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专题21：电解池
一、单选题
1．（2019·全国Ⅰ卷）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（　　）
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.工业合成氨条件是高温高压催化剂，此反应条件是室温下反应，故A答案正确，不符合题意。
B.根据原电池的知识判断，由于该电池是生物燃料电池属于原电池，原电池中电极是负极区的反应，而不是阴极的反应，故B错误，符合题意。
C.根据图像N2变为NH3,N的化合价降低，而 MV+ 中元素的化合价升高了所以是正极区，故C答案正确，不符合题意。
D.质子即氢离子，根据带正电荷判断应该向正极移动，故D正确，不符合题意。
故正确答案：B。
【分析】 此题结合图像及原电池知识进行判断，注意原电池中两级名称，及离子移动方向不因题目信息变化而变化。
2．（2019高三上·南阳月考）我国科学家研发了一种新型液硫二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误是（　　）
A．放电时，电池左侧为负极，发生氧化反应
B．充电时，电解质溶液中K+经交换膜向右侧移动
C．放电时，电池右侧的电极反应为I3-+2e-=3S2-+I3-
D．充电时，电池的总反应为S22-+3I- 2S2-+I3-
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；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.由分析可知，放电过程中，电池左侧为负极，发生失电子的氧化反应，选项正确，A不符合题意；
B.充电时为电解池，在电解池中，阳离子移向阴极，因此电解质溶液中的K+经离子交换膜向左侧移动，选项错误，B符合题意；
C.由分析可知，放电时，电池右侧（正极）的电极反应式为I3－＋2e－=3I－，选项正确，C不符合题意；
D.有正负极的电极反应可得放电过程的总反应为：2S2－＋I3－=S22－＋3I－，因此充电过程的总反应为：S22－＋3I－=2S2－＋I3－，选项正确，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】由图可知，该新型液硫二次电池放电时，电极左侧为负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：2S2－－2e－=S22－；电池右侧为正极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为：I3－＋2e－=3I－；二次电池充电时，原电池的负极为电解池的阴极，原电池的正极为电解池的阳极；据此结合选项进行分析。
3．已知CuCl难溶于水。电解合成1，2一二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是（　　）
A．阳极反应式：CuCl-e-=Cu2++Cl-
B．CuCl2能将C2H4氧化为1，2-二氯乙烷
C．Ⅹ、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．该装置总反应为CH2=CH2+2H2O+2NaCl H2↑+2NaOH+ ClCH2CH2Cl
【答案】C
【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，阳极的电极反应式为：CuCl－e－=Cu2＋＋Cl－，选项正确，A不符合题意；
B.由分析可知，液相反应中发生的反应为C2H4＋2CuCl2=ClCH2CH2Cl＋2CuCl，有反应的化学方程式可知，CuCl2将C2H4氧化成为ClCH2CH2Cl，选项正确，B不符合题意；
C.电解池装置中，所加电解质溶液为NaCl溶液，电解过程中，阴极区产生NaOH溶液，因此离子交换膜Y为阳离子交换膜，则离子交换膜X为阴离子交换膜，选项错误，C符合题意；
D.由电解总反应和液相反应可得该装置的总反应为 CH2=CH2+2H2O+2NaCl H2↑+2NaOH+ ClCH2CH2Cl，选项正确，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】在电解池装置中，阳极的电极反应式为：CuCl－e－=Cu2＋＋Cl－；阴极的电极反应式为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；液相反应中，反应的化学方程式为：C2H4＋2CuCl2=ClCH2CH2Cl＋2CuCl；据此结合选项进行分析作答。
4．（2019·全国Ⅲ卷）为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是（　　）
A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH (aq) e =NiOOH(s)+H2O(l)
C．放电时负极反应为Zn(s)+2OH (aq) 2e =ZnO(s)+H2O(l)
D．放电过程中OH 通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【知识点】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、三维多孔海绵状Zn的相对表面积较大，反应后生成的ZnO分散度高，选项正确，A不符合题意；
B、由分析可知，充电时的阳极反应式为：2Ni(OH)2+2OH--2e-=2NiOOH+2H2O，选项正确，B不符合题意；
C、由分析可知，放电时的负极反应式为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，选项正确，C不符合题意；
D、放电过程为原电池装置，在原电池中，阴离子向负极移动，因此OH-通过隔膜从正极区移向负极区，选项错误，D符合题意；
故答案为：D
【分析】二次电池放电过程为原电池装置，负极发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O；正极发生得电子的还原反应，其电极反应式为：2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-；充电过程为电解池装置，阳极发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：2Ni(OH)2+2OH--2e-=2NiOOH+2H2O；阴极发生得电子的还原反应，其电极反应式为：ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-；据此结合选项进行分析。
5．（2019高二下·嘉兴期末）某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，发现断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是（　　）
A．断开K2，闭合K1时，石墨电极上的电极反应式为：2 H＋+ 2e－＝H2↑
B．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl2 + 2e－＝2Cl－
C．甲装置属于燃料电池，该电池正极的电极反应式为：CH4+10OH－－8e－＝CO32－+7H2O
D．甲烷燃料电池的总电极反应式为：CH4+2O2 +2NaOH＝Na2CO3+3H2O
【答案】D
【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，闭合K1时，该装置是电解池，铜作阴极，石墨作阳极，石墨电极上氯离子失电子发生氧化反应，所以其电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，A不符合题意；
B．断开K1，闭合K2时，该装置是原电池，铜作负极，负极上氢气失电子发生氧化反应，所以铜电极上的电极反应式为：H2-2e-═2H+，B不符合题意；
C．甲装置属于燃料电池，该电池正极上氧气得电子发生还原反应，该电池正极的电极反应式为O2十2H2O+4e-=4OH-，C不符合题意；
D．甲装置属于燃料电池，甲烷和氧气、氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，所以总电极反应式为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，D符合题意；
故答案为：D
【分析】实验时，断开K2，闭合K1，乙装置是电解池，石墨作阳极，铜是阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，乙池形成氢氯燃料电池，铜作负极氢气失电子发生氧化反应，石墨作正极，氯气得电子发生还原反应；据此结合选项进行分析。
6．（2019·上饶模拟）生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3，可用电解法净化。其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A．a极为电源负极，b极为电源正极
B．装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极
C．Ⅰ室能得到副产品浓硝酸Ⅲ室能得到副产品浓氨水
D．阴极的电极反应式为2NO3-＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】根据装置图，I室和Ⅱ室之间为阴离子交换膜，即NO3－从Ⅱ室移向I室，同理NH4＋从Ⅱ室移向Ⅲ室，依据电解原理，a为正极，b为负极；
A、根据上述分析，a为正极，b为负极，故A不符合题意；
B、根据电解原理，电解槽中没有电子通过，只有阴阳离子的通过，故B不符合题意；
C、I室为阳极，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，得到较浓的硝酸，Ⅱ室为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，NH4＋与OH－反应生成NH3·H2O，得到较浓的氨水，故C符合题意；
D、根据选项C分析，故D不符合题意。
【分析】在电解池中，阳极失去电子，化合价升高，做还原剂，阴极得到电子，化合价降低，做氧化剂。在电解液中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
7．（2019·江西模拟）电渗析法淡化海水装置示意图如下，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是（　　）
A．离子交换膜b为阳离子交换膜
B．各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水
C．通电时，电极l附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显
D．淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值
【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】图中分析可知，电极1为电解池阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，电极2为阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应2H++2e-=H2↑，实线对应的半透膜是阳离子半透膜，虚线是阴离子半透膜。
A.分析可知b为阴离子交换膜，A不符合题意；
B.实线对应的半透膜是阳离子半透膜，虚线是阴离子半透膜，结合阴阳离子移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，B符合题意；
C.通电时，阳极电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极电极反应，2H++2e-=H2↑，电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，C不符合题意；
D.淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】在电解池中，与电源负极相连的为电解池的阴极，得电子化合价降低发生还原反应；与电源正极相连的为电解池的阳极，失电子化合价升高发生氧化反应；据此进行分析解答。
8．（2019·莆田模拟）下图甲是一种在微生物作用下将废水中的尿素CO(NH2)2转化为环境友好物质，实现化学能转化为电能的装置，并利用甲、乙两装置实现在铁上镀铜。下列说法中错误的是（　　）
A．乙装置中溶液颜色不变
B．铜电极应与Y相连接
C．M电极反应式：CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2↑+N2↑+6H＋
D．当N电极消耗0.25 mol气体时，铜电极质量减少16g
【答案】D
【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】甲装置中N极上O2得到电子被还原成H2O，N为正极，M为负极；
A.乙装置中Cu2+在Fe电极上获得电子变为Cu单质，阳极Cu失去电子变为Cu2+进入溶液，所以乙装置中溶液的颜色不变，A不符合题意；
B.乙装置中铁上镀铜，则铁为阴极应与负极X相连，铜为阳极应与正极Y相连，B不符合题意；
C.CO(NH2)2在负极M上失电子发生氧化反应，电极反应式为CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2↑+N2↑+6H+，C不符合题意；
D.N极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，当N电极消耗0.25 mol氧气时，则转移n(e-)=0.25mol×4=1mol电子，Cu电极上的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，所以Cu电极减少的质量为m(Cu)= mol×64g/mol=32g，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】 A.电镀液的成分不变，溶液颜色不变；
B.在铁上镀铜，铜作阳极，与原电池的正极相连；
C.M极上发生尿素的氧化反应，生成氮气、二氧化碳和氢离子；
D.1mol氧气参加反应转移4mol电子，结合电子守恒基酸铜减少的质量即可。
9．（2019·定远模拟）用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如图所示(a、b为石墨电极)，下列说法正确的是（　　）
A．电池工作时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－
B．电解时，电子流动路径是负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极
C．试管中NaOH溶液用来吸收电解时产生的Cl2
D．当电池中消耗2.24 L(标准状况下)H2时，b极周围会产生0.021 mol气体
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；常见化学电源的种类及其工作原理；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、左边装置为氢氧燃料电池，H2所在电极作负极，O2所在电极作正极，在酸性条件下，O2得电子生成H2O，电极方程式为O2＋4H+＋4e－=2H2O，A不符合题意；
B、电解时，电子流动路径是负极→外电路→阴极，阳极→外电路→正极，B不符合题意；
C、O2所在电极作正极，则电解池中a极作阳极，溶液中的Cl-失去电子生成Cl2，故试管中NaOH溶液用来吸收电解时产生的Cl2，防止Cl2与溶液中产生的NaOH反应，C符合题意；
D、消耗2.24 L(标准状况下)H2时电路中转移的电子的物质的量为0.2mol，b极为电解池的阴极，溶液中的H+在阴极得到电子生成H2，根据电子守恒可知生成H2的物质的量为0.1mol，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】原电池与电解池的综合题目首先找突破点，判断出电解池或者原电池的一极，再根据原电池的工作原理与电解池的工作原理，结合电荷守恒规律。
10．（2019·杨浦模拟）如下图所示 、 装置电解氯化铜溶液和饱和食盐水。下列判断错误的是（　　）
A．阳极失电子的离子相同、产物相同
B．阴极产物因得电子的离子不同而不同
C．电解后两装置中溶液的pH都减小
D．电解后只有 装置阴极的质量增加
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、阴离子向阳极移动，所以Cl－向阳极，失电子生成氯气，阳极失电子的离子相同、产物相同，故A不符合题意；
B、a中铜离子得电子生成铜，b中水中氢得电子生成氢气，阴极产物因得电子的离子不同而不同，故B不符合题意；
C、a中电解氯化铜本身，b中水中氢得电子生成氢气破坏水的电离平衡，生成氢氧根，pH增大，故C符合题意；
D、a中铜离子得电子生成铜，b中水中氢得电子生成氢气，电解后只有 装置阴极的质量增加，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】电解氯化铜溶液为电解本身型，阳极上，阴极上。电解氯化钠溶液为放氢生碱型，阳极上，阴极上。
11．（2019·静安模拟）对下图所示的钢铁电化学保护方法，分析正确的是（）
A．是牺牲阳极的阴极保护法 B．钢闸门失去电子
C．电子从负极流向阴极 D．电子从阴极经海水流向阳极
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、牺牲阳极的阴极保护法的原理是原电池，图示中有外加电流，形成的是电解池反应，属于外加电流阴极保护法，故A不符合题意；
B、图示形成电解池反应，钢闸门与电源的负极相连，作阴极本身不放电，阴极被保护，钢闸门不失去电子，故B不符合题意；
C、形成电解池反应，电子由电源负极流向阴极，阳极流向正极，故C符合题意；
D、电解质溶液的导电是因离子的定向移动，电子只流经外电路，电子由负极沿导线流向阴极，阳极沿导线流向正极，电解液中没有电子通过，故D不符合题意；
故答案为：C
【分析】图中所示的是电解池，电解池的原理是：通电时，电解质中的阳离子移向阴极，吸收电子，发生还原作用，生成新物质；电解质中的阴离子移向阳极，放出电子，发生氧化作用，亦生成新物质。
12．（2019高二上·宁城期末）下列图中的实验方案，能达到实验目的的是（　　）
实验方案
目的 A．验证升高温度可加快H2O2分解 B.精练铜 C.验证AgCl沉淀 可以转变为Ag2S D.探究浓度对化学 反应速率的影响
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【知识点】化学反应速率的影响因素；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、右侧除反应温度不同，还加入了催化剂，无法证明温度对反应速率的影响，故A不符合题意；
B、与电源正极相连的一级为阳极，粗铜应该作阳极，图示装置不合理，故B不符合题意；
C、硝酸银溶液过量，反应后硝酸银有剩余，剩余的硝酸银与硫化钠溶液反应，无法验证AgCl沉淀可以转变为Ag2S，故C不符合题意；
D、硫酸浓度、溶液总体积相同，只有硫代硫酸钠浓度不同，可探究浓度对化学反应速率的影响，故D符合题意；
故答案为：D
【分析】A.铁离子可以催化过氧化氢分解，所以对温度因素产生干扰。
B.电解精炼铜要把精铜放在阴极，电解池中阴极不参与反应。
C.根距图中的量，硝酸银过量，即使沉淀不转化，也可以生成硫化银沉淀。
13．（2019高二上·衡阳期末）用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是（　　）
A．AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 B．KCl Na2SO4 CuSO4
C．CaCl2 KOH NaNO3 D．HCl HNO3 K2SO4
【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】由电解规律可得：
类型 化学物质 pH变化
放O2生酸型 CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2 降低
放O2生酸型 KCl、CaCl2 升高
电解电解质型 CuCl2 升高
HCl 升高
电解H2O型 NaNO3、Na2SO4、K2SO4 不变
KaOH 升高
HNO3 降低
故答案为：B。
【分析】本题是用惰性电极电解，所以无需考虑阳极材料的放电问题，只需确定好离子的放电顺序便可以。
A.电解硝酸银生成硝酸，pH减小。
C.电解氢氧化钾相当于电解水，氢氧根浓度变大，pH变大。
D.电解硝酸相当于电解水氢离子浓度变大，pH变小。
14．（2019高二上·湖北期末）关于下列各装置图的叙述中，错误的是（　　）
A．用装置①精炼铜，则a极为电源正极，电解质溶液可为CuSO4溶液
B．用湿润的淀粉-KI试纸检验装置②中阳极气体产物时，试纸变为蓝色
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连，该保护法称为“牺牲阳极的阴极保护法”
D．装置④中反应一段时间后，取Fe电极附近溶液滴加铁氰化钾溶液，不会产生蓝色沉淀
【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.用装置①精炼铜，粗铜做阳极，精铜做阴极，a极为电源正极，电解质溶液可为CuSO4溶液，A不符合题意；
B.装置②中氯离子在阳极放电生成氯气，遇湿润的淀粉-KI试纸变蓝，B不符合题意；
C.钢闸门与外接电源的负极相连，图为外加电源的阴极保护法，C符合题意；
D.锌、铁形成的原电池中，锌做负极，铁做正极，溶液中不存在亚铁离子，取Fe电极附近溶液滴加铁氰化钾溶液，不会产生蓝色沉淀，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A.电解精炼铜时，粗铜做阳极，与电源的正极相连，纯铜做阴极，与电源的负极相连；
B.装置②中阳极发生反应的电极反应式为：2Cl－－2e－=Cl2↑；
C.钢闸门与外界电源的负极相连，做阴极，为外接电源的阴极保护法；
D.装置④为原电池装置，其中Zn做负极，Fe做正极；
15．（2019高二上·武威期末）若要在铜片上镀银时，下列叙述错误的是（　　）
①将铜片接在电源的正极 ②将银片接在电源的正极 ③在铜片上发生的反应是：Ag+ +e-=Ag ④在银片上发生的反应是：4OH- - 4e-=O2 +2H2O ⑤可用硫酸溶液作电解质 ⑥可用硝酸银溶液作电解质
A．①③⑥ B．②③⑥
C．①④⑤ D．②③④⑥
【答案】C
【知识点】电镀
【解析】【解答】在铜片上镀银时，应该将单质银作为阳极，铜片作为阴极，用硝酸银溶液作为电解液。所以①将铜片接在电源的正极是错误的，铜片应该连接电源负极。④在银片上发生的反应是：4OH- - 4e-=O2 +2H2O，是不符合题意的，应该是银失电子转化为银离子。⑤可用硫酸溶液作电解质，是不符合题意的，应该用硝酸银溶液。
故答案为：C
【分析】电镀是电解的应用，根据电镀特点，镀件做阴极，镀层金属做负极，电镀液是含镀层金属阳离子的溶液。
16．（2018高二上·河北月考）如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，将电源接通后，向（乙）中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，则以下说法正确的是（　　）
A．电源B极是正极
B．装置（丁）中X极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷
C．欲用（丙）装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液
D．（甲）、（乙）装置的C，D，E，F电极均有单质生成，其物质的量之比为1 : 2 : 2 : 2
【答案】D
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.电源B极是负极，故A不符合题意；
B.丁装置中Y电极是阴极，如果Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷，故B不符合题意；
C.若用（丙）装置给铜镀银，G应该是Ag，H是铜，电镀液是AgNO3溶液，故C不符合题意；
D.甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极上氯离子放电生成氯气，F电极上氢离子放电生成氢气，所以（甲）、（乙）装置的C、D、E、F电极均有单质生成；生成1mol氧气需要4mol电子，生成1mol铜时需要2mol电子，生成1mol氯气时需要2mol电子，生成1mol氢气时需要2mol电子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1：2：2：2，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据题目描述F极显红色，说明F是阴极，那么E是阳极，D是阴极，C是阳极，所以A就是电源的正极，B是电源的负极，Y是阴极，X是阳极。
17．（2018高二上·重庆月考）用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是（　　）
A．CuCl2[CuSO4] B．NaOH[H2O]
C．NaCl[H2O] D．CuSO4[Cu(OH)2]
【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、电解氯化铜生成铜和氯气，加入硫酸铜，没有补充氯元素，溶液不能和原来一样，不选A；
B、电解氢氧化钠就是电解水，所以加水适量的水，溶液可以和原来的溶液完全一样，选B；
C、电解氯化钠产生氯气和氢气和氢氧化钠，加入水，没有补充氯元素，不能和原来一样，不选C；
D、电解硫酸铜生成铜和硫酸和氧气，加入氢氧化铜，多引入了氢元素，所以不能和原来一样，不选D。
【分析】电解后恢复原来的电解质溶液，需加入的物质是脱离电解装置的是什么，再加入什么即可。
二、填空题
18．（2019高二上·宁县期末）原电池是化学对人类的一项重大贡献。某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图装置：
①a和b不连接时，烧杯中现象是　 　。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池　 　极(填“正”或“负”)，电极反应式为：　 　；溶液中H+移向　 　(填“Cu”或“Zn”)极。电池总反应式为：　 　。
③若电解质溶液改为AgNO3溶液，当转移0.2mol电子时，则理论上Cu片质量变化为　 　g。
【答案】锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出；正；2H++2e-=H2↑；Cu；Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；21.6
【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】①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子反应方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，因此实验现象为锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出；
②a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑；锌失电子发生氧化反应而作负极，放电时，电解质溶液中氢离子向正极铜电极移动，总反应式为Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；
③若电解质溶液改为AgNO3溶液，则在Cu电极上发生反应Ag++e-=Ag，当转移0.2mol电子时，则理论上Cu片析出0.2molAg，质量为0.2mol×108g/mol=21.6g 。
【分析】①ab不连接铜不反应、锌与硫酸反应生成硫酸铜和氢气；
②ab连接形成原电池活泼金属锌为负极、Cu为正极；
③电解质溶液改为硝酸银溶液，则在铜电极上析出单质银，根据转移电子的物质的量计算质量变化。
三、实验探究题
19．（2019·徐汇模拟）某同学采用如下装置对氯碱工业中电解食盐水的条件进行探究，记录如下：
装置 编号 条件控制 测定结果
电极材料 溶液浓度 温度/℃ *电解电压/V 气体V阴：V阳
阴极 阳极
I C C 1mol/L 25 8 >1:1
II 饱和 25 5 ≈1:1
III 饱和 50 4 ≈1:1
IV Fe C 饱和 50 3.5 ≈1:1
电解电压：开始发生电解反应时的电压
（1）对比实验I和II的阴、阳极气体体积比，推测实验I阳极可能有其他气体生成，这种气体的化学式为　 　。
（2）解释实验IV更有利于节能降耗的原因　 　。
（3）以上实验探究了影响电解食盐水反应的哪些因素？　 　
（4）根据以上探究，提出一条氯碱工业中电解食盐水反应条件控制的建议　 　。
【答案】（1）O2
（2）IV的电压低
（3）电极材料、溶液浓度、温度
（4）使用饱和食盐水、溶液保持较高温度、应用不参与反应的金属电极等
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）电解时阳极生成的气体是Cl2，阴极生成的气体是H2，物质的量比为1:1，实验I中>1:1，则说明开始电解水，则阳极发生氧化反应，生成氧气，
故答案为： O2；（2）根据表中数据分析得实验IV更有利于节能降耗的原因是. IV的电压低 ，
故答案为：. IV的电压低 ；（3）根据表中数据分析得，上述实验采用了不同的电极材料、溶液浓度、温度，所以实验探究了影响电解食盐水反应的因素有电极材料、溶液浓度、温度，
故答案为：电极材料、溶液浓度、温度；（4）铁电极长时间使用会因为腐蚀而损耗，根据表中数据及工业生产实际需求分析得：使用饱和食盐水、溶液保持较高温度、应用不参与反应的金属电极等
故答案为：使用饱和食盐水、溶液保持较高温度、应用不参与反应的金属电极等。
【分析】（1）电解饱和食盐水氢气与氧气的体积比为1:1， 对比实验I和II的阴、阳极气体体积比，推测实验I阳极可能有其他气体生成，是水电离的OH-放电生成氧气。
（2）电解时消耗的电压越低越有利于节能。
（3）表格中电极材料、溶液浓度、温度、电解电压不能产生气体的体积比均不同，反应式也不同。
四、综合题
20．（2019高一下·嘉定期末）电解原理在化学工业中有着广泛的应用。下图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
（1）若用U型管电解滴有酚酞的饱和食盐水，电解一段时间后，　 　极（选填X或Y）附近溶液呈红色， Y极产生的现象是　 　，电解前溶液的pH　 　7（填“大于”、“小于”或“等于”，下同），电解后溶液的pH　 　7。
（2）写出电解饱和食盐水的化学方程式　 　
。
（3）若a是CuCl2溶液，则Y极上的产物是　 　。X极现象　 　。
【答案】（1）X；产生黄绿色气体；等于；大于
（2）2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3）Cl2；析出紫红色金属
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e-=H2↑，所以该电极附近氢氧根浓度增大，碱性增强，滴入几滴酚酞试液会变红；Y极为阳极，溶液中Cl-在Y极上发生氧化反应生成氯气，现象是产生黄绿色气体，电解前NaCl溶液呈中性，溶液的pH等于7，电解后生成NaOH，溶液的pH大于7；(2)惰性电极电解饱和食盐水生成NaOH、氯气和氢气，发生反应的化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑；(3)若a是CuCl2溶液，Cu2+在X极上得电子发生还原反应，Cl-在Y极上发生氧化反应，则Y极上的产物是Cl2；X极看到的现象是析出紫红色金属。
【分析】（1）关于电解质的相关题目，核心在于判断阴阳极，掌握正向负、负向正的电荷移动原理，结合核心产物、电荷守恒溶液环境书写电极反应式，综合判断得出答案；
（2）根据电解含义书写电解饱和食盐水方程式；
（3）根据电解含义书写电解氯化铜溶液方程式，判断阴阳极的产物。
21．（2019高三上·泉州期末）铋为第五周期VA族元素，利用湿法冶金从辉铋矿(含Bi2S3、Bi、Bi2O3等)提取金属铋的工艺流程如下图所示：
已知：BiCl3水解的离子方程式为：BiCl3+H2O BiOCl+2H++2Cl－。
（1）矿浆浸出时加入盐酸的作用是　 　。
（2）浸出时，Bi溶于FeCl3溶液的化学方程式为　 　。
（3）残渣中含有一种单质，该单质是　 　。
（4）滤液的主要溶质是(化学式)　 　，该物质可在工艺中转化为循环利用的原料，转化的反应方程式为　 　。
（5）精辉铋矿中含有Ag2S，被氧化溶解后不会进入浸出液，银元素以　 　(填化学式)进入残渣中。
（6）粗铋提纯时，粗铋应放在　 　极，阴极的电极反应式　 　。
【答案】（1）抑制BiCl3水解
（2）Bi+3FeCl3＝BiCl3+3FeCl2
（3）S
（4）FeCl2；2FeCl2+Cl2＝2FeCl3
（5）AgCl
（6）阳；Bi3++3e－＝Bi
【知识点】影响盐类水解程度的主要因素；二价铁离子和三价铁离子的检验；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）矿浆浸出液中BiCl
3，BiCl
3易发生水解，故加入HCl抑制BiCl
3水解；
故答案为：抑制BiCl3水解。（2）浸出时，Bi溶于FeCl3发生氧化还原反应生成BiCl3和FeCl2，化学方程式为：Bi+3FeCl3＝BiCl3+3FeCl2；
故答案为：Bi+3FeCl3＝BiCl3+3FeCl2。3）矿浆中Bi2S3和FeCl3反应时，负二价硫元素被氧化为S，所以生成硫单质；
故答案为：S。（4）因在浸出液中加入Fe，所以Fe和BiCl3反应生成FeCl2和单质Bi，故滤液的主要溶质是FeCl2，FeCl2转化为循环利用的FeCl3，化学方程式为：2FeCl2+Cl2＝2FeCl3；
故答案为：FeCl2，2FeCl2+Cl2＝2FeCl3。（5）精辉铋矿中含有Ag2S，被氧化溶解后不会进入浸出液，因为在氧化溶解精辉铋矿的溶液中含有大量的氯离子，所以银元素转化为难溶于水的AgCl进入残渣中；
故答案为：AgCl。（6）应用电解池原理进行粗铋提纯，粗铋做阳极，纯铋做阴极，溶液中的铋离子得到电子而析出；阴极电极反应式为：Bi3++3e－＝Bi；
故答案为：阳，Bi3++3e－＝Bi。
【分析】（1）因为 BiCl3水解的离子方程式为：BiCl3+H2O BiOCl+2H++2Cl－ 所以要加盐酸进行抑制水解。
（2）考察了铋与铁离子的氧化还原反应
（3）因为 辉铋矿(含Bi2S3、Bi、Bi2O3等) 所以Bi2S3中的硫被铁离子氧化成硫单质。
（4）因为浸出时，氯化铁转化为氯化亚铁，所以浸出液中含氯化亚铁。因为第一步中用氯化铁所以氯化亚铁被氯气氧化成氯化铁可以被循环使用。
（5）因为 Ag2S，被氧化，所以硫离子被氧化，银离子与氯离子形成氯化银。
（6）因为
粗铋提纯 ，所以粗铋参加反应，应在阳极，所以阴极反应为 Bi3++3e－＝Bi 。
22．（2019·天津）多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题：
（1）Ⅰ．硅粉与 在300℃时反应生成 气体和 ，放出 热量，该反应的热化学方程式为　 　。 的电子式为　 　。
（2）Ⅱ．将 氢化为 有三种方法，对应的反应依次为：
①
②
③
氢化过程中所需的高纯度 可用惰性电极电解 溶液制备，写出产生 的电极名称　 　（填“阳极”或“阴极”），该电极反应方程式为　 　。
（3）已知体系自由能变 ， 时反应自发进行。三个氢化反应的 与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是　 　；相同温度下，反应②比反应①的 小，主要原因是　 　。
（4）不同温度下反应②中 转化率如图2所示。下列叙述正确的是　 　（填序号）。
a．B点： b． ：A点 点 c．反应适宜温度： ℃
（5）反应③的 　 　（用 ， 表示）。温度升高，反应③的平衡常数 　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（6）由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除 、 和 外，还有　 　（填分子式）。
【答案】（1） ；
（2）阴极； 或
（3）1000℃； 导致反应②的 小
（4）a、c
（5）；减小
（6） 、
【知识点】反应热和焓变；盖斯定律及其应用；化学平衡常数；含硅矿物及材料的应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）硅粉与HCl在300℃下反应生成1molSiHCl3时放出的热量为225kJ，该反应的热化学方程式为：；
Si的最外层电子数为4，H的最外层电子数为1，Cl的最外层电子数为7，因此SiHCl3的电子式为：；
（2）电解KOH溶液时，H2是由H+得电子后产生的，因此H2是在阴极生成的，其电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
（3）由图像可知，当温度高于1000℃时，反应①的自由能变ΔG<0，反应能自发进行，因此反应①能自发进行的最低温度为1000℃；
由反应的化学方程式可知，反应①和反应②的ΔS值变化不大，因此在相同温度下，ΔG的相对大小取决于ΔH的大小；故反应②比反应①的ΔG小，是由于ΔH2<ΔH1导致的；
（4）a、反应②为放热反应，因此温度升高，平衡逆向移动，SiCl4的转化应减小，而A点到D点的过程中，随着温度的升高，SiCl4的转化率在增大，因此该过程中反应未达到平衡状态，且反应正向进行，因此B点v正>v逆，a符合题意；
b、由于A点反应温度小于E点反应温度，因此正反应速率v正：A点c、由图像可知，当温度在480~520℃时，SiCl4的转化率最高，因此该反应的适宜温度为480~520℃，c符合题意；
故答案为：ac
（5）由盖斯定律可得，反应③的反应热ΔH3=ΔH2-ΔH1；由于ΔH2<0，ΔH1>0，因此ΔH3=ΔH2-ΔH1<0，即该反应为放热反应，因此当温度升高时，平衡逆向移动，则该反应的平衡常数K减小；
（6）由制备流程图可知，由粗硅制备多晶硅的过程中需要加入HCl和H2，而制备过程中也有HCl和H2生成，因此可循环利用的物质还有HCl和H2；
【分析】（1）结合生成1molSiHCl3时放出的热量，书写反应的热化学方程式；结合原子的最外层电子数书写SiHCl3的电子式；
（2）根据产生H2的电极反应式分析；
（3）根据所给自由能变结合图像进行分析；
（4）a、结合温度对平衡移动的影响分析反应进行的方向，从而判断正逆反应速率的大小；
b、结合温度对反应速率的影响分析；
c、根据图示确定反应的适宜温度；
（5）根据盖斯定律计算反应③反应热ΔH3；结合温度对平衡移动的影响分析升高温度对反应③平衡常数K的影响；
（6）根据制备过程分析可循环利用的物质；
1 / 1专题21：电解池
一、单选题
1．（2019·全国Ⅰ卷）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（　　）
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
2．（2019高三上·南阳月考）我国科学家研发了一种新型液硫二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误是（　　）
A．放电时，电池左侧为负极，发生氧化反应
B．充电时，电解质溶液中K+经交换膜向右侧移动
C．放电时，电池右侧的电极反应为I3-+2e-=3S2-+I3-
D．充电时，电池的总反应为S22-+3I- 2S2-+I3-
3．已知CuCl难溶于水。电解合成1，2一二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是（　　）
A．阳极反应式：CuCl-e-=Cu2++Cl-
B．CuCl2能将C2H4氧化为1，2-二氯乙烷
C．Ⅹ、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D．该装置总反应为CH2=CH2+2H2O+2NaCl H2↑+2NaOH+ ClCH2CH2Cl
4．（2019·全国Ⅲ卷）为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是（　　）
A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH (aq) e =NiOOH(s)+H2O(l)
C．放电时负极反应为Zn(s)+2OH (aq) 2e =ZnO(s)+H2O(l)
D．放电过程中OH 通过隔膜从负极区移向正极区
5．（2019高二下·嘉兴期末）某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，发现断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是（　　）
A．断开K2，闭合K1时，石墨电极上的电极反应式为：2 H＋+ 2e－＝H2↑
B．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl2 + 2e－＝2Cl－
C．甲装置属于燃料电池，该电池正极的电极反应式为：CH4+10OH－－8e－＝CO32－+7H2O
D．甲烷燃料电池的总电极反应式为：CH4+2O2 +2NaOH＝Na2CO3+3H2O
6．（2019·上饶模拟）生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3，可用电解法净化。其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A．a极为电源负极，b极为电源正极
B．装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极
C．Ⅰ室能得到副产品浓硝酸Ⅲ室能得到副产品浓氨水
D．阴极的电极反应式为2NO3-＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O
7．（2019·江西模拟）电渗析法淡化海水装置示意图如下，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是（　　）
A．离子交换膜b为阳离子交换膜
B．各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水
C．通电时，电极l附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显
D．淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值
8．（2019·莆田模拟）下图甲是一种在微生物作用下将废水中的尿素CO(NH2)2转化为环境友好物质，实现化学能转化为电能的装置，并利用甲、乙两装置实现在铁上镀铜。下列说法中错误的是（　　）
A．乙装置中溶液颜色不变
B．铜电极应与Y相连接
C．M电极反应式：CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2↑+N2↑+6H＋
D．当N电极消耗0.25 mol气体时，铜电极质量减少16g
9．（2019·定远模拟）用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如图所示(a、b为石墨电极)，下列说法正确的是（　　）
A．电池工作时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－
B．电解时，电子流动路径是负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极
C．试管中NaOH溶液用来吸收电解时产生的Cl2
D．当电池中消耗2.24 L(标准状况下)H2时，b极周围会产生0.021 mol气体
10．（2019·杨浦模拟）如下图所示 、 装置电解氯化铜溶液和饱和食盐水。下列判断错误的是（　　）
A．阳极失电子的离子相同、产物相同
B．阴极产物因得电子的离子不同而不同
C．电解后两装置中溶液的pH都减小
D．电解后只有 装置阴极的质量增加
11．（2019·静安模拟）对下图所示的钢铁电化学保护方法，分析正确的是（）
A．是牺牲阳极的阴极保护法 B．钢闸门失去电子
C．电子从负极流向阴极 D．电子从阴极经海水流向阳极
12．（2019高二上·宁城期末）下列图中的实验方案，能达到实验目的的是（　　）
实验方案
目的 A．验证升高温度可加快H2O2分解 B.精练铜 C.验证AgCl沉淀 可以转变为Ag2S D.探究浓度对化学 反应速率的影响
A．A B．B C．C D．D
13．（2019高二上·衡阳期末）用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是（　　）
A．AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 B．KCl Na2SO4 CuSO4
C．CaCl2 KOH NaNO3 D．HCl HNO3 K2SO4
14．（2019高二上·湖北期末）关于下列各装置图的叙述中，错误的是（　　）
A．用装置①精炼铜，则a极为电源正极，电解质溶液可为CuSO4溶液
B．用湿润的淀粉-KI试纸检验装置②中阳极气体产物时，试纸变为蓝色
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连，该保护法称为“牺牲阳极的阴极保护法”
D．装置④中反应一段时间后，取Fe电极附近溶液滴加铁氰化钾溶液，不会产生蓝色沉淀
15．（2019高二上·武威期末）若要在铜片上镀银时，下列叙述错误的是（　　）
①将铜片接在电源的正极 ②将银片接在电源的正极 ③在铜片上发生的反应是：Ag+ +e-=Ag ④在银片上发生的反应是：4OH- - 4e-=O2 +2H2O ⑤可用硫酸溶液作电解质 ⑥可用硝酸银溶液作电解质
A．①③⑥ B．②③⑥
C．①④⑤ D．②③④⑥
16．（2018高二上·河北月考）如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，将电源接通后，向（乙）中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，则以下说法正确的是（　　）
A．电源B极是正极
B．装置（丁）中X极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷
C．欲用（丙）装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液
D．（甲）、（乙）装置的C，D，E，F电极均有单质生成，其物质的量之比为1 : 2 : 2 : 2
17．（2018高二上·重庆月考）用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是（　　）
A．CuCl2[CuSO4] B．NaOH[H2O]
C．NaCl[H2O] D．CuSO4[Cu(OH)2]
二、填空题
18．（2019高二上·宁县期末）原电池是化学对人类的一项重大贡献。某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图装置：
①a和b不连接时，烧杯中现象是　 　。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池　 　极(填“正”或“负”)，电极反应式为：　 　；溶液中H+移向　 　(填“Cu”或“Zn”)极。电池总反应式为：　 　。
③若电解质溶液改为AgNO3溶液，当转移0.2mol电子时，则理论上Cu片质量变化为　 　g。
三、实验探究题
19．（2019·徐汇模拟）某同学采用如下装置对氯碱工业中电解食盐水的条件进行探究，记录如下：
装置 编号 条件控制 测定结果
电极材料 溶液浓度 温度/℃ *电解电压/V 气体V阴：V阳
阴极 阳极
I C C 1mol/L 25 8 >1:1
II 饱和 25 5 ≈1:1
III 饱和 50 4 ≈1:1
IV Fe C 饱和 50 3.5 ≈1:1
电解电压：开始发生电解反应时的电压
（1）对比实验I和II的阴、阳极气体体积比，推测实验I阳极可能有其他气体生成，这种气体的化学式为　 　。
（2）解释实验IV更有利于节能降耗的原因　 　。
（3）以上实验探究了影响电解食盐水反应的哪些因素？　 　
（4）根据以上探究，提出一条氯碱工业中电解食盐水反应条件控制的建议　 　。
四、综合题
20．（2019高一下·嘉定期末）电解原理在化学工业中有着广泛的应用。下图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
（1）若用U型管电解滴有酚酞的饱和食盐水，电解一段时间后，　 　极（选填X或Y）附近溶液呈红色， Y极产生的现象是　 　，电解前溶液的pH　 　7（填“大于”、“小于”或“等于”，下同），电解后溶液的pH　 　7。
（2）写出电解饱和食盐水的化学方程式　 　
。
（3）若a是CuCl2溶液，则Y极上的产物是　 　。X极现象　 　。
21．（2019高三上·泉州期末）铋为第五周期VA族元素，利用湿法冶金从辉铋矿(含Bi2S3、Bi、Bi2O3等)提取金属铋的工艺流程如下图所示：
已知：BiCl3水解的离子方程式为：BiCl3+H2O BiOCl+2H++2Cl－。
（1）矿浆浸出时加入盐酸的作用是　 　。
（2）浸出时，Bi溶于FeCl3溶液的化学方程式为　 　。
（3）残渣中含有一种单质，该单质是　 　。
（4）滤液的主要溶质是(化学式)　 　，该物质可在工艺中转化为循环利用的原料，转化的反应方程式为　 　。
（5）精辉铋矿中含有Ag2S，被氧化溶解后不会进入浸出液，银元素以　 　(填化学式)进入残渣中。
（6）粗铋提纯时，粗铋应放在　 　极，阴极的电极反应式　 　。
22．（2019·天津）多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题：
（1）Ⅰ．硅粉与 在300℃时反应生成 气体和 ，放出 热量，该反应的热化学方程式为　 　。 的电子式为　 　。
（2）Ⅱ．将 氢化为 有三种方法，对应的反应依次为：
①
②
③
氢化过程中所需的高纯度 可用惰性电极电解 溶液制备，写出产生 的电极名称　 　（填“阳极”或“阴极”），该电极反应方程式为　 　。
（3）已知体系自由能变 ， 时反应自发进行。三个氢化反应的 与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是　 　；相同温度下，反应②比反应①的 小，主要原因是　 　。
（4）不同温度下反应②中 转化率如图2所示。下列叙述正确的是　 　（填序号）。
a．B点： b． ：A点 点 c．反应适宜温度： ℃
（5）反应③的 　 　（用 ， 表示）。温度升高，反应③的平衡常数 　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（6）由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除 、 和 外，还有　 　（填分子式）。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.工业合成氨条件是高温高压催化剂，此反应条件是室温下反应，故A答案正确，不符合题意。
B.根据原电池的知识判断，由于该电池是生物燃料电池属于原电池，原电池中电极是负极区的反应，而不是阴极的反应，故B错误，符合题意。
C.根据图像N2变为NH3,N的化合价降低，而 MV+ 中元素的化合价升高了所以是正极区，故C答案正确，不符合题意。
D.质子即氢离子，根据带正电荷判断应该向正极移动，故D正确，不符合题意。
故正确答案：B。
【分析】 此题结合图像及原电池知识进行判断，注意原电池中两级名称，及离子移动方向不因题目信息变化而变化。
2．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；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.由分析可知，放电过程中，电池左侧为负极，发生失电子的氧化反应，选项正确，A不符合题意；
B.充电时为电解池，在电解池中，阳离子移向阴极，因此电解质溶液中的K+经离子交换膜向左侧移动，选项错误，B符合题意；
C.由分析可知，放电时，电池右侧（正极）的电极反应式为I3－＋2e－=3I－，选项正确，C不符合题意；
D.有正负极的电极反应可得放电过程的总反应为：2S2－＋I3－=S22－＋3I－，因此充电过程的总反应为：S22－＋3I－=2S2－＋I3－，选项正确，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】由图可知，该新型液硫二次电池放电时，电极左侧为负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：2S2－－2e－=S22－；电池右侧为正极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为：I3－＋2e－=3I－；二次电池充电时，原电池的负极为电解池的阴极，原电池的正极为电解池的阳极；据此结合选项进行分析。
3．【答案】C
【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，阳极的电极反应式为：CuCl－e－=Cu2＋＋Cl－，选项正确，A不符合题意；
B.由分析可知，液相反应中发生的反应为C2H4＋2CuCl2=ClCH2CH2Cl＋2CuCl，有反应的化学方程式可知，CuCl2将C2H4氧化成为ClCH2CH2Cl，选项正确，B不符合题意；
C.电解池装置中，所加电解质溶液为NaCl溶液，电解过程中，阴极区产生NaOH溶液，因此离子交换膜Y为阳离子交换膜，则离子交换膜X为阴离子交换膜，选项错误，C符合题意；
D.由电解总反应和液相反应可得该装置的总反应为 CH2=CH2+2H2O+2NaCl H2↑+2NaOH+ ClCH2CH2Cl，选项正确，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】在电解池装置中，阳极的电极反应式为：CuCl－e－=Cu2＋＋Cl－；阴极的电极反应式为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；液相反应中，反应的化学方程式为：C2H4＋2CuCl2=ClCH2CH2Cl＋2CuCl；据此结合选项进行分析作答。
4．【答案】D
【知识点】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、三维多孔海绵状Zn的相对表面积较大，反应后生成的ZnO分散度高，选项正确，A不符合题意；
B、由分析可知，充电时的阳极反应式为：2Ni(OH)2+2OH--2e-=2NiOOH+2H2O，选项正确，B不符合题意；
C、由分析可知，放电时的负极反应式为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，选项正确，C不符合题意；
D、放电过程为原电池装置，在原电池中，阴离子向负极移动，因此OH-通过隔膜从正极区移向负极区，选项错误，D符合题意；
故答案为：D
【分析】二次电池放电过程为原电池装置，负极发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O；正极发生得电子的还原反应，其电极反应式为：2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-；充电过程为电解池装置，阳极发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：2Ni(OH)2+2OH--2e-=2NiOOH+2H2O；阴极发生得电子的还原反应，其电极反应式为：ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-；据此结合选项进行分析。
5．【答案】D
【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，闭合K1时，该装置是电解池，铜作阴极，石墨作阳极，石墨电极上氯离子失电子发生氧化反应，所以其电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，A不符合题意；
B．断开K1，闭合K2时，该装置是原电池，铜作负极，负极上氢气失电子发生氧化反应，所以铜电极上的电极反应式为：H2-2e-═2H+，B不符合题意；
C．甲装置属于燃料电池，该电池正极上氧气得电子发生还原反应，该电池正极的电极反应式为O2十2H2O+4e-=4OH-，C不符合题意；
D．甲装置属于燃料电池，甲烷和氧气、氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，所以总电极反应式为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，D符合题意；
故答案为：D
【分析】实验时，断开K2，闭合K1，乙装置是电解池，石墨作阳极，铜是阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，乙池形成氢氯燃料电池，铜作负极氢气失电子发生氧化反应，石墨作正极，氯气得电子发生还原反应；据此结合选项进行分析。
6．【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】根据装置图，I室和Ⅱ室之间为阴离子交换膜，即NO3－从Ⅱ室移向I室，同理NH4＋从Ⅱ室移向Ⅲ室，依据电解原理，a为正极，b为负极；
A、根据上述分析，a为正极，b为负极，故A不符合题意；
B、根据电解原理，电解槽中没有电子通过，只有阴阳离子的通过，故B不符合题意；
C、I室为阳极，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，得到较浓的硝酸，Ⅱ室为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，NH4＋与OH－反应生成NH3·H2O，得到较浓的氨水，故C符合题意；
D、根据选项C分析，故D不符合题意。
【分析】在电解池中，阳极失去电子，化合价升高，做还原剂，阴极得到电子，化合价降低，做氧化剂。在电解液中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
7．【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】图中分析可知，电极1为电解池阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，电极2为阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应2H++2e-=H2↑，实线对应的半透膜是阳离子半透膜，虚线是阴离子半透膜。
A.分析可知b为阴离子交换膜，A不符合题意；
B.实线对应的半透膜是阳离子半透膜，虚线是阴离子半透膜，结合阴阳离子移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，B符合题意；
C.通电时，阳极电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极电极反应，2H++2e-=H2↑，电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，C不符合题意；
D.淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】在电解池中，与电源负极相连的为电解池的阴极，得电子化合价降低发生还原反应；与电源正极相连的为电解池的阳极，失电子化合价升高发生氧化反应；据此进行分析解答。
8．【答案】D
【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】甲装置中N极上O2得到电子被还原成H2O，N为正极，M为负极；
A.乙装置中Cu2+在Fe电极上获得电子变为Cu单质，阳极Cu失去电子变为Cu2+进入溶液，所以乙装置中溶液的颜色不变，A不符合题意；
B.乙装置中铁上镀铜，则铁为阴极应与负极X相连，铜为阳极应与正极Y相连，B不符合题意；
C.CO(NH2)2在负极M上失电子发生氧化反应，电极反应式为CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2↑+N2↑+6H+，C不符合题意；
D.N极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，当N电极消耗0.25 mol氧气时，则转移n(e-)=0.25mol×4=1mol电子，Cu电极上的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，所以Cu电极减少的质量为m(Cu)= mol×64g/mol=32g，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】 A.电镀液的成分不变，溶液颜色不变；
B.在铁上镀铜，铜作阳极，与原电池的正极相连；
C.M极上发生尿素的氧化反应，生成氮气、二氧化碳和氢离子；
D.1mol氧气参加反应转移4mol电子，结合电子守恒基酸铜减少的质量即可。
9．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；常见化学电源的种类及其工作原理；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、左边装置为氢氧燃料电池，H2所在电极作负极，O2所在电极作正极，在酸性条件下，O2得电子生成H2O，电极方程式为O2＋4H+＋4e－=2H2O，A不符合题意；
B、电解时，电子流动路径是负极→外电路→阴极，阳极→外电路→正极，B不符合题意；
C、O2所在电极作正极，则电解池中a极作阳极，溶液中的Cl-失去电子生成Cl2，故试管中NaOH溶液用来吸收电解时产生的Cl2，防止Cl2与溶液中产生的NaOH反应，C符合题意；
D、消耗2.24 L(标准状况下)H2时电路中转移的电子的物质的量为0.2mol，b极为电解池的阴极，溶液中的H+在阴极得到电子生成H2，根据电子守恒可知生成H2的物质的量为0.1mol，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】原电池与电解池的综合题目首先找突破点，判断出电解池或者原电池的一极，再根据原电池的工作原理与电解池的工作原理，结合电荷守恒规律。
10．【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、阴离子向阳极移动，所以Cl－向阳极，失电子生成氯气，阳极失电子的离子相同、产物相同，故A不符合题意；
B、a中铜离子得电子生成铜，b中水中氢得电子生成氢气，阴极产物因得电子的离子不同而不同，故B不符合题意；
C、a中电解氯化铜本身，b中水中氢得电子生成氢气破坏水的电离平衡，生成氢氧根，pH增大，故C符合题意；
D、a中铜离子得电子生成铜，b中水中氢得电子生成氢气，电解后只有 装置阴极的质量增加，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】电解氯化铜溶液为电解本身型，阳极上，阴极上。电解氯化钠溶液为放氢生碱型，阳极上，阴极上。
11．【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、牺牲阳极的阴极保护法的原理是原电池，图示中有外加电流，形成的是电解池反应，属于外加电流阴极保护法，故A不符合题意；
B、图示形成电解池反应，钢闸门与电源的负极相连，作阴极本身不放电，阴极被保护，钢闸门不失去电子，故B不符合题意；
C、形成电解池反应，电子由电源负极流向阴极，阳极流向正极，故C符合题意；
D、电解质溶液的导电是因离子的定向移动，电子只流经外电路，电子由负极沿导线流向阴极，阳极沿导线流向正极，电解液中没有电子通过，故D不符合题意；
故答案为：C
【分析】图中所示的是电解池，电解池的原理是：通电时，电解质中的阳离子移向阴极，吸收电子，发生还原作用，生成新物质；电解质中的阴离子移向阳极，放出电子，发生氧化作用，亦生成新物质。
12．【答案】D
【知识点】化学反应速率的影响因素；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、右侧除反应温度不同，还加入了催化剂，无法证明温度对反应速率的影响，故A不符合题意；
B、与电源正极相连的一级为阳极，粗铜应该作阳极，图示装置不合理，故B不符合题意；
C、硝酸银溶液过量，反应后硝酸银有剩余，剩余的硝酸银与硫化钠溶液反应，无法验证AgCl沉淀可以转变为Ag2S，故C不符合题意；
D、硫酸浓度、溶液总体积相同，只有硫代硫酸钠浓度不同，可探究浓度对化学反应速率的影响，故D符合题意；
故答案为：D
【分析】A.铁离子可以催化过氧化氢分解，所以对温度因素产生干扰。
B.电解精炼铜要把精铜放在阴极，电解池中阴极不参与反应。
C.根距图中的量，硝酸银过量，即使沉淀不转化，也可以生成硫化银沉淀。
13．【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】由电解规律可得：
类型 化学物质 pH变化
放O2生酸型 CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2 降低
放O2生酸型 KCl、CaCl2 升高
电解电解质型 CuCl2 升高
HCl 升高
电解H2O型 NaNO3、Na2SO4、K2SO4 不变
KaOH 升高
HNO3 降低
故答案为：B。
【分析】本题是用惰性电极电解，所以无需考虑阳极材料的放电问题，只需确定好离子的放电顺序便可以。
A.电解硝酸银生成硝酸，pH减小。
C.电解氢氧化钾相当于电解水，氢氧根浓度变大，pH变大。
D.电解硝酸相当于电解水氢离子浓度变大，pH变小。
14．【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.用装置①精炼铜，粗铜做阳极，精铜做阴极，a极为电源正极，电解质溶液可为CuSO4溶液，A不符合题意；
B.装置②中氯离子在阳极放电生成氯气，遇湿润的淀粉-KI试纸变蓝，B不符合题意；
C.钢闸门与外接电源的负极相连，图为外加电源的阴极保护法，C符合题意；
D.锌、铁形成的原电池中，锌做负极，铁做正极，溶液中不存在亚铁离子，取Fe电极附近溶液滴加铁氰化钾溶液，不会产生蓝色沉淀，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A.电解精炼铜时，粗铜做阳极，与电源的正极相连，纯铜做阴极，与电源的负极相连；
B.装置②中阳极发生反应的电极反应式为：2Cl－－2e－=Cl2↑；
C.钢闸门与外界电源的负极相连，做阴极，为外接电源的阴极保护法；
D.装置④为原电池装置，其中Zn做负极，Fe做正极；
15．【答案】C
【知识点】电镀
【解析】【解答】在铜片上镀银时，应该将单质银作为阳极，铜片作为阴极，用硝酸银溶液作为电解液。所以①将铜片接在电源的正极是错误的，铜片应该连接电源负极。④在银片上发生的反应是：4OH- - 4e-=O2 +2H2O，是不符合题意的，应该是银失电子转化为银离子。⑤可用硫酸溶液作电解质，是不符合题意的，应该用硝酸银溶液。
故答案为：C
【分析】电镀是电解的应用，根据电镀特点，镀件做阴极，镀层金属做负极，电镀液是含镀层金属阳离子的溶液。
16．【答案】D
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.电源B极是负极，故A不符合题意；
B.丁装置中Y电极是阴极，如果Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷，故B不符合题意；
C.若用（丙）装置给铜镀银，G应该是Ag，H是铜，电镀液是AgNO3溶液，故C不符合题意；
D.甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极上氯离子放电生成氯气，F电极上氢离子放电生成氢气，所以（甲）、（乙）装置的C、D、E、F电极均有单质生成；生成1mol氧气需要4mol电子，生成1mol铜时需要2mol电子，生成1mol氯气时需要2mol电子，生成1mol氢气时需要2mol电子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1：2：2：2，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据题目描述F极显红色，说明F是阴极，那么E是阳极，D是阴极，C是阳极，所以A就是电源的正极，B是电源的负极，Y是阴极，X是阳极。
17．【答案】B
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、电解氯化铜生成铜和氯气，加入硫酸铜，没有补充氯元素，溶液不能和原来一样，不选A；
B、电解氢氧化钠就是电解水，所以加水适量的水，溶液可以和原来的溶液完全一样，选B；
C、电解氯化钠产生氯气和氢气和氢氧化钠，加入水，没有补充氯元素，不能和原来一样，不选C；
D、电解硫酸铜生成铜和硫酸和氧气，加入氢氧化铜，多引入了氢元素，所以不能和原来一样，不选D。
【分析】电解后恢复原来的电解质溶液，需加入的物质是脱离电解装置的是什么，再加入什么即可。
18．【答案】锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出；正；2H++2e-=H2↑；Cu；Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；21.6
【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】①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子反应方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，因此实验现象为锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出；
②a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑；锌失电子发生氧化反应而作负极，放电时，电解质溶液中氢离子向正极铜电极移动，总反应式为Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；
③若电解质溶液改为AgNO3溶液，则在Cu电极上发生反应Ag++e-=Ag，当转移0.2mol电子时，则理论上Cu片析出0.2molAg，质量为0.2mol×108g/mol=21.6g 。
【分析】①ab不连接铜不反应、锌与硫酸反应生成硫酸铜和氢气；
②ab连接形成原电池活泼金属锌为负极、Cu为正极；
③电解质溶液改为硝酸银溶液，则在铜电极上析出单质银，根据转移电子的物质的量计算质量变化。
19．【答案】（1）O2
（2）IV的电压低
（3）电极材料、溶液浓度、温度
（4）使用饱和食盐水、溶液保持较高温度、应用不参与反应的金属电极等
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）电解时阳极生成的气体是Cl2，阴极生成的气体是H2，物质的量比为1:1，实验I中>1:1，则说明开始电解水，则阳极发生氧化反应，生成氧气，
故答案为： O2；（2）根据表中数据分析得实验IV更有利于节能降耗的原因是. IV的电压低 ，
故答案为：. IV的电压低 ；（3）根据表中数据分析得，上述实验采用了不同的电极材料、溶液浓度、温度，所以实验探究了影响电解食盐水反应的因素有电极材料、溶液浓度、温度，
故答案为：电极材料、溶液浓度、温度；（4）铁电极长时间使用会因为腐蚀而损耗，根据表中数据及工业生产实际需求分析得：使用饱和食盐水、溶液保持较高温度、应用不参与反应的金属电极等
故答案为：使用饱和食盐水、溶液保持较高温度、应用不参与反应的金属电极等。
【分析】（1）电解饱和食盐水氢气与氧气的体积比为1:1， 对比实验I和II的阴、阳极气体体积比，推测实验I阳极可能有其他气体生成，是水电离的OH-放电生成氧气。
（2）电解时消耗的电压越低越有利于节能。
（3）表格中电极材料、溶液浓度、温度、电解电压不能产生气体的体积比均不同，反应式也不同。
20．【答案】（1）X；产生黄绿色气体；等于；大于
（2）2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3）Cl2；析出紫红色金属
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e-=H2↑，所以该电极附近氢氧根浓度增大，碱性增强，滴入几滴酚酞试液会变红；Y极为阳极，溶液中Cl-在Y极上发生氧化反应生成氯气，现象是产生黄绿色气体，电解前NaCl溶液呈中性，溶液的pH等于7，电解后生成NaOH，溶液的pH大于7；(2)惰性电极电解饱和食盐水生成NaOH、氯气和氢气，发生反应的化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑；(3)若a是CuCl2溶液，Cu2+在X极上得电子发生还原反应，Cl-在Y极上发生氧化反应，则Y极上的产物是Cl2；X极看到的现象是析出紫红色金属。
【分析】（1）关于电解质的相关题目，核心在于判断阴阳极，掌握正向负、负向正的电荷移动原理，结合核心产物、电荷守恒溶液环境书写电极反应式，综合判断得出答案；
（2）根据电解含义书写电解饱和食盐水方程式；
（3）根据电解含义书写电解氯化铜溶液方程式，判断阴阳极的产物。
21．【答案】（1）抑制BiCl3水解
（2）Bi+3FeCl3＝BiCl3+3FeCl2
（3）S
（4）FeCl2；2FeCl2+Cl2＝2FeCl3
（5）AgCl
（6）阳；Bi3++3e－＝Bi
【知识点】影响盐类水解程度的主要因素；二价铁离子和三价铁离子的检验；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）矿浆浸出液中BiCl
3，BiCl
3易发生水解，故加入HCl抑制BiCl
3水解；
故答案为：抑制BiCl3水解。（2）浸出时，Bi溶于FeCl3发生氧化还原反应生成BiCl3和FeCl2，化学方程式为：Bi+3FeCl3＝BiCl3+3FeCl2；
故答案为：Bi+3FeCl3＝BiCl3+3FeCl2。3）矿浆中Bi2S3和FeCl3反应时，负二价硫元素被氧化为S，所以生成硫单质；
故答案为：S。（4）因在浸出液中加入Fe，所以Fe和BiCl3反应生成FeCl2和单质Bi，故滤液的主要溶质是FeCl2，FeCl2转化为循环利用的FeCl3，化学方程式为：2FeCl2+Cl2＝2FeCl3；
故答案为：FeCl2，2FeCl2+Cl2＝2FeCl3。（5）精辉铋矿中含有Ag2S，被氧化溶解后不会进入浸出液，因为在氧化溶解精辉铋矿的溶液中含有大量的氯离子，所以银元素转化为难溶于水的AgCl进入残渣中；
故答案为：AgCl。（6）应用电解池原理进行粗铋提纯，粗铋做阳极，纯铋做阴极，溶液中的铋离子得到电子而析出；阴极电极反应式为：Bi3++3e－＝Bi；
故答案为：阳，Bi3++3e－＝Bi。
【分析】（1）因为 BiCl3水解的离子方程式为：BiCl3+H2O BiOCl+2H++2Cl－ 所以要加盐酸进行抑制水解。
（2）考察了铋与铁离子的氧化还原反应
（3）因为 辉铋矿(含Bi2S3、Bi、Bi2O3等) 所以Bi2S3中的硫被铁离子氧化成硫单质。
（4）因为浸出时，氯化铁转化为氯化亚铁，所以浸出液中含氯化亚铁。因为第一步中用氯化铁所以氯化亚铁被氯气氧化成氯化铁可以被循环使用。
（5）因为 Ag2S，被氧化，所以硫离子被氧化，银离子与氯离子形成氯化银。
（6）因为
粗铋提纯 ，所以粗铋参加反应，应在阳极，所以阴极反应为 Bi3++3e－＝Bi 。
22．【答案】（1） ；
（2）阴极； 或
（3）1000℃； 导致反应②的 小
（4）a、c
（5）；减小
（6） 、
【知识点】反应热和焓变；盖斯定律及其应用；化学平衡常数；含硅矿物及材料的应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）硅粉与HCl在300℃下反应生成1molSiHCl3时放出的热量为225kJ，该反应的热化学方程式为：；
Si的最外层电子数为4，H的最外层电子数为1，Cl的最外层电子数为7，因此SiHCl3的电子式为：；
（2）电解KOH溶液时，H2是由H+得电子后产生的，因此H2是在阴极生成的，其电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
（3）由图像可知，当温度高于1000℃时，反应①的自由能变ΔG<0，反应能自发进行，因此反应①能自发进行的最低温度为1000℃；
由反应的化学方程式可知，反应①和反应②的ΔS值变化不大，因此在相同温度下，ΔG的相对大小取决于ΔH的大小；故反应②比反应①的ΔG小，是由于ΔH2<ΔH1导致的；
（4）a、反应②为放热反应，因此温度升高，平衡逆向移动，SiCl4的转化应减小，而A点到D点的过程中，随着温度的升高，SiCl4的转化率在增大，因此该过程中反应未达到平衡状态，且反应正向进行，因此B点v正>v逆，a符合题意；
b、由于A点反应温度小于E点反应温度，因此正反应速率v正：A点c、由图像可知，当温度在480~520℃时，SiCl4的转化率最高，因此该反应的适宜温度为480~520℃，c符合题意；
故答案为：ac
（5）由盖斯定律可得，反应③的反应热ΔH3=ΔH2-ΔH1；由于ΔH2<0，ΔH1>0，因此ΔH3=ΔH2-ΔH1<0，即该反应为放热反应，因此当温度升高时，平衡逆向移动，则该反应的平衡常数K减小；
（6）由制备流程图可知，由粗硅制备多晶硅的过程中需要加入HCl和H2，而制备过程中也有HCl和H2生成，因此可循环利用的物质还有HCl和H2；
【分析】（1）结合生成1molSiHCl3时放出的热量，书写反应的热化学方程式；结合原子的最外层电子数书写SiHCl3的电子式；
（2）根据产生H2的电极反应式分析；
（3）根据所给自由能变结合图像进行分析；
（4）a、结合温度对平衡移动的影响分析反应进行的方向，从而判断正逆反应速率的大小；
b、结合温度对反应速率的影响分析；
c、根据图示确定反应的适宜温度；
（5）根据盖斯定律计算反应③反应热ΔH3；结合温度对平衡移动的影响分析升高温度对反应③平衡常数K的影响；
（6）根据制备过程分析可循环利用的物质；
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