1、第2课时电解原理的应用基础巩固1.欲在铁制品上镀上一定厚度的锌层,以下设计方案正确的是()。A.锌作阳极,铁制品作阴极,ZnSO4溶液作电镀液B.锌作阴极,铁制品作阳极,ZnCl2溶液作电镀液C.锌作阳极,铁制品作阴极,FeSO4溶液作电镀液D.锌作阴极,铁制品作阳极,Fe(NO3)2溶液作电镀液答案:A解析:根据电镀的一般原理,镀件(铁制品)作阴极,镀层金属(锌)作阳极,含锌离子的溶液作电镀液。只有A项符合。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,用钢导电棒作阳极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
2、锌作阳极答案:A解析:电解熔融的氧化铝制取金属铝,用石墨作阳极,如果用钢导电棒作阳极,则铁失电子而消耗,影响阴极铝的生成,A项错误;B、C、D三项符合生产实际。3.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2.56 g,电路通过电子为0.08 mol答案:D解析:电解精炼铜时,用粗铜作阳极,用纯铜作阴极,A项、B项不正确;锌比铜活泼,失电子变成锌离子进入溶液中,金、银不活泼,以单质形式沉淀到电解槽底部,C项不正确;阴极发生反应
3、Cu2+2e-Cu,m(Cu)=2.56 g,n(Cu)=0.04 mol,电路通过电子n(e-)=0.08 mol,D项正确。4.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解氯化钠饱和溶液,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。下列对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.c为阳极,d为阴极,HClO和NaClD.c为阴极,d为阳极,HClO和NaCl答案:B解析:用石墨作电极电解氯化钠饱和溶液时,在阳极上氯离子失电子生成氯气,在阴极上氢离子得电子
4、生成氢气,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,所以一定要让氯气在d电极产生,所以d电极是阳极,c电极是阴极,故a为负极,b为正极,d极生成的Cl2与c极区的NaOH反应生成NaClO和NaCl。5.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应为2Cu+H2OCu2O+H2。下列说法正确的是()。A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成答案:A解析:石墨作阴极,在阴极上溶液中的H+得电子生成氢气,电极反应为2H+2e-H2,A正确;由电解总反应
5、可知,Cu参加了反应,所以Cu作电解池的阳极,发生氧化反应,B错误;阳极与电源的正极相连,C错误;阳极反应为2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2O,当有0.1 mol 电子转移时,有0.05 mol Cu2O生成,D错误。6.加碘食盐中的“碘”以碘酸钾(KIO3)形式存在。碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极,以KI溶液为电解液,在一定条件下电解,反应的总方程式为KI +3H2OKIO3+3H2。下列有关说法正确的是()。A.电解时,石墨作阴极,不锈钢作阳极B.电解时,阳极反应为I-+3H2O-6e-I+6H+C.溶液调节至强酸性,对生产有利D.电解后溶液的pH增大答案:B解析:
6、由电解的总方程式可知,在反应中I-失去电子变为I,因此电解时,石墨作阳极,不锈钢作阴极,A项错误;由总反应方程式可知,电解时,阳极反应是I-+3H2O-6e-I+6H+,B项正确;溶液调节至强酸性,会对不锈钢电极有影响,且发生反应5I-+I +6H+3I2+3H2O,对生产不利,C项错误;根据电解反应总方程式可知,没有酸、碱参与反应,KI溶液始终呈中性,D项错误。7.如图中的A为直流电源,B为浸透氯化钠饱和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。请回答下列问题:(1)电源A的a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点,使c、
7、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(只要求填两种电解质溶液)。答案:(1)正(2)2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH(3)Zn-2e-Zn2+Zn2+2e-ZnZnSO4溶液Zn(NO3)2溶液解析:(1)根据c点显红色,则该极上发生的反应为2H+2e-H2,即该极为阴极,与电源的负极相连,所以a是正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH。(3)c、d两点短路后,e为阳极,反应为Zn-2e-Zn2+。欲实现铁上镀锌,则阴极反应为Zn2+2e-Zn。电解液用含镀层金属离子的电解质溶液,所以可用Z
8、nSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。8.如图所示,A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是(填序号,下同),属于电解池的是。(2)A池中Zn发生(填“氧化”或“还原”)反应,Cu极发生的电极反应为。(3)B池中石墨是极,Pt极发生的电极反应为。(4)C池中Cu是极,电极反应为,反应过程中,溶液浓度(填“变大”“变小”或“不变”)。答案:(1)AB、C(2)氧化Cu2+2e-Cu(3)阴2Cl-2e-Cl2(4)阳Cu-2e-Cu2+不变解析:(1)判断单一装置是原电池还是电解池,关键是看它有没有外接直流电源,有则为电解池,无则为原电池,
9、由此可知A为原电池,B和C为电解池,且C为电镀铜的装置。(2)A池中Zn比Cu活泼,Zn是负极,发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+;Cu是正极,Cu2+在正极发生还原反应:Cu2+2e-Cu。(3)B池中石墨棒与直流电源负极相连,作阴极,Pt与直流电源正极相连,作阳极,Cl-在阳极表面发生氧化反应:2Cl-2e-Cl2。(4)C池中Cu与直流电源正极相连,作阳极,发生氧化反应:Cu-2e-Cu2+,生成离子进入溶液;阴极上发生还原反应:Cu2+2e-Cu,CuCl2溶液的浓度保持不变。能力提升1.(双选)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()。已知:
10、Ni2+在弱酸性溶液中发生水解;氧化性:Ni2+(高浓度)H+Ni2+(低浓度)。A.石墨棒上发生的电极反应:4OH-4e-O2+2H2OB.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pHC.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,电解反应总方程式不发生改变答案:CD解析:石墨棒作阳极,阳极反应:4OH-4e-2H2O+O2,A项正确;由于H+的氧化性强于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH,B项正确;镀镍铁棒作阴极,阴极反应:Ni2+2e-Ni,2H+2e-H2,由于C室中Ni2+、H+不
11、断减少,Cl-通过阴离子膜从C室移向B室,A室中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A室移向B室,所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,C项错误;若去掉阳离子膜,在阳极Cl-首先放电生成Cl2,反应总方程式发生改变,D项错误。2.(双选)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2)时,以铁板和石墨作电极,处理过程中存在反应Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,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Fe-2e-Fe2+B.电解过程中溶液pH不会变化C.过程中有Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀生成D.若有1 mol Cr2被还原为Cr3
12、+,电路中至少转移6 mol电子答案:BD解析:根据反应Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O可知,电解过程中应产生Fe2+,因此铁板作阳极,阳极反应为Fe-2e-Fe2+,A项正确;石墨作阴极,溶液中的H+在阴极上得电子被还原为H2,并且溶液中发生反应Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O也消耗H+,溶液的酸性减弱,pH增大,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀,B项错误,C项正确;根据Cr26Fe2+,Fe-2e-Fe2+,还原1 mol Cr2需要6 mol Fe2+,电路中至少转移12 mol电子,D项错误。3.用如图所示
13、装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为910,CN-与阳极产生的ClO-反应生成无污染的气体,下列说法不正确的是()。A.用石墨作阳极,铁作阴极B.阳极的电极反应式为Cl-+2OH-2e-ClO-+H2OC.阴极的电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-D.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+N2+2CO2+5Cl-+H2O答案:D解析:阳极产生ClO-,发生的反应为Cl-+2OH-2e-ClO-+H2O,所以阳极一定是石墨电极而不是铁电极,A、B两项正确;阴极上H+得电子产生H2,C项正确;溶液的pH为910,显碱性,因而除去CN-的反应为2CN-+5ClO-+
14、2OH-N2+2C+5Cl-+H2O,D项错误。4.(1)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解N的原理如图甲,电源正极为(填“A”或“B”),阴极反应式为。(2)如图乙是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量,需要向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5,则所得溶液中c(N)(填“”“”或“=”)c(N)。Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,其电极反应式为。理论上电路中每转移3 mol e-,最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是 g。甲乙答案:(1)A2N+12H+10e-N2+6H2O(2)c(OH-),则c(N)c(N);Ir-Ru惰性电极吸附氧气,氧气得电子发生还原反应,O2+2H+2e-H2O2;根据NH3N2,1 mol氨气转移3 mol电子,因此转移3 mol电子,最多可以处理1 mol NH3,其质量为17 g。
