- 电解池
- 共5205题
（12分）（1）用惰性电极电解饱和NaCl溶液，请写出：
① 阳极的电极反应为： ；
总反应离子方程式： 。
② 要使电解后的溶液恢复到和原溶液一样，则应加入一定量的 。
（2）用电解法精炼粗铜，电解液选用CuSO4溶液。请回答：
① 阳极的电极材料是 ，电极反应式是 ；
② 阴极电极的材料是 ，电极反应式是 。（杂质发生的电极反应不必写出）
正确答案
（1）①2Cl--2e- = Cl2↑；2Cl- +2H2O 
（2）①粗铜，Cu–2e- = Cu2+②精铜，Cu2++2e- =" Cu"
试题分析：（1）用惰性电极电解饱和食盐水阳极反应式为2Cl--2e-= Cl2↑，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，总反应式为2Cl- +2H2O
（2）粗铜电解精炼时粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解液。粗铜中比铜活泼的金属失电子溶解，比铜不活泼的金属形成阳极泥沉积到电解槽底部。阳极反应为Cu－2e-=Cu2+等，阴极反应为Cu2++2e-=Cu。
点评：粗铜电解精炼时粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解液为硫酸铜溶液，粗铜中比铜活泼的金属失电子溶解，比铜不活泼的金属形成阳极泥沉积到电解槽底部，若长时间电解，需补充硫酸铜溶液。
（10分）请从下图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积，并检验氯气。
(1)A极发生的电极反应式是______
B极发生的电极反应式是_______________________。
（2）设计上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为：
A接______、 _____接______ ；B接_____ 、 _____接______ 。
（3）证明产物中有Cl2的实验现象是______ 。
（4）已知电解后测得产生的H2的体积为44.8 mL(已经折算成标准状况)，电解后溶液的体积为50 mL，此时溶液中NaOH的物质的量浓度为：_____ ___。
正确答案
略
以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。
（1）除去粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO42-离子，加入下列沉淀剂的顺序是（填序号）_____。
A．Na2CO3 B．NaOH C．BaCl2
（2）将滤液的pH调至酸性除去的离子是________。
（3）下图表示电解饱和NaCl溶液的装置，X、Y是石墨棒。实验开始时，在两边同时各滴入几滴酚酞溶液，请回答以下问题：X极上的电极反应式是________，在X极附近观察到的现象是________，电解NaCl溶液的离子方程式是_________。
（4）若向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰，则可获得一种可以循环使用的气体，其化学式是________。
正确答案
（1）C、B、A（或B、C、A）；（2）CO32-和OH-；（3）2H++2e-=H2↑有无色气泡产生，溶液变红；2Cl－＋2H2O
试题分析：（1）首先向溶液中加入NaOH溶液，发生反应：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓除去Mg2+；,然后向溶液中加入BaCl2溶液发生反应：Ba2++SO42-= BaSO4↓，除去SO42-；最后加入Na2CO3 ，发生反应Ca2++ CO32-= CaCO3↓，Ba2++CO32-= BaCO3↓，将原来溶液中的Ca2+及过量的沉淀试剂的Ba2+沉淀除去。加入下列沉淀剂的顺序是B、C、A。也可以是首先向溶液中加入BaCl2溶液发生反应：Ba2++SO42-= BaSO4↓，除去SO42-；然后向溶液中加入NaOH溶液，发生反应：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓除去Mg2+；,最后加入Na2CO3发生反应Ca2++CO32-= CaCO3↓，Ba2++CO32-= BaCO3↓，将原来溶液中的Ca2+及过量的沉淀试剂的Ba2+沉淀除去。加入下列沉淀剂的顺序是C、B、A。
（2）过滤后溶液中含有过量的NaOH、Na2CO3。这时向溶液中加入盐酸，发生反应：H++ OH－= H2O； CO32－+2H+=CO2↑+H2O；因此将滤液的pH调至酸性除去的离子是CO32-和OH-。
（3）在电极食盐水的装置中，与电源正极相连的Y电极为阳极，由于阴离子Cl-、OH-的放电能力Cl-＞OH-。所以在电极Y上发生的反应为：2Cl—--2e-=Cl2↑; 与电源负极相连的X电极为阴极，由于阳离子H+、Na+的放电能力H+＞Na+。所以在电极X上发生的反应为：2H++2e-=H2↑;由于H+不断放电消耗，破坏了附近的水的电离平衡，水会继续电离直至达到新的平衡状态，最终导致附近的溶液中C(OH－)＞C(H+),因此滴入几滴酚酞溶液后，在X电极附近溶液变为红色。电解NaCl溶液的离子方程式是2Cl－＋2H2O
（4）发生反应后的母液中含有大量的NH4Cl,若向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰，会发生反应CaO+ H2O= Ca(OH)2，Ca(OH)2+2NH4Cl
按右图的装置进行电解实验：A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质中含有足量的铜离子。通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68克，溶液质量增加0.03克，则A合金中Cu、Zn原子个数比为
正确答案
B
试题分析：从装置中看A电极是阳极，B 电极是阴极，锌比铜活泼，优先铜放电，然后铜再放电。反应过程 阳极：Zn-2e=Zn2+ { Cu-2e=Cu2+
{ 阴极：Cu2+ +2e=Cu Cu2+ +2e=Cu
第一个阶段，溶液质量增加，第二阶段溶液质量不变；
设合金中铜锌的物质的量分别是x y，所以由电子转移守恒可得
{65x-64y=0.03
64（x+y）=7.68 所以可得y/x = 3︰1 。
故选B。
点评：电解池：
A.电解池是在外电源作用下工作的装置.电解池中与电源负极相连的一极为阴极,阳离子在该极接受电子被还原;与电源正极相连的一极为阳极,阴离子或电极本身(对电镀而言)在该极失去电子被氧化。
B.电解池(或电镀池)中,根据反应现象可推断出电极名称.凡发生氧化的一极必为阳极,凡发生还原的一极必为阴极.例如用碳棒做两极电解溶液,析出Cu的一极必为阴极;放出的一极必为阳极。
注意:电解池中,与外电源正极相连的为阳极,与负极相连的为阴极,这一点与原电池的负对阳,正对阴恰恰相反。
（10分）X、Y、Z三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
阳离子
Na＋、K＋、Cu2＋
阴离子
SO42—、OH－
下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放250 mL足量的X溶液、足量的Y溶液、足量的Z溶液，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如上。据此回答下列问题：
（1）M为电源的________极(填写“正”或“负”)。
（2）甲烧杯中电极b上发生的电极反应为 。
（3）乙烧杯电解的总反应离子方程式为_________________________________，电解一段时间后停止电解（此时溶液中还有原溶质），若要将乙烧杯中的溶液恢复到原状态，则需要加入 （填化学式）。
（4）若经过一段时间后，丙装置中两极附近均滴酚酞， _______极附近变红，其原因是
。
正确答案
(1)负 （1分）. (2) 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（2分）.
(3)
(4) e （1分）
水电离产生H+和OH- ，H+得电子变成氢气后e极附近留下大量OH- 呈碱性
（或2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-）。（2分
（1）乙中c电极质量增加，说明乙属于阴极，所以b是阳极，a是阴极。则M是负极，N是正极，f是阳极，e是阳极，b是阳极。
（2）甲中pH增大，而丙中pH不变，所以甲是氢氧化钠或氢氧化钾，丙是硫酸钾或硫酸钠。电极b上发生的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
（3）在所给的离子中只有铜离子可以在溶液中得到电子而析出，所以乙中的电解质一定是硫酸铜，电解的总反应离子方程式为
（4）丙中阳极f的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极e的电极反应式为2H+＋2e－=== H2↑。因为氢离子或OH－的浓度逐渐减小，所以两极周围水的电离都被促进，因此f极周围显酸性，e电极显碱性。所以e极附近变红。
（8分）用Pt电极电解1000mL含KNO3和Cu(NO3)2混合溶液一段时间，在两极均生成标准状况下的气体11.2L。求原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度和电解后溶液中的H＋的物质的量浓度（设电解后溶液体积不变）。
正确答案
（8分） 0.5mol·L-1 1.0mol·L-1
略
（18分）废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法回收WC和制备CoxOy，的工艺流程简图如下：
（1）电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸的作用是______。
（2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是____________。
（3）实验测得NH4HCO3溶液显碱性，制备CoCO3时，选用的加料方式是_______（填代号），原因是_______。
a．将滤液与NH4HCO3溶液同时加入到反应容器中
b．将滤液缓慢加入到盛有NH4HCO3溶液的反应容器中
c．将NH4HCO3溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中
写出生成CoCO3的离子方程式______________________________________。
（4）实验中获得的若洗涤不充分，在焙烧时会产生污染性气体，该污染性气体的成分为_______________（填化学式）。
（5）实验室用下列装置制取
①装置A制得的中含有少量Cl2，则装置B中所盛放的试剂为______（填代号）。
a．NaHCO3溶液 b．NaOH溶液 c．KMnO4溶液 d．饱和NaCI溶液
②在CoCO3完全转化为
③若缺少装置F，则导致
正确答案
(l)作电解质溶液。（2）3.2≤pH＜5.8。
（3）c，防止生成氢氧化钴沉淀；Co2++2HCO3—
试题分析：由题给工艺流程知，以盐酸为电解质溶液，以废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，进行电解，生成WC，溶液中含有亚铁离子和Co2+，加入双氧水，将亚铁离子氧化为铁离子，通入氨气，调节pH在3.2到5.8之间，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀过滤除去，滤液中含有Co2+，加入碳酸氢铵溶液生成碳酸钴，焙烧生成CoxOy。(l)电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸的作用是作电解质溶液。（2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是3.2≤pH＜5.8。（3）实验测得NH4HCO3溶液显碱性，制备CoCO3时，为防止生成氢氧化钴沉淀，选用的加料方式是c．将NH4HCO3溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中。生成CoCO3的离子方程式为Co2++2HCO3—
（8分）某实验兴趣小组利用如下图所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成产物的实验，当图中开关K闭合片刻后，试填空:
（1）电解饱和食盐水的离子方程式为
（2）a为电源的 极（填“正”或“负”）；D中收集的气体是 。
（3）C试管盛放 溶液。溶液中A电极附近的现象是 。
正确答案
（8分） ⑴2Cl—+2H2O
⑶淀粉碘化钾（或淀粉碘化钠等其他合理答案均可）（2分）有气泡产生，溶液由无色变为红色（2分）
试题分析：（1）惰性电极电解饱和食盐水生成物是氢氧化钠、氢气和氯气，所以反应的离子方程式是2Cl—+2H2O
（2）A电极生成的气体用向下排空气法收集，说明生成的气体是氢气，所以A电极是阴极，则a就是电源的负极。
（3）b是电源的正极，所以B电极就是阳极。则溶液中的氯离子在阳极放电生成氯气。氯气具有强氧化性，能使碘化钾氧化生成单质碘，据此可以鉴别。所以C试管中盛放的是淀粉碘化钾。A电极是氢离子放电，因此A电极周围溶液显碱性，所以溶液中A电极附近的现象是有气泡产生，溶液由无色变为红色。
点评：在判断电解产物时，首先判断阳极电极材料。如果是活性电极，则电极本身失去电子。如果是惰性电极，则溶液中的阴离子失去电子。而阴极是溶液中的阳离子得到电子，所以需要熟练记住常见离子的放电顺序。
工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备金属铜，有如下两种工艺。
I．火法熔炼工艺:将处理过的黄铜矿加人石英，再通人空气进行焙烧，即可制得粗铜。
（1）焙烧的总反应式可表示为：2CuFeS2 + 2SiO2+5O2＝2Cu+2FeSiO3+4SO2该反应的氧化剂是 。
（2）下列处理SO2的方法，不合理的是_____
A高空排放 B用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠
C用氨水吸收后，再经氧化制备硫酸铵 D用BaCl2溶液吸收制备BaSO3
（3）炉渣主要成分有FeO 、Fe2O3 、SiO2、Al2O3等，为得到Fe2O3加盐酸溶解后，后续处理过程中未涉及到的操作有 。
A过滤 B加过量NaOH溶液 C蒸发结晶 D灼烧 E加氧化剂
II．FeCl3溶液浸取工艺:其生产流程如下图所示
（4）浸出过程中，CuFeS2与FeCl3溶液反应的离子方程式为 ____________。
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质是____ （填化学式）。
（6）若用石墨电极电解滤液，写出阳极的电极反式_____________。
（7）黄铜矿中含少量Pb,调节C1一浓度可控制滤液中Pb2+的浓度，当c(C1一)＝2mo1·L-1时溶液中Pb2+物质的量浓度为 mol·L-1。[已知KSP(PbCl2)＝1 x 10一5]
正确答案
（1）CuFeS2、O2
（2）A、D
（3）C
（4）CuFeS2+4Fe3+＝Cu2++5Fe2++2S
（5）FeCl3
（6）Fe2+-e－＝Fe3+
（7）2.5×10－6
（1）根据方程式2CuFeS2 + 2SiO2+5O2＝2Cu+2FeSiO3+4SO2知，铜元素的化合价降低，氧元素的化合价降低，因此该反应中氧化剂是CuFeS2和O2。
（2）SO2是大气污染物，A错；用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠，可以防止污染，B正确；用氨水吸收后，不经氧化制硫酸铵，也可以防上污染，C正确；SO2不能溶于氯化钡溶液，D错；答案选AD。
（3）炉渣主要成分是FeO、Fe2O3、SiO2、Al2O3等，为得到Fe2O3，加盐酸溶解后，需要过滤出二氧化硅，然后再加入氧化剂将溶液中的亚铁离子氧化为三价铁离子，再加入过量氢氧化钠溶液后主要成分是氢氧化铁沉淀。过滤、洗涤、灼烧就可以得到三氧化二铁，所以未涉及的实验操作是蒸发结晶。
（4）过滤得到的滤纸中含有硫单质，这说明CuFeS2与FeCl3溶液发生氧化还原反应，即CuFeS2+4Fe3+＝Cu2++5Fe2++S。
（5）电解时产生的电解液又可以与黄铜矿反应，所以该工艺流程中，可以循环利用的物质是FeCl3。
（6）电解池中阳极失去电子，因此若用石墨做电极电解滤液，则亚铁离子在阳极失去电子，所以阳极反应是Fe2+－e－＝Fe3+。
（7）已知KSP(PbCl2)＝1×10一5，因此当溶液中c(C1一)＝2mo1·L-1时溶液中Pb2+物质的量浓度为
（6分）电解原理在化学工业上有着广泛的应用。图中电解池a为电解液，X和Y是两块电极板。则：
(1)若X和Y均为惰性电极，a为饱和的NaCI溶液，则电解时检验Y电极反应产物的方法是 。
(2)若X、Y分别为石墨和铁，A乃为饱和的NaCl溶液，则电解过程中生成的白色固体物质露置在空气中，可观察到的现象为 。
(3)若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0．1 mol Cu(OH)2，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为 。
正确答案
(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y及支管口，试纸变蓝，说明有氯气生成
(2)白色固体迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 (3)0．4 mol
（1）Y是阳极产物，所以Y是氯气，极易氯气可以利用其氧化性，即将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y及支管口，试纸变蓝，说明有氯气生成。
（2）此时铁是阳极，所以铁失去电子，生成亚铁离子。阴极氢离子放电，从而产生氢氧化钠，进而生成氢氧化亚铁沉淀。氢氧化亚铁不稳定，极易被氧气氧化生成氢氧化铁，所以现象就是白色固体迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。
（3）向所得溶液中加入0．1 mol Cu(OH)2，恰好恢复电解前的浓度和pH，说明反应中阴极是铜和氢气，阳极生成氧气，根据原子守恒可知，氧气是0.1mol，所以转移电子是0.1mol×4＝0.4mol。
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