1、电解原理的应用(建议用时：40分钟)基础过关练1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A电解池的阳极发生失电子的氧化反应、阴极发生得电子的还原反应。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，使得到的Al不纯。2关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是()A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色D
2、电解一段时间后，将全部电解质转移到烧杯中充分搅拌后溶液呈中性B电解NaCl水溶液时，阳极反应为2Cl2e=Cl2，在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，发生反应：Cl22KI=2KClI2，阳极附近的溶液呈棕色；阴极反应为2H2e=H2，由于该极H放电而促进了水的电离，使阴极附近的溶液中c(OH)增大，滴入酚酞溶液，阴极附近的溶液呈红色；电解NaCl水溶液的总反应为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，最后溶液呈碱性，故正确答案为B。 3中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备，二是氯碱工业，三是金属钠的制备。下列关于这三种工业生产的描述中正确的是()A电解法制金属钠时，阳极反
3、应式：Nae=NaB电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性C在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生D氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl失电子BA项，阴极反应式为Nae=Na，错误；B项，氧化铝和氢氧化铝具有两性，在分离提纯时可用NaOH溶液将其溶解，过滤除去难溶物，再将AlO转化成Al(OH)3，Al(OH)3热分解即得Al2O3，正确；C项，阴极产物为H2和NaOH，阳极产物为Cl2，错误；D项，阳极都是Cl失电子，错误。4用石墨作电极电解下列溶液一段时间后，溶液的pH均增大，再加入一定量括号内的
4、物质，都能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()AAgNO3(AgNO3)BNaOH (H2O)CKCl (KCl) DCuSO4(CuSO4)BA电解AgNO3溶液，银离子和OH放电，应加入氧化银恢复原样，故A错误；B电解NaOH溶液，氢离子和OH放电，则加入水能恢复原样，故B正确；C电解KCl溶液，氢离子和氯离子放电，则应通入HCl恢复原样，故C错误；D电解CuSO4溶液，铜离子和OH放电，则一段时间后应加入氧化铜能恢复原样，故D错误。5利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是()A氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2
5、浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁DX电极连接电源正极是阳极，Y电极连接电源负极是阴极。氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2，A错误；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2浓度变小，B项错误；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜，C项错误；镁是活泼金属，冶炼金属镁应该电解熔融氯化镁，D项正确。 6如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法正确的是()甲乙A甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应B甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性C乙装
6、置中铁极的电极反应式为2Na2e=2NaD乙装置中B是氯气出口，A是钠出口B甲装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错误；乙装置中铁为阴极，反应式为2Na2e=2Na，石墨为阳极，反应式为2Cl2e=Cl2，A是Cl2出口，B是Na出口，C、D错误。7用石墨作电极电解1 000 mL硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL，则电解后溶液的pH为()A4B3C2D1C阳极产生氧气0.005 mol，阴极产生氢气0.005 mol。由2H2O2H2O2可知，阴极产生0.005 mol氢
7、气时，阳极产生氧气0.002 5 mol；由2Cu22H2O2Cu4HO2可知，产生n(H)(0.005 mol0.002 5 mol)40.01 mol，c(H)0.01 molL1，pH2。821世纪是钛的世纪，在8001 000 时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是()Aa为电源的正极B石墨电极上发生还原反应C阴极发生的反应为TiO24e=Ti2O2D每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子C由O2的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1 mol Ti，转移电子0.4 mol，D错误。9由于Fe(OH)2极易被氧
8、化，所以实验室很难用亚铁盐与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，应用如图所示电解实验可制得白色的纯净的Fe(OH)2沉淀，两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为_，b电极的电极反应式为_。(2)电解液c可以是()A纯水 BNaCl溶液CNaOH溶液 DCuCl2溶液(3)d为苯，其作用为_，在加入苯之前，对c溶液应如何简单处理_。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是()A改用稀硫酸作电解液B适当增大电源的电压C适当减小两电极间的距离D适当降低电解液的浓度解析(1)为制得纯净的Fe(OH)2，则阳极Fe放电生成Fe2，则a极材料为Fe，b电极为阴极，应为H放电，电极
9、反应式为2H2e=H2。(2)A项纯水不导电，B、C项H放电，D项Cu2放电。(4)在较短时间内看到白色沉淀需增大反应速率，B、C可行。改用稀硫酸不能生成沉淀，降低电解液的浓度减慢反应速率。答案(1)Fe、2H2e=H2(2)BC(3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3加热c，除去溶解的O2(4)BC10某同学设计了一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。甲乙丙根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为_(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为_。(2)石墨电极为_(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙
10、装置中滴入酚酞溶液，_(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_。解析(1)通入氢气的电极为负极；由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H22e2OH=2H2O。(2)由于铁电极与电源的负极连接，所以铁电极为阴极，石墨电极为阳极；反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极区的溶液变红。(3)因为粗铜中的锌等活动性比Cu强的杂质金属优先失去电子，而得到电子的只有Cu2，所以丙装
11、置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu22e=Cu。答案(1)负极H22e2OH=2H2O(2)阳极铁极(3)减小Cu22e=Cu拓展培优练11(易错题)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是()Ab为直流电源的正极B将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变C阳极的电极反应式为SO22H2O2e=SO4HD电解时，H由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室C二氧化硫被氧化为硫酸根离子，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极，故A错误；将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电
12、极反应式发生改变，故B错误；阳极的电极反应式为SO22H2O2e=SO4H，故C正确；电解时，阳离子移向阴极，所以H由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，故D错误。12（双选）(素养题)常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是()A每生成1 mol NCl3，理论上有6mol H经质子交换膜由右侧向左侧迁移B可用湿润的淀粉KI试纸检验气体MC石墨极的电极反应式为NH3Cl6e=NCl34HD电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小AC根据图示信息知道：石墨电极是阳极，该电极上发生失电子的氧化反应NH3Cl6e=NC
13、l34H，每生成1 mol NCl3，理论上有6 mol H经质子交换膜由右侧向左侧迁移，A正确；Pt是阴极，在阴极上是氢离子得电子的还原反应，电极反应式为2H2e=H2，不可用湿润的淀粉KI试纸检验氢气，B错误；石墨电极是阳极，该电极上发生失电子的氧化反应NH3Cl6e=NCl34H，C正确；电解过程中，质子交换膜右侧溶液中发生反应：NH3Cl6e=NCl34H，但是产生的氢离子会移向阴极Pt电极，右侧溶液的pH增大，D错误。13四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵(CH3)4NCl为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b为石墨电
14、极，c、d、e为离子交换膜)，下列说法不正确的是()AN为正极B标准状况下制备0.75NA (CH3)4NOH，a、b两极共产生16.8 L气体Cc、e均为阳离子交换膜Db极电极反应式：4OH4e=O22H2OB电解后左侧(CH3)4NOH溶液由稀变浓，说明a极发生还原反应，2H2O2e=H22OH，据此判断a为阴极，b为阳极，所以N为正极，故A正确；b极为OH放电生成O2：4OH4e=O22H2O，标准状况下制备0.75NA (CH3)4NOH，需要阴极提供0.75 mol OH，转移电子0.75 mol，a、b两极共产生( mol mol)22.4 Lmol112.6 L气体，故B错误，D
15、正确；(CH3)4NOH溶液由稀变浓，说明(CH3)4N穿过c膜，c膜是阳离子交换膜，NaCl溶液由稀变浓，说明Na穿过e膜，e膜是阳离子交换膜，故C正确。14下列有关2个电化学装置的叙述不正确的是()图图A图，在不改变总反应的前提下，可用 Na2SO4 替换 ZnSO4，用石墨替换Cu棒B图，电流形成的完整过程是：负极Zn2e=Zn2，电子经导线流向正极，正极Cu22e=CuC图，通电后向两极滴加酚酞，左侧变红D图，盐桥中Cl向左侧移动，图，溶液中 Cl向右侧移动BA将图中的ZnSO4替换为Na2SO4，对左侧区反应无影响，将Cu棒替换为石墨棒，仍然锌为负极，Cu为正极，故并不改变总反应，故
16、A正确；B图中电流形成的完整过程是：负极Zn2e=Zn2，外电路中电子经导线流向正极，正极Cu22e=Cu，内电路的盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，故B错误；C图中左侧区时阴极，电极反应为2H2O2e=H22OH ，故阴极区显碱性，加酚酞后溶液变红，故C正确；D图中左侧为负极，故盐桥中Cl向左侧移动，图中右侧时阳极，故溶液中Cl向右侧移动，故D正确。15常温下用惰性电极电解200 mL 氯化钠、硫酸铜的混合溶液，所得气体的体积随时间变化如图所示，根据图中信息回答下列问题。(气体体积已换算成标准状况下的体积，且忽略气体在水中的溶解和溶液体积的变化)(1)曲线_(填“”或“”)表示阳极产生
17、气体的变化。(2)氯化钠的物质的量浓度为_，硫酸铜的物质的量浓度为_。(3)t2时所得溶液的pH为_。解析(1)阴极上Cu2首先放电，故开始时，阴极上无气体生成，故表示阳极产生气体的变化。(2)0t1时间内阳极发生的反应为2Cl2e=Cl2，n(Cl2)0.01 mol，n(NaCl)n(Cl)2n(Cl2)0.02 mol，c(NaCl)0.1 molL1；阴极上依次发生反应Cu22e=Cu、2H2e=H2，阳极上依次发生反应2Cl2e=Cl2、4OH4e=O22H2O，由图可知V(H2)0.672 L，V(Cl2)0.224 L，V(O2)0.448 L，由得失电子守恒可知2c(Cu2)0.2 L224，解得c(Cu2)0.1 molL1。(3)由4OHO24H可得：n(H)40.02 mol，则溶液中的c(H)0.1 molL1，pH1。答案(1)(2)0.1 molL10.1 molL1(3)1