1、第3講 電解原理及其應用1.若某電能與化學能的轉化裝置(電解池或原電池)中發生反應的總反應離子方程式是: ,則關于該裝置的有關說法正確的是( ) A.該裝置可能是原電池,也可能是電解池 B.該裝置只能是原電池,且電解質溶液為硝酸 C.該裝置只能是電解池,且金屬銅為該電解池的陽極 D.該裝置只能是電解池,電解質溶液不可能是鹽酸 2.中學階段介紹的應用電解法制備物質主要有三種:一是鋁的工業制備、二是氯堿工業、三是金屬鈉的制備。下列關于這三個工業生產的描述中正確的是( ) A.電解法制金屬鈉時,負極反應式: Na B.電解法生產鋁時,需對鋁土礦進行提純,在提純過程中應用了氧化鋁或氫氧化鋁的兩性 C.

2、在氯堿工業中,電解池中的陰極產生的是 在陽極附近產生 D.氯堿工業和金屬鈉的冶煉都用到了NaCl ,在電解時它們的陰極都是 失電子 3.(2012安徽省城名校高三聯考)2011年6月,云南省曲靖市發生了鉻渣污染事件。在金屬零件上鍍鉻后,既可以增加硬度,也可以有裝飾的效果。如果在溶液中,在鐵制零件上鍍鉻,鍍鉻的陽極不用金屬鉻,而采用不溶性陽極。以下說法中正確的是( ) A.鐵制零件應該連接電源的負極 B.陽極發生的電極反應為:=Cr C.為了增強溶液的導電性,可以向溶液中加入一些溶于水的強電解質,提高溶液的pH D.當通過1.5 mol 時,鐵制零件上可沉積78 g鉻鍍層 4.(2012安徽省城

3、名校高三聯考)為京都議定書2012年第一承諾期到期后的溫室氣體減排問題,世界各國都做出了不同的努力。隨著新能源的開發和利用這個物質逐漸進入人們的視野,越來越受到人們的關注。 (1)右圖是反應CO(g)+進行過程中的能量變化曲線。曲線a表示不使用催化劑時反應的能量變化,曲線b表示使用催化劑時反應的能量變化。下列相關說法正確的是( ) A.該反應是吸熱反應 B.使用催化劑后反應熱減小 C.熱化學方程式為= H=-510 D.熱化學方程式為= H=-91 (2)由(1)推斷在密閉容器中進行,圖中曲線a代表一定條件下該反應的過程。若使曲線a變為曲線b,可采取的措施是( ) A.增大CO的濃度 B.縮小

4、容器的容積 C.加入催化劑 D.升高溫度 (3)由甲醇和氧氣以及強堿作電解質溶液的新型燃料電池,正在逐步推廣使用,假定放電過程中,甲醇完全氧化產生二氧化碳被充分吸收生成。該電池的負極反應的離子方程式為 ,放電過程中電池里溶液的pH將 (填”減小”“增大”或”不變”);若有16克甲醇被完全氧化產生電能,并利用該過程中釋放的電能電解足量的硫酸銅溶液,假設能量的利用率為80%。則得到氧氣的物質的量是 。 (4)某同學將甲醇完全燃燒生成氣體通入200 mL 0.1 的石灰水后,得到1 g沉淀,則通入的的體積可能為(標態) 。 5.科學家從電解冶煉鋁的工藝得到啟發,找出了冶煉鈦的新工藝。 試回答下列有關

5、問題。 (1)直接電解法(劍橋法)生產鈦是一種較先進的方法,電解質為熔融的氧化鈣,原理如圖所示,陰極獲得鈦可能發生的反應或電極反應為 。陽極產物可能為 。(2)SOM技術是一種綠色環保的先進技術,陽極用金屬陶瓷,并用固體氧離子隔膜將兩極產物隔開,陽極通入氫氣,則此時陽極產物是 。課后作業(時間:45分鐘 滿分:100分) 一、選擇題(本題包括10小題,每小題5分,共50分,每小題只有一個選項符合題意) 1.下列敘述正確的是( ) A.電鍍時,通常把待鍍的金屬制品作陽極 B.氯堿工業是電解熔融的NaCl,在陽極能得到 C.氫氧燃料電池(酸性電解質)中通入正極,電極反應為: D.下圖中電子由Zn極

6、流向Cu,鹽橋中的移向溶液 2.如下圖四種裝置中所盛有的溶液體積均為200 mL,濃度均為0.6 工作一段時間后,測得導線上均通過了0.2 mol電子,此時溶液中的pH由大到小的順序是 ( ) A.B. C.D. 3.(2011全國卷,10)用石墨作電極電解溶液。通電一段時間后,欲使電解液恢復到起始狀態,應向溶液中加入適量的( ) A.B. C.CuOD. 4.鋼鐵的腐蝕造成很大損失,有資料顯示,全世界每年由于腐蝕而造成報廢的鋼鐵高達總產量的三分之一,其中大約有三分之一不能回收利用。下圖為鐵閘門防止腐蝕的兩種方法,下列說法中不正確的是( ) A.鋼鐵腐蝕主要發生的是吸氧腐蝕,其正極反應為:=

7、B.甲圖中焊接在鐵閘門上的材料R可能為Zn C.乙圖中措施屬于外加電流的陰極保護法 D.乙圖中把被保護的鐵閘門連接在電源的正極 5.(2012第四次”淮-安聯考”)用酸性氫氧燃料電池電解苦鹵水(含、的裝置如下圖所示(a、b為石墨電極)。下列說法中正確的是( ) A.電池工作時,正極反應式為:= B.電解時,a電極周圍首先放電的是而不是說明當其他條件相同時前者的還原性強于后者 C.電解時,電子流動的路徑是:負極外電路陰極溶液陽極正極 D.忽略能量損耗,當電池中消耗 0.02 g 時,a極周圍會產生0.71 g 6.用石墨電極電解含有一定量重水的水下列說法正確的是( ) A.相同狀況下陰陽兩極上產

8、生的氣體體積之比為21 B.兩電極上產生氣體的質量之比為81 C.相同狀況下兩電極上產生的氣體體積之比為41 D.若兩電極上產生的氣體質量比為163,則與的物質的量之比為21 7.(2011南京師大附中高三學情調研)如圖裝置()為一種可充電電池的示意圖,其中的離子交換膜只允許通過,該電池放電時的化學方程式為:3KI。裝置()為電解示意圖,當閉合開關K時,電極X附近溶液先變紅。則閉合K時,下列說法正確的是 ( ) A.從右到左通過離子交換膜 B.電極A上發生的反應為: C.電極X上發生的反應為: D.當有0.1 mol 通過離子交換膜,X電極上產生1.12 L氣體(標準狀況) 8.用惰性電極電解

9、一定濃度的溶液,通電一段時間后,向所得的溶液中加入0.1 mol 恰好使溶液恢復到電解前的濃度和pH,則電解過程中轉移電子的物質的量為( ) A.0.1 molB.0.2 mol C.0.3 molD.0.4 mol 9.家蠅的雌性信息素可用芥酸(來自菜籽油)與羧酸X在濃NaOH溶液中進行陽極氧化得到。電解總反應式為: 則下列說法正確的是( ) A.X的結構簡式為 B.雌性信息素可能是烯烴,但不能使溴水褪色 C.電解的陽極反應式為: D.陰極的還原產物為和 10.500 mL 和的混合溶液中c6 用石墨作電極電解此溶液,當通電一段時間后,兩極均收集到22.4 L氣體(標準狀況),假設電解后溶液

10、體積仍為500 mL,下列說法正確的是( ) A.原混合溶液c為2 B.上述電解過程中共轉移2 mol電子 C.電解得到的Cu的物質的量為0.5 mol D.電解后溶液中c為2 二、非選擇題(本題包括4個小題,共50分) 11.(12分)如下圖所示,若電解5 min時銅電極質量增加2.16 g,試回答: (1)電源電極X名稱為 。 (2)pH變化:A ,B ,C 。 (3)通電5 min時,B中共收集224 mL氣體(標準狀況),溶液體積為200 mL。(設電解前后溶液不變)則通電前溶液的物質的量濃度為 。 (4)若A中KCl溶液的體積也是200 mL,電解后,溶液的pH是 (設前后體積無變化

11、)。 12.(14分)某課外活動小組同學用如圖裝置進行實驗,試回答下列問題。 (1)若開始時開關K與a連接,則B極的電極反應式為 。 (2)若開始時開關K與b連接,則B極的電極反應式為 ,總反應的離子方程式為 。 有關上述實驗,下列說法正確的是(填序號) 。 溶液中向A極移動 從A極處逸出的氣體能使濕潤KI淀粉試紙變藍 反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質的濃度 若標準狀況下B極產生2.24 L氣體,則溶液中轉移0.2 mol電子 (3)該小組同學認為,如果模擬工業上離子交換膜法制燒堿的方法,則可以設想用如下圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。 該電解槽的陽極反應式為

12、 。此時通過陰離子交換膜的離子數 (填”大于”或”小于”或”等于”)通過陽離子交換膜的離子數。 制得的氫氧化鉀溶液從出口(填寫”A”“B”“C”“D”) 導出。 通電開始后,陰極附近溶液pH會增大,請簡述原因 。 若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池,則電池正極的電極反應式為 。 燃料電池所用燃料可以是氫氣,也可以是其他燃料,如甲醇、肼等。肼分子可以在氧氣中燃燒生成氮氣和水。利用肼、氧氣與KOH溶液組成堿性燃料電池,請寫出該電池負極的電極反應式: 。 13.(12分)惰性電極電解NaCl溶液或溶液都得到三種產物A、B、C,各物質之間的轉化關系如下圖所示(圖中參與反應和生成的水都

13、已略去)。已知甲是短周期元素的單質,它是日常生活中常用的包裝材料。 回答下列問題: (1)若電解的是NaCl溶液: 甲與A反應的化學方程式是 。 A與B反應的離子方程式是 。 若電解100 mL 0.1 NaCl溶液,陰、陽兩極各產生112 mL氣體(標準狀況),則所得溶液的pH為 (忽略反應前后溶液的體積變化及氣體溶于水的影響)。 (2)若電解的是溶液: 一定條件下A與B發生反應,E的化學式是 ;電解時陽極的電極反應式是 。 加熱時,A的濃溶液可與B發生反應,A的濃度隨時間變化的圖像正確的是 。 14.(12分)(2012安徽合肥一中高三段考)欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性,可將轉化為沉淀除

14、去。 已知:氫氧化物開始沉淀時的pH氫氧化物沉淀完全時的pH7.09.01.93.26.08.0 (1)某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示: 初沉池中加入的混凝劑是其作用為(用離子方程式表示) 。 反應池中發生主要反應的離子方程式是。根據”沉淀法”和”中和法”的原理,向沉淀池中加入NaOH溶液,此過程中發生主要反應的離子方程式是 、 。 證明沉淀完全的方法是 。 (2)工業上可用電解法來處理含廢水。實驗室利用如圖裝置模擬處理含的廢水,陽極反應式是陰極反應式是。與酸性溶液中的反應的離子方程式是 ,得到的金屬陽離子在陰極區可沉淀完全。用電解法處理該溶液中0.01 mol 時,至少得到沉淀的質量是 g

15、。 答案詳情【解析】 總反應離子方程式是,由于反應不是自發進行的氧化還原反應,所以只能是電解池。Cu失去電子在該電解池中作陽極,電解質溶液為酸性溶液。 【答案】 C 【解析】 A中電解池中只說陰陽極,其陰極反應為:=Na,所以A錯;C中NaOH是因為陰極附近水被電解產生而生成的;D中在它們電解時都是陽極失電子。 答案：B【解析】 A中,鍍件應該作電鍍池的陰極,所以鐵制零件應該連接電源的負極,正確;B中,陰極發生的電極反應為:=Cr,錯誤;C中,提高溶液的pH后,電鍍液中易生成沉淀,不利于電鍍的進行,錯誤;D中,根據電極反應式:=Cr,當通過1.5 mol電子時,Cr的物質的量為0.5 mol,

16、所以鐵制零件上可沉積26 g鉻鍍層,錯誤。 【答案】 A 【解析】 (1)根據圖示該反應是放熱反應,使用催化劑后活化能降低,反應熱沒有變化。反應=的H=-(510-419) 正確。 (2)可逆反應中A的轉化率沒有變化,平衡沒有移動,但反應速率加快了,只能是使用了催化劑。 (3)甲醇被氧化為是在負極反應。放電過程中消耗了下降;求氧氣的物質的量可根據得失電子守恒和能量守恒計算。 氣體通入石灰水生成1 g沉淀的沉淀有兩種情況,當的體積量少時:直接根據1 g沉淀利用方程式求的體積,當的體積過量時要考慮生成的沉淀會部分溶解生成了碳酸氫鈣。 【答案】 (1)D (2)C = 減小 0.6 mol (4)0

17、.224 L或0.672 L 【解析】 (1)由圖中看出,陰極生成向陽極移動,而陰極得電子,結合題目信息陰極得到的產物是Ti,故陰極電極反應可能為: 。則遷移到陽極的失去電子生成但在高溫下與石墨發生反應生成CO或或 CO和的混合氣。 (2)若陽極通入氫氣,氫氣優先失去電子,與陰極遷移過來的結合生成水。 【答案】 CO或或 CO和或CO、和的混合氣(只回答出一種情況即可) (2)水【解析】 電鍍時,通常把待鍍的金屬制品作陰極,A項錯誤;氯堿工業是電解飽和NaCl溶液,B項錯誤;D項中鹽橋中的移向負極區域,即移向溶液,D錯誤;酸性介質中氫氧燃料電池的正極反應中生成的要與繼續反應生成水,C項正確。

18、【答案】 C 【解析】 中由于氫氧根離子放電,當導線上通過了0.2 mol電子,則n增加0.2 mol,c約為1 ;正極上氫離子放電,導線上通過了0.2 mol電子,則溶液中減少的n也為0.2 mol,根據原溶液的體積和濃度,c變為0.2 ;中鋅電極參與反應,電解質溶液pH基本不發生變化;中陰極上氫離子放電,溶液漸漸呈堿性。綜合以上分析,C項正確。 【答案】 C 【解析】 用石墨電極電解溶液,發生反應: ,電解液的恢復依據”出什么,加什么”的原則,所以要使電解液恢復到起始狀態,應向溶液中加入適量的CuO,C項正確。 【答案】 C 【解析】 甲圖中鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅,鋅失去電子,

19、鋅被溶解,而鐵被保護,屬于犧牲陽極的陰極保護法;乙圖中措施屬于外加電流的陰極保護法,需把被保護的鐵閘門和電源的負極相連。 【答案】 D 【解析】 因為是酸性介質,電池工作時正極反應不會生成;電解時,電子流動的路徑不可能通過溶液;當電池中消耗時,a極周圍會首先產生;電解時a電極首先放電的是而不是說明當其他條件相同時的失電子能力強于即的還原性強于。 【答案】 B 【解析】 電解時陰極產生氫氣(含有重氫),陽極產生氧氣,二者物質的量比為21,A項正確,C項錯誤;由于重水和普通水的比例無法知道,故兩極產生的氣體的質量無法知道,B項錯誤;和放電的機會都是均等的,若與的物質的量之比為11,則和的物質的量比

20、為11,得到的三種氣體的物質的量比為111,氧氣和氫氣的質量比為163,D項錯誤。 【答案】 A 【解析】 當閉合開關K時,電極X附近溶液先變紅,說明該極為陰極,氫離子得電子生成氫氣同時生成氫氧根離子,則電極A為負極發生失電子反應,B、C項錯誤;陽離子移向正極,故從左到右通過離子交換膜,A項錯誤;根據電子守恒,D項正確。 【答案】 D 【解析】 根據電解方程式和,若加入0.1 mol 能使溶液恢復到電解前的濃度和pH,則電解過程中相當于析出0.1 mol Cu、0.1 mol 和0.1 mol 故電解過程中轉移電子的物質的量為0.1 0.4 mol。 【答案】 D 【解析】 根據原子守恒,X為

21、丙酸項正確;烯烴都可以使溴水褪色,B項錯誤;電解液為堿性環境,電極反應式中不能生成項錯誤;陰極得電子,還原產物為不是還原產物,D項錯誤。 【答案】 A 【解析】 該混合溶液用石墨作電極電解,陽極反應式為: ,生成1 mol氧氣失去4 mol電子,陰極反應先為: Cu,后為: ,生成1 mol氫氣得2 mol電子,而陰陽兩極得失電子數相等,故得2 mol 生成1 mol銅,由電荷守恒式:ccc得c。電解后c應為4 。 【答案】 A 【解析】 本題要注意電化學中常用的方法電子得失守恒的應用。(1)因為Cu電極增重,說明溶液中的在此極析出,所以Cu極為陰極,Ag極為陽極,則與Ag極相連的Y極為電源正

22、極,X極為電源負極。(2)電解KCl溶液時,陰極上,溶液pH增大,電解和溶液時,陽極反應為 ,溶液pH減小。電解溶液實質是電鍍,溶液濃度不變,故pH不變。(3)C中銅電極增加2.16 gAg,則通過的電子為n0.02 mol,因為是串聯電解池,每個電解池中通過的電子均為0.02 mol,B中陽極反應為,放出為.005 mol,陰極放出的物質的量為:0.01 mol-0.005 mol=0.005 mol,根據的物質的量推知得電子.005 mol=0.01 mol,則得電子為0.02 mol-0.01 mol=0.01 mol,則的濃度為:.025 。 (4)A中陰極減少0.02 mol,c .

23、1 。 【答案】 (1)負極 (2)增大 減小 不變 (3)0.025 (4)13 【解析】 (1)開始時開關K與a連接,組成原電池,鐵為負極(B極),電極反應式為。 (2)開始時開關K與b連接,構成電解池,陽極(A極),電極反應式為,陰極(B極)電極反應式為, 總反應的離子方程式為。 電解NaCl溶液時移向陰極,即B極,錯;A極為陽極,該極上放出與KI發生反應生成遇淀粉變藍,正確;要使飽和食鹽水復原,應通入適量的HCl氣體,若加鹽酸,原食鹽水將變稀, 錯;電解質溶液中不會有電子轉移,錯。 (3)用惰性電極電解溶液,陽極反應式為,陰極反應式為,由電子守恒可知最左邊池中 減少的物質的量與最右邊池中減少的物質的量相等,即減少的正、負電荷數相等,為保證電解質溶