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高三化学电解池试题答案及解析

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高三化学电解池试题答案及解析

1. 空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充放电池。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是( ）

A．当有0.1mol电子转移时，a极产生1.12L O2（标准状况下）

B．b极上发生的电极反应是：4H2O + 4e- = 2H2↑+ 4OH-

C．d极上发生的电极反应是：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O

D．c极上进行还原反应，B中的H+可以通过隔膜进入A

【答案】D

【解析】A、由图可知，a极是阴极，b极是阳极，所以a极产生氢气，当有0.1mol电子转移时生成氢气的物质的量是0.05mol，标准状况下的体积是1.12L，错误；B、b极产生氧气，发生的电极反应式为2H2O- 4e- = O2↑+ 4H+,错误；C、X气体是氢气，所以d极通入的是氢气，作原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2 - 2e- = 2H+，错误；D、c极通入的是氧气，发生还原反应，作原电池的正极，原电池中的阳离子向正极移动，所以B中的H+可以通过隔膜进入A，正确，答案选D。

【考点】考查电化学反应原理的应用

2. (14分)A～J分别表示中学化学中常见的一种物质，它们之间相互关系如下图所示（部分反应物、生成物没有列出），且已知G为主族元素的固态氧化物， A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。

请填写下列空白：

（1）A、B、C、D、E、F六种物质中所含同一种元素在周期表中位置是

；

（2）检验C溶液中阳离子方法是（写出操作，现象及结论）

；

（3）写出反应①化学方程式： ；

（4）写出反应④离子方程式： ；

（5）写出反应⑥化学方程式： ；

（6）写出反应③阳极的电极反应式： ；

（7）从能量变化角度看，反应①②③中，属于△H＜0的反应是 （填序号）。

【答案】（每空2分）

（1）第四周期 第VIII族

（2）取少量C溶液滴加KSCN，溶液不显红色，再加氯水，溶液呈红色，证明是Fe2+

（3）8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe

（4）2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑ （5）4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

（6）2O2--4e-=O2↑

（7）①②

【解析】根据反应的流程图可知F是Fe（OH）3，E是Fe（OH）2，则A是Fe，B是Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，所以Fe元素在元素周期表中的位置是第四周期第VIII族；

（2）C中的阳离子是亚铁离子，检验其方法是取少量C溶液滴加KSCN，溶液不显红色，再加氯水，溶液呈红色，证明是Fe2+

（3）G为主族元素的固态氧化物，与氢氧化钠溶液反应，且电解得I也与氢氧化钠溶液反应，所以I是Al，G是Al2O3,H是氧气，J则是偏铝酸钠。反应①是铝热反应，化学方程式8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe；

（4）反应④是Al与氢氧化钠溶液反应，离子方程式为2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑

（5）反应⑥是氢氧化亚铁在空气中变为氢氧化铁的反应，化学方程式为

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

（6）反应③是电解氧化铝，阳极是阴离子放电，电极反应式为2O2--4e-=O2↑

（7）从能量变化角度看，反应①②③中，铝热反应、燃烧反应都是放热反应，而电解反应是吸热反应，所以属于△H＜0的反应是①②。

【考点】考查物质的推断，离子的检验，化学方程式、离子方程式的书写，反应热效应的判断，物质性质的判断

3. （15分）高铁酸钾（K2FeO4）是一种高效多功能水处理剂，具有极强的氧化性。

（1）已知：4FeO42-+10H2O 4Fe(OH) 3+8OH-+3O2↑。K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有 。

同浓度的高铁酸钾在pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中最稳定的是pH= 的溶液。

（2）高铁酸钾有以下几种常见制备方法：

干法

Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物

湿法

强碱性介质中，Fe（NO3）3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液

电解法

制备中间产物Na2FeO4，再与KOH溶液反应

①干法制备K2FeO4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为____ 。

②湿法制备中，若Fe（NO3）3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：____ ________________。

③制备中间产物Na2FeO4，可采用的装置如图所示，则阳极的电极反应

式为 。

（3）比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电，其总反应为：

3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

放电时负极材料为____ ，正极反应为：____ 。

（4） 25℃时，CaFeO4的Ksp=4.54×l0-9，若要使1000 L含有2.0×l0－4 mol·L-l K2FeO4的废水中的c（FeO42－）有沉淀产生，理论上至少加入Ca（OH）2的物质的量为____ mol。

【答案】(1)K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时FeO42－被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，能够吸附水中悬浮杂质（2分） 11.50（2分）

（2）①3:1（2分）;② 2FeO42－＋Fe3+＋8OH－＝3FeO43－＋4H2O（2分） ③Fe+8OH－－6e─=FeO42─+4H2O（2分）

（3）Zn（1分） FeO42－+4H2O+3e－="=" Fe(OH)3+5OH－（2分）;（4）2.27×10-2（2分）。

【解析】 （1）在K2FeO4中Fe的化合价为+6价，具有强氧化性，能够对水进行杀菌消毒；同时FeO42－被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，表面积大吸附力强，能够吸附水中悬浮杂质，从而可以起到净化作用；根据方程式4FeO42-+10H2O4Fe(OH) 3+8OH-+3O2↑可知增大生成物OH-的浓度，可以使平衡逆向移动，从而可以减小FeO42-的反应，所以应该选择溶液碱性强的pH=11.50的溶液。（2）①干法制备K2FeO4的反应是Fe2O3+2KNO3+4KOH K2FeO4＋3KNO2+ 2H2O，在该反应中氧化剂KNO3与还原剂Fe2O3的物质的量之比为3:1；②湿法制备中，若Fe(NO3) 3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：2FeO42－＋Fe3+＋8OH－＝3FeO43－＋4H2O;③制备中间产物Na2FeO4，若采用电解的方法，则阳极Fe的电极反应式为Fe+8OH－－6e─=FeO42─+4H2O；（3）比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电，其总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。则在放电时负极材料为失去电子元素的化合价升高的物质Zn；在正极上的反应为：FeO42－+4H2O+3e－="=" Fe(OH)3+5OH－；Ksp=c(Ca2+)·c(FeO42－)≥4.54×l0-9，c(FeO42－)= 2.0×l0－4

mol/L,所以c(Ca2+)≥4.54×l0-9÷c(FeO42－)= 4.54×l0-9÷2.0×l0－4=2.27×10-5mol/L,因此n(Ca（OH）2)

≥2.27×10-5mol/L×1000L=2.27×10-2mol。

【考点】考查物质的制取原理的方程式表示、氧化还原反应的有关计算、物质的作用及沉淀溶解平衡的知识。

4. 某同学设计如下图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是

A．石墨电极与直流电源负极相连

B．用湿润KI淀粉试剂在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色

C．氢氧化钠在石墨电极附近产生， Na+向石墨电极迁移

D．铜电极的反应式为：2H+＋ 2e－＝ H2↑

【答案】D

【解析】A．若该装置是探究氯碱工业原理，则Cu电极应该与电源的负极连接，石墨电极与直流电源正极相连，错误；B．Cu电极为阴极，在阴极发生反应：2H++2e-=H2↑；在阳极C电极上发生反应：2Cl—－2e-=Cl2↑;所以用湿润KI淀粉试剂在碳电极附近检验气体，试纸变蓝色，错误；C．由于Cu电极为阴极，在阴极发生反应：2H++2e-=H2↑；破坏了附近的水的电离平衡，最终在Cu电极附近氢氧化钠产生， Na+向铜电极迁移，错误；D．铜电极的反应式为：2H+＋ 2e－＝ H2↑，正确。

【考点】考查电解原理的应用的知识。

5. （8分）氢氧化钾是重要的工业产品。请回答：

（1）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是 。

（2）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是 。 ②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因： 。

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口 (填写“A”或“B”)导出。

【答案】（1）2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑（2分）；（2） ①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（2分）；

②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大（2分）③B（2分）

【解析】（1）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；（2）①在阳极由于放电能力OH->含氧酸根离子，所以该电解槽的阳极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；②在阴极是H+放电，由于随着电解反应的进行，H＋放电，破坏了水的电离平衡，促进水的电离，最终OH－浓度增大，所以阴极附近溶液pH会增大；③由于在阳极区K+的浓度大，而且该区域的H＋放电，溶液显碱性，所以除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口是B口。

【考点】考查离子方程式的书写、电解原理的应用、反应条件的控制及物质的分离的知识。

6. 用石墨电极电解CuCl2溶液（见下图）。下列分析正确的是

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2021届高三化学二轮复习——电化学离子交换膜的分析与应用(有答案和详细解析)

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高考真题

1[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，13]采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是( )

A．阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑

B．电解一段时间后，阳极室的pH未变

C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移

D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量

2(2020·威海一模)工业电解Na2CO3溶液的装置如图所示，A、B两极均为惰性电极。下列说法正确的是( )

A．该装置可用于制备NaHCO3溶液，其中A极发生还原反应

B．生成a溶液的电极室中反应为：2H2O－4e－＋4CO2－3===O2↑＋4HCO－3

C．A极还可能有少量CO2产生，A、B两极产生的气体M和R体积比略大于2∶1

D．当c2＝1 mol·L－1，c1＝9 mol·L－1时，则另一室理论上可制备2 mol溶质a(假设右室溶液体积为0.5 L)

3(2020·全国卷Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn—CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是( )

A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)2－4

B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol

C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)2－4===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O

D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高

4．[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

①写出阳极的电极反应式：______________________________________。

2014届高三化学一轮 练出高分 6.3电解池 金属的电化学腐蚀与防护 新人教版

2014届高三化学一轮 练出高分 6.3电解池 金属的电化学腐蚀与防护 新人教版

1 2014届高三化学一轮 练出高分 6.3电解池 金属的电化学腐蚀与防护 新人教版

1．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ( )

A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣易产生铜绿

B．镀锡铁制品和镀锌铁制品的镀层破损时，镀锡铁中铁的腐蚀速率更快

C．在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀的方法叫阳极电化学保护法

D．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬

答案 B

解析 铜锌合金在空气中可组成原电池，铜为正极得到保护，不易被腐蚀，A错误；镀锡铁与镀锌铁都可以组成原电池，由于铁的活泼性强于锡，铁为负极加快其腐蚀，而镀锌铁中铁为正极得到保护，B正确；C中的方法叫牺牲阳极的阴极保护法，C错误。

2．利用如图所示装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法不正确

的是

( )

A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀

B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应

C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀

D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应

答案 B

解析 当金属作原电池正极、电解池阴极时，金属受到保护。A项，若X为锌棒，开关K置于M处，组成原电池，铁是原电池的正极，受到保护；B项，若X为锌棒，开关K置于M处，铁极是原电池正极，发生还原反应，错；若X为碳棒，开关K置于N处，组成电解池，铁作阴极，可减缓铁的腐蚀，X电极上则发生氧化反应，C、D项正确。

3．某课外活动小组用如图所示装置进行实验(电解液足量)。下列说法正确的是(

)

A．图一中若开始实验时开关K与a连接，B极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋

B．图一中若开始实验时开关K与b连接，一段时间后向电解液中加适量稀盐酸可使

2 电解液恢复到电解前的浓度

C．图二中若开始实验时开关K与a连接，电解液的浓度保持不变

D．图二中若开始实验时开关K与b连接，A极减少的质量等于B极增加的质量

高三电化学复习含答案

高三电化学复习含答案

“电化学根底〞的命题规律及其备考策略

电化学学问在高考试题中出现的频率很高，及消费生活、新材料、新科技等问题严密相连。常以新型电池为背景，考察原电池的相关学问；以电解原理的最新应用为背景，考察电解池的相关学问。主要题型是根据题目所给的信息正确书写电极反响式及电池反响式，新奇性和综合性比较强。

1．原电池——明确工作原理，学会两个推断

(1)原电池的工作原理

Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑

(2)原电池正、负极的推断方法

①根据电极材料：一般活泼金属为负极，不活泼金属或非金属为正极；燃料电池中通燃料的为负极，通氧气的为正极。

②根据反响类型：失电子发生氧化反响的是负极，得电子发生复原反响的是正极。

③根据相关流向：电子流出、电流流入、阴离子移向的电极为负极；反之那么为正极。

(3)原电池的推断

①根据形成条件：有两个活泼程度不同的电极，且及电解质溶液形成闭合回路的装置。

②铅蓄电池等二次电池：充电时为电解池，放电时为原电池。

【例1】 铜锌原电池(如图)工作时，以下表达正确的选项是( )

A．一段时间后，铜棒上有红色物质析出

B．正极反响为：Zn－2e－===Zn2＋

C．在外电路中，电流从负极流向正极

D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液

2．电解池——理解原理，重在应用

(1)电解原理

阳极放电依次：Cl－>OH－

电极反响：2Cl－－2e－===Cl2↑

阴极放电依次：Cu2＋>H＋

电极反响：Cu2＋＋2e－===Cu

(2)氯碱工业：

阳极： 阴极：

总反响式：

(3)电解硫酸铜溶液：

①惰性电极作电极：

阳极： 阴极：

总反响式：

②电解精炼粗铜时：

阳极(粗铜)： 阴极(纯铜)：

【例2】 (2021·课标全国Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图，采纳惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO2－4可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

高三化学电解原理及用

高三化学电解原理及用

质对市爱慕阳光实验学校高三化学电解原理及用

【本讲信息】

一. 教学内容：

电解原理及用

二. 教学目标

理解电解原理，掌握电极反式的书写及电解原理的用

三. 教学、难点

电解原理

［教学过程］

一、电解原理：

电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化复原反的过程；

电解池是将电能转化为化学能的装置；构成条件为：必须连接有直流电源，要有电极〔阴、阳极〕，以及电解质溶液或熔融电解质。

在电解过程中与电源正极相连的极称为阳极，在阳极上发生氧化反；与电源负极相连的极称为阴极，在阴极上发生复原反；电解质溶液中的阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。

说明：

1、电解质溶液的导电过程实质上就是其电解过程。在电解池中电子流向：电子由电源的负极→电解池的阴极，再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。溶液中离子的移动方向：溶液离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

2、电解与电离的比拟：

电离 电解

条件 电解质溶于水或熔化状态下 电解质电离后, 再通直流电

过程 电解质离解成为自由移动的离子, 如CuCl2＝Cu2＋＋2Cl－

阴、阳离子向移动, 在两极上失、得电子成为原子或分子, 如

CuCl2＝Cu〔阴极〕＋Cl2〔阳极〕

特点 只产生自由移动的离子 发生氧化复原反, 生成物质

联系 电解必须建立在电离的根底上

3、电解池与原电池的判断：

有外加电源的装置一是电解池，无外加电源的装置一是原电池, 多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；假设最活泼的电极相同时，那么两极间活泼性差异较大的是原电池，其余为电解池。

4、电解池的反原理：

放电：阳离子得到电子或阴离子失去电子。离子放电的顺序取决于离子的本性，也与离子浓度和电极材料有关。

〔1〕阳极产物的判断

先看电极，假设是活泼电极〔金属活动顺序表Ag以前，包含Ag〕，电极放电，溶液中的阴离子不放电；假设是惰性电极〔如铂、石墨〕，那么看溶液中阴离子的失电子能力。