化学选修4还学反应原理电解池原理练习

1、.考点二电解池、金属的腐蚀与防护(加试 )1电解池的原理及应用(1)电解池概念：把电能转化为化学能的装置。构成条件a有与电源相连的两个电极。b电解质溶液 (或熔融电解质 )。c形成闭合回路。电极名称及电极反应式(如图 )电子和离子的移动方向特别提醒电解时，在外电路中有电子通过， 而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。(2)分析电解过程的思维程序首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H 和OH )。然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：Ag Fe3 Cu2 H( 酸 )

2、Fe2 Zn2 H (水 ) Al 3 Mg 2 NaCa2 K 。.阳极：活泼电极S2 I Br Cl OH 含氧酸根离子。注意a阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质 )中的阳离子放电。 b.最常用、最重要的放电顺序：阳极：Cl OH ；阴极： Ag Cu2 H。c.电解水溶液时，K Al 3 不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K 、Ca、Na、Mg 、 Al 等金属。分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。题组一分类突破电解的规律1用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的

3、过程，并总结电解规律(用惰性电极电解 )。填写表中空白：(1)电解水型电解质电解总化学电解质溶液溶液(水溶液 )电极方程式pH物质方程式浓度复原含氧酸(如 H2SO4)强碱 (如阳极：NaOH)活泼金属的含阴极：氧酸盐 ( 如KNO 3、Na2SO4)(2)电解电解质型电解质电解总化学电解质溶液溶液(水溶液 )电极方程式pH物质方程式浓度复原无氧酸 (如HCl) ， HF阳极：除外阴极：不活泼金阳极：属的无氧阴极：酸盐 (如.CuCl 2) ，氟化物除外(3)放 H2 生碱型电解质电解总化学电解质溶液溶液( 水溶液 )电极方程式pH物质方程式浓度复原活泼金属的阳极：无 氧 酸 盐阴极：( 如

4、NaCl)(4)放 O2 生酸型电解质电解电解溶液溶液( 水溶液 )电极方程式总化学方程式质物质pH复原浓度不 活 泼 金属 的 含 氧阳极：酸 盐 ( 如阴极：CuSO4)复原措施探究(1)要使电解后的 NaCl 溶液复原，滴加盐酸可以吗？提示 不可以，电解 NaCl 溶液时析出的是等物质的量的Cl2和2H ，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。(2)要使电解后的 CuSO4 溶液复原，加入 Cu(OH) 2 固体可以吗？提示 应具体情况具体分析，若通电一段时间，CuSO4 未电解完 (即 Cu2未全部放电 )，使溶液复原应加入 CuO，而加入 Cu(OH) 2 会使溶液的浓度减小

5、；若Cu2 全部放电，又继续通电一段时间 (此时电解水 )，要使溶液复原应加入Cu(OH) 2223或 Cu (OH) CO ，若只加入 CuO，此时浓度偏大。(3)若用惰性电极电解 CuSO 溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)固体才能使电解质42.溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？提示4NA(4)通过以上分析，电解质溶液复原应遵循什么原则？提示 电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则， 即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。题组 1电解池工作原理1下列说法正确的是()A电解池工作时不一定发生化学反应B电解池中与直流电源正极相连的电极

6、是电解池的阳极C通电时，电子从电解池的阴极流出，并沿导线流回电源的负极D电解池中阴离子在阴极上发生氧化反应【解析】电解池工作时一定发生氧化还原反应，A 项错误；电解池中，电子从电源的负极流出， 转移到电解池的阴极上，C 项错误；电解池中阴离子在阳极上发生氧化反应，D 项错误。【答案】 B2如图所示是电解 CuCl2 溶液的装置， 其中 a、b 为直流电源的两极， c、d 为石墨电极。则以下有关此电解池的判断正确的是()A a 为负极， b 为正极Ba 为阳极， b 为阴极C电解过程中， d 电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度保持不变【解析】依据电流的方向可知，a 为正极， b 为负极， c

7、为阳极， d 为阴极。 d 极上的电极反应： Cu2 2e=Cu ，c 极上的电极反应：2Cl 2e=Cl2，溶液中的Cl浓度减小。【答案】C3某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在如图中，下列有关分析完全正确的是().选项ABCDa 电极阳极阴极阳极阴极d 电极正极正极负极负极Q 离子阳离子阳离子阴离子阴离子【解析】根据图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，根据电子流向知，c 是负极、 d 是正极、 a 是阴极、 b 是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，则 Q 是阳离子、 P 是阴离子，故选 B。【答案】 B4.如图所示： (1)当 K1

8、、K2 断开时， _片上有气泡产生，生成气体对应的离子方程式为 _。(2) 仅 K1 闭合时， _片上有气泡产生。生成气体对应的反应式为_。(3)仅 K2 闭合时， _片上有气泡产生，总电极反应为_。【解析】(1)此时锌与稀盐酸直接反应产生H2。(2)仅 K1 闭合时，Zn、Cu 和盐酸构成原电池， Cu 为正极，电极反应为 2H 2e =H2，因此铜片上产生气体。(3)此时为电解池， Cu 为阳极，失电子，电极反应为Cu 2e =Cu2 ， H在锌片上通电得电子产生H2，总电极反应为Cu 2HCl= CuCl2 H2。【答案】(1)锌Zn2H =Zn2 H2(2)铜2H 2e=H2通电(3)

9、锌Cu 2HCl= CuCl2H25如图， a、 b 是两根碳棒。以下叙述正确的是().A a 是阴极，发生还原反应Bb 是负极，发生氧化反应C滴加酚酞试液，b 极附近溶液颜色变红D铜片上的电极反应式是：Cu2 2e=Cu【解析】铜锌稀硫酸装置能自发的进行氧化还原反应，且符合原电池的构成条件，所以该装置是原电池；右边装置有外接电源，所以构成了电解池。a 极接原电池的正极，所以 a 极是阳极，故A 错误。 b 极接原电池的负极，所以b 极是阴极，故B 错误。随着反应的进行， a 极上氯离子放电生成氯气，b 极上氢离子放电生成氢气，所以b 极附近氢氧根离子浓度增大，溶液呈碱性， 滴加酚酞试液， b

10、 极附近溶液颜色变红，故 C 正确。铜片上氢离子得电子生成氢气，故D 错误。【答案】C【规律总结】判断电解池阴极、阳极的5 条依据(1)阳极：外接电源正极 阴离子流向 流出电子 发生氧化反应 产生气体 ( 或活泼电极溶解 )(2)阴极：外接电源负极 阳离子流向 流入电子 发生还原反应 析出金属， 质量增加题组 2电解池中电极方程式的书写6下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是()A电解饱和食盐水，阴极：Na e =NaB电解 CuCl2 溶液，阳极： 2Cl 2e=Cl2 C电解熔融 NaCl ，阴极： Na e=NaD电解 NaOH 溶液，阳极： 4OH 4e =2H2O O2【解

11、析】电解食盐水时，因放电能力H Na，所以阴极反应为2H 2e=H2 ，故 A 错。【答案】A7写出下列各物质电解时的电极反应式及总反应。(1)CuSO4 溶液：阴极 _；阳极 _；总反应 _。(2)Na2SO4 溶液：阴极 _；.阳极 _；总反应 _。(3)NaCl 溶液：阴极 _；阳极 _；总反应 _。【解析】(1)中离子有 H、 Cu2、 SO24 、OH ，故放电顺序为Cu2 H ； OH SO24。同样 (2)中 HNa； OH SO24。 (3)中 HNa； Cl OH 。【答案】 (1)2Cu2 4e=2Cu4OH 4e =O2 2H2O通电2CuSO4 2H2O= 2Cu O2

12、 2H2SO4(2)4H 4e=2H24OH 4e =O2 2H2O通电2H2O= 2H2 O2(3)2H 2e=H22Cl 2e =Cl2 通电2NaCl 2H2O= 2NaOH H2 Cl2 【规律总结】电极反应式的书写步骤(1)确定电极：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。阳极：活性电极为阳极，则自身失电子(2)确定电极反应惰性电极为阳极，则电解质溶液中阴离子失电子阴极：电解质溶液中阳离子得电子(3)分析离子种类：依据放电顺序，确定反应离子。(4)写电极反应式列物质、标得失；选离子、配电荷；配个数、巧用水。题组 3电解规律8用石墨作电极电解CuSO4 溶液。通电一段时间后，欲

13、使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的()A CuSO4B H2OCCuODCuSO45H2O通电【解析】用石墨电极电解CuSO4 溶液，发生反应：2CuSO42H2O= 2Cu 2H2SO4.O2，根据电解液的恢复依据“出什么，加什么 ”的原则，应向溶液中加入适量的CuO，C 项正确。【答案】 C9用石墨作电极，电解1 molL 1 下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH 保持不变的是()A H2SO4B NaOHCNa2SO4 DNaCl【解析】A 、 B、C 实质上是电解水，浓度增大，A 的 pH 减小， B 的 pH 增大， C 的pH 不变；用石墨作电极电解NaCl(aq) 时，

14、生成 NaOH，溶液中 c(OH )增大， pH 增大。【答案】C10下列有关用惰性电极电解AgNO3 溶液一段时间后的说法，正确的是()A电解过程中阳极的质量不断增加B电解过程中溶液的pH 不断升高C此时向溶液中加入适量的Ag2O 固体可使溶液恢复电解前的状况D电解后两极产生的气体体积比为21通电【解析】用惰性电极电解AgNO3 溶液，总的电解反应式为： 4AgNO3 2H2O= 4AgO24HNO3 ，阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故 A 错误，D 错误；由于生成 HNO3 ，溶液的 pH 降低， B 错误；要使溶液恢复电解前的状况要加入的物质应是4Ag O2，即Ag2O ，C 正确。【

15、答案】C.（3）电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极材料为石墨，电解质溶液为NaCl 饱和溶液。(2)饱和食盐水中可能存在的离子有 Na、 Cl 、 H、 OH，在电场中它们的移动方向是 Na、 H向阴极移动， Cl 、 OH向阳极移动。(3)电极反应式和电解反应的化学方程式现象电极反应式阴极生成气体2H 2e=H2阳极生成气体2Cl 2e =Cl2电解反应的化学方程式：通电2NaCl 2H2O= 2NaOH H2Cl2 (4)电解过程中， 由于阴极区 H浓度变小， 水的电离向生成离子的方向进行，使阴极区溶液中 OH 富集。因此，如果设法用隔膜阻止OH 移向阳极，则氢氧化钠可以在阴极附近的

16、溶液中富集，由阴极溶液可以得到 NaOH 。电解食盐水还可以得到另外两种重要的化工产品 Cl2 和 H2。2电镀(1)电镀的概念及目的： 应用电解原理， 在金属或非金属表面上镀上一薄层其他金属或合金的过程称为电镀。电镀的主要目的是增强抗腐蚀能力，改善其性能。(2)电镀池的构成： 金属电镀时， 通常以待镀金属为阴极，用含有镀层金属阳离子的溶液作电解质溶液，镀层金属作阳极。(3)电镀实例：在上述镀银过程中，发生的反应是( 写电极反应式 )：阴极： Ag e =Ag ；阳极： Ag e =Ag 。探究 升华 思考探究 铁制品上镀铜的实验装置如图所示.问题思考：(1)如果两极上的材料互换，还能在铁制品

17、表面上镀铜吗？为什么？【提示】不能。两极上的材料互换后，铁制品作阳极，不断溶解，溶液中析出的铜附着在铜片上。(2)电镀池应具有什么条件？电镀过程中电解质溶液的浓度如何变化？【提示】条件：镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液作电解质溶液。电镀过程中电解质溶液的浓度不变。(3)如果将装置中的阳极材料换为粗铜(含 Zn、Fe、 Au 杂质 )，阴极材料换为纯铜，试分析两极上发生的反应和电解质溶液浓度如何变化？【提示】阳极： Cu 2e =Cu2 ， Zn2e =Zn2 ， Fe 2e =Fe2， Au不活泼沉淀在阳极底部形成阳极泥。阴极：Cu2 2e=Cu，电解质溶液中Cu2浓度减小

18、。(4)如图所示的装置中，若电镀过程中有4 mol 电子转移，则阳极质量减少多少克？【提示】阳极反应式： Cu 2e=Cu2 ，若有 4 mol 电子转移，则阳极有 2 mol Cu失去电子，即阳极质量减少128 g。认知升华 1电镀铜与精炼铜的比较电镀铜精炼铜能量电能转化为化转变学能电能转化为化学能阳极纯铜粗铜 (含锌、银、金等材料杂质 )阴极待镀件纯铜材料阳极Cu 2e Zn2e =Zn2 、反应=Cu2 Cu 2e =Cu2 等阴极Cu2 2e =Cu反应.电解质反应后硫酸铜溶液中混有 Zn2硫酸铜溶液保溶液及等， Cu2浓度减小持不变其变化2.电解的有关计算(1)计算的原则阳极失去的电

19、子数阴极得到的电子数。串联电路中通过各电解池的电子总数相等。电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。(2)计算的方法根据电子守恒法计算：用于串连电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。电解计算时常用的定量关系为：4e 4H 4OH 2H2 O22Cu 4Ag 。4 电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、 K、 Ca、Mg 、 Al 等。a冶炼钠通电2NaCl(

20、熔融 )=2Na Cl2电极反应：阳极： 2Cl 2e =Cl2；阴极： 2Na 2e =2Na。通电2Al 2 O3 (熔融 )=4Al 3O2电极反应：阳极： 6O2 12e =3O2；阴极： 4Al 3 12e=4Al 。2金属的腐蚀与防护(1)金属腐蚀的本质.金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。(2)金属腐蚀的类型化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟其他物质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件

21、水膜酸性较强 (pH 4.3)水膜酸性很弱或呈中性负极Fe 2e =Fe2电极反应2H 2e正极222=H O 2H O4e =4OH总反应式Fe 2H2H222H2O=2Fe(OH)2=Fe2Fe O吸氧腐蚀更普遍(3)金属的防护电化学防护牺牲阳极的阴极保护法 原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属；b正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法 电解原理a阴极：被保护的金属设备；b阳极：惰性金属或石墨。改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。题组 1电解原理的应用.1关于电解NaCl 溶液，下列叙述正确的是()A电解时在

22、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，溶液呈棕色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，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【解析】电解食盐水时发生的反应：阳极： 2Cl 2e=Cl 2 ；阴极： 2H 2O 2e=H2 2OH ；通电总反应： 2NaCl 2H 2O=2NaOH H2 Cl 2 。对照分析选项，A 错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI 溶液后发生反应： Cl 2 2I=I 2 2Cl，溶液呈棕色，B 正确；阴极附近产生大量的OH ，滴加酚酞溶液后变红色， C 错误；电解后生成NaOH ，溶液呈碱性，

23、D 错误。【答案】B2以 KCl 和 ZnCl2 混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()A 未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D镀锌层破损后对铁制品失去保护作用【解析】电镀过程中Zn 与电源正极相连，若给原电池充电，则Zn 应接电源负极， A错误；导线中通过的电子，在阴极均被Zn2 得到，所以通过的电子与锌析出的物质的量成正比， B 错误；只要电流恒定，阴阳极得失电子的速率不变，所以电解反应速率不变，C 正确；镀锌层破损后，Zn 比铁活泼， Zn

24、 作负极、 Fe 作正极， Fe 被保护， D 错误。【答案】C3金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是()A 阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni2 2e =NiB电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和 Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和 Pt.【解析】本题为 “ 电解精炼铜 ” 的迁移应用。 A 项，阳极应发生氧化反应。C 项，溶液中的阳离子主要为Ni 2 ，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化性顺序，阳极反应为 Zn 2e =Zn2， Fe 2e=

25、Fe2 ，Ni 2e=Ni 2， Cu、 Pt 在该条件下不失电子，阴极反应为 Ni 2 2e=Ni ， Fe2、 Zn2 在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、 Ni 的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。【答案】D【规律总结】(1)电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl 2H通电2O=2NaCl H 2 Cl2 。(2)电镀时，待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，用含镀层金属离子的溶液作电镀液。(3)电解精炼铜时，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。(4)电解熔融 Al O制取铝，电解熔融氯化钠制取钠，电解熔融MgCl

26、2制取镁。23题组 2 有关电解的计算4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0.05 mol L 1 的CuCl2 溶液， B 池中加入0.1 molL 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 41B 11 2 1C 2 1 11D 21 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1Cl2 ，c 极上析出 Ag ，d 极上析出 O2。由电子守恒可得出：2e Cu Cl 2 2Ag 2O2，所以1a、b、 c、 d 四个电极上所析出物质的物质的量之比1 1 2 2 2 2 4 1。【答案】A.5在 25 时， 用石墨电极电解CuS