中学化学竞赛试题资源库 - 氯碱工业、电化学综合

中学化学竞赛试题资源库——氯碱工业、电化学综合

A组

1．用直式隔膜式电解槽电解饱和食盐水，下列说法中，错误的是 A 阴、阳极电极材料分别是铁和石墨

B 加入电解槽中的原料是预先加热过的饱和食盐水 C 加入电解槽的饱和食盐水必须先除去钙、镁等离子

D 从电解槽中流出的是纯净的氢氧化钠溶液

2．在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是 A 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应

C 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应

3．因发生电极反应，直接破坏了该电极附近水的电离平衡的是 A 电解氯化铜溶液的阴极 B 铜锌原电池的负极 C 电解饱和食盐水的阴极 D 电解饱和食盐水的阳极 4．下列关于铜电极的叙述，正确的是

A 铜锌原电池中铜为负极，发生氧化反应 B 用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C 在镀件上电镀铜时，可用精铜作阳极

D 电解稀H2SO4制H2、O2时，可用铜作阳极 5．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 在镀件上电镀锌，用锌作阳极 6．下列事实不能用电化学理论解释的是 A 轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块 B 镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 C 铝片不用特殊方法保存

D 锌跟稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后，反应速率加快 7．以下现象与电化腐蚀无关的是

A 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C 锈质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D 银质奖牌久置后表面变暗 8．下列叙述正确的是

①锌跟稀硫酸反应制取氢气，加人少量硫酸铜能加快反应速率

②锌层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀 ③电镀时，应把镀件置于电镀槽的阴极

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④冶炼铝时，把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解 ⑤钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3·nH2O

A ①②③④⑤ B ①③④⑤ C ①③⑤ D ②④ 9．为防止水闸门被腐蚀，可采取的措施是 A 与低电压交流电源相接 B 与锌板相接

C 与直流电源的正极相接 D 与石墨相接

10．下列工作着的装置中，溶液总质量减少，而pH值升高的是 A 铁作阴极，银作阳极，电解硝酸银溶液

B 铁片和铜片用导线连接起来插入盛有稀硫酸的烧杯中 C 分别用铂作阴、阳极，电解氢氧化钠溶液 D 铁作阴极，碳棒作阳极，电解氯化钾溶液

11．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是（已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）

A 阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－＝Ni B 电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等

C 电解后，溶液中存在的离子只有Fe2＋和Zn2＋

D 电解后，Cu和Pt沉降在电解槽底部的阳极泥中

12．滴有酚酞和氯化钠试液的湿润滤纸分别做甲、乙两个实验，能发现附近变成红色的电极是

甲 乙

A ac B bd C ad D bc

13．下列装置中，当工作一段时间后，溶液的pH值增大的是

A B C D

14．下图四个装置，各工作一段时间后，溶液pH显著升高的是 ；溶液中电解质质量不变的是 。

A B C D

15．下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序

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是

① ② ③ ④

A ③④②① B ②③①④ C ④②①③ D ③②①④ 16．在下图的五个烧杯中都盛有天然水：

① ② ③ ④ ⑤

铁被腐蚀由快到慢的顺序是

A ③②①④⑤ B ④②①③⑤ C ③②④⑤① D ④⑤②③① 17．下列各组装置中，在两极的电极反应分别相同的组是

A B C D

18．下列四种装置中，溶液的体积均为250mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.10mol/L，工作一段时间后，测得导线上均通过0.02mol电子，若不考虑溶液体积的变化，则下列叙述正确的是

A 工作一段时间后溶液的浓度①＝②＝③＝④ B 工作一段时间后溶液的pH值：④＞③＞①＞② C 产生气体的总体积：④＞③＞①＞②

D 电极上析出的固体的质量：①＞②＞③＞④

19．能够使反应Cu＋2H2O＝Cu(OH)2＋H2↑发生的是

A 铜片作原电池的负极，碳棒作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液 B 铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀 C 用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钠溶液 D 用铜片作阴、阳电极，电解硫酸铜溶液

20．某同学为了完成2HCl＋2Ag＝2AgCl＋H2↑的反应，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是（电解质溶液为HCl）

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A B C D

21．按下列反应式进行的过程可否实现？Cu＋2H2O＝Cu(OH)2＋H2↑

如果能实现，则指出必需的条件和为进行这一反应所用仪器的略图。如果不可能，请说明为什么？

22．为了判断电源A、B两极中哪一个是正极，某学生取滤纸一条，用硫酸钠、酚酞溶液湿润，然后从A、B两极中引出两根导线，并把两导线端分别压在滤纸两侧，通电后在滤纸上靠近A极所连导线的一侧呈现红色，试判断哪一极是正极?简述理由。

23．实验室用普通的食盐进行电解饱和食盐水的实验。食盐水装在U形管内。结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊的现象。造成浑浊的难溶物主要是 （填写名称）。

24．原电池、电解池在工作时，各极的质量变化有以下三种可能：

①变大、②变小、③不变

（1）负极质量变化可能是 ；

（2）正极质量变化可能是 ；

（3）阴极质量变化可能是 ； （4）阳极质量变化可能是 。

25．对于下列装置中的反应，写出相应的电极反应式：

（甲） （乙） （丙） （丁） （1）甲装置中，Zn极 ；Ag极 ； （2）乙装置中，Cu极 ；Ag极 ； （3）丙装置中，Fe极 ；C极 ；

（4）丁装置中，Pt极 ；Fe极 。

26．已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuSO4溶液、Fe2(SO4)3

溶液、盐酸。按要求回答下列问题：

（1）电工操作上规定：不能用铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因 。 （2）若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？ ，若能，请写出电极反应式，负极 ，正极 。（若不能，后面两空不填）。

（3）若电池反应为：Cu＋2H＋＝Cu2＋＋H2，该池属于原电池还是电解池？ ，请写出各电极的电极材料和电解质溶液 。

（4）在50mL0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解（不考虑水分蒸发）。则：

①若两极均为铜片，试说明电解过程中浓度将怎样变化？答： 。 ②若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是 。阴极上的电极

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反应式是 。如果不考虑H在阴极上放电，当电路中有0.04 mol e通过时，阴极增重 g。

27．用惰性电极电解NaCl与NaHCO3混合溶液，测得溶液pH变

pH 化如下图所示。

①在0→t1时间内，两个电极上的电极反应式为： 阳极 ； 阴极 。

7 ＋－

0 t1 t ②用离子方程式表明0→t1时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因： 。

28．按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题（假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行）：

（1）U型管内发生什么现象?写出有关反应的化学方程式

（2）在a、b烧杯中发生什么现象

（3）如果小烧杯中有0.508g碘析出，问大烧杯中，负极减轻多少克?

29．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：

（1）工业冶炼铝的化学方程式是 。 （2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是 。

（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。

电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是 。

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简

述原因

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口 （填写“A”或“B”）导出。

30．目前世界上比较先进的电解制碱术是离子交换膜法。试回答下列问题： （1）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。除去SO42－可用钡试剂，该钡试剂可以是 。（选填a、b、c）

A Ba(OH)2 B Ba(NO3)2 C BaCl2

（2）现有200mL食盐水，其中含有少量的NaOH，该溶液的pH等于10，用石墨电

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与电池正极相连的铜丝由粗变细。电解开始30s内，阳极附近出现白色浑浊，然后开始出现橙黄色浑浊，此时测定溶液的pH约为10。随着沉淀量的逐渐增加，橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部，溶液始终未出现蓝色。

【实验2】：将实验1中试管底部的橙黄色沉淀取出，分装在两支小试管中，以后的操作和现象如下：

序号 ① ② 操作 滴入稀硝酸溶液 滴入稀硫酸溶液 现象 沉淀溶解，有无色气泡产生，最终得到蓝色溶液。 橙黄色沉淀转变为紫红色不溶物，溶液呈现蓝色 颜色 固体呈棕色，浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色 绿色 砖红色或橙黄色 物质 氢氧化亚铜 （不稳定） 氢氧化铜 氯化亚铜 颜色 橙黄色 蓝色 白色 阅读资料：常见铜的化合物颜色如下： 物质 氯化铜 碱式氯化铜 氧化亚铜 请回答下列问题： （1）铜的常见正化合价为 ，最终试管底部橙黄色沉淀的化学式 （2）阴极上发生的反应为： ； 阳极上发生的反应为： （3）写出实验2中①、②的离子方程式

① ②

47．已知在pH＝4～5的环境中，Cu几乎不水解，而Fe几乎完全水解。某学生欲用电解纯净的CuSO4溶液的方法，并根据电极上析出的铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量，其实验流程如下图所示：

2＋

3＋

试回答下列问题：

（1）步骤①中所加入的A的化学式为 ；加入A的作用是 。 （2）步骤②中所用部分仪器如右图所示，则A接直流电源的 极。 （3）电解开始后的一段时间内，在U型管内可观察到的现象是 。其电解反应的离子方程式为 。

（4）下列实验操作属必要的是 （填字母）。 A 称量电解前电极的质量

B 电解后的电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗 C 刮下电解后电极上的铜，并清洗、称量

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D 电极烘干称重的操作必须按烘干→称重→再烘干→再称重进行两次 E 在有空气存在的憎况下，电极烘干必须采用低温烘干法 （5）铜的相对原子质量为 。

48．由于Fe(OH)2极易被氧化，所以在实验室用亚铁盐与氢氧化钠反应很难制得Fe(OH)2沉淀。某学生设计了如图所示的装置制备Fe(OH)2，两极材料分别为石墨和铁。

（1）a电极材料应为 ，电极反应式为 。

（2）电解液可以选用 （填序号，多选扣分）。 A 蒸馏水 B NaCl溶液 C 烧碱溶液 D Na2SO4溶液

（3）d为苯，其作用是 ，在加入苯之前对C溶液应作何简单处理 。 （4）反应一段时间后，停止通电，用一注射器向。中推入一些空气，看到的现象是 ，反应方程式为 。

49．人们日常生活中广泛使用干电池，但电池中含有汞、镉、铅、锌、铜、锰等有毒物质，会严重污染环境，随着人们环保意识的加强，对废旧电池的处理已引起人们的广泛关注，特别是废旧电池的无害化处理和综合利用显得越来越重要。已知锌、锰干电池为一次性电源，负极为锌，正极碳包的主要组成为：碳棒、二氧化锰、碳粉、乙炔黑、氯化铵、氯化锌、电糊等以及少量的铅、镉、汞。

（1）锌、锰干电池分为四类：勒克朗谢电池、氯化锌电池、碱性电池和无汞电池。其中勒克朗谢电池表达式为：（－）Zn（s）∣ZnCl2（aq），NH4Cl（aq）∣MnO2（s），C（s）（＋）；勒克朗谢电池的放电机理复杂，不是所有的细节都已经完全搞清楚了。基本的过程由锌的氧化、MnO2的还原和随后的电极反应产物的次级化学反应所构成。

①MnO2在阴极上还原为三价的MnOOH（s）。请写出阳极和阴极的电极反应

②次级反应的主要产物是微溶的Zn(NH3)2Cl2，请写出次级反应的离子反应方程式和总电池反应

③如果铵根离子浓度极低，请写出总的电池反应式

（2）下面是采用湿法硫酸浸取锌锰干电池的处理工艺方法，制取的一水合硫酸锌和硫酸锰用于配制复合微肥，具有一定的实用价值。

该反应另外加入FeS，作用是 。

请写出该反应的两个化学反应方程式

① ② 对正极碳包用酸处理以后，对于滤渣还应该做什么后续工作？

硫酸锰溶液中又引入 新杂质，处理方法

50．通常情况下，塑料是绝缘材料，不能像金属那样直接电镀。在塑料上电镀铜要先进行表面处理、敏化、活化等，使其表面沉积一层导电的金属膜，然后再进行电镀。其操作程序如下：

打磨→除油→粗化→敏化→活化→化学镀铜→电镀铜 （1）在洁净粗糙的塑料表面进行“敏化”，需将塑料放人氯化亚锡（SnCl2）溶液中，吸附一层氯化亚锡。在“活化”时，将“敏化”后的塑料放入含银离子的溶液中，氯化亚

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锡与银离子反应形成一层活性单质银和＋4价可溶性锡盐。用水冲洗塑料并吹干。

写出该反应的离子方程式： ；

该反应的还原剂是： 。 （2）将“敏化”、“活化”后的塑料放人化学镀铜液中。在活性银和KNaC4H4O6催化作用下，化学镀铜液中的硫酸铜、氢氧化钠和甲醛反应，塑料表面生成一层金属铜沉积层，还生成甲酸钠、硫酸钠等。反应完成后，用水冲洗塑料，然后吹干。

写出该反应化学方程式 （3）电镀铜时，塑料制品作为 极，金属铜板作为 ，含有 的溶液作为电镀液。

B组

51．在如图的装置中，甲、乙两烧杯中都盛有相同体积的0.1mol/L的硫酸溶液，下列有关实验的叙述中，错误的是

A 电流计G的指针不动

B 通过电流计G的电子流动方向是由上向下 C 甲、乙两装置都不是电解槽 D 甲装置中铜极上有气泡产生 E 乙装置中，[H]会减小

52．如右图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的NaCl饱和溶液，C（Ⅰ）、C（Ⅱ）为多孔石墨电极。接通S1后，C（Ⅰ）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转，说明此时该装置形成了原电池，关于该原电池的叙述正确的是

A C（Ⅰ）的电极名称是阴极

B C（Ⅱ）的电极名称是负极

C C（Ⅰ）的电极反应式是2H＋＋2e－＝H2↑ D C（Ⅱ）的电极反应式是Cl2＋2e－＝2Cl－

53．如右图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心钢球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，不考虑铁丝次应及两球的浮力变化）

A 杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低 B 杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高

C 当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低 D 当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高 54．以不破坏MnO4－为前提，试设计一个实验，证明KMnO4溶液的紫色是由于MnO4

－

＋

离子存在的缘故。

55．α－AgI是一种固体导体，导电率很高。为了研究α－AgI究竟是Ag＋离子导电

还是I－离子导电，请设计一个简便的电化学实验。写出实验结果并对结果进行说明。

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56．电镀技术在国民经济建设中几乎渗透到重工业中的所有行业，电镀污水的净化和再生问题一直是非常重要的课题。在众多的治理污水的物理化学方法中（如化学处理法、浮选法、吸附法、膜分离法、离子交换法、电解与微电解法、机械过滤法、离心分离法、超监界流体萃取法、蒸发浓缩与焚烧法等）比较适合于电镀污水处理技术的是浮选法，尤其近些年发展起来的电浮选法更有优势。

所谓浮选是将水、悬浮物和气泡这样一个多相体系中含有的流水性污染粒子，或附有表面活性物的亲水性污染粒子，有选择地从污水中吸附到气泡上，以泡沫形式浮升到水面，从而使污染杂质从污水中分离出去的一种操作过程。其实质是气泡和粒子间进行的物理吸附，微小气泡成为载体，气泡从水中析出的过程中粘附水中的污染物质，并形成气－粒结合的浮选体上浮分离。这也称为起泡浮选。在水中产生气泡的方法，主要是使用加压溶气水，也可以用电解法产生小气泡。浮选能够分离水中的油类、纤维、藻类以及一些比重接近1的悬浮物。

（1）通常可以依据污水的主要成分把电镀污水划分四类：含 污水；含 污水；含重金属盐污水；酸、碱污水。

（2）在电浮选处理污水中，用铝棒做阳极，石墨棒做阴极??。结合上述材料，简述污水是如何被净化的。

（3）与目前采用的传统化学试剂方法比较，电浮选方法有哪些优点？至少答出3点。 57．实验室分析白铁（镀锌）样品成分步骤为：首先观察到有大量气体冒出，后来放出气体速度变慢，最后完全反应。②接着加入大量的NaOH溶液；过滤，分离出灰绿色沉淀；该沉淀在空气中加热至质量不变；最后得到1.20g红色粉末。试回答：

（1）白铁镀锌的作用是 ；

（2）盖玻片的作用是 ；

（3）放出气体速度由快变慢的原因是 ； （4）为什么要加入过量NaOH溶液 ；

（5）在空气中加热灰绿色沉淀的化学反应方程式是 ； （6）锌在样品中的百分含量是 。 58．金属铜的理想堆积模型为面心立方紧密堆积（CCP），右图为金属铜晶胞，设它的边长为acm。 （1）将涂黑了的Cu原子连接起来构成的面在晶体学中称为（1，1，1）面，求（1，1，1）面所截得的Cu占整个（1，1，1）面面积的百分率。

（2）在1个盛有CuSO4溶液的电解槽内电镀铜，其中阴极经过

特殊处理，只有1个（1，1，1）面暴露在电解质溶液中，其余各面均被保护。假设此面面积为bcm2，电镀时电流恒为I。Cu2＋在此面上做恒速率均匀沉积，tmin后，有一层Cu原子恰好在阴极上沉积完毕，求这是已沉积的第几层Cu原子?（阿伏加德罗常数为NA，法拉第常数为F）

59．如右图所示，有两个容器，容器中充满溶液，其中左容器中充满HClO溶液，右容器中充满稀H2SO4，右容器中插有两根金属棒，一根为铁棒，一根为铜棒，且用导线相连。两个容器由一根很长的导管相连，导管正中有

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一小段水银柱，导管粗细均匀（拐角处体积忽略），在标况下，左右管的体积均为1.12L，（压强均为P。，温度为0℃），在光照下，一段时间后，左容器中HClO减少0.1mol，右容器导线通过的电子个数为1.204×1022，则此时左右管体积分别为多少？（温度不变） C组

60．有一组有机物废水电化学净化的微型实验，其方法和设备简单经济，操作方便，效果明显。

（1）在电场作用下，废水中的阴阳离子分别向电解池的阳极和阴极移动，进而可能在两极产生氧气或者氢气，这些气体的生成逸出将废水中的污染物带到液面，起到一定的浓缩作用。更加重要的是阴极区域由于H＋还原，OH－离子浓度不断增大，可与阳极溶出的金属离子形成难溶的氢氧化物进而吸附污染物而沉淀。这称之为电浮选凝聚作用。

2＋－

①阳极除了发生电极反应Fe→Fe＋2e，还发生什么电极反应？

在阳极发现红褐色沉淀，是因为发生化学反应（写离子反应式） ②阴极发生电极反应

③如果以L－H（H为氢，L为有色基团）表示污染物，被吸附后发生氧化还原反应而脱色，请写出化学反应方程式

（2）另一种电化学净化法称为间接电化学氧化，是在电解过程中使低价金属离子Mn

＋

（例如Co、Fe）氧化为高价态的金属离子，然后以此高价态的金属离子作氧化剂把

n＋

(n＋1)＋

2＋2＋

废水中的有机物氧化分解成CO2而净化。其阳极反应式为：M→M＋e

－

①用L表示有机物质，Ox为L的氧化产物（如CO2），请写出阴极反应式

②如图：一个井穴板穴孔盛放了饱和Ca(OH)2溶液，另外3个分别盛放相同体积相同浓度的CoSO4和H2SO4混合溶液，但分别添加2滴甘油，2滴乙醇，2滴甲醇，编号为1#、2#、3#，分别混合均匀后。写出M(n＋1)＋氧化有机物（以甲醇为代表）的离子方程式

③在这里采用澄清石灰水和三组样品实验比较的目的在于

61．电解食盐溶液的氯碱生产技术，已由传统的隔膜法变革为离子膜法高新技术。这种技术进步，如下表所示：

表1 产品液碱质量比较 离子膜法 隔膜法 项目 ?电解即得的??液碱产品??? ???电解先得的半??成品电解碱液?隔膜法 ?脱盐浓缩后?? ???的碱液产品???? ??NaOH% 中学综合学科网

35（已有50%的报道） 10～12 30 http://zhxk.net

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