高中化學競賽,大學化學自招,《電解原理》,法拉第定律,專題訓練

1、高中化學奧林匹克競賽輔導H1.ODS元索的相對ISi r JJi S4,CJ3LiBc 9.012B KULCU.OLN14.0O16 00F1-.00NC1SNI 22*99Mg2-4 JlAI二飛Sj2S.09P 3O.9T7S幾Q-Cl35 45Ar39 5K iJ0CaK.nsSC44.?6Ti4788V50.94Cr52.00MtlSwF#55 85CO 5893Ni589Cb63.55Za55 JgGt 726LAB7452Se i390Ki830Rb旣 S7j62YZr1J12Nb 251Mo密衛(wèi)4TC9S.91RjU101 1TJI 1Q2JPd1064A107 JCd112.

2、4InIM-SSil118.7Sb )2) TC1276159XC UlSCftBa137313-L-.Hf 78.5TaISO.?W侶3.耳RC1862Os1.2Ii1922PrWIlAII 仰0H300.6TI2=1 4Pb307JJQ90PO310AtI-IOJRil沖Fr22IbJ e-Ij電解原理專題訓練1. 電解的概念：使直流電通過電解質溶液而發(fā)生氧化還原反應的過程叫做電解。電解是將電能轉 變?yōu)榛瘜W能的過程。2. 電解池的形成條件：電源，兩極導電的電極材料，電解質溶液，構成閉合回路。3. 電解池反應：連接電源正極的叫做陽極，陽極發(fā)生氧化反應； 連接電源負極的叫做陰極，陰極發(fā)生還原反

3、應。4. 常見陰陽離子得失電子能力的強弱順序：稀硫霰電解實際上是電解水。反時間電解晞硫酸勺可增大KS度,pH降低NaD與水作用放出DHt溶戒為NROH,電解NaOH藩液實際上電解水*悅吋間電解 NaOH幣液,導致NaOH濃度增大,pH增大.電解CUSol溶港時,在陰極析岀Cg陽極放出0 ,水的電離平衡逍到破壞,毓酸娥度增大、 PH值降低1.2.X業(yè)工常用惰性電極石墨電解飽和NaHSo3溶液來制備保險粉 Na2S24試寫出電極反應和電解反應。解答悔和N粗HSO溶液中存在下列離子*陽離孔N計和陰離子J HSC-和OH-由于反應是HSOr 一 SJUrS元盍化合價降低.被還珈THSOr作氧化劑* 因

4、此HSQI應該是在陰極放電，在陽扱放電的應該是0H.丙此電極反應可以 寫為：陽扱 i 40H- - 4 Q+2HQ陰拓 4HS+矗一2S0J-十40H-電解反應* 4NaHSO3 盟 2Na0i0 t +2HaO例2.(法拉第電解定律的應用)2. 用作人體心臟起搏器的電池規(guī)格與通常的電池有很大的不同。女口，要求是一次電池，輸出功率只需幾個毫瓦，能連續(xù)工作若干年，其間不需要維護保養(yǎng)，并且有很好的可靠性，工作溫度與人體正常體溫(37.4 C 相適應?；瘜W家設想由 Zn2+Zn和H+O2, Pt兩電極體系構成“生物電池”。若該 “生物電池”在低功率下工作，人體就易于適應Zn2+的增加和H +的遷出。

5、請回答下列問題：(1) 寫出該電池的電極反應和電池反應。(2) 如果上述電池在 0.8V和4.0 1-0W的功率下工作，該“生物電池”的鋅電極的質量為 5.0g, 試問該電池理論上可以連續(xù)工作多長時間才需要更換？(已知：鋅的相對原子質量為65.39 ,法拉第常數(shù) F=96500Cmol )本題最重要的是通過計算學習法拉第電解定律.其中金屬溶解或放出的物質 的量機/M與轉移的電子有一定的關冢.對于本題的鋅而言，每溶解1 mol ZrI變 1 mol Z0就要轉 2mol電子価IInOI電子電蜀等于1. 610CX6. 02XIOslJ個mol=96 500 Cmol = l F因此法拉第電解定律

6、可表示為：址巴.F = Q.變璀得其中川為金屬的化合價翊為電解時溶解或析出的JIjr、質量扌M為金屬的摩爾質量,F為法拉第常數(shù);Q為電解過程中所通的電量,即Q =迪G為電IS的電流強度“為通電時間匚 簡薯如下， 電極反應：負極I Zn-Ze Zn片正扱：l2C2H+ + 2e H2Or總反應：Zn + l2O -h 2 H1 2Zni + HPO 電流=功率/電壓=4* OXlO-電鍍的定義：應用電解原理，在一些金屬表面鍍上一簿層其他金屬或合金的過程。電鍍的目的是為了改變物體表面的性質。 80=5. OXIOAJ5. OgZn溶解放出電 量為(5. 0/65. 39)X2X96 500C*輸岀

7、5. OXlO-電鍍池的要求：（1）陰極材料為待鍍器件，陽極材料為鍍層金屬；（2）電鍍液：含鍍層金屬離子的溶液；A電流時可維持的時間=電t 電流=(5.0/6St 39)X2X96 500 CC5. OX10j)=3. 0XIOe秒=9 5 年估.A9. 6 年均可人變式訓練：1.下圖為陽離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖。下列說法不正確的是(D)A. 從E 口逸出的氣體是 H2B. 從B 口加入含少量 NaoH的水溶液以增強導電性C. 標準狀況下每生成 22.4L C1 2，便產生2mol NaOHD. 粗鹽水中含 Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等離子，精制時先加 Na2CO3溶

8、液解析：從圖中觀察的移動方向*知左邊為陽極，右邊為陰扱、故A、BiE確以據(jù)SNaCl+ 2HaO22NaOH t Cla f .可卻標準狀況下每生戒22.4 LCd便產電2 mol NaOHiC頊正水中含CaJ MKFe5+. SOf等離子,精制時先加Bad溶液山 項錯鳳2. (2007北京理工自招)電解IOOmL含c(H+)=0.30molL的下列溶液，當電路中通過 0.04mol電子時，理論上析出金屬質量最大的是(C)A.0.10molL Ag +B.0.20molL Zn 2+C.0.20molL CU 2+D.0.20molL Pb 2+3. (2012浙江化競)氣態(tài)廢棄物中的H2S可

9、用電化學的方法轉化為可利用的硫：配制一份電解質溶液，主要成分為： K4Fe(CN)6(200gL)和KHCO 3(60gL);通電電解，通入 H2S氣體。過程中涉 及H2S轉化為硫的總反應：2Fe(CN)63-+2CO32-+H2S=2Fe(CN)64-+2HCO3-+S,則下列說法不正確 的是(A)A. 電解過程中的陽極反應為：Fe(CN) 62- e-=2Fe(CN) 63-B. 電解過程中陰極附近溶液的PH升高C. 電解過程中每處理1mol硫化氫氣體，理論上轉移電子2molD. 該處理方法理論上不需要補充電解質溶液4. 現(xiàn)有200 mL含KNO 3和CU(NO 3)2的混合溶液，其中 c

10、(NO3- )=3mol -l,L用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到2.24L氣體(標準狀況)。假定電解后溶液體積仍為200 mL L下列說法不正確的是(C )A.電解過程中共轉移 0.4mol電子B.原混合液中c(K+)為2.0mol -lLC.電解得到的CU的質量為6.4gD.電解后溶液中c(H+)為0.1mol -lL【解析】電解剛開始時發(fā)生的是電解銅離子的反應，方程式為2Cu2+ +2H2O = 2Cu+4H+O2;1molCu產生0.5molO2之后陰陽極都產生了氣體，說明這時Cu2+已全部反應完畢，現(xiàn)在是電解水2H2O= 2H2 +O 1molH2O產生1mol

11、H2與0.5molO2;要使陰陽極產生的氣體相等，即氫氣與氧 氣總量相等，設銅離子amol,被電解的水為 bmol ,貝U 0.5a+0.5b=b解得a=b,即被電解的水與銅離子物質的量相等。由于陰陽極產生氣體均為2.24L ,即0.1mol ,又由于陰極的 出都由水產生，故被電解的水為 0.1mol ,銅離子為0.1mol; 200mL溶液中NOM 3molL ,即n(NO3-)=0.6mol。由 于硝酸銅中0.1mol銅離子對應 0.2molNO3-,故溶液中屬于硝酸銅的n(NOj)=ONmoI L n(KNO 3)為0.3-0.2=0.1mol L 即 n(K+)為 0.1mol L c

12、(K+)=0.1 0.2=0.5mol/溶液中新產生的 H+都是由電解銅離子 產生，銅離子01mol可產生氫離子0.2mol見方程式L故溶液中n(H+)為0.2mol L C(H +)=0.2 0.2=1molJL5.用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液L通電一段時間后L向所得的溶液中加入 0.1 mol CUO后L溶液恰好恢復到電解前的濃度和PH。則電解過程中轉移的電子數(shù)為( D )A.0.1molB.0.2molC.0.3molD.0.4mol6.以石墨作陰極，銅作陽極電解飽和NaCl溶液，電解開始約 30s,陽極附近略顯白色渾濁，然后開始出現(xiàn)橙黃色渾濁，進而生成較多的橙黃色沉淀。下列說法正

13、確的是（D）A.陽極反應為：Cu-2e-=Cu2+B.水被電解后析出的白色渾濁物為NaClC. 橙黃色渾濁物是CuClD.橙黃色沉淀可以用氨水溶解解：首先是陽極的銅失去電子， 形成亞銅離子，與Cl-結合為白色沉淀 CuCl ,反應一段時間后，氫 離子放電導致溶液堿性，有過剩的 OH-,亞銅離子與 OH-結合為CuOH（黃色沉淀），CUoH很不穩(wěn) 定，易脫水變?yōu)橄鄳难趸?CU2Cu2可以溶解在氨水中，形成二氨合銅（I）配離子Cu（NH 3）2+。陽極：Cu-2e- +Cu +2Cl-=2CuCl J （白色）陰極：2H2O+2e- =H2 +2OH-CuCl+OH -=CuOH （橘黃色）C

14、uOH+2NH 3=Cu（NH 3）2+ +OH-7. （2017上海交大自招）通以相等的電量，分別電解等濃度的硝酸銀和硝酸亞汞（亞汞的化合價為+ 1價）溶液，若被還原的硝酸銀和硝酸亞汞的物質的量之比為2: 1 ,則下列說法正確的是 （D ）A. 在兩個陰極上得到的銀和汞的物質的量之比為2 : 1B. 在兩個陽極上得到的產物的物質的量不相等C. 硝酸亞汞的化學式為HgNO 3D. 硝酸亞汞的化學式為 Hg 2（NO 3）2通過相同的電融.即電路中轉移相同的電子數(shù)+電解涪?ft時，陰極反應井別為AJT+卑一一, Hg+- Ngf所以兩電扱上得到的金屬 也 He物質的量相同故A* Bffit于被還

15、原的航琦戡 銀）譏硝戢亞汞）=2 Z h 學式為AKN（J則晞酸亞汞牝學式不能為HgN（ 只能 JNC）2 8. （雙選）將質量相等的銅片和鉑片插入硫酸銅溶液中，銅片與電源正極相連， 鉑片與電源負極相連，以電流強度1A通電10min ,然后反接電源，以電流強度 2A繼續(xù)通電10min。下列表示銅電 極、鉑電極、電解池中產生的氣體的質量 （g）和電解時間（min）的關系圖正確的是（ BC ）ABCD解新：第一次通電10 mln,在銅L極（陽極）發(fā)生皺化反應為- -C在鉗電扱陰 極）發(fā)生還原反應為Gi3+專站一 CU,鉗電極質雖增大,銅電極質量域小倆扱均無氣體生 成*由此推知選項A錯誤E第二次通電

16、時間相同但電流是第一次的兩借,且兩極交換此 時柱銅電極（陰極）塊生反應為CIlH+ 2*Gu根據(jù)電子得失守恒原則第二次通電的前 5 Tm班即IO-15 Inin）在鉗電極（陽極）發(fā)生反應為Gl2廠一CM+ ,鈾電扱上銅全部放電 完*之后5min（fiP 15-20 min）在鈉電SK陽概）發(fā)生反應為刀1心-4貞一Q f +4Hj 根據(jù)分析對照題中黃系圖、推知選項IkC正確，選項D錯俁。9. （雙選）鹽溶液進行電解時，在一段時間內析出金屬的量取決于（BD ）A.電極的性質B.電流強度C.所加電壓D.金屬離子的價數(shù)H 根據(jù)法拉第電解定律m知答案為BDQ解：MF10. （2007清華自招）寫出兩種電

17、解原理制金屬鈉的方程式。電解分析電解堀融的氯化鈉：2NaCi -2Na + Clz 電解電解熔融的氫氧化z4NaOH 4Na2H2O+O2 f11. (2011北大自招)如圖發(fā)生電解。已知通電電解不久后，b極附近出現(xiàn)淺紅色。試寫出af電極反應式。9溶液酚釀解：由于電解硫酸鈉溶液相當于電解水。b極附近出現(xiàn)淺紅色，說明b極有OH-產生，說明b極跟直流電的負極相連，a為陽極，b為陰極，C為陽極，d為陰極，e為陽極，f為陰極。因此相應反 應為：at40H-4e * 2Hi0C fbj2H3O + Z 20H +Hi tCI 2HaO-4 4H+0 td t C+ + 2e- *F CUCi 2C1t_

18、 2e- * Cii tA溶液、足量的B溶液、足量Ii Sna+ + 滋一 一“12A、B、C三種強電解質，它們在水中電離出的離子如表所示:陽離子Na+、K+、Cu2+陰離子S41 2-、OH-在圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的 的C溶液，電極均為石墨。接通電源，經過一段時間后，測得乙燒杯中電極C質量增加了 16g。常溫下各燒杯中溶液的(3) 寫出乙燒杯中的電解池反應 。(4) 若電解過程中，乙燒杯中的B溶液中的金屬離子全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行，為什么?。(5) 若經過一段時間后，測得乙燒杯中電極C質量增加了 16g ,要使丙燒杯中的 C溶液恢復到原來的狀態(tài)，正確的操作

19、是 。解：(1)負(1 分)；40H 4e=2H2 + 2 ( 2 分)(2) 5.6L (2 分)(3) 2CuS04+2H 2R? 2Cu+O 2 +2HSo4 (2 分)(4) 能，因為CuS04溶液已轉變?yōu)镠2SO4溶液，反應變?yōu)殡娊馑姆磻?3分)(5) 向丙燒杯中加 4.5g水(2分) 13.(2014重慶化競)(1)美國斯坦福大學研究人員最近發(fā)明一種“水”電池，這種電池能利用淡 水與海水之間含鹽量的差別進行發(fā)電。海水中的水”電池總反應可表示為：5Mn0 2+2Ag+2NaCI=Na 2Mn5O10+2AgCl寫出負極電極反應式。當生成1mol Na2M n5O10時，轉移電子的數(shù)

20、目是多少 ？(2)用上述“水”電池電解尿素CO(NH 2)2的堿性溶液制合成氨需要的氣體的裝置如圖(電解池 中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極)：電解 措岀液KOH寫出A電極的名稱；寫出電解時陽極的電極反應式。已知電解排出液中n(OH-)/n(CO32-)=1 ,則起始時進入電解池中的原料配比n(KOH)/nCO(NH 2)2是多少？ 解：(1) Ag + C-e* _ AgCl 2Na 或 L 204 X IOi1(2) 陽極 (NHz) + 8OH-6e-Cor+ N2 f +6H2O 3*1|14.有一塊10cm 10cm的金屬片，需要在金屬片兩面鍍上一層 0.005cm厚的鎳(

21、Ni) ( Ni的相對原 子質量為58.70),現(xiàn)以硫酸鎳溶液為電鍍液， 已知鎳的密度為8.9gcm3,若此時電流強度為 2.0A , 問至少需要多少時間才能鍍上 0.005cm厚的鎳鍍層？解掾鍍層的質呈：m( Ni) =Vp-2 X IOcm X IOcm X 0i005em 8.9g cm =8.9g.陰極反應為用尹+2e =Ni山電解定律得=.7x- 5a0g* mo12,0A2-1.j10 緘15. （2010全國化競初賽）在 25C和101.325kP下，向電解池通入 0.04193A的恒定電流，陰極（1）（2） 解：（Pt，0.1molL HNO 3）放出氫氣，陽極（CU，0.1m

22、olL Nael）得到 Cu2+。用 0.05115molL 的 EDTA 標 準溶液滴定產生的 Cu2+ ,消耗了 53.12mL。計算從陰極放出的氫氣的體積。計算電解所需的時間（以小時為單位）。陽極反應=CU 一 Ch+2*陰極反應=Ir+e-l2llif電 fftiCu + 2F-Cu2ttC.汁與EDrrA按I 1皓合,因此,陰極放岀的氫的摩爾數(shù)等于陽極產生的Cu3+的摩 爾數(shù)*即等于消耗的EDTA的摩爾=2.71? XIO-I molHHl = nt* = CEDrAVEnrA = O- 051 15 mol L-J X Qr 053 12 LHI在結定條件F的怵積為_ 啦 XJ?XT _ 7i X IoT moi & 314 J * K 】* moL X 關& 2 KViit b rII 013 25 X IoJ