1、电解原理的应用一、选择题(每小题4分，每小题有1个正确选项，共44分)1下列叙述正确的是(C)A电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极B氯碱工业是电解熔融的NaCl，在阳极能得到Cl2C氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O24H4e=2H2OD下图中电子由Zn极流向Cu，盐桥中的Cl移向CuSO4溶液解析：电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极；氯碱工业电解的是饱和食盐水而不是熔融的NaCl；氢氧燃料电池，O2为氧化剂作正极；D中的装置为原电池，电子由负极经导线流向正极，盐桥为内电路，阴离子移向负极。2.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，
2、为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(B)Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl3电解CuSO4溶液时，若要达到以下三点要求：阳极质量减少；阴极质量增加；溶液中c(Cu2)不变。可选用的电极是(A)A纯铜作阳极，含Zn、Ag的铜合金作阴极B含Zn、Ag的铜合金作阳极，纯铜作阴极C用纯铁作阳极，用纯铜作阴极D用石墨作阳极，用惰性电极(Pt)作阴极4下列关于铜电极的叙述正确的是(C)A铜锌原电
3、池中铜是负极B用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D电解稀硫酸制H2和O2时铜作阳极解析：铜锌原电池中锌活泼，锌作负极；电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，作阳极；电镀铜时，应选用铜片作阳极，镀件作阴极，含有铜离子的溶液作电镀液；电解稀硫酸时，铜作阳极，失电子的是铜而不是溶液中的OH，因而得不到氧气。5下列有关电化学装置完全正确的是(C)A装置是原电池，总反应是：Cu2Fe3=Cu22Fe2B装置中，铁作负极，电极反应式为：Fe3e=Fe2C装置通电一段时间后石墨电极附近溶液红褐色加深D若用装置精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液解析：装置是原
4、电池，Fe比Cu活泼，所以Fe为负极，负极反应为：Fe2e=Fe2，电池总反应为：Fe2Fe3=3Fe2，A、B项均错误；装置是胶体的电泳现象，氢氧化铁胶体粒子带正电荷，通电后，氢氧化铁胶体粒子向阴极移动，即向石墨移动，因此石墨电极附近溶液红褐色加深，C项正确；由电流方向可知，c是阳极，d是阴极，电解精炼铜时粗铜作阳极，即c为粗铜，d为纯铜，D项错误。6用石墨电极电解100 mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24 L(标准状况)气体，则原混合液中Cu2的物质的量浓度为(A)A1 mol/LB2 mol/LC3 mol/LD4 mol/L71 L 0.1 mo
5、l/L AgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16 g时。下列判断(设电解按理论进行，溶液不蒸发)正确的是(C)A溶液的浓度变为0.08 mol/L B阳极上产生112 mL O2(标准状况)C转移的电子数是1.2041022个 D反应中有0.01 mol的Ag被氧化8用如图所示的装置进行实验，反应一段时间后断开K，向烧杯中加入0.1 mol CuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH。下列说法中不正确的是(C)A铜棒为正极，其电极反应式为2H2e=H2B烧杯右侧碳棒为阴极，其电极表面有红色物质析出C反应中消耗锌的质量为13 gD导线中通过电子的物质的量
6、为0.2 mol解析：图中左侧装置为原电池，铜棒为正极，其电极反应式为2H2e=H2，锌为负极；右侧装置为电解池，右侧碳棒为阴极，电极反应式Cu22e=Cu，该极析出0.1 mol Cu时，向烧杯中加入0.1 mol CuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH，电路中通过的电子为0.2 mol。则Zn2e=Zn2，锌溶解6.5 g。9.取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。下列说法错误的是(D)A. b电极是阴极B. a电极与电源的正极相连C电解过程中水是氧化剂D. b电
7、极附近溶液的pH变小解析：a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色，说明a极附近产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，b为阴极，电极反应式为2H2O4e=H22OH，所以b极附近的pH增大。10.某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究电化学问题。当闭合该装置的开关时，观察到电流计的指针发生偏转。下列有关说法错误的是(D)A甲装置是原电池，乙装置是电解池B当甲中产生0.1 mol气体时，乙中析出固体的质量为6.4 gC实验一段时间后，甲烧杯中溶液的pH增大D将乙中的C电极换成铜电极，则乙装置可变成电镀装置解析：乙中两个电极均为惰
8、性电极，乙装置为电解池，甲为原电池，A项正确；甲中Cu为正极，电极反应为2H2e=H2，n(e)2n(H2)20.1 mol0.2 mol，乙中C与甲中的负极相连为阴极，阴极反应为Cu22e=Cu，n(Cu)n(e)0.1 mol，m(Cu)6.4 g，B项正确；甲烧杯中H不断被消耗，溶液中的酸性减弱，溶液的pH增大，C项正确；若将乙装置变成电镀装置，铜电极应为阳极，而乙中的C电极为阴极，故换成铜电极也不能构成电镀装置，D项错误。11将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论：溶液中几乎没有Br；电解质溶液为无色；最终溶液显碱性；K、N
9、a和SO的浓度几乎没有变化。其中正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)(A)A B C D全部解析：本题考查对阴、阳离子放电顺序的掌握。溶液中存在的阴离子有：Cl、Br、SO、OH，阳离子有：K、Cu2、Na、H。因用Pt电极电解足够长的时间，阴离子首先放电的是Br，其次是Cl，最后是OH，SO在溶液中不放电；阳离子先放电的是Cu2，其次是H。所以先电解CuBr2，阳极逸出Br2，阴极析出Cu，当CuBr2电解完毕时，相当于继续电解HCl(H来自于水中)，当Cl被消耗尽时，则继续电解水。由于Cu2转化为单质铜，电解液变为无色；Cl放电时，水电离出的H放电，使溶液中的c(OH)增大；由于水
10、被消耗，c(K)、c(Na)和c(SO)会增大。二、非选择题(共56分)12(14分)某课外活动小组用如图所示装置进行实验，请回答下列问题：(1)若开始实验时开关K与a连接，则B极的电极反应式为Fe2e=Fe2。(2)若开始实验时开关K与b连接，则下列说法正确的是(填序号)。溶液中Na向A极移动从A极逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝反应一段时间后向电解液中加适量盐酸可使其恢复到电解前的浓度(3)该小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如下图所示装置电解K2SO4溶液。该电解槽的阳极反应式为2H2O4e=O24H(或4OH4e=2H2OO2)，通过阴离子交换膜的离子数”“”或“”)通过阳
11、离子交换膜的离子数。图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为bacd。电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为81。解析：(1)开关K与a连接时，是原电池装置，B极是负极，电极反应式为Fe2e=Fe2。(2)若K与b连接，是电解池装置，且A是阳极、B是阴极；阳离子向阴极移动；阳极是Cl失电子生成Cl2，它能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；阴极产生H2，故由阴、阳两极逸出的气体可知，要使电解液恢复到电解前的浓度需通入HCl气体而非加入盐酸。(3)由图示加入的物质可知，阳极是OH失e，阴极是H得e，据电荷守恒，则通过阳离子交换膜的K数大于通过阴离子交换膜的SO数。电
12、解后生成的硫酸和KOH溶液的浓度均比原来的大，则bc，又因为碱溶液的pH大于酸溶液的pH，则：bacd。B口产生O2，C口产生H2，根据得失电子守恒知两者物质的量之比为12，则质量之比为81。13(14分)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。(1)如图，其中a是电解液，X、Y是两块电极板。若X、Y是惰性电极，a是CuSO4溶液，则电解时的化学方程式为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。通电一段时间后，向烧杯中的电解质溶液中加入0.2 mol CuO粉末，电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为0.4_mol；当X、Y分别是铁和铜，a仍是CuSO4溶液，
13、则Y极的电极反应式为Cu2e=Cu2。(2)已知2价的铁的化合物通常具有较强的还原性，易被氧化。实验室用亚铁盐溶液与烧碱反应很难制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，但是若用电解的方法却可以较易制得纯净的Fe(OH)2沉淀。制备装置如右图所示，其中a、b两电极材料分别为铁和石墨。a电极上的反应式为Fe2e=Fe2。电解液d最好选C(填字母，下同)。A纯水 B. CuSO4溶液C. NaOH溶液 D. H2SO4溶液液体c为C。A四氯化碳 B硝基苯 C苯 D乙醇解析：(1)本题主要考查用不同的电极电解CuSO4溶液，先用惰性电极电解时的化学方程式为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。通电一段
14、时间后，向烧杯中的电解质溶液中加入0.2 mol CuO粉末，电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，说明在电解的过程中刚好生成了0.2 mol Cu和0.1 mol O2，所以转移的电子的物质的量为0.4 mol；当X、Y分别是铁和铜时，此反应为电镀，所以Y极的电极反应式为Cu2e=Cu2。(2)本题主要考查在无氧环境下制备Fe(OH)2沉淀，所以液体c应选择密度比水小且与水不互溶的物质，所以选C。14(12分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问
15、题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为2O24H2O8e=8OH、CH48e10OH=CO7H2O。(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生。其中b电极上得到的是H2，电解氯化钠溶液的总反应方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为3.45104_C(法拉第常数F9.65104 Cmol1列式计算)，最多能产生的氯气体积为4L(标准状况)。解析：(1)在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为：CH42O22OH=CO3H2O，正极发生还原反应：2O24H2O8e=8OH，负极发生氧化反应：C
16、H48e10OH=CO7H2O。(2)b电极与通入甲烷的负极相连，作阴极，阴极上H放电生成H2。电解氯化钠溶液的总反应方程式为：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(3)两个甲烷燃料电池串联，电路中电流与其中一个燃烧电池的电流相等，根据电子守恒可得：1 mol CH48 mol e4 mol Cl2，故若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，生成4 L Cl2。电解池通过的电量为89.65104 Cmol13.45104 C。15(16分)课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试
17、液，在F极附近显红色。试回答下列问题：(1)电源A极的名称是正极。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是11。(4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是银(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是AgNO3(填化学式)。(5)装置丁中的现象是Y极附近红褐色变深。解析：(1)这是一个串联电解装置，乙中F极出现红色，说明在F极放出H2，生成NaOH，F为阴极，B为负极，A为正极。(2)甲池电解CuSO4溶液：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。(3)乙池电解NaCl溶液：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，V(Cl2)V(H2)11。(4)给铜镀银，银应为阳极，铜为阴极，G为银，电镀液为AgNO3溶液。(5)丁装置是胶体的电泳，Fe(OH)3胶体胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，阴极区颜色变深。
