1、第二讲 电能转化为化学能电解一、选择题1化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()。A用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B氢氧燃料电池的负极反应式：O22H2O4e=4OHC粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，阳极反应式为Cu2e=Cu2D钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe2e=Fe2解析电池的负极发生的是氧化反应，B不对；粗铜精炼时，纯铜应该连接电源的负极，C错；钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，D错。答案A2LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2LiFeS2e=Li2SFe，有关该电池的下
2、列说法中正确的是()。ALiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为1价B该电池的电池反应式为：2LiFeS=Li2SFeC负极的电极反应式为：Al3e=Al3D充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2SFe2e=2LiFeS答案 B解析 在该电池中LiAl是负极材料，该材料中Li的化合价为0价，负极电极反应式为：Lie=Li，结合题给的正极的电极反应式可推出总反应式为：2LiFeS=Li2SFe，故B正确，A、C错误。D项，充电时，阴极上发生还原反应得电子，故D项错误。3. 铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的 氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。分
3、别以铅片、铝片为电极，以硫酸溶液为电解液，按照如图所示装置连接电解池装置，电解40 min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理2030 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是()。A电解时电子从电源负极导线铝极，铅极导线电源正级B在电解过程中，H向阳极移动，SO42向阴极移动C电解过程阳极周围溶液的pH下降D电解的总反应为2Al6H=2Al33H2解析根据装置示意图分析，铝片为阳极，铅片为阴极，所以电解时电子的流向为从电源负极导线铅极，铝极导线电源正极，A项错误；电解过程中，阳离子向阴极移动，阴离子则向阳极移动，B项不正确；根据题意，电解的总反应为：2Al3H2OAl2O
4、33H2，阳极的电极反应为：2Al3H2O6e=Al2O36H，阳极周围的pH下降，C项正确，而D项错误。答案C4我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，依据你所掌握的电镀原理，你认为在硬币制作时，钢芯应做()A阴极B阳极C正极 D负极解析 根据电镀原理可得，由于是钢芯镀镍，所以使镍与电源正极相连做阳极，钢芯与电源负极相连做阴极。答案 A5某同学为了使反应2HCl2Ag=2AgClH2能进行，设计了如图所示的四个实验，你认为可行的方案是()解析 此反应不能自发进行，应该设计成电解池，Ag发生氧化反应，应该作阳极，C项符合要求。答案 C6如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量
5、，当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，下列说法不正确的是()。A溶液的质量变化：甲减小乙增大B溶液pH变化：甲减小乙增大C相同条件下产生气体的体积：V甲V乙D电极反应式：甲中阴极为Cu22e=Cu，乙中负极为Mg2e= Mg2解析甲中总反应为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，乙中总反应为Mg2HCl=MgCl2H2，故甲溶液质量减小，乙溶液质量增大，A对；甲中生成H2SO4，pH减小，乙中消耗盐酸，pH增大，B对；当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，甲中产生0.25 mol O2，乙中产生0.5 mol H2，故相同条件下，甲乙中产生气体的体积比为12，C错；甲中阴极为C
6、u2放电，电极反应为Cu22e=Cu，乙中负极为Mg放电，电极反应为Mg2e=Mg2，D对。答案C7500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3)0.6 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是 ()。A原混合溶液中c(K)为0.2 molL1B上述电解过程中共转移0.2 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.05 molD电解后溶液中c(H)为0.2 molL1解析石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为：4OH4e=2H2OO2，阴极先
7、后发生两个反应：Cu22e=Cu，2H2e=H2。阳极收集到O2为2.24 L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子，阴极生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 mol电子，电解前Cu2的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K)2c(Cu2)c(NO3)，c(K)c(H)c(NO3)，不难算出：电解前c(K)0.2 molL1，电解后c(H)0.4 molL1。答案A二、非选择题8如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶
8、液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.88.0，酸色红色，碱色黄色)回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是_(填编号)；A管溶液由红变黄B管溶液由红变黄A管溶液不变色B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式：_；(3)写出B管中发生反应的反应式：_；(4)检验a管中气体的方法是_ _；(5)检验b管中气体的方法是_；(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_。答案 (1)(2)2H2e=H2(写2H2O2e=2OHH2也可)；Mg22OH=Mg(OH)2(3)4OH4e=2H2OO2(写2H2O4e=4HO2也可)(4)用拇指按住
9、管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰(5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)解析 该电解池A为阴极，反应式为2H2e=H2，B为阳极，电极反应式为4OH4e=O22H2O，A管附近产生OH，故溶液由红变黄，B管附近产生H，溶液仍呈红色，A管附近产生的OH与Mg2结合生成Mg(OH)2沉淀。但停止电解后，生成的Mg(OH)2与H反应，白色沉淀溶解，溶液仍呈红色。检验a管中产生的H2的方法是：用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰，证明是H2；检验b管中产生的O2
10、的方法是：用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带火星的木条伸入试管内，木条复燃，证明是O2。9对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3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，产生沉淀的原因是_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。 (3
11、)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_ _。解析(1)题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝与碱反应才符合条件，故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O32OH3H2O=2Al(OH)4、2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2。碱洗后溶液中含有大量Al(OH)4，故最好通入CO2气体使Al(OH)4转化为Al(OH)3沉淀以回收铝。活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极反应式为2Al3H2O6e=Al2O36H。加入NaHCO3溶液后，Al3与HCO3
12、发生相互促进的水解反应，离子方程式可表示为Al33HCO3=Al(OH)33CO2。(2)电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cu2浓度不断减小，导致铁表面不能镀上均匀的铜。(3)若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此时开关K应置于N处。若X为Zn，K置于M处，其保护原理为牺牲阳极的阴极保护法。答案(1)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2b2Al3H2O6e=Al2O36HHCO3与Al3发生水解相互促进反应，产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法11已知铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO42PbS
13、O42H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。(1)A是铅蓄电池的_极，Zn电极反应式为_。(2)Ag电极的电极反应式是_，该电极的电极产物共_g。(3)Cu电极的电极反应式是_，CuSO4溶液的浓度_(填“减小”、“增大”或“不变”) (4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示_。a各U形管中产生的气体的体积b各U形管中阳极质量的减少量c各U形管中阴极质量的增加量解析：根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H
14、2e=H2，Fe作阳极，电极反应式为Fe2e=Fe2，左侧U形管中总反应式为Fe2H=Fe2H2。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu22e=Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu2e=Cu2，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。答案：(1)负Cu22e=Cu(2)2H2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不变(4)b10如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答：(1)B极是电源的_，一段时间后，甲中溶液颜色_
15、，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明_，在电场作用下向Y极移动。(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为_。(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是_(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是_溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为_，甲中溶液的pH_(填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是_。解析(1)F极附近呈红色，说明F是阴极，E是阳极，则A为正极，B为负极。甲中因Cu2放电使溶液颜色变浅。丁中Y极附近颜色变深
16、，说明Fe(OH)3胶粒向阴极移动，即Fe(OH)3胶粒带正电荷。(2)C、D、E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H2，由于电路中通过的电量相等，所以其物质的量之比为1222。(3)乙中溶液pH13，生成n(NaOH)0.1 molL10.5 L0.05 mol，电路中通过的电子的物质的量为0.05 mol，所以丙中镀件上析出银的质量为0.05 mol108 gmol15.4 g。(4)当活性金属作阳极时，金属先于溶液中的阴离子放电而溶解，故甲中发生反应的离子方程式为FeCu2Fe2Cu。答案(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶体粒子带正电荷(2)1222(3)镀件AgNO35.4 g变小(4)FeCu2CuFe2