1、1第 2 课时 电解原理的应用课后篇巩固提升基础巩固1.某同学设计如图所示装置,探究氯碱工业原理,下列说法正确的是( )A.石墨电极与直流电源负极相连B.用湿润淀粉 KI 试纸在铜电极附近检验气体,试纸变蓝色C.氢氧化钠在石墨电极附近产生,Na +向石墨电极迁移D.铜电极的反应式为 2H+2e- H2解析 若 Cu 电极所连的是直流电源的正极,则 Cu 是阳极,电极反应式为 Cu-2e- Cu2+,不符合氯碱工业原理,故石墨电极与直流电源正极相连,A 项错误;阴极(Cu 极)反应为 2H+2e- H2,阳极(C极)反应为 2Cl-2e- Cl2,故用湿润淀粉 KI 试纸在石墨电极附近检验气体,
2、试纸变蓝,发生反应Cl2+2KI 2KCl+I2,故 B 项错误、D 项正确;Cu 电极附近 H+减少生成 OH-,Na+向 Cu 电极迁移,故 C项错误。答案 D2.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,用锌作阳极解析 电解熔融的氧化铝制取金属铝,用碳作阳极,如果用铁作阳极,则铁失电子而消耗,故 A 不对。B、C、D 符合生产实际,正确。答案 A3.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,为使Cl2被完全吸收,制得有较
3、强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )2A.a 为正极,b 为负极;NaClO 和 NaClB.a 为负极,b 为正极;NaClO 和 NaClC.a 为阳极,b 为阴极;HClO 和 NaClD.a 为阴极,b 为阳极;HClO 和 NaCl解析 制取消毒液的有关反应有 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl 2,Cl 2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,因阳极生成 Cl2,阴极生成 NaOH,为使二者充分反应,Cl 2应在下端产生,从而推知电源 b 为正极,a 为负极,消毒液的主要成分是 NaClO 和 NaCl。答案 B
4、4.某同学为了使反应 2HCl+2Ag 2AgCl+H2能进行,设计了下列四个方案,你认为可行的方案是( )解析 要使反应 2HCl+2Ag 2AgCl+H2能进行,需通过电解装置来实现。B 是原电池装置(Fe 作原电池的负极,Ag 作原电池的正极),其总反应为 Fe+2HCl FeCl2+H2;D 既不是原电池,也不是电解池;A 是电解池装置,但 Ag 连接在电源的负极上,不会溶解,其实质是电解 HCl(2HCl H2+Cl 2);C 是电解池装置,与电源正极连接的 Ag 失去电子(Ag-e - Ag+),产生的 Ag+立即与溶液中的 Cl-结合生成 AgCl 沉淀,溶液中的 H+在阴极上获
5、得电子产生 H2(2H+2e- H2),其总反应为2HCl+2Ag 2AgCl+H2。答案 C5.两个装置中,液体体积均为 200 mL,开始工作前电解质溶液的浓度均为 0.5 molL-1,工作一段时间后,测得有 0.2 mol 电子通过,若忽略溶液体积的变化,下列叙述正确的是( )A.产生气体体积=B.中阴极质量增加,中正极质量减小C.电极反应式:中阳极:4OH -4e- 2H2O+O2中负极:2H +2e- H23D.溶液的 pH 变化:减小,增大解析 发生电解反应,阳极反应为 2H2O-4e- 4H+O2(或 4OH-4e- 2H2O+2O2),阴极反应为2Cu2+4e- 2Cu; 中
6、发生原电池反应,负极反应为 Zn-2e- Zn2+,正极反应为 2H+2e- H2。两个电池中的 CuSO4和 H2SO4的物质的量都是 0.1 mol,当通过 0.2 mol 电子时两种物质正好完全反应,生成 0.05 mol O2,生成 0.1 mol H2,由此可知只有 D 正确。答案 D6.Cu2O 是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取 Cu2O 的电解池示意图如下,电解总反应为2Cu+H2O Cu2O+H2。下列说法正确的是( )A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有 0.1 mol 电子转移时,有 0.1 mol Cu2O 生成解析
7、石墨作阴极,阴极上是溶液中的 H2O 反应,电极反应为 2H2O+2e- 2OH-+H2,A 选项正确;由电解总反应可知,Cu 参加了反应,所以 Cu 作电解池的阳极,发生氧化反应,B 选项错误;阳极与电源的正极相连,C 选项错误;阳极反应为 2Cu+2OH-2e- Cu2O+H2O,当有 0.1 mol 电子转移时,有 0.05 mol Cu2O 生成,D 选项错误。答案 A7.如图为电解饱和食盐水的简单装置,下列有关说法正确的是( )A.电解一段时间后,向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞,呈红色B.蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D.蛋壳可阻止生
8、成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触解析 碳棒在蛋壳内,溶液中的 Cl-在该极失电子被氧化生成 Cl2,溶液不会呈红色,故 A 项错误;蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极,H +在该极发生还原反应得到氢气,B 项错误;铁丝表面生成的气体是氢气,不4能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,C 项错误;蛋壳在该实验中的作用是阻止氯气与氢气及氢氧化钠溶液接触,D 项正确。答案 D8.在 100 mL H2SO4和 CuSO4的混合液中,用石墨作电极进行电解,两极上均收集到 2.24 L 气体(标准状况),则原混合液中 Cu2+的物质的量浓度为( )A.1 molL-1 B.2 molL-1C.3 molL-1 D.4 mo
9、lL-1解析 分析电解 H2SO4、CuSO 4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知,两极产生的气体分别为H2、O 2各 0.1 mol,O2是由 OH-失去 0.4 mol 电子而得到,H 2是由 H+得到 0.2 mol 电子而生成。由电子得失守恒知,还有 0.2 mol 电子是 Cu2+得到的,故 Cu2+的物质的量是 0.1 mol,则 Cu2+的物质的量浓度为 =1 molL-1。0.1mol10010-3L答案 A9.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液 a;X、Y 是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题。若 X、Y 都是惰性电极,a 是饱和
10、NaCl 溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,则:(1)电解池中 X 极上的电极反应式是 ,在 X 极附近观察到的现象是 。 (2)Y 电极上的电极反应式是 ,检验该电极反应产物的方法是 。解析 由题意或图像可知,此池为电解池,X 极为阴极,Y 极为阳极。电极为惰性电极,饱和 NaCl 溶液中存在 Na+、Cl -、H +、OH -,在阴极上,H +放电能力强于 Na+,故阴极上发生的电极反应为 2H+2e-H2, 因而导致 X 极附近有气体放出,溶液呈碱性,溶液颜色由无色变为红色;在阳极上,Cl -放电能力强于 OH-,故阳极上发生的电极反应为 2Cl-2e- Cl2。答案 (1
11、)2H+2e- H2 放出气体,溶液变红(2)2Cl-2e- Cl2 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在 Y 电极附近,试纸变蓝510.如图中的 A 为直流电源,B 为浸透饱和氯化钠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。请填空:(1)电源 A 的 a 为 极。 (2)滤纸 B 上发生的总反应方程式为 。 (3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通 K 点,使 c、d 两点短路,则电极 e 上发生的反应为 ,电极 f 上发生的反应为 ,槽中盛放的电镀液可以是 或 (只要求填两种电解质溶液)。 解析 (1)根据 c 点酚酞变红,则该极的反应为 2H+2e- H2,即该极为
12、阴极,与电源的负极相连,所以 a 点是正极。(2)滤纸 B 上发生的总反应方程式为 2NaCl+2H2O H2+Cl 2+2NaOH。(3)c、d两点短路后,e 为阳极,反应为 Zn-2e- Zn2+。阴极上镀锌,则阴极反应为 Zn2+2e- Zn。电解液用含镀层离子的电解质溶液,所以可用 ZnSO4溶液或 Zn(NO3)2溶液等。答案 (1)正(2)2NaCl+2H2O H2+Cl 2+2NaOH(3)Zn-2e- Zn2+ Zn 2+2e- Zn ZnSO 4溶液 Zn(NO 3)2溶液能力提升11.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,如图是电解污水的实验装置示意图,实验用污水中主
13、要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是 ( )A.阴极的电极反应式为 O2+4e-+2H2O 4OH-B.通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的 Fe(OH)3C.通电过程中会产生气泡,把悬浮物带到水面形成浮渣弃去D.如果实验用污水导电性不良,可加入少量 Na2SO4固体以增强导电性解析 A 项中是阴极 H2O 电离出的 H+得电子,电极反应式为 2H2O+2e- 2OH-+H2。6答案 A12.如图所示的 A、B 两个电解池中的电极均为金属铂,在 A 池中加入足量的 0.05 molL-1的 CuCl2溶液,在 B 池中加入足量的 0.1 molL-1的 AgNO3溶液,
14、进行电解。a、b、c、d 四个电极上所析出的物质的物质的量之比是( )A.2241 B.1121C.2111 D.2121解析 由电解原理可知:a、c 为阴极,b、d 为阳极。a 极上析出 Cu,b 极上析出 Cl2,c 极上析出 Ag,d极上析出 O2。由电子守恒可得出:2e -CuCl22Ag O2,所以 a、b、c、d 四个电极上所析出物质的物12质的量之比为 2241。答案 A13.电解原理在化学工业中有着广泛的应用。(1)如图,其中 a 是电解质溶液,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 ;通电一段时间后,向烧杯中的电解质溶液中
15、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 。若 X、Y 分别是铁和铜,a 仍是 CuSO4溶液,则 Y 极的电极反应式为 。 (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,但是用电解的方法可以制得纯净的 Fe(OH)2沉淀。制备装置如图所示,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 。 7电解质溶液 d 最好选 (填编号)。 A.纯水 B.CuSO4溶液C.NaOH 溶液 D.H2SO4溶液液体 c 为 (填编号)。 A
16、.四氯化碳 B.硝基苯C.苯 D.乙醇解析 (1)用惰性电极电解 CuSO4溶液的化学方程式为 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H 2SO4;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,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,Y 极的电极反应式为 Cu-2e- Cu2+。(2)该小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,故选 C。答案 (1)2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H 2SO4 0.4 mol Cu-2e - Cu2+(2)Fe-2e - Fe2+ C C8
