人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：22【提高】电解原理的应用
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：22【提高】电解原理的应用 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 431.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-01-21 22:19:09 | ||
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文档简介
电解原理的应用
【学习目标】
1、了解电解在电镀、氯碱工业、电冶金方面的应用；
2、通过探究活动，加强观察、分析、推理及归纳总结的能力
【典型例题】
类型一、电解原理的应用
例1离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体做电解液时，可在钢制品上电镀铝。
（1）钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为 ，若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
（2）为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6mol电子时，所得还原产物的物质的量为 mol。
（3）用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有 。
a、KCl b、KClO3 c、MnO2 d、Mg
取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象， （填“能”或“不能”）说明固体混合物中无Fe2O3，理由是 （用离子方程式说明）。
【思路点拨】“在钢制品上电镀铝”是判断电源正负极连接问题的题眼。
【答案】（1）负；4Al2Cl7﹣+3e﹣=Al+7AlCl4﹣；H2 ；
（2）3；
（3）bd；不能；Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Fe+2Fe3+=3Fe2+．
【解析】（1）依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝做阳极与电源正极相连，钢铁做阴极与电源负极相连，由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体做电解液来实现，离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则阴极反应生成铝是发生的还原反应，铝元素化合价降低，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是Al2Cl7﹣得到电子，电极反应为：4Al2Cl7﹣+3e﹣=Al+7AlCl4﹣；改用AlCl3水溶液作电解液是溶液中氢离子在阴极放电生成氢气，2H++2e﹣=H2↑；
（2）依据铝和氢氧化钠反应的化学方程式分析，2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑+4H2O，还原产物为氢气，当反应转移6mol电子时，所得还原产物的物质的量为3mol；
（3）铝热反应需要引发剂引发高温反应，用少量氯酸钾和镁条引发，点燃镁条燃烧放热使氯酸钾分解生成氧气助燃产生反应引发所需要的温度；铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，说明溶液无铁离子，但不能说明固体中不含氧化铁，因为铝热反应生成铁，溶解于硫酸中铁可以还原铁离子为亚铁离子，离子方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Fe+2Fe3+=3Fe2+。
【总结升华】分析电解问题五步骤：
第一步，看电极材料。若阳极为铁、锌、铜、银等活泼电极，金属发生氧化反应；
第二步，将电解质溶液中的离子分组，并按放电顺序确定反应的先后顺序；
第三步，写出电极反应式，注意介质是否参与电极反应；
第四步，分析电极材料、电解质溶液发生的变化；
第五步，联系问题找到答题的切入点。
举一反三：
【变式1】用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol/L FeCl2溶液，研究废液再生机理，记录如下（a，b，c代表电压值）：
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
Ⅰ
x≥a
电极附近出现黄色，有气泡产生
有Fe3+、有Cl2
Ⅱ
a＞x≥b
电极附近出现黄色，无气泡产生
有Fe3+，无Cl2
Ⅲ
b＞x＞0
无明显变化
无Fe3+，无Cl2
（1）用KSCN溶液检测处Fe3+的现象是 。
（2）Ⅰ中Fe3+产生的原因可能是Cl﹣在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化，写出有关反应： ．
（3）由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有 性。
（4）Ⅱ中虽未检验出Cl2，但Cl﹣在阳极是否放电仍需进一步验证．电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，记录如下：
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
Ⅳ
a＞x≥c
无明显变化
有Cl2
Ⅴ
c＞x≥b
无明显变化
无Cl2
①NaCl溶液的浓度是 mol/L。
②Ⅳ中检验Cl2的实验方法： 。
③与Ⅱ对比，得出的结论（写出两点）： 。
【答案】（1）溶液变红；
（2）2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣；
（3）还原性；
（4）①0.2；
②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色；
③通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因，通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl﹣放电。
【解析】（1）检验铁离子的试剂是硫氰化钾溶液，用KSCN溶液检测Fe3+的现象是溶液变红色；
（2）依据电解原理，氯离子在阳极失电子生成氯气，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，氯气具有氧化性，氧化亚铁离子生成铁离子溶液变黄色，反应的离子方程式为：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣；
（3）由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，元素化合价升高，依据氧化还原反应分析Fe2+具有还原性；
（4）①电解pH=1的0.1mol/L FeCl2溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在c(Cl-)相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2mol/L；
②依据检验氯气的实验方法分析，取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色证明生成氯气，否则无氯气生成；
③依据图表数据比较可知，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验与Ⅱ对比，通过控制电压证明了亚铁离子还原性大于氯离子优先放电，说明生成铁离子的两种可能。
类型二、电化学内容的综合应用
例2 铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：
（1）工业冶炼铝的化学方程式是________。
（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是________
（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________（填“A”或“B”）导出。
【思路点拨】因为铝单质的性质活泼，所以只能通过电解氧化铝的方法冶炼铝。电解氢氧化钾溶液时，放电的是溶液中水电离出的氢离子和氢氧根离子。解答本题时，同样注意离子交换膜的作用。
【答案】（1）2Al2O34Al+3O2↑
（2）2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑
（3）①4OH－－4e－＝2H2O+O2↑ ②H+放电，促进水的电离，OH－浓度增大 ③B
【解析】离子交换膜法电解提纯KOH时，阳极反应为：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，阴极反应为：4H2O+4e－＝4OH－+2H2↑。电解过程中阳极附近的K+通过阳离子交换膜向阴极移动，含氧酸根离子不能通过离子交换膜。一段时间后，阴极附近K+、OH－浓度变大，从B处（阴极区）得到溶液蒸发结晶后可得较纯净的KOH。
【总结升华】离子交换膜电解槽的导电原理是：（1）在外电路导线内通过自由电子的定向移动导电；（2）在两极上分别发生氧化（失e－）、还原（得e－）反应导电；（3）在电解质溶液中通过阳离子（阳离子交换膜）定向移动导电。
例3（2019 荆州月考）氰化物在冶金等行业应用广泛，含氰废水的处理显得尤为重要。含氰废水中的氰化物常以 [Fe(CN)6]3－和CN－的形式存在，工业上有多种废水处理方法。
I．电解处理法
用图1所示装置处理含CN-废水时，控制溶液pH为9～10，并加入NaCl，一定条件下电解，阳极产生的ClO-将CN-氧化为无害物质而除去。
（1）铁电极为___________（填“阴极”或“阳极”），阳极产生ClO-的电极反应为___________。
II．UV（紫外光线的简称）—H2O2氧化法。
实验过程：取一定量含氰废水，调节pH，加入一定物质的量的H2O2，置于UV工艺装置中，光照一定时间后取样分析。
【查阅资料】
①在强碱性溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—===4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O，[Fe(CN)6]4－更稳定；
②[Fe(CN)6]3－转化为CN－容易被H2O2除去；
③HCN是有毒的弱酸，易挥发。
（2）废水中的CN一经以下反应实现转化：CN一+H2O2+H2O===A+NH3↑，则A是 （用符号表示）。
（3）K3[Fe(CN)6]在中性溶液中有微弱水解，用方程式表示水解反应______________________________。
（4）含氰废水在不同pH下的除氰效果如图2所示，pH选择的最佳范围应为_______________ (a．7-10；b．10-11；c．11-13)，解释选择该pH范围的原因_____________________________________________。
图3表示某pH时，加入不同量H2O2，处理30min后测定的样品含氰浓度。由图可知：
n(H2O2):n(CN－)=250:1时，剩余总氰为0.16 mg·L－1，除氰率达80%，计算0-30 min时间段反应速率v(CN－）= _______________mg·L－1·min－1（结果保留两位有效数字）。 【思路点拨】（1）废水中含CN-，控制溶液pH为9～10并加入NaCl，阳极产生的ClO-将CN-氧化，说明溶液中的氯离子在阳极失去电子发生氧化反应，阴极是氢离子得电子产生氢气，铁是活性电极，在装置中只能作阴极，不参加反应。（2）根据离子反应方程式CN一+H2O2+H2O===A+NH3↑可知N化合价为-3价，反应前后不变，只能是双氧水将C从+2价氧化到+4价，根据电荷守恒和原子守恒解答。（3）Fe（OH）3是弱碱，HCN是弱酸，则K3[Fe(CN)6]在中性溶液中有Fe3+和CN-发生微弱水解。（4）图2显示，pH在10-11时，除氰率超过80%，碱性适中，有利于[Fe(CN)6]3－转变为CN-而被氧化；碱性太强，溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—===4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4－后难以除去；碱性太弱，[Fe(CN)6]3－难以水解释放出CN-。（5）根据计算。
【答案】（1）阴极；2OH－+Cl－－2e－==ClO－+H2O
（2）HCO3―
（3）[Fe(CN)6]3―+3H2OFe(OH)3+3HCN+3CN―
（4）b 碱性适中，有利于[Fe(CN)6]3―转变为CN―而被氧化；碱性太强，溶液中4[Fe(CN)6]3―+4OH―==4[Fe(CN)6]4―+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4―后难以除去；碱性太弱[Fe(CN)6]3―难以水解释放出CN―（且水解产生少量HCN有毒）
（5）0.021 【解析】（1）废水中含CN－，控制溶液pH为9～10并加入NaCl，阳极产生的ClO－将CN－氧化，说明溶液中的氯离子在阳极失去电子发生氧化反应，电极反应为：2OH－+Cl－－2e－==ClO－+H2O，阴极是氢离子得电子产生氢气，铁是活性电极，在装置中只能作阴极，不参加反应。
（2）根据离子反应方程式CN―+H2O2+H2O==A+NH3↑可知，N化合价为―3价，反应前不改变，只能是双氧水将C从+2价氧化到+4价，根据电荷守恒和原子守恒，A应是带一个负电荷的阴离子，且包含1个C，1个H，3个O，即HCO3―。
（3）Fe(OH)3是弱碱，HCN是弱酸，则K3[Fe(CN)6]在中性溶液中有Fe3+和CN―发生微弱水解，即[Fe(CN)6]3―+3H2OFe(OH)3+3HCN+3CN―。
（4）图2显示，pH在10～11时，除氰率超过80%，碱性适中，有利于[Fe(CN)6]3―转变为CN―而被氧化；碱性太强，溶液中4[Fe(CN)6]3―+4OH―==4[Fe(CN)6]4―+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4―后难以除去；碱性太弱[Fe(CN)6]3―难以水解释放出CN-（且水解产生少量HCN有毒）。
（5）剩余总氰为0.16 mg·L―1，除氰率达80%，则氰的总量为：0.16 mg·L―1÷(1―80%)=0.80 mg·L―1，0～30分钟氰的改变量为：Δc (CN―)=0.80 mg·L－1×80%=0.64 mg·L―1，。 【总结升华】本题考查电解原理以及盐类水解的应用，利用氧化还原反应化合价的改变，守恒思想的应用是解题的关键，图像多增大了信息量，注意有效信息的获取。
举一反三：
【变式1】电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，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极上的电极反应式是________。在X极附近观察到的现象是________。
②Y电极上的电极反应式是________，检验该电极反应产物的方法是________。
（2）如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________。
【答案】（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+
【变式2】根据以下电化学方程式，写出充、放电过程中的电极反应式：
放电：
负极：
正极：
充电：
阳极：
阴极：
【答案】
负极：Pb－2e－+SO42－=PbSO4
正极：PbO2+2e－+4H++SO42－=PbSO4+2H2O
阳极：PbSO4+2e－=Pb+SO42－
阴极：PbSO4－2e－+2H2O=PbO2+SO42－+4H+
【巩固练习】
一、选择题
1．（2019 新课标I）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是（ ）
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－=O2+4H+，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2 生成
2．下列叙述中正确的是( )
A．用铂电极电解NaOH溶液，一段时间后，溶液中溶质的质量分数不变
B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极
C．用惰性电极电解100mL饱和食盐水，生成112mL氢气(标况)时，氢氧根离子浓度约为0.05mol/L(假定溶液体积仍为100mL)
D．铜锌原电池工作时，正极从外电路得到电子
3．（2019 南京检测）如下图所示，X、Y、Q、W 都是惰性电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法中错误的是（ ）。
A．电源的M 极为正极
B．甲装置中溶液的pH减小
C．甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为1︰1?
D．欲用乙装置给铜镀银，U极应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液
4．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（ ）。
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铁作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
5．下列过程需要通电后才可进行的是（ ）。 ①电离；②电解；③电镀；④电泳；⑤电化学腐蚀
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．①②③④⑤
6．下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（ ）。
A．粗铜板作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液
B．电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu2＋+2e-＝Cu
C．粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥
D．电解铜的纯度可达99.95%～99.98%
7．关于原电池和电解池的叙述正确的是（ ）。
A．原电池中失去电子的电极为阴极
B．原电池的负极、电解池的阳极都发生氧化反应
C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
D．电解时电解池的阳极一定是阴离子放电
8．（2019 武汉起点考试）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淀粉试剂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↑
9．关于下列四个装置图的说法，正确的是（ ）。
A．①装置中阴极处产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝
B．②装置中待镀铁制品应与电源正极相连
C．③装置中电子由b极流向a极
D．④装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应
10．右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／L，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：①增大，②减小
B．①为原电池，②为电解池
C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，②中负极：2H++2e－＝H2↑
D．产生气体的体积：②＞①
11．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ） A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用
12．铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+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++SO42－ B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol C．K闭合时，Ⅱ中SO42－向c电极迁移 D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
13．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
二、非选择题
1．（2019 上海高考）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。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 NaClO溶液的pH 0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH（选填“大于”、“小于”或“等于”） 。浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3– 浓度从大到小的顺序为: 。 已知： H2SO3 Ki1=1.54×10-2 Ki2=1.02×10-7 HClO Ki1=2.95×10-8 H2CO3 Ki1=4.3×10-7 Ki2=5.6×10-11
2．（2019 北京西城二模）氮氧化物（NOx）种类很多，造成大气污染的主要是NO和NO2，研究它们的综合利用有重要意义。
（1）NO可通过氧化-还原法转化为N2，转化关系如下：
反应Ⅰ的化学方程式是_______；反应Ⅱ的还原剂是_______。
（2）NO还可与C在一定条件下反应得到无污染的气体。NO与C在一定条件下反应的化学方程式是_______。
（3）NO也可直接用活性铁粉转化为N2。
已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H2
则6NO(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)+3N2(g) △H ＝_______（用“△H1”、“△H2”表示）。
（4）NO2可电解制备绿色硝化试剂N2O5。下图是其原理示意图。
①阳极电解液中的N2O4由NO2降温转化得到，降温的原因是_______。
②阳极区生成N2O5的电极反应式是_______。
③阴极区得到一种可循环利用的物质，其化学式是_______。
【答案与解析】
一、选择题
1．B
【解析】本题考查电解原理的应用，涉及电极反应式的书写、溶液pH的变化以及电化学的简单计算等。通电后阴离子向阳极移动，溶液中的OH－、SO42－移向正极区，OH－在阳极上失去电子，正极区pH减小，A项错误；阳离子向阴极移动，Na+、H+移向负极区，H+在阴极上得电子：4H2O+4e－==2H2↑+4OH－，负极区pH增大，C项错误；阳极电极反应式为2H2O－4e－==O2↑+4H+，当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，D项错误。
2．D
【解析】A电解NaOH溶液实际是电解H2O，一段时间后，溶液中溶质的质量分数增大。? B、用电解法精练粗铜时，用粗铜极作阳极，与直流电源的正极相连，用纯铜片作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液作电解液。? C、 ? 得：x＝0.01mol 因此OH－浓度为?
3．C
【解析】选项A，因Fe(OH)3胶粒带正电荷，W极附近颜色加深，说明W与电源负极相连，故M为电源的正极，N为电源的负极。选项B，电解CuSO4溶液时产生H2SO4导致溶液pH减小。选项C，根据反应：2CuSO4＋ 2H2O??2Cu ＋O2↑＋ 2H2SO4，X极上产生O2单质，Y极上产生Cu单质，二者物质的量之比为1：2。选项D，U为电镀池的阳极，Ag为阳极而溶解，AgNO3电镀液中的Ag＋在R上析出而镀上Ag。
4．A
【解析】在铁制品上镀锌，即要求锌作阳极，镀件铁为阴极，电解质溶液中含锌离子，阳极Zn放电生成Zn2+进入溶液补充由于在阴极放电而消耗的Zn2+，Zn2+在阴极铁（镀件）上析出。
5．B
【解析】①电离是指电解质在水溶液中或在高温熔融时离子键被破坏而离解成阴阳离子的过程； ②电解是指使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程，必须通电才能进行； ③电镀是电解的一种，需要通电； ④电泳是指带电微粒（主要指胶体颗粒）在直流电源的外加电场作用下发生定向移动，需要通电才能进行；
⑤电化学腐蚀是指金属因形成原电池被氧化而腐蚀，该过程是自发的不需通电，反而会形成电流。
6．C
【解析】精炼某金属，含杂质金属应作阳极，纯单质作阴极，含该种金属元素的离子作电解液，金属活动性在Cu后面的金属杂质形成阳极泥，活动性在Cu前面的金属先放电进入溶液但其阳离子不放电，从而将该金属与杂质分离。
7．B
【解析】原电池的两极一般称为正极和负极。负极是电子流出的极，即负极材料失去电子，发生氧化反应；电解池的两极一般称之为阴极和阳极，阴极与电源的负极相连，电源负极流出的电子聚集在电解池的阴极，因此阴极处有物质得电子，发生还原反应，而阳极与电源的正极相连，阳极处有物质失电子，发生氧化反应，因此选项A错，B对； 电解池的阴极一般为电解质溶液中的阳离子得电子，而其阳极若阳极材料为惰性电极（石墨、Au、Pt）则溶液中的阴离子失电子放电，但若阳极为非惰性电极（除Au、Pt以外的金属）则阳极材料本身优先于溶液中的阴离子而放电，因此选项D错；原电池两极一定是活泼性不同的导体（石墨也为导体）故C错。
8．D
【解析】A．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，错误；B．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↑；所以用湿润KI淀粉试剂在碳电极附近检验气体，试纸变蓝色，错误；C．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电极附近氢氧化钠产生，Na+向铜电极迁移，错误；D．铜电极的反应式为：2H+＋ 2e－＝ H2↑，正确。
9．D
【解析】A项，电极反应式分别为阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑，阴极：Cu2++2e－＝Cu，阳极产生的Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；B项，电镀装置中待镀铁制品（镀件）应与电源负极相连接；C项，氢氧燃料电池工作时，负极上通入的H2失电子，电子由a极流向b极；D项，氯碱工业中阳极产生Cl2，阴极附近溶液中生成NaOH，为防止Cl2与NaOH发生反应Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O，工业上常采用离子交换膜法电解装置。
10．D
【解析】①是电解池，阴极：Cu2++2e－＝Cu，阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑。②是原电池，负极：Zn－2e－＝Zn2+，正极：2H++2e－＝H2↑。A项pH变化是①中OH－放电，pH减小，②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①中为0.005 mol，②中为0.01 mol，正确。
11．C 【解析】电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。因此在铁制品上镀锌时，铁作阴极，锌作阳极，由于锌比铁活泼，因此未通电前可以构成原电池，但此时锌作负极失去电子，铁作正极，而电镀时锌仍然失电子，所以选项A不正确；在氧化还原反应中必需满足得失电子守恒，因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系而与能量变化无关，B不正确；由于电镀时保持电流恒定，因此导线中通过的电子速率是不变的，所以升高温度不能改变电解反应速率，C正确；镀锌层破损后，由于锌比铁活泼，所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁，即选项D也不正确。
【总结升华】在电解池中，阴极：得电子，发生还原反应，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；阳极：失电子，氧化反应，若为金属（非惰性）电极，电极失电子，若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子。
12．C 【解析】C项，当K闭合时Ⅰ为原电池、Ⅱ为电解池，Ⅱ中c电极上的PbSO4转化为Pb和SO42－，d电极上的PbSO4转化为PbO2和SO42－，故SO42－从两极上脱离下来向四周扩散而并非做向定移动。 【总结升华】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。
13．A 【解析】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。
二、非选择题
1．（1）2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；
（2）让Na＋通过平衡离子的电荷并导电，防止OH－与氯气反应，防止氢气与氯气反应；
（3）a；d；
（4）2KClO3＋H2C2O4＋2H2SO4=2ClO2＋2CO2↑＋2KHSO4＋2H2O；
（5）大于；：c(SO32–)>c(CO32–)>c(HCO3－)>c(HSO3－)。
【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＋通过平衡离子的电荷，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＋2H2SO4=2ClO2＋CO2↑＋2KHSO4＋2H2O；
（5）因为，HClO的电离平衡常数小于HSO3－的电离平衡常数，碱性NaClO> Na2SO3；HSO3－的衡常数大于HCO3－的电离平衡常数，CO32－水解能力强于CO32－，离子浓度：c(SO32–)>c(CO32–)>c(HCO3－)>c(HSO3－)。
2．（1） 2NO +O2=2NO2 CO(NH2)2 （2） 2NO+C ==== N2+CO2
（3） △H2－3△H1
（4）① 2NO2(g) N2O4(g) △H＜0 在其他条件不变时，降温平衡右移，有利于NO2转化为N2O4
② N2O4 ﹣2e－＋2HNO3＝2N2O5＋2H+ （写成N2O4 ﹣2e－＋2NO3－＝2N2O5 给1分）
③ N2O4（也可写成NO2）
【解析】（1）该反应是教材上的重要反应，学生较容易写出：2NO+O2=2NO2，CO(NH2)2中的氮元素（-3价）转化为氮气（0价）化合价升高，是还原剂。 （2）通常情况下NO只能转化为无污染气体N2，而C转化为CO2，故化学方程式：2NO+C=N2+CO2。 （3）根据盖斯定律：式2—式1×3就得到6NO(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)+3N2(g)，故△H=△H2－3△H1 （4）①由于2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，故在其他条件不变时，温度降低会使得平衡右移，有利于NO2转化为N2O4，故需要进行降温处理。②阳极发生氧化反应，使N2O4失电子最终转化为N2O5，所以阳极反应式为：N2O4﹣2e-＋2HNO3＝2N2O5＋2H+。③阴极区因硝酸根离子的氧化性强先得电子，其电极反应式NO3-＋2H++e-＝NO2＋H2O，故可得到一种可循环利用的NO2。
【学习目标】
1、了解电解在电镀、氯碱工业、电冶金方面的应用；
2、通过探究活动，加强观察、分析、推理及归纳总结的能力
【典型例题】
类型一、电解原理的应用
例1离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体做电解液时，可在钢制品上电镀铝。
（1）钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为 ，若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
（2）为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6mol电子时，所得还原产物的物质的量为 mol。
（3）用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有 。
a、KCl b、KClO3 c、MnO2 d、Mg
取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象， （填“能”或“不能”）说明固体混合物中无Fe2O3，理由是 （用离子方程式说明）。
【思路点拨】“在钢制品上电镀铝”是判断电源正负极连接问题的题眼。
【答案】（1）负；4Al2Cl7﹣+3e﹣=Al+7AlCl4﹣；H2 ；
（2）3；
（3）bd；不能；Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Fe+2Fe3+=3Fe2+．
【解析】（1）依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝做阳极与电源正极相连，钢铁做阴极与电源负极相连，由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体做电解液来实现，离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则阴极反应生成铝是发生的还原反应，铝元素化合价降低，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是Al2Cl7﹣得到电子，电极反应为：4Al2Cl7﹣+3e﹣=Al+7AlCl4﹣；改用AlCl3水溶液作电解液是溶液中氢离子在阴极放电生成氢气，2H++2e﹣=H2↑；
（2）依据铝和氢氧化钠反应的化学方程式分析，2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑+4H2O，还原产物为氢气，当反应转移6mol电子时，所得还原产物的物质的量为3mol；
（3）铝热反应需要引发剂引发高温反应，用少量氯酸钾和镁条引发，点燃镁条燃烧放热使氯酸钾分解生成氧气助燃产生反应引发所需要的温度；铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，说明溶液无铁离子，但不能说明固体中不含氧化铁，因为铝热反应生成铁，溶解于硫酸中铁可以还原铁离子为亚铁离子，离子方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Fe+2Fe3+=3Fe2+。
【总结升华】分析电解问题五步骤：
第一步，看电极材料。若阳极为铁、锌、铜、银等活泼电极，金属发生氧化反应；
第二步，将电解质溶液中的离子分组，并按放电顺序确定反应的先后顺序；
第三步，写出电极反应式，注意介质是否参与电极反应；
第四步，分析电极材料、电解质溶液发生的变化；
第五步，联系问题找到答题的切入点。
举一反三：
【变式1】用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol/L FeCl2溶液，研究废液再生机理，记录如下（a，b，c代表电压值）：
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
Ⅰ
x≥a
电极附近出现黄色，有气泡产生
有Fe3+、有Cl2
Ⅱ
a＞x≥b
电极附近出现黄色，无气泡产生
有Fe3+，无Cl2
Ⅲ
b＞x＞0
无明显变化
无Fe3+，无Cl2
（1）用KSCN溶液检测处Fe3+的现象是 。
（2）Ⅰ中Fe3+产生的原因可能是Cl﹣在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化，写出有关反应： ．
（3）由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有 性。
（4）Ⅱ中虽未检验出Cl2，但Cl﹣在阳极是否放电仍需进一步验证．电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，记录如下：
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
Ⅳ
a＞x≥c
无明显变化
有Cl2
Ⅴ
c＞x≥b
无明显变化
无Cl2
①NaCl溶液的浓度是 mol/L。
②Ⅳ中检验Cl2的实验方法： 。
③与Ⅱ对比，得出的结论（写出两点）： 。
【答案】（1）溶液变红；
（2）2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣；
（3）还原性；
（4）①0.2；
②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色；
③通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因，通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl﹣放电。
【解析】（1）检验铁离子的试剂是硫氰化钾溶液，用KSCN溶液检测Fe3+的现象是溶液变红色；
（2）依据电解原理，氯离子在阳极失电子生成氯气，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，氯气具有氧化性，氧化亚铁离子生成铁离子溶液变黄色，反应的离子方程式为：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣；
（3）由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，元素化合价升高，依据氧化还原反应分析Fe2+具有还原性；
（4）①电解pH=1的0.1mol/L FeCl2溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在c(Cl-)相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2mol/L；
②依据检验氯气的实验方法分析，取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色证明生成氯气，否则无氯气生成；
③依据图表数据比较可知，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验与Ⅱ对比，通过控制电压证明了亚铁离子还原性大于氯离子优先放电，说明生成铁离子的两种可能。
类型二、电化学内容的综合应用
例2 铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：
（1）工业冶炼铝的化学方程式是________。
（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是________
（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________（填“A”或“B”）导出。
【思路点拨】因为铝单质的性质活泼，所以只能通过电解氧化铝的方法冶炼铝。电解氢氧化钾溶液时，放电的是溶液中水电离出的氢离子和氢氧根离子。解答本题时，同样注意离子交换膜的作用。
【答案】（1）2Al2O34Al+3O2↑
（2）2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑
（3）①4OH－－4e－＝2H2O+O2↑ ②H+放电，促进水的电离，OH－浓度增大 ③B
【解析】离子交换膜法电解提纯KOH时，阳极反应为：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，阴极反应为：4H2O+4e－＝4OH－+2H2↑。电解过程中阳极附近的K+通过阳离子交换膜向阴极移动，含氧酸根离子不能通过离子交换膜。一段时间后，阴极附近K+、OH－浓度变大，从B处（阴极区）得到溶液蒸发结晶后可得较纯净的KOH。
【总结升华】离子交换膜电解槽的导电原理是：（1）在外电路导线内通过自由电子的定向移动导电；（2）在两极上分别发生氧化（失e－）、还原（得e－）反应导电；（3）在电解质溶液中通过阳离子（阳离子交换膜）定向移动导电。
例3（2019 荆州月考）氰化物在冶金等行业应用广泛，含氰废水的处理显得尤为重要。含氰废水中的氰化物常以 [Fe(CN)6]3－和CN－的形式存在，工业上有多种废水处理方法。
I．电解处理法
用图1所示装置处理含CN-废水时，控制溶液pH为9～10，并加入NaCl，一定条件下电解，阳极产生的ClO-将CN-氧化为无害物质而除去。
（1）铁电极为___________（填“阴极”或“阳极”），阳极产生ClO-的电极反应为___________。
II．UV（紫外光线的简称）—H2O2氧化法。
实验过程：取一定量含氰废水，调节pH，加入一定物质的量的H2O2，置于UV工艺装置中，光照一定时间后取样分析。
【查阅资料】
①在强碱性溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—===4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O，[Fe(CN)6]4－更稳定；
②[Fe(CN)6]3－转化为CN－容易被H2O2除去；
③HCN是有毒的弱酸，易挥发。
（2）废水中的CN一经以下反应实现转化：CN一+H2O2+H2O===A+NH3↑，则A是 （用符号表示）。
（3）K3[Fe(CN)6]在中性溶液中有微弱水解，用方程式表示水解反应______________________________。
（4）含氰废水在不同pH下的除氰效果如图2所示，pH选择的最佳范围应为_______________ (a．7-10；b．10-11；c．11-13)，解释选择该pH范围的原因_____________________________________________。
图3表示某pH时，加入不同量H2O2，处理30min后测定的样品含氰浓度。由图可知：
n(H2O2):n(CN－)=250:1时，剩余总氰为0.16 mg·L－1，除氰率达80%，计算0-30 min时间段反应速率v(CN－）= _______________mg·L－1·min－1（结果保留两位有效数字）。 【思路点拨】（1）废水中含CN-，控制溶液pH为9～10并加入NaCl，阳极产生的ClO-将CN-氧化，说明溶液中的氯离子在阳极失去电子发生氧化反应，阴极是氢离子得电子产生氢气，铁是活性电极，在装置中只能作阴极，不参加反应。（2）根据离子反应方程式CN一+H2O2+H2O===A+NH3↑可知N化合价为-3价，反应前后不变，只能是双氧水将C从+2价氧化到+4价，根据电荷守恒和原子守恒解答。（3）Fe（OH）3是弱碱，HCN是弱酸，则K3[Fe(CN)6]在中性溶液中有Fe3+和CN-发生微弱水解。（4）图2显示，pH在10-11时，除氰率超过80%，碱性适中，有利于[Fe(CN)6]3－转变为CN-而被氧化；碱性太强，溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—===4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4－后难以除去；碱性太弱，[Fe(CN)6]3－难以水解释放出CN-。（5）根据计算。
【答案】（1）阴极；2OH－+Cl－－2e－==ClO－+H2O
（2）HCO3―
（3）[Fe(CN)6]3―+3H2OFe(OH)3+3HCN+3CN―
（4）b 碱性适中，有利于[Fe(CN)6]3―转变为CN―而被氧化；碱性太强，溶液中4[Fe(CN)6]3―+4OH―==4[Fe(CN)6]4―+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4―后难以除去；碱性太弱[Fe(CN)6]3―难以水解释放出CN―（且水解产生少量HCN有毒）
（5）0.021 【解析】（1）废水中含CN－，控制溶液pH为9～10并加入NaCl，阳极产生的ClO－将CN－氧化，说明溶液中的氯离子在阳极失去电子发生氧化反应，电极反应为：2OH－+Cl－－2e－==ClO－+H2O，阴极是氢离子得电子产生氢气，铁是活性电极，在装置中只能作阴极，不参加反应。
（2）根据离子反应方程式CN―+H2O2+H2O==A+NH3↑可知，N化合价为―3价，反应前不改变，只能是双氧水将C从+2价氧化到+4价，根据电荷守恒和原子守恒，A应是带一个负电荷的阴离子，且包含1个C，1个H，3个O，即HCO3―。
（3）Fe(OH)3是弱碱，HCN是弱酸，则K3[Fe(CN)6]在中性溶液中有Fe3+和CN―发生微弱水解，即[Fe(CN)6]3―+3H2OFe(OH)3+3HCN+3CN―。
（4）图2显示，pH在10～11时，除氰率超过80%，碱性适中，有利于[Fe(CN)6]3―转变为CN―而被氧化；碱性太强，溶液中4[Fe(CN)6]3―+4OH―==4[Fe(CN)6]4―+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4―后难以除去；碱性太弱[Fe(CN)6]3―难以水解释放出CN-（且水解产生少量HCN有毒）。
（5）剩余总氰为0.16 mg·L―1，除氰率达80%，则氰的总量为：0.16 mg·L―1÷(1―80%)=0.80 mg·L―1，0～30分钟氰的改变量为：Δc (CN―)=0.80 mg·L－1×80%=0.64 mg·L―1，。 【总结升华】本题考查电解原理以及盐类水解的应用，利用氧化还原反应化合价的改变，守恒思想的应用是解题的关键，图像多增大了信息量，注意有效信息的获取。
举一反三：
【变式1】电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，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极上的电极反应式是________。在X极附近观察到的现象是________。
②Y电极上的电极反应式是________，检验该电极反应产物的方法是________。
（2）如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________。
【答案】（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+
【变式2】根据以下电化学方程式，写出充、放电过程中的电极反应式：
放电：
负极：
正极：
充电：
阳极：
阴极：
【答案】
负极：Pb－2e－+SO42－=PbSO4
正极：PbO2+2e－+4H++SO42－=PbSO4+2H2O
阳极：PbSO4+2e－=Pb+SO42－
阴极：PbSO4－2e－+2H2O=PbO2+SO42－+4H+
【巩固练习】
一、选择题
1．（2019 新课标I）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是（ ）
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－=O2+4H+，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2 生成
2．下列叙述中正确的是( )
A．用铂电极电解NaOH溶液，一段时间后，溶液中溶质的质量分数不变
B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极
C．用惰性电极电解100mL饱和食盐水，生成112mL氢气(标况)时，氢氧根离子浓度约为0.05mol/L(假定溶液体积仍为100mL)
D．铜锌原电池工作时，正极从外电路得到电子
3．（2019 南京检测）如下图所示，X、Y、Q、W 都是惰性电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法中错误的是（ ）。
A．电源的M 极为正极
B．甲装置中溶液的pH减小
C．甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为1︰1?
D．欲用乙装置给铜镀银，U极应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液
4．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（ ）。
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铁作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
5．下列过程需要通电后才可进行的是（ ）。 ①电离；②电解；③电镀；④电泳；⑤电化学腐蚀
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．①②③④⑤
6．下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（ ）。
A．粗铜板作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液
B．电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu2＋+2e-＝Cu
C．粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥
D．电解铜的纯度可达99.95%～99.98%
7．关于原电池和电解池的叙述正确的是（ ）。
A．原电池中失去电子的电极为阴极
B．原电池的负极、电解池的阳极都发生氧化反应
C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
D．电解时电解池的阳极一定是阴离子放电
8．（2019 武汉起点考试）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淀粉试剂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↑
9．关于下列四个装置图的说法，正确的是（ ）。
A．①装置中阴极处产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝
B．②装置中待镀铁制品应与电源正极相连
C．③装置中电子由b极流向a极
D．④装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应
10．右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／L，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：①增大，②减小
B．①为原电池，②为电解池
C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，②中负极：2H++2e－＝H2↑
D．产生气体的体积：②＞①
11．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ） A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用
12．铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+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++SO42－ B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol C．K闭合时，Ⅱ中SO42－向c电极迁移 D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
13．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
二、非选择题
1．（2019 上海高考）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。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 NaClO溶液的pH 0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH（选填“大于”、“小于”或“等于”） 。浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3– 浓度从大到小的顺序为: 。 已知： H2SO3 Ki1=1.54×10-2 Ki2=1.02×10-7 HClO Ki1=2.95×10-8 H2CO3 Ki1=4.3×10-7 Ki2=5.6×10-11
2．（2019 北京西城二模）氮氧化物（NOx）种类很多，造成大气污染的主要是NO和NO2，研究它们的综合利用有重要意义。
（1）NO可通过氧化-还原法转化为N2，转化关系如下：
反应Ⅰ的化学方程式是_______；反应Ⅱ的还原剂是_______。
（2）NO还可与C在一定条件下反应得到无污染的气体。NO与C在一定条件下反应的化学方程式是_______。
（3）NO也可直接用活性铁粉转化为N2。
已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H2
则6NO(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)+3N2(g) △H ＝_______（用“△H1”、“△H2”表示）。
（4）NO2可电解制备绿色硝化试剂N2O5。下图是其原理示意图。
①阳极电解液中的N2O4由NO2降温转化得到，降温的原因是_______。
②阳极区生成N2O5的电极反应式是_______。
③阴极区得到一种可循环利用的物质，其化学式是_______。
【答案与解析】
一、选择题
1．B
【解析】本题考查电解原理的应用，涉及电极反应式的书写、溶液pH的变化以及电化学的简单计算等。通电后阴离子向阳极移动，溶液中的OH－、SO42－移向正极区，OH－在阳极上失去电子，正极区pH减小，A项错误；阳离子向阴极移动，Na+、H+移向负极区，H+在阴极上得电子：4H2O+4e－==2H2↑+4OH－，负极区pH增大，C项错误；阳极电极反应式为2H2O－4e－==O2↑+4H+，当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，D项错误。
2．D
【解析】A电解NaOH溶液实际是电解H2O，一段时间后，溶液中溶质的质量分数增大。? B、用电解法精练粗铜时，用粗铜极作阳极，与直流电源的正极相连，用纯铜片作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液作电解液。? C、 ? 得：x＝0.01mol 因此OH－浓度为?
3．C
【解析】选项A，因Fe(OH)3胶粒带正电荷，W极附近颜色加深，说明W与电源负极相连，故M为电源的正极，N为电源的负极。选项B，电解CuSO4溶液时产生H2SO4导致溶液pH减小。选项C，根据反应：2CuSO4＋ 2H2O??2Cu ＋O2↑＋ 2H2SO4，X极上产生O2单质，Y极上产生Cu单质，二者物质的量之比为1：2。选项D，U为电镀池的阳极，Ag为阳极而溶解，AgNO3电镀液中的Ag＋在R上析出而镀上Ag。
4．A
【解析】在铁制品上镀锌，即要求锌作阳极，镀件铁为阴极，电解质溶液中含锌离子，阳极Zn放电生成Zn2+进入溶液补充由于在阴极放电而消耗的Zn2+，Zn2+在阴极铁（镀件）上析出。
5．B
【解析】①电离是指电解质在水溶液中或在高温熔融时离子键被破坏而离解成阴阳离子的过程； ②电解是指使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程，必须通电才能进行； ③电镀是电解的一种，需要通电； ④电泳是指带电微粒（主要指胶体颗粒）在直流电源的外加电场作用下发生定向移动，需要通电才能进行；
⑤电化学腐蚀是指金属因形成原电池被氧化而腐蚀，该过程是自发的不需通电，反而会形成电流。
6．C
【解析】精炼某金属，含杂质金属应作阳极，纯单质作阴极，含该种金属元素的离子作电解液，金属活动性在Cu后面的金属杂质形成阳极泥，活动性在Cu前面的金属先放电进入溶液但其阳离子不放电，从而将该金属与杂质分离。
7．B
【解析】原电池的两极一般称为正极和负极。负极是电子流出的极，即负极材料失去电子，发生氧化反应；电解池的两极一般称之为阴极和阳极，阴极与电源的负极相连，电源负极流出的电子聚集在电解池的阴极，因此阴极处有物质得电子，发生还原反应，而阳极与电源的正极相连，阳极处有物质失电子，发生氧化反应，因此选项A错，B对； 电解池的阴极一般为电解质溶液中的阳离子得电子，而其阳极若阳极材料为惰性电极（石墨、Au、Pt）则溶液中的阴离子失电子放电，但若阳极为非惰性电极（除Au、Pt以外的金属）则阳极材料本身优先于溶液中的阴离子而放电，因此选项D错；原电池两极一定是活泼性不同的导体（石墨也为导体）故C错。
8．D
【解析】A．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，错误；B．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↑；所以用湿润KI淀粉试剂在碳电极附近检验气体，试纸变蓝色，错误；C．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电极附近氢氧化钠产生，Na+向铜电极迁移，错误；D．铜电极的反应式为：2H+＋ 2e－＝ H2↑，正确。
9．D
【解析】A项，电极反应式分别为阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑，阴极：Cu2++2e－＝Cu，阳极产生的Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；B项，电镀装置中待镀铁制品（镀件）应与电源负极相连接；C项，氢氧燃料电池工作时，负极上通入的H2失电子，电子由a极流向b极；D项，氯碱工业中阳极产生Cl2，阴极附近溶液中生成NaOH，为防止Cl2与NaOH发生反应Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O，工业上常采用离子交换膜法电解装置。
10．D
【解析】①是电解池，阴极：Cu2++2e－＝Cu，阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑。②是原电池，负极：Zn－2e－＝Zn2+，正极：2H++2e－＝H2↑。A项pH变化是①中OH－放电，pH减小，②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①中为0.005 mol，②中为0.01 mol，正确。
11．C 【解析】电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。因此在铁制品上镀锌时，铁作阴极，锌作阳极，由于锌比铁活泼，因此未通电前可以构成原电池，但此时锌作负极失去电子，铁作正极，而电镀时锌仍然失电子，所以选项A不正确；在氧化还原反应中必需满足得失电子守恒，因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系而与能量变化无关，B不正确；由于电镀时保持电流恒定，因此导线中通过的电子速率是不变的，所以升高温度不能改变电解反应速率，C正确；镀锌层破损后，由于锌比铁活泼，所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁，即选项D也不正确。
【总结升华】在电解池中，阴极：得电子，发生还原反应，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；阳极：失电子，氧化反应，若为金属（非惰性）电极，电极失电子，若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子。
12．C 【解析】C项，当K闭合时Ⅰ为原电池、Ⅱ为电解池，Ⅱ中c电极上的PbSO4转化为Pb和SO42－，d电极上的PbSO4转化为PbO2和SO42－，故SO42－从两极上脱离下来向四周扩散而并非做向定移动。 【总结升华】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。
13．A 【解析】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。
二、非选择题
1．（1）2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；
（2）让Na＋通过平衡离子的电荷并导电，防止OH－与氯气反应，防止氢气与氯气反应；
（3）a；d；
（4）2KClO3＋H2C2O4＋2H2SO4=2ClO2＋2CO2↑＋2KHSO4＋2H2O；
（5）大于；：c(SO32–)>c(CO32–)>c(HCO3－)>c(HSO3－)。
【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＋通过平衡离子的电荷，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＋2H2SO4=2ClO2＋CO2↑＋2KHSO4＋2H2O；
（5）因为，HClO的电离平衡常数小于HSO3－的电离平衡常数，碱性NaClO> Na2SO3；HSO3－的衡常数大于HCO3－的电离平衡常数，CO32－水解能力强于CO32－，离子浓度：c(SO32–)>c(CO32–)>c(HCO3－)>c(HSO3－)。
2．（1） 2NO +O2=2NO2 CO(NH2)2 （2） 2NO+C ==== N2+CO2
（3） △H2－3△H1
（4）① 2NO2(g) N2O4(g) △H＜0 在其他条件不变时，降温平衡右移，有利于NO2转化为N2O4
② N2O4 ﹣2e－＋2HNO3＝2N2O5＋2H+ （写成N2O4 ﹣2e－＋2NO3－＝2N2O5 给1分）
③ N2O4（也可写成NO2）
【解析】（1）该反应是教材上的重要反应，学生较容易写出：2NO+O2=2NO2，CO(NH2)2中的氮元素（-3价）转化为氮气（0价）化合价升高，是还原剂。 （2）通常情况下NO只能转化为无污染气体N2，而C转化为CO2，故化学方程式：2NO+C=N2+CO2。 （3）根据盖斯定律：式2—式1×3就得到6NO(g)+4Fe(s)=2Fe2O3(s)+3N2(g)，故△H=△H2－3△H1 （4）①由于2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，故在其他条件不变时，温度降低会使得平衡右移，有利于NO2转化为N2O4，故需要进行降温处理。②阳极发生氧化反应，使N2O4失电子最终转化为N2O5，所以阳极反应式为：N2O4﹣2e-＋2HNO3＝2N2O5＋2H+。③阴极区因硝酸根离子的氧化性强先得电子，其电极反应式NO3-＋2H++e-＝NO2＋H2O，故可得到一种可循环利用的NO2。