1、14.3.2 电解原理的应用一、选择题1下列有关电解原理的说法中不正确的是A电解饱和食盐水时，一般用铁作阳极，碳作阴极B电镀时，通常用待镀的金属制品作阴极，用镀层金属作阳极C对于冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法D电解精炼铜时，用纯铜板作阴极，粗铜板作阳极【答案】A2工业上常用电解法冶炼的金属是A钠 B铁 C铜 D银【答案】A【解析】电解法冶炼的是 KAl 的活泼金属，故选项 A 正确。3某同学设计了一种电解法制取 Fe(OH)2的实验装置(如图)。通电后，溶液中产生白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是A电源中 a 为负极，b 为正极B电解池中的电解液不
2、可以是 NaCl 溶液CB 电极发生的反应：2H 2e =H2DA、B 两端都必须使用铁作电极【答案】C【解析】生成的氢气将装置中原有氧气带出，且氢气的密度小于水，所以氢气从 B 端阴极析出，则 A 电极是铁，作阳极失去电子生成亚铁离子，所以“a”为正极， “b”为负极，A错误；因为阳极是铁，活泼电极作阳极时，阳极材料铁失电子生成亚铁离子，阴极上氢离子放电，生成氢气，所以能生成氢氧化亚铁白色沉淀，则电解液选用 NaCl 溶液不影响实验，B 错误；阳极应该用铁电极，阴极可以是铁也可以是其他惰性电极，阴极上氢离子得电子2生成氢气，同时破坏水的电离平衡，产生氢氧根离子，氢气能防止氢氧化亚铁被氧化而导
3、致实验失败，所以电极反应式为：2H 2e =H2，C 正确；D、阳极应该用铁电极，阴极可以是铁也可以是其他惰性电极，D 错误。4工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时A粗铜接电源负极B纯铜作阳极C杂质都将以单质形式沉积到池底D纯铜片增重 2.56 g，电路中通过电子为 0.08 mol【答案】D5金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性 Fe2+Fe NiCuPt 发生氧化反应，电极反应依次为：Zn2e = Zn2+、Fe2e = Fe 2+、Ni2e = Ni2+，A 项错误；电解过程中，阳极质量的减
4、少的量为 Zn、Fe、Ni 的减少的质量以及阳极泥的质量，阴极质量的增加量只有析出 Ni 的量，由于两极转移的电子数相等，阳极质量的减少量与阴极质量的增加质量不相等，B 项错误；Cu 和 Pt 还原性比 Ni 弱，不能失去电子，以沉淀的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，C 项正确；电解后，溶液中存在的金属阳离子除了Fe2+、Zn 2+外，还有 Ni2+，D 项错误。点睛：本题是利用电解原理法制备高纯度的镍，粗镍作为阳极，纯镍作为阴极，电解液为3镍的盐溶液；在电解过程中，阳极活泼金属 Zn 和 Fe 优先失电子生成阳离子，接着 Ni 再失电子生成 Ni2+，Cu 和 Pt 还原性比 Ni 弱，不
5、能失去电子，以沉淀的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥；阴极只是 Ni2+得电子生成金属 Ni；在整个电解过程中转移电子数相等，电解质溶液浓度略有减少。6利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH 可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图所示装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为 LiOH 和LiCl 溶液。下列说法正确的是AB 极区电解液为 LiCl 溶液B阳极电极反应式为 2Cl2e=Cl2C电解过程中 Li 向 A 电极迁移DA 极区产生 0.1 mol 气体，则溶液中有 0.4 mol Li 移向 B 电极【答案】B7下列叙述正确的是 锌跟稀硫酸反应制
6、取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率 镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀 电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极 冶炼铝时，用电解熔融氧化铝的方法 钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3nH2OA B C D【答案】B【解析】锌跟稀硫酸反应的制取氢气，加入少量硫酸铜溶液后，金属锌可以置换金属铜，4形成原电池，原电池能加速负极金属和电解质的反应速率，故正确；白铁（镀锌的铁）中，镀层破损后，Zn 为负极，被腐蚀的是 Zn，Fe 被保护，马口铁（镀锡的铁）中，Fe 为负极，被腐蚀的是 Fe，所以镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）铁更耐腐蚀，故错误；根据电镀原理中，镀件作电
7、解槽的阴极，故正确；根据金属的活动性强弱选择合适的冶炼方法，一般来说，活泼金属用电解法，铝是活泼金属，所以通常采用电解熔融氧化铝的方法冶炼，故正确；钢铁吸氧腐蚀生成的铁锈的主要成分为Fe2O3nH2O，故正确，答案选 B。8电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如下图所示。已知海水中含 Na+、Cl 、Ca 2+、Mg 2+、SO 42等离子，电极为惰性电极。下列叙述中正确的是AA 膜是阳离子交换膜B通电后，海水中阴离子往 b 电极处运动C通电后，a 电极的电极反应式为 4OH4e=O22H 2OD通电后，b 电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀【答案】D9如图是工业电解饱和
8、食盐水的装置示意图，下列说法中不正确的是A装置出口处的物质是氯气B出口处的物质是氢气，该离子交换膜只能让阳离子通过C装置中发生的反应的离子方程式 2Cl+2H+ Cl2+H 25D该装置是将电能转化为化学能【答案】C【解析】A与电源负极相连的为阴极，则处为阴极反应得到的物质，为氢气，与电源正极相连的为阳极，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，出口处得到的是氯气，故 A正确；B出口处的物质是氢气，溶液中的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不能让阴离子通过，故 B 正确；C装置是电解饱和食盐水，电解过程是氯化钠和水反应生成氢氧化钠和氢气、氯气，反应的离
9、子方程式为：2Cl +2H2O Cl2+H 2+2OH ，故 C 错误；D装置是电解原理的应用，是电能转化为化学能的装置，故 D 正确；故选 C。10下列有关图示实验的说法正确的是A装置中阴极处产生的气体能够使湿润的 KI淀粉试纸变蓝B装置中待镀铁制品应与直流电源正极相连C装置中电子由 b 极流向 a 极D装置中的离子交换膜可以避免生成的 Cl2与 NaOH 溶液反应【答案】D6二、非选择题11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：（1）若 X、Y 都是惰性电极，a 是 AgNO3溶液，实验开始时，同时
10、在两边各滴入几滴石蕊试液，则电解池中 Y 电极上的电极反应式为 。在 Y 电极附近观察到的实验现象是 ；检验该电极反应产物的方法是 。X 电极上的电极反应式为 。（2）如要用电解方法精炼粗镍，电解液 a 选用 Ni(NO3)2溶液，则：X 电极的材料是 ，电极反应式为 ；Y 极的材料是 ，电极反应式为 。【答案】 （1）2H 2O4e 4H O 2 有无色气体放出，溶液变红 用带火星的木条检验，木条复燃4Ag 4e 4Ag（2）纯镍 Ni 2 2e Ni 粗镍 Ni2e Ni 2712如图是以铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D 均为石墨电极)。已知：铅蓄电池在放电时发生
11、下列电极反应：负极：Pb 2e=PbSO4正极：PbO 24H 2e =PbSO42H 2O（1）请写出电解饱和食盐水的化学方程式_。（2）若在电解池中 C 极一侧滴酚酞试液，电解一段时间后未呈红色，说明铅蓄电池的A 极为_极。（3）用铅蓄电池电解 1 L 饱和食盐水（食盐水足量）时。若收集到 11.2 L(标准状况下)氯气，溶液 pH=_。若铅蓄电池消耗 H2SO4 2 mol，则可收集到 H2的体积(标准状况下)为_L。【答案】 （1）2NaCl2H 2O 2NaOHCl 2H 2 （2）正 （3）14 22.48铅蓄电池放电的总反应为 Pb+PbO2+2H2SO42PbSO 4+2H2O
12、，每消耗 2 mol H2SO4，转移 2 mol e，可生成 1 mol H2，标准状况时，H 2的体积为 1 mol22.4 L/mol=22.4 L。13I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。回答下列问题：（1）甲烷燃料电池负极的电极反应式为_。（2）闭合开关 K 后，a、b 电极上均有气体产生，其中 b 电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应离子方程式为_。II用 NaOH 溶液吸收烟气中的 SO2，将所得的 Na2SO3溶液进行电解，可循环
13、再生 NaOH，同时得到 H2SO4，其原理如图所示。(电极材料为石墨)（1）图中 a 极要连接电源的(填“正”或“负”)_极，C 口流出的物质是_9_。（2）b 电极 放电的电极反应式为_。（3）电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因_。【答案】I （1）CH 48e10OH = 7H 2O （2）H 2 2Cl2H 2O Cl2H 22OH II （1）负 硫酸（2） 2eH 2O= 2H （3）H 2O H OH ，在阴极 H 放电生成 H2， c(H )减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强II由图中信息可知，a、b 分别为电源的负极和正极，电解池左室为阴极室、右室为阳极室。在阴极通入稀氢氧化钠溶液，电解生成氢气和氢氧化钠；在阳极通入稀硫酸，亚硫酸根通过阴离子交换膜进入阳极室放电生成硫酸。 （1）图中 a 极要连接电源的负极，C 口流出的物质是硫酸。 （2）b 电极 SO 放电的电极反应式为 2eH 2O= 2H 。 （3）电解过程中阴极区碱性明显增强，是因为水有电离平衡 H2O H OH ，在阴极 H 放电生成 H2， c(H )减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强。
