解池,左侧P电极为阳极,右侧P电极为阴极。(1)据
以上分析可知甲池装置为原电池。(2)甲池中总反应为2Ag*+Cu
Cu2++2Ag,1 mol Cu反应生成2 mol Ag时转移2mol电子,反应
前两电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差14g,导线中通过
14g
电子的物质的量为108g+32gmal=0.1mml,实验过程中,盐桥
中NO;向左池即负极迁移,甲池左侧烧杯中NO?的浓度增大。
(3)用惰性电极电解AgNO3溶液,阳极上H20失电子生成02
和H,阴极上Ag得电子生成Ag,总反应方程式为4AgNO3+2H20
通电4Ag↓+4HN0,+0,↑;若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液,阴极
生成Ag,阳极生成氧气,工作一段时间后,若要使乙池中溶液恢复
原浓度可向溶液中加入Ag20。(4)产生C102的电极反应方程式
为Cl°-5e+2H20=Cl02↑+4H;已知Cl02可与Na0H发生反
应,应防止OH移动至阳极,乙池中的交换膜是阳离子交换膜。
(5)乙池为电解池,为保护金属或合金不被腐蚀,金属应为阴极被保
护,与原电池中负极相连,此时生铁和Cu电极相连。(6)电解过程
中,阳极为粗铜,Cu极比Cu活泼的多种金属放电,阴极为纯铜,只有
铜离子得电子析出,故阳极减少的质量与阴极增加的质量不相
等,A错误;乙池左侧电极为阳极,电极材料为粗铜,发生氧化反应,
B正确;电解过程中,阳极为粗铜,Cu极比Cu活泼的多种金属放电,
阴极为纯铜,只有铜离子得电子析出,CuS04溶液的浓度减小,C错
误;阳极为粗铜,Cu极比Cu活泼的多种金属如Zn、Fe等放电生成金
属阳离子进入溶液,比铜活泼性差的金属如Au、Ag等形成阳极泥,
以单质的形式沉淀到池底,D正确。
压轴挑战
5.D解析:如果闭合K2、K3,断开K1,电解KOH溶液,由题图可知,B
电极上产生的气体体积是A电极的2倍,所以A电极上生成O2、B
电极上生成H2,因此电源中a是负极、b是正极,A错误:A电极上氢
氧根离子失去电子,电极反应为40H-4e一2H,0+02↑,B错误;
电解时,滤纸条上高锰酸根离子向阳极移动,即紫红色向D处移动
C错误;电解一段时间后,切断K2、K3,闭合K1,该装置构成燃料电
池,A作正极、B作负极,有电流产生,则电流表的指针会发生偏转,
D正确。
6.C解析:由图可知,惰性电极a为电解池的阴极,二氧化碳在单原子
镍作催化剂的条件下在阴极先得到电子发生还原反应生成一氧化
碳,电极反应式为C02+2e+H20—C0+20H,放电生成的一氧化
碳在纳米铜作催化剂的条件下在阴极得到电子发生还原反应生成乙
烯,电极反应式为2C0+8e+6H20一C2H4+80H;电极b为阳极,
氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水,电极反应
式为40H-4e一2H20+02↑。电极a为阴极,连接电源的负极,
发生还原反应,A错误:电极b为阳极,氢氧根离子在阳极失去电子
发生氧化反应生成氧气和水,电极反应式为40H-4eˉ一2H20+
O2↑,放电时消耗氢氧根离子,则电极b附近溶液pH减小,B错误;
与直流电源负极相连的电极a为电解池的阴极,在水分子作用下,二
氧化碳在单原子镍作催化剂的条件下在阴极先得到电子发生还原反
应生成一氧化碳和氢氧根离子,电极反应式为C0,+2e+H,0
C0+20H,C正确;未标明标准状况,无法计算电路中通过1.2mol电
子时,理论上产生乙烯的体积,故D错误。
黑白题08