【讲义解析】第4讲-电解池.docx

第四讲电解池及其应用E）典型例题例Ol某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是（）今酣跃的恤和管皓水A.铜电极附近观察到黄绿色气体B.石墨电极附近溶液呈红色C.溶液中的Na+向石墨电极移动D.铜电极上发生还原反应【答案】D【考点】曲解池原理及应用【解答】解：根据电解饱和食盐水的装置，如果通电后两极均有气泡产生，则金属铜电极一定是阴极,该极上的反应：2H+2b=H23阳极上是氯离子失电子，发生的电极反应为：2C-2e-=C12T。A、金属铜电极一定是阴极，该极上的反应为2H+2e-=H2f,铜电极附近观察到无色气体，故A错误；B、石墨电极是阳极，该电极附近发生的电极反应为：2C-2e-=CbT,可以观察到黄绿色气体产生,故B错误；C、电解池中，阳离子移向阴极，即移向铜电极，故C错误;D、金属铜电极是阴极，该极上的反应为2H+2b=H2T,属于还原反应，故D正确。故选：Do【例02】如图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现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电极电解质溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNo3D铜石墨负极CuCl2A. AB. BC. CD. D【答案】A【考点】电解池原理【解答】解：通电后发现a极板质量增加，所以金属阳离子在a极上得电子，a极是阴极，溶液中金属元素在金属活动性顺序表中处于氢元素后边；b极是阳极，b极板处有无色无臭气体放出，即溶液中氢氧根离子放电生成氧气，电极材料必须是不活泼的非金属，曲解质溶液中的阴离子必须是氢氧根离子或含氧酸根离子。A、该选项符合条件，故A正确。B、电解质溶液中金属阳离子在氢元素前边，故B错误。C、铁是活泼金属，作阳极失电子，所以在B极上得不到氧气，故C错误。D、电解质溶液中氯离子失电子，在B极上得到有刺激性气味的气体，与题意不符，故D错误。故选:Ao【例03】用石墨电极电解CUCL溶液（装置如图所示），下列相关分析正确的是（）A.a端是直流电源的正极B.阴极上发生的反应：Cu2+2e=CuC.通电使CUCl2发生电离D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体【答案】B【考点】电解池原理及应用【解答】解：A.由装置图可知，铜离子移向的电极为阴极，阴极和电源负极相连，a为负极，故A错伏；B.阴极电极方程式为Cu2+2e-=Cu,故B正确；C.电离过程是电解质在水分子作用下发生的离解过程，不是通电条件，通电使电解质发生氧化还原反应，故C错误；D.氯离子在阳极失电子生成氯气，通电一段时间后，在阳极附近观察到黄绿色气体，故D错误；故选：Bo【例04】Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解总反应：诵由2Cu+H2O=三=Cu2O+H2t.下列说法正确的是（）A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCi2生成【答案】A【考点】电解池原理及应用【解答】A、电解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2f,金属铜失电子，说明金属铜一定作阳极，石墨做阴极，在阴极上是溶液中的氢离子得电子，产生羲气，故A正确；B、铜电极本身失电子，发生氧化反应，故B错误：C、铜电极是电解池的阳极，接直流电源的正极，故C错误：D、反应2Cu+H2O=Cu2O+H2T失电子的量为2mol,生成氧化亚铜Imo1,所以当有0.1mol电子转移时,有0.05molCu2,故D错误。故选：Ao取一张用饱和NaCI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b电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色.则下列说法错误的是（A. a电极是阴极B. b电极与电源的正极相连接C.电解过程中，水是氧化剂D.a电极附近溶液的PH变小【答案】D【考点】曲解池原理及应用【解答】解：取一张用饱和NaCI溶液浸湿的PH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，是惰性电极电解饱和氯化钠溶液过程，电解一段时间后，b电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色，说明b电极附近生成的是氯气，氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白作用，生成的盐酸具有酸性，说明b为阳极；a处是氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，PH试纸变蓝色；a为阴极；A、依据分析判断a电极是阴极，故A正确；B、上述分析判断b为阳极和电源正极连接，故B正确；C、电解过程中，水电离出的氢离子得到电子生成氧气，所以水是氧化剂，故C正确；D、依据现象分析判断，a电极为电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，负极氢氧根离子浓度增大，附近溶液的PH变大，故D错误；故选：D。【例06】某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为02和燃料（C3H8O）。下列说法正确的是（）电化学/化剂淡r交换较九体化制A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时，H+从b极区向a极区迁移C.每生成Imolo2，有44gC2被还原D.a电极的反应为：3CO2+18H+-18eC3H8O+5H2O【答案】B【考点】曲解池原理及应用【解答】解：A、该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能，所以该装置将光能和电能转化为化学能，故A错误；B、a与电源负极相连，所以a是负极阴极，而电.解池中氢离子向阴极移动，所以H+从阳极b极区向阴极a极区迁移，故B正确：诵由C、电池总的方程式为：6CO2+8H2O2C3H8O÷9O2,即生成9mol的氧气，阴极有6mol的二氧化碳被还原，也就是Imol的氧气，阴极有Zmol的二氧化碳被还原，所以被还原的二氧化碳为29.3g,故3C错误；D、a与电源负极相连，所以a是阴极，发生还原反应，电极反应式为：3CO2+l8H+l8e-=C3%O+5H2O,故D错误；故选：Bo【例07某校活动小组设计如图所示的装置在铜质奖牌上镀银。下列有关说法正确的是（）A. X为银电极，Y为铜电极，a为AgNO3B. X的电极反应式为Ag+-AgC.电镀液的浓度减小D.实验过程中溶液的PH下降【答案】B【考点】电解池原理及应用【解答】解：A.在铜质奖牌上镀银时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，故X为铜，Y为银，故A错误；B.X为铜，发生还原反应，电极反应式为Ag+e-=Ag,故B正确：C.电镀时，电镀液中各离子浓度不变，故C错误：D.氢离子浓度不变，PH不变，故D错误。故选：Bo电解装置如图所示，电解槽内装有Kl及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。己知：3I2+6OHIO3+5+3H2Oo下列说法正确的是（）A.右侧发生的电极方程式：2H2O+2e=H2t+2OHB.电解结束时，只有左侧溶液中才含有1。3一C.电解槽内发生反应的总化学方程式：2KI+2H2O2KOH+H2t+I2D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总反应不变【答案】A【考点】曲解池原理及应用【解答】解：A.左侧溶液变蓝色，说明生成L,左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，右侧电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-,故A正确；B.电解结束，左侧的103-通过阴离子交换膜扩散到右侧，故B错误：C.左侧电极为阳极，电极反应为：2-2b=12,同时发生反应3b+6OH=Io3-+5+3氏0,右侧电由解极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e=H2T+2OH一，故总的电极反应式为：KI+3H2OKIO3+3H2,故C错误;D.如果将阴离子交换膜换为阳离子交换膜，那么阴极产生的OH-不会与L发生反应，故电解槽内发生由解的总化学反应要变化，总反应相当于：2KI+2HzO2KOH+I2+H2T，故D错误；故选：Ao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SO?一可通过离子交换膜，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SC-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40H-4eO2÷2H2O,负极区溶液PH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的02生成【答案】B【考点】电解池原理及应用【解答】解：A.阴离子向阳极（即正极区）移动，氢氧根离子放电PH减小，故A错误；B.直流电场的作用下，两膜中间的Na+和S（2-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，通电时，氢氧根离子在阳极区放也生成水和氧气，考虑电荷守恒，两膜中间的硫酸根离子会进入正极区，与氢离子结合成硫酸；氯离子在阴极得电子生成氨气，考虑电荷守恒，两膜中间的钠离子会进入负极区，与氢氧根离子结合成氢氧化钠，故可以得到NaOH和H2SO4产品，故B正确；C.正极区为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：2H2-4b=2T+4H+,生成氢离子，正极区溶液PH降低,故C错误;D.每生成ImOl氧气转移4mol电子，当电路中通过ImOl电子的电量时，会有0.25mol的02生成，故D错误，故选：Bo以惰性电极电解CUSo4溶液.若阳极上产生气体的物质的量为0.0Imo1,则阴极上析出CU的质量为（）A. 0.64gB.1.28gC.2.56gD.5.12g【答案】B【考点】电解池相关计算【解答】解：以惰性电极电解CUSo4溶液，在阳极上氢氧根离子放电生成氧气物质的量为0.（HmO1,阴极上铜离子得到电子析出金属铜阳极电极反应：4OH-4e=2H2O+O2:阴极电极反应：2Cu2+4e-=2Cu:根据电子守恒得到：O22Cu4e'0.0Imol0.02mol阴极析出铜的质量=0.02mol×64gmol=1.28g故选：Bo【例11】用惰性电极电解一定浓度的CUSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入SlmolCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解).则电解过程中转移电子的物质的量为()A.0.4molB.0.5molC.0.6molD.0.8mol【答案】C【考点】电解池相关计算【解答】解：碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入OJmol碱式碳酸铜Cu?(OH)2CO3相当于加入02molCuOOJmolH2O,根据生成物知，阴极上铜离子和氢离子放电、阳极上鼠氧根离子放电，根据CU原子、H原子守恒得阴极上析出n(Cu)=0.2mokn(H2)=0.1mol,则转移电子的物质的量=0.2molx2+0.1molx2=0.6mol,故选Co以惰性电极电解CUSO4和NaCI的混合溶液，两电极上产生的气体体积(标准状况下测定)如图所示,下列有关说法正确的是()A.原溶液中CUSO4和NaCI物质的量之比为1：1B. a表示阴极上产生的气体，U前产生的为CbC.若h时溶液的体积为1L,此时溶液的PH为13D.若原溶液体积为1L,则原溶液中S(2-的物质的量浓度为0.2molL【答案】A【考点】电解池相关计算与图像【解答】解：A.以惰性也极也解CUSo4和NaCl的混合溶液时，阳极反应式为2C-21=C"、40H-4e=O2T+2H2O,阴极反应式为Cu2+2e=Cu2H+2e=H2,根据图及电极反应式知，a为氯A和氧气的曲线、b为氢气的曲线，到U得到的气体是CL,n(CI2)=°112L=o.oo5mol,口到t222.4Lmol得到的气体是O2,n(O2)=(0168一0112)L=o.oo25mol,t2点开始阴极上才析出氢气，根据转移22.4Lmol包子相等得n(Cu)=0Oo5molX2+0Oo25molX4=0()工01,根据原子守恒得n(Cu)=n(CuSO4)2=0.0Imokn(NaCl)=2n(Cl2)=2×0.005mol=0.0Imol,所以原溶液中CUSO4和NaCI物质的量之比=0.0ImO1:0.01mol=1:1,故A正确；B.根据A知，a表示阳极得到的气体、b表示阴极得到的气体，a曲线表示前产生氯气、后产生氧气曲线，故B错误；C.若t时溶液的体积为1L,阳极反应式为2C-2e-=Cbb阴极反应式为Cu2+2e=Cu,所以相当于析出CUCI2,溶液中溶质为CUSO4和NazSO%溶液呈弱酸性，故C错误；D.根据原子守恒得n(Cu)=n(CuSO4)=0.01mol,根据硫酸根离子守恒得n(CuSO4)=n(SO42)=0.01mol,c(SO42)=Z=°°lml=0.0ImOl/L,故D错误；故选：A0VIL【例13如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中.下列正确的是()饱和NaCI溶液A. KI闭合，铁棒上发生的反应为2H+2e-H2fB. KI闭合，石墨棒周围溶液PH逐渐升高C. K?闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法D. K2闭合，电路中通过0.002Na个电子时，两极共产生0.00ImOl气体【答案】B【考点】原电池与电解池综合应用【解答】解：A、若闭合K,该装置没有外接电源，所以构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，负极上铁失电子，Fe-2e-=Fe2+,故A错误;B、若闭合Ki,该装置没有外接电源，所以构成了原电池；不活泼的石墨棒作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子发生还原反应，电极反应式为2H2+2+4e-=4OH所以石墨棒周围溶液PH逐渐升高，故B正确；C、K2闭合，Fe与负极相连为阴极，铁棒不会被腐蚀，属于外加电源的阴极保护法，故C错误：D、也闭合，电路中通过0.002NA个电子时，阴极生成0.00Imol氢气，阳极生成0.00Imol氯气，两极共产生0.002mol气体，故D错误。故选：B。【例14】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K,闭合K2,发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是（）含酷酷的饱和食盐水诵由A.断开K2，闭合Kl时，总反应的离子方程式为：2H+2CF用电Cl2f+HztB.断开K2，闭合Kl时，石墨电极附近溶液变红C.断开K,闭合K2时，铜电极上的电极反应为：Cl2+2e=2CD.断开Ki,闭合K2时，石墨电极作正极【答案】D【考点】原电池与电解池综合应用【解答】解：A、断开K2,闭合Ki时，是电解池装置，电解饱和食盐水的总反应的离子方程式为2氏。+2。诵由C12÷H2+2OH-:故A错误：B、断开K2,闭合Kl时，是电解池装置，两极均有气泡产生，说明两极产生的气体分别是氢气和氯气，因此活泼金属Cu不能做阳极，Cu做阴极，石墨做阳极，阳极上（石墨电极上）氯离子离子失电子发生氧化反应，阴极上（CU电极上）氢离子得到电子发生还原反应，依据水的电离平衡，氢我根离子浓度增大酚猷变红；故B错误；C、断开Ki,闭合K2时，发现电流表指针偏转，证明是原电池反应，形成氢氯燃料电池，据上述分析可知，Cu电极上产生了氢气，石墨电极上产生了氯气，因此铜做负极发生氧化反应，氨气失电子生成氢离子的反应：故C错误；D、断开K,闭合K2时，发现电流表指针偏转，证明是原电池反应，形成氢氯燃料电池，石墨电极上产生的是氯气，做原电池正极；故D正确：故选：D。【例15】铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4-2PbSO4+2H2O,研读图，下列判断不正确的是（）T30%SOd11A.K闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2ePb2+4H+S42B.当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为02molC. K闭合时，H中S(V向C电极迁移D. K闭合一段时间后，Il可单独作为原电池，d电极为正极【答案】C【考点】原电池与电解池综合应用【解答】解：A.K闭合时I为原电池，11为电解池，II中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为PbSO4+2H2O-2e=PbO2÷4H+SO42",故A正确；B.在I装置总反应式中Pb+PbO2+2H2SO4=2H2O+2PbSO4,得失电子总数为2e当电路中转移0.2mol电子时，可以计算出I中消耗的硫酸的量为0.2mol,故B正确；C.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SCV"d电极上的PbSO4转化为Pbo2和S(2-,故SC2-从两极上脱离下来向四周扩散而并非做定向移动，故C错误；D.K闭合一段时间，也就是充电一段时间后11可以作为原电池，由于C表面生成Pb,放电时做电源的负极，d表面生成Pbo2,做电源的正极，故D正确。故选：Co【例16某同学组装了如图所示的电化学装置，电极I为Al,其它均为Cu,则()A.电流方向：电极NfAf电极IB.电极I发生还原反应C.电极II逐渐溶解D.电极In的电极反应：Cu2+2e'=Cu【答案】A【考点】原电池与电解池综合应用【解答】解：电极I为Al,其它均为Cu,Al易失电子作负极，所以I是负极、IV是阴极，IH是阳极、I【是正极，A.电流从正极沿导线流向负极，即电极IVA一电极【，故A正确;B.电极I上电极反应式为Al-3屋=AP+,发生氧化反应，故B错误:C.电极11是正极，正极上发生反应为C>2+2e=Cu,所以电极11质量逐渐增大，故C错误;D.电极HI为阳极，电极反应式为Cu-2e=C/+,故D错误;故选：Ao将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（）b.Illl捷桥（琼庙一 饱和KCl溶液）用饱和Ift酸铜、IRtt 溶液浸湿的漆纸 顼Ilfl1molL-'ZnSO,溶液ImolL,CUSO,溶液甲乙A.CU电极上发生还原反应B.电子沿ZnfafbfCU路径流动C.片刻后甲池中C（SO42）增大D.片刻后可观察到滤纸b点变红色【答案】A【考点】原电池与电解池综合应用【解答】解：A,Zn作原电池的负极，CU作原电池的正极，CU电极是发生还原反应：故A正确:B、电子流向是负极到正极，但a->b这一环节是在溶液中导电，是离子导电，电子并没沿此路径流动:故B错误;C、选项中硫酸根离子浓度基本保持不变：故C错误;D、选项中是滤纸a点是阴极，氢离子放电，水电离平衡破坏附近氢氧根离子浓度增大，酚酿变红：b做阳极拿氧根离子失电子生成氧气，附近氢离子浓度增大，故D错误；故选：Ao