第四章 第二节 电解池
1.写出下列电极反应和总反应。
(1)电解熔融氯化钙,阳极反应为___________;阴极反应为____________;总反应为________________。
(2)电解稀的氢氧化钠溶液:阳极反应为___________;阴极反应_________;总反应为______________________。
2.从原理上分析,电解精炼铜与电镀铜有何相似之处?写出电解精炼铜的电极反应。
3.若要在铁制品表面镀镍,电镀液用硫酸镍溶液,则镍应与电源的_____________极相连,铁制品应与电源的_____________极相连。阴极和阳极上的电极反应分别为_____________、_____________。电镀过程中硫酸镍溶液中溶质的浓度会_____________(填“增大”“减小”或“不变”)。
4.下列有关电解的叙述中错误的是( )。
A.与电源正极相连的是阳极 B.与电源负极相连的是阴极
C.在阴极上发生氧化反应 D.阴离子向阳极方向迁移
5.利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯。下列叙述中正确的是( )。
A.电解时以精铜作阳极
B.电解时阴极上发生的反应为
C.粗铜连接电源的负极,其电极反应为
D.电解后,电解槽底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥
6.用电解法处理酸性含铬废水(主要含有)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中发生反应:,最后以形式除去。下列说法中错误的是( )。
A.阳极反应为
B.电解过程中废水的pH不发生变化
C.电解过程中有沉淀生成
D.电路中每转移12mol电子,最多有1mol被还原
7.根据电解原理,写出铅酸蓄电池充电时的电极反应和总反应。
8.电解足量的饱和食盐水时,从阴极析出1.12L氢气(标准状况),则从阳极析出什么气体?该气体的体积(标准状况)是多少?
9.用铂作电极电解某金属氯化物()的溶液,当收集到1.12 L氯气时(标准状况),阴极增重3.2g。试计算:
(1)电路中通过的电子的物质的量;
(2)金属M的相对原子质量。
10.下列关于电解的说法不正确的是( )
A.电解是将电能转化为化学能的过程
B.电解池的阳极与电源的正极相连,发生氧化反应
C.电解时,电子由电源负极流向阴极,通过电解质溶液到达阳极
D.许多在通常条件下不能发生的氧化还原反应,可以通过电解实现
11.某同学运用电解原理实现在铁棒上镀铜,设计如图装置,下列判断不正确的是( )
A.a是铁 B.液体c可用硫酸铜溶液
C.该实验过程中变小 D.b上发生的反应为
12.等物质的量的和溶于水形成混合溶液,用石墨电极电解此溶液,经过一段时间后,阴、阳两极收集到的气体体积之比为3:2。下列说法正确的是( )
A.阴极反应为
B.阳极始终发生反应:
C.两极共生成两种气体
D.向电解后溶液中通入适量的HCl可使溶液恢复到电解前的状态
13.如图所示装置中, X是铁, Y是石墨电极, a是硫酸钠溶液,实验开始前,在U形管的两边同时各滴入几滴酚酞试液,下列叙述正确的是( )
A.闭合,断开,X极放出
B.闭合,断开,Y极为阳极
C.闭合,断开,Y极的电极反应式为
D.闭合,断开,工作一段时间后, X极附近显红色
14.若要在铁钉上镀铜,下列设计正确的是( )
选项 接电源正极 接电源负极 电解质溶液
A Cu Fe 溶液
B Cu Fe 溶液
C Fe Cu 溶液
D Fe Cu 溶液
A.A B.B C.C D.D
15.KCl和的混合溶液中,它们的物质的量之比为3:1,用铂作电极电解该混合溶液时,下列叙述不正确的是( )
A.阳极先放出,后放出 B.阴极自始至终只放出
C.溶液酸性减弱,最后呈中性 D.电解最后阶段为电解水
16.研究小组采用电解法(惰性电极)将含有、和少量的浆液分离成固体混合物和含铬元素的溶液,装置如图。下列说法不正确的是( )
A.阳极的电极反应式为
B.通过阴离子交换膜进入阳极室,从而实现与浆液的分离
C.阴极室生成的物质可用于固体混合物和的分离
D.适当增大电压,也可在阴极室转化为除去
17.我国科研工作者研发了电解熔融甲硫醇钠()制备杀虫剂的方法,克服了常规合成法造成的污染,并大幅度提高了原料转化率。基本原理如图所示,A、B为惰性电极,在A电极产生,下列说法错误的是( )
A.M极为电源的正极,B极为电解池的阴极
B.A极的电极反应:
C.装置中的离子交换膜为阳离子交换膜
D.该装置工作一段时间,右侧电极室中NaOH浓度增大
18.用惰性电极电解物质的量浓度相同体积比为3:1的溶液和NaCl溶液的混合溶液,不可能发生的反应是( )
A. B.
C. D.
19.回答下列问题:
(1)高铁酸钾()是一种新型、高效、多功能水处理剂,它氧化性能好,且无二次污染,属于绿色处理剂,爱迪生蓄电池反应为,可用图1装置制取少量高铁酸钠。
①此装置中爱迪生蓄电池的负极是______(填“a”或“b”),该电池工作一段时间后必须充电,充电时生成的反应类型是__________。
②写出在用电解法制取高铁酸钠时,阳极的电极反应式:_____________。
(2)二氧化氯()为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出的用电解法制取的新工艺。
①阳极产生的电极反应式:______________。
②当阴极产生标准状况下112mL气体时,通过阳离子交换膜的离子的物质的量为_______。
答案以及解析
1.答案:
(1);;
(2);;
2.答案:阳极均发生铜失去电子生成铜离子的反应,阴极均发生铜离子得到电子生成铜的反应,电解质溶液均含有铜离子。电解精炼铜的阳极反应为,阴极反应为。
3.答案:正;负;阴极:;阳极:;不变
4.答案:C
5.答案:BD
6.答案:B
解析:铁板是活性电极,电解时,阳极上Fe失电子被氧化生成,电极反应式为,A正确;处理含铬废水时消耗,则废水的pH不断增大,B错误;废水pH不断增大,易形成沉淀,C正确;电路中转移12mol电子时,阳极上生成6mol,结合废水中发生的反应可知,最多还原1mol;,D正确。
7.答案:阳极:
阴极:
总反应:
8.答案:阳极析出的气体为;体积是1.12L。
解析:电解饱和食盐水的总反应式为,阴极上析出标准状况下1.12L,阳极上析出,其体积(标准状况)也是1.12L。
9.答案:
(1)电路中通过的电子的物质的量是0.1mol。
解析:电解溶液的电极反应式为:
阳极:
阴极:
设电路中通过的电子的物质的量为。
,
(2)答案:金属M的相对原子质量是64。
解析:设金属M的相对原子质量为。
,。
10.答案:C
解析:电解是将电能转化为化学能的过程,故A正确;与正极相连的为阳极,阳极上失电子发生氧化反应,故B正确;电解质溶液能导电是因为离子的定向移动,电子只流经外电路,故C错误;不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理有可能实现,如铜和稀硫酸的反应,铜为阳极被氧化,可生成硫酸铜,故D正确。
11.答案:C
解析:a连接电源的负极,发生还原反应生成铜,达到在铁棒上镀铜的目的,故A正确;电解质应含铜离子,可为硫酸铜溶液、硝酸铜溶液等,故B正确;电镀时,阳极消耗铜,阴极析出铜,消耗铜和析出铜的量相等,则基本保持不变,故C错误;b为阳极,发生氧化反应,电极反应为,故D正确。
12.答案:A
解析:等物质的量的和溶于水形成混合溶液,发生反应,,混合后溶液中溶质为等物质的量的氯化钾、硝酸钾,据此分析。用石墨电极电解此溶液,阴极发生还原反应:,故A正确;若阳极始终发生反应,阴、阳两极产生的气体的体积比为1:1,与题干矛盾,故B错误;阳极首先是氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为,然后是氢氧根离子放电,电极反应式为,阴极发生还原反应:,一段时间后,阴、阳两极产生的气体的体积比为3:2,说明阳极生成氯气、氧气,阴极生成氢气,故C错误;电解的本质为电解氯化氢、电解水,仅向电解后的溶液中通入适量的HCl,不能使溶液恢复到电解前的状态,故D错误。
13.答案:D
解析:闭合,断开,此装置为原电池,铁(X)作负极,石墨(Y)作正极,负极反应即X极反应为,无氢气放出,故A、B错误;闭合,断开,石墨作阳极,电极反应为,故C错误;闭合,断开,此时装置为电解池,铁作阴极,电极反应为,使滴入的酚酞变红,故D正确。
14.答案:A
解析:要在铁钉上镀铜,则Cu与电源正极相连,为阳极,失去电子,阴极为铁,接电源负极,电解质溶液应为含铜离子的盐溶液,如溶液,故A正确。
15.答案:C
解析:根据放电顺序,阳极为,先是生成氯气,然后是生成氧气,故A正确;根据放电顺序,阴极为,所以阴极自始至终只放出,故B正确;根据分析,硝酸中氢离子最后完全转化为氢气,溶液中生成氢氧化钾,所以溶液酸性减弱,最后为碱性,故C错误;电解最后阶段,阳极放电,阴极放电,所以实际是电解水,故D正确。
16.答案:D
解析:阳极发生氧化反应,放电生成,该电极的电极反应式为,故A正确;电解时,通过阴离子交换膜向阳极移动,从而实现与浆液的分离,故B正确;阴极发生还原反应生成氢气、氢氧化钠,电极反应式为,生成的氢氧化钠可用于固体混合物和的分离,故C正确;电解时,通过阴离子交换膜向阳极移动,不可能通过阳离子交换膜到阴极室转化为,故D错误。
17.答案:B
解析:由题图可知,熔融甲硫醇钠在阳极失电子,发生氧化反应,生成,则A极为电解池的阳极,M极为电源的正极,B极为电解池的阴极,故A正确;A极为电解池的阳极,电极反应为,故B错误;电解过程中阳极区的钠离子通过离子交换膜移向阴极,所以装置中的离子交换膜为阳离子交换膜,故C正确;该装置工作一段时间,右侧电极室中得电子发生还原反应,生成和,钠离子通过离子交换膜移向阴极,所以NaOH浓度增大,故D正确。
18.答案:C
解析:由得,由于阴离子放电的先后顺序为、、,阳离子放电的先后顺序为、、,故该电解过程分为三个阶段。第一阶段,电解溶液:。第二个阶段,电解溶液:。第三个阶段,电解和溶液:。
19.答案:(1)①a;氧化反应②
(2)①②0.01mol
解析:(1)①电解时,Fe作阳极失电子生成,阳极接电源的正极,所以b是电池正极,a是负极;充电时,失电子生成,发生氧化反应。②阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水,电极反应式为。
(2)①阳极发生氧化反应,由题意可知,氯离子放电生成,由原子守恒和电荷守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,阳极电极反应式为。②在阴极发生反应,氢气的物质的量为,则转移电子0.01mol,通过阳离子交换膜的阳离子为+1价的离子,故通过交换膜的阳离子的物质的量为0.01mol。
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