第二节-第2课时-电解原理

第2课时电解原理的应用学业要求核心素养建构1.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。2.能进行电解原理的有关计算。『知识梳理』一、电解饱和食盐水1.氯碱工业单元槽电解原理示意图2.原理分析及电极反应电解时U形管中，Cl－、OH－移向阳极，H＋、Na＋移向阴极。(1)阳极离子放电顺序：Cl－>OH－__________，电极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反应)(2)阴极离子放电顺序：H＋>Na＋，电极反应：2H＋＋2e－=H2↑(还原反应)。3.总反应化学方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－。[微自测]1.用惰性电极电解NaCl溶液，下列叙述正确的是()A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈褐色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色D.电解一段时间后，将全部电解质溶液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性解析用惰性电极电解NaCl溶液，阳极产物为Cl2，阴极产物为H2和NaOH，不是金属钠，A错误；NaOH溶液使酚酞溶液变红色，C项错误；因产物中生成NaOH，溶液不可能呈中性，D项错误。答案B二、电镀1.电镀是一种利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。2.电镀eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(阳极：镀层金属，电极本身发生氧化反应,阴极：待镀金属制品,电镀溶液：含有镀层金属离子的溶液))3.电镀的目的主要是增强材料抗腐蚀能力，也有许多电镀是为了美观或增加表面硬度。[微自测]2.在铁片上镀银，铁片作________极，电极反应式为________________________，银作________极，电极反应式为________________________，电镀液的浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。答案阴Ag＋＋e－=Ag阳Ag－e－=Ag＋不变4.电解精炼(以铜的电解精炼为例，粗铜含Zn、Fe、Ni、Au、Pt、Ag等)(1)装置与原理阳极材料用粗铜，阴极材料用纯铜，电解质溶液用硫酸酸化的硫酸铜溶液。(2)电解特点电解结束后，阳极泥中含有Au、Pt、Ag等，电解质溶液中的金属阳离子有Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋、Cu2＋，阴极得到精铜。[微自测]3.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)氯碱工业是非常重要的化工生产，在电解饱和食盐水时，在阴极上得到的产物为H2和NaOH()(2)电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阳极()(3)电解法精炼粗铜，用纯铜作阳极()(4)在镀件上电镀锌，用锌作阳极()(5)电解法精炼粗铜时，电解质溶液中各离子浓度一定不变()(6)在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√三、电冶金1.金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－=M。2.电解熔融的氯化钠可制取金属钠：阳极反应式：2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极反应式：2Na＋＋2e－=2Na；总反应：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑。[微自测]4.中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备，二是氯碱工业，三是金属钠的制备。下列关于这三种工业生产的描述中正确的是()A.电解法制金属钠时，阳极反应式：Na＋＋e－=NaB.电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性C.在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生D.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl－失电子解析A项，阴极反应式为Na＋＋e－=Na，错误；B项，氧化铝和氢氧化铝具有两性，在分离提纯时可用NaOH溶液将其溶解，过滤除去难溶物，再将AlOeq\o\al(－,2)转化成Al(OH)3，Al(OH)3热分解即得Al2O3，正确；C项，阴极产物为H2和NaOH，阳极产物为Cl2，错误；D项，阳极都是Cl－失电子，错误。答案B探究一电解原理的应用eq\a\vs4\al\co1(从氯碱工业电解原理提升系统思想)与方法[探究素材]1.氯碱工业的生产过程2.离子交换膜的分类和应用注意：在多交换膜的池中，离子迁移遵循电荷守恒，离子的迁移数目可能不相等。[探究题目]1.下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法中不正确的是()A.装置出口①处的物质是氯气B.出口②处的物质是氢气，该离子交换膜只能让阳离子通过C.装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋eq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑D.该装置是将电能转化为化学能解析出口①处是电解池的阳极区，溶液中的氯离子失电子生成氯气，A项正确；出口②处是电解池的阴极区，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，B项正确；电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氢气、氯气，离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－，C项错误；该装置是电解装置，是把电能转化为化学能，D项正确。答案Ceq\a\vs4\al\co1(电镀和电解精炼的对比分析提升)思辨意识[探究素材]电镀铜与精炼铜的比较

电镀铜精炼铜能量转变电能转化为化学能电能转化为化学能阳极材料纯铜粗铜(含锌、银、金等杂质)阴极材料镀件纯铜阳极反应Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋Cu－2e－=Cu2＋等阴极反应Cu2＋＋2e－=CuCu2＋＋2e－=Cu电解质溶液及其变化硫酸铜溶液浓度保持不变反应后硫酸铜溶液中混有Zn2＋等，Cu2＋浓度减小[探究题目]2.关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B.电解液的成分都保持不变C.阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋D.阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu解析A项，电镀时镀件作阴极，错误；B项，电解精炼铜时，电解液成分发生变化，错误；C项，电解精炼铜时，比铜活泼的金属杂质(如锌)，比铜更易被氧化：Zn－2e－=Zn2＋。答案Deq\a\vs4\al\co1(从多室电解池提升综合分析能力)[探究素材]多室电解池三室电渗析法处理Na2SO4废水解题模型：四步分析法第一步：弄清是原电池还是电解池，判断电极有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极第二步：根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类Na＋→通过ab⇒阴极→ab是阳离子交换膜SOeq\o\al(2－,4)→通过cd⇒阳极→cd是阴离子交换膜第三步：根据放电顺序写出电极反应式阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋＞Na＋，阴极的电极反应式为4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－；阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH－＞SOeq\o\al(2－,4)，阳极的电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。第四步：根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物阴极H＋放电生成H2，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH；阳极OH－放电生成O2，剩余H＋与迁移过来的SOeq\o\al(2－,4)生成H2SO4。[探究题目]3.现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。电解NaB(OH)4溶液可制备H3BO3，其工作原理如图。下列叙述错误的是()A.M室发生的电极反应式：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B.N室：a＜bC.产品室发生的反应是B(OH)eq\o\al(－,4)＋H＋H3BO3＋H2OD.理论上每生成1mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6L气体解析M室为阳极室，水中的氢氧根离子放电，2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，A正确。N室，水中的氢离子放电，生成氢氧根离子，原料室中钠离子移动到N室，NaOH浓度增大，B正确。原料室中的B(OH)eq\o\al(－,4)移向产品室，M室中生成的H＋移向产品室，二者反应生成产品，C正确。根据关系式：H3BO3～H＋～eq\f(1,2)H2，理论上每生成1mol产品，阴极室可生成标准状况下11.2L气体，D错误。答案Deq\a\vs4\al\co1(从电解在制备及环境的应用培养)创新意识[探究素材]电解应用拓展电解还可应用于物质制备(如制氢、氢氧化亚铁、纳米材料等)、环境保护(如废水处理等)和新技术等。[探究题目]4.工业上处理含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性工业废水常用以下方法：①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe作电极进行电解，经过一段时间后有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：(1)电解时的电极反应：阳极为________，阴极为________。(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)转变成Cr3＋的离子方程式：_____________________________________________________________________。(3)电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，简述理由_____________________________________________________________________。解析由于Cr(＋6价)的化合物毒性远高于Cr(＋3价)的化合物，将Cr(＋6价)转化为Cr(＋3价)，对废水进行处理是电化学知识在实际工业生产中的具体运用。在处理有关问题时，应注意思维的有序性：首先应考虑溶液中阴、阳离子的定向移动；然后再考虑阴、阳极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极：2H＋＋2e－=H2↑，阳极：Fe－2e－=Fe2＋，产生的Fe2＋在向阴极移动的过程中与向阳极移动的Cr2Oeq\o\al(2－,7)相遇，发生氧化还原反应：6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2Oeq\o\al(2－,7)转化为Cr3＋，同时Fe2＋也转化为Fe3＋，在以上电解的阴极反应及Fe2＋与Cr2Oeq\o\al(2－,7)的氧化还原反应中消耗了大量的H＋，溶液的pH不断变大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相应的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。若将Fe电极改为Cu电极，由于产生的Cu2＋不能将Cr2Oeq\o\al(2－,7)转化为毒性较低的Cr3＋，显然是不行的。在实际解题过程中，有时会根据Cr2Oeq\o\al(2－,7)的氧化性强于H＋，简单地将阴极反应当做是Cr2Oeq\o\al(2－,7)得到电子，这就会导致以后对试题中相关问题的处理含糊不清，这主要是没有将电解过程中的几个不同层次的问题有序地加以分析和处理所致。答案(1)Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O(3)在阴极反应及Cr2Oeq\o\al(2－,7)与Fe2＋反应的过程中，将消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促进Fe3＋、Cr3＋水解并最终转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀(4)不能因为阴极产生的Cu2＋不能将Cr2Oeq\o\al(2－,7)还原为Cr3＋探究二有关电解的计算eq\a\vs4\al\co1(从电解计算常见方法建构计算模型)[探究素材]电解池中有关量的计算方法：[探究题目]5.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是()A.2∶2∶4∶1 B.1∶1∶2∶1C.2∶1∶1∶1 D.2∶1∶2∶1解析由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～eq\f(1,2)O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为2∶2∶4∶1。答案Aeq\a\vs4\al\co1(从电解计算规律发展守恒观)[探究素材]1.电解过程中产生的H＋或OH－，其物质的量等于转移电子的物质的量。2.进行电解计算时，要注意电极放电顺序，确定不同阶段的电极反应。[探究题目]6.如图所示，若电解5min时，测得铜电极的质量增加2.16g。试回答：(1)电源中X极是________(填“正”或“负”)极。(2)通电5min时，B中共收集到224mL(标准状况)气体，溶液体积为200mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝________。(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL，则电解后溶液的pH＝________。解析(1)铜电极增重，说明银在铜电极析出，则铜电极为阴极，X为负极。(2)C中铜电极增重2.16g，即析出0.02molAg，线路中通过0.02mol电子。由4e－～O2，可知B中产生的O2只有0.005mol，即112mL。但B中共收集到224mL气体，说明还有112mLH2，则通过0.01mol电子时，Cu2＋已完全变为Cu单质。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005mol，则c(CuSO4)＝eq\f(0.005mol,0.2L)＝0.025mol/L。(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02molOH－，则：c(OH－)＝0.1mol/L，即pH＝13。答案(1)负(2)0.025mol/L(3)131.下列描述中，不符合生产实际的是()A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极解析电解池的阳极失电子发生氧化反应、阴极得电子发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应：Fe－2e－=Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生反应：Fe2＋＋2e－=Fe，使得到的Al不纯。答案A2.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()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。答案D3.下列关于电化学知识的说法正确的是()A.电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B.电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、CuD.电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2＋未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态解析A项，电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))阴极产物＋Cl2↑，错误；B项，阳极除铜放电外，比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电，但阴极上只有Cu2＋放电，正确；C项，根据金属活动性顺序可知，阴极上离子的放电顺序是Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Al3＋，Fe2＋和Al3＋不放电，Fe3＋得电子生成Fe2＋，不会析出铁和铝，在阴极上依次生成的是亚铁离子、铜、氢气，错误；D项，电解CuSO4溶液，阴极析出Cu，阳极生成氧气，应加入CuO或CuCO3。答案B4.将含有0.4molCu(NO3)2和0.4molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2gCu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)()A.3.36L B.5.6LC.6.72L D.13.44L解析根据电解原理，阴、阳两极发生的电极反应为：阴极：Cu2＋＋2e－=Cu，阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑。由题意知，在阴极上析出Cu：eq\f(19.2g,64g·mol－1)＝0.3mol，则转移电子0.6mol，根据电子得失守恒分析，阳极上除Cl－放电外，OH－也会放电产生O2，即4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，经计算可知得到Cl20.2mol，得到O20.05mol，故阳极放出气体的总体积为：(0.2mol＋0.05mol)×22.4L·mol－1＝5.6L。答案B5.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是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：①电解池中X极上的电极反应式是_____________________________________________________________________。②Y电极上的电极反应式为_____________________________________________________________________，检验该电极反应产物的方法是_____________________________________________________________________。③该反应的总反应方程式是_____________________________________________________________________。(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是________，电极反应式为_____________________________________________________________________。②Y电极的材料是________，电极反应式为_____________________________________________________________________。解析(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－=H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比Cu弱的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋。答案(1)①2H＋＋2e－=H2↑②2Cl－－2e－=Cl2↑把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色③2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)①纯铜Cu2＋＋2e－=Cu②粗铜Cu－2e－=Cu2＋基础巩固1.观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是()A.装置①工业上可用于生产金属钠，电解过程中石墨电极产生金属，此法也可用于生产活泼金属镁、铝等B.装置②中随着电解的进行左边电极会产生红色的铜，并且电流表示数不断变小C.装置③中的离子交换膜只允许阳离子、阴离子和小分子水通过D.装置④的待镀铁制品应与电源正极相连答案B2.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是()A.通电后，Ag＋向阳极移动B.银片与电源负极相连C.该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－=AgD.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初解析铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－=Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。答案C3.(2020·浙江1月选考，18)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是()A.电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气B.离子交换膜为阳离子交换膜C.饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d处出D.OH－迁移的数量等于导线上通过电子的数量解析电解池的阳极发生氧化反应，氯离子放电生成氯气，所以电极A为阳极，故A项正确；在电极B上有水电离的H＋放电生成氯气与OH－反应，所以用阳离子交换膜隔开，允许Na＋透过，饱和NaCl溶液从a处进入，NaOH溶液从d处流出，故B项、C项正确；因用阳离子交换膜隔开，OH－不能透过，故D项错误。答案D4.利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A.电解时以纯铜作阳极B.电解时阴极发生氧化反应C.粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－=Cu2＋D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥解析电解精炼铜时，粗铜应作阳极，纯铜作阴极，故A错误；阳极与电池的正极相连，发生氧化反应，阴极与电池的负极相连，发生还原反应，故B错误；粗铜连接电源的正极，发生氧化反应，故C错误；金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu>Ag>Pt，因此Ag、Pt不会放电，以单质形式在阳极附近沉积下来，故D正确。答案D5.以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生气体的物质的量为0.0100mol，则阴极上析出铜的质量为()A.0.64g B.1.28gC.2.56g D.5.12g解析2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO40.0200mol0.0100molm(Cu)＝0.0200mol×64g·mol－1＝1.28g。答案B6.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()A.a为正极，b为负极；NaClO和NaClB.a为负极，b为正极；NaClO和NaClC.a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl解析有关反应有2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分作用，Cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。答案B7.某溶液中含有溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A.阴极只析出H2B.阳极先析出Cl2，后析出O2C.电解最后阶段为电解水D.溶液pH不断增大，最后为7解析电解质溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(H＋)＝3∶3∶2，开始电解产生H2和Cl2，之后相当于电解NaCl溶液，生成NaOH，最后相当于电解水，因而pH>7，阴极只生成H2。三个阶段分别为电解HCl、NaCl、H2O。答案D8.三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法不正确的是()A.可用铁作阳极材料B.电解过程中阴极附近溶液的pH升高C.阳极反应方程式为2Cl－－2e－=Cl2↑D.1mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1mol电子解析由题意知电极反应，阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－=H2↑，阴极溶液呈碱性，pH升高，故A错误，B、C正确；由Ni2＋→Ni3＋，失去1mole－，外电路中转移1mole－，即Cl－失去1mole－，H＋得到1mole－，D正确。答案A9.在水中加等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，将所得溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量比为()A.35.5∶108 B.16∶207C.8∶1 D.108∶35.5解析溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀：Ag＋＋Cl－=AgCl↓、Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而电解NaNO3溶液，实质就是电解水，电解方程式为2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)∶m(H2)＝(1mol×32g·mol－1)∶(2mol×2g·mol－1)＝8∶1，即C项正确。答案C10.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A.通电后中间隔室的SOeq\o\al(2－,4)向正极迁移，正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O－4e－=O2＋4H＋，负极区溶液pH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成解析A项正极区发生的反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SOeq\o\al(2－,4)向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，阴离子增多，中间隔室的Na＋向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负极区产生OH－，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，当电路中通过1mol电子的电量时，生成0.25molO2。答案B11.某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：(1)电源A极的名称是________。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________。(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是________。(4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是________(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是________(填化学式)。(5)装置丁中的现象是____________________________________________。解析(1)这是一个串联电解装置，乙中F极出现红色，说明在F极放出H2，生成NaOH，F为阴极，B为负极，A为正极。(2)甲池电解CuSO4溶液：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(3)乙池电解NaCl溶液：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，V(Cl2)∶V(H2)＝1∶1。(4)丙装置是给铜镀银，银应为阳极，铜为阴极，G为银，电镀液为AgNO3溶液。(5)丁装置是胶体的电泳，Fe(OH)3胶体胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，阴极区颜色变深。答案(1)正极(2)2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4(3)1∶1(4)银AgNO3(5)Y极附近红褐色变深能力提升12.电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题：(1)如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_____________________________________________________________________，电解过程中Li＋向________(填“A”或“B”)电极迁移。(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为___________________________________________________________________。若改用氯化铝水溶液作电解液，则阴极产物为________。解析(1)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体生成，可知NOeq\o\al(－,3)被还原为NO2，电极反应式为NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋e－=NO2↑＋H2O。(2)根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B区产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，电解过程中Li＋向B电极迁移。(3)在钢制品上电镀铝，故钢制品作阴极，与电源负极相连。由于电镀过程中“不产生其他阳离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)形式存在，则电镀过程中阴极电极反应式为4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)。若电解液改为氯化铝水溶液，水溶液中得电子能力Al3＋<H＋，故阴极上的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。答案(1)aNOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋e－=NO2↑＋H2O(或NOeq\o\al(－,3)＋4H＋＋3e－=NO↑＋2H2O、2NO＋O2=2NO2)(2)LiOH2Cl－－2e－=Cl2↑B(3)负4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)H213.下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL(标准状态)气体。回答：(1)直流电源中，M为__________极。(2)Pt电极上生成的物质是______，其质量为______g。(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶______∶______∶_____________________________________________________________________。(4)AgNO3溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH__________________________________________________，硫酸的浓度________，硫酸的pH________。(5