1、电解原理的应用 (40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)1.(2020深圳高二检测)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.电解时以精铜为阳极,以CuSO4溶液为电解液B.电解时阴极发生还原反应C.粗铜连接电源负极,其电极反应是Cu-2e-Cu2+D.电解结束后,电解质溶液的浓度保持不变【解析】选B。电解时精铜为阴极,粗铜为阳极,A项错误;溶液中Cu2+在阴极上得电子,发生还原反应,B项正确;粗铜应该连接电源正极,C项错误;阳极上Fe、Zn、Cu失电子,阴极上只有Cu2+得电子,电解结束后,电解质溶液中的Cu2+浓度减小,D
2、项错误。【补偿训练】(2020鞍山高二检测)用含少量银和锌的粗铜作阳极,纯铜片作阴极,CuSO4溶液作电解液,电解一段时间后,阳极质量减少了x g,则()A.电解液质量增加x gB.阴极质量增加x gC.阴极质量增加b g,bxD.阴极质量增加b g,bM(Cu),且还有一部分Ag要落入阳极泥,所以阳极减少的金属的质量大于阴极析出铜的质量,即bb=c【解析】选A。题给电解池的阴极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-,阳极反应式为2Cl-2e-Cl2,A项正确;题给燃料电池为氢氧燃料电池,通入空气的电极为正极,B项错误;由整个电路中得失电子守恒可知,电解池中产生2 mol Cl2,理论上转移4
3、 mol e-,则燃料电池中消耗1 mol O2,C项错误;题给燃料电池的负极反应式为2H2-4e-+4OH-4H2O,正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,所以a、b、c的大小关系为cab,D项错误。12.(2020南京高二检测)钛及钛合金作为重要的结构材料和耐蚀材料,在航空、航天等诸多领域中都有广泛的应用。如图为用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图,其原理是在较低的阴极电位下,TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐,阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()A.阳极的电极反应式为2Cl-2e-Cl2B.阴极的电极反应式为TiO2+4e-Ti+2O2-C.通电后,O2-、Cl
4、-均向阴极移动D.石墨电极的质量不发生变化【解析】选B。电解池的阳极是O2-发生失电子的氧化反应,生成O2等气体,电极反应式为2O2-4e-O2,故A错误;电解池的阴极是TiO2,电极本身得电子发生还原反应,电极反应式为TiO2+4e-Ti+2O2-,故B正确;电解池中,阴离子均移向阳极,故C错误;石墨电极会和阳极上产生的O2反应生成CO、CO2,则电极本身被消耗,质量减小,故D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共18分)13.下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到 336 mL (标准状况)气体。回答:(1)直流电源中,M为
5、_极。(2)Pt电极上生成的物质是_,其质量为_g。(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2_。(4)AgNO3溶液的浓度_(填“增大”“减小”或“不变”,下同),AgNO3溶液的pH_,硫酸的浓度_,硫酸的pH_。(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的硫酸_g。【解析】(1)电解5.00%的稀硫酸,实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应:2H2O2H2+O2,V(H2)V(O2)=21。据此可确定与d相连的电极为阴极,则电源的N极为负极,M极为正极。(2)在336 mL气体中,V(H2)=336 mL=224 mL,为
6、0.01 mol;V(O2)=336 mL=112 mL,为0.005 mol。说明电路上有0.02 mol电子转移,因此在b极(Pt、阴极)产生Ag:0.02 mol108 gmol-1=2.16 g,即0.02 mol的Ag。(3)n(e-)n(Ag)n(O2)n(H2)=0.020.020.0050.01=221。(4)由Ag(阳)极、Pt(阴)极和AgNO3溶液组成的电镀池,在通电一定时间后,在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag+的物质的量等于Ag电极被氧化给溶液补充的Ag+的物质的量,因此AgNO3溶液的浓度不变,溶液的pH也不变。电解5.00%的硫酸溶液,由于其中的水发生电解,因此硫酸浓度增大,由于H+的浓度增大,故溶液的pH减小。(5)设原5.00%的硫酸为x g,电解时消耗水0.01 mol18 gmol-1=0.18 g,则:5.00%x=5.02%(x-0.18),解得x=45.18。答案:(1)正(2)Ag2.16(3)21(4)不变不变增大减小(5)45.18
