1、第2课时电解原理的应用学习目标定位1.熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理,会写其电极反应式及化学方程式。2.掌握电解的有关计算。一电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)通电前,氯化钠溶液中含有的离子:Na、Cl、H、OH。通电时Na、H移向阴极,H放电,Cl、OH移向阳极,Cl放电。电极反应式为阳极:2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极:2H2e=H2(还原反应)因H放电,导致水的电离平衡H2OHOH向右移动,致使生成NaOH。(2)电解的总反应式化学方程式:2NaCl2H2OH2Cl22NaOH;离子方程式:2Cl2H2OH2Cl22OH;工业上习惯把电解饱和食盐水叫做氯碱工业。
2、2电解精炼铜(1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质,常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极,用纯铜作阴极,用CuSO4溶液作电解质溶液。(2)电极反应式:阳极为Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2等,阴极为Cu22e=Cu。(3)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子,产生的阳离子残留在溶液中,不如铜活泼的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解池的底部,形成阳极泥,阴极上得到铜。3电镀(1)根据图,回答下列问题:电极反应式阳极:Cu2e=Cu2;阴极:Cu22e=Cu。可观察到的现象是铁件表面镀上一层红色的铜,铜片不断溶解。硫酸铜溶液
3、浓度的变化是不变。(2)电镀电镀是应用电解原理,在金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。电镀池的构成:一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液;把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连,作为阳极;待镀金属制品与直流电源的负极相连,作阴极。归纳总结电解原理的应用(1)氯碱工业:用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取NaOH、Cl2、H2,并以它们为原料生产一系列化工产品。(2)电镀特点是阳极本身参与电极反应,阳极减小的质量等于阴极增加的质量,电镀过程中电解质溶液的浓度、溶液pH保持不变。(3)电解精炼特点:比需要精炼的金属活泼的杂质金属溶解,而比需要精炼的金属不活泼的金属会沉积在阳极底部,溶
4、液中增加相应的金属阳离子,原有金属阳离子浓度降低。1关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极),下列叙述正确的是()A若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕黄色C电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠D电解一段时间后,将全部电解质溶液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性答案B解析电解食盐水时发生的反应:阳极:2Cl2e=Cl2阴极:2H2e=H2总反应:2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2对照分析选项,C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:Cl22I=I22Cl,溶液呈棕黄色,B正确;阴极附近产生大量的OH,滴加
5、酚酞后附近溶液变红色,A错误;电解后生成NaOH,溶液呈碱性,D错误。2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答案A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。3利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯,下列叙述正确的是()A电解时以精铜作阳极B电解时阳极发生还原反应C精铜连接电源负极,其电极反应式是Cu2e=Cu2D电解后,电解槽底部会
6、形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥答案D解析电解法精炼金属铜时,粗铜作阳极,失去电子逐渐溶解,Cu2得到电子后析出,附着在阴极上,故精铜作阴极;在电解池中,阴极接电源的负极,发生还原反应,阳极接电源的正极,发生氧化反应,A、B、C错误;越活泼的金属越易失去电子,故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子,变成Fe2、Zn2进入溶液,然后是铜失去电子,变成Cu2进入溶液,因Ag、Pt等金属不如铜活泼,故在铜溶解后便沉积在阳极底部成为阳极泥,D正确。二电解的有关计算1将两支惰性电极插入CuSO4溶液中,通电电解。(1)当有1.0103 mol的OH放电时,溶液显浅蓝色,则在阴极上析出铜的质量是_。(2)若溶
7、液的体积为1 L,忽略溶液体积的变化,在标准状况下放出5.6 mL O2时,溶液的pH是_。答案(1)0.032 g(2)3解析(1)用惰性电极电解CuSO4溶液时,电极反应为阴极:2Cu24e=2Cu,阳极:4OH4e=O22H2O。当有1.0103 mol的OH放电时,生成标准状况下的O2为5.6 mL,此时转移电子为1.0103 mol,则在阴极上析出Cu:32103 g。(2)阳极:4OH4e=2H2OO24 mol1 moln n1.0103 mol,消耗1.0103 mol OH,生成1.0103 mol H则c(H)1.0103 molL1pHlgc(H)lg(1.0103)3。
8、2用惰性电极电解0.1 L M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重a g时,在阳极上同时产生b L(标准状况)O2,从而可知M的相对原子质量是_,溶液的pH是_(均用含有a、b、x的代数式表示)。答案lg解析由于阴、阳两极转移电子的数目相等,则有x4,或由关系式xO24M得x4,均可解出M gmol1。又由O24H可知:c(H)4 mol0.1 Lb molL1,则pHlg。归纳总结1计算类型有关电解的计算包括两极产物的定量计算。如质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的物质的量浓度和溶液的pH等。2方法技巧(1)得失电子守恒法计算:用于串联电路、通过阴、阳两极的电量相同等类
9、型的计算,其依据是电路上转移的电子数相等。(2)总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算。(3)关系式计算:借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。3把两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中,通电电解。当电解质溶液的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()A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg答案B解析由电子得失守恒知,eOHHAg,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:p
10、H从6.0变为3.0,即c(H)103 molL1,所以n(Ag)n(H)103 molL10.5 L5104 mol,m(Ag)n(Ag)M5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。4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()A1 molL1 B2 molL1C3 molL1 D4 molL1答案A解析分析电解H2SO4、CuSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知,两极产生的气体分别为H2、O2各0.1 mol,O2是由OH失去0.4 mol电子而得到,H2
11、是由H得到 0.2 mol 电子而生成。由电子得失守恒知,还有0.2 mol电子是Cu2得到的,故Cu2的物质的量是0.1 mol,则Cu2的物质的量浓度为1 molL1。1如图为电解饱和食盐水的简单装置,下列有关说法正确的是()A电解一段时间后,向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞,呈红色B蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应C铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触答案D解析碳棒在蛋壳内,溶液中的Cl在该极失电子被氧化,溶液的碱性不增强,故A项错误;蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极,H在该极发生还原反应得到氢气,B项错误;铁丝表面生成的气体是氢气,不能使湿润
12、的淀粉碘化钾试纸变蓝,C项错误;蛋壳在该实验中的作用是阻止气体通过,D项正确。2下列说法正确的是()A电解饱和NaCl溶液时,Na向阴极移动,在阴极表面得电子析出B电解精炼铜装置中粗铜做阴极C电镀池中镀层金属做阳极D通过电解MgCl2溶液的方法冶炼金属镁答案C解析A项,在阴极上2H2e=H2,而不是Nae=Na,不正确;B项应是纯铜作阴极,不正确;D项电解MgCl2溶液的方程式为MgCl22H2OMg(OH)2H2Cl2,应采用电解熔融MgCl2冶炼金属镁,MgCl2(熔融)MgCl2,不正确。3.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
13、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()Aa为正极,b为负极;NaClO和NaClBa为负极,b为正极;NaClO和NaClCa为阳极,b为阴极;HClO和NaClDa为阴极,b为阳极;HClO和NaCl答案B解析有关反应有2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2,Cl22NaOH=NaClNaClOH2O,因阳极生成Cl2,阴极生成NaOH,为使二者充分反应,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NaClO和NaCl。4金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Ni、Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制
14、备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2Ni2Cu2)()A阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni22e=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Zn2D电解后,电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt,没有Zn、Fe、Ni答案D解析电解精炼镍时,粗镍作阳极,纯镍作阴极,电解质溶液中含有Ni2,则阳极发生氧化反应,电极反应式为Zn2e=Zn2,Fe2e=Fe2,Ni2e=Ni2,阴极电极反应式为Ni22e=Ni,因此,电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量;电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2、Ni2、Zn2,电解槽底部的阳极泥中
15、只有Cu和Pt,没有Zn、Fe、Ni。5如下图所示,甲、乙为相互串联的两个电解池。(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置,则A电极名称为_极,电极材料是_,电极反应式为_,电解质溶液可以是_。(2)乙池中铁极电极反应式为_。则乙池中滴入少量酚酞溶液,开始电解一段时间后,铁极附近呈_色。(3)若将乙中的石墨电极改为银电极,则乙池为_装置,电解一段时间后,溶液的浓度_,现象_。答案(1)阴精铜Cu22e=CuCuCl2(含Cu2的溶液即可)(2)Age=Ag无(3)电镀不变铁表面附着一层光亮的金属解析(1)本题考查铜的精炼。阳极材料为粗铜,电极反应式为Cu2e=Cu2;阴极材料为精铜,电极反应式为C
16、u22e=Cu。(2)明确石墨做阳极,铁做阴极。(3)考查电镀池,阳极为镀层金属,阴极为镀件,电镀液含镀层金属离子。6如图所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答:(1)电源中X极是_(填“正”或“负”)极。(2)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况)气体,溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO4)_。(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后溶液中仍有Cl,则电解后溶液的pH_。答案(1)负(2)0.025 molL1(3)13解析(1)铜极增重,说明银在铜极析出,则铜极为阴极,X为负极。(2)C中铜
17、极增重2.16 g,即析出0.02 mol Ag,线路中通过0.02 mol电子。由4eO2,可知B中产生的O2只有0.005 mol,即112 mL。但B中共收集到224 mL气体,说明还有112 mL是H2,即Cu2全部在阴极放电后,H接着放电产生了112 mL H2,则通过0.01 mol电子时,Cu2已被电解完,由2eCu,可知n(Cu2)0.005 mol,则c(CuSO4)0.025 molL1。(3)由4e4OH知,A中生成0.02 mol OH,则c(OH)0.1 molL1,pH13。40分钟课时作业经典基础题1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
18、铜作阴极B电解液的成分都保持不变C阳极反应都只有Cu2e=Cu2D阴极反应都只有Cu22e=Cu答案D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Zn2e=Zn2的反应。2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,用锌作阳极答案A解析电解池的阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时,若用Fe作阳极,会发生反应Fe2e=Fe2,Fe2移动到阴极上发生反应Fe22e=Fe,使
19、得到的Al不纯。3根据金属活动性顺序,Cu不能发生:Cu2H2O=Cu(OH)2H2的反应。但选择恰当电极材料和电解质溶液进行电解,这个反应就能变为现实。下列四组电极和电解质溶液中,能实现该反应最为恰当的是()ABCD阳极石墨棒CuCuCu阴极石墨棒石墨棒FePt电解质溶液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液CuCl2答案B解析在反应中Cu失电子发生氧化反应,因此Cu做阳极失去电子,H2O中的H在阴极得电子,溶液中有Cu(OH)2生成。4如图A为直流电源,B为浸透饱和NaCl溶液和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后发现B上的c点显红色,为实现铁上镀铜,接通K后,使c、d两点短路,下
20、列叙述正确的是()Aa为直流电源的负极Bc极上发生的反应为2H2e=H2Cf电极为铜板De极发生还原反应答案B解析K断开时,接通电路后,B上的c点显红色则证明c极为电解池的阴极,电极反应式为2H2e=H2;a为直流电源的正极,C为电镀池,e为阳极,f为阴极,f电极为铁,e电极为铜,且发生氧化反应。5甲、乙两个电解池均以铂为电极,且互相串联,甲池中盛有AgNO3溶液,乙池中盛有一定量的某盐溶液,通电一段时间后,测得甲池电极的质量增加2.16 g,乙池电极上析出0.24 g金属,则乙池中的溶质可能是()ACuSO4 BMgSO4CAl(NO3)3 DNa2SO4答案A解析根据阳离子放电顺序可知,在
21、上述4个选项中只有CuSO4溶液中的Cu2电解时可以放电,从而在电极上析出;当转移0.02 mol电子时,乙池中析出铜的质量小于0.64 g,是因为电解过程中CuSO4不足,后来变成电解水,故A项正确。6如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂,在A池中加入0.05 molL1的CuCl2溶液,B池中加入0.1 molL1的AgNO3溶液,进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比是()A2241 B1121C2111 D2121答案A解析由电解规律可知,a、c为阴极,b、d为阳极。a极上析出Cu,b极上析出Cl2,c极上析出Ag,d极上析出O2。由电子守恒可得出:2eCuCl
22、22AgO2,所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为1122241。7电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O,最后Cr3以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是 ()A阳极反应为Fe2e=Fe2B电解过程中溶液pH不会变化C处理过程中有Fe(OH)3沉淀生成D电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol Cr2O被还原答案B解析电解时用铁作阳极,失去电子生成Fe2,Fe2将废水中的Cr2O还原为Cr3,A项正确;阴极反应式为2H2e=H2,溶液的pH变大,B项错误;电解过程中H在阴
23、极放电,Fe2还原Cr2O时也消耗H,使溶液的pH升高, Fe3转化为Fe(OH)3沉淀,C项正确;根据电极反应式Fe2e=Fe2,可知每转移12 mol e生成6 mol Fe2,6 mol Fe2可还原1 mol Cr2O,D项正确。8用惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol,阴极无气体逸出,则阴极上析出Cu的质量为()A0.64 g B1.28 g C2.56 g D5.12 g答案B解析用惰性电极电解CuSO4溶液,在阳极产生的气体为O2,由4OH4e=2H2OO2知,产生0.010 0 mol的O2转移0.040 0 mol电子,则根据Cu22
24、e=Cu可推出应析出0.020 0 mol的铜,其质量为1.28 g。9用石墨作电极电解n价金属的硝酸盐溶液,当阴极上析出m g金属时,阳极上产生560 mL(标准状况)气体,此金属的相对原子质量应为()A10mn B10m C10n D40mn答案A解析阳极反应:4OH4e=O22H2O,当生成560 mL O2时转移0.1 mol电子,阴极为Mn得电子,即Mnne=M,根据反应中转移0.1 mol电子和生成m g金属,则,解得Mr(M)10mn。10常温下用石墨作电极,电解100 mL 0.1 molL1的Cu(NO3)2和0.1 molL1的AgNO3组成的混合溶液,当某一电极上生成的气
25、体在标准状况下体积为 1.12 L 时,假设溶液体积不变,下列说法正确的是()A阴极增重1.4 g B所得溶液pH1答案B解析阴极可以放电的离子依次为0.01 mol Ag、0.01 mol Cu2,阳极可以放电的阴离子只有OH。(1)当阳极生成1.12 L O2时,电路中通过电子:n(e)0.05 mol40.2 mol,此时Ag、Cu2已全部析出,质量:0.01 mol108 gmol10.01 mol64 gmol11.72 g;因为当Ag、Cu2全部析出以后,相当于电解水,H不再增加;所以生成的H所带电荷与0.01 mol Ag、0.01 mol Cu2所带电荷相等;则溶液中生成H:c
26、(H)0.3 molL1,pH1。(2)当阴极生成1.12 L H2时,表明Ag、Cu2已经放电完全。阴极增重、溶液pH与以上相等。能力提升题11如图所示,通电5 min后,第极增重2.16 g,此时CuSO4恰好电解完。设A池中原混合溶液的体积为200 mL。(1)电源F为_极;第极为_极;B池为_池。(2)A池中第极上的电极反应式为_。(3)通电前A池中原混合溶液Cu2的浓度为_。答案(1)正阳电镀(2)4OH4e=2H2OO2(3)0.05 molL1解析(1)由第极增重2.16 g可知,是电解池的阴极,是电解池的阳极,E是电源的负极,F是电源的正极。又因为B池的阳极是银,电解质是硝酸银
27、,故该池是电镀池。(2)A池中,第极只发生反应4OH4e=2H2OO2。(3)因为第极增重2.16 g是银的质量,即转移电子是2.16 g108 gmol10.02 mol,而第极反应为Cu22e=Cu,故原Cu2物质的量为0.02 mol0.01 mol,故Cu2的物质的量浓度为0.05 molL1。12(1)下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空:写出电解饱和食盐水的离子方程式_。离子交换膜的作用为_、_。精制饱和食盐水从图中_位置补充,氢氧化钠溶液从图中_位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”)(2)如图所示,以甲醇燃料电池为电源电解
28、NaCl的饱和溶液。写出该电解池中发生反应的总反应方程式:_。将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞溶液中,观察到的现象是_。若将铁电极和石墨电极对换,则电解的总反应式为_。答案(1)2Cl2H2O2OHH2Cl2阻止OH进入阳极室,与Cl2发生反应,Cl22NaOH=NaClNaClOH2O阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸ad(2)NaClH2ONaClOH2先变红后退色Fe2H2OFe(OH)2H2解析(1)电解饱和食盐水时,溶液中的Cl在阳极失电子,发生氧化反应生成Cl2,H在阴极得电子生成H2,使阴极区溶液中水的电离平衡向电离方向移动,c(OH)增大,电解离子方程式为2Cl
29、2H2OCl2H22OH。离子交换膜只允许H通过,不能使阴离子和Cl2、H2分子通过,阻止OH进入阳极室与Cl2反应,阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。随着电解的进行,NaCl不断消耗,所以应及时补充,精制饱和食盐水从阳极区的a位置补充。由于阴极H不断放电,附近的溶液显碱性,NaOH溶液从图d位置流出,水不断消耗,故b口不断加入水,从c口流出的是稀NaCl溶液。(2)阳极为惰性电极,电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2,Cl2上升过程中与NaOH反应,Cl22NaOH=NaClNaClOH2O,故电解池中发生的总反应方程式为NaClH2ONaClO
30、H2。由于ClOH2OHClOOH,故电解后所得溶液呈碱性,加入到酚酞溶液中,先变红后退色。若阳极为Fe,则阳极电极反应式为Fe2e=Fe2,阴极电极反应式为2H2e=H2,Fe2与阴极生成的OH反应生成Fe(OH)2,故电解的总反应式为Fe2H2OFe(OH)2H2。13电解的应用比较广泛,回答下列问题:(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_(填字母,下同)。aFe2O3 bNaClcCu2S dAl2O3(2)CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极,发生氧化反应c溶液中Cu2向
31、阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属e若阳极质量减少64 g,则转移电子数为2NA个fSO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)(3)如图为电解精炼银的示意图,_(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体生成,则生成该气体的电极反应式为_。(4)以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为_;取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因为_。(5)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_(填化学式)溶液,阳极电极反应式为_,电解过程中Li向_(填“A”或
32、“B”)电极迁移。(6)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为_。答案(1)bd(2)bdf(3)aNO2He=NO2H2O(或NO4H3e=NO2H2O、2NOO2=2NO2)(4)2Al3H2O6e=Al2O36HHCO与H反应放出气体,c(H)减小,平衡Al33H2OAl(OH)33H向右移动,产生Al(OH)3沉淀(5)LiOH2Cl2e=Cl2B(6)负4Al2Cl
33、3e=Al7AlClH2解析(1)电解法适合冶炼Na、Mg、Al等强还原性金属,在熔融下,分别电解NaCl、Al2O3冶炼Na和Al。Fe和Cu的还原性较弱,用Fe2O3、Cu2S等冶炼相应金属时,采用加还原剂还原法。(2)以CuSO4溶液为电解质溶液电解精炼铜时,粗铜作阳极,发生氧化反应,精铜作阴极,发生还原反应。Al、Zn、Cu在阳极被氧化,不活泼金属Au、Pt、Ag在阳极附近沉积,形成阳极泥,电解质溶液中Cu2向阴极移动,电解过程中,电能转化为化学能和热能,在溶液体积不变时,电解质溶液中c(SO)不变。阳极质量减少的64 g包括Al、Zn及Cu,故当阳极质量减少64 g,电子转移数目不等
34、于2NA个。(3)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中,含有杂质的粗银作阳极,电解池的阳极与电源的正极相连,则该装置中a极为杂质的粗银。该电解池的b极为阴极,阴极上有红棕色气体,则知NO被还原为NO2,电极反应式为NO2He=NO2H2O。(5)根据电解装置图,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液,B区产生H2,电极反应式为2H2e=H2,剩余OH与Li结合生成LiOH,所以B极区电解液为LiOH溶液,B电极为阴极,则A电极为阳极,阳极区电解液为LiCl溶液,电极反应式为2Cl2e=Cl2,电解过程中Li向B电极迁移。(6)在钢制品上电镀铝,故钢制品作阴极,与电源负极相连。由
35、于电镀过程中“不产生其他阳离子且有机阳离子不参与电极反应”,Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在,则电镀过程中阴极电极反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl。水溶液中得电子能力Al3H,故阴极上的电极反应式为2H2e=H2。14在25 时,用石墨做电极电解2.0 L 0.5 molL1 CuSO4溶液。5 min后,在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题:(1)阳极电极反应式为_。(2)若电解后溶液的体积不变,则电解后溶液的c(H)为_。(3)若将溶液恢复到与电解前一样,则需加入_mol的_。(4)若用等质量的两块铜片代替石墨做电极,电解后两铜片的质量相差_g,电解液的pH_(填“变小”、“变大”或“不变”)。答案(1)4OH4e=O22H2O(2)0.1 molL1(3)0.1CuO或CuCO3(4)12.8不变