2021届高三精准培优专练19,,电解质溶液电解规律,教师版

　例 1．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可通过电解 Na 2 SO 4 溶液来生产 NaOH 溶液和 H 2 SO 4 溶液。下列说法中不正确的是（

　 ）

　A．阳极反应式为 4OH − －4e − =2H 2 O+O 2 ↑ B．从 A 口流出的是硫酸溶液 C．b 是阳离子交换膜，允许 Na + 通过 D．Na 2 SO 4 溶液从 E 口加入 【解析】A．阳极上氢氧根离子放电，发生的反应为 4OH − －4e − =2H 2 O+O 2 ↑，选项 A 正确；B．阳极上氢氧根离子放电，产生的气体是氧气，同时生成氢离子，则阳极附近生成硫酸，从 A 口流出的是 H 2 SO 4 溶液，选项 B 正确；C．阴极上氢离子放电，溶液中生成氢氧根离子，故可在阴极区收集 NaOH 溶液，为保证溶液电荷平衡，需在阴极室一侧放置阳离子交换膜，使 Na + 通过以补充阳离子，则 b 是阳离子交换膜，允许 Na + 通过，选项 C 正确；D．NaOH在阴极附近生成，H 2 SO 4 在阳极附近生成，故 Na 2 SO 4 溶液应从 F 口加入，选项 D 错误。答案选 D。

　【答案】D

　1.应用① 惰性电极电解水型

　 培 优培 1 19

　电解质溶液的电解规律

　电解电解质溶液的规律类型

　例 2．用石墨做电极电解 CuCl 2 溶液，下列说法正确的是（

　 ）

　A．在阳极上析出金属铜

　 B．在阴极上产生有刺激性气味的气体 C．在阴极上析出金属铜

　 D．阳极上发生还原反应 【解析】根据电解原理，阳极发生氧化反应：2Cl − －2e − ==Cl 2 ↑，阴极发生还原反应：Cu 2+ +2e − ==Cu。因此阳极上产生有刺激性气味的气体—氯气，在阴极上析出铜。故 C 项正确。本题答案为 C。

　【答案】C

　 例 3．下图是电解饱和 NaCl 溶液的实验装置，x、y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，下列有关该实验正确的说法是（

　 ）

　A．x 电极为阳极，y 电极为阴极 B．x 电极附近溶液变红色，且有刺激性气味气体产生 C．若将两电极产生的气体收集起来，X 电极得到的气体与 Y 电极得到的气体之比之比略大于 1∶1 D．电解后，将溶液混匀，电解前后溶液的 pH 未发生变化 【解析】与原电池正极连接的是电解池的阳极，氯离子在阳极上失电子发生氧化反应，生成黄绿色的氯气；与负极连接的是电解池的阴极，氢离子在阴极上得电子发生还原反应，生成无色无味的氢气，同时有氢氧化钠生成。y 与原电池正极相连接，所以是阳极，x 与原电池负极相连接，所以是阴极，A 错误；B．x 与原电池的负极相连，所以是阴极，溶液中的氢离子在阴极上得电子发生还原反应，生成无色无味的氢气，同时有氢氧化钠生成，所以 X电极附近溶液变红色，但无刺激性气味气体产生，B 错误；C．x 电极上析出氢气，y 电极上析出氯气，因为氯气能溶于水，所以电解一段时间收集产生的气体，y 电极得到气体体积稍小，所以将 x、y 两极产生的气体收集起来，其体积比略大于 1∶1，C 正确；电解后生成2.应用② 惰性电极电解电解质型

　 3.应用③ 惰性电极电解水和电解质型

　 氢氧化钠，所以溶液的碱性增强，故电解前后溶液的 pH 发生变化，D 错误；选 C。

　【答案】C

　 1．LiOH 常用于制备锂离子电池正极材料。工业上常利用如图装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液。下列说法正确的是（

　 ）

　A．a 是电源的负极 B．B 极区电解液为 LiOH 溶液 C．A 电极的电极反应式为 4OH − －4e − ==2H 2 O+O 2 ↑ D．外电路中每通过 0.1mol 电子，生成 1.12L 氢气 【解析】根据图知，B 电极上有氢气生成，则 B 为电解池阴极，A 为阳极，a 为正极、b 为负极，阴极电极反应式为 2H 2 O+2e − =2OH − +H 2 ↑，阳极反应式为 2Cl − -2e − =Cl 2 ↑，根据以上分析知，a 是正极、b 是负极，故 A 错误；A 极区是阳极区、B 极区是阴极区，B 电极反应式为 2H 2 O+2e − =2OH − +H 2 ↑，有氢氧根离子生成，所以 B 极区电解液为 LiOH 溶液，A 极区电解质溶液为 LiCl 溶液，所以 B 选项是正确的；A 电极上氯离子放电，电极反应式为2Cl − -2e − =Cl 2 ↑，故 C 错误；阴极电极反应式为 2H 2 O+2e − =2OH − +H 2 ↑，所以有 0.1mol 电子转移，根据电子守恒知，生成氢气 0.05mol，标准状况下体积为：0.05mol  22.4L/mol=1.12L，但温度压强不知，不能计算气体体积，故 D 错误。

　【答案】B 2．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的另一纯净物(方括号内)，一定不能使溶液恢复的是（

　 ）

　A．NaOH[NaOH]

　 B．CuCl 2 [CuCl 2 ]

　 C．AgNO 3 [Ag 2 O]

　D．CuSO 4 [Cu(OH) 2 ] 【解析】电解氢氧化钠溶液时，OH − 和 H + 分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适提分训练

　 量的水，故 A 项错误；电解氯化铜溶液时，Cl − 和 Cu 2+ 分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氯化铜，故 B 项正确；电解硝酸银溶液时，OH − 和 Ag + 分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化银，故 C 项正确；电解硫酸铜溶液时，OH − 和 Cu 2+ 分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化铜，电解一段时间后，若硫酸铜被消耗尽，此时开始电解水，要使其复原，需加入适量的氢氧化铜，故 D 项正确。

　【答案】A 3．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为 1∶1 的 CuSO 4 和 NaCl 的混合溶液，可能发生的反应（

　 ）

　①2Cu 2+ +2H 2 O=====电解2Cu+4H + +O 2 ↑

　②Cu 2+ +2Cl － =====电解Cu+Cl 2 ↑ ③2Cl － +2H 2 O=====电解H 2 ↑+Cl 2 ↑+2OH −

　④2H 2 O=====电解2H 2 ↑+O 2 ↑ A．①②③ B．②④ C．②③④ D．①②④ 【解析】用惰性电极电解物质的量浓度之比为 1∶1 的 CuSO 4 和 NaCl 的混合溶液，设溶液体 积 为 1L ， c(CuSO 4 )=1mol/L ， c(NaCl)=1mol/L ， 则 n(CuSO 4 )=n(Cu 2+ )=1mol ，n(NaCl)=n(Cl − )=1mol。根据转移电子守恒，第一阶段：阳极上 Cl − 放电、阴极上 Cu 2+ 放电，则此时发生的电池反应式为②；第二阶段：阳极上 OH − 放电，阴极上 Cu 2+ 放电，则此时发生的电池反应式为①；第三阶段：阴极上 H + 放电，阳极上 OH − 放电生成 O 2 ，所以发生的电池反应式为④；答案选 D。

　【答案】D 4．500mL KNO 3 和 Cu(NO 3 ) 2 的混合溶液中 c(NO − 3 )＝6.0mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到 22.4L 气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为 500mL，下列说法正确的是（

　 ）

　A．原混合溶液中 c(K + )为 2mol/L B．上述电解过程中共转移 2mol 电子 C．电解得到铜的物质的量为 0.5mol D．电解后溶液中 c(H + )为 2mol/L 【解析】电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上先铜离子放电生成铜单质，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，气体的物质的量=22.4L22.4L/mol=1mol；每生成 1mol 氧气转移 4mol 电子，每生成 1mol 氢气转移 2mol 电子，每生成 1mol 铜转移 2mol 电子，所以根据转移电子守恒得 n(Cu)= 1mol 4-1mol 22 =1mol，则c(Cu)= 1mol0.5L=2mol/L，根据电荷守恒得 c(K + )=6mol/L−2mol/L×2=2mol/L，故 A 正确；转移电

　 子的物质的量=1mol×4=4mol，故 B 错误；铜的物质的量为 1mol，故 C 错误；根据题目已知条件，推出有两极都生成 1mol 气体时，电极总反应式为2+ +2 2 2Cu +2H O===Cu+H +O +2H   ，所以生成 H + 的物质的量是 2mol，c(H + )=nV=2mol0.5L=4mol/L，故 D 错误；故答案为 A。

　【答案】A 5．环戊二烯（ ）可用于制备二茂铁（5 5 2Fe(C H ) ，结构简式为 ），后者广泛用于航天、化工等领域。二茂铁的电化学制备原理如图所示，下列说法正确的是（

　 ）

　A． Ni 为电解池的阳极 B．电解质溶液可以是 NaBr 的水溶液 C．电解池的总反应方程式为：5 6 5 5 2 2Fe 2C H Fe(C H ) H    电解 =====电解5 6 5 5 2 2Fe 2C H Fe(C H ) H    电解

　D．电解质溶液中，当有 0.2mol 的 Na  向 Ni 电极移动时，同时在 Ni 电极上产生了 22.4L的氢气 【解析】根据转化关系可知，需要获得 Fe 2+ ，则阳极为 Fe 电极，阴极为 Ni，阴极上钠离子先得到电子生成金属 Na，然后钠与环戊二烯反应生成氢气，实质为氢离子得到电子，阳极上 Fe 失去电子生成亚铁离子，中间产物 Na 与水反应，且水解水时生成的氢氧根离子与亚铁离子反应，影响了反应产物。依据反应过程，可发现铁做阳极，2Fe Fe， Ni 做阴极，故 A 错误；在整个过程中， Na  做催化剂，由于有钠单质生成，因此，必须是无水的环境，故 B 错误； Na  得到电子转化为钠单质，钠单质再与环戊二烯发生反应，环戊二烯失去电子和2Fe 结合生成二茂铁，故 C 正确；没有标明气体的状态，故 D 错误。

　【答案】C 6．pH=a 的某电解质溶液中，插入两支惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的 pH<a，则电解质可能是（

　 ）

　A．Na 2 SO 4

　 B．Na 2 S

　C．NaOH

　D．AgNO 3

　 【解析】电解 Na 2 SO 4 溶液，消耗水，一段时间后，溶液的浓度增大，但 pH 不变，A 不符合；电解 Na 2 S 溶液，消耗硫化钠和水，一段时间后，溶液的 pH 增大，B 不符合；电解 NaOH溶液，消耗水，一段时间后，溶液的浓度增大,pH 增大，C 不符合；电解溶液 AgNO 3 ，消耗硝酸银和水，生成硝酸、氧气和银，一段时间后，溶液的 pH 减小，D 符合。

　【答案】D 7．某小组采用电渗析法从含 NH 4 H 2 PO 4 和(NH 4 ) 2 HPO 4 的废水中回收 NH 3 ·H 2 O 和 H 3 PO 4 ，装置如图所示。下列说法错误的是（

　 ）

　A．膜 1 为阳离子交换膜，膜 2 为阴离子交换膜 B．每放出 11.2L（标准状况）H 2 时，能回收 98g H 3 PO 4

　C．阴极区总反应式为 2H 2 O+2NH + 4 +2e − =2NH 3 ·H 2 O+H 2 ↑ D．a 处进入稀氨水，d 处流出浓 H 3 PO 4 溶液 【解析】由图可知，左侧放出氢气，为阴极，右侧放出氧气为阳极，电解含 NH 4 H 2 PO 4 和(NH 4 ) 2 HPO 4 的废水溶液时，阳极附近是 OH − 放电，生成氧气，右侧为阳极，所以 c 口进入的是稀 H 3 PO 4 ，d 口流出的是浓 H 3 PO 4 ，则离子交换膜 2 为阴离子交换膜；阴极附近时 H +放电生成氢气，左侧为阴极，则 a 口进入稀氨水，b 口排出的为浓氨水，离子交换膜 1 为阳离子交换膜。A．由分析可知，离子交换膜 1 为阳离子交换膜，膜 2 为阴离子交换膜，故 A正确；B．每放出 11.2L(标准状况)H 2 时，则转移11.222.4 / molLL×2=1mol 电子，所以将有 1mol H 2 PO − 4 或者 0.5mol HPO 2− 4 移到阳极区，所以能回收 H 3 PO 4 小于 1mol，质量小于 98g，故 B错误。C．阴极附近时 H + 放电生成氢气，铵根离子通过阳离子交换膜移到阴极区与剩余氢氧根结合成 NH 3 ·H 2 O，总反应式为 2H 2 O+2NH + 4 +2e − =2NH 3 ·H 2 O+H 2 ↑，故 C 正确；D．由分析可知，a 口进入稀氨水，d 处流出浓 H 3 PO 4 溶液，故 D 正确；故答案为 B。

　【答案】B 8．铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为 Al 2 O 3 ，含 SiO 2 和 Fe 2 O 3 等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：

　注：SiO 2 在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

　（1）“电解Ⅱ”是电解 Na 2 CO 3 溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_______________ _____，阴极产生的物质 A 的化学式为____________。

　【解析】由图可知，阳极反应为 4CO 2− 3 +2H 2 O-4e － =4HCO − 3 +O 2 ↑，阴极上氢离子得到电子生成氢气，则阴极产生的物质 A 的化学式为 H 2 。

　【答案】（1）4CO 2−3 +2H 2 O−4e − =4HCO − 3 +O 2 ↑

　H 2

　9．第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在下坡时，电池处于充电状态。

　（1）混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以 M 表示)为负极，碱液(主要为 KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图 1 所示，其总反应式为 H 2 +2NiOOH 2Ni(OH) 2 。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的 pH___(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为_________。

　图 1

　图 2 （2）Cu 2 O 是一种半导体材料，可通过如图 2 所示的电解装置制取，电解总反应式为2Cu+H 2 O=====电解Cu 2 O+H 2 ↑，阴极的电极反应式是________。用镍氢电池作为电源进行电解， 当电池中有 1mol H 2 被消耗时，Cu 2 O 的理论产量为___g。

　 【解析】（1）混合动力车上坡或加速时，发生的是放电过程，在乙电极，发生电极反应：NiOOH+H 2 O+e − =Ni(OH) 2 +OH − ，该极附近氢氧根浓度增大，所以碱性增强，电极周围溶液的 pH 增大，故答案为：增大；NiOOH+H 2 O+e − =Ni(OH) 2 +OH − ；（2）在电解池中，阴极是阳离子氢离子发生得电子得还原反应，即 2H + +2e − =H 2 ↑，根据电子守恒，当蓄电池中有 1mol H 2 被消耗时，转移电子是 2mol，当转移 2mol 电子时，根据电解反应：2Cu+H 2 O=====电解Cu 2 O +H 2 ↑，Cu 2 O 的生成量为 1mol，质量为 144g，故答案为：2H + +2e − =H 2 ↑；144。

　【答案】（1）增大

　NiOOH+H 2 O+e − ＝Ni(OH) 2 +OH −

　（2）2H + +2e − ＝H 2 ↑

　144

　 10．下图所示甲、乙是电化学实验装置。

　 （1）若甲、乙两烧杯中均盛有 NaCl 溶液。

　①甲中石墨棒上的电极反应式为__________________________________。

　②乙中总反应的离子方程式为____________________________________。

　③将湿润的淀粉 KI 试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的 Cl 2 氧化了生成的 I 2 。若反应中 Cl 2 和 I 2 的物质的量之比为 5∶1，且生成两种酸，该反应的化学方程式为________________________________。

　（2）若甲、乙两烧杯中均盛有 CuSO 4 溶液。

　①甲中铁棒上的电极反应式为__________________________。

　②如果起始时乙中盛有 200mL pH＝5 的 CuSO 4 溶液(25℃)，一段时间后溶液的 pH 变为 1，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入________(填写物质的化学式)________g。

　【解析】（1）若甲、乙两烧杯中均盛有 NaCl 溶液。①甲为铁的吸氧腐蚀，石墨是正极，石墨棒上的电极反应式为 2H 2 O+O 2 +4e － ===4OH － 。②根据电子流向，石墨是阳极，乙为用惰性电极电解氯化钠溶液，乙中总反应的离子方程式为 2Cl － +2H 2 O=====通电H 2 ↑+Cl 2 ↑+2OH － 。③根据电子守恒，5mol 氯气失电子 10mol，2mol I 2 得电子 10mol，碘的化合价升高为+5 价，该反应的化学方程式为 5Cl 2 +I 2 +6H 2 O===10HCl+2HIO 3 。（2）若甲、乙两烧杯中均盛有 CuSO 4溶液。①甲为原电池，铁为负极，铁棒上的电极反应式为 Fe－2e － ===Fe 2+ 。②由

　 2CuSO 4 +2H 2 O=====通电2Cu+O 2 ↑+2H 2 SO 4 ，要使溶液恢复原状态，可加入 CuO(或 CuCO 3 )，一段时间后溶液的 pH 变为 1，则 c(H + )＝0.1mol·L −1 ，n(H + )＝0.2L×0.1mol·L −1 ＝0.02mol，则由电解反应可知析出的 Cu 的物质的量为 0.01mol，由 Cu 原子守恒可知，m(CuO)＝0.01mol×80g·mol −1 ＝0.8g，或 m(CuCO 3 )＝0.01mol×124g·mol −1 ＝1.24g。

　【答案】（1）①2H 2 O+O 2 +4e － ===4OH －

　②2Cl － +2H 2 O=====通电H 2 ↑+Cl 2 ↑+2OH －

　③5Cl 2 +I 2 +6H 2 O===10HCl+2HIO 3

　（2）①Fe-2e － ===Fe 2+

　②CuO(或 CuCO 3 ) 0.8(或 1.24)

　 维权

　声明