高中化学鲁科版（2019）选择性必修1 第1章第3节 电能转化为化学能——电解
一、单选题
1．（2021高二下·奉化期末）如图是模拟工业电解饱和食盐水的装置图，下列叙述不正确的是（ ）
A．a 为电源的负极
B．Fe电极的电极反应是4OH－- 4e－=2H2O+O2↑
C．通电一段时间后，铁电极附近溶液先变红
D．电解饱和食盐水的化学方程式是 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2．（2021·浙江）下列说法不正确的是（ ）
A．应避免铵态氮肥与草木灰混合施用
B．工业上可用离子交换法提高海带中碘的提取率
C．电解饱和食盐水可以得到金属钠和氯气
D．将生铁进一步炼制减少含碳量，能得到耐腐蚀的钢
3．（2021·乌兰察布模拟）化学工作者近期研究了一种新型偶氮苯类水系有机液流电池示意图如下，采用惰性电极材料，电池工作原理X－N－－N－－X＋2[Fe(CN)6]3- X－N=N－X＋2[Fe(CN)6]4-，下列说法中正确的是（ ）
A．放电时，电池的正极反应为：[Fe(CN)6]3－－e-=[Fe(CN)6]4-
B．充电时，M为阴极，发生还原反应
C．放电时，Na＋通过离子交换膜从右极室移向左极室
D．充电时，当电路中转移0.5mol电子时，有106g[Fe(CN)6]4-得到电子
4．（2021·葫芦岛模拟）《JournalofEnergyChemistry》报导我国科学家设计CO2熔盐捕获与转化装置如图。下列有关说法正确的是（ ）
A．由图可知捕获CO2过程的初期发生了氧化还原反应
B．熔盐可用CCl4代替
C．d极电极反应式为 -4e-=C+3O2-
D．转移1mol电子该装置最终可捕获CO25.6L(标况下)
5．（2021·徐州模拟）铜的氧化物及其盐有重要的用途。制泡铜发生如下反应：2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2，2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑，将泡铜熔炼后再电解精炼制精铜。关于铜及铜的制备说法正确的是（ ）
A．铜元素在元素周期表的d区，基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1
B．制泡铜过程中，制取6molCu共转移18mol电子
C．电解精炼粗铜时，阴极减小的质量等于阳极增加的质量
D．精炼后的电解液中存在：Cu2+、Zn2+、 、Fe2+、Ag+
6．（2021·南通模拟）利用石墨电极电解HNO3和HNO2的混合溶液可获得较浓的硝酸。其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a为电源的正极
B．电解池中的离子交换膜应为阴离子交换膜
C．阳极的电极反应式为
D．每2mol离子通过离子交换膜，左室产生的气体X的体积为22.4L(标准状况)
7．（2021·南京模拟）以NaClO2溶液和NaCl溶液为原料，采用电解法制备ClO2气体具有效率高和产品纯度高的优点，其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电解时化学能转化为电能
B．电解时NaCl溶液浓度保持不变
C．电解时Na+由b极区向a极区迁移
D．电解时阳极的电极反应式为ClO -e-=ClO2↑
8．（2021·泉州模拟）利用CO2电催化还原法制取清洁燃料HCOOH，可实现温室气体CO2的资源化利用。其工作原理如图。下列有关说法错误的是（ ）
A．M为阳极
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．N极的电极反应式为CO2+2e-+2H＋=HCOOH
D．消耗的CO2与生成的O2物质的量之比为2:1
9．（2021·广东）钴( )的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（ ）
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 均增大
B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
10．（2021·眉山模拟）废水中的污染物，可以通过电解原理产生絮凝剂使其沉淀而分离。工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．b接电源的负极
B．a、b电极的材料均可为铁棒
C．形成絮凝剂时的反应：4Fe2＋＋O2＋8OH-＋2H2O=4Fe(OH)3
D．外电路中通过3 mol电子，生成1 mol氢氧化铁胶粒
11．（2021·成都模拟）利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用，下列说法正确的是（ ）
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH--4e-＝2H2O+O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变
C．在铁片上镀铜时，每转移2mol电子，Y极增重64g
D．制取金属铝时，Z是熔融的氯化铝
12．（2021·全国乙卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排故并 降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对情性电极（如图所示），通入一定的电流。
下列叙述错误的是（ ）
A．阳极发生将海水中的 氧化生成 的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的 应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg 等积垢需要定期清理
13．（2021·浙江）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法错误的是（ ）
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
14．（2021高二下·郫都期中）利用如图所示装置（示意图），当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛用于工业生产。下列说法中错误的是（ ）
A．氯碱工业中，Y附近能得到氢氧化钠溶液
B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4
C．电镀工业中，Y是待镀金属，X是镀层金属
D．外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属
二、综合题
15．（2021高二下·江川期中）某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。
请回答：
（1）Ⅰ．用图 1 所示装置进行第一组实验。
在保证电极反应不变的情况下，不能替代 Cu 作电极的是 （填字母序号）。
A．铝 B．石墨 C．银 D．铂
（2）N 极发生反应的电极反应式为 。
（3）Ⅱ．用图 2 所示装置进行第二组实验。实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。 查阅资料得知，高铁酸根离子（FeO ）在溶液中呈紫红色。
电解过程中，X 极区溶液的 pH （填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）电解过程中，Y 极发生的电极反应之一为 Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO +4H2O 若在 X 极收集到672 mL 气体，在 Y 极收集到 168 mL 气体（均已折算为标准状况时气体体积），则 Y 电极（铁电极）质量减少 g。
（5）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为 2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极发生的反应的电极反应式为 。
16．（2021·金华模拟）某小组以软锰矿、闪锌矿为原料，尝试在铁钉表面镀锌及制取高纯 。流程如下：
已知：①矿粉的主要成分是 、ZnS，还含有少量FeS、CuS、 等。
②酸浸时反应之一： 。该生产过程中， 与 不反应。
③ 的氧化性与溶液pH有关。
请回答：
（1）滤渣中加NaOH溶液可分离铁和铝，化学方程式是 。
（2）下列说法正确的是___________(填字母)。
A．可从步骤③的滤渣中回收S
B．步骤⑤， 可换成
C．步骤⑥，阳极材料可选择Fe
D．多次过滤分离，可提高矿石利用价值
（3）除杂时先加 后加 ，原因是 。
（4）小组同学欲用下列步骤测定铁钉表面镀层的锌的质量。请选出正确操作并排序(实验只进行一次，操作不重复)：
称取一定质量的铁钉，放入烧杯中→( )→( )→( )→( )→( )
a．加过量浓硫酸
b．加过量稀硫酸
c．置于坩埚中，小火烘干
d．置于石棉网上，小火烘干
e．取出，用蒸馏水洗涤
f．搅拌，至气泡速率突然减小
g．用电子天平称量
h．用托盘天平称量
（5）测定 产品的纯度：将 固体研细，称取一定质量的产品至锥形瓶中，依次加入过量 固体、足量稀 ，振荡至充分反应，再用 标准溶液滴定剩余 至终点。
①下列关于实验过程的说法，正确的是 (填字母)。
A．先在滤纸上称量好 粉末，再倒入锥形瓶
B．配制 溶液时宜在棕色容量瓶中进行
C．“振荡至充分反应”时，锥形瓶须加塞密封
D．滴定时的指示剂是
E．滴定终点后仰视读数，会导致 纯度偏大
②读取滴定管中 溶液的示数时，因溶液颜色的干扰，凹液面最低点无法准确定位，此时可改为读取 处的示数。
（6）电解时的总化学方程式为 。
17．（2021高二下·郫都期中）铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知：
①铅蓄电池总的化学方程式为： ，使用（放电）段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用；
②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，使用（放电）到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用；
回答下列问题：
（1）铅蓄电池负极板上覆盖的物质是 （填名称），充电时，PbSO4在 （填“阳极”、“阴极”或“两个电极”）上 （填“生成或除去”）。
（2）镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为 。
（3）铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是 。
（4）现用铅蓄电池作为电源，连成如图所示装置，其中a为电解质溶液，X、Y是两块电极板，
①若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阴极只析出6.4g固体，则需要加入 （填化学式）即可恢复电解质溶液的浓度。
②可用该装置在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理，可使铝制品表面形成较致密的氧化膜以更好地保护铝制品，a是稀硫酸溶液，写出Y电极上发生的电极反应式 。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】以氯碱工业为基础的化工生产简介；电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.铁做阴极，对应连接的a作为电池的负极，故A不符合题意
B.工业上电解食盐水时以石墨作为阳极，铁作为阴极，阴极的电极式是2H2O+2e=2OH-+H2，故B符合题意
C.铁电极负极产生的是氢氧根离子，遇到酚酞变红色，故C不符合题意
D.氯化钠溶液通电生成氢氧化钠和氢气和氯气，总的化学方程式为： 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 故D不符合题意
故答案为：B
【分析】根据电解池即可判断，电解饱和食盐水，铁做阴极，a即是电池的负极，铁极发生的是2H2O+2e=2OH-+H2，阴极附近聚集大量的氢氧根离子，因此阴极附近是红色，石墨做阳极，b为电池的正极，发生的是2Cl--2e=Cl2，即可写出总的电池反应为 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2．【答案】C
【知识点】高炉炼铁；以氯碱工业为基础的化工生产简介；海带成分中碘的检验；化肥、农药及其合理利用
【解析】【解答】A.铵态氮肥中含有铵根离子水解成酸性，草木灰的主要成分为碳酸钾，水解呈碱性，混合后降低肥效，故A不符合题意
B.离子交换法可以很大程度上的提取碘离子的量，同时可以增加碘离子的富集，故B不符合题意
C.电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠和氢气和氯气，不是得到的是金属钠，故C符合题意
D.生铁可以在电解质溶液中形成电化学腐蚀，因此降低含碳量可以减少腐蚀，故D不符合题意
故答案为：C
【分析】一般要得到金属钠，采用的是电解熔融的氯化钠固体，不用电解食盐水，其他均正确
3．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时，N极得电子，发生还原反应作正极，电极反应方程式为[Fe(CN)6]3－+e-=[Fe(CN)6]4-，A项不符合题意；
B．充电时，M极得到电子作为阴极，发生还原反应，B项符合题意；
C．放电时，N极作为正极，M极作为负极，Na＋通过离子交换膜从左极室移向右极室，C项不符合题意；
D．充电时，当电路中转移0.5mol电子时，发生反应为[Fe(CN)6]3－+e-=[Fe(CN)6]4-，则有0.5mol[Fe(CN)6]4-失去电子，而不是 [Fe(CN)6]4-得到电子，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据 X－N－－N－－X＋2[Fe(CN)6]3- X－N=N－X＋2[Fe(CN)6]4-， 即可判断放电时，M做负极发生X－N－－N－－X-2e=X－N=N－X,是氧化反应，N极做正极发生的是2[Fe(CN)6]3-+2e=2[Fe(CN)6]4- ,钠离子向正极移动，充电时，M做阴极发生的是X－N=N－X+2e=X－N－－N－－X,发生还原反应，而N极做阳极，发生的是2[Fe(CN)6]4- -2e=2[Fe(CN)6]3-,发生氧化反应，根据转移的电子数即可计算出 [Fe(CN)6]4-的质量
4．【答案】D
【知识点】氧化还原反应；电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．由图可知捕获CO2过程的初期CO2与O2-反应生成 ，元素化合价不变，为非氧化还原反应，选项A不符合题意；
B．若熔盐用CCl4代替，不能导电，无法形成电解池，选项B不符合题意；
C．由图所示，d极电极得电子，反应式为 +4e－=C+3O2－，选项C不符合题意；
D．碳元素化合价由+4变为0，则转移1mol电子可捕获CO25.6L(标况下)，选项D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.根据初期的反应物和产物即可判断元素化合价是否改变
B.四氯化碳不导电
C.根据反应物和产物即可写出电极式
D.根据电极式即可计算出转移1mol电子捕获的二氧化碳体积
5．【答案】B
【知识点】铜的电解精炼；原子核外电子排布；铜及其化合物；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．Cu原子核外有29个电子，其3d、4s电子为其外围电子，所以Cu的价层电子排布式3d104s1；铜位于第四周期第ⅠB族，属于ds区，选项A不符合题意；
B．反应①中硫元素的化合价由－2变为+4，失去6个电子，所以每生成2molCu2O转移12mol电子，反应②中硫元素的化合价由－2变为+4，生成6molCu转移6mol电子，即生成6molCu，两个反应共转移18mol电子，选项B符合题意；
C．电解精炼粗铜时，阳极失电子质量减小，阴极得电子质量增加，选项C不符合题意；
D．精炼后的电解液中存在：Cu2+、Zn2+、 、Fe2+，但不存在Ag+，银不失电子作为阳极泥，选项D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.根据铜原子的核外电子能级排布即可找出铜原子的区域
B.根据方程式即可判断制取铜单质与转移电子的关系
C.电解精炼铜时，阳极减少的铜的质量小于阴极增加的质量
D.电解时是锌和铁以及铜失去电子，银不失去电子
6．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．左边石墨电极，氢离子放电生成氢气，电极反应为2H++2e-=H2↑，得电子发生还原反应为电解池的阴极，与电源负极相连，即a为电源的负极，故A不符合题意；
B．右边石墨电极为阳极，左边石墨电极为电解池的阴极，氢离子从阳极移向阴极，即从右室移向左室，离子交换膜为阳离子交换膜，故B不符合题意；
C．右边石墨电极为阳极，亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，其电极反应式为HNO2-2e-+H2O=3H++ ，故C不符合题意；
D．每2mol离子通过离子交换膜，即要转移2mol电子，由左室电极反应式2H++2e-=H2↑可知，产生的H21mol，其体积为22.4L(标准状况)，故D符合题意；
答案为D。
【分析】HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸，说明电解时阳极上亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，右边石墨电极为阳极，阳极上亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，其电极反应式为HNO2-2e-+H2O=3H++ ，左边石墨电极为电解池的阴极，溶液中氢离子放电生成氢气，电极反应2H++2e-=H2↑，氢离子从阳极移向阴极，离子交换膜为阳离子交换膜；据此分析判断选项。
7．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．电解池工作时将电能转化为化学能，A不符合题意；
B．电极a上的反应为ClO -e-=ClO2↑，所以阳极迁移到阴极的阳离子为Na+，而电解时电极b上水电离出的氢离子放电生成氢气，所以右侧溶液中水减少，NaCl浓度变大，B不符合题意；
C．电解池中阳离子向阴极移动，所以Na+由a极区向b极区迁移，C不符合题意；
D．电解池中阳极ClO 失电子生成ClO2，电极反应为ClO -e-=ClO2↑，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】电极a上NaClO2转化为ClO2，Cl元素化合价升高，发生氧化反应，所以电极a为阳极，电极b为阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气。
8．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．M极上水分子失去电子被氧化为氧气，M为阳极，A不符合题意；
B． 阳极水失去电子，生成氢离子和氧气，氢离子通过阳离子交换膜进入阴极室，离子交换膜为阳离子交换膜，B符合题意；
C． N极上二氧化碳转化为甲酸，是得到电子的还原反应，电极反应式为CO2+2e-+2H＋=HCOOH，C不符合题意；
D． 按得失电子数守恒得关系式： ，则 消耗的CO2与生成的O2物质的量之比为2:1，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据CO2到甲酸，碳元素的化合价降低被还原，发生二氧化碳得到电子结合氢离子变为甲酸的还原反应，因此N做阴极，对应M做阳极，是水失去电子变为氧气，发生氧化反应，由于阴极区需要氢离子，因此是阳离子交换膜，根据得失电子即可计算出而二氧化碳和氧气的物质的量之比
9．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.由分析可知，工作时，Ⅰ室内c(H＋)减小，溶液的pH增大，Ⅱ室内的c(H＋)增大，pH减小，A不符合题意；
B.反应生成1molCo，则转移2mol电子，则Ⅰ室内反应生成O2的物质的量为0.5mol，其质量为0.5mol×32g/mol=16g，此时有2molH+通过阳离子交换膜进入Ⅱ室内，其质量为2mol×1g/mol=2g，因此Ⅰ室内溶液减少的质量为16g+2g=18g，B不符合题意；
C.移除交换膜后，由于Cl－失电子能力强于OH－，因此石墨电极上主要有Cl－失电子，其电极反应式为2Cl－－2E=Cl2↑，C不符合题意；
D.由分析可知，该电解池中阳极的电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阴极的电极反应式为Co2＋＋2e－=Co，因此电解总反应为：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋，D符合题意；
故答案为：D
【分析】在该电解池中，石墨电极与电源的正极相连，为阳极，H2O电离产生的OH－发生失电子的氧化反应，生成O2，其电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，此时Ⅰ室内的H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室内。Co电极与电源的负极相连，为阴极，溶液中的Co2＋发生得电子的还原反应，其电极反应式为：Co2＋＋2e－=Co；此时Ⅲ室内的Cl－通过阴离子交换膜进入Ⅱ室内。据此结合选项进行分析。
10．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．b为阴极，b接电源的负极，A不符合题意；
B．a极为阳极，只能是铁，b电极是阴极，电极材料可以是铁，因此a、b电极的材料均可为铁棒，B不符合题意；
C．处理废水时，阳极生成的二价铁离子与阴极生成的氢氧根离子在溶解氧的条件下发生氧化还原反应生成氢氧化铁，因此形成絮凝剂时的反应：4Fe2＋＋O2＋8OH-＋2H2O＝4Fe(OH)3，C不符合题意；
D．胶粒是氢氧化铁的聚合体，无法计算生成的氢氧化铁胶粒数，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】该装置为电解装置，铁做阳极，则a极为阳极，电极反应式：Fe-2e－＝Fe2+，电极b为阴极，发生还原反应，电极反应式：2H2O+2e－＝2OH－+H2↑，处理废水时，阳极生成的二价铁离子与阴极生成的氢氧根离子在溶解氧的条件下发生氧化还原反应生成氢氧化铁，据此分析解答。
11．【答案】C
【知识点】铜的电解精炼；电极反应和电池反应方程式；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由图可知，X电极跟电源的正极相连，X为电解池的阳极，氯离子在阳极失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl-－2e-＝Cl2↑，A项不符合题意；
B．精炼铜时，电解液为含Cu2＋的溶液，粗铜除含有Cu外，还含有比铜活泼的锌、铁等杂质，锌、铁和铜在阳极发生氧化反应生成离子，而阴极上只有Cu2＋得电子发生还原反应生成铜，则Z溶液中的Cu2+浓度减小，B项不符合题意；
C．由图可知，Y电极与电源的负极相连，Y为电解池的阴极。在铁片上镀铜时，铁片作阴极，铜作阳极，CuSO4溶液作电镀液。阴极发生还原反应：Cu2++2e-＝Cu。当转移2mol电子时，根据电极反应式可知，此时阴极生成1molCu，即Y电极上增重64g。C项符合题意；
D．氯化铝为共价化合物，熔融时不导电，制取金属铝，采用的是电解熔融氧化铝的方法，故制取金属铝时，Z是熔融的氧化铝。D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.X连接的时阳极，阳极吸引氯离子个氢氧根离子，但氯离子先失去电子
B.电解精炼铜时，阳极用的是粗铜，粗铜里含有铁、铜、锌等金属，导致浓度减小
C.铁上镀铜，铜离子在阴极即铁片上得到电子即可计算出质量
D.一般制取金属铝，采用的是电解熔融的氧化铝
12．【答案】D
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；
B.设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；
C.因为H2是易燃性气体，所以阳极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；
D.阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误；
故答案为：D
【分析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-。
13．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A不符合题意；
B．断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B不符合题意；
C．电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C符合题意；
D．根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，据此分析作答。结合选项进行判断
14．【答案】B
【知识点】铜的电解精炼；以氯碱工业为基础的化工生产简介；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．Y是阴极，氯碱工业中，Y附反应式是 ，Y极得到氢氧化钠溶液，故A不符合题意；
B．X是阳极、Y是阴极，铜的精炼中， X是粗铜，Y是纯铜，Z是CuSO4，故B符合题意；
C．X是阳极、Y是阴极，电镀工业中，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，故C不符合题意；
D．Y是阴极，外加电流的阴极保护法中，待保护金属作阴极，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.Y极是负极，吸引大量的氢离子得到电子放电，留下大量的氢氧根离子姓曾氢氧化钠溶液
B.铜的精炼中，纯铜做阴极，粗铜做阳极，电解质溶液为硫酸铜
C.电镀工业中，镀层金属在阳极，待镀金属在阴极
D.外加电流保护金属时，保护金属在阴极极连接Y极
15．【答案】（1）A
（2）2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣
（3）增大
（4）0.32
（5）2FeO +6e﹣+5H2O=Fe2O3+10OH﹣
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；物质的量的相关计算
【解析】【解答】（1）图1中形成是原电池，锌做负极，铜做正极，因此选择的金属活动性不能强于铁，故不能用铝代替，故正确答案是A
（2）N电极是与电池的负极相连接，故N电极是阴极，是氢离子放电，因此电极方程式是2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣
（3）根据题意可知，铁与电池的正极相连，故铁做阳极，X做阴极，是氢离子放电，故留下大量的氢氧根离子，pH增大
（4）X电极是阴极，故是氢离子放电，为阳极是铁和氯离子放电，利用转移的电子相等计算即可，在X极：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，根据氢气的体积计算出转移的电子数为2x=0.06mol,Y电极发生的是 Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO +4H2O 和2Cl--2e=Cl2,氯气失去的电子数为2x=0.015mol，因此铁失去的电子数为0.06-0.015mol=0.045mol，根据铁的反应的电极式计算出铁的质量为56xg=0.32g,故减少的质量为0.32g
（5）正极是发生的还原反应，而高铁酸钾的化学价降低被还原因此电极式为 2FeO +6e﹣+5H2O=Fe2O3+10OH﹣
【分析】（1）判断原电池的正负极，铜做正极，不改变电极的情况下，可选择是石墨、铂、银替代铜电极
（2）先判断N电极为阴极，阴极是氢离子放电，但是注意此时的电解质溶液是氢氧化钠溶液
（3）判断X的电极是阴极还是阳极，根据放电离子判断溶液的酸碱性
（4）先判断Y是铁和氯离子失去电子，而X是氢离子得到电子，根据得失电子守恒即可计算
（5）找出化合价降低发生还原的物质即可写出电极反应式
16．【答案】（1）
（2）B；D
（3）溶液酸性强有利于充分氧化 、氧化时消耗 可减少 用量
（4）b；f；e；d；g
（5）BCD；凹液面最高点
（6）
【知识点】电极反应和电池反应方程式；物质的分离与提纯；探究物质的组成或测量物质的含量；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)滤渣中加NaOH溶液可分离铁和铝，氢氧化铝溶解，反应的化学方程式是 。
(2)A．根据以上分析可知可从步骤②的滤渣中回收S，A不正确；
B．步骤⑤， 用来调节pH，所以可换成 ，B正确；
C．在铁上镀锌，则步骤⑥中Fe作阴极，阳极上Mn2+发生失电子的氧化反应生成二氧化锰，阳极材料不能选择Fe，C不正确；
D．多次过滤分离，提高原料的利用率，所以可提高矿石利用价值，D正确；
故答案为：BD。
(3)根据已知可知 的氧化性与溶液pH有关，溶液酸性强有利于充分氧化 ，且氧化时消耗 可减少 用量，所以除杂时先加 后加 ；
(4)称取一定质量的铁钉，放入烧杯中，加过量稀硫酸溶解表面的锌，搅拌，至气泡速率突然减小，此时说明锌恰好完全反应，然后取出，用蒸馏水洗涤，置于石棉网上，小火烘干，得到铁，最后用电子天平称量即可，正确的顺序是称取一定质量的铁钉，放入烧杯中→b→f→e→d→g；
(5)①A．应该直接在锥形瓶中称量 粉末，A不正确；
B．高锰酸钾易分解，配制 溶液时宜在棕色容量瓶中进行，B正确；
C．由于亚铁离子易被氧化，所以“振荡至充分反应”时，锥形瓶须加塞密封，C正确；
D．酸性高锰酸钾溶液显紫红色，滴定时的指示剂是 ，D正确；
E．滴定终点后仰视读数，读数偏大，导致剩余的亚铁离子的量增加，所以会导致 纯度偏小，E不正确；
故答案为：BCD；
②读取滴定管中 溶液的示数时，因溶液颜色的干扰，凹液面最低点无法准确定位，此时可改为读取凹液面最高点处的示数。
(6)阴极锌离子放电，阳极锰离子放电生成二氧化锰，则电解时的总化学方程式为 。
【分析】酸浸时发生反应之一为 ，据此可判断硫化铜也溶解转化为硫酸铜，硫化锌、氧化铝直接和硫酸反应而溶解，过滤得到的滤液中加入适量锌粉置换出铜，再过滤，向滤液中加入适量 氧化溶液中的亚铁离子，然后加入碳酸锰调节pH沉淀铁离子和铝离子，所得滤液电解得到二氧化锰和镀锌铁皮，据此解答。
17．【答案】（1）铅；两个电极；除去
（2）Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2＝Cd + 2NiOOH + 2H2O
（3）放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变
（4）8.0CuO或12.4/CuCO3；2Al-6e-+3H2O＝Al2O3 + 6H+
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）反应中Pb失去电子，作负极，因此铅蓄电池负极板上覆盖的物质是铅，由于放电时两个电极上均生成硫酸铅，所以充电时，PbSO4在两个电极除去。
（2）镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，因此镍镉碱性充电电池放电时的总反应式为Cd + 2NiOOH + 2H2O＝Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2，则在充电时的总反应的化学方程式为Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2＝Cd + 2NiOOH + 2H2O。
（3）由于放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变。
（4）①惰性电极电解硫酸铜溶液，阴极铜离子放电析出铜，阳极氢氧根离子放电生成氧气，铜的物质的量是6.4g÷64g/mol＝0.1mol，所以需要加入0.1mol氧化铜或0.1mol碳酸铜即可恢复电解质溶液的浓度，其质量分别是8.0g、12.4g。
②Y电极是阳极，铝失去电子转化为氧化铝可使铝制品表面形成较致密的氧化膜，从而更好地保护铝制品，Y电极上发生的电极反应式为2Al-6e-+3H2O＝Al2O3 +6H+。
【分析】
（1）根据总的反应，Pb化合价升高，故做负极材料，充电时，阳极是硫酸铅失去电子变为二氧化铅，阴极是硫酸铅得到电子变为铅单质，故阴极和阳极均消耗硫酸铅
（2）根据放电的电极式即可写出充电的电极式，即可写出总的电池反应
（3）内阻变化主要是电解质溶液的浓度造成，浓度减小，内阻变大
（4）①根据阳极和阴极电解产物即可判断加入的物质②铝表面形成氧化铝薄膜，主要是铝失去电子，故在阳极反应，即铝在阳极失去电子结合水形成氧化铝和氢离子，即可写出电极式
1 / 1高中化学鲁科版（2019）选择性必修1 第1章第3节 电能转化为化学能——电解
一、单选题
1．（2021高二下·奉化期末）如图是模拟工业电解饱和食盐水的装置图，下列叙述不正确的是（ ）
A．a 为电源的负极
B．Fe电极的电极反应是4OH－- 4e－=2H2O+O2↑
C．通电一段时间后，铁电极附近溶液先变红
D．电解饱和食盐水的化学方程式是 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
【答案】B
【知识点】以氯碱工业为基础的化工生产简介；电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.铁做阴极，对应连接的a作为电池的负极，故A不符合题意
B.工业上电解食盐水时以石墨作为阳极，铁作为阴极，阴极的电极式是2H2O+2e=2OH-+H2，故B符合题意
C.铁电极负极产生的是氢氧根离子，遇到酚酞变红色，故C不符合题意
D.氯化钠溶液通电生成氢氧化钠和氢气和氯气，总的化学方程式为： 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 故D不符合题意
故答案为：B
【分析】根据电解池即可判断，电解饱和食盐水，铁做阴极，a即是电池的负极，铁极发生的是2H2O+2e=2OH-+H2，阴极附近聚集大量的氢氧根离子，因此阴极附近是红色，石墨做阳极，b为电池的正极，发生的是2Cl--2e=Cl2，即可写出总的电池反应为 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2．（2021·浙江）下列说法不正确的是（ ）
A．应避免铵态氮肥与草木灰混合施用
B．工业上可用离子交换法提高海带中碘的提取率
C．电解饱和食盐水可以得到金属钠和氯气
D．将生铁进一步炼制减少含碳量，能得到耐腐蚀的钢
【答案】C
【知识点】高炉炼铁；以氯碱工业为基础的化工生产简介；海带成分中碘的检验；化肥、农药及其合理利用
【解析】【解答】A.铵态氮肥中含有铵根离子水解成酸性，草木灰的主要成分为碳酸钾，水解呈碱性，混合后降低肥效，故A不符合题意
B.离子交换法可以很大程度上的提取碘离子的量，同时可以增加碘离子的富集，故B不符合题意
C.电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠和氢气和氯气，不是得到的是金属钠，故C符合题意
D.生铁可以在电解质溶液中形成电化学腐蚀，因此降低含碳量可以减少腐蚀，故D不符合题意
故答案为：C
【分析】一般要得到金属钠，采用的是电解熔融的氯化钠固体，不用电解食盐水，其他均正确
3．（2021·乌兰察布模拟）化学工作者近期研究了一种新型偶氮苯类水系有机液流电池示意图如下，采用惰性电极材料，电池工作原理X－N－－N－－X＋2[Fe(CN)6]3- X－N=N－X＋2[Fe(CN)6]4-，下列说法中正确的是（ ）
A．放电时，电池的正极反应为：[Fe(CN)6]3－－e-=[Fe(CN)6]4-
B．充电时，M为阴极，发生还原反应
C．放电时，Na＋通过离子交换膜从右极室移向左极室
D．充电时，当电路中转移0.5mol电子时，有106g[Fe(CN)6]4-得到电子
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时，N极得电子，发生还原反应作正极，电极反应方程式为[Fe(CN)6]3－+e-=[Fe(CN)6]4-，A项不符合题意；
B．充电时，M极得到电子作为阴极，发生还原反应，B项符合题意；
C．放电时，N极作为正极，M极作为负极，Na＋通过离子交换膜从左极室移向右极室，C项不符合题意；
D．充电时，当电路中转移0.5mol电子时，发生反应为[Fe(CN)6]3－+e-=[Fe(CN)6]4-，则有0.5mol[Fe(CN)6]4-失去电子，而不是 [Fe(CN)6]4-得到电子，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据 X－N－－N－－X＋2[Fe(CN)6]3- X－N=N－X＋2[Fe(CN)6]4-， 即可判断放电时，M做负极发生X－N－－N－－X-2e=X－N=N－X,是氧化反应，N极做正极发生的是2[Fe(CN)6]3-+2e=2[Fe(CN)6]4- ,钠离子向正极移动，充电时，M做阴极发生的是X－N=N－X+2e=X－N－－N－－X,发生还原反应，而N极做阳极，发生的是2[Fe(CN)6]4- -2e=2[Fe(CN)6]3-,发生氧化反应，根据转移的电子数即可计算出 [Fe(CN)6]4-的质量
4．（2021·葫芦岛模拟）《JournalofEnergyChemistry》报导我国科学家设计CO2熔盐捕获与转化装置如图。下列有关说法正确的是（ ）
A．由图可知捕获CO2过程的初期发生了氧化还原反应
B．熔盐可用CCl4代替
C．d极电极反应式为 -4e-=C+3O2-
D．转移1mol电子该装置最终可捕获CO25.6L(标况下)
【答案】D
【知识点】氧化还原反应；电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．由图可知捕获CO2过程的初期CO2与O2-反应生成 ，元素化合价不变，为非氧化还原反应，选项A不符合题意；
B．若熔盐用CCl4代替，不能导电，无法形成电解池，选项B不符合题意；
C．由图所示，d极电极得电子，反应式为 +4e－=C+3O2－，选项C不符合题意；
D．碳元素化合价由+4变为0，则转移1mol电子可捕获CO25.6L(标况下)，选项D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.根据初期的反应物和产物即可判断元素化合价是否改变
B.四氯化碳不导电
C.根据反应物和产物即可写出电极式
D.根据电极式即可计算出转移1mol电子捕获的二氧化碳体积
5．（2021·徐州模拟）铜的氧化物及其盐有重要的用途。制泡铜发生如下反应：2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2，2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑，将泡铜熔炼后再电解精炼制精铜。关于铜及铜的制备说法正确的是（ ）
A．铜元素在元素周期表的d区，基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1
B．制泡铜过程中，制取6molCu共转移18mol电子
C．电解精炼粗铜时，阴极减小的质量等于阳极增加的质量
D．精炼后的电解液中存在：Cu2+、Zn2+、 、Fe2+、Ag+
【答案】B
【知识点】铜的电解精炼；原子核外电子排布；铜及其化合物；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．Cu原子核外有29个电子，其3d、4s电子为其外围电子，所以Cu的价层电子排布式3d104s1；铜位于第四周期第ⅠB族，属于ds区，选项A不符合题意；
B．反应①中硫元素的化合价由－2变为+4，失去6个电子，所以每生成2molCu2O转移12mol电子，反应②中硫元素的化合价由－2变为+4，生成6molCu转移6mol电子，即生成6molCu，两个反应共转移18mol电子，选项B符合题意；
C．电解精炼粗铜时，阳极失电子质量减小，阴极得电子质量增加，选项C不符合题意；
D．精炼后的电解液中存在：Cu2+、Zn2+、 、Fe2+，但不存在Ag+，银不失电子作为阳极泥，选项D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.根据铜原子的核外电子能级排布即可找出铜原子的区域
B.根据方程式即可判断制取铜单质与转移电子的关系
C.电解精炼铜时，阳极减少的铜的质量小于阴极增加的质量
D.电解时是锌和铁以及铜失去电子，银不失去电子
6．（2021·南通模拟）利用石墨电极电解HNO3和HNO2的混合溶液可获得较浓的硝酸。其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a为电源的正极
B．电解池中的离子交换膜应为阴离子交换膜
C．阳极的电极反应式为
D．每2mol离子通过离子交换膜，左室产生的气体X的体积为22.4L(标准状况)
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．左边石墨电极，氢离子放电生成氢气，电极反应为2H++2e-=H2↑，得电子发生还原反应为电解池的阴极，与电源负极相连，即a为电源的负极，故A不符合题意；
B．右边石墨电极为阳极，左边石墨电极为电解池的阴极，氢离子从阳极移向阴极，即从右室移向左室，离子交换膜为阳离子交换膜，故B不符合题意；
C．右边石墨电极为阳极，亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，其电极反应式为HNO2-2e-+H2O=3H++ ，故C不符合题意；
D．每2mol离子通过离子交换膜，即要转移2mol电子，由左室电极反应式2H++2e-=H2↑可知，产生的H21mol，其体积为22.4L(标准状况)，故D符合题意；
答案为D。
【分析】HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸，说明电解时阳极上亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，右边石墨电极为阳极，阳极上亚硝酸根离子失电子生成硝酸根离子，其电极反应式为HNO2-2e-+H2O=3H++ ，左边石墨电极为电解池的阴极，溶液中氢离子放电生成氢气，电极反应2H++2e-=H2↑，氢离子从阳极移向阴极，离子交换膜为阳离子交换膜；据此分析判断选项。
7．（2021·南京模拟）以NaClO2溶液和NaCl溶液为原料，采用电解法制备ClO2气体具有效率高和产品纯度高的优点，其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电解时化学能转化为电能
B．电解时NaCl溶液浓度保持不变
C．电解时Na+由b极区向a极区迁移
D．电解时阳极的电极反应式为ClO -e-=ClO2↑
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．电解池工作时将电能转化为化学能，A不符合题意；
B．电极a上的反应为ClO -e-=ClO2↑，所以阳极迁移到阴极的阳离子为Na+，而电解时电极b上水电离出的氢离子放电生成氢气，所以右侧溶液中水减少，NaCl浓度变大，B不符合题意；
C．电解池中阳离子向阴极移动，所以Na+由a极区向b极区迁移，C不符合题意；
D．电解池中阳极ClO 失电子生成ClO2，电极反应为ClO -e-=ClO2↑，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】电极a上NaClO2转化为ClO2，Cl元素化合价升高，发生氧化反应，所以电极a为阳极，电极b为阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气。
8．（2021·泉州模拟）利用CO2电催化还原法制取清洁燃料HCOOH，可实现温室气体CO2的资源化利用。其工作原理如图。下列有关说法错误的是（ ）
A．M为阳极
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．N极的电极反应式为CO2+2e-+2H＋=HCOOH
D．消耗的CO2与生成的O2物质的量之比为2:1
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．M极上水分子失去电子被氧化为氧气，M为阳极，A不符合题意；
B． 阳极水失去电子，生成氢离子和氧气，氢离子通过阳离子交换膜进入阴极室，离子交换膜为阳离子交换膜，B符合题意；
C． N极上二氧化碳转化为甲酸，是得到电子的还原反应，电极反应式为CO2+2e-+2H＋=HCOOH，C不符合题意；
D． 按得失电子数守恒得关系式： ，则 消耗的CO2与生成的O2物质的量之比为2:1，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据CO2到甲酸，碳元素的化合价降低被还原，发生二氧化碳得到电子结合氢离子变为甲酸的还原反应，因此N做阴极，对应M做阳极，是水失去电子变为氧气，发生氧化反应，由于阴极区需要氢离子，因此是阳离子交换膜，根据得失电子即可计算出而二氧化碳和氧气的物质的量之比
9．（2021·广东）钴( )的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（ ）
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 均增大
B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.由分析可知，工作时，Ⅰ室内c(H＋)减小，溶液的pH增大，Ⅱ室内的c(H＋)增大，pH减小，A不符合题意；
B.反应生成1molCo，则转移2mol电子，则Ⅰ室内反应生成O2的物质的量为0.5mol，其质量为0.5mol×32g/mol=16g，此时有2molH+通过阳离子交换膜进入Ⅱ室内，其质量为2mol×1g/mol=2g，因此Ⅰ室内溶液减少的质量为16g+2g=18g，B不符合题意；
C.移除交换膜后，由于Cl－失电子能力强于OH－，因此石墨电极上主要有Cl－失电子，其电极反应式为2Cl－－2E=Cl2↑，C不符合题意；
D.由分析可知，该电解池中阳极的电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阴极的电极反应式为Co2＋＋2e－=Co，因此电解总反应为：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋，D符合题意；
故答案为：D
【分析】在该电解池中，石墨电极与电源的正极相连，为阳极，H2O电离产生的OH－发生失电子的氧化反应，生成O2，其电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，此时Ⅰ室内的H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室内。Co电极与电源的负极相连，为阴极，溶液中的Co2＋发生得电子的还原反应，其电极反应式为：Co2＋＋2e－=Co；此时Ⅲ室内的Cl－通过阴离子交换膜进入Ⅱ室内。据此结合选项进行分析。
10．（2021·眉山模拟）废水中的污染物，可以通过电解原理产生絮凝剂使其沉淀而分离。工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．b接电源的负极
B．a、b电极的材料均可为铁棒
C．形成絮凝剂时的反应：4Fe2＋＋O2＋8OH-＋2H2O=4Fe(OH)3
D．外电路中通过3 mol电子，生成1 mol氢氧化铁胶粒
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．b为阴极，b接电源的负极，A不符合题意；
B．a极为阳极，只能是铁，b电极是阴极，电极材料可以是铁，因此a、b电极的材料均可为铁棒，B不符合题意；
C．处理废水时，阳极生成的二价铁离子与阴极生成的氢氧根离子在溶解氧的条件下发生氧化还原反应生成氢氧化铁，因此形成絮凝剂时的反应：4Fe2＋＋O2＋8OH-＋2H2O＝4Fe(OH)3，C不符合题意；
D．胶粒是氢氧化铁的聚合体，无法计算生成的氢氧化铁胶粒数，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】该装置为电解装置，铁做阳极，则a极为阳极，电极反应式：Fe-2e－＝Fe2+，电极b为阴极，发生还原反应，电极反应式：2H2O+2e－＝2OH－+H2↑，处理废水时，阳极生成的二价铁离子与阴极生成的氢氧根离子在溶解氧的条件下发生氧化还原反应生成氢氧化铁，据此分析解答。
11．（2021·成都模拟）利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用，下列说法正确的是（ ）
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH--4e-＝2H2O+O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变
C．在铁片上镀铜时，每转移2mol电子，Y极增重64g
D．制取金属铝时，Z是熔融的氯化铝
【答案】C
【知识点】铜的电解精炼；电极反应和电池反应方程式；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由图可知，X电极跟电源的正极相连，X为电解池的阳极，氯离子在阳极失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl-－2e-＝Cl2↑，A项不符合题意；
B．精炼铜时，电解液为含Cu2＋的溶液，粗铜除含有Cu外，还含有比铜活泼的锌、铁等杂质，锌、铁和铜在阳极发生氧化反应生成离子，而阴极上只有Cu2＋得电子发生还原反应生成铜，则Z溶液中的Cu2+浓度减小，B项不符合题意；
C．由图可知，Y电极与电源的负极相连，Y为电解池的阴极。在铁片上镀铜时，铁片作阴极，铜作阳极，CuSO4溶液作电镀液。阴极发生还原反应：Cu2++2e-＝Cu。当转移2mol电子时，根据电极反应式可知，此时阴极生成1molCu，即Y电极上增重64g。C项符合题意；
D．氯化铝为共价化合物，熔融时不导电，制取金属铝，采用的是电解熔融氧化铝的方法，故制取金属铝时，Z是熔融的氧化铝。D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.X连接的时阳极，阳极吸引氯离子个氢氧根离子，但氯离子先失去电子
B.电解精炼铜时，阳极用的是粗铜，粗铜里含有铁、铜、锌等金属，导致浓度减小
C.铁上镀铜，铜离子在阴极即铁片上得到电子即可计算出质量
D.一般制取金属铝，采用的是电解熔融的氧化铝
12．（2021·全国乙卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排故并 降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对情性电极（如图所示），通入一定的电流。
下列叙述错误的是（ ）
A．阳极发生将海水中的 氧化生成 的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的 应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg 等积垢需要定期清理
【答案】D
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；
B.设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；
C.因为H2是易燃性气体，所以阳极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；
D.阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误；
故答案为：D
【分析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-。
13．（2021·浙江）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法错误的是（ ）
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A不符合题意；
B．断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B不符合题意；
C．电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C符合题意；
D．根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，据此分析作答。结合选项进行判断
14．（2021高二下·郫都期中）利用如图所示装置（示意图），当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛用于工业生产。下列说法中错误的是（ ）
A．氯碱工业中，Y附近能得到氢氧化钠溶液
B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4
C．电镀工业中，Y是待镀金属，X是镀层金属
D．外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属
【答案】B
【知识点】铜的电解精炼；以氯碱工业为基础的化工生产简介；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．Y是阴极，氯碱工业中，Y附反应式是 ，Y极得到氢氧化钠溶液，故A不符合题意；
B．X是阳极、Y是阴极，铜的精炼中， X是粗铜，Y是纯铜，Z是CuSO4，故B符合题意；
C．X是阳极、Y是阴极，电镀工业中，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，故C不符合题意；
D．Y是阴极，外加电流的阴极保护法中，待保护金属作阴极，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.Y极是负极，吸引大量的氢离子得到电子放电，留下大量的氢氧根离子姓曾氢氧化钠溶液
B.铜的精炼中，纯铜做阴极，粗铜做阳极，电解质溶液为硫酸铜
C.电镀工业中，镀层金属在阳极，待镀金属在阴极
D.外加电流保护金属时，保护金属在阴极极连接Y极
二、综合题
15．（2021高二下·江川期中）某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。
请回答：
（1）Ⅰ．用图 1 所示装置进行第一组实验。
在保证电极反应不变的情况下，不能替代 Cu 作电极的是 （填字母序号）。
A．铝 B．石墨 C．银 D．铂
（2）N 极发生反应的电极反应式为 。
（3）Ⅱ．用图 2 所示装置进行第二组实验。实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。 查阅资料得知，高铁酸根离子（FeO ）在溶液中呈紫红色。
电解过程中，X 极区溶液的 pH （填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）电解过程中，Y 极发生的电极反应之一为 Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO +4H2O 若在 X 极收集到672 mL 气体，在 Y 极收集到 168 mL 气体（均已折算为标准状况时气体体积），则 Y 电极（铁电极）质量减少 g。
（5）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为 2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极发生的反应的电极反应式为 。
【答案】（1）A
（2）2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣
（3）增大
（4）0.32
（5）2FeO +6e﹣+5H2O=Fe2O3+10OH﹣
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；物质的量的相关计算
【解析】【解答】（1）图1中形成是原电池，锌做负极，铜做正极，因此选择的金属活动性不能强于铁，故不能用铝代替，故正确答案是A
（2）N电极是与电池的负极相连接，故N电极是阴极，是氢离子放电，因此电极方程式是2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣
（3）根据题意可知，铁与电池的正极相连，故铁做阳极，X做阴极，是氢离子放电，故留下大量的氢氧根离子，pH增大
（4）X电极是阴极，故是氢离子放电，为阳极是铁和氯离子放电，利用转移的电子相等计算即可，在X极：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，根据氢气的体积计算出转移的电子数为2x=0.06mol,Y电极发生的是 Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO +4H2O 和2Cl--2e=Cl2,氯气失去的电子数为2x=0.015mol，因此铁失去的电子数为0.06-0.015mol=0.045mol，根据铁的反应的电极式计算出铁的质量为56xg=0.32g,故减少的质量为0.32g
（5）正极是发生的还原反应，而高铁酸钾的化学价降低被还原因此电极式为 2FeO +6e﹣+5H2O=Fe2O3+10OH﹣
【分析】（1）判断原电池的正负极，铜做正极，不改变电极的情况下，可选择是石墨、铂、银替代铜电极
（2）先判断N电极为阴极，阴极是氢离子放电，但是注意此时的电解质溶液是氢氧化钠溶液
（3）判断X的电极是阴极还是阳极，根据放电离子判断溶液的酸碱性
（4）先判断Y是铁和氯离子失去电子，而X是氢离子得到电子，根据得失电子守恒即可计算
（5）找出化合价降低发生还原的物质即可写出电极反应式
16．（2021·金华模拟）某小组以软锰矿、闪锌矿为原料，尝试在铁钉表面镀锌及制取高纯 。流程如下：
已知：①矿粉的主要成分是 、ZnS，还含有少量FeS、CuS、 等。
②酸浸时反应之一： 。该生产过程中， 与 不反应。
③ 的氧化性与溶液pH有关。
请回答：
（1）滤渣中加NaOH溶液可分离铁和铝，化学方程式是 。
（2）下列说法正确的是___________(填字母)。
A．可从步骤③的滤渣中回收S
B．步骤⑤， 可换成
C．步骤⑥，阳极材料可选择Fe
D．多次过滤分离，可提高矿石利用价值
（3）除杂时先加 后加 ，原因是 。
（4）小组同学欲用下列步骤测定铁钉表面镀层的锌的质量。请选出正确操作并排序(实验只进行一次，操作不重复)：
称取一定质量的铁钉，放入烧杯中→( )→( )→( )→( )→( )
a．加过量浓硫酸
b．加过量稀硫酸
c．置于坩埚中，小火烘干
d．置于石棉网上，小火烘干
e．取出，用蒸馏水洗涤
f．搅拌，至气泡速率突然减小
g．用电子天平称量
h．用托盘天平称量
（5）测定 产品的纯度：将 固体研细，称取一定质量的产品至锥形瓶中，依次加入过量 固体、足量稀 ，振荡至充分反应，再用 标准溶液滴定剩余 至终点。
①下列关于实验过程的说法，正确的是 (填字母)。
A．先在滤纸上称量好 粉末，再倒入锥形瓶
B．配制 溶液时宜在棕色容量瓶中进行
C．“振荡至充分反应”时，锥形瓶须加塞密封
D．滴定时的指示剂是
E．滴定终点后仰视读数，会导致 纯度偏大
②读取滴定管中 溶液的示数时，因溶液颜色的干扰，凹液面最低点无法准确定位，此时可改为读取 处的示数。
（6）电解时的总化学方程式为 。
【答案】（1）
（2）B；D
（3）溶液酸性强有利于充分氧化 、氧化时消耗 可减少 用量
（4）b；f；e；d；g
（5）BCD；凹液面最高点
（6）
【知识点】电极反应和电池反应方程式；物质的分离与提纯；探究物质的组成或测量物质的含量；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)滤渣中加NaOH溶液可分离铁和铝，氢氧化铝溶解，反应的化学方程式是 。
(2)A．根据以上分析可知可从步骤②的滤渣中回收S，A不正确；
B．步骤⑤， 用来调节pH，所以可换成 ，B正确；
C．在铁上镀锌，则步骤⑥中Fe作阴极，阳极上Mn2+发生失电子的氧化反应生成二氧化锰，阳极材料不能选择Fe，C不正确；
D．多次过滤分离，提高原料的利用率，所以可提高矿石利用价值，D正确；
故答案为：BD。
(3)根据已知可知 的氧化性与溶液pH有关，溶液酸性强有利于充分氧化 ，且氧化时消耗 可减少 用量，所以除杂时先加 后加 ；
(4)称取一定质量的铁钉，放入烧杯中，加过量稀硫酸溶解表面的锌，搅拌，至气泡速率突然减小，此时说明锌恰好完全反应，然后取出，用蒸馏水洗涤，置于石棉网上，小火烘干，得到铁，最后用电子天平称量即可，正确的顺序是称取一定质量的铁钉，放入烧杯中→b→f→e→d→g；
(5)①A．应该直接在锥形瓶中称量 粉末，A不正确；
B．高锰酸钾易分解，配制 溶液时宜在棕色容量瓶中进行，B正确；
C．由于亚铁离子易被氧化，所以“振荡至充分反应”时，锥形瓶须加塞密封，C正确；
D．酸性高锰酸钾溶液显紫红色，滴定时的指示剂是 ，D正确；
E．滴定终点后仰视读数，读数偏大，导致剩余的亚铁离子的量增加，所以会导致 纯度偏小，E不正确；
故答案为：BCD；
②读取滴定管中 溶液的示数时，因溶液颜色的干扰，凹液面最低点无法准确定位，此时可改为读取凹液面最高点处的示数。
(6)阴极锌离子放电，阳极锰离子放电生成二氧化锰，则电解时的总化学方程式为 。
【分析】酸浸时发生反应之一为 ，据此可判断硫化铜也溶解转化为硫酸铜，硫化锌、氧化铝直接和硫酸反应而溶解，过滤得到的滤液中加入适量锌粉置换出铜，再过滤，向滤液中加入适量 氧化溶液中的亚铁离子，然后加入碳酸锰调节pH沉淀铁离子和铝离子，所得滤液电解得到二氧化锰和镀锌铁皮，据此解答。
17．（2021高二下·郫都期中）铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知：
①铅蓄电池总的化学方程式为： ，使用（放电）段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用；
②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，使用（放电）到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用；
回答下列问题：
（1）铅蓄电池负极板上覆盖的物质是 （填名称），充电时，PbSO4在 （填“阳极”、“阴极”或“两个电极”）上 （填“生成或除去”）。
（2）镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为 。
（3）铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是 。
（4）现用铅蓄电池作为电源，连成如图所示装置，其中a为电解质溶液，X、Y是两块电极板，
①若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阴极只析出6.4g固体，则需要加入 （填化学式）即可恢复电解质溶液的浓度。
②可用该装置在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理，可使铝制品表面形成较致密的氧化膜以更好地保护铝制品，a是稀硫酸溶液，写出Y电极上发生的电极反应式 。
【答案】（1）铅；两个电极；除去
（2）Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2＝Cd + 2NiOOH + 2H2O
（3）放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变
（4）8.0CuO或12.4/CuCO3；2Al-6e-+3H2O＝Al2O3 + 6H+
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）反应中Pb失去电子，作负极，因此铅蓄电池负极板上覆盖的物质是铅，由于放电时两个电极上均生成硫酸铅，所以充电时，PbSO4在两个电极除去。
（2）镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，因此镍镉碱性充电电池放电时的总反应式为Cd + 2NiOOH + 2H2O＝Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2，则在充电时的总反应的化学方程式为Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2＝Cd + 2NiOOH + 2H2O。
（3）由于放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变。
（4）①惰性电极电解硫酸铜溶液，阴极铜离子放电析出铜，阳极氢氧根离子放电生成氧气，铜的物质的量是6.4g÷64g/mol＝0.1mol，所以需要加入0.1mol氧化铜或0.1mol碳酸铜即可恢复电解质溶液的浓度，其质量分别是8.0g、12.4g。
②Y电极是阳极，铝失去电子转化为氧化铝可使铝制品表面形成较致密的氧化膜，从而更好地保护铝制品，Y电极上发生的电极反应式为2Al-6e-+3H2O＝Al2O3 +6H+。
【分析】
（1）根据总的反应，Pb化合价升高，故做负极材料，充电时，阳极是硫酸铅失去电子变为二氧化铅，阴极是硫酸铅得到电子变为铅单质，故阴极和阳极均消耗硫酸铅
（2）根据放电的电极式即可写出充电的电极式，即可写出总的电池反应
（3）内阻变化主要是电解质溶液的浓度造成，浓度减小，内阻变大
（4）①根据阳极和阴极电解产物即可判断加入的物质②铝表面形成氧化铝薄膜，主要是铝失去电子，故在阳极反应，即铝在阳极失去电子结合水形成氧化铝和氢离子，即可写出电极式
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