1、课时跟踪检测(七)电解原理的应用题型一氯碱工业(电解饱和食盐水的工业生产)1.如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水，下列说法不正确的是()Aa极是阳极B通电使NaCl发生电离CNa、H向b极移动Da极产生黄绿色气体解析：选B电解饱和食盐水的装置中，与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，则a极是阳极，A正确；NaCl是强电解质，溶于水即可完全电离，B错误；电解过程中，阳离子向阴极移动，故Na、H向b极移动，C正确；电解过程中，阳极发生失电子的氧化反应，a极的电极反应式为2Cl2e=Cl2，生成的氯气为黄绿色气体，D正确。题型二电镀和电解精炼铜2利用电解原理，在铁皮表面镀一层锌的有关叙述正
2、确的是()A用可溶性铁盐作电解液B锌元素既被氧化又被还原C铁为负极，锌为正极 D铁为阳极，锌为阴极解析：选B利用电解原理，在铁皮表面镀一层锌，应该使铁皮与电源的负极连接作阴极，Zn片与电源的正极连接，发生氧化反应失去电子变为Zn2进入电解液，电解液是含有Zn2的溶液，而电解液中的Zn2得到电子变为Zn在铁皮上被还原。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电解时以纯铜作阳极B电解时阴极发生氧化反应C粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu2e=Cu2D电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥解析：选D电解精炼铜时，粗铜应作阳极，纯铜作阴极，故
3、A错误；阳极与电池的正极相连，发生氧化反应，阴极与电池的负极相连，发生还原反应，故B错误；粗铜连接电源的正极，发生氧化反应，故C错误；金属活动性顺序为ZnFeCuAgPt，因此Ag、Pt不会放电，以单质形式在阳极附近沉积下来，故D正确。4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阳极反应都只有Cu2e=Cu2D阴极反应都只有Cu22e=Cu解析：选DA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。题型三电冶金5在冶金工业中，钠、镁、铝等金属常用电解
4、法得到，其原因是()A都属于轻金属 B都属于活泼金属C成本低廉 D.这些金属的化合物熔点较低解析：选B金属冶炼方法的选取的主要依据是金属的活泼性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属离子很难被其他还原剂还原，只能用电解法制备，由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法制备。6工业上冶炼金属钠，通常采用的方法是()A热分解法 B热还原法C结晶法 D电解法解析：选D根据金属活动性顺序可知，常见的金属冶炼方法有电解法、热还原法、热分解法等，活泼性不同的金属用不同的冶炼方法，特别活泼的金属如K、Ca、Na、Mg、Al用电解的方法冶炼，
5、故合理选项是D。题型四物质的制备、提纯7用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是()AX为直流电源的负极，Y为直流电源的正极B阳极反应为4OH4e=2H2OO2C图中的baD该过程中的产品主要为H2SO4和H2解析：选B根据Na和SO的移向可知Pt()为阴极，电极反应为2H2e=H2，Pt()为阳极，电极反应为HSOH2O2e=SO3H、SO2eH2O=SO2H。题型五电解的相关计算8用惰性电极电解饱和食盐水，当电源供给0.2 mol电子时停止通电。若此溶液
6、体积为2 L，则常温下所得电解质溶液的c(OH)是()A1 molL1 B0.2 molL1C0.1 molL1 D0.02 molL1解析：选C常温下电源供给0.2 mol电子，则消耗的H为0.2 mol，同时生成0.2 mol OH，溶液体积为2 L，则c(OH)0.1 molL1。9将0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积(标准状况下)为()A7.84 L B6.72 LC5.6 L D4.48 L解析：选B若在一极析出0.3 mol Cu，则阴极
7、得到的电子的物质的量为0.3 mol20.6 mol，阳极发生反应：2Cl2e=Cl2，则0.6 mol Cl失去0.6 mol电子，生成0.3 mol Cl2，生成的气体的体积为0.3 mol22.4 Lmol16.72 L；故选B。10在如图所示的装置中，通电5 min后，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题：(1)电源中X极为直流电源的_极。(2)溶液pH的变化情况：A_，B_，C_。(填“增大”“减小”或“不变”)(3)通电5 min后，B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变
8、化)。解析：根据实验现象分析出电源的正、负极，进而确定三个电解池中电极的名称。(1)三个装置是串联的电解池。质量增加的铜电极是阴极，电解AgNO3溶液时，Ag在阴极发生还原反应生成Ag，则银电极是阳极，故Y极是电源的正极，X极是电源的负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液的pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液的pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag的浓度基本不变，溶液的pH不变。(3)通电5 min后，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B装置中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，与事实不
9、符。因此，B装置中的电解过程分为两个阶段，先是电解CuSO4溶液生成O2和铜，然后是电解水，生成O2和H2，即B装置中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，生成H2的物质的量为2y，则4x4y0.02 mol(电子守恒)，x3y0.01 mol，解得xy0.002 5 mol，所以n(CuSO4)20.002 5 mol0.005 mol，c(CuSO4)0.025 molL1。答案：(1)负(2)增大减小不变(3)0.025 molL111化学实验小组在学习化学电源和氯碱工业相关知识后，在实验室进行实验验证。他们设
10、计组装了如图所示装置，已知a为石墨电极，b为铁电极，c为铝电极(已除去表面氧化膜)，d为多孔石墨电极，烧杯中是足量饱和食盐水(滴有酚酞)，连好导线后，电流计指针发生明显偏转。下列判断正确的是()Ab为负极，d为阳极B一段时间后，a和d电极附近溶液变红Cb电极的电极反应式为2Cl2e=Cl2D电解一段时间，当B中出现大量白色沉淀时，停止实验，再将A中溶液倒入B中混合，充分振荡，沉淀全部消失解析：选D右侧装置为原电池，左侧装置为电解池。在右侧装置中，通入O2的电极为原电池的正极，其电极反应式为O24e2H2O=4OH，所以一段时间后d电极附近溶液变红，Al为原电池的负极，Al失去电子生成Al3，A
11、l3与溶液中的OH反应生成白色的Al(OH)3 沉淀，电池反应方程式为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，a与电池的正极相连，故a为电解池的阳极，b与电池的负极相连，故b为电解池的阴极，电解饱和NaCl溶液时，Cl在a极放电生成Cl2，H在b极放电生成H2，故一段时间后b电极附近溶液变红。根据得失电子守恒知，A中产生的NaOH与B中和Al3结合的OH的物质的量相等，所以电解一段时间后，将A、B溶液混合并充分振荡，Al(OH)3能被NaOH全部溶解。12下列实验装置，其中按要求设计正确的是()解析：选BFe与电源正极相连为阳极，铁失去电子，则阳极不生成氯气，所以利用淀粉KI溶液检验不到氯气的
12、生成，不合理，A错误；锌的金属性强于铜，Zn为负极，Cu为正极，图中构成CuZn原电池，产生的电流由正极流向负极，B正确；电镀银时，Ag为阳极，镀件为阴极，电解质溶液为硝酸银，不能是硝酸钠，不合理，C错误；粗铜精炼时，粗铜为阳极，纯铜为阴极，图中与之相反，不合理，D错误。13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极发生还原反应解析：选BK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
13、极，电极反应式为2H2e=H2，a为直流电源的正极，已知C为电镀池，e为阳极，f为阴极，则f电极为铁，e电极为铜，发生氧化反应。14用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是() A.阳极室溶液由无色变成棕黄色B阴极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2C电解一段时间后，阴极室溶液的pH升高D电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4解析：选CFe与电源正极相连为阳极，失电子发生氧化反应生成Fe2，故溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H发生还原反应：2H2e=H2，B项错误；根据阴极上发生的电极反应知，阴极消耗H，电解一段时间后，阴
14、极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，阴极室溶液中的溶质可能有很多种，比如(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、H3PO4等，D项错误。15化学可以变废为宝，利用电解法处理烟道气中的NO，将其转化为NH4NO3的原理如下图所示，下列说法错误的是()A该电解池的阳极反应为NO3e2H2O=NO4HB该电解池的电极材料为多孔石墨，目的是提高NO的利用率和加快反应速率C用NH4NO3的稀溶液代替水可以增强导电能力，有利于电解的顺利进行D为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A为HNO3解析：选D根据装置图可知：在阳极NO失去电子，被氧化生成NO
15、：NO3e2H2O=NO4H；在阴极NO被还原生成NH，电极反应式为NO5e6H=NHH2O，电解反应方程式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，要适当补充NH3, A正确，D错误；多孔石墨电极表面积大，吸附力强，因此可提高NO的利用率和加快反应速率，B正确；NH4NO3的稀溶液导电能力比水强，因此用NH4NO3稀溶液代替水有利于电解的顺利进行，C正确。16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)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Z
16、n、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，阳极的电极反应式为_；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
17、，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，阳极的电极反应式为_，电解过程中Li向_(填“A”或“B”)电极迁移。解析：(1)电解法适合冶炼Na、Mg、Al等强还原性金属，在熔融状态下，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，采用加还原剂的还原法。(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，电解质溶液中的Cu2向阴极移动，电解过程中，电能转化为化学能和热
18、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时，电子转移数目不等于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极为含杂质的粗银。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)两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，根据电解装置图知，B区产生H2，电极反应式为2H2e=H2，剩余的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。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