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【真题回顾练】
电解原理及应用
1.(2021·广东真题)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
【解析】由图可知,该装置为电解池,石墨电极为阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数,放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动,钴电极为阴极,钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴,电极反应式为Co2++2e-=Co,Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数,氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动,电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A.由分析可知,放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动,使Ⅱ室中氢离子浓度增大,溶液pH减小,故A错误;B.由分析可知,阴极生成1mol钴,阳极有1mol水放电,则Ⅰ室溶液质量减少18g,故B错误;C.若移除离子交换膜,氯离子的放电能力强于水,氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,则移除离子交换膜,石墨电极的电极反应会发生变化,故C错误;D.由分析可知,电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+,故D正确;故选D。
2.(2021·海南真题)液氨中存在平衡:。如图所示为电解池装置,以的液氨溶液为电解液,电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是
A.b电极连接的是电源的负极 B.a电极的反应为
C.电解过程中,阴极附近K+浓度减小 D.理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1
【答案】B
【解析】A.根据图示可知:在b电极上产生N2,N元素化合价升高,失去电子,发生氧化反应,所以b电极为阳极,连接电源的正极,A错误;B.电极a上产生H2,H元素化合价降低得到电子,发生还原反应,所以a电极为阴极,电极反应式为:,B正确;C.电解过程中,阴极附近产生,使附近溶液中阴离子浓度增大,为维持溶液电中性,阳离子K+会向阴极区定向移动,最终导致阴极附近K+浓度增大,C错误;D.每反应产生1molH2,转移2mol电子,每反应产生1molN2,转移6mol电子,故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1,D错误;选B。
3.(2021·辽宁真题)利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。下列说法错误的是
A.a为电源负极 B.溶液中Q的物质的量保持不变
C.在M极被还原 D.分离出的从出口2排出
【答案】C
【解析】由题干信息可知,M极发生的是由Q转化为的过程,该过程是一个还原反应,故M极为阴极,电极反应为:+2H2O+2e-=+2OH-,故与M极相连的a电极为负极,N极为阳极,电极反应为:-2e-=+2H+,b极为电源正极,据此分析解题。A.由分析可知,a为电源负极,A正确;B.由分析可知,根据电子守恒可知,溶液中Q的物质的量保持不变,B正确;C.由分析可知,整个过程CO2未被还原,在M极发生反应为CO2+OH-=,C错误;D.由题干信息可知,M极上CO2发生反应为:CO2+OH-=被吸收,向阳极移动,N极上发生的反应为:+H+=H2O+CO2↑,故分离出的从出口2排出,D正确;故答案为:C。
4.(2021·天津真题)如下所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,下列判断错误的是
A.a是电源的负极
B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色
C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大
D.当完全溶解时,至少产生气体336mL(折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成,Fe2O3逐渐溶解,说明石墨电极Ⅱ为阳极,则电源b为正极,a为负极,石墨电极Ⅰ为阴极,据此解答。A.由分析可知,a是电源的负极,故A正确;B.石墨电极Ⅱ为阳极,通电一段时间后,产生氧气和氢离子,所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色,故B正确;C.随着电解的进行,铜离子在阴极得电子生成铜单质,所以CuCl2溶液浓度变小,故C错误;D.当完全溶解时,消耗氢离子为0.06mol,根据阳极电极反应式,产生氧气为0.015mol,体积为336mL(折合成标准状况下),故D正确;故选C。
5.(2021·湖北真题)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是
A.电解时只允许H+通过离子交换膜
B.生成O2和H2的质量比为8∶1
C
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