- 电解池
- 共5205题
用菱锰矿（MnCO3）常含有Fe2O3、FeO、HgCO3·2HgO等杂质，工业常用菱锰矿制取锰，工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）向粗液1中加入的水最后需要 方法才能达到技术要求。
（2）流程中用的空气是用膜分离法制备的富氧空气，该方法的原理是 。
（3）净化剂主要成分为(NH4)2S，粗液2中发生主要反应的离子方程式为 。
（4）写出阳极的电极反应式 。说明电解液循环的原因 。
（5）写出铝热法炼锰的化学方程式 。
正确答案
（1）蒸馏
（2）空气中的氧气和氮气透过分离膜的能力不同
（3）Hg2++S2-=HgS↓
(4)Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；回收未反应的Mn2+，提高二氧化锰的产率。
（5）3MnO2+4Al
（1）向粗液1中加入的水最后需要蒸馏达到浓缩的目的，使溶质的浓度增大。
（2）流程中用的空气是用膜分离法制备的富氧空气，其原理为空气中的氧气和氮气透过分离膜的能力不同，故答案为：空气中的氧气和氮气透过分离膜的能力不同；
（3）粗液2中发生主要反应的离子方程式为Hg2++S2-=HgS↓；
（4）净液主要含硫酸锰，电解时锰离子放电生成二氧化锰，则阳极反应式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；电解液循环利用是因回收未反应的Mn2+，提高二氧化锰的产率。
（5）铝热法炼锰的化学方程式为3MnO2+4Al
(8分)目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换法，如图为离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图。
（1）下列说法不正确的是
（2）现有离子交换膜A和B将电解槽分为I、II、III三个区域（下图所示），在这种电解池中电解Na2SO4溶液可制得氢氧化钠、硫酸等物质。A为 离子交换膜、B为 离子交换膜（填“阴”或“阳”），电极均为惰性电极。Na2SO4溶液应该在 区（填“I”、“II”、“III”）加入。通电电解时阴极的电极反应式为 ，在III区得到 。当外电路总共通过30 mol电子时，生成的NaOH 960克，则电解过程中能量的转化率为：
正确答案
（8分）（1）D（2分）
（2）阳（1分） 阴（1分） II （1分） 2H2O + 2e- === H2↑ + 2OH－（1分）
H2SO4溶液、氧气（1分） 80%
略
（16分）如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加了2.16 g，回答：
(1)电源：a是________极，C池是________池。
A池阳极电极反应式为__________________，阴极电极反应式为__________________。
C池阳极电极反应式__________________，阴极电极反应式为_____________________。
(2)如果B槽中共收集到224 mL气体(标准状况)，且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为______________________。
(3)如果A池溶液也是200 mL(电解过程中溶液体积不变)，则通电后，溶液的pH为[________。
正确答案
(1)负 电解 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑
Cu－2e－===Cu2＋ 2Ag＋＋2e－===2Ag (2)0.025 mol·L－1 (3)13
（1）电极5的质量增加了2.16 g，说明电极5是阴极，则电极6是阳极，所以b是电源的负极，a是电源的负极。则电极1、3是阴极，电极2、4是阳极。A中阳极是氯离子放电，产生氯气。阴极是氢离子放电，产生氢气。C中阳极是铜，属于活性电极，铜失去电子。阴极是溶液中的银离子放电，析出银。
（2）B是电解硫酸铜，阳极是OH－放电产生氧气。阴极先是铜离子放电，析出铜，然后是氢离子放电产生氢气。电极5的质量增加了2.16 g，所以析出的银是0.02mol，转移电子是0.02mol。则B中生成氧气是0.005mol，体积是0.005mol×22.4L/mol＝112ml，所以氢气也是112ml。根据电子守恒可知，铜离子得到的电子是0.02mol－0.005mol×2＝0.01mol，因此铜离子的物质的量是0.005mol。则硫酸铜的浓度是0.005mol÷0.2L＝0.025mol/L。
（3）根据反应式2NaCl＋2H2O
如右图，a、b是石墨电极，Z是滴有酚酞的饱和氯化钠溶液，通电一段时间后，在a棒附近看到颜色变红明显，则电源y是 极，实验过程中还能观察到的现象是
，a棒发生的电极反应式为 ，b棒电极反应式为 。
正确答案
正极，两极有气泡产生，2H++2e-=H2 2Cl-+22e-=Cl2
略
11分）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放109g5.51％的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和200g10.00％的K2SO4溶液．电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47％，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
（1）电极b上发生的电极反应为___________________________________。
（2）电极b上生成的气体在标状况下的体积为__________________，此时甲烧杯中NaOH溶液的物质的量浓度为（设溶液的密度为1g/cm3）_______________。
（3）电极c的质量变化是___________g，欲使电解后乙中的电解液恢复到起
（4）其他条件不变，如果把乙装置改为电解精炼铜，则c电极的材料为___________，d电极的材料为 _____________。
正确答案
（1）4OH－－4e－＝2H2O + O2↑（2分） （2）5.6 L（2分） 1.5mol/L（2分）
(3) 32（2分） C（1分） (4) 精铜或纯铜（1分） 粗铜（1分）
略
（ 8 分）如图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，c、d为两个铂片，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：
（1）电源A上的a为_____极
（2）滤纸B上发生的总化学方程式为：_______________________________
（3）欲在电镀槽中实现铁上镀铜，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为：____________ ____ ，C中盛放的电镀液可以是______溶液。
正确答案
(1) 正（1分）(2) 2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH （2分）
(3) Cu-2e－＝Cu2＋ （2分） CuSO4（1分）
略
（8分）如图甲乙丙三个烧杯依次分别盛放氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液、硫酸钾溶液，电极均为石墨电极，通电一段时间，乙中c电极质量增加64克,据此回答问题
①电源的N端为 ___________极
②电极b上发生的电极反应为__________________________________
③电极b上生成的气体在标准状况下的体积______________________升
④电极e上生成的气体在标准状况下的体积_______________________升
正确答案
每空2分①正②4OH-—4e- ==2H2O+O2③11.2④22.4
略
电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、 d都 是 石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL（标准状态）气体。回答：
（1）直流电源中，M为______________极。
（2）Pt电极上生成的物质是____________，其质量为____________g 。
（3）电子转移的物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为________。
（4）电解过程中，AgNO3溶液的浓度______________（填“增大”、“减小”或“不变”，
下同），AgNO3溶液的pH__________，H2SO4溶液的浓度_________ ，H2SO4溶液的pH________ 。
（5）若H2SO4溶液的质量分数由5．00%变为5．02%，则原有5．00%的H2SO4溶液为______g。
正确答案
（1）正（1分）
（2）Ag；（1分）2．16（2分）
（3）2：2:0．5:1
（4）不变（1分） 不变（1分）增大（1分）减小（1分）
（5）45．18（2分）
试题分析：（1）左池可认为是镀银装置，所以M为正极，
（2）b极为阴极，发生还原反应，有Ag析出，右池电解产生336ml的气体，其中224ml为氢气，所以转移电子的物质的量为0．02mol,也即有0．02molAg析出，其质量为2．16g;
（3）b极产生0．02molAg,c极为阳极产生氧气0．005mol,d极为阴极产生0．01molH2, 转移电子的物质的量为0．02mol,所以电子转移的物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2:2:0．5:1；
（4）电解过程中，Ag固体失电子进入溶液，溶液中的Ag+得电子析出，所以AgNO3溶液的浓度不变，溶液的pH不变，右池实质是电解水，所以硫酸溶液浓度增大，pH减小；
（5）由以上分析知电解消耗水的物质的量为0．01mol，质量是0．18g,设原来硫酸溶液的质量为m，则
m ×5%=(m-0．18g) ×5．02%，解得m=45．18g．
在500mLCuSO4溶液中插入两根电极，一极为铁，另一极为含杂质锌均匀的粗铜，通电一段时间后，切断电源，立即将电极取出,这时铁极上析出7.04g铜，电解液增重0.02g。求粗铜中锌的质量分数。
正确答案
18.4％（6分）
铁极析出铜，发生还原反应，为阴极：Cu2＋＋2e－=Cu
而粗铜为阳极：Zn=2e－=Zn2＋ Cu=2e－=Cu2＋
铁极质量的增加是由于反应：
故当阴极有1.3g锌溶解时，同时阴极溶解的铜为7.04-1.28=5.76g
故粗铜中锌的质量分数为
（10分）某同学用碳棒、纯铜片、直流电源和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：Cu + H2SO4(稀) ＝ CuSO4 + H2↑
（1）请在右边方框中画出能够实现这一反应的装置图。
（2）在设计实验实际操作时，由于装置连接不当，他看到了完全不同的实验现象：碳棒和铜片上均有无色气泡产生，溶液并未变为蓝色。请你分析其原因 ① 。
假设按照该方案进行实验，且收集到碳棒上产生气体体积为11. 2L（标准状况下）。则该过程中铜片上发生的反应式为 ② 。此时要使溶液恢复到实验前的状态，需加入 ③ （写出该物质的化学式），其质量为 ④ 。
正确答案
（1） 
（2）①两极与电源的正负极接反了 ②2H++2e－＝ H2↑ ③H2O ④18g
试题分析：（1）根据方程式可知，Cu做阳极，石墨做阴极，H2SO4做电解质溶液，所以装置图为
（2）如果电极放反，则阳极为：4OH- -4e-=O2↑+2H2O，阴极为2H++2e-=H2↑，所以看不到预期的现象。要想恢复到实验前的状态需要加入水，因为生成O2 11.2L，则需要水18g。
点评：电解中最关键的是准确判断出电极上离子的放电顺序。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。
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