第11周 电解池
时间：45分钟 满分：100分
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。
1.下列关于铜电极的叙述中错误的是（ ）。
A．锌铜原电池铜是正极
B．在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极
C．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
D．用电解法精炼粗铜时，Cu2+移向纯铜电极
2.在电解水制取H2和O2时，为增强溶液的导电性常加入一些电解质。下列物质中最合适的是（ ）。
A．Na2SO4 B．CuCl2 C．NaCl D．AgNO3
3.下列说法正确的是（ ）。
A．用惰性电极电解氢氧化钠溶液后溶液的pH值会下降
B．加热蒸干CuCl2溶液得到Cu(OH)2固体
C．酸碱中和滴定实验中，用待测液润洗锥形瓶以减小实验误差
D．通过电解，在铁上镀铜的过程中，电解质硫酸铜的浓度减少
4.以粗铜和碳棒作电极，硫酸铜溶液为电解质溶液电解精炼铜。下列叙述错误的是（ ）。
A．与电源正极相连的是粗铜
B．阴极发生反应：Cu2++2e-=Cu
C．通电过程中，溶液中SO42-向发生氧化反应的电极移动
D．通电一段时间，电解质溶液中c(Cu2+)不变
5.下列表述不正确的是（ ）。
A．盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液
B．粗铜质量减少6.4 g时，电路中转移0.2 mol电子
C．a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．正极反应式为O2+4e－+2H2O=4OH－
6.下列描述中，不符合生产实际的是（ ）。
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在铁件上电镀铜，用铜作阳极
7.某学生设计了一种家用消毒液发生器，装置如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A．该消毒液发生器的原理与氯碱工业一致
B．通电时阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2
C．通电时电子从阳极经食盐溶液流向阴极
D．该装置的优点是随制随用，防止消毒液久置失效
8.电解用粗盐(含Mg2+、Ca2+、SO等杂质)配制的食盐水，以下说法正确的是（ ）。
A．a是电解装置的正极 B．a电极上产生的气体是氢气
C．b电极附近有白色沉淀出现 D．b电极上有黄绿色气体产生
9.中国科学院唐永炳团队设计的新型铝-石墨双离子电池，工作原理如图，其放、充电的反应为，下列说法正确的是（ ）。
A．充电时阳极电极反应为PF6-+xC-e-=Cx（PF6）
B．放电时PF6-离子向正极移动
C．该电池负极Al和Li均参与电极放电
D．该电池常用LiPF6的水溶液作电解质溶液
10.电催化氮气制备铵盐和硝酸盐的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A．H+从右室通过质子交换膜迁移至左室
B．a极反应式为N2+12OH--10e-=2NO3-+6H2O
C．电解一段时间，a、b两电极区的pH均减小
D．相同时间内，a、b两极消耗N2的物质的量之比为5∶3
11. （2024·山东）以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A. 电极a连接电源负极
B. 加入Y的目的是补充
C. 电解总反应式为
D. 催化阶段反应产物物质的量之比
12.研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极，AlCl4-和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）。
A．放电时，铝为负极，石墨为正极
B．放电时，有机阳离子向石墨电极方向移动
C．放电时，负极反应为Al-3e-=Al3+
D．充电时，阳极反应为Cn+AlCl4--e-=CnAlCl4
13.微生物电化学产甲烷法能将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示(左侧CH3COO-转化为CO2和H+，右侧CO2和H+转化为CH4)。有关说法正确的是（ ）。
A．电源a端为负极
B．该方法能实现二氧化碳零排放
C．b电极的反应为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
D．外电路中每通过1 mol e-，与a相连的电极将产生2.8 L CO2
14.锌-空气燃料电池的能量密度较高，广泛应用于需要长时间在低电流下进行的设备，如助听器等，其装置示意图如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A．放电时，A极为正极，电极反应式为O2+4e-=2O2-
B．放电时，电子由B极流出经外电路到达A极，再进入电解质溶液回到B极构成闭合回路
C．充电时，B极电极反应式为ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-
D．电池工作一段时间后，电解质溶液pH降低
15.催化剂TAPP－Mn(II)的应用，使Li－CO2电池的研究取得了新的进展。Li－CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。
下列说法错误的是（ ）。
A．Li－CO2电池可使用有机电解液
B．充电时，Li+由正极向负极迁移
C．*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物
D．放电时，正极反应为3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C
第Ⅱ卷（非选择题）
非选择题：包括第16题~第19题4个大题，共55分。
16.下图是电解饱和食盐水装置图，回答下列问题。
(1)实验装置如下图。
左侧为________、右侧为________。
(2)描述实验现象。
①阳极上： 。
②阴极上： 。
(3)原理分析。
①通电前，氯化钠溶液中含有的离子： 。
②通电后， 移向阴极， 移向阳极。
阳极：电极反应式为 ；
阴极：电极反应式为 或 。
(4)电解的总反应式。
化学方程式： ；
离子方程式： 。
(5)阴极附近产生NaOH的原因: 。
17.我国科学家设计了流式电解槽，直接将CO2送至电极表面，电还原CO2制备有机物甲烷、乙烯、甲酸、乙酸、乙醇等，装置如图所示。
回答下列问题：
(1)X极是_______(填“阳”或“阴”)极，发生_______(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)电解槽工作时，氢离子由_______(填“X”或“Y”，下同)极区向_______极区迁移。
(3)若M为C2H4，则Y极的电极反应式为 。
(4)若M为CH3COOH，则Y极的电极反应式为 。
(5)若Y极上生成1 mol CH3CH2OH，则理论上得到_______mol电子。
18.如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时N电极的质量减少，请回答下列问题：
（1）M电极的材料是 ，其电极反应式为 。N的电极名是 ，其电极反应式为 。
（2）通入O2的铂电极的电极反应式为 。
（3）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32 g时，甲池中理论上消耗氧气为 L（标准状况下）。
19.电化学原理在探究物质性质和实际生产中应用广泛，据此回答下列问题。
(1)在如图装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由装置甲知铬的金属活动性比铜 (填“强”或“弱”)；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中出现 现象。
(2)工业上使用如图装置，以石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为 。
(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法和铁氧磁体法。
①电解法：将含Cr2O的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极产物和Cr2O发生反应，则阳极的电极反应式为 。阴极上Cr2O、H+、Fe3+都可能放电。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为 ；若H+放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀。
②铁氧磁体法：在含Cr(Ⅵ)的废水中加入绿矾，在pH＜4时发生反应使Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)，调节溶液pH为6~8，使溶液中的Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)析出组成相当于Fe(Ⅱ)[Fe(Ⅲ)x Cr(Ⅲ)2-x]O4(铁氧磁体)的沉淀，则铁氧磁体中x= 。
(4)电解法还可用于处理酸性硝酸盐污水，设计如图电解池。若电解过程中转移了0.1 mol电子，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差(△m左 △m右)为 g。第11周 电解池
时间：45分钟 满分：100分
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。
1.下列关于铜电极的叙述中错误的是（ ）。
A．锌铜原电池铜是正极
B．在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极
C．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
D．用电解法精炼粗铜时，Cu2+移向纯铜电极
【答案】C
【解析】锌比铜活泼，在锌铜原电池中，铜是正极，A不符合题意；在镀件上镀铜时，用金属铜作阳极，镀件为阴极，电解质为铜盐溶液，阴极上析出铜，B不符合题意；用电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极，精炼一侧为阴极，粗铜中的锌、铁等活动性比铜强的金属发生氧化反应，变为金属阳离子进入溶液，活动性比Cu弱的银、金等金属则以单质的形式沉淀在容器底部，俗称阳极泥，从而可与铜分离，C符合题意；用电解法精炼粗铜时，纯铜作阴极，Cu2+在阴极上获得电子，变为单质铜，从而起到提纯铜的目的，D不符合题意。
2.在电解水制取H2和O2时，为增强溶液的导电性常加入一些电解质。下列物质中最合适的是（ ）。
A．Na2SO4 B．CuCl2 C．NaCl D．AgNO3
【答案】A
【解析】加入Na2SO4后，溶液的导电性增大，电解Na2SO4溶液，实质是电解水，A符合题意；加入CuCl2后，发生反应的是溶液中的Cu2+、Cl-，不会产生H2和O2，B不符合题意；加入NaCl后，发生反应的是溶液中的H+和Cl-，产生H2和Cl2，C不符合题意；加入AgNO3后，发生反应的是溶液中的Ag+和OH-，产生Ag和O2，D不符合题意。
3.下列说法正确的是（ ）。
A．用惰性电极电解氢氧化钠溶液后溶液的pH值会下降
B．加热蒸干CuCl2溶液得到Cu(OH)2固体
C．酸碱中和滴定实验中，用待测液润洗锥形瓶以减小实验误差
D．通过电解，在铁上镀铜的过程中，电解质硫酸铜的浓度减少
【答案】B
【解析】用惰性电极电解氢氧化钠溶液，阳极得到氧气，阴极得到氢气，实际是电解水，氢氧化钠溶液浓度升高，因此电解后溶液的pH值会增大，A错误；由于CuCl2水解生成氢氧化铜和盐酸，盐酸易挥发，因此加热蒸干CuCl2溶液得到Cu(OH)2固体，B正确；锥形瓶不能用待测液润洗，C错误；通过电解，在铁上镀铜的过程中，阳极是铜失去电子变为铜离子，阴极是铜离子得到电子变为铜单质，因此电解质硫酸铜的浓度不变，D错误。
4.以粗铜和碳棒作电极，硫酸铜溶液为电解质溶液电解精炼铜。下列叙述错误的是（ ）。
A．与电源正极相连的是粗铜
B．阴极发生反应：Cu2++2e-=Cu
C．通电过程中，溶液中SO42-向发生氧化反应的电极移动
D．通电一段时间，电解质溶液中c(Cu2+)不变
【答案】D
【解析】电解精炼铜时，粗铜与电源正极相连，作电解池的阳极，A正确；电解精炼铜时，精铜作电解池的阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，B正确；
电解精炼铜时，溶液中硫酸根离子向阳极移动，阳极上锌、铁、铜等失去电子发生氧化反应生成二价金属阳离子，C正确；电解精炼铜时，阳极上锌、铁、铜等失去电子发生氧化反应生成二价金属阳离子，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，由得失电子数目守恒可知，通电一段时间，电解质溶液中的铜离子浓度减小，D错误。
5.下列表述不正确的是（ ）。
A．盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液
B．粗铜质量减少6.4 g时，电路中转移0.2 mol电子
C．a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．正极反应式为O2+4e－+2H2O=4OH－
【答案】B
【解析】Zn比铜活泼，则铜锌原电池中Zn为负极，Cu为正极，工作时阴离子移向负极，即盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液中，A正确；粗铜为阳极，其含有铁、锌等杂质，故当阳极减少的质量为6.4 g时，电路中转移的电子不一定为0.2 mol，B错误；该装置为惰性电极电解CuCl2装置，a电极为阳极，b电极为阴极，Cl－在阳极失电子生成Cl2，Cl2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C正确；
铁、碳电极与氯化钠溶液构成原电池，碳电极为正极，正极上O2得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－，D正确。
6.下列描述中，不符合生产实际的是（ ）。
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在铁件上电镀铜，用铜作阳极
【答案】A
【解析】电解熔融的氧化铝制取金属铝，用石墨电极作阳极，不能用铁作阳极，不符合生产实际，A符合题意；电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，符合生产实际，B不符合题意；电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极，增大液体接触面积，生成氢气，符合生产实际，C不符合题意；在铁件上电镀铜，用铜作阳极，铜失去电子变为铜离子，铜离子在阴极(Fe)上得到电子变为铜单质，符合生产实际，D不符合题意。
7.某学生设计了一种家用消毒液发生器，装置如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A．该消毒液发生器的原理与氯碱工业一致
B．通电时阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2
C．通电时电子从阳极经食盐溶液流向阴极
D．该装置的优点是随制随用，防止消毒液久置失效
【答案】C
【解析】该装置原理为电解食盐溶液，与氯碱工业一致，A不符合题意；通电时阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，B不符合题意；溶液中只有阴阳离子，没有电子，且电子不能经过电解质溶液，
C符合题意；该装置的优点是随制随用，以防久置的次氯酸钠分解失效，D不符合题意。
8.电解用粗盐(含Mg2+、Ca2+、SO等杂质)配制的食盐水，以下说法正确的是（ ）。
A．a是电解装置的正极 B．a电极上产生的气体是氢气
C．b电极附近有白色沉淀出现 D．b电极上有黄绿色气体产生
【答案】C
【解析】a电极与电源的正极相连，作阳极，A错误；a电极与电源的正极相连，作阳极，氯离子放电产生氯气，B错误；b电极与电源的负极相连，是阴极，它的附近先生成氢氧化钠，再与溶液中的Mg2+反应，生成Mg(OH)2白色沉淀，C正确；根据以上分析可知，a电极上有黄绿色气体产生，D错误。
9.中国科学院唐永炳团队设计的新型铝-石墨双离子电池，工作原理如图，其放、充电的反应为，下列说法正确的是（ ）。
A．充电时阳极电极反应为PF6-+xC-e-=Cx（PF6）
B．放电时PF6-离子向正极移动
C．该电池负极Al和Li均参与电极放电
D．该电池常用LiPF6的水溶液作电解质溶液
【答案】A
【解析】根据总反应式，得到Li化合价升高失去电子，因此AlLi(左边)为负极，则Cx（PF6）为正极。根据前面分析右边为正极，充电时为阳极，则阳极电极反应为，A正确；原电池同性相吸，则放电时PF6-离子向负极移动，B错误；根据分析，该电池负极Li参与电极放电，而Al未参与放电，C错误；电池负极为AlLi，Li与水会反应，因此该电池不能用LiPF6的水溶液作电解质溶液，D错误。
10.电催化氮气制备铵盐和硝酸盐的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A．H+从右室通过质子交换膜迁移至左室
B．a极反应式为N2+12OH--10e-=2NO3-+6H2O
C．电解一段时间，a、b两电极区的pH均减小
D．相同时间内，a、b两极消耗N2的物质的量之比为5∶3
【答案】A
【解析】a极上N2失去电子被氧化为NO3-，a为阳极，连接正极；b极上N2得到电子被还原为NH4+，即b极为阴极，应与电源负极相连。由图可知，b极上N2得到电子被还原为NH4+，即b极为阴极，应与电源负极相连，阳离子H+向阴极移动，即从右室通过质子交换膜迁移至左室，A正确；a极上N2失去电子被氧化为NO3-，电解质溶液为酸性溶液，电极反应式为N2-10e-+6H2O=2NO3-+12H+，
B错误；b极电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+，电解过程中c(H+)减小，溶液pH逐渐增大，a极电极反应式为N2-10e-+6H2O=2NO3-+12H+，电解过程中c(H+)增大，溶液pH逐渐减小，C错误；由上述可知，a极上每消耗1 mol N2时转移10 mol e-，b极上每消耗1 mol N2时转移6 mol e-，由转移电子守恒可知，电解相同时间内，a、b两极消耗N2的物质的量之比为3∶5，D错误。
11. （2024·山东）以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A. 电极a连接电源负极
B. 加入Y的目的是补充
C. 电解总反应式为
D. 催化阶段反应产物物质的量之比
【答案】B
【解析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H2O=+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑；电解总反应式为Br-+3H2O+3H2↑；催化循环阶段被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。A．根据分析，电极a为阴极，连接电源负极，A项正确；B．根据分析电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；C．根据分析电解总反应式为Br-+3H2O+3H2↑，C项正确；D．催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1molBr-得到6mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1molO2失去4mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D项正确。
12.研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极，AlCl4-和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）。
A．放电时，铝为负极，石墨为正极
B．放电时，有机阳离子向石墨电极方向移动
C．放电时，负极反应为Al-3e-=Al3+
D．充电时，阳极反应为Cn+AlCl4--e-=CnAlCl4
【答案】C
【解析】该电池分别以铝和石墨为电极，AlCl4-和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，说明铝为负极，石墨为正极。根据电池分别以铝和石墨为电极，则放电时，铝为负极，石墨为正极，A正确；放电时，石墨为正极，根据原电池“同性相吸”得到有机阳离子向石墨电极方向移动，B正确；根据图中信息，放电时，负极反应为Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-，C错误；放电时，正极反应式为CnAlCl4+e-=Cn+AlCl4-，则充电时，阳极反应为Cn+AlCl4--e-=CnAlCl4，D正确。
13.微生物电化学产甲烷法能将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示(左侧CH3COO-转化为CO2和H+，右侧CO2和H+转化为CH4)。有关说法正确的是（ ）。
A．电源a端为负极
B．该方法能实现二氧化碳零排放
C．b电极的反应为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
D．外电路中每通过1 mol e-，与a相连的电极将产生2.8 L CO2
【答案】C
【解析】左侧CH3COO-转化为CO2和H+，发生氧化反应，故左侧为电解池阳极；右侧CO2和H+转化为CH4，发生还原反应，右侧为阴极。根据分析可知，左侧为阳极，则电源a端为正极，A错误；电解池总反应为CH3COO-+H+=CH4+CO2，故该方法不能实现二氧化碳零排放，B错误；b极二氧化碳得电子与氢离子反应生成甲烷和水，故电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，C正确；
a极电极反应式为2H2O+CH3COO--8e-=2CO2+7H+，外电路中每通过1 mol e-，与a相连的电极在标准状态下将产生5.6 L CO2，D错误。
14.锌-空气燃料电池的能量密度较高，广泛应用于需要长时间在低电流下进行的设备，如助听器等，其装置示意图如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A．放电时，A极为正极，电极反应式为O2+4e-=2O2-
B．放电时，电子由B极流出经外电路到达A极，再进入电解质溶液回到B极构成闭合回路
C．充电时，B极电极反应式为ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-
D．电池工作一段时间后，电解质溶液pH降低
【答案】C
【解析】放电时，A极上通入的氧气会被还原，所以A极为正极，电解质溶液为KOH溶液，所以电极反应为2H2O+O2+4e-=4OH-，A错误；电子不能在电解质溶液中移动，B错误；放电时，B电极上Zn被还原，则充电时B电极为阴极，ZnO被还原，电极反应为ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-，
C正确；放电过程中的总反应为2Zn+O2=2ZnO，溶液体积不变，KOH的物质的量不变，电解质溶液的pH不变，D错误。
15.催化剂TAPP－Mn(II)的应用，使Li－CO2电池的研究取得了新的进展。Li－CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。
下列说法错误的是（ ）。
A．Li－CO2电池可使用有机电解液
B．充电时，Li+由正极向负极迁移
C．*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物
D．放电时，正极反应为3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C
【答案】C
【解析】放电时二氧化碳得到电子发生还原反应为正极，正极电极反应式：3CO2+4Li++4e -=2Li2CO3+ C，锂失去电子发生氧化反应，为负极，负极反应式：Li-e -=Li+。Li是活泼金属，能与水反应，不能用水溶液作电解质，可使用有机电解液，A正确；充电时，原电池的负极与电源的负极相连，作阴极，原电池的正极与电源的正极相连，作阳极，阳离子向阴极移动，故充电时，Li+ 由正极向负极迁移，B正确；由正极反应历程可知，C为最终产物，*LiCO2、*CO、*LiC2O3是中间产物，共
3种，C错误；由分析可知，正极电极反应式：3CO2+4Li++4e -=2Li2CO3+ C，D正确。
第Ⅱ卷（非选择题）
非选择题：包括第16题~第19题4个大题，共55分。
16.下图是电解饱和食盐水装置图，回答下列问题。
(1)实验装置如下图。
左侧为________、右侧为________。
(2)描述实验现象。
①阳极上： 。
②阴极上： 。
(3)原理分析。
①通电前，氯化钠溶液中含有的离子： 。
②通电后， 移向阴极， 移向阳极。
阳极：电极反应式为 ；
阴极：电极反应式为 或 。
(4)电解的总反应式。
化学方程式： ；
离子方程式： 。
(5)阴极附近产生NaOH的原因: 。
【答案】(1) 阴 阳 (2)有黄绿色有刺激性气味的气体产生，并能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色 有无色气体产生，阴极附近溶液变红色
(3)① Na＋、Cl－、H＋、OH－ ②Na＋、H＋ Cl－、OH－ 2Cl－－2e－=Cl2↑ 2H＋＋2e－=H2↑ 2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
(4) 2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH 2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
(5)H＋得电子生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡向电离方向移动，故阴极区生成NaOH
【解析】该电解池中，石墨与电源正极相连，是阳极，铁棒与电源负极相连，是阴极，电子从阳极流出沿着导线流向电源正极，电源负极上电子流出并沿着导线流向电解池的阴极，内电路中阴离子(氯离子、氢氧根)移向阳极，阳离子(钠离子、氢离子)移向阴极；阴极上水电离产生的氢离子得到电子发生还原反应产生氢气，阳极上氯离子失去电子被氧化产生氯气，电解饱和食盐水得到氢氧化钠、氢气和氯气，2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。（1）实验装置中，铁棒为阴极，石墨阳极。（2）①据分析，阳极上氯离子失去电子被氧化产生氯气，故现象为有黄绿色有刺激性气味的气体产生，并能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。②阴极上水电离产生的氢离子得到电子发生还原反应产生氢气，氢氧根浓度增大，则阴极上现象为有无色气体产生，阴极附近溶液变红色。（3）①饱和食盐水中氯化钠完全电离为钠离子、氯离子，极少量水电离出氢离子和氢氧根离子，则通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na＋、Cl－、H＋、OH－。②通电后，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，则Na＋、H＋移向阴极，Cl－、OH－移向阳极。阳极上氯离子失去电子被氧化产生氯气，则阳极的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极上水电离产生的氢离子得到电子发生还原反应产生氢气，则阴极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。（4）通过该装置电解饱和食盐水得到氢氧化钠、氢气和氯气：电解的总反应式2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；离子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。（5）阴极附近产生NaOH的原因：H＋得电子生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡向电离方向移动，故阴极区生成NaOH。
17.我国科学家设计了流式电解槽，直接将CO2送至电极表面，电还原CO2制备有机物甲烷、乙烯、甲酸、乙酸、乙醇等，装置如图所示。
回答下列问题：
(1)X极是_______(填“阳”或“阴”)极，发生_______(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)电解槽工作时，氢离子由_______(填“X”或“Y”，下同)极区向_______极区迁移。
(3)若M为C2H4，则Y极的电极反应式为 。
(4)若M为CH3COOH，则Y极的电极反应式为 。
(5)若Y极上生成1 mol CH3CH2OH，则理论上得到_______mol电子。
【答案】(1) 阳 氧化 (2) X Y
(3)2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O
(4)2CO2+8H++8e-=CH3COOH+2H2O (5)12
【解析】（1）由图可知，在X极水发生氧化反应生成氧气，为阳极。（2）电解池中阳离子由阳极区向阴极区运动；故电解槽工作时，氢离子由X极区向Y极区迁移。（3）若M为C2H4，则Y极的二氧化碳得到电子发生还原反应生成乙烯，电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。（4）若M为CH3COOH，则Y极的二氧化碳得到电子发生还原反应生成乙酸，电极反应式为2CO2+8H++8e-=CH3COOH+2H2O。（5）若Y极上生成CH3CH2OH，则Y极的二氧化碳得到电子发生还原反应生成乙醇，电极反应式为2CO2+12H++12e-=CH3CH2OH+3H2O；则生成1 mol CH3CH2OH，理论上得到12mol电子。
18.如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时N电极的质量减少，请回答下列问题：
（1）M电极的材料是 ，其电极反应式为 。N的电极名是 ，其电极反应式为 。
（2）通入O2的铂电极的电极反应式为 。
（3）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32 g时，甲池中理论上消耗氧气为 L（标准状况下）。
【答案】（1）石墨 2Ag++2e﹣═2Ag 阳极 Fe﹣2e﹣═Fe2+
（2）O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣ （3）0.224
【解析】碱性甲烷电池为原电池，通入甲烷的电极是负极，通入氧气的电极是正极，乙池有外接电源，属于电解池，工作时N电极的质量减少，所以N是阳极铁电极，M是阴极，是石墨电极，根据燃料电池和电解池的工作原理回答。（1）由上述分析可知，M为阴极，电极材料为石墨；M极发生还原反应，其电极反应式为2Ag++2e﹣═2Ag或Ag++e﹣═Ag；N电极为阳极，其电极反应式为Fe﹣2e﹣═Fe2+。（2）在甲池中，氧气发生还原反应，电解质溶液为碱性，其电极反应式为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣。（3）n(Ag)= =0.04 mol，根据Ag++e =Ag可知，转移电子为0.04 mol，甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O2+8H++8e =4H2O，则消耗n(O2)=×0.04 mol=0.01 mol，V(O2)=0.01mol×22.4L/mol=0.224L。
19.电化学原理在探究物质性质和实际生产中应用广泛，据此回答下列问题。
(1)在如图装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由装置甲知铬的金属活动性比铜 (填“强”或“弱”)；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中出现 现象。
(2)工业上使用如图装置，以石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为 。
(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法和铁氧磁体法。
①电解法：将含Cr2O的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极产物和Cr2O发生反应，则阳极的电极反应式为 。阴极上Cr2O、H+、Fe3+都可能放电。若Cr2O放电，则阴极的电极反应式为 ；若H+放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀。
②铁氧磁体法：在含Cr(Ⅵ)的废水中加入绿矾，在pH＜4时发生反应使Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)，调节溶液pH为6~8，使溶液中的Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)析出组成相当于Fe(Ⅱ)[Fe(Ⅲ)x Cr(Ⅲ)2-x]O4(铁氧磁体)的沉淀，则铁氧磁体中x= 。
(4)电解法还可用于处理酸性硝酸盐污水，设计如图电解池。若电解过程中转移了0.1 mol电子，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差(△m左 △m右)为 g。
【答案】（1） 强 钝化 （2）阳极发生反应2H2O 4e－=O2↑+4H+，使c(H+)增大，从而导致CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O反应发生 （3）①Fe 2e－=Fe2+ Cr2O72-+6e－+14H+=2Cr3++7H2O ②1.5 （4）0.72
【解析】(1)稀硫酸是非氧化性酸，在甲装置中，观察到装置甲中铜电极上产生大量的无色气体，说明Cu为正极，Cr为负极；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体，说明铜作负极，铬电极是硝酸根得到电子变为二氧化氮，主要是常温下铬在浓硝酸中出现钝化现象，由装置甲知铬的金属活动性比铜强。(2)工业上以石墨作电极电解Na2CrO4溶液，阳极发生反应2H2O 4e－＝O2↑+4H+，使c(H+)增大，在酸性较强作用下使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O。(3)①电解法：用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极产物Fe2+和Cr2O72-发生氧化还原反应，则阳极的电极反应式为Fe 2e－＝Fe2+。阴极上Cr2O72-、H+、Fe3+都可能放电。若Cr2O72-放电，则化合价降低变为+3价的Cr，则阴极的电极反应式为Cr2O72-+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O。②铁氧磁体法：根据Cr(Ⅵ)和Fe(Ⅱ)反应生成Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)，利用化合价升降守恒，则得到Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的比例为3:1，调节溶液pH为6~8，使溶液中的Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)析出组成相当于Fe(Ⅱ)[Fe(Ⅲ)x Cr(Ⅲ)2-x]O4(铁氧磁体)的沉淀，根据化合价和Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的比例为3:1，则铁氧磁体中x=1.5。（4）电解法还可用于处理酸性硝酸盐污水，设计如图电解池。若电解过程中转移了0.1 mol电子，左侧电极反应为2H2O–4e－＝O2↑+4H＋，电解过程中转移了0.1 mol电子，则有0.1 mol H＋移动到右侧，有0.025 mol O2逸出，右边电极反应为2NO3-+10e－+12H＋＝N2↑+6H2O，即右侧逸出0.01 mol N2，有0.1 mol H＋从左侧移到右侧，因此左侧质量改变量为△m左＝0.025 mol×32 g mol 1 + 0.1mol×1 g mol 1＝0.9 g，右侧质量改变量为△m右＝0.01mol×
28 g mol 1 – 0.1 mol×1 g mol 1＝0.18 g，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差(△m左 △m右)为0.9g–0.18g＝0.72g。
