（新）2022届年高考化学一轮复习课时分层提升练二十6.3电解池金属的电化学腐蚀与防护含解析新人教版20190803115.doc

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1、电解池金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1.在电解水制取H2和O2时,为了增强导电性,常常要加入一些电解质,最好选用()A.NaClB.HClC.CuSO4D.Na2SO4 【解析】选D。加入NaCl和HCl时,阳极氯离子放电生成氯气,A、B错误;加入CuSO4时,阴极铜离子放电生成Cu,C错误。2.用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液,若保持温度不变,则一段时间后()A.溶液的pH变大B.c(Na+)与c(C)的比值变大C.溶液浓度变大,有晶体析出D.溶液浓度不变,有晶体析出【解析】选D。盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中插入惰性电极,保持温度不变,通电时氢离子放电生成氢气,氢氧根离子放电生成氧气,即电

2、解水,因温度不变,溶剂减少后还是饱和溶液,则浓度不变,pH不变,故A错误;因温度不变,溶剂减少后还是饱和溶液,则Na+和CO32-的浓度不变,故B错误;因温度不变,溶剂减少后还是饱和溶液,则溶液浓度不变,故C错误;原溶液为饱和溶液,温度不变,溶剂减少时有晶体析出,溶液仍为饱和溶液,浓度不变,故D正确;选D。3.下列关于电化学的说法不正确的是()A.两个隔离的不同半电池通过盐桥连接可以组成原电池B.电解精炼铜时,阳极泥中含有Zn、Fe、Ag、Au等金属C.在铁上镀银,用银作阳极D.牺牲阳极的阴极保护法利用的是原电池原理【解析】选B。A.两个隔离的不同半电池可以通过盐桥连接组成原电池,KCl盐桥中

3、K+朝正极定向迁移,氯离子朝负极定向迁移,故A正确;B.Zn、Fe属于活泼金属,电解精炼铜时,阳极泥中不含有Zn、Fe,故B错误;C.电镀装置中,镀件是阴极,镀层金属是阳极,在铁上电镀银,用银作阳极,故C正确;D.原电池的正极及电解池的阴极中的金属被保护,所以利用电化学原理保护金属主要有两种方法,分别是牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,其中,牺牲阳极的阴极保护法利用的是原电池原理,故D正确。4.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

4、,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】选B。A.电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O H2+2NaOH阴极产物+Cl2,错误;B.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.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铜、亚铁离子、氢气,错误;D.电解CuSO4溶液,阴极析出Cu,

5、阳极生成氧气,应加入CuO。5.关于下列装置的说法正确的是()A.装置中盐桥内的K+移向CuSO4溶液B.装置将电能转变为化学能C.若装置用于铁棒镀铜,则N极为铁棒D.若装置用于电解精炼铜,溶液中的Cu2+浓度保持不变【解析】选A。Zn比铜活泼为负极,Cu为正极,K+移向CuSO4溶液,故A正确;原电池是将化学能转化为电能,故B错误;若装置用于铁棒镀铜,则N极为铜棒,故C错误;电解精炼铜时溶液中的Cu2+浓度减小,故D错误;故选A。6.关于下列各装置图的叙述不正确的是()A.用装置精炼铜,a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液B.装置盐桥中KCl的Cl-移向乙烧杯C.装置中钢闸门应与外接电源的

6、负极相连获得保护D.装置可以验证温度对化学平衡的影响【解析】选B。 装置根据电流方向知a为阳极,b为阴极,用此装置精炼铜时,a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液,故A正确;B.装置盐桥中KCl的Cl-移向负极,即移向甲烧杯,故B错误;C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连做阴极,获得保护,故C正确;D.装置可以验证温度对化学平衡的影响,2NO2(g)N2O4(g)H < 0,所以改变温度,平衡发生移动,由颜色变化可以判定化学平衡移动,故D正确。7.(2019·海口模拟)将反应Cu(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+2Ag(s)设计成如图所示的原电池,下列叙述正确的是()

7、A.KNO3盐桥中的K+移向Cu(NO3)2溶液B.该原电池可使用KCl盐桥C.工作一段时间后,Cu(NO3)2溶液中c(Cu2+)增大D.取出盐桥后,电流计的指针依然发生偏转【解析】选C。由Cu(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+2Ag(s)可知,反应中Ag+被还原,应为正极反应,银作正极,Cu被氧化,应为原电池负极反应,铜作负极,在外电路中,电子从负极经导线流向正极,在内电路中,阳离子移向正极,阴离子移向负极,铜为负极,银为正极,阳离子移向正极,所以K+移向AgNO3溶液,故A错误;若使用KCl盐桥,会与AgNO3发生反应:Ag+Cl-AgCl,堵塞盐桥,故B错误;负极铜放电生成铜离

8、子到溶液中,所以Cu(NO3)2溶液中c(Cu2+)增大,故C正确;取出盐桥后,不能构成闭合回路,不是原电池,所以指针不发生偏转,故D错误。8.某同学设计如下图所示装置,探究氯碱工业原理,下列说法正确的是()A.石墨电极与直流电源负极相连B.用湿润KI淀粉试纸在铜电极附近检验气体,试纸变蓝色C.氢氧化钠在石墨电极附近产生, Na+向石墨电极迁移D.铜电极的反应式为:2H+2e- H2【解析】选D。若该装置是探究氯碱工业原理,则Cu电极应该与电源的负极连接,石墨电极与直流电源正极相连,故A错误;Cu电极为阴极,在阴极发生反应:2H+ 2e-H2;在阳极C电极上发生反应:2Cl-2e-Cl2。所以

9、用湿润KI淀粉试纸在碳电极附近检验气体,试纸变蓝色,故B错误;由于Cu电极为阴极,在阴极发生反应:2H+2e-H2,破坏了附近的水的电离平衡,最终在Cu电极附近产生氢氧化钠,Na+向铜电极迁移,故C错误;铜电极的反应式为:2H+ 2e- H2,故D正确。9.(新题预测)空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC), RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是()A.转移0.1 mol电子时,a电极产生标准状况下O2 1.12 LB.c电极上进行还原反应,B池中的H+可以通过隔膜进入A池C.b电极上发生的电极反应是

10、2H2O+2e-H2+2OH-D.d电极上发生的电极反应是O2+4H+4e-2H2O【解析】选B。依据图示知左边装置是电解池,右边装置是原电池,ab电极是电解池的电极,由电源判断a为阴极,产生的气体是氢气;b为阳极,产生的气体是氧气;cd电极是原电池的正负极,c是正极,d是负极;电解池中的电极反应为b电极为阳极失电子发生氧化反应:4OH-4e-2H2O+O2;a电极为阴极得到电子发生还原反应:4H+4e-2H2;原电池中是酸性溶液,电极反应为d为负极失电子发生氧化反应:2H2-4e-4H+;c电极为正极得到电子发生还原反应:O2+4H+4e- 2H2O; A.a电极为原电池正极,电极反应为4H

11、+4e-2H2,生成氢气,故A错误; B.c电极为正极得到电子发生还原反应,原电池中阳离子向正极移动,故B正确;C.b电极为阳极失电子发生氧化反应:4OH-4e-2H2O+O2,故C错误; D.d为负极失电子发生氧化反应:2H2-4e-4H+,故D错误。10.(2019·孝感模拟)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知:Ni2+在弱酸性溶液中发生水解氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)A.碳棒上发生的电极反应:4OH-4e-O2+2H2OB.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小C.为了提高N

12、i的产率,电解过程中需要控制废水pHD.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变【解析】选B。电极反应式为阳极:4OH-4e-2H2O+O2,阴极:Ni2+2e-Ni,2H+2e-H2A项正确;B.由于C室中Ni2+、H+不断减少,Cl-通过阴离子膜从C室移向B室,A室中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A室移向B室,所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,错误;C.由于H+的氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程需要控制废水的pH,正确;D.若去掉阳离子膜,在阳极Cl-首先放电生成Cl2,反应总方程式发生改变,D项正确。11.

13、利用下图装置,可完成很多电化学实验。下列有关叙述正确的是()A.若X为锌棒,开关K置于A处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法B.若X为铜棒,开关K置于A处,装置中发生的总反应为:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2C.若X为碳棒,开关K置于B处,在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液可看到溶液变红色D.若X为碳棒,开关K置于B处,向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红【解析】选D。若X为锌棒,开关K置于A处,则构成电解池,铁作阴极,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为外加电流的阴极保护法,A项不正确;若X为铜棒,开关K置于A处,则构成电解池,铜作阳极,失去电子,发生反应:Cu-2e-C

14、u2+,B项不正确;若X为碳棒,开关K置于B处,则构成原电池,铁作负极,失去电子生成亚铁离子,因此在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液看不到溶液变红色,C项不正确;若X为碳棒,开关K置于B处,则构成原电池,铁作负极,碳棒作正极,正极反应为:2H2O+O2+4e-4OH-,因此向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红,D项正确。二、非选择题12.某课外活动小组的同学在学习了电化学相关知识后,用如图装置进行实验,请回答下列问题:(1)实验一:将开关K与a连接,则乙为_极,电极反应式为_。 (2)实验一结束后,该研究小组的同学决定在乙电极表面上镀下列金属中的一种以防止铁被腐蚀,正确的选择是_(填字

15、母编号)。 A.CuB.ZnC.SnD.Ag(3)实验二:开关K与b连接,则乙为_极,总反应的离子方程式为_。 (4)对于实验二,下列说法正确的是_(填字母编号)。 A.溶液中Na+向甲极移动B.从甲极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度D.反应在结束后,甲电极和乙电极上收集到的气体体积一定相等(5)该研究小组的同学在进行实验二结束的溶液中滴加酚酞溶液,发现_ (填“甲”或“乙”)极附近变红。若标准状况下乙电极产生22.4 mL气体,转移电子的物质的量为_mol;若常温下剩余溶液体积为200 mL,则该溶液的

16、pH为_。 【解析】(1)K与a相连构成原电池,铁作为原电池的负极,失去电子发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+。(2)在Fe上镀的金属必须比铁活泼,所以选择Zn。(3)K与b相连构成电解池,乙与电源负极相连,所以作为电解池的阴极。(4)A.电解池中阳离子向阴极移动,错误;B项,甲极Cl-放电生成Cl2,Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝,正确;C.两电极生成的是等量的H2和Cl2,应通入HCl,若加入盐酸会引进H2O,使溶液浓度变稀,错误;D.阴极Cl-放电结束后,OH-放电得到O2,错误。(5)乙电极是H+放电,所以该电极处产生了OH-,加入酚酞溶液变红;乙电极反应式为2H+2e-H

17、2,n(e-)=2n(H2)=2×0.022 4 L÷22.4 L·mol-1=0.002 mol,c(OH-) =n(OH-)V=0.01 mol·L-1,所以pH=12。答案:(1)负Fe-2e-Fe2+(2)B(3)阴2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(4)B(5)乙0.0021213.甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。下图是甲醇燃料电池工作的示意图,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同。(1)甲中负极的电极反应式为_。 (2)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为_。

18、 (3)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图,则图中线表示的是_的变化;反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要_mL 5.0 mol·L-1 NaOH溶液。 【解析】(1)甲醇燃料电池是原电池反应,甲醇在负极失电子发生氧化反应,电极反应为CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O。(2)工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同,分析电极反应,B为阴极,溶液中铜离子析出,氢离子得到电子生成氢气,设生成气体物质的量为x,溶液中铜离子物质的量为0.1 mol,电极反应为Cu2+ 2e-Cu,0.1 mol 0.2

19、 mol2H+2e-H2, 2x xA电极为阳极,溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气,电极反应为4OH-4e-2H2O+O2, 4x x得到0.2+2x=4x,x=0.1 mol乙中A极析出的气体是氧气,物质的量为0.1 mol,在标准状况下的体积为2.24 L。(3)根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化,可知,铜离子从无到有逐渐增多,铁离子物质的量逐渐减小,亚铁离子物质的量逐渐增大,为Fe3+,为Fe2+,为Cu2+,依据(2)计算得到电子转移为0.4 mol,当电子转移为0.4 mol时,丙中阳极电极反应Cu-2e-Cu2+,生成Cu2+物质的量为0.2 mol,由图象分析可知

20、:反应前,丙装置中n(Fe3+)=0.4 mol,n(Fe2+)=0.1 mol,当电子转移0.4 mol时,Fe3+完全反应,生成0.4 mol Fe2+,则反应结束后,Fe2+的物质的量为0.5 mol,Cu2+的物质的量为0.2 mol,所以需要加入NaOH溶液1.4 mol,所以NaOH溶液的体积为1.4 mol÷5 mol·L-1=0.28 L=280 mL。答案:(1)CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O(2)2.24 L(3)Fe2+280一、选择题1.(2019·重庆模拟)现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气

21、体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是()A.左槽中发生的反应为2Cl-2e-Cl2B.右槽中的反应式:2H+2e-H2C.H+从电解池左槽迁移到右槽D.FeCl3溶液可以循环利用【解析】选A。左槽为阳极,因此电极反应式为Fe2+-e-Fe3+,故A错误;右槽为阴极,电极反应式为2H+2e-H2,故B正确;C.电解过程中阳离子向阴极移动,即H+从电解池左槽迁移至右槽,故C正确;D.在反应池中FeCl3和H2S反应为2Fe3+H2S2Fe2+S+2H+,因此FeCl3溶液可以循环利用,故D正确。2.下图所示的两个实验装置中,溶液的体积均为300 mL,开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol

22、·L-1,工作一段时间后,测得导线中均通过0.02 mol电子,若不考虑盐的水解和溶液体积的变化,则下列叙述中正确的是()A.溶液的pH变化:增大,减小B.为原电池,为电解池C.电极反应式:中阳极:4OH-4e-2H2O+O2,中负极:2H+2e-H2D.产生气体的体积:>【解析】选D。是电解池,阴极:Cu2+2e-Cu,阳极:4OH-4e-2H2O+O2;是原电池,负极:Zn-2e-Zn2+,正极:2H+2e-H2。A项pH变化是中OH-放电,pH减小,中有H+放电,pH增大,错误;D项通过0.02 mol电子后,产生的气体中为0.005 mol,中为0.01 mol,正确。

23、【方法规律】电化学解题的关键:一定要分析清楚电极的材料、各电极的反应。有关电解的计算:通常是求电解后某产物的质量、物质的量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等,运用电子守恒原理解答。3.铅蓄电池的工作原理为:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。研读下图,下列判断不正确的是()A.K闭合时,d电极反应式:PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H+SB.当电路中转移0.2 mol电子时,中消耗的H2SO4为0.2 molC.K闭合时,中S向c电极迁移D.K闭合一段时间后,可单独作为原电池,d电极为正极【解析】选C。C项,当K闭合时为原电池、为电解池,中c电极

24、上的PbSO4转化为Pb和S,d电极上的PbSO4转化为PbO2和SO42-,故S从两极上脱离下来向四周扩散而并非做定向移动。4.镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是()A.放电时正极反应:NiOOH+H2O +e-Ni(OH)2+ OH-B.充电过程是化学能转化为电能的过程C.放电时负极附近溶液的碱性不变D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动【解析】选A。此题以可充电电池为载体,考察了原电池和电解池的工作原理。可充电电池的放电过

25、程是原电池工作的过程,而充电的过程相当于是电解的过程,因此是电能转化成化学能的过程,B错;放电时负极反应是:Cd-2e-+2OH- Cd(OH)2,因消耗了OH-,所以负极附近的pH下降,C错;放电时,电解质中的OH-向负极移动,D错。5.下列左图为光伏并网发电装置,右图为电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。下列叙述中正确的是()A.左图中N型半导体为正极,P型半导体为负极B.右图溶液中电子流向为从B极流出,从A极流入C.X2为氧气D.工作时,A极的电极反应式为:CO(NH2)2+8OH-6e-CO32-+N2+6H2O【解析

26、】选D。左图为光伏并网发电装置,右图为电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置,该装置工作时,氮元素化合价由-3价变为0价,H元素化合价由+1价变为0价,则氮元素被氧化,氢元素被还原,所以生成氮气的电极A是阳极,生成氢气的电极B是阴极,则左图中N型半导体为负极,P型半导体为正极,故A错误;电解时,电子的流向为:阳极(A极)电源,电源阴极(B极),故B错误;阴极B上发生还原反应,电极反应式为:2H2O+2e-H2+2OH-,所以X2为H2,故C错误;A极为阳极,CO(NH2)2发生氧化反应生成N2,电极反应式为:CO(NH2)2+8OH-6e- C+N2+6H2O,故D正确。二、非选择题6.

27、用图1所示装置实验,U形管中a为25 mL CuSO4溶液,X、Y为电极。(1)若X为铁,Y为纯铜,则该装置所示意的是工业上常见的_池,阳极反应式为_。 (2)若X为纯铜,Y为含有Zn、Ag、C等杂质的粗铜,则该图所示意的是工业上常见的_装置。反应过程中,a溶液的浓度_发生变化(填“会”或“不会”)。 .现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分,以避免电解产物之间发生二次反应。图2为电解槽示意图。(1)阳离子交换膜,只允许溶液中的_通过(填下列微粒的编号)。 H2Cl2H+Cl-Na+OH-(2)写出阳极的电极反应式:_。 (3)已知电解槽每小时加

28、入10%的氢氧化钠溶液10 kg,每小时能收集到标况下氢气896 L,而且两边的水不能自由流通。则理论上:电解后流出的氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为_。 通过导线的电量为_。(已知NA=6.02×1023 mol-1,电子电荷为1.60×10-19 C) 【解析】.(1)阳离子交换膜,就是只允许阳离子通过,所以H+、Na+可以通过。(3)m(NaOH)原=10 kg×10%=1 kg在阴极区,H+放出,但又有Na+移来,引起阴极区增重,所以有2H2OH22NaOH增重2(Na-H)转移2e-= 解得:m(NaOH)生成=3 200 g=3.2

29、kg m(溶液)增=1 760 g=1.76 kgQ= 7.71×106 C故w(NaOH) =m(NaOH)原+m(NaOH)生成m(溶液)原+m(溶液)增×100%=×100%=35.7%。答案:.(1)电镀Cu-2e-Cu2+ (2)铜的电解精炼会.(1)(2)2Cl-2e-Cl2(3)35.7%7.71×106 C7.如下图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的_,一段时间后,甲中溶液颜色_,

30、丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明_,在电场作用下向Y极移动。 (2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为_。 (3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是_(填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是_溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL),丙中镀件上析出银的质量为_,甲中溶液的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为_。 【解析】(1)由装置图知,直流电源与各电解池串联;由“F极附近呈红色”知,F极为

31、阴极,则E极为阳极、D极为阴极、C极为阳极、G极为阳极、H极为阴极、X极为阳极、Y极为阴极、A极为正极、B极为负极。甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液,由于Cu2+放电,导致c(Cu2+)降低,溶液颜色逐渐变浅;丁装置是胶体的电泳实验,由于X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,说明氢氧化铁胶粒带正电荷。(2)当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,C、D、E、F电极的产物分别为O2、Cu、Cl2、H2,根据各电极转移电子数相同,则对应单质的物质的量之比为1222。(3)给铜件镀银,根据电镀原理,铜件作阴极,银作阳极,电镀液是可溶性银盐。当乙中溶液的pH是13时,则乙

32、中n(OH-)=0.1 mol·L-1×0.5 L=0.05 mol,即各电极转移电子0.05 mol,所以丙中析出银0.05 mol;甲装置中由于电解产生H+,导致溶液的酸性增强,pH变小。(4)若将C电极换为铁,则铁作阳极发生反应:Fe-2e-Fe2+,D极发生:Cu2+2e-Cu,则总反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。答案:(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶粒带正电荷(2)1222(3)镀件AgNO3(合理即可) 5.4 g变小(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+8.(新题预测)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。

33、下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空:(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式_。 (2)离子交换膜的作用为_。 (3)精制饱和食盐水从图中_位置补充,氢氧化钠溶液从图中_位置流出。(选填“a”“b”“c”或“d”) (4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式_。 (5)室温下,0.1 mol·L-1 NaClO溶液的pH_0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液的pH(选填“大于”“小于”或“等于

34、”)。浓度均为0.1 mol·L-1 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,S、C、HS、HC浓度从大到小的顺序为:_。  已知:H2SO3Ki1=1.54×10-2Ki2=1.02×10-7HClOKi1=2.95×10-8H2CO3Ki1=4.3×10-7Ki2=5.6×10-11【解析】(1)电解饱和氯化钠溶液:2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2;(2)离子交换膜的作用是让Na+通过平衡电荷,防止OH-与氯气反应,防止氢气与氯气反应;(3)阳极反应式为:2Cl-2e-Cl2,精制饱和食盐水从a处补充,阴极反应

35、式为:2H2O+2e-H2+2OH-,氢氧化钠溶液从d处流出;(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应,2KClO3+H2C2O4+2H2SO42ClO2+CO2+2KHSO4+2H2O;(5)因为HClO的电离平衡常数小于HS的电离平衡常数,碱性NaClO> Na2SO3;HS的电离平衡常数大于HC的电离平衡常数,C水解能力强于S,离子浓度:c(S)>c(C)>c(HC)>c(HS)。答案:(1)2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(2)让Na+通过平衡电荷并导电,防止OH-与氯气反应,防止氢气与氯气反应(3)ad(4)2KClO3+H2C2O4+2H

36、2SO42ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O(5)大于c(S)>c(C)>c(HC)>c(HS)9.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。请完成以下问题:(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:在X极附近观察到的现象是 _; 电解一段时间后,该反应总离子方程式为 _; 若用该溶液将阳极产物全部吸收,反应的离子方程式为 _。 (2)若用该装置电解精炼铜,电解液a选用CuSO4溶液,则

37、:X电极的材料是_,电解一段时间后,CuSO4溶液浓度_(填“增大”减小”或“不变”)。 (3)若X、Y都是惰性电极,a是溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均为0.1 mol的混合溶液,通电一段时间后,阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示,则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是_。 .如图为模拟工业离子交换膜法电解饱和食盐水制备烧碱的工作原理。下列说法正确的是_。 A.从E口逸出的气体是Cl2B.从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C.标准状况下每生成22.4 L Cl2,便产生2 mol NaOHD.电解

38、一段时间后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度【解析】.X与外加电源的负极相连,X为阴极,Y为阳极。(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。X电极的电极反应式为2H+2e-H2,X电极附近水的电离平衡(H2OH+OH-)正向移动,H+继续放电,溶液中c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性,遇酚酞变红色,X极附近观察到的现象是放出气体,溶液变红。Y电极的电极反应式为2Cl-2e-Cl2,电解一段时间后,该反应总离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2;若用该溶液将阳极产物全部吸收,NaOH与Cl2反应的离子方程式为Cl2+2OH-C

39、l-+ClO- +H2O。(2)电解精炼铜,粗铜作阳极,纯铜作阴极,X的电极材料为纯铜。阳极(Y电极)的电极反应为比Cu活泼的金属发生氧化反应和Cu-2e-Cu2+,阴极(X电极)电极反应式为Cu2+2e-Cu,根据电子守恒和原子守恒,电解一段时间后CuSO4溶液浓度减小。(3)由图象知开始通过0.2 mol电子析出固体的质量达到最大值,结合阳离子物质的量都为0.1 mol,则Cu2+优先在阴极放电,Cu2+的氧化能力最强,继续通电,阴极不再有固体析出,接着H+放电,X3+不放电,则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是Cu2+>H+>X3+。.根据Na+的流向可以判断装置

40、左边电极为阳极,右边电极为阴极。A项,右边电极的电极反应为2H+2e-H2,E口逸出的气体是H2,错误;B项,装置图中的阴极室产生NaOH,从B口加入含少量NaOH的水溶液,增大溶液中离子的浓度,增强导电性,正确;C项,n(Cl2)=22.4 L÷22.4 L·mol-1=1 mol,根据电解方程式2NaCl+ 2H2O2NaOH+H2+Cl2,生成NaOH物质的量为2 mol,正确;D项,根据元素守恒,电解一段时间后通入适量的HCl气体可以恢复到电解前的浓度,不是加盐酸,错误。答案:.(1)放出气体,溶液变红2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O(2)纯铜减小(3)Cu2+>H+>X3+.B、C17