第四章第三节电解池

第页第四章电化学基础第三节电解池1．用石墨做电极电解CuCl2溶液，下列说法正确的是()A．在阳极上析出金属铜B．在阴极上析出金属铜C．在阴极上产生有刺激性气味的气体D．阳极上发生还原反应解析：根据电解原理，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极发生还原反应：Cu2＋＋2e－=Cu。因此阳极上产生有刺激性气味的气体——氯气，在阴极上析出铜。故B项正确。答案：B2．在电解水制取H2和O2时，为了增强导电性，常常要加入一些电解质，最好选用()A．NaCl B．HClC．CuSO4 D．Na2SO4解析：加入NaCl和HCl时，阳极氯离子放电生成氯气，A、B错误；加入CuSO4时，阴极铜离子放电生成Cu，C错误。答案：D3．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是()A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液C．Fe和AgNO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液解析：电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，A、D项中AgCl和Ag2SO4均为沉淀，只有B项符合要求。答案：B4．火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时()A．粗铜接电源负极B．纯铜作阳极C．杂质都将以单质形式沉淀到池底D．纯铜片增重2.56g，电路通过电子为0.08mol解析：电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，所以A、B不正确。锌比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉淀到池底，C不正确。D项因发生反应Cu2＋＋2e－=Cu，则电路通过电子为n(e－)＝eq\f(2.56g,64g·mol－1)×2＝0.08mol，D正确。答案：D5．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是()A．CuSO4 B．HClC．BaCl2 D．Na2SO4解析：电解硫酸铜属于放氧生酸，阴极析出Cu，pH下降，A符合题意；电解HCl溶液生成氢气、氯气，酸性减弱，B不符合题意；电解BaCl2溶液生成氢气、氯气，属于放氢生碱型，pH值增大，C不符合题意；电解Na2SO4溶液生成氢气、氧气，pH值不变，D不符合题意。答案：A6．人们习惯上把电解饱和食盐水的工业叫做氯碱工业。如图表示电解饱和NaCl溶液的装置，X、Y是石墨棒。实验开始时，在两边同时各滴入几滴酚酞溶液。请回答以下问题：(1)X极上的电极反应式是_______________________，在X极附近观察到的现象是___________________________；(2)Y电极上的电极反应式是_____________________________，检验该电极反应产物的方法是____________________。(3)电解NaCl溶液的离子方程式是___________________。解析：根据与电源的连接方式可知，X是阴极，Y是阳极；在阴极由于水电离产生的H＋放电能力强，所以发生反应2H＋＋2e－=H2↑；由于H＋不断放电产生氢气，破坏了附近的水的电离平衡，在附近溶液中OH－的浓度大于H＋的浓度，因此溶液显碱性，使酚酞试液变为红色。在阳极Y电极上由于Cl－放电能力比OH－的强，所以该电极反应式是2Cl－－2e－=Cl2↑；检验该电极反应产物的方法是将湿润的淀粉KI试纸放在气体出口，若观察到试纸变蓝，证明有Cl2产生。电解NaCl溶液的离子方程式是2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－。答案：(1)2H＋＋2e－=H2↑有无色气泡产生，溶液变红(2)2Cl－－2e－=Cl2↑将湿润的淀粉KI试纸放在气体出口，若观察到试纸变蓝，证明有Cl2产生(3)2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－时间：40分钟[A级基础巩固]基础题Ⅰ1．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，用锌作阳极解析：电解池的阳极发生失电子氧化反应、阴极发生得电子还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生Fe－2e－=Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生Fe2＋＋2e－=Fe，使得到的Al不纯。答案：A2．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是()A．锌作阳极，铁作阴极，溶液中含Zn2＋B．铂作阴极，铁作阳极，溶液中含Zn2＋C．铁作阳极，铁作阴极，溶液中含Fe2＋D．锌作阴极，铁作阳极，溶液中含Zn2＋解析：本题中镀层金属为锌，即金属锌作阳极；铁制品为待镀制品，即铁制品作阴极。需选用含有Zn2＋的溶液为电镀液。答案：A3．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是()A．两个电极必须都用惰性电极B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极C．电解熔融状态的氯化镁D．电解氯化镁的水溶液解析：电解MgCl2获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，如果使用活性电极时会优先失电子，所以阳极必须用惰性电极。答案：C4．CO2是重要的温室气体，对地球温室效应的“贡献”最大，如图所示电解装置可将CO2转化为乙烯，该装置的电解质溶液为强酸性水溶液，电极材料为惰性电极，下列有关说法正确的是()A．a为电池的正极B．电解过程中H＋移向阳极C．反应前后溶液的pH保持不变D．阴极反应式：2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O解析：由CO2转化为乙烯，化合价降低得电子，即为阴极，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O，所以a为电池的负极；电解过程阳离子移向阴极，B错误；总反应式为2CO2＋2H2O=C2H4＋3O2，消耗水，pH减小，C错误。答案：D5．用惰性电极电解下列溶液，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[NaOH]C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]解析：电解NaCl溶液放出H2和Cl2，可通入HCl气体；A项应加CuCl2，B项应加水，D项应加CuO。答案：C基础题Ⅱ6．以10L0.1mol·L－1铬酸钾(K2CrO4)溶液为原料，电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的实验装置如图所示，下列说法不正确的是()A．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H＋浓度增大，使平衡2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O向右移动B．在阴极室，通电后KOH溶液不断变浓，并产生气体H2C．CrOeq\o\al(2－,4)通过离子交换膜从阳极区域迁移到阴极区域D．电解一段时间后测定阳极液中K和Cr的物质的量之比为d，则导线中转移电子的物质的量为(2－d)mol解析：阳极电极反应为：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阳极区氢离子浓度增大，A正确；阴极电极反应为：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，通电后KOH溶液不断变浓，B正确；CrOeq\o\al(2－,4)为阴离子，无法通过阳离子交换膜，C错误；加入反应容器内的K2CrO4为1mol，设反应过程中有xmolK2CrO4转化为K2Cr2O7，阳极区剩余K2CrO4∶1－xmol，n(K)＝2(1－x)mol，n(Cr)＝(1－x)mol，生成的K2Cr2O7eq\f(x,2)mol，n(K)＝xmol，n(Cr)＝xmol，即eq\f(2（1－x）＋x,1－x＋x)＝d，解得x＝2－d，每转移1个e－，生成1个H＋，结合2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋＝CrOeq\o\al(2－,7)＋H2O可知：电路中转移的电子数等于消耗K2CrO4的物质的量，即电路中转移了2－dmole－，D正确。答案：C7．如图所示装置中，b电极用金属M制成，a、c、d为石墨电极，接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡。试回答：(1)a为____极，d极的电极反应式为_______________________。(2)电解开始时，在B烧杯的中央滴几滴淀粉溶液，你能观察到的现象是________________________。电解进行一段时间后，罩在c极上的试管中也收集到了气体，此时c极上的电极反应为________________________。(3)当d电极上收集到44.8mL气体(标准状况)时停止电解，若b电极上沉积金属M的质量为0.432g，则此金属的摩尔质量为_________________。解析：(1)电解时，d有气泡，根据电解液KI的成分，必然只能在阴极产生H2：2H＋＋2e－=H2↑，所以a、c为阳极，b、d为阴极。(2)B中I－在c极上放电生成碘单质，遇淀粉变蓝，则观察到c极附近溶液颜色变为蓝色，电解一段时间I－放电完后，产生的气体是OH－放电，电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(3)由H2～2e－～2M可知，n(H2)＝eq\f(0.0448L,22.4L/mol)＝0.002mol，n(M)＝0.004mol，所以金属的摩尔质量为eq\f(0.432g,0.004mol)＝108g/mol。答案：(1)阳2H＋＋2e－=H2↑(2)c极附近溶液颜色变为蓝色4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(3)108g/mol[B级能力提升]8．用如下图所示的装置进行电解，通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。(1)E为电源的________极，F为电源的________极。(2)A中发生反应的化学方程式为_____________________。(3)在B中观察到的现象是____________________。(4)D端的电极反应式为__________________________。解析：本题实质上是三个电解装置串联，首先判断电源的正、负极，E为负极，F为正极。A中是以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液。B中Cu为阳极，发生的反应为：Cu－2e－=Cu2＋，石墨为阴极，发生的电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，由于水电离出的H＋放电，所以溶液中的c(OH－)>c(H＋)，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D端为阴极，发生电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑。答案：(1)负正(2)4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(电解))4Ag＋4HNO3＋O2↑(3)铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成(4)2H＋＋2e－=H2↑9．如图所示中的A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。请填空：(1)电源A中a点为________极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为_______________________。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________，电极f上发生的反应为____________________，槽中盛放的电镀液可以是________或________(任填两种电解质溶液)。解析：(1)根据c点变红知该极的反应为2H＋＋2e－=H2↑，即该极为阴极，与电源的负极相