电解池的工作原理及应用.doc

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1、1-6-3电解池的工作原理及应用(时间：45分钟分值：100分)基 础 巩 固一、选择题1利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是()A氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的铜离子浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁解析氯碱工业中阳极是氯离子被氧化；电解精炼铜时粗铜溶解，溶液中铜离子浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。答案D2用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的pH变小，并且在阳极得到0.56 L气体，阴极得到1.12 L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是(

2、)A稀盐酸 BKNO3溶液CCuSO4溶液 D稀硫酸解析阳极与阴极产生的气体体积比为，相当于电解水，pH变小，说明电解了含氧酸。答案D3如下图，四种装置中所盛的溶液体积均为200 mL，浓度均为0.6 molL1，工作一段时间后，测得导线上均通过了0.2 mol电子，此时溶液的pH由大到小的顺序是()A BC D解析装置中，2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，溶液的pH减小；装置中，ZnH2SO4=ZnSO4H2，溶液的pH增大但小于7；装置是在Fe上镀Zn，ZnCl2溶液的物质的量浓度不变，pH也不变；装置中，2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，溶液的pH增大。故装置中溶液的pH

3、大小关系为。答案C4(2012浙江理综，10)以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：下列说法不正确的是()A在阴极室，发生的电极反应为：2H2O2e=2OHH2B在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H浓度增大，使平衡2CrO2HCr2OH2O向右移动C该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2D测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比(nK/nCr)为d，则此时铬酸钾的转化率为1解析因放电顺序HK，故阴极电极反应式为2H2O2e=H22OH；由于阳极的电极材料是惰性电极，故该电解池的阳极电极反应式为：

4、2H2O4e=O24H，由于反应生成了H，增大了H的浓度，故平衡2CrO(黄色)2HCr2O(橙色)H2O正向移动，溶液颜色由黄色变为橙色，故A、B项正确；将上述反应式合并可知C项正确；由总反应方程式4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2和电解装置可知，电解过程中阳极室的K通过阳离子交换膜进入阴极室，从而生成KOH。现设K2CrO4的起始物质的量为1 mol，转化的K2CrO4的物质的量为x，根据电解方程式可知生成的KOH的物质的量为x，阳极室剩余K物质的量为0 molx，阳极室中Cr的物质的量为1 mol，由题意得：d，解得x(2d)mol，故铬酸钾的转化率为2d，D项不正

5、确。答案D5金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜 、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22eNiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等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解析用电解法制备高纯度的镍时，用纯镍作阴极，粗镍作阳极，含Ni2的溶液作电解质溶液。其中阳极反应式：ZnZn22e，FeFe22e，NiNi22e阴极反应：Ni22eNi因此电解过程中，阳极质量的减少和阴极质量的增加并不相等。电解质溶液中存在的阳离子有Zn2、

6、Fe2、Ni2。阳极泥中只有铜和铂。答案D6取一张湿润的淀粉KI试纸，将铜圈置于其上，按下图所示接好电源，然后用铂笔缓慢作画，试纸将会呈现出美丽的图画来。下列有关说法中错误的是()A图画的颜色为蓝色B实验结束后，铜圈的质量不变C铜圈附近溶液的pH变小D阳极反应式为2I=I22e解析通电后，铜圈为阴极，铂笔为阳极，阴极发生反应：2H2O2e=H22OH；阳极发生反应：2I=I22e。碘遇淀粉变蓝，铜圈附近OH增多，pH变大，故C项错误。答案C7(2012福建名校模拟)如图所示，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液显红色。下列说法正确的是()AX是正极，Y是负极Ba是负极，b是正极CC

7、uSO4溶液的pH逐渐减小DCuSO4溶液的pH保持不变解析根据a极附近溶液显红色，可知a为阴极，b为阳极，则X为负极，Y为正极，故A、B错误；左池是电镀池，故硫酸铜溶液的浓度不变，pH保持不变，C错、D对。答案D8(2012安徽理综，11)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H2ClCl2H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl22e=2ClD断开K1，闭合K2时，

8、石墨电极作正极解析由题意知， 断开K2，闭合K1时，两极均有气泡产生，则说明铜电极没有参与反应，则铜电极一定作阴极，石墨电极作阳极，所以总反应的离子方程式为2Cl2H2O=Cl2H22OH，铜电极附近溶液变红，故A、B项均错误；断开K1，闭合K2时，氯气在石墨电极上得到电子生成Cl，氢气在铜电极上失去电子生成氢离子，所以此时石墨电极作正极，铜电极作负极，故C错误，D项正确。答案D二、非选择题 9下列四种装置中，盛200 mL 0.005 mol/L硫酸铜溶液盛200 mL 0.01 mol/L硫酸盛200 mL氯化锌溶液盛200 mL氯化钾溶液(1)上述四种装置中，为电解池的是_(用编号回答)

9、，装置中两电极的电极反应式分别是_(注明电极名称)；_。(2)用离子方程式回答：通电时装置中的总反应是_，溶液中可能发生的副反应是_；(3)工作一段时间后，测得导线上均通过0.002 mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是_(用编号回答，盐的水解和溶液体积变化忽略不计)；(4)若将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是_，C极上发生的反应是_。解析(1)电解池的标志是有外加电源，是电镀池，为特殊的电解池，是电解池。(2)装置中就是惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl2与KOH会发生氧化还原反应。(3)工作一段时间后，溶液呈现酸性，中呈现碱性

10、。通过0.002 mol电子时，中生成H为0.002 mol，H浓度为0.01 mol/L；中消耗H为0.002 mol，剩余H为0.01 mol/L2200103L0.002 mol0.002 mol，同时溶液中的硫酸锌也会水解；中为氯化锌溶液，其酸性是由Zn2水解所得，酸性较弱。所以中酸性最强，pH最小。(4)若将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，因为氯化钾溶液是中性溶液，所以装置就成了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。答案(1)阴极2Cu24e=2Cu、阳极4OH4e=O22H2O(2)Cl2H2OH2Cl22OHCl22OH=ClClOH2O(3)(4)2Fe4e=2Fe2O22H2O

11、4e=4OH10(2010全国)下图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围；6.88.0，酸色红色，碱色黄色)回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是_(填编号)；A管溶液由红变黄；B管溶液由红变黄；A管溶液不变色；B管溶液不变色；(2)写出A管中发生反应的反应式：_；(3)写出B管中发生反应的反应式：_；(4)检验a管中气体的方法是_；(5)检验b管中气体的方法是_；(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_。解析由装置图可知A为电解池的阴极，电极反应为：4H4

12、e=2H2；B为电解池的阳极，电极反应为：4OH4e=2H2OO2。根据放电情况可知A极由于H放电附近显碱性，指示剂应显黄色，同时还会发生反应Mg22OH=Mg(OH)2；B极由于OH放电附近显酸性，指示剂仍显本身的颜色红色。在检验H2时利用其可燃性，检验O2时用能使带火星木条能否复燃性进行检验。由于该电解池实质是电解水，所以将电解液倒入烧杯后，整个溶液呈中性，故指示剂变红，Mg(OH)2沉淀会消失。答案(1)(2)2H2e=H2(写2H2O2e=2OHH2同样给分)、Mg22OH=Mg(OH)2(3)4OH4e=2H2OO2(写2H2O4e=4HO2同样给分)(4)用拇指按住管口，取出试管，

13、靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰(5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)11(2011重庆卷)臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。O3可由臭氧发生器(原理如下图)电解稀硫酸制得。图中阴极为_(填“A”或“B”)，其电极反应式为_。若C处通入O2，则A极的电极反应式为_。若C处不通入O2，D、E处分别收集到xL和yL气体(标准状况)，则E处收集的气体中O3所占的体积分数为_。(忽略O3的分解)。解析观察电化学装置图知，特殊惰性电极B上产生了氧气和臭氧，该极失去电子发生氧化反应作阳极，则特殊惰性电极A为

14、阴极，得电子发生还原反应，电极反应式为2H2e=H2；若从C处通入氧气，氧气将参与反应，阴极生成的将是水，电极反应式为O24H4e=2H2O；设y L混合气体中臭氧的体积分数为a，由电子守恒有2xya6y(1a)4，解得a(x2y)/y。答案A2H2e=H2O24H4e=2H2O(x2y)/y12(2012山东理综，28)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下： (1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a浓H2SO4 b稀HNO3cNaOH溶液 d氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在_(填离子符号)，检验溶

15、液中还存在Fe2的方法是_(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_。(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(5)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。解析(1)观察流程图可知，气体A是SO2，应该用碱性溶液吸收尾气，c、d项正确。(2)溶液中加入KSCN溶液显红色，说明溶液中存在Fe3；若检验还存在Fe2，则

16、可以加入酸性KMnO4溶液，如果溶液紫红色褪去，则说明还含有Fe2。(3)根据流程图可知，由泡铜冶炼粗铜的化学方程式是3Cu2O2Al6CuAl2O3。(铝热法)(4)在电解精炼中，不可能存在能量的完全转化，部分电能还可转化为热能等，a项错误；在电解池中，阳离子应该移向阴极，c项错误；b、d正确。(5)根据所给的原电池反应可知，正极是氧气发生还原反应，即O24H4e=2H2O。答案(1)cd(2)Fe3取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色(3)3Cu2O2AlAl2O36Cu(4) bd(5)4HO24e=2H2O能 力 提 升13.某课外活动小组设计了如下图所示的装置，调节滑动变阻

17、器，控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时，打开止水夹a，关闭止水夹b)，由于粗心，实验并未达到预期目的，但也看到了令人很高兴的现象。请帮助他们分析并回答下列问题(图中阳离子交换膜只允许阳离子和水通过)：(1)写出B装置中的电极反应式：Pt极_；Fe极_。(2)观察到A装置中的现象为：_；_；_。(3)当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b，再观察C装置。若无现象，说明理由；若有现象，请写出有关反应式：_。(4)若想达到电解NaCl溶液的目的，应改进装置，请提出你的意见：_。解析Pt极是阴极，发生反应为2H2O2e=2OHH2；Fe极是阳极，发生

18、反应为Fe2e=Fe2。打开止水夹a、关闭止水夹b时，氢气进入烧瓶，压强增大，将氨气排出，氨气溶于烧杯中的水引起烧杯中的水倒吸并产生红色喷泉，烧瓶中液面上升到高于左侧导管一定程度后，由于氢气的产生，液面又逐渐下落至与导管相平，最后烧杯中溶液呈红色，导管有气泡逸出。关闭止水夹a、打开止水夹b时，氢气将U形管中溶液压入C装置，发生反应Fe22OH=Fe(OH)2、4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3。若想达到电解NaCl溶液的目的，应把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极调换位置或将电源反接等。答案(1)2H2O2e=2OHH2(或2H2e=H2)Fe2e=Fe2(2)烧杯中的

19、水倒吸并产生红色喷泉烧瓶中液面上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与A中左侧导管口相平最后烧杯中溶液呈红色，导管有气泡逸出(3)Fe22OH=Fe(OH)2、4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3或4Fe28OH2H2OO2=4Fe(OH)3(4)把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极调换位置或电源反接等14按下图所示装置进行实验，并回答下列问题：(1)判断装置的名称：A池为_，B池为_。(2)锌极为_极，电极反应式为_；铜极为_极，电极反应式为_；石墨棒C1为_极，电极反应式为_；石墨棒C2附近发生的实验现象为_。(3)当C2极析出224 mL气体(标准状况)时，锌的质

20、量变化为(增加或减少)：_g。CuSO4溶液的质量变化为(增加或减少)：_g。解析A池中Zn、Cu与CuSO4溶液构成原电池，B池中两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池，即A原电池带动B电解池。A池中Zn为负极，Cu为正极，B池中C1为阳极，C2为阴极析出H2，周围OH富集，酚酞变红。n(H2)0.01 mol，所以电路上转移的电子的物质的量为0.01 mol20.02 mol，根据电子得失守恒可知锌极有0.01 mol Zn溶解，即Zn极质量减少0.01 mol65 gmol10.65 g，铜极上有0.01 mol Cu析出，即CuSO4溶液增加了0.01 mol(65 gmol164 gmol1)0.01 g。答案(1)原电池电解池(2)负Zn2e=Zn2正Cu22e=Cu阳2Cl2e=Cl2有无色气体产生，附近溶液出现红色(3)减少0.65增加0.01