1、课时训练22电解原理的应用一、氯碱工业1.如下图所示,能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是()解析:电解NaCl溶液时,阳极反应为2Cl-2e-Cl2,阳极产物为Cl2,阴极反应为2H+2e-H2,阴极放出H2。Cl2可用KI淀粉溶液检验;因H2密度小,在阴极生成,用向下排空气法收集后再检验,结合e-转移方向知D项正确。答案:D2.如下图,电解质溶液是NaCl的水溶液,过一段时间发现d极附近有黄绿色气体产生,以下说法正确的是()A.a是电源的正极B.电子流动的方向:dbC.c极上发生氧化反应D.如果将c、d两电极互换,则c极上也会生成黄绿色气体解析:d极附近有黄绿色气体产生,应该是Cl-
2、放电,说明d极是阳极,所以b是正极,A项错误;电子流向是ac,db,所以B项正确;c极上发生还原反应,C项错误;如果c是活性电极,互换后,c极上不产生黄绿色气体,D项错误。答案:B3.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()A.a为正极,b为负极;NaClO和NaClB.a为负极,b为正极;NaClO和NaClC.a为阳极,b为阴极;HClO和NaClD.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl解析:有关反应有2NaCl+2H2O2NaOH
3、+H2+Cl2,Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,因阳极生成Cl2,阴极生成NaOH,为使二者充分作用,Cl2应在下端产生,从而推知电源b为正极,a为负极,消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。答案:B二、电镀原理4.在铁制品上镀一层一定厚度的锌层,以下方案设计正确的是()A.锌作阳极,镀件作阴极,溶液中含有锌离子B.铂作阴极,镀件作阳极,溶液中含有锌离子C.铁作阳极,镀件作阴极,溶液中含有亚铁离子D.锌作阴极,镀件作阳极,溶液中含有亚铁离子解析:本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极,镀件作阴极,含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。答案:A5.按下图中A装置进行
4、实验,若B的x轴表示流入电极的电子的物质的量,则y轴不可能表示的是()A.c(Ag+)B.c(N)C.溶液的pHD.银棒质量解析:此电解装置为电镀池,则电镀过程中电镀液的浓度、pH均不变,但电极质量发生变化。答案:D三、电解精炼6.利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯,下列叙述正确的是()A.电解时以纯铜作阳极B.电解时阳极上发生还原反应C.纯铜连接电源负极,其电极反应式是Cu-2e-Cu2+D.电解后,电解槽底部会形成含少量Ag、Au等金属的阳极泥解析:电解精炼铜时粗铜作阳极,阳极上发生氧化反应,比铜不活泼的金属不能失电子,形成阳极泥。答案:D7.金属镍有广泛的用途。某粗
5、镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(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-NiB.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,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt解析:阳极上发生氧化反应,电解质溶液中的阳离子主要为Ni2+。根据金属原子的还原性顺序和金属阳离子的氧化性顺序知,阳极反应为:Zn-2e-Zn2+,Fe-2e-Fe2+,Ni-2e-Ni2+,Cu、Pt在该条件下不失电子,形成阳极泥。阴极反应为:Ni2+2e-Ni,Zn
6、2+、Fe2+在该条件下不能得电子。两电极通过的电量相等,但阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。答案:D四、电冶金8.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:C9.金属
7、铝的生产是以Al2O3为原料,在熔融状态下进行电解:2Al2O34Al+3O2。请回答下列问题:(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是。(2)电解生成的金属铝是在熔融液的(填“上层”或“下层”)。(3)阴极和阳极均由材料做成;电解时不断消耗的电极是(填“阳极”或“阴极”)。(4)铝是高耗能产品,废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上,最能体现节能减排思想的是将回收铝做成(填代号)。a.冰晶石b.氧化铝c.铝锭d.硫酸铝解析:(1)冰晶石可以降低Al2O3的熔化温度。(2)电解生成的金属铝在熔融液的下层。(3)电解时阴极和阳极可由惰性电极如石墨材料做成,电解时阳极产生氧气,能与电极材料石墨反应,因
8、此阳极不断消耗。(4)废旧铝材可以回收做成铝锭。答案:(1)降低Al2O3的熔化温度(2)下层(3)石墨阳极(4)c五、关于电解的有关计算10.把两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中,通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略),电极上应析出银的质量是()A.27 mgB.54 mgC.108 mgD.216 mg解析:由得失电子守恒知,e-OH-H+Ag,所以n(Ag)=n(H+)。AgNO3溶液电解后产生酸,产生的H+的物质的量可由pH差来计算:pH从6.0变为3.0,即c(H+)110-3mol/L,所以n(A
9、g)=n(H+)=110-3mol/L0.5L=510-4mol,m(Ag)=n(Ag)M=510-4mol108g/mol=0.054g=54mg。答案:B11.在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中,用石墨作电极进行电解,两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下),则原混合液中,Cu2+的物质的量浓度为()A.1 mol/LB.2 mol/LC.3 mol/LD.4 mol/L解析:分析电解H2SO4、CuSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知,两极产生的气体为H2、O2各0.1mol,O2是由OH-失去0.4mol电子而得到,H2是由H+得到0.2mol电子而生成。由得失电
10、子守恒知,还有0.2mol电子是Cu2+得到的,故Cu2+的物质的量是0.1mol,则Cu2+的物质的量浓度为=1mol/L。答案:A12.如图,X和Y均为石墨电极:(1)若电解质溶液为滴有酚酞的饱和食盐水,电解反应的离子方程式为;电解过程中(填“阴”或“阳”)极附近会出现红色。(2)若电解质溶液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成;溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X电极,洗涤、干燥、称量,电极增重1.6 g。电解后溶液的pH为;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,需加入一定量的(填加入物质的化学式)。(假设电解前后
11、溶液的体积不变)解析:(2)由实验现象可知电解质为可溶性铜盐,X为阴极,Y为阳极,无色气体为O2,电解反应总离子方程式为2Cu2+2H2O2Cu+4H+O2,溶液中n(H+)=2=0.05mol,c(H+)=0.1mol/L,pH=1;要恢复至电解前的溶液组成,可加入一定量的CuO或CuCO3。答案:(1)2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2阴(2)1CuO(或CuCO3)(建议用时:30分钟)1.下列关于铜电极的叙述正确的是()A.铜锌原电池中铜是负极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金属铜作阳极D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极解析:铜锌原电池中,铜不活泼,应作
12、正极,A项错误。在电镀或电解精炼铜时,需要将溶液中的Cu2+还原成金属铜析出,用作向溶液供给Cu2+的粗铜则必须作阳极,B项错误,C项正确。电解H2SO4溶液时,金属铜如果作阳极,它将以Cu2+的形式被溶解而进入电解质溶液,当电解质溶液内有H+和Cu2+时,后者将在阴极上放电,D项错误。答案:C2.下列叙述正确的是()A.电镀时,通常把待镀的金属制品作阳极B.氯碱工业是电解熔融的NaCl,在阳极能得到Cl2C.氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极,电极反应为O2+4H+4e-2H2OD.下图中电子由Zn极流向Cu,盐桥中的Cl-移向CuSO4溶液解析:电镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极;氯
13、碱工业电解的是饱和食盐水而不是熔融的NaCl;氢氧燃料电池中O2为氧化剂通入正极;D中的装置为原电池,电子由负极经导线流向正极,盐桥为内电路,阴离子移向负极。答案:C3.下面有关电化学的图示,完全正确的是()解析:A为原电池时锌应为负极;B为电解法精炼铜的装置,粗铜应为阳极;C为电镀池,镀件铁片应该为阴极;D为电解饱和食盐水并检验其产物的装置,电流流入的一极为阳极,阳极析出氯气,可用碘化钾淀粉溶液检验氯气,阴极析出的氢气,可用向下排空气法收集。答案:D4.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是()A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色C.若
14、在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性解析:电解食盐水时发生的反应:阳极:2Cl-2e-Cl2阴极:2H2O+2e-H2+2OH-总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2对照分析选项,A错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2,滴加KI溶液后发生反应:Cl2+2I-I2+2Cl-,溶液呈棕色,B正确;阴极附近产生大量的OH-,滴加酚酞后变红色,C错误;电解后生成NaOH,溶液呈碱性,D错误。答案:B5.关于镀铜和电解精炼铜,下列说法中正确的是()A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B.电解液的成分都保持不变C.阳极反应
15、都只有Cu-2e-Cu2+D.阴极反应都只有Cu2+2e-Cu解析:A项电镀时镀件作阴极;B项电解精炼铜时电解液成分改变;C项电解精炼铜时,杂质若有比铜活泼的金属(如锌),则还会发生Zn-2e-Zn2+的反应。答案:D6.工业上由二氧化锰制备KMnO4可分两步进行:二氧化锰与氢氧化钾共熔后通入O2:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;电解锰酸钾溶液:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2+2KOH。下列叙述中正确的是()A.在反应中K2MnO4作氧化剂B.每生成1 mol KMnO4共转移6 mol电子C.第步电解时,阴极周围溶液的pH减小D.第步电解时,KMnO4在阳极区
16、生成解析:每生成1molKMnO4共转移3mol电子,故B项错误;中电解锰酸钾溶液时,在阴极H2O得电子生成H2,同时生成OH-,故pH增大,C项错误;根据氧化还原反应原理,在第步电解时,在阳极K2MnO4被氧化为KMnO4,因此K2MnO4作还原剂,故A项错,D项正确。答案:D7.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
17、沉淀,只有B项符合要求。答案:B8.下列图示中关于铜电极的连接错误的是()解析:铜锌原电池中锌作负极,铜作正极,A正确;电解精炼铜时,粗铜作阳极,精铜作阴极,B正确;镀件上镀铜时,铜作阳极,镀件作阴极,C错误;电解氯化铜溶液时,石墨作阳极,铜作阴极,D正确。答案:C9.如图所示的电解池和中,a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重bd;C项,两电解池中都相当于电解水,b、d上都有气体生成,两电极质量不变;D项,b上产生Cu,d上产生Ag,二者物质的量之比为12,增重bd。答案:D10.常温时,将500 mL pH=a的CuSO4和K2SO4的混合溶
18、液用石墨电极电解一段时间,测得溶液的pH变为b(假设溶液体积的变化忽略不计),在整个电解过程中发现始终只有一个电极有气体产生。下列说法错误的是()A.若使溶液恢复到电解前的浓度可以向溶液中加20(10-b-10-a) g CuCO3B.ba7C.阳极电极反应为2H2O-4e-O2+4H+D.整个过程中是阳极产生氧气,阴极析出铜单质解析:本题的关键是在整个电解过程中发现始终只有一个电极有气体产生,则整个过程中是阳极产生氧气,阴极析出铜单质。要恢复到电解前的溶液就要将氧气和铜的质量转化为CuO或CuCO3,需要20(10-b-10-a)gCuO。考虑到Cu2+的水解,a7,电解过程中生成H+,则b
19、a。答案:A11.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。该电解槽的阳极反应式是。通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因。除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口(填写“A”或“B”)导出。解析:离子交换膜法电解提纯KOH时,阳极反应为:4OH-4e-2H2O+O2,阴极反应为:4H2O+4e-4OH-+2H2。电解过程中阳极附近的K+通过阳离子交换膜向阴极移动,含氧酸根离子不能通
20、过离子交换膜。一段时间后,阴极附近K+、OH-浓度变大,从B处(阴极区)得到溶液,蒸发结晶后可得较纯净的KOH。答案:(1)2Al2O34Al+3O2(2)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(3)4OH-4e-2H2O+O2H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大B12.硒是制造光电池的一种原料,人体缺少硒就会得“克山病”,从电解精炼铜的阳极泥中提取硒的流程如下:请回答下列问题:(1)实验室中电解精炼铜的简易装置如图所示,请在图中标出电极材料和电解液的名称。(2)阳极泥中硒以Se、Ag2Se、Cu2Se等形式存在,Se与浓硫酸反应的化学方程式为。(3)SeO2溶于水得H2SeO3(Ka1=
21、3.510-3,Ka2=5.010-8),亚硒酸溶液与SO2反应制硒的离子方程式为。电解亚硒酸溶液可制得强酸H2SeO4,则电解时的阳极反应式为。(4)上述硒的提取过程中存在的主要问题是。解析:(1)电解精炼铜时粗铜作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液作电解液。(2)根据流程图可知硒的氧化产物为SeO2,浓硫酸的还原产物为SO2,由此可得出化学方程式。(3)根据题中提示H2SeO3是弱酸,在离子方程式中应写化学式。电解亚硒酸溶液时,阳极发生氧化反应生成硒酸。答案:(1)左侧:粗铜右侧:精铜电解液:硫酸铜溶液(2)Se+2H2SO4(浓)SeO2+2SO2+2H2O(3)H2SeO3+2SO2+H2OSe+2S+4H+H2SeO3-2e-+H2OSe+4H+(4)浓硫酸的腐蚀性强;焙烧过程中产生大量有毒气体SO2,污染环境(其他合理答案亦可)
