化學(xué)4考點(diǎn)過關(guān)(下)考點(diǎn)15電解池的工作原理及應(yīng)用含解析-4682

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精電化學(xué)是氧化還原反應(yīng)知識(shí)的應(yīng)用和延伸，電化學(xué)原理及其應(yīng)用是高中化學(xué)重要內(nèi)容，電化學(xué)包括原電池、電解池以及金屬的腐化與防范。電化學(xué)觀察的問題一般為原電池正、負(fù)極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫及電子轉(zhuǎn)移數(shù)目、電子或電流的流向、離子在電解質(zhì)溶液中的搬動(dòng)方向等．觀察電化學(xué)知識(shí)在STS中的應(yīng)用是目前最受歡迎的一種題型，既能表現(xiàn)化學(xué)的合用性,又能表現(xiàn)化學(xué)命題的時(shí)代性與奇特性，使試題在觀察電化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，又能較好地觀察解析問題、靈便解答問題的能力。對(duì)本部分知識(shí)的觀察仍以選擇題為主,在非選擇題中可能與工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、新科技、新能源知識(shí)相結(jié)合進(jìn)行命題。電化學(xué)的命題點(diǎn)重視于觀察對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，題型既源于教材，又高于教材,對(duì)于電解原理及其應(yīng)用的觀察角度多種多樣且方式靈便多變。正確差異原電池、電解池和電鍍池的不同樣，掌握原電池、電解規(guī)律的應(yīng)用及相關(guān)電解的方法技巧是必考的內(nèi)容之一，其知識(shí)要點(diǎn)是兩個(gè)原理(原電池原理、電解原理)，一個(gè)規(guī)律（電解規(guī)律），兩個(gè)應(yīng)用（原電池原理的應(yīng)用和電解原理的應(yīng)用），一類計(jì)算(電解的計(jì)算)。電解是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的一種重要方法。使電流經(jīng)過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解.把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。非自覺的氧化還原反應(yīng)在有外接電源時(shí)可能被設(shè)計(jì)為電解池。電解池裝置常由直流電源、兩個(gè)電極、導(dǎo)線及電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì))形成閉合回路組成，多池相連無外接電源時(shí)，兩極爽朗性差異小的池為電解池。電解電解質(zhì)溶液時(shí)，在陰陽兩極上第一發(fā)生放電反應(yīng)的離子分別是溶液里最簡(jiǎn)單放電的陽離子和最簡(jiǎn)單放電的陰離子。陰離子失去電子或陽離子獲得電子的過程叫放電。離子的放電序次取決于離子自己的性質(zhì)即離子得失電子的能力，別的也與離子的濃度及電極資料相關(guān)。陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極資料沒關(guān)。氧化性強(qiáng)的先放電,放電序次是:學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精若是活性電極作陽極，則活性電極第一失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。若是惰性電極作陽極，則僅是溶液中的陰離子放電,常有離子的放電序次是：一般情況下，離子按上述序次放電,但若是離子濃度相差十分懸殊，離子濃度大的也能夠先放電。如理論上H＋的放電能力大于Fe2＋、Zn2＋,但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液中，由于溶液中c(Fe2＋)或c(Zn2＋）≥c(H＋)，則先在陰極上放電的是Fe2＋或Zn2＋，因此陰極上的主要產(chǎn)物為Fe或Zn；但在水溶液中，Al3＋、Mg2＋、Na＋等是不會(huì)在陰極上放電的?！纠?】以下相關(guān)電化學(xué)的表示圖中正確的選項(xiàng)是

(

）電解后，若是只產(chǎn)生H2不產(chǎn)生O2，則溶液pH變大；若是只產(chǎn)生O2不產(chǎn)生H2，則溶液pH變小;若是既產(chǎn)生O2又產(chǎn)生H2，若原溶液呈酸性則pH減小,若原溶液呈堿性則pH增大,若原溶液呈中性則pH不變；若是既無O2產(chǎn)生也無H2產(chǎn)生,則溶液的pH均趨于7。酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律(惰性電極作陽極）：電解規(guī)律電解質(zhì)溶液種類實(shí)例學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精電解水型含氧酸、強(qiáng)堿和爽朗金NaOH溶液、屬含氧酸鹽溶液H2SO4溶液電解電解無氧酸、不爽朗金屬無HCl、CuCl2溶氧酸鹽溶液(HF、氟化液質(zhì)型物除外)放H2生爽朗金屬無氧酸鹽溶液NaCl溶液堿型（F－除外)放O2生不爽朗金屬含氧酸鹽溶CuSO4溶液酸型液電解后相關(guān)電解質(zhì)溶液恢還原態(tài)的問題應(yīng)該用質(zhì)量守恒法解析。一般是加入陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特別情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液,Cu2＋完好放電從前，可加入CuO或CuCO3還原，而Cu2＋完好放電此后,應(yīng)加入Cu(OH)2或Cu（2OH)2CO3還原.【例2】用以下列圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時(shí)，控制溶液pH為9~10,陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，以下說法不正確的選項(xiàng)是( )A.用石墨作陽極，鐵作陰極B.陽極的電極反應(yīng)式為Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2OC.陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精D。除去CN－的反應(yīng)：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O電解飽和食鹽水的方法來制取NaOH、Cl2、H2,通電前，氯化鈉溶液中含有的離子:Na＋、Cl－、H＋、OH－，通電時(shí)Na＋、H＋移向陰極,H＋放電，Cl－、OH－移旭日極,Cl－放電。陰極因H＋放電，致使水的電離平衡向右搬動(dòng)，致使生成NaOH。工業(yè)上習(xí)慣把電解飽和食鹽水叫做氯堿工業(yè)。陽極反應(yīng)2Cl－－2e－===Cl2↑（氧化反應(yīng))式陰極反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑（還原反應(yīng)）式化學(xué)方程2NaCl＋2H2O錯(cuò)誤!H2↑＋Cl2↑＋式2NaOH離子方程2Cl－＋2H2O錯(cuò)誤!H2↑＋Cl2↑＋式2OH－應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法叫電鍍。電鍍時(shí)，一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液，把鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源的正極相連，作為陽極，待鍍金屬制品與直流電源的負(fù)極相連，作陰極.電鍍特點(diǎn)是陽極自己參加電極反應(yīng)，電鍍過程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精持不變.如鐵片上鍍銀以下列圖:粗銅中經(jīng)常含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精髓。其電解池的組成是用粗銅作陽極，用純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。電解精髓銅的原理是粗銅中比銅爽朗的金屬Zn、Fe等失去電子，產(chǎn)生的陽離子殘留在溶液中，不比銅爽朗的金屬Ag、Au等以金屬單質(zhì)的形式聚積在電解池的底部，形成陽極泥，粗銅中的銅在純銅上析出。電解精髓中，比需要精髓的金屬爽朗的雜質(zhì)溶解，而不比需要精髓的金屬爽朗的雜質(zhì)會(huì)聚積（如精髓鎳時(shí)Cu也會(huì)聚積)。金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是使礦石中的金屬離子獲得電子,從它們的化合物中還原出來,即Mn＋＋ne－===M。電解法用于冶煉K、Na、Mg、Al等較爽朗的金屬,但不能夠電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài).如電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉:2NaCl(熔融）錯(cuò)誤!2Na＋Cl2↑?！纠?】金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)（）A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－===NiB.電解過程中,陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C。電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D.電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt，沒有Zn、Fe、Ni學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精隔膜又叫離子交換膜，由高分子特別資料制成。離子交換膜分三類:陽離子交換膜，簡(jiǎn)稱陽膜，只贊同陽離子經(jīng)過,即贊同H＋和其他陽離子經(jīng)過，不同樣意陰離子經(jīng)過;陰離子交換膜，簡(jiǎn)稱陰膜，只贊同陰離子經(jīng)過，不同樣意陽離子經(jīng)過；質(zhì)子交換膜，只贊同H＋經(jīng)過，不同樣意其他陽離子和陰離子經(jīng)過。隔膜能將兩極區(qū)隔斷，阻攔兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸,防范發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能選擇性的經(jīng)過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用.在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主若是提高產(chǎn)品純度,防范產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng),或防范產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn).【例4】雙隔膜電解池的結(jié)構(gòu)表示圖以下列圖，利用該裝置能夠電解硫酸鈉溶液以制取硫酸和氫氧化鈉，并獲得氫氣和氧氣。對(duì)該裝置及其原理判斷正確的選項(xiàng)是( )A。a氣體為氫氣,b氣體為氧氣B。A溶液為氫氧化鈉，B溶液為硫酸C.c隔膜為陽離子交換膜，d隔膜為陰離子交換膜D。該電解總反應(yīng)的化學(xué)方程式能夠表示為2Na2SO4+6H2O2H2SO4+4NaOH+O2↑+2H2↑學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精【考點(diǎn)練習(xí)】1．下面列出了電解不同樣物質(zhì)的電極反應(yīng)式，其中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是( )A．用石墨電極電解飽和食鹽水的陰極反應(yīng)式：Na＋＋e－===NaB．用銅電極電解CuSO4溶液的陽極反應(yīng)式：Cu－2e－===Cu2＋C．用石墨電極電解熔融NaCl的陰極反應(yīng)式：Na＋＋e－===NaD．用石墨電極電解NaOH溶液的陽極反應(yīng)式:4OH－－4e－===2H2O＋O2↑2．若在銅片上鍍銀時(shí)，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是( )①將銅片接在電源的正極上②將銀片接在電源的正極上③在銅上發(fā)生的反應(yīng)是：Ag＋＋e－===Ag④在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是:4OH－－4e－===O2↑＋2H2O⑤需用硫酸銅溶液為電鍍液⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液A．①③⑥B．②③⑥C．①④⑤D．②③④⑥3．取一張用飽和NaCl溶液浸潤(rùn)的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極,接通直流電源，一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓,內(nèi)圓為白色，外圓呈淺紅色。則以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是( )A．b電極是陰極B．a(chǎn)電極與電源的正極相連接學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精C．電解過程中，水是氧化劑D．b電極周邊溶液的pH變小4.將以下列圖實(shí)驗(yàn)裝置的K閉合，以下判斷正確的選項(xiàng)是（）A.Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng)B。電子沿Zn→a→b→Cu路徑流動(dòng)C.片刻后甲池中c（SO2－，4）增大D.片刻后可觀察到濾紙b點(diǎn)變紅色5。電解法辦理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O錯(cuò)誤!)時(shí)，以鐵板作陰、陽極，辦理過程中存在反應(yīng)Cr2O2－，7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr（OH）3形式除去.以下說法不正確的是（）A。陽極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋B.電解過程中溶液pH不會(huì)變化C。過程中有Fe(OH）3積淀生成D。電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，最多有1molCr2O錯(cuò)誤!被還原6.以下列圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100g5.00％的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。接通電源,經(jīng)過一段時(shí)間后，測(cè)得丙中K2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加.據(jù)此回答以下問題：學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精(1)電源的N端為________極.（2)電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)式為。（3)列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)情況下的體積:________________________.(4）電極c的質(zhì)量變化是________g。7。以下列圖是離子交換膜法電解食鹽水的表示圖，圖中的離子交換膜只贊同陽離子經(jīng)過.請(qǐng)回答以下問題：(1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式:。2）離子交換膜的作用為___________________、_______________。(3）精制飽和食鹽水從圖中________(選填“a”、“b”、“c”或“d”,下同）地址補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中________地址流出。(4)電解時(shí)用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2~3，用化學(xué)平衡搬動(dòng)原理講解鹽酸的作用：____.8。電解的應(yīng)用比較廣泛，回答以下問題：（1)由以下物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時(shí)采用電解法的是（填字母，下同）.學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精a.Fe2O3b。NaClc。Cu2Sd.Al2O3（2)CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精髓，以下說法正確的選項(xiàng)是________。a。電能全部轉(zhuǎn)變成化學(xué)能b。粗銅接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng)c.溶液中Cu2＋旭日極搬動(dòng)d.利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬e。若陽極質(zhì)量減少64g，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA個(gè)f.SO2－，4的物質(zhì)的量濃度不變(不考慮溶液體積變化）（3)如圖為電解精髓銀的表示圖，________(填“a”或“b")極為含有雜質(zhì)的粗銀,若b極有少量紅棕色氣體生成，則生成該氣體的電極反應(yīng)式為__________________________。4)利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為__________（填化學(xué)式)溶液，陽極電極反應(yīng)式為____________，電解過程中Li＋向_____(填“A”或“B"）電極遷移.（5）離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水系統(tǒng)，由有機(jī)陽離子、Al2Cl錯(cuò)誤!和AlCl錯(cuò)誤!組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的________極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參加電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精__________________。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為________。參照答案1.【解析】食鹽水中存在Na＋和H＋兩種陽離子，依照放電序次，陰極H＋放電，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑.【答案】A2.【解析】銅片上鍍銀,銅片作陰極，接電源負(fù)極，①錯(cuò)；銀片作陽極，接電源正極，②正確；銅電極上，Ag＋得電子析出,③正確；銀片是陽極，失電子變成Ag＋落入電解液,④錯(cuò)；需用AgNO3作電鍍液，⑥正確，⑤錯(cuò).正確的為②③⑥.【答案B】3。【解析】由試紙變色可知，a電極產(chǎn)生Cl2，應(yīng)為電解池的陽極，與電源正極相連，則b為陰極。D項(xiàng)中b電極上H＋放電,周邊OH－濃度增大,pH變大.【答案】D5.【解析】電解時(shí)用鐵作陽極，失去電子生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋將廢水中2－3＋，A項(xiàng)正確；陰極反應(yīng)式為2H＋－的Cr2O7還原為Cr＋2e===H2↑,溶液的pH變大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過程中H＋在陰極放電，F(xiàn)e2＋還原Cr2O錯(cuò)誤!時(shí)也耗資H＋，使溶液的pH高升，F(xiàn)e3＋轉(zhuǎn)變成Fe(OH）3積淀，C項(xiàng)正確；依照電極反應(yīng)式Fe－2e－===Fe2＋，可知每轉(zhuǎn)移12mole－生成6molFe2＋，6molFe2＋可還原1molCr2O錯(cuò)誤!，D項(xiàng)正學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精確?！敬鸢浮緽6.【解析】由題中信息c的電極質(zhì)量增加知：c極上析出銅,故c為陰極,d為陽極，e為陰極,f為陽極。(1)N為正極，M為負(fù)極，a為陰極,b為陽極。（2)甲燒杯中b極上發(fā)生反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(3)電解K2SO4溶液實(shí)際上是電解水，設(shè)電解水的質(zhì)量為m，則100g×10.00（％100＝g－m)×10.47％解，得m≈4.5g即，0.25molH2O,每電解2molH2O轉(zhuǎn)移4mol電子，故整個(gè)裝置發(fā)生電極反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.5mol電子，產(chǎn)生O2的體積為V＝n·Vm＝錯(cuò)誤!×22.4L·mol－1－1＝2.8L。（4)c極上析出銅的質(zhì)量為錯(cuò)誤!×64g·mol＝16g.【答案】（1)正(2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（3)水減少的質(zhì)量：100g×≈4。5g，生成O2的體積：錯(cuò)誤!×錯(cuò)誤!×22.4L·mol＝2。錯(cuò)誤!－18L（4）167。【解析】（1)電解飽和食鹽水時(shí),溶液中的Cl－在陽極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cl2，H＋在陰極得電子生成H2,使陰極區(qū)溶液中水的電離平衡向電離方向搬動(dòng)，c(OH－）增大，電解離子方程式為2Cl－＋2H2O錯(cuò)誤!Cl2↑＋H2↑＋2OH－。（2）離子交換膜只贊同H＋經(jīng)過,不能使陰離子和Cl2、H2分子經(jīng)過，阻攔OH－進(jìn)入陽極室與Cl2反應(yīng)，阻攔陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混雜發(fā)生爆炸.(3)隨著電解的進(jìn)行,NaCl不斷耗資，因此應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充，精制飽和食鹽水從陽極區(qū)的a地址補(bǔ)充。由于陰極H＋不斷放電，周邊的溶液顯堿性，NaOH溶液從圖d地址流出,水不斷耗資,故b口不斷加入水，從c口流出的是稀NaCl溶液.(4)在陽極區(qū)加鹽酸，增大c(HCl），控制Cl2＋H2OHCl＋HClO，減少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2逸出。學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精－＋2H電解－＋H2↑＋Cl2↑（2）阻攔【答案】（1)2Cl2O=====2OHOH－進(jìn)入陽極室,與Cl2發(fā)生反應(yīng)，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O阻攔陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混雜發(fā)生爆炸（3)ad(4）C