第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
1.(山东师范大学附属中学2019届高考考前模拟)图甲为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是
A.a极应与X连接
B.N电极发生还原反应,当N电极消耗11.2 L(标准状况下) O2时,则a电极增重64 g C.不论b为何种电极材料,b极的电极反应式一定为2Cl-2e=Cl2↑
D.若废水中含有乙醛,则M极的电极反应为:CH3CHO+3H2O-10e-=2CO2↑+10H+ 【答案】C
【解析】根据题给信息知,甲图是将化学能转化为电能的原电池,N极氧气得电子发生还原反应生成水,N极为原电池的正极,M极废水中的有机物失电子发生氧化反应,M为原电池的负极。电解氯化铜溶液,由图乙氯离子移向b极,铜离子移向a极,则a为阴极应与负极相连,即与X极相连,b为阳极应与正极相连,即与Y极相连。A. 根据以上分析,M是负极,N是正极,a为阴极应与负极相连即X极连接,故A正确;B. N是正极氧气得电子发生还原反应,a为阴极铜离子得电子发生还原反应,根据得失电子守恒,则当N电极消耗11.2L(标准状况下)气体时,则a电极增重11.2L÷22.4L/mol×4÷
2×64g/mol=64g,故B正确;C. b为阳极,当为惰性电极时,则电极反应式为2C1??2e?=Cl2↑,当为活性电极时,反应式为电极本身失电子发生氧化反应,故C错误;D. 若有机废水中含有乙醛,图甲中M极为CH3CHO失电子发生氧化反应,发生的电极应为:CH3CHO+3H2O?l0e?=2CO2↑+l0H+,故D正确。
2.(黑龙江省哈尔滨市第六中学2019届高三冲刺押题卷一)处理烟气中的SO2可以采用碱吸——电解法,其流程如左图;模拟过程Ⅱ如右图,下列推断正确的是
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A.膜1为阴离子交换膜,膜2为阳离子交换膜 B.若用锌锰碱性电池为电源,a极与锌极相连 C.a极的电极反应式为2H2O一4e一=4H++O2↑
D.若收集22.4L的P(标准状况下),则转移4mol电子 【答案】B
【解析】A项、电解Na2SO3溶液时,亚硫酸根通过阴离子交换膜进入右室,Na离子通过阳离子交换膜进入左室,则膜1为阳离子交换膜,膜2为阴离子交换膜,故A错误;B项、a极为阴极,与锌锰碱性电池的负极锌极相连,故B正确;C项、a极为阴极,水在阴极得电子发生还原反应生成氢气,电极反应式为2H2O+2e一=2OH—+H2↑,故C错误;D项、由阴极电极反应式可知,若收集标准状况下22.4L H2,转移2mol电子,故D错误。
3.(北京市中国人民大学附属中学2019届高三考前热身练习)高能LiFePO4电池,多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜, 主要作用是在反应过程中只让Li通过。结构如图所示。
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+
原理如下:(1-x)LiFePO4+xFePO4+LixCn下列说法不正确的是( ) ...
LiFePO4+nC。
A.放电时,正极电极反应式:xFePO4+xLi++xe-===xLiFePO4 B.放电时,电子由负极经导线、用电器、导线到正极 C.充电时,阴极电极反应式:xLi++xe-+nC===LixCn D.充电时,Li+向左移动 【答案】D
【解析】A. 放电时,FePO4为正极,正极化合价降低得到电子发生还原反应,电极反应式为
xFePO4+xLi++xe-===xLiFePO4,故A正确;B. 放电时,作为原电池,电子由负极经导线、用电器、导线到正极,故B正确;C. 充电时,阴极化合价降低得到电子发生还原反应,电极反应式为xLi++xe-+nC===LixCn,故C正确;D. 充电时,作为电解池,阳离子向阴极移动,Li+向右移动,故D错误。
4.(湖南省长沙市雅礼中学2019届高三下学期二模)科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如左下图所示,用Cu—Si合金作硅源,在950℃下利用三层液熔盐进行电解精炼,并利用某CH4燃料电池(如下图所示)作为电源。下列有关说法不正确的是
A.电极c与b相连,d与a相连 B.左侧电解槽中;Si优先于Cu被氧化 C.a极的电极反应为CH4-8e—+4O2— ===CO2+2H2O
D.相同时间下,通入CH4、O2的体积不同,会影响硅的提纯速率 【答案】A
【解析】A项、甲烷燃料电池中,通入甲烷的a电极为负极,通入氧气的电极b为正极,根据电解池中电子的移动方向可知,c为阴极,与a相连,d为阳极,与b相连,故A错误;B项、由图可知,d为阳极,Si在阳极上失去电子被氧化生成Si,而铜没被氧化,说明硅优先于钢被氧化,故B正确;C项、甲烷燃料电池中,通入甲烷的a电极为负极,甲烷在负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳,电极反应式为CH4-8e—+4O2— =CO2+2H2O,故C正确;D项、相同时间下,通入CH4、O2的的体积不同,反应转移电子的物质的量不同,会造成电流强度不同,影响硅的提纯速率,故D正确。
5.(福州市2019届高三毕业班第三次质量检测)FFC电解法可由金属氧化物直接电解制备金属单质,西北稀有金属材料研究院利用此法成功电解制备钽粉(Ta),其原理如图所示。下列说法正确的是
4+
A.该装置将化学能转化为电能 B.a极为电源的正极
C.Ta2O5极发生的电极反应为Ta2O5+10e—=2Ta+5O2—
D.石墨电极上生成22.4 L O2,则电路中转移的电子数为4×6.02×1023
【答案】C
【解析】A.该装置是电解池,是将电能转化为化学能,故A错误;B.电解池工作时O2-向阳极移动,则石墨电极为阳极,电源的b极为正极,a极为电源的负极,故B错误;C.Ta2O5极为阴极,发生还原反应,其电极反应为Ta2O5+10e=2Ta+5O,故C正确;D.石墨电极上生成的22.4 L O2没有指明是标准状况,则其物质的量不一定是1mol,转移电子数也不一定是4×6.02×10,故D错误。
6.(陕西省西北工业大学附属中学2019届高三下学期第十二次适应性训练)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]。下列有关说法正确的是( )
23
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2—
A.a为电源的负极
B.电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将升高 C.除去尿素的反应为:CO(NH2)2+2Cl2+H2O==N2+CO2+4HCl
D.若两极共收集到气体0.6mol,则除去的尿素为0.12mol(忽略气体溶解,假设氯气全部参与反应) 【答案】D
【解析】A、由图可以知道,左室电极产物为CO2和N2,发生氧化反应,故a为电源的正极,右室电解产物H2,发生还原反应,故b为电源的负极,故A错误;B、阴极反应为6H2O+6e-=6OH-+3H2↑,阳极反应为6Cl--6e-=3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+
CO2+6HCl,根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH-、H+的数目相等,阳极室中反应产生的H+,通过质子交换膜进入阴极室与OH-恰好反应生成水,所以阴极室中电解前后溶液的pH不变,故B错误;C、由图可以知道,阳极室首先是氯离子放电生成氯气,氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳,同时会生成HCl,阳极室中发生的反应依次为6Cl--6e-=3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl,故C错误;D、如图所示,阴极反应为6H2O+6e=6OH+3H2↑,阳极反应为6Cl-6e=3Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl,若两极共收集到气体0.6mol,则n(N2)=n(CO2)=0.6×1/5mol=0.12mol,由反应CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl可知所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.12mol,故D正确。
7.(江西师范大学附属中学2019届高三三模)电渗析法淡化海水装置示意图如下,电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列,将电解槽分隔成多个独立的间隔室,海水充满在各个间隔室中。通电后,一个
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间隔室的海水被淡化,而其相邻间隔室的海水被浓缩,从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是( )
A.离子交换膜b为阳离子交换膜 B.各间隔室的排出液中,①③⑤⑦为淡水
C.通电时,电极l附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显 D.淡化过程中,得到的浓缩海水没有任何使用价值 【答案】B
【解析】图中分析可知,电极1为电解池阳极,氯离子放电生成氯气,电极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑,电极2为阴极,溶液中氢离子得到电子生成氢气,电极反应2H+2e=H2↑,实线对应的半透膜是阳离子半透膜,虚线是阴离子半透膜。A.分析可知b为阴离子交换膜,A错误;B.实线对应的半透膜是阳离子半透膜,虚线是阴离子半透膜,结合阴阳离子移向可知,各间隔室的排出液中,①③⑤⑦为淡水,B正确;C.通电时,阳极电极反应:2Cl--2e-=Cl2↑,阴极电极反应,2H++2e-=H2↑,电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显,C错误;D.淡化过程中,得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等,有使用价值,D错误。 8.(2019届北京市通州区高三年级第三次模拟考试)我国科学家设计二氧化碳熔盐捕获及电化学转化装置,其示意图如下:
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下列说法不正确的是 ...
2020版领军高考化学真题透析第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护(高效演练)
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