高2024届高2024级高中化学第一轮复习配套学案第六章专项提能特训13

由天下分享时间：2024/12/3 20:14:43 加入收藏我要投稿点赞

专项提能特训13 电解原理在工农业生产中的应用

1.城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路,当有电流泄漏并与金属管道形成回路时,就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示,但若电压等条件适宜,钢铁管道也可能减缓腐蚀,此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是( )

A.该装置能够将电能转化为化学能

B.管道右端腐蚀比左端快,右端电极反应式为Fe－2e===Fe2 C.如果没有外加电源,潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀 D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜答案 B

【解析】该装置相当于电解池,能将电能转化为化学能,A正确；左端是阳极,腐蚀得更快,B错误；如果没有外加电源,潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应,所以发生的是吸氧腐蚀,C正确；根据题意,此种腐蚀较慢,所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜,D正确。

2.我国预计在2024年前后建成自己的载人空间站。为循环利用人体呼出的CO2并提供氧气,我国科学家设计了一种装置(如图所示),实现“太阳能→电能→化学能”转化,总反应为2CO2===2CO＋O2,下列有关说法不正确的是( )

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A.该装置属于电解池

B.X极发生氧化反应,Y极发生还原反应 C.人体呼出的水蒸气参与Y极反应： CO2＋H2O＋2e===CO＋2OH

D.X极每产生标准状况下22.4 L气体,有2 mol的OH从Y极移向X极答案 D

【解析】 A项,该装置实现“太阳能—电能—化学能”转化,将电能转化为化学能的装置为电

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解池,正确；B项,根据图中电子的流向“X→Y”可知,X极为阳极,失电子发生氧化反应,Y为阴极,得电子,发生还原反应,正确；C项,Y为阴极,根据总反应可知,阴极为CO2得电子,生成CO,电极反应为CO2＋H2O＋2e===CO＋2OH,正确；D项,X极为阳极,OH放电生成氧气,电极反应为4OH－4e===2H2O＋O2↑,生成1 mol O2,阳极有4 mol OH

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放电,根据溶液电中性原理,X电极区阴离子减少,则会有4 mol OH从Y极透过阴离子交换膜移向X极,使得溶液保持电中性,错误。

3.(2024·成都市龙泉中学月考)双极膜(BP)是阴、阳复合膜,在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H和OH,作为H和OH离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl,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( )

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A.阴极室发生的反应为2H＋2e===H2↑ B.M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜 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气体答案 D

【解析】阴极室氢离子得电子生成氢气,发生的反应为2H＋2e===H2↑,故A正确；阴极生成氢氧化钠,钠离子穿过M进入阴极室,所以M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜,故B正确；若去掉双极膜(BP),氯离子进入阳极室放电生成氯气,故C正确；电路中每转移1 mol电子,阳极生成0.25 mol氧气、阴极生成0.5 mol氢气,两极共得到0.75 mol气体,故D错误。

4.(2024·太原质检)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是( )

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A.Zn与电源的负极相连 B.ZnC2O4在交换膜右侧生成

C.电解的总反应为2CO2＋Zn=====ZnC2O4 D.通入11.2 L CO2时,转移0.5 mol电子答案 C

电解

【解析】电解过程中Zn被氧化,作阳极,所以Zn与电源的正极相连,A错误；Zn2透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O24形成ZnC2O4,B错误；没有给出气体所处的温度和压强,D错误。

5.用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是( )

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A.阴极与阳极产生的气体体积比为1∶2 B.b极的电极反应式为2H2O－2e===O2↑＋4H C.产品室中发生的反应是B(OH)3＋OH===B(OH)4 D.每增加1 mol H3BO3产品,NaOH溶液增重22 g 答案 D

【解析】由图可知,b电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成O2和H,a电极为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH,原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室,溶液中c(NaOH)增大,原料室中B(OH)4通过阴膜进入产品室,b极室中氢离子通过阳膜进入产品室,B(OH)4、H发生反应生成H3BO3；a、b电极反应式分别为2H2O＋2e===H2↑＋2OH、2H2O－4e===O2↑＋4H,理论上每生成1 mol产品,b极生成1 mol H、a极生成0.5 mol H2,质量减少1 g,此时1 mol Na进入NaOH溶液中即增重23 g,故NaOH溶液增重22 g。

6.SO2和NOx是主要大气污染物,利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是( )

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A.a极为直流电源的负极,与其相连的电极发生还原反应 B.阴极得到2 mol电子时,通过阳离子交换膜的H为2 mol

C.吸收池中发生反应的离子方程式为：2NO＋2S2O24＋2H2O===N2＋4HSO3 D.阳极发生的反应式为SO2＋2e＋2H2O===SO24＋4H 答案 D

【解析】 A项,阴极发生还原反应,亚硫酸氢根离子得电子生成硫代硫酸根离子,a是直流电源

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的负极,正确；B项,阴极发生还原反应,电极反应式为：2HSO3＋2e＋2H===S2O24＋2H2O,阴极得到2 mol电子时,通过阳离子交换膜的H为2 mol,正确；C项,硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气,离子反应方程式为：2NO＋2S2O24＋2H2O===N2＋4HSO3,正确；D项,阳极发生失去电子的氧化反应,错误。

7.某混合物浆液中含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组设计了利用石墨电极电解的分离装置(如图所示),使浆液分离成固体混合物和含铬元素的溶液,并回收利用。下列说法中错误的是( )

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A.a极室的电极反应式为2H2O＋2e===2OH＋H2↑ B.上述装置中a电极室的电极可换成金属铁 C.电解后,b极室得到Na2SO4和Na2CrO4的混合液

D.若电解后b极室溶液含Cr元素0.52 g,则电路中通过0.02 mol e 答案 C

【解析】通过装置图可知CrO4要透过阴离子交换膜向b极移动,可知a为阴极,b为阳极,则a极室的电极反应式为2H2O＋2e===2OH＋H2↑,A说法正确；a极上发生还原反应,故将电极换成铁电极,Fe不会被消耗,B说法正确；电解时b极发生反应：2H2O－4e===O2↑＋4H,b极产生H,发生反应2CrO24＋2H

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Cr2O27＋H2O,因此b极室还有Cr2O7存在,C说法错误；

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0.52 g铬元素的物质的量为0.01 mol,说明有0.01 mol CrO24透过阴离子交换膜,则电路中通过0.02 mol电子,D说法正确。

8.(2024·山东菏泽一模)用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8),电解池两极材料分别为Fe和石墨,工作一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是( )

A.X是铁电极,发生氧化反应 B.电子流动的方向：B→Y,X→A

C.正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋2e===3Li2S4

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D.锂电极减重0.14 g时,电解池中溶液减重0.18 g 答案 D

【解析】电解法制备Fe(OH)2,则铁作阳极,根据题给总反应可知,金属锂发生氧化反应,作电池的负极,所以Y为阴极,故X是铁电极,故A项正确；电子从原电池的负极流至电解池的阴极,然后从电解池的阳极流回到电池的正极,即电子从B电极流向Y电极,从X电极流回A电极,故B项正确；由图示可知,电极A发生了还原反应,即正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋2e

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===3Li2S4,故C项正确；锂电极减重0.14 g,则电路中转移0.02 mol电子,电解池中发生的总反应为Fe＋2H2O=====Fe(OH)2＋H2↑,所以转移0.02 mol电子时,电解池中溶液减少0.02 mol H2O,即减轻0.36 g,故D项错误。

9.现代工业生产中常用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液以吸收有毒的H2S气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是( )

电解

A.H从电解池左槽迁移到右槽

B.左槽中发生的反应为2Cl－2e===Cl2↑ C.右槽的电极反应式为2H＋2e===H2↑ D.FeCl3溶液可以循环利用答案 B

【解析】由图可知,右槽产生H2,则右侧惰性电极为阴极,阳离子向阴极移动,则H从电解池左槽迁移到右槽,A正确；左槽惰性电极为阳极,由于还原性：Fe2>Cl,则电极反应式为2Fe2

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