其次節(jié)電解池課時(shí)2電原理的應(yīng)用【基礎(chǔ)鞏固】1.下列敘述中錯(cuò)誤的是()A.電解池的陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng),陰極上發(fā)生還原反應(yīng)B.原電池與電解池連接后,電子從原電池負(fù)極流向電解池陽(yáng)極C.電鍍時(shí),電鍍池里的陽(yáng)極材料發(fā)生氧化反應(yīng)D.電解飽和食鹽水時(shí),陰極得到氫氧化鈉溶液和氫氣解析:在電解池中陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng),陰極上發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)正確;原電池與電解池連接后,電子從原電池負(fù)極流向電解池陰極,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電鍍時(shí),電鍍池里的陽(yáng)極材料發(fā)生氧化反應(yīng),C項(xiàng)正確;電解飽和食鹽水時(shí),陰極反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-,陰極區(qū)得到氫氧化鈉溶液和氫氣,D項(xiàng)正確。答案:B2.欲在金屬表面鍍銀,應(yīng)把鍍件掛在電鍍池的陰極。下列各組中,選用的陽(yáng)極金屬和電鍍液均正確的是()A.Ag和AgCl溶液 B.Ag和AgNO3溶液C.Fe和AgNO3溶液D.Pt和Ag2SO4溶液解析:電鍍槽中,要求鍍件作陰極,可用鍍層金屬作陽(yáng)極,電鍍液通常采納含有鍍層金屬離子的鹽溶液,A、D項(xiàng)中AgCl和Ag2SO4均為沉淀,只有B項(xiàng)符合要求。答案:B3.(2024·廣東茂名高二期末)下列各裝置圖的敘述中,錯(cuò)誤的是()①②A.用裝置①精煉銅,則a極為粗銅,電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液B.用裝置①進(jìn)行電鍍,鍍件接在b極上C.裝置②的總反應(yīng)為Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+D.裝置②可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析:A項(xiàng),依據(jù)電流的方向可知,a為電解池的陽(yáng)極,則用來(lái)精煉銅時(shí),a極為粗銅,電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液,故正確;B項(xiàng),依據(jù)電流的方向可知,b為電解池的陰極,所以進(jìn)行電鍍時(shí),鍍件接在b極上,故正確;C項(xiàng),鐵比銅活潑,為原電池的負(fù)極,發(fā)生的反應(yīng)為Fe+2Fe3+3Fe2+,故錯(cuò)誤;D項(xiàng),裝置②為原電池,可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故正確。答案:C4.將始終流電源的正極、負(fù)極(電極材料均為Pt),用玻璃片分別壓在一張用食鹽水、碘化鉀淀粉溶液和石蕊溶液浸透的濾紙上,短暫電解后,兩極旁邊濾紙的顏色分別是()選項(xiàng)ABCD陽(yáng)極藍(lán)白紅藍(lán)陰極白藍(lán)藍(lán)藍(lán)解析:題中所述裝置中陽(yáng)極首先發(fā)生的反應(yīng)為2I--2e-I2,淀粉遇碘變藍(lán)。陰極:2H2O+2e-H2↑+2OH-,陰極旁邊溶液顯堿性,使石蕊溶液變藍(lán)。答案:D5.如圖甲為鋅銅原電池裝置,乙為電解熔融氯化鈉裝置。下列說(shuō)法中正確的是()甲乙A.甲裝置中鋅為負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng),銅為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.甲裝置鹽橋的作用是使反應(yīng)過(guò)程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持電中性C.乙裝置中鐵上的電極反應(yīng)式為2Na-2e-2Na+D.乙裝置中B是氯氣出口,A是鈉出口解析:甲裝置為原電池,Zn為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),Cu為正極,發(fā)生還原反應(yīng);乙裝置中鐵為陰極,反應(yīng)為2Na++2e-2Na;石墨為陽(yáng)極,反應(yīng)為2Cl--2e-Cl2↑,A為Cl2出口,B是Na出口。答案:B6.用惰性電極電解CuSO4溶液。若陽(yáng)極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.01mol,陰極無(wú)氣體放出,則陰極上析出Cu的質(zhì)量為()A.0.64gB.1.28gC.2.56g D.5.12g解析:用惰性電極電解CuSO4溶液,在陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體為O2,由2H2O-4e-O2↑+4H+知,產(chǎn)生0.01molO2轉(zhuǎn)移0.04mol電子,則依據(jù)Cu2++2e-Cu可推出應(yīng)析出0.02mol銅,其質(zhì)量為1.28g。答案:B7.(2024·廣東深圳高二期末)在電場(chǎng)作用下雙極膜能夠?qū)2O解離成H+和OH-,工業(yè)上可利用雙極膜電滲析法制備葡萄糖酸(一元弱酸),制備原理如下圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.電極b和電源負(fù)極相連B.a極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-O2↑+2H2OC.當(dāng)b極生成1molH2時(shí),理論上可生成1mol葡萄糖酸D.電解結(jié)束后陰極室溶液堿性增加解析:A項(xiàng),b電極水放電生成氫氣,得電子,作陰極,與電源負(fù)極相連,故正確;B項(xiàng),a電極水放電生成氧氣,失電子,反應(yīng)式為4OH--4e-O2↑+2H2O,故正確;C項(xiàng),當(dāng)b極生成1molH2時(shí),轉(zhuǎn)移2mol電子,故生成2mol葡萄糖酸,故錯(cuò)誤;D項(xiàng),陰極室水放電生成氫氣,余下OH-,堿性增加,故正確。答案:C8.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個(gè)電解池,裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板,通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題。(1)若X、Y都是惰性電極,a是飽和NaCl溶液,試驗(yàn)起先時(shí),同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液,則:①X電極上的電極反應(yīng)式為

。

②Y電極上的電極反應(yīng)式為,

檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是

。

③該反應(yīng)的總反應(yīng)式是。

(2)如要用電解方法精煉粗銅,電解液a選用CuSO4溶液,則:①X電極的材料是,電極反應(yīng)式是。

②Y電極的材料是,主要電極反應(yīng)式是。

解析:(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl--2e-Cl2↑,陰極反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-。與電源正極相連的為陽(yáng)極,反之為陰極,所以X為陰極,Y為陽(yáng)極。X電極在反應(yīng)過(guò)程中消耗了H2O電離出的H+,溶液呈堿性,加入酚酞溶液變成紅色;Y電極產(chǎn)生Cl2,能使潮濕的碘化鉀淀粉試紙變?yōu)樗{(lán)色。(2)電解精煉銅時(shí),用含雜質(zhì)的銅作陽(yáng)極,純銅作陰極。反應(yīng)過(guò)程中陽(yáng)極上的銅以及比銅活潑的金屬失去電子成為離子進(jìn)入溶液,金屬活動(dòng)性比銅差的金屬形成陽(yáng)極泥;在陰極只有Cu2+能得電子成為單質(zhì),其他較活潑金屬對(duì)應(yīng)的離子不能得電子。依據(jù)裝置圖,X為陰極,Y為陽(yáng)極,所以,X電極的材料是精銅,電極反應(yīng)為Cu2++2e-Cu;Y電極的材料是粗銅,電極反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+。答案:(1)①2H2O+2e-H2↑+2OH-②2Cl--2e-Cl2↑把潮濕的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極旁邊,試紙變藍(lán)色③2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑(2)①精銅Cu2++2e-Cu②粗銅Cu-2e-Cu2+【拓展提高】9.圖乙是依據(jù)圖甲所示的電解池進(jìn)行電解時(shí),某個(gè)量(縱坐標(biāo)y)隨時(shí)間改變的函數(shù)圖像(各電解池都用石墨作電極,不考慮電解過(guò)程中溶液濃度改變對(duì)電極反應(yīng)的影響),這個(gè)量y表示()甲乙A.各電解池析出氣體的體積B.各電解池陽(yáng)極質(zhì)量的增加量C.各電解池陰極質(zhì)量的增加量D.各電極上放電的離子總數(shù)解析:電解NaCl溶液時(shí)陰極、陽(yáng)極都產(chǎn)生氣體,電解AgNO3溶液時(shí)陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銀,電解CuSO4溶液時(shí)陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銅,所以隨著電解的進(jìn)行,陰極質(zhì)量的增加量有如題中圖乙所示的改變。答案:C10.如圖所示,電極a、b分別為Ag電極和Pt電極,電極c、d都是石墨電極。通電一段時(shí)間后,在c、d兩極上共收集到336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體。(1)直流電源中,M為極。

(2)Pt電極上生成的物質(zhì)是,其質(zhì)量為g。

(3)電源輸出的電子,其物質(zhì)的量與電極b、c、d分別生成物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶∶∶。

(4)AgNO3溶液的濃度(填“增大”“減小”或“不變”,下同),AgNO3溶液的pH,H2SO4溶液的濃度,H2SO4溶液的pH。

(5)若H2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5.00%變?yōu)?.02%,則原有5.00%的H2SO4溶液為g。

解析:(1)由于是串聯(lián)電路,電路中的電流是相等的,兩個(gè)電解池中所消耗的電量相等。電解稀硫酸,事實(shí)上是電解其中的水。因此,該電解池反應(yīng)為2H2O2H2↑+O2↑,V(H2)∶V(O2)=2∶1,據(jù)此可確定d極為陰極,則電源的N極為負(fù)極,M極為正極。(2)在336mL氣體中,V(H2)=23×336mL=224mL,其物質(zhì)的量為0.01mol,V(O2)=13×336mL=112mL,其物質(zhì)的量為0.005mol。說(shuō)明電路上有0.02mole-通過(guò),因此在b極(Pt、陰極)產(chǎn)生0.02molAg,質(zhì)量為0.02mol×108g/mol=2.16g。(3)n(e-)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)=0.02mol∶0.02mol∶0.005mol∶0.01mol=2∶2∶12∶1。(4)由Ag電極(陽(yáng)極)、Pt電極(陰極)和AgNO3溶液組成的電鍍池,在通電肯定時(shí)間后,在Pt電極上放電所消耗的溶液中Ag+的物質(zhì)的量等于Ag電極被氧化給溶液中補(bǔ)充的Ag+的物質(zhì)的量,因此c(AgNO3)不變,溶液的pH也不變。電解H2SO4溶液,實(shí)質(zhì)是電解水,因此c(H2SO4)增大,由于c(H+)增大,故溶液的pH減小。(5)設(shè)原5.00%的H2SO4溶液的質(zhì)量為x5.02%×(x-0.18g),解得x=45.18g。答案:(1)正(2)Ag2.16(3)21211.H2O2是一種重要的化學(xué)品,其合成方法不斷發(fā)展。早期制備方法:Ba(NO3)2BaOBaO2濾液H2O2。電化學(xué)制備方法:已知反應(yīng)2H2O22H2O+O2↑能自發(fā)進(jìn)行,反向不能自發(fā)進(jìn)行,通過(guò)電解可以實(shí)現(xiàn)由H2O和O2為原料制備H2O2,下圖為制備裝置示意圖。(1)a極的電極反應(yīng)式是。

(2)下列說(shuō)法中正確的是(填字母)。

A.該裝置可以實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.電極b連接電源負(fù)極C.該方法相較于早期制備方法具有原料廉價(jià),對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)解析:(1)依據(jù)分析,a極的電極反應(yīng)式是O2+2H++2e-H2O2。(2)依據(jù)圖示,該裝置屬于電解池,是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,故A項(xiàng)正確;依據(jù)分析,電極b為陽(yáng)極,電解池陽(yáng)極與電源正極連接,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;該裝置的總反應(yīng)為2H2O+O22H2O2,由反應(yīng)可知,制取H2O2的原料為氧氣和水,具有來(lái)源廣泛、原料廉價(jià)、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),故C項(xiàng)正確。答案:(1)O2+2H++2e-H2O2(2)AC【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】12.某課外活動(dòng)小組用如圖所示裝置進(jìn)行試驗(yàn),請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)若起先時(shí)開關(guān)K與a連接,則B極的電極反應(yīng)式為。

(2)若起先時(shí)開關(guān)K與b連接,則B極的電極反應(yīng)式為,總反應(yīng)的離子方程式為。有關(guān)上述試驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是(填序號(hào))。

①溶液中Na+向A極移動(dòng)②從A極處逸出的氣體能使潮濕的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)③反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可使電解質(zhì)溶液復(fù)原④若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L氣體,則溶液中轉(zhuǎn)移0.2mol電子(3)該小組同學(xué)認(rèn)為,假如模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)(填“大于”“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。

②制得的氫氧化鉀溶液從出口(填“A”“B”“C”或“D”)導(dǎo)出。

③通電起先后,陰極旁邊溶液pH會(huì)增大,請(qǐng)簡(jiǎn)述緣由:

。

④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池,則電池正極的電極反應(yīng)式為。

解析:(1)若開關(guān)K與a相連,裝置構(gòu)成原電池,Fe失去電子,作原電池負(fù)極。(2)若開關(guān)K與b相連,裝置構(gòu)成電解飽和NaCl溶液的電解池,B為電解池的陰極,水電離出的H+在B極放電生成H2。電解過(guò)程中Na+應(yīng)當(dāng)向陰極(B極)移動(dòng);A極產(chǎn)生的氣體為Cl2,Cl2能將I-氧化為I2,淀粉遇I2變藍(lán);依據(jù)電解反應(yīng):2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,電解一段時(shí)間后若加入鹽酸會(huì)增加H2O的質(zhì)量,應(yīng)通入HCl氣體使電解質(zhì)溶液復(fù)原;若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L氣體,即0.1molH2,則有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,但在溶液中轉(zhuǎn)移的不是電子,而是離子。(3)水電離出的OH-在陽(yáng)極失電子產(chǎn)生O2:2H2O-4e-O2↑+4H+,所以在B口放出O2,從A口導(dǎo)出H2SO4。水電離出的H+在陰極得到電子產(chǎn)生H2:2H2O+2e-H2↑+2OH-,則從C口放出H2,從D口導(dǎo)出KOH溶液。因