时　电解原理的应用

1、第2课时 电解原理的应用课时训练基础过关1.一定温度下,pH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pH<a,则该电解质可能是(B)A.NaClB.H2SO4C.CuCl2D.Na2SO4解析:用惰性电极分别电解NaCl、H2SO4、CuCl2、Na2SO4四种溶液时,其实质分别为电解:H2O和Cl-、H2O、CuCl2、H2O,故一段时间后各溶液的pH变化为增大、减小、增大、不变,只有H2SO4符合题意。2. 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+<Ni2+<C

2、u2+)(D)A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2+2e-NiB.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt解析:阳极发生氧化反应,其电极反应式Ni-2e-Ni2+,Fe-2e-Fe2+,Zn-2e-Zn2+,A错误;电解过程中,阳极失电子的有Fe、Zn、Ni,阴极析出的是镍,依据电子守恒,阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等,B错误;电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Zn2+、Ni2+,C错误;粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,按照还原性顺序,Zn、Fe、Ni失电

3、子被氧化,铜和铂不失电子沉降在电解池底部形成阳极泥,电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,D正确。3.下列有关两个电化学装置的叙述正确的是(B)A.图,电流形成的完整过程是:负极Zn-2e-Zn2+,电子经导线流向正极,正极Cu2+2e-CuB.图,在不改变总反应的前提下,可用Na2SO4替换 ZnSO4,用石墨替换Cu棒C.图,通电后H+和Na+先从阳极区移动到阴极,然后阴极才发生反应2H+2e-H2D.图,通电后,由于OH-向阳极迁移,导致阳极附近pH升高解析:活泼金属锌失去电子,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,电子沿导线流向正极,正极Cu2+2e-Cu,内电路离子的定向移动,构成

4、闭合回路,才是电流形成的完整过程,A错误;Na2SO4替换ZnSO4,负极仍是锌放电,原电池中的铜本身未参与电极反应,所以可用能导电的石墨替换Cu棒,B正确;溶液中氢离子来源于水的电离,氢离子浓度很小,所以通电后Na+先从阳极区移动到阴极,阴极周围的水电离出氢离子在阴极放电,C错误;阳极是氯离子放电,生成氯气,氯离子放电结束后是水电离出的氢氧根离子放电,导致阳极附近pH降低,D错误。4.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(D)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

5、阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触解析:碳棒在蛋壳内,溶液中的Cl-在该极失电子被还原,溶液的碱性不增强,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气体通过,D项正确。5.用石墨作电极电解200 mL CuSO4溶液,电解过程中电子转移的物质的量n(e-)与产生气体的体积V(标准状况)的关系如图所示。下列说法正确的是(C)A.电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2 mol·L-1B.电解后所得溶液中c(H+)=2 mol·L-1C.当n(e

6、-)=0.6 mol时,V(H2)V(O2)=23D.当电解后的溶液中加入16 g CuO,则溶液可恢复为电解前的浓度解析:从曲线的变化趋势可知,当转移0.4 mol e-时,CuSO4消耗完,由Cu2+2e-Cu可求得电解前n(CuSO4)=0.2 mol,其浓度为1 mol·L-1,电解得到稀硫酸,根据硫元素守恒可知n(H2SO4)=0.2 mol,n(H+)=0.4 mol,若电解后溶液体积不变,则c(H+)=2 mol·L-1,实际上溶液体积减小,则c(H+)>2 mol·L-1,当n(e-)=0.6 mol时,阴极先发生反应:Cu2+2e-Cu(消

7、耗0.4 mol e-),再发生反应:2H+2e-H2,生成0.1 mol H2,阳极只发生反应:4OH-4e-2H2O+O2,生成0.15 mol O2,故 V(H2)V(O2)=23,如果电解过程中仅发生反应:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2,加入0.2 mol CuO可使电解质溶液恢复为电解前的浓度,实际上电解后期发生反应:2H2O2H2+O2。6. 1 L某溶液中含有的离子如下表:离子Cu2+Al3+NCl-物质的量浓度(mol/L)11a1用惰性电极电解该溶液,当电路中有3 mol e-通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是(

8、A)A.电解后溶液的pH=0B.a=3C.阳极生成1.5 mol Cl2D.阴极析出的金属是铜与铝解析:电解过程分三个阶段,开始阶段Cu2+与Cl-放电(转移 1 mol e-),然后是Cu2+与水电离出的OH-放电(转移 1 mol e-),最后相当于电解水(转移1 mol e-),在第二个阶段由:2H2O-4e-4H+O2 4 4 1 mol1 mol知共产生1 mol H+,其浓度为1 mol/L,故pH=0,A正确;由电荷守恒知:a为4,B错;阳极产生Cl2一共为0.5 mol,C错误;在水溶液中Al3+不放电,故阴极析出的金属中没有铝。7. 与如图有关的下列叙述正确的是(B)A.a为

9、直流电源的负极B.用该装置制白铁(镀锌铁),d为铁电极C.用该装置精炼铜,d为粗铜电极D.c、d均为石墨电极电解饱和食盐水时,c电极附近pH升高解析:从图示看,该装置是电解池,a是正极,c是阳极,b是负极,d是阴极;若用于精炼铜,c为粗铜电极;电解饱和食盐水时,d电极附近pH升高;作镀锌铁时,d为铁电极;正确的叙述只有B。8.按如图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示(D)c(Ag+)c(N)a棒的质量b棒的质量 溶液的pHA.B.C.D.解析:分析图示可知:Ag为阳极,Fe为阴极,则该装置为电镀池(铁上镀银),电解质溶液浓度及pH不变。9. 按要求对下图中两极进行必要的

10、连接并填空:(1)在A图中,使铜片上冒H2气泡。请加以必要连接,则连接后的装置叫。电极反应式:锌板:;铜板:。 (2)在B图中,使a极析出铜,则b析出。加以必要的连接后,该装置叫。电极反应式:a极: ;b极:。经过一段时间后,停止反应并搅匀溶液,溶液的pH(填“升高”“降低”或“不变”),加入一定量的后,溶液能恢复至与电解前完全一致。假设Cu(NO3)2的量足够多 解析:(1)在A图中,使铜片上冒H2气泡,则铜片作正极,锌作负极,该电池属于原电池,锌电极上失电子发生氧化反应,铜电极上氢离子得电子发生还原反应。(2)在B图中(a、b都为惰性电极),使a极析出铜,电极材料不能得

11、失电子,所以该装置是电解池,a是阴极,b是阳极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气;由于消耗OH-,故溶液的pH减小;根据“析出什么加入什么”的原则加入物质应该是CuO。答案:(1)连接画线略原电池Zn-2e-Zn2+2H+2e-H2(2)O2电解池C+2e-Cu4OH-4e-O2+2H2O降低CuO能力提升10. 用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为910,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是(D)A.用石墨作阳极,铁作阴极B.阳极的电极反应式:Cl-+2OH-2e-ClO-+H2OC.阴极的电极反应式:2H2O+2e-H2+2OH-D

12、.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+N2+2CO2+5Cl-+H2O解析:D项,控制溶液pH为910,溶液呈碱性,离子方程式应为2CN-+5ClO-+H2ON2+2CO2+5Cl-+2OH-。11.电化学降解N的原理如图所示。下列说法中不正确的是(D)A.铅蓄电池的A极为正极,电极材料为PbO2B.铅蓄电池工作过程中负极质量增加C.该电解池的阴极反应为2N+6H2O+10e-N2+12OH-D.若电解过程中转移2 mol电子,则交换膜两侧电解液的质量变化差(m左-m右)为10.4 g解析:根据图知,电解槽右边部分N元素化合价由+5价变为0价,所以硝酸根离子发生还原反应,则AgPt电

13、极为阴极、Pt电极为阳极,所以A是正极、电极材料为PbO2,A正确;铅蓄电池工作过程中负极为Pb失电子生成硫酸铅,所以负极质量增加,B正确;阴极上硝酸根离子得电子发生还原反应,电极反应式为2N+6H2O+10e-N2+12OH-,C正确;转移2 mol电子时,阳极(阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+)消耗1 mol水,产生2 mol H+进入阴极室,阳极室质量减少18 g;阴极的电极反应式为2N+6H+10e-N2+6OH-,转移2 mol电子,阴极室中放出0.2 mol N2(5.6 g),同时有2 mol H+(2 g)进入阴极室,因此阴极室质量减少3.6 g,故膜两侧电解液的质量变化

14、差(m左-m右)=18 g-3.6 g=14.4 g,D错误。12. 据图回答下列问题:(1)甲池是装置,电极A的名称是 。 (2)甲装置中通入CH4的电极反应式为  乙装置中B(Ag)电极的电极反应式为 , 丙装置中D极的产物是(写化学式)。 (3)一段时间后,当丙池中产生112 mL(标准状况下)气体时,均匀搅拌丙池,所得溶液在25 时的pH=(已知:NaCl溶液足量,电解后溶液体积为500 mL)。若要使丙池恢复电解前的状态,应向丙池中通入(写化学式)。 解析:(1)甲池中一极通入甲烷,另一极通入氧气,所以甲池为甲烷燃料电池,通入甲烷的一

15、极为负极,通入氧气的一极为正极,A与正极相连,所以A为阳极。(2)CH4在负极上失电子,碱性条件下生成碳酸根,甲装置中通入CH4的电极反应式为CH4+10OH-8e-C+7H2O;乙装置中B(Ag)电极为银离子得电子,其电极反应式为Ag+e-Ag;丙装置中D极为阴极,电极上H+放电生成氢气,H+是由水电离产生的,所以D极的产物是H2和NaOH。(3)设电解后氢氧化钠的物质的量浓度是x,丙池中产生112 mL气体,则氢气的体积与氯气的体积相同均为 56 mL,2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH 22.4 L 2 mol 0.056 L 0.5 L×x则x=0.01 mol/L

16、,则c(H+)=10-12 mol/L,所以溶液的pH=12。由于电解生成H2和Cl2从溶液中逸出,所以应加两者的化合物,即通入HCl。答案:(1)原电池阳极(2)CH4+10OH-8e-C+7H2OAg+e-AgH2和NaOH(3)12HCl13. 认真观察下列装置,回答下列问题:(1)装置B中PbO2上发生的电极反应为  (2)装置A中总反应的离子方程式为  (3)若装置E的目的是在铜上镀银,则X为 ,极板N的材料为。 (4)若装置E中X为海水,极板N的材料为惰性电极,极板M的材料为钢铁设备,这种保护钢铁设备的方法叫  (5)当装置A中Cu电极质量改

17、变6.4 g时,装置D中产生的气体体积为(标准状况)。 解析:(1)B和C装置构成原电池,铅作负极,二氧化铅作正极,原电池放电时,正极上二氧化铅得电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅,发生还原反应,电极反应式为PbO2+2e-+4H+SPbSO4+2H2O。(2)A是电解池,左边Pt作阴极,右边Cu作阳极,阳极上Cu放电,阴极上氢离子放电,装置A中总反应的离子方程式为Cu+2H+Cu2+H2。(3)电镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极,电解质溶液中阳离子和镀层金属相同,若装置E的目的是在某镀件上镀银,则X为硝酸银溶液,N作阳极,应该是银。(4)M作阴极,为外加电流的阴极保护法。(5)当装置A中Cu电极质量改变6.4 g时,n(Cu)=0.1 mol,