高三化学暑期复习专题训练-电解原理及其应用

高考化学复习热点问题专题训练九电解原理及其应用相关知识点：一、电解原理1电解是使电流通过电解质溶液在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。电解池是把电能转变为化学能的装置。2电解池两极的确定及发生的反应阳极：与电源的正极相连的电极，发生氧化反应。若惰性电极（石墨、铂、金）作阳极，则溶液中阴离子失电子；若非惰性电极（锌、铁、铜等金属）作阳极，则阳极本身失电子。阴极：与电源的负极相连的电极，发生还原反应。阴极本身不反应，是溶液中的阳离子得电子。3电子的流动方向：电源的负极电解池阴极电解池阳极电源的正极。二、电解规律阳极上的放电顺序是：阳离子按金属活动顺序依次增强，如Ag+Cu2+H+阴极上的放电顺序是：金属电极（除Au、Pt外）S2-I-Cl-OH-含氧酸根离子F-用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的产物时有如下规律：盐类举例放电离子电极反应pH变化含氧酸H2SO4、HNO3阳离子：H+阴离子：OH-阴极：4H+4e-=2H2阳极：4OH-4e-=O2+2H2O实质：电解水，溶液浓度变大变小强碱NaOH、KOH变大强碱含氧酸盐Na2SO4、NaNO3不变无氧酸除HF外HCl、HBr阳离子：H+阴离子：无氧酸根离子阴极：2H+2e-=H2阳极：2Cl-2e-=Cl2变大不活泼金属无氧酸盐CuCl2阳离子：不活泼金属阳离子阴离子：无氧酸根离子阴极：Cu2+2e-=Cu阳极：2Cl-2e-=Cl2实质：电解溶质，溶液浓度变小变大活泼金属无氧酸盐NaCl、NaBr阳离子：H+阴离子：无氧酸根离子阴极：2H+2e-=H2阳极：2Cl-2e-=Cl2实质：水、溶液均电解，有碱生成变大不活泼金属含氧酸盐CuSO4、Cu(NO3)2AgNO3阳离子：不活泼金属阳离子阴离子：OH-阴极：Cu2+2e-=Cu阳极：4OH-4e-=O2+2H2O实质：水、溶液均电解，有酸生成变小三、电解原理的应用1氯碱工业电解饱和食盐水 2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl22粗铜精炼阴极（精铜）：Cu2+2e-=Cu阳极（粗铜）：Zn2e-=Zn2+ Fe2e-=Fe2+ Cu2e-= Cu2+银、金形成阳极泥。3电镀镀件作阴极，镀层金属作阳极，镀层金属盐溶液作电解质溶液。如铁上镀锌阳极（锌）：Zn2e-=Zn2+阴极（铁）：Zn2+2e-=Zn4电解法炼铝：2Al2O34Al+3O25金属的保护（外加电源阴极保护法）6根据离子在阴、阳两极上的放电顺序比较金属活泼性强弱或离子的氧化性、还原性强弱。例题分析例1、下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）A.铜锌原电池中铜是正极 B.用电解法精炼粗铜时作阴极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、O2时铜作阳极解析 本题通过对铜电极的判定，将原电池和电解池综合在一起进行考查，同时考查了思维的严密性和整体性。在铜锌原电池中，与铜相比，锌易失去电子，因而锌极是负极，则铜当正极。选项A正确。精炼粗铜，需将其中的铜变成Cu2+，再在阴极上还原成金属铜。因而在电解池中粗铜应作为阳极。选项B错误。在工件上镀铜时，需要将溶液中的Cu2+还原成金属铜而沉积在工件上。用作向溶液供给Cu2+的铜必须作为阳极。选项C正确。电解硫酸时，金属铜如果作为阳极，它将以Cu2+的形式被溶解而进入电解液。当电解液中有H+和Cu2+两种离子共存时，后者将在阴极上放电。这样，阴极的生成物将是金属铜而不是氧气。换言之，阴极将被镀铜，达不到制取氢气、氧气的矛目的。选项D错误。故正确答案为A C。例2、右图x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板有无色无臭气体放出。符合这一情况的是（ ）a极板b极板x电极Z溶液A.锌石墨负极CuSO4B.石墨石墨负极NaOHC.铜铁正极AgNO3D.铜石墨负极CuCl2解析 本题主要考查有关电解的电极、电极材料、电解质溶液、离子放电顺序、电极反应及电解产物的规律等问题，是一道要求分析推理能力较强的综合程度较高的题目。分析此题时，要抓住“通电后发现a极板质量增加，b极板有无色无臭气体放出”这个条件。 a极板质量增加说明电解质溶液中的阳离子在a极上放电析出金属单质，所以a极是阴极，b极是阳极，由此可推知：与a连接的x是电源的负极，b连接的y是电源的正极，可排除选项C。根据离子放电顺序，溶液中含有金属活动性排在H后的金属离子才能在阴极上析出，可排除选项B。根据离子放电顺序，选项D是Cl-放电产生Cl2，Cl2是黄绿色有刺激性气味的气体，不合“b极板有无色无臭气体放出” 条件，可排除。A.电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO4 2Cu+2H2SO4+O2 符合题意。 故正确答案为A。例3、已知铅蓄电池放电时的电极反应，负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e- 正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O若用此电池电解饱和食盐水（惰性电极），当阴、阳两极收集到的气体总体积为1.68L（标准状况）。则该蓄电池内消耗H2SO4的物质的量至少是（ ）A.0.4mol B.0.2mol C.0.15mol D.0.075mol解析 本题是一道信息给予题，主要考查可逆电池的放电、充电过程及原电池和电解池原理知识的综合应用。由已知铅蓄电池放电时的电极反应，负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e- 正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O 2e-相加得总反应式：Pb+ PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 得出每转移2mol电子有2molH2SO4参加反应，即2e-2H2SO4，再根据电解饱和食盐水的反应：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2，可得2e-（Cl2+H2）。已知阴、阳两极收集到的气体总体积为1.68L（标准状况）即Cl2+H2的物质的量为0.075mol，由电子守恒得2H2SO4（Cl2+H2）得消耗H2SO4的物质的量为0.075mol。故正确答案为D。例4、将0.4molCuSO4和0.4molNaCl混合配成1L水溶液，用惰性电极电解一段时间，在一个电极上析出0.3molCu，则另一电极上产生的气体在标准状况下的体积是（ ）A.1.12 L B.5.6L C.4.48L D.8.96L解析 本题考查应用电解原理进行计算的能力，要求思维的逻辑性和严密性。溶液中存在的阳离子有：Cu2+、Na+、H+，阴离子有：Cl-、OH-、SO42- ，根据放电顺序及电子守恒计算如下：阴极：Cu2+ + 2e- =Cu 阳极：2Cl- 2e-= Cl2 0.6mol 0.3mol0.4mol 0.4mol 0.2molCl-不够，接着阳极上OH-放电，4OH- 4e- = O2+2H2O （0.60.4）mol 0.05mol所以阳极产生的气体为Cl2和O2，共0.2mol+0.05mol=0.25mol，体积为5.6L。正确答案为B。强化训练1.火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质（如锌、金和银等）。其性能远不能达到电器工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时（ ）A.精炼时粗铜接电源负极 B.精炼时纯铜做阴极C.杂质都将以单质形式沉积到池底 D.纯铜片增重2.56g，电路中通过电子为0.08mol2.按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标X表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是（ ） A.F表示反应生成Cu的物质的量B.E表示反应消耗H2O的物质的量C. E表示反应生成O2的物质的量D.F表示反应生成H2SO4的物质的量3.能够使反应Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2发生的是（ ）A.铜片作原电池的负极，碳棒作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液B.铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀C.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钠溶液D.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钠溶液4.已知电解羧酸盐溶液可得烃类物质，例如：2CH3COONa+2H2OCH3CH3+2CO2+H2+2NaOH下列判断正确的是（ ）A.阳极产物是H2和NaOH B.阴极产物是CH3CH3和CO2C.阳极反应式2CH3COO-2e-=CH3CH3+2CO2D.阴极反应式2H2O+2e-=2OH-+H25.1LNa2SO4和CuSO4的混合溶液中，c(SO42-)为2mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L（标准状况）气体，则原溶液中c(Na+)为（ ）A.0.5mol/L B.1mol/L C.1.5mol/L D.2mol/L6.将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁和氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（ ）A.123 B.321 C.631 D.6327.用石墨电极电解足够的硫酸铜溶液，电流强度为a（A），通电时间为b（min），测得阴极质量增加为d（g），在阳极收集到标准状况下的纯洁气体的体积为x（L）。已知一个电子的电量为y（C），铜的相对原子质量为64。则由以上实验测定阿伏加得罗常数NA。正确的计算式是（ ）A. NA= B. NA= C. NA= D. NA=8.将500mL pH=5的CuSO4溶液用惰性电极电解一段时间，溶液的pH=2，若使溶液的浓度、pH与电解前相同，可采取的方法是（ ）向溶液中加0.245gCu(OH)2 向溶液中加0.31gCuCO3 向溶液中加0.0025molH2SO4 向溶液中加0.2gCuOA. B. C. D. 9.把由X、Y、Z三种金属组成的合金暴露于潮湿的空气中，经过一段时间后，合金表面只有Y的化合物出现，将含有这三种金属阳离子的盐溶液混合后以石墨为电极进行电解，阴极上最先析出金属X，则这三种金属的活动性由强到弱的顺序正确的是（ ）A.XYZ B.YZX C.YXZ D.ZYX10.如图所示：甲、乙为相互串联的两电解池。 第10题图 第11题图试回答：（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为 极，电极材料是 ，电极反应式为 ，电解质溶液可以是 。（2）乙池中Fe极电极反应式为 ，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈 色。（3）若甲池A极增重12.8g，则乙池C（石墨）极放出气体在标准状况下的体积为 。（4）电解后，若乙池剩余溶液为400mL，则溶液的pH= 。11.由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。两电极材料分别为石墨和铁。（1）a电极材料应为 ，电极反应式为 （2）电解液c可以是 （填编号）A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液（3）d为苯，其作用是 ，在加入苯之前对c应作何处理 （4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是（填编号） A.改用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源的电压 C.适当减小两极间的距离 D.适当降低电解液的温度（5）若c中用Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象是 12.将铝制品与另一种材料作电极，以某种溶液作电解液进行电解，通电后在铝制品与