2020学年高中化学 课堂10分钟达标 4.3 电解池2 新人教版选修4

4.3 电解池 21.(2020聊城高二检测)用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液,电解初期阴极和阳极分别析出的物质是()A.H2、Cl2B.Cu、Cl2C.H2、O2D.Cu、O2【解析】选B。溶液中的离子有Cu2+、K+、H+及Cl-、OH-五种离子,得电子能力Cu2+H+K+,失电子能力:Cl-OH-,所以电解初期:阴极:Cu2+2e-Cu,阳极:2Cl-2e-Cl2。2.(2020潍坊高二检测)把两个惰性电极插入500mL的AgNO3溶液中,通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积可以忽略),电极上析出银的质量大约是()A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg【解析】选B。首先应弄清楚两极的反应。阳极:4OH-4e-O2+2H2O;阴极没有氢气析出,则阴极反应为Ag+e-Ag。OH-的消耗导致了H+的增加,增加量为110-3molL-10.5L=510-4mol,即转移电子数510-4mol,析出银的质量为510-4mol108gmol-1=0.054g=54mg。【补偿训练】将含有0.400mol CuSO4和0.200mol KCl的水溶液1L,用惰性电极电解一段时间后,在一个电极上析出19.2g Cu,此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为()A.5.60LB.6.72LC.4.48LD.3.36L【解析】选C。电路中的确转移了0.600mol的电子,但溶液中仅有0.200mol的氯离子,其放电析出0.100mol的氯气。阳极放电的下一个产物应是氢氧根离子失电子转化成氧气,其量为0.400mol的电子转移,产生0.100mol的氧气。因此在阳极最终生成0.200mol的气体,在标准状况下的体积为4.48L。3.(双选)某电解池内盛有CuSO4溶液,插入两根电极,接通直流电源后,欲达到如下要求:阳极质量不变;阴极质量增加;电解液pH减小,则应选用的电极是()A.阴阳两极都用石墨B.铜作阳极,铁作阴极C.铁作阳极,铜作阴极D.铂作阳极,铜作阴极【解析】选A、D。解答本题的关键是选择阳极材料,因为阳极质量不变,则阳极应为惰性电极;阴极在电解过程中不放电,惰性电极、活性电极都可以。【易错提醒】阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的,放电情况与离子性质、溶液浓度、电流密度和电极材料有关。在理解以上放电顺序时要特别注意,如Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+在H+浓度小时放电能力排在H+前面,在H+浓度大时放电能力排在H+后面。Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+只在熔融状态下放电,而在水溶液里不放电。4.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示,电解总反应为2Cu+H2OCu2O+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0.1mol电子转移时,有0.1mol Cu2O生成【解析】选A。从反应中得知Cu在通电时失电子,在阳极放电,发生氧化反应,另一电极(石墨)作阴极,发生还原反应,2H2O+2e-H2+2OH-,相应的CuCu2O,转移0.1mol电子生成0.05mol Cu2O,故B、C、D项错。5.已知H2O2是一种弱酸,在强碱性溶液中主要以HO2-形式存在。目前研究比较热门的Al-H2O2电池,其电池总反应为2Al+3HO2-2AlO2-+OH-+H2O。现以Al-H2O2电池电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制备氢气(右池中隔膜仅阻止气体通过,b、c、d均为惰性电极)。试回答下列问题:(1)电极b是_极,电极反应式为_;(2)右池是_池,电极c的电极反应式为_;(3)通电2min后,Al电极质量减轻2.7g,则产生氮气的体积为_L(标准状况)。【解析】Al和b电极构成原电池,Al活泼易失电子发生氧化反应作负极,b作正极;c和d电极构成电解池,c作阳极,d作阴极,(1)电极b是正极,电极反应式为HO2-+2e+H2O3OH。(2)右池是电解池,电极c作阳极,电极反应式为CO(NH2)2-6e+8OHCO32-+N2+6H2O;(3)由电子守恒,2.7g Al失电子0.3mol,生成氮气0.3mol/6=0.05mol,在标准状况下的体积为1.12L。答案:(1)正HO2-+2e+H2O3OH(2)电解CO(NH2)2-6e+8OHCO32+N2+6H2O(3)1.126.【能力挑战题】(2020宿迁高二检测)如图中的A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,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中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点显红色,则该极的反应为2H+2e-H2,即该极为阴极,与电源的负极相连,所以a是正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl+2H2OH2+Cl2+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+2H2OH2+Cl2+2NaOH(3)Zn-2e-Zn2+Zn2+2e-ZnZnSO4溶液Zn(NO3)2溶液【补偿训练】(2020长沙高二检测)如图是电解饱和食盐水(含酚酞)的装置。有毒气体收集的氯化钠装置省略没有画出,两电极均是惰性电极。(1)a电极的名称_。(2)电解过程中观察到的现象:_。(3)确定N出口的气体最简单的方法是_。(4)电解的总反应离子方程式为_。(5)若将b电极换成铁作电极,写出在电解过程中U形管底部出现的现象_。【解析】根据电子的流向,可以判断a极的名称,a极连接的是直流电源电子流出的一极,为负极,因此,a极是电解池的阴极;那么b极为阳极,产物为Cl2,检验Cl2的方法是用湿润的淀粉KI试纸;当将b极改为铁电极时,铁失去电子变成阳离子进入溶液,与阴极放出H2后剩余的OH-结合,首先生成Fe(OH)2沉淀,然后转化为Fe(