2010年《高考风向标》化学 第五部分 化学反应原理 第27讲 电解原理

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第27讲 电解原理
★考情直播
考纲解读
考纲内容 能力要求 考向定位
了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式. 理解电解原理，判断某装置是否是电解池，正确书写电解池工作时的电极反应式。掌握电解前后溶液浓度和PH的变化。 是高考的重要内容，主要考点有：①电解池的构成和电解的基本原理；电极反应式的书写及溶液浓度和PH的变化；②有关电解的计算；③电解原理的应用。今后的命题方向：电解的基本原理和在生产、科技等方面的应用考查考生应用知识的能力。
了解铜的电解精炼和电镀装置及原理，了解氯碱工业的反应原理
掌握有关电解的计算。
考点整合
考点1 电解池的构成和电解的基本原理
1．(1)电解的反应原理：在 时在阴、阳两极发生氧化还原反应。
(2)电解池：一种把 的装置
(3)电解的电路工作原理：导线上(外电路)电子从电源的负极流出经导线流向电解池的阴极，电解池的阳极上产生电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向 ，失去电子，阳离子移向 ，得到电子。
2．电解池的构成：
① 、导线 ②两个电极(金属或非金属导体) ③电解质溶液(或熔融的电解质)
特别提醒：电解池的阴阳极由电源的正负级决定
3．电解原理：
以惰性电极(C、Pt)电解CuCl2溶液为例：
[例1] 能用电解原理说明的问题是 ( )
①电解是电能转变成化学能；②电解是把化学能转变为电能；③电解质溶液的导电是化学变化,金属的导电是物理变化；④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现；⑤任何溶液被电解时必然会导致氧化还原反应的发生
A．①②③④　　Ｂ．②③⑤ Ｃ．③④　　Ｄ．①③④⑤
[解析]电解质溶液导电时,溶液中的阴阳离子分别向阳极和阴极移动,在两个电极上得失电子,发生氧化还原, 所以电解质溶液的导电过程就是电解过程，此时电源提供电能,把不能自发进行的氧化还原反应转变成现实。金属的导电只是自由电子的定向移动不存在电子得失没有新物质产生，是一种物理过程。
　【答案】Ｄ
[方法技巧]组合式选择题可以通过排除法进行选择。②和①中只有一个说法是正确的，根据电解原理①是正确的。
考点2电极反应式的书写及溶液浓度和PH的变化
1．离子放电顺序的判断
阳离子在阴极得电子顺序与 相反
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阴离子在阳极失电子顺序
金属阳极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>高价含氧酸根离子>O2－>F
特别提醒：要注意在水溶液中有些离子不发生放电
2．电极产物的判断
阳极:①根据电极的类型(活泼金属和惰性电极金属)；②根据 顺序.
阴极:根据 顺序
3．用惰性电极电解电解质溶液的规律
电解水型：
电极反应：阴极 4H++4e－=2H2↑；阳极 4OH－－4e－=2H2O+O2↑
总反应式：
包括高价含氧酸(H2SO4、HNO3)、强碱[NaOH、Ba(OH)2] 、活泼金属的高价含氧酸盐[Na2SO4、K2CO3、Al2(SO4)3]。
(1)分解电解质型：
电极反应式：阴极：amMn++mnae－=amM 阳极：anYm－－mnae－=nYa
包括无氧酸(除HF) 、不活泼金属的无氧酸盐溶液(如CuCl2)
(2)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸(除氟化物)盐(如NaCl、MgBr2)溶液的电解
以NaCl溶液为例：
电极反应式：阴极 2H++2e－=H2↑；阳极 2Cl－－2e－=Cl2↑
总反应式：
阴极由于H+放电，破坏了水的电离平衡，水的电离程度增大，电极附近溶液中OH－浓度增大，溶液pH值增大，整个电解质溶液碱性增强，pH值增大。
(3)放氧生酸型： (如CuSO4、AgNO3)溶液的电解
以CuSO4溶液为例：
电极反应式：阴极 2Cu2++4e－=2Cu；阳极 4OH－－4e－=O2↑+2H2O
总反应式：
阳极由于OH－放电，破坏了水的电离平衡，水的电离程度增大，电极附近溶液中H+浓度增大，溶液pH值减小，整个电解质溶液酸性增强，pH值减小
4．电极方程式的书写和总的离子反应式的书写
电极方程式是以实际反应的微粒符号来表示的，当水中的氢离子或氢氧根离子参加反应时，在电极反应式中表示时就以H+或OH－表示。
总的离子反应式表示时要注明反应条件－电解，总式的书写要符合离子方程式的书写要求。
[例2] (2007年高考江苏卷，电解)某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )
(A)电解过程中，铜电极上有H2产生
(B)电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑
(C)电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
(D)整个电解过程中，H＋的浓度不断增大
[解析] 阳极为铜电极，始终为Cu失电子变为Cu2+,故A错；阴极为石墨，先是H＋得电子放出H2，后是Cu2＋得电子析出Cu，故BC对，在电解过程中消耗H＋，因此浓度变小，故D错。
【答案】BC。
[方法技巧]要学会根据放电顺序来分析电极反应，从而解答相关问题。
考点3：电解原理的有关应用。
1．电解精炼铜
(1)装置组成
①电极材料： 与电源的正极相连作阳极， 与电源负极相连作阴极
②电解质溶液：用 作电解液
③反应原理：阳极铜以及比铜活泼的杂质金属锌、铁、镍等失电子被氧化，转化成离子进入溶液中，不活泼金属如金和银等沉积在阳极下面形成阳极泥，阴极Cu2+得电子被还原在阴极上析出，其它如Zn2+、Fe2+留在溶液中。
④特征：电解精炼过程中CuSO4溶液的浓度几乎不变，产品纯度高。
2．电镀
(1)装置组成：
①电极材料： (如精铜)与电源的正极相连作阳极， (如铁制品)与电源负极相连作阴极
②电解质溶液：用含 的电解质配成溶液(如CuSO4溶液加一些氨水)作电镀液
(2)反应原理：阳极镀层金属(铜)失电子被氧化，转化成离子进入溶液中，阴极镀层金属离子Cu2+得电子被还原在阴极上析出。
(3)特征：电镀过程中电解质CuSO4溶液的浓度几乎不变。
3．氯碱工业
工业上用电解饱和食盐水的方法来制取烧碱、氯气和氢气，并以它们为原料进一步生产一系列化工产品,称氯碱工业。
(1) 离子交换膜法电解池的组成：
以石墨为阳极，以钢棒为阴极,精制的饱和食盐水为电解质溶液，用阳离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室。
(2) 电解饱和食盐水的反应机理：
电极反应式：阴极 ；阳极
总反应式：
阳极 阴极产物
在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水的电离，结果阴极区溶液中OH－浓度增大而呈碱性。
(3) 电解用饱和食盐水的精制
基本步骤：
(4) 阳离子交换膜的作用
将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na+)通过，而且阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体通过。这样既可以防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
[例3] （09广州市高三调研测试）下列关于铜电极的叙述正确的是
A．铜锌原电池中铜电极上发生氧化反应
B．电解饱和食盐水制烧碱时，用铜作阳极
C．电解法精炼铜时，粗铜连接电源的正极
D．电镀铜和精炼铜时，均用纯铜作阴极
[解析] 铜锌原电池中铜电极为正极，发生还原反应；电解饱和食盐水制时，阳极为石墨；电解法精炼铜时，粗铜作阳极被氧化，纯铜作阴极，故C正确；电镀铜时，铜作阳极被氧化而进入溶液中。
【答案】C
[规律总结] 电解精炼镍的化学原理类似电解精炼铜，要熟悉电解精炼铜的有关知识。
★ 高考重点热点题型探究
热点1 有关电解的基本原理的考查
[真题1]（ 07，广东,20）三氧化二镍（Ni2O3）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是
A 可用铁作阳极材料
B 电解过程中阳极附近溶液的pH升高
C 阳极反应方程式为：2Cl－－2e－＝Cl2
D 1mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1mol电子
[思路分析] 本题考查电解的基本原理，要熟练写出电解的电极反应并据此判断或计算
[解析]根据“用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5”，则电解液中含有Ni2+、H+、Na+、Cl－、OH－，电解时阳极产生Cl2，电极反应为2Cl－－2e－＝Cl2，，故C对，阳极不可能是活泼性电极如铁，故A错。阳极产生Cl2与碱反应，故pH值降低，故B错。由Ni2+－e－= Ni3+，则1mol二价镍全部转化为三价镍时，失去1mol电子，所以D正确。
【答案】CD
[真题2] （08全国Ⅱ卷）右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是( )
A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的
B．电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
[思路分析] 本题考查电解时离子的放电顺序，据此写出电极反应。
[解析]Na2SO4===2Na＋＋SO42－，H2OH＋＋OH－，SO42－和OH－移向b电极，Na＋和H＋移向a电极，在b电极 上：4OH－-4e－ ===2H2O＋O2↑，在a电极上：2H＋＋2e－ ===H2↑，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H＋放电，所以a电极附近的c(OH－)＞c(H＋)，滴加石蕊试液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。
【答案】D。
[名师指引]有关电解的基本原理的考查，高考中经常考查有关电极反应式、实验现象、反应产物、pH变化、电子得失等。做好此在考题，关键是掌握电极反应规律。
(1)阴极反应：得电子被还原
特点：电极本身不参加反应，一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子。
(2)阳极反应：失电子被氧化
若阳极是由活性材料做成，阳极金属失去电子而被氧化；若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。
(3)解题时先看电极再分析阴阳离子的放电顺序。
[新题导练]
1．(09届广东五校高三第三次联考)如图a、b、c．d均为石墨电极，通电进行电解。下列说法正确的是
A．甲中a的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O
B．电解时向乙中滴入酚酞试剂，c电极附近先变红。
C．当d电极产生2g气体时，b极有32g物质析出。
D．电解后向乙中通入适量HCl气体，
溶液组成可以恢复到原电解前的状态。
2．（汕头市金山中学2009届高三上学期期末测试）如下图（a）为持续电解饱和CaCl2水溶液的装置（以铂为电极，A为电流表），电解1小时后 Cl-放电完毕，图（b）从1小时起将CO2连续通入电解液中，请在图（b）中完成实验（a）中电流对时间的变化关系图，并回答有关问题。
（1）完成实验（a）中电流对时间的变化关系图。
（2）电解时F极发生 反应，电极反应式为 ；
通CO2前电解的总化学方程式为 _______________________ 。
（3）通CO2前电解池中产生的现象：①
② ③ 。
热点2 电解的有关计算
[真题3] （08全国Ⅰ卷）电解100mL含 c（H+）＝0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是（ ）
A．0.10mol/LAg+ B．0.02mol/L Zn2+
C．0.20mol/L Cu2+ D．0.20mol/L Pb2+
[思路分析]本题考查电解时离子的放电顺序，据此写出电极反应进行计算。
[解析]根据离子的放电顺序可知，当电路中通过0.04mol的电子时，能析出金属的只有选项A和C，根据Ag＋＋e-===Ag和Cu2＋＋2e-===Cu可知，析出的金属的物质的量分别为0.04mol的Ag和0.02mol的Cu，其质量分别为4.32g和1.28g。
【答案】A。
[真题4] （08天津卷）下列叙述正确的是（ ）
A．在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应
B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2
C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 molNaOH
D．镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
[思路分析] 要根据电极反应进行计算
[解析]选项A中在电解池的阴极是阳离子得到电子，发生的是还原反应；选项B中用惰性电极电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，在阴极上：2H＋＋2e－ ===H2↑，在阳极上：4OH－-4e－ ===2H2O＋O2↑，所以阴阳两极产物的物质的量之比为2∶1；选项C中2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，每生成2mol的NaOH转移的电子数为2mol，所以转移1mol电子，生成的NaOH就是1mol；选项D中镀层破损后，镀锡铁组成的原电池，Fe作负极而被腐蚀，镀锌铁组成的原电池，Zn作负极，所以镀锡铁板比镀锌铁板更容易腐蚀。
【答案】C。
[名师指引]解答电解计算题的方法思路
(1)首先分析出能在阴阳两极放电的物质或离子,排出阴阳离子的放电顺序,再据此确定发生电极反应。
(2)简单装置中各电极产物间的计算
在一个装置中进行电解时,各电极产物不同,但各电极反应中得到或失去的电子数相等.根据此标准可对各电极产物、溶液中的产物,以及反应消耗的物质进行计算。
(3)复杂装置中(指多个装置串联连接)各电极产物的判断。
在串联电解装置中,各电极电子转移数相等.据此可计算各电极产物,溶液中的氢离子和氢氧根离子的浓度变化。
[新题导练]3．（广东省2009届高三第二次六校联考）如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法正确的是
A．电源B极是正极
B．(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1 : 2 : 2 : 2
C．欲用(丙)装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液
D．装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷
热点3 电解原理的应用
[真题5]（08上海卷）取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列
说法错误的是( )
A．b电极是阴极 B．a电极与电源的正极相连
C．电解过程中水是氧化剂 D．b电极附近溶液的pH变小
[思路分析]本题考查了电解应用之一—电解饱和食盐水.
[解析]a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，说明a极负极产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为：2Cl－-2e－ ===Cl2↑，b为阴极，2H2O－4e－ ===H2↑＋2OH－，所以b极附近的pH增大。
【答案】D
[名师指引] 电解原理的应用的考查有不少考查方法,但最常见还是教材中的几种应用,因此要认真掌握常见的电解原理的应用,包括电解饱和食盐水、电解精炼、电镀等，在此基础上进一步加深对电解原理的理解掌握，才能以不变应万变。
[新题导练]4． (广东省中山一中2009届高三第二次统测化学试题)海水中蕴藏着丰富的资源。海水综合利用的流程图如下。
（1）用NaCl做原料可以得到多种产品。
① 工业上由NaCl制备金属钠的化学方程式是__________________ _____________。
② 实验室用惰性电极电解100 mL0.1 mol/LNaCl溶液，若阴阳两极均得到112 mL气体（标准状况），则所得溶液的pH为______ ___（忽略反应前后溶液的体积变化）。
③ 电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”，通电时氯气被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出相应的化学方程式：_________ ___________________。
（2）分离出粗盐后的卤水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品。
① 粗产品的溶液中含有Na+、Fe2+、Fe3+和Mn2+，需将Fe2+、Fe3+、Mn2+转化为沉淀除去。Fe(OH)2呈絮状，常将其转化为Fe(OH)3而除去（生成氢氧化物沉淀的pH见表）。若只加一种上述（1）中得到的产品，该物质的化学式为_______________，控制溶液的pH为____________________。
② 在家用电热水器不锈钢内胆表面镶嵌镁棒，利用电化学原理来防止内胆腐蚀，写出正极的电极反应式：____________________________________________。
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限时基础训练卷
1. (2005年全国卷)关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是( )
A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
2．如图所示，Ｘ、Ｙ分别是直流电源的两极，通电后发生a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出。符合这一情况的是 ( )
A极板 B极板 X电极 Z溶液
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
3．某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是( )
A．阴极自始至终只有H2 B．阳极先析出Cl2后析出O2
C．电解最后阶段为电解水 D．溶液pH不断增大，最后为7
4．（07年高考重庆理综）如图所示，下列叙述正确的是
A．Y为阴极，发生还原反应
B．X为正极，发生氧化反应
C．Y与滤纸接触处有氧气生成
D．X与滤纸接触处变红
5．（07年高考宁夏卷理科综合）（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应： ； 银片上发生的电极反应： 。
（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：①产生氢气的体积(标准状况)；②通过导线的电量。（已知NA＝6.02×1023/mol，电子电荷为1.60×10－19C）
6．(2004全国理综)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。
请回答以下问题：
(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
①电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。　
②Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是
(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
①X电极的材料是 ，电极反应式是 。②Y电极的材料是 ，电极反应式是 。
7．(2007·广东五校联考)
用惰性电极电解NaCl与NaHCO3混合溶液，测得溶液pH变化如下图所示。
① 在0→t时间内，两个电极上的电极反应式为:
阳极 ；阴极 。
②用离子方程式表明0→t1时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因: 。
8．（珠海07模拟）将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连，铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后反接电源，以电流强度2A继续通电10min。下列表示铜电极、铂电极、电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图正确的是
A B C D
9．（07云浮模拟题）用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（ ）
A．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1
B．电解CuSO4溶液一段时间后，再加入一定质量Cu(OH)2，溶液能与原溶液完全一样
C．电解硫酸钠溶液时，Na+向阳极移动
D．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
10．（07广州市调研测试一）关于如图所示装置的叙述，正确的是
A．甲乙装置中锌片都作负极
B．甲乙装置中，溶液内的氢离子在铜片表面被还原
C．甲乙装置中，锌片上发生的反应都是还原反应
D．甲装置中，铜上面有气泡生成，乙装置中铜片质量减少
基础提升训练
11. (上海高考题)电解CuCl2和NaCl的混合溶液,阴极和阳极上分别析出的物质是 ( )
A.H2和Cl2 B.Cu 和Cl2 C. H2和O2 D. Cu和O2
　12. （06四川理综11）下列描述中，不符合生产实际的是
A、电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B、电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C、电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D、在镀件上电镀锌，用锌作阳极
13．用惰性电极电解一定浓度的一列物质的水溶液,通电一段时间后,溶液的pH值增大,向剩余电解液中加适量水, 能使溶液与电解前相同的是 ( )
A.NaCl B.CuCl2 C.H2SO4 D.NaOH
14. 如图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(　　)
15．用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合液500mL,经过一段时间后,两极均得到标况下11.2L气体,则原混合液CuSO4 的物质的量浓度为: ( )
A.0.5mol.L-1 B.0.8mol.L-1 C.1.0mol.L-1 D.1.5mol.L-1
16．在25℃时，将两个铜电极插入一定质量的硫酸钠饱和溶液中进行电解。通电一段时间后，阴极上逸出a mol气体，同时有W g Na2SO4 10H2O晶体析出。若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数为 ( )
A．W / (W+18a)×100％ B．W / (W+36a)×100％
C．71W / 161(W+36a)×100％ D．71W / 161(W+18a)×100％
能力提高训练
17. 由于Fe(OH)2极易氧化,所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀.若用电解法可制得纯净的Fe(OH)2沉淀.
① a电极材料为 ,其电极反应式为 .
②电解液d可以是 ,则白色沉淀在电极上产生,也可以是 ，则白色沉淀在电极之间的溶液中生成.
A. 纯水 B. NaCl溶液
C. NaOH溶液 D. CuCl2溶液
③液体c为苯其作用是 ,在加入苯之前,对d溶液进行加热处理的目的是 .
④为了在短时间内看到白色沉淀,可以采取的措施是 .
Ａ．改用稀硫酸做电解液 B．适当增大电源电压
Ｃ．适当缩小两电极间的距离 D．适当降低电解液温度
⑤ 若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间后,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解除了电极上看到气泡外,另一现象为 。
18. （06江苏25）25、(10分)利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如右图所示的循环系统实现光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳
能光电池提供，反应体系中I2和Fe3+等可循环使用。⑴写出电解池A、电解池B和光催化反应池中反应的离子方程式。
⑵若电解池A中生成3.36 L H2（标准状况），试计算电解池B中生成Fe2+的物质的量。
⑶若循环系统处于稳定工作状
态时，电解池A中流入和流出
的HI浓度分别为a mol·L－1和
b mol·L－1，光催化反应生成Fe3+
的速率为c mol·min－1，循环系统
中溶液的流量为Q（流量为单位时
间内流过的溶液体积）。试用含所
给字母的代数式表示溶液的流量Q。
19. 金属镍有广泛应用。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt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Fe2+A.阳极发生还原反应，其主要电极反应式：Ni2++2e－=Ni
B.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Zn2+
D.电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu和Pt
20. 如图所示。已知A、B、C、D为铂电极，P、Q为直流电源的两极，通电后发现B极的质量增加。
(1)P、Q哪个是负极
(2)当甲池溶液的pH由6.0降到2.0时，B极的质量增加多少克
(3)此时乙池溶液中NaCl的质量分数由2％变到多少
　　参考答案
　考点整合
考点1 电解池的构成和电解的基本原理
1. 电流通过、电能转化成化学能、阳极、阴极
2. 外接电源
考点2 电极反应式的书写及溶液浓度和PH的变化
1．金属活泼性
2．阴离子放电、阳离子放电
3．不活泼金属的高价含氧酸盐
考点3 电解原理的有关应用
1． 粗铜、纯铜、CuSO4溶液
2．镀层金属、待镀金属制品、镀层金属离子
3．2H++2e－=H2↑；2Cl－－2e－=Cl2↑
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1．AD；由图知，a为阳极，电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；同样c电极为阳极，电极反应为：2Cl－－2e－＝Cl2；在d电极上2H＋＋2e－ ===H2↑，滴入酚酞试剂，d电极附近先变红；根据串联电路上通过电量相等，计算d电极产生2g H2时，b极有64gCu析出
2.（1）如右图
（2）氧化．2Cl－+2e－=Cl2↑；
CaCl2+2H2O=Ca(OH)2+Cl2↑+H2↑；
（3）①F极有气泡产生且能闻到剌激性气味；②E极附近溶液呈红色且有气泡冒出；③连续通CO2，溶液中先出现白色沉淀，而后沉淀又逐渐消失。
点拨：电解CaCl2时，阳极Cl－放电产生Cl2，阴极H＋放电产生H2，总电极反应为CaCl2+2H2O=Ca(OH)2+Cl2↑+H2↑；溶液最后变为Ca(OH)2溶液，通入CO2，会变浑浊。而溶液由CaCl2变为Ca(OH)2（溶解度很小）再变为CaCO3过程中，导电性不断减弱，通入过量CO2时，CaCO3溶解变为Ca（HCO3）2，溶液的导电性增强。
3.BD. 由乙中阴极 2H++2e－=H2↑；阳极 2Cl－－2e－=Cl2↑;向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色,说明F极为阴极,即电源B极是负极. 甲电解反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4;根据串联电路通过的电量相等, B对. 镀银时银应为阳极,C错. 氢氧化铁胶粒带正电荷,故向电源负极移动.
4． ① 2NaCl(熔)2Na+Cl2↑ （2分） ② 13 （3分）
③ NaCl+H2O NaClO+H2↑（2分）
（2） ① NaClO（2分）； 9.8（2分） ② O2+2H2O+4e— = 4OH—（2分）
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1.B　点拨：根据离子放电顺序H+>Na+，阴极得电子的物质是H+，放出H2，A错；对于加入I－后，阳极上放电顺序为：I－>Cl－>OH－，所以失电子的是I－，生成I2,，水溶液呈棕色;所以B对；在阴极区由于水电离子出的H+得电子生成H2放出，破坏了附近水的电离子平衡，使OH－浓度增大，呈碱性，所以C、D错。
2．A　点拨：a极板质量增加，必定是金属在a极析出。a极一定是阴极，则Ｘ一定为电源的负极，所以Ｃ选项电源电极名称错，B选项Z溶液为NaOH溶液，电解时无金属析出，被排除。又因为b极有无色无臭气体放出，该气体只能是O2，而D选项电解ＣuCl2溶液，阳极产生的气体是黄绿色的有剌激性气味的Cl2，Ｄ选项被排除。
3．D点拨：电解所分三个阶段可认为是(1)电解盐酸(2)电解氯化钠溶液(3)电解硫酸钠溶液，电解盐酸为分解型，电解氯化钠溶液生成碱，电解硫酸钠溶液为电解水型，所以最终溶液呈碱性。
4．A点拨：考查原电池、电解池的反应原理。根据图示的装置可以得出左侧的装置为原电池，右侧的装置为电解池。根据原电池的构成规律：Zn为负极，Cu为正极；由图示连接情况可知X为阳极发生氧化反应，Y为阴极发生还原反应，电极反应分别为Cu→Cu2＋＋2e-、2H＋＋2e- →H2↑。因为在Y电极附近H＋的浓度减小，将使H2OH+＋OH－平衡向右移动，移动的结果是[OH－]＞[H＋]显碱性所以附近变红色。所以只有A选项正确。
5．（1）Zn－2e－=Zn2＋；2H＋＋2e－=H2↑（2）①4.5L ②3.8×104C
点拨：（1）因金属的活动性顺序为Zn＞Ag，所以将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池时，锌片作负极，发生氧化反应Zn－2e－=Zn2＋；银片作正极，发生还原反应2H＋＋2e－=H2↑ 。
（2）①根据电极反应，知锌片与银片减少的质量等与生成氢气所消耗的锌的质量，总反应Zn ＋ 2H＋ = Zn2＋ ＋ H2↑，反应消耗的锌的物质的量为，即氢气为0.20mol 约为4.5L。
②因为锌发生氧化反应时Zn－2e－=Zn2＋，所以通过导线的电量为0.20mol×2×6.02×1023mol-1×1.60×10-19C=3.8×104C。
6．(1)①2H++2e－=H2↑；放出气体，溶液变红。②2Cl－－2e－=Cl2↑，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。(2)①纯铜Cu2+ + 2e－ =Cu　②粗铜Cu－2e－= Cu2+ 。
7.①阳极:2Cl--2e-=Cl2↑；阴极:2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-； ②HCO3-+OH-=CO32-+H2O［解释：阳极阴离子放电顺序Cl ＞OH-- ＞HCO3-；阴极阴离子放电顺序H+＞Na+;由于阴极生成OH-；被HCO3-反应，故pH升高比较缓慢。］
8．B C ［解释：前10分钟，Cu为阳极，发生反应Cu-2e-=Cu2+,Pt为阴极，发生反应Cu2++2e-=Cu,溶液浓度不变; 后10分钟，Pt为阳极Cu先反应，Cu反应完后，溶液中OH—才放电产生O2，故反应为Cu2+-2e-=Cu, 2H2O－4e-=4H++O2↑，Cu为阴极，发生Cu2++2e-=Cu，最后Cu极质量增加。］
9．A［解释：电解氯化铜溶液，在阴极上析出Cu；阳极上析出Cl2，其物质的量之比为1:1；对于B，加入一定质量Cu(OH)2，则比原溶液增加了水；对于C，电解硫酸钠溶液时，Na+应向阴极移动；对于D，电解了水，硫酸浓度增大，pH减小。］
10．D [解释：甲图形成原电池，Zn活泼性强为负极，电极反应Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，发生反应2H++2e-=H2↑；乙图形成电解池，Cu为阳极，发生反应Cu-2e-=Cu2+,Zn为阴极，发生反应2H++2e-=H2↑，故只有D正确。]
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　11. B　［解释：阴极上离子放电顺序：Cu2+>H+>Na+,所以Cu2++2e－=Cu；阳极上失电子Cl－>OH－,所以有2Cl－－2e－=Cl2↑］
12. A[解释：Fe作阳极本身会被氧化，应用石墨作阳极]
　　13. D[解释：电解H2SO4、NaOH溶液的本质就是电解水，但H2SO4溶液中水减少，酸性增强，则pH值减小。]
14. D[解释：电子流出的一极是电源的负极，电解饱和的氯化钠溶液时，阳极产生Cl2，能使碘化钾淀粉溶液变蓝；阴极产生H2，阴极区显碱性，能使酚酞变红。]
15．C［解释：阴极Cu2+反应完后，溶液中有2H++2e-=H2↑，阳极OH—放电产生O2设c(CuSO4)为x,根据得失电子守恒有：0.5x×2+(11.2/22.4)×2=(11.2/22.4)×4，x=1］
16．C［解释：当用铜作阳极时,阳极金属铜失电子,电解总式为：Cu+2H2O电解 Cu(OH)2+H2，电解前后的溶液均是饱和溶液，所以减少的部分溶液的浓度与剩余溶液浓度相同，减少的溶液质量＝36a+W,减少的溶质质量为(142/322)×W。］
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17. ①　铁、Fe－2e－=Fe2+［点拨：铁作阳极，失电子提供Fe2+］
②Ｃ、Ｂ［点拨：若用NaOH溶液,OH－在阳极附近，若用NaCl溶液，OH－是在阴极生成，形成白色沉沉淀则在两极间］
③隔绝空气，防止生成的亚铁被氧化；驱出溶解在溶液中的氧气［点拨：亚铁离子易被氧化，采取的措施主要是防氧化］
④ＢＣ［点拨：加快离子移动速率和减少离子移动距离。］
⑤白色沉淀变成红褐色［点拨：反接后电解会产生氧气氧化Fe(OH)2］
18．答案：(1)电解池A：2H++2I-H2↑+I2；电解池B：4Fe3++2H2OO2↑+4H++4Fe2+ ；光催化反应池：2Fe2++I2 2Fe3++2I-
(2)； 转移电子的物质的量为n(e-)=2n(H2)=0.15mol×2=0.300 mol，因为电解池A、B是串联电解池，电路中转移的电子数目相等。
所以n (Fe2+)=n(e-)=0.300mol
(3)根据化学反应式，光催化反应生成I-的速率υ(I-)=υ(Fe3+)=c mol·min-1
电解池A中消耗I-的速率应等于光催化反应池中生成I-的速率
a mol·L-1×Q—b mol·L-1×Q= c mol·min-1 ；
答：溶液的流量Q为。
19. D点拨：电解精炼镍的化学原理与电解精炼铜相同，电解时将粗镍作阳极。由已知的氧化性Fe2+Fe>Ni>Cu>Pt，电解时阳极上Ni和杂质Zn、Fe失电子，发生氧化反应，金属溶解进入溶液，Cu和Pt不能失电子而形成阳极泥在阳极附近沉积。在阴极上只有Ni2+得电子析出金属镍，在通过相同电量时，阴阳两反应的元素不完全相同，所以二极质量的变化值不等。电解时的电解液为含Ni2+的盐溶液，电解过程中Ni2+浓度略有减少，所以溶液中仍含有大量的Ni2+。
20. (1)Q是负极。(2)B极的质量增加0.32 g。 (3)此时乙池溶液中NaCl的质量分数由2％变到1.42％。
点拨：(1)根据电解池中“负极连阴极”与“阴极还原”的原理，由B极的质量增加判定B极为阴极，继而判断P为正极。(2)根据电解方程式计算当pH降为2时B极产物的质量。 因甲池pH由6.0降至2.0，即c(H+)由10—6mol/L增至10—2mol/L所以反应后H+的物质的量增加了10—2mol/L×1L－10—6mol/L×1L＝10—2mol，即生成H2SO4的物质的量为5×10—3mol。
根据电解反应的化学方程式：2CuSO4+2H202Cu+O2↑+2H2SO4 ①故B极的质量增加5×10—3mol×64 g/mol＝0.32 g
(3)根据甲、乙两池通过电子的物质的量相等由电解方程式建立关系式，由B极的质量增加(或pH的变化)求NaCl的消耗量。
设反应中消耗NaCl的质量为m(NaCl)，生成H2和C12的质量共为m(H2+Cl2)。
2NaCl+2H202NaOH+H2↑+Cl2↑ ②根据串联电路各电极通过的电子数相等，由①、②式可得如下关系式：
Cu ～ 2NaCl ～ H2+C12 ～ 2e—
64 117 73
0．32 g m(NaCl) m(H2+Cl2)
m(NaCl)==0.585g；m(H2+Cl2)==0.365g
电解后溶液中NaCl的质量分数为×100％＝1.42％
光照
↑
↑
光电池
↑O2
H++Fe2+
I2
↑H2
↑H2O
+
—
↑
↑
H++I2+Fe2+
Fe3+
H++I-
光催化反应池
电解池B
电解池A
乙
甲
稀硫酸
铜
锌
稀硫酸
铜
锌
7
0 t1 t
pH
Y
X
a
A
物质 开始沉淀 沉淀完全
Fe(OH)3 2.7 3.7
Fe(OH)2 7.6 9.6
Mn(OH)2 8.3 9.8
Mg(OH)2 9.9 11.1
……
精制
Mg
MgCl2
各种产品
饱和食盐水
卤
水
粗
盐
晒盐
分离
海
水
乙
甲
饱和NaCl溶液
CuSO4溶液
A
d
c
b
a
石墨
Cu
稀
H2SO4
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