- 电解池
- 共5205题
某实验的实验装置如图所示，回答下列有关该实验的问题．
（1）该实验所用的石墨棒须经过预处理：先经高温火焰灼烧到红热，再迅速浸入冷水中．这种预处理的目的是______．
（2）要使发光二极管发亮，实验时的操作顺序是______．
（3）断开S1，闭合S2后的各电极的反应式______．
正确答案
（1）如果石墨棒表面光滑，生成的气体在电极上无法保存，所以不能形成燃料电池，这样处理的石墨表面变得粗糙，且具有吸附性，使生成的气体在石墨棒上保存，为下一步实验作基础．
故答案为：使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸附气体．
（2）要使发光二极管发亮，必须有电流通过，当打开S1、关闭S2 时，电极和电解质溶液之间不能形成原电池，所以无电流通过；
关闭S1，该装置形成电解池，电解一段时间后，阴极上有氢气生成，阳极上有氧气生成，且处理过的石墨棒有吸附性，所以两极上存在气体；
打开S1，关闭S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，有电流通过二极管，所以二极管发亮．
故答案为：关闭S1，电解一段时间后，打开S1，关闭S2．
（3）打开S1，关闭S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，负极上氢气失电子生成氢离子；正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子．
故答案为：
正极：O 2+2H2O+4e-=4OH-
负极：2H2-4e-=4H+
工业上制取氯气大多采用电解食盐水的方法，以此为基础的工业称为“氯碱工业”，它是化工工业的一个重要支柱．电解氯化钠溶液时，两电极上分别产生氯气和氢气，并在溶液中生成氯化钠，该反应的化学方程式为2NaCl+2H2O
某小型氯碱厂采用电解氯化钠溶液的方法生产氯气、氢气和氢氧化钠．该工厂平均每天生产80%的氢氧化钠15t．试问：
（1）该工厂平均每天至少需要多少吨的氯化钠？
（2）理论上，该工厂平均每天生产标准状况下的氯气的体积为多少升？
正确答案
（1）设该工厂每天至少需要氯化钠的质量为x，可生产氯气的质量为y，则
2NaCl+2H2O
117 80 71
x 80%×15t y
解得x=17.55t，
答：该工厂平均每天至少需要17.55吨的氯化钠；
（2）
氯气的物质的量为
则该工厂平均每天生产标准状况下的氯气的体积为0.15×106mol×22.4L/mol=3.36×106L，
答：该工厂平均每天生产标准状况下的氯气的体积为3.36×106L．
（6分）高铁酸钾是20世纪70年代以来开发的一种继臭氧、过氧化氢、二氧化氯之后一种新型水处理剂,它能快速杀灭水中的细菌和病毒,且不会生成三氯甲烷、氯代酚等次级衍生物。高铁酸根（FeO42－）在溶液中呈紫红色，溶液的pH对高铁酸根稳定性的影响很大,当pH值为10-11时非常稳定，而当pH<7.5时,稳定性明显下降,分解放出氧气,并析出具有高度吸附活性的无机絮凝剂Fe(OH)3。电解法制备高铁酸钾原理如右图所示。
(1) 电解质溶液应选用______________
A、NaOH溶液 B、NaCl溶液 C、稀硫酸
(2) 电解过程中可能观察到的实验现象有 。
(3) 生成高铁酸根（FeO42－）的电极反应是 。
正确答案
(1)A (2)铁电极附近溶液变为紫红色，石墨电极上有无色气体生成，铁电极变细
(3)Fe＋8OH－－6e－= FeO42－＋4H2O。
试题分析：（1）FeO42－在pH值为10-11时非常稳定，所以电解质溶液应该选A。（2）铁是阳极，石墨是阴极，阳极铁失电子变成FeO42－，电极反应为Fe＋8OH－－6e－= FeO42－＋4H2O，所以铁电极变细，阳极附近溶液变为紫红色，阴极H+得电子变氢气，电极反应是2H++2e-=H2，所以阴极有无色气体生成。
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。
工业上用MnO2和KOH为原料制取高锰酸钾，主要生产过程分两步进行．第一步将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，制取K2MnO4；第二步将K2MnO4的浓溶液进行电解，制取KMnO4．试回答以下问题：
（1）制取K2MnO4的MnO2是这一氧化还原反应的______剂（填“氧化”或“还原”），连续搅拌的目的是______．
（2）电解K2MnO4的浓溶液时，两极发生的电极反应式为：
阴极是______，
阳极是______，
电解总的反应方程式是______．
正确答案
（1）根据化合价变化，MnO2化合价有+4价被氧化成K2MnO4的+6价，化合价升高被氧化，作还原剂；将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，二氧化锰能够与空气充分接触，使MnO2氧化完全，
故答案为：还原剂；与空气充分接触，使MnO2氧化完全；
（2）电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为2MnO42--2e-=2MnO4-，总方程式为：2MnO42-+2H2O=2MnO4-+H2↑+2OH-，
故答案为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；MnO42--e-=MnO4-；2MnO42-+2H2O=2MnO4-+H2↑+2OH-．
已知在pH为4-5的环境中，Cu2+几乎不水解，而Fe3+几乎完全水解．某学生欲用电解纯净的CuSO4溶液的方法，根据电极上析出铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量．其实验过程如下图所示：
（1）符合条件的A可能是______
a．NH3•H2O b．Cu c．CuO d．Cu（OH）2
（2）过滤操作中用到的玻璃仪器有______；步骤②中所用的部分仪器如图，则A连接直流电源的______极，B电极上发生的电极反应为______．
（3）电解开始一段时间后，在U形管中观察到的现象有______电解的离子方程式为______．
（4）下列实验操作中必要的是（填字母）______．
A．称量电解前电极的质量
B．电解后，电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗
C．刮下电解后电极上析出的铜，并清洗、称重
D．电极在烘干称重的操作中必须按“烘干-称重-再烘干-再称重”进行
E．在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法
（5）铜的相对原子质量为______（用带有n、V的计算式表示）．
正确答案
（1）铁离子水解，调节pH可使铁离子转化为沉淀而除去，Cu与氢离子不反应，加氨水会引入杂质，选cd均是铁离子水解平衡正向移动，完全转化为沉淀，
故答案为：cd；
（2）过滤需要漏斗、烧杯、玻璃棒等仪器；A端生成Cu，则A为阴极，与电源负极相连，B为阳极，阳极反应为40H--4e-═02↑+2H20，
故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；负； 40H--4e-═02↑+2H20；
（3）电解发生2Cu2++2H20
故答案为：铜棒变粗，石墨极上有气泡生成，溶液的颜色变浅；2Cu2++2H20
（4）根据电极上析出铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量，则需要称量电解前后电极的质量，
A．实验之前应称量电解前电极的质量，故正确
B．电解后，电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗，减少误差，故正确；
C．刮下电解后电极上析出的铜，并清洗、称重，操作不精确，难得到准确的Cu的质量，故错误；
D．电极在烘干称重的操作中必须按“烘干-称重-再烘干-再称重”进行，防止Cu被氧化，故正确；
E．在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法，防止Cu被氧化，故正确；
故答案为：ABDE；
（5）设Cu的相对原子质量为x，
根据电子守恒可知，2Cu～02↑，则
2x 1
ng
2x×
解得x=
废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：
（1）电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为________________________________________________________________________。
（2）净化步骤所得滤饼的主要成分是________。回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的________。
（3）溶液Ⅰ的主要成分是________。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是____________________________________________。
（4）将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为____________________。
正确答案
（1）2H＋＋2e－=H2↑ （2）Fe(OH)3 Co2＋(或Co)
（3）NH4Cl 焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl
（4）Co2O3＋3H2=2Co＋3H2O
本题考查电解原理、除杂、洗涤沉淀、氧化还原反应方程式的书写，意在考查考生对化工流程的分析能力和综合运用知识的能力。（1）阴极发生还原反应，应是H＋放电生成氢气。（2）将废旧刀具电解时阳极产生Co2＋和Fe2＋，加入双氧水后Fe2＋被氧化生成Fe3＋，通入氨气后生成Fe(OH)3沉淀，即滤饼的主要成分是Fe(OH)3。洗涤液中含有Co2＋，可循环使用。（3）加入的草酸铵与CoCl2反应，生成草酸钴和氯化铵，则溶液Ⅰ中主要含有NH4Cl。若草酸钴表面的NH4Cl未洗净，则焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl，造成环境污染。（4）方程式为Co2O3＋3H2=2Co＋3H2O。
氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：
依据上图，完成下列填空：
（1）与电源负极相连的电极附近，溶液pH值（选填：不变、升高或下降），与电源正极相连的电极叫 极，检验该极上产物的方法是 。
（2）写出电解饱和食盐水的化学方程式 。
（3）如果粗盐中SO
A．Ba(OH)2 B．Ba(NO3)2 C．BaCl2
（4）判断钡试剂已经过量的方法是 。
（5）为有效除去Ca2+、Mg2+、SO
A．先加NaOH溶液，后加Na2CO3溶液，再加钡试剂
B．先加NaOH溶液，后加钡试剂，再加Na2CO3溶液
C．先加钡试剂，后加NaOH溶液，再加Na2CO3溶液
（6）为检验精盐纯度，需配制150 mL0.2 mol/LNaCl（精盐）溶液，下图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是 。
正确答案
（1）升高 阳极 将淀粉碘化钾试纸用水润湿后粘在玻璃棒一端,靠近装有待测气体的集气瓶 如果黄绿色气体能使试纸变蓝色,证明含有Cl2。
（2）电解饱和食盐水的反应：2NaCl+2H2O 
（3）C
（4）静止，向上层清液中继续滴加BaCl2，如不产生沉淀，已过量。
（5）B.C。
（6）未用玻璃棒引流 100 mL的容量瓶不能配制150 mL 溶液
试题分析：（1）与电源负极相连为阴极，生成氢气和NaOH，生成碱，所以pH升高；与正极相连为阳极，生成氯气；将淀粉碘化钾试纸用水润湿后粘在玻璃棒一端,靠近装有待测气体的集气瓶 如果黄绿色气体能使试纸变蓝色,证明含有Cl2。
（2）电解饱和食盐水的反应：2NaCl+2H2O
（3）添加钡试剂除去SO42-，注意不能引入新的杂质，选Ba（NO3）2会引入杂质硝酸根离子，所以该钡试剂不能选用。同理Ba(OH)2则引入了OH-离子。
（4）静止，向上层清液中继续滴加BaCl2，如不产生沉淀，已过量。
SO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液，盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液，最后加入盐酸。故答案为:B.C。
（6）未用玻璃棒引流；100 mL的容量瓶不能配制150 mL 溶液。
氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如下图所示：
（1）该流程中可以循环的物质是 。
（2）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42－等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制，写出一次精制中发生的离子方程式 ，若食盐水不经过二次精制就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果 。
（3）右图是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成)。则B处产生的气体是 ，E电极的名称是 。电解总反应的离子方程式为 。
（4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8％～9％的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的化学方程式为 。
（5）已知在电解槽中，每小时通过1安培的直流电可以产生1.492g的烧碱，某工厂用300个电解槽串联生产8小时，制得32%的烧碱溶液（密度为1.342吨/m3）113m3，电解槽的电流强度1.45 ×104A，该电解槽的电解效率为 。
正确答案
（1）氯化钠 氢氧化钠
（2）Ca2++ CO32－ = CaCO3↓ Mg2+ + 2OH－ = Mg(OH)2↓ 用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg2+、Ca2+，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜。
（3）H2 阳极 2Cl－＋2H2O
（4）Na2SO3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2HCl
（5）93.46%
试题分析：氯碱工业的电解原理是2Cl－＋2H2O
（3）图中Na+由左侧通过离子交换膜进入右侧，说明F电极为H+放电，是阴极，B处产生的气体是H2；
E电极是阳极。电解总反应的离子方程式即电解原理。
（4）溶解氯与亚硫酸钠溶液反应，Cl2变成Cl-，亚硫酸钠变成硫酸钠，注意水参与了反应。
（5）
某课外活动小组同学用下图装置进行实验，一段时间后在C电极表面有铜析出，试回答下列问题。
（1）A为电源的 极；
（2）E的电极反应式为： ；
（3）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为 ；
（4）在常温下，现用丙装置给铁镀铜，则H电极材料应该是 ，
当丙中铁表面析出铜的3.2g时，乙中溶液的PH值为 （假设溶液体积为1L）；
（5）在电解一段时间后在甲中加入适量 可以使溶液恢复到原来的浓度。
正确答案
（1）负极 （2） 2H+2e-＝H2↑ （3） 2:1:2:2 （4） 铜 13
（5）CuO（若考虑到水开始电解Cu(OH)2也可以）
考查电化学的应用。
（1）C电极表面有铜析出，说明C是阴极，所以A是电源的负极，B是正极H、F、D都是阳极，G和E是阴极。
（2）E是阴极，根据离子的放电顺序可知，溶液中的氢离子放电，反应式为2H+2e-＝H2↑。
（3）根据离子的放电能量可判断，C、D、E、F电极产生的单质铜、氧气、氢气和氯气。根据电子的得失守恒可知，四种单质的物质的量之比是2:1:2:2。
（4）电镀时镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液，H是阳极，所以电极材料是铜。3.2g铜转移电子是
（5）甲中的电解产物是铜、氧气和硫酸，所以要使溶液恢复到原来的浓度，应该加入氧化铜。
甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒（如图）．请回答下列问题：
（1）若两池中均盛放100ml0.1mol/LCuSO4溶液，反应一段时间后：
①当电路中通过0.01电子时，甲池中的______棒上析出Cu，其质量为______g．
②在乙池中阳极的电极反应式是______．
（2）若两池中均盛放100ml0.1mol/LNaCl溶液．
①写出甲池中正极的电极反应式______
②写出乙池中总反应的离子方程式______
③当电路通过0.01mol电子时，不考虑溶液体积变化，常温下乙池溶液的pH=______．
正确答案
（1）甲池为原电池装置，Fe为负极，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，C为正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，乙装置为电解装置，根据电子移动的方向可知C为阳极，Fe为阴极，阳极反应为4OH-=O2↑+H2O+4e-，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，
①当电路中通过0.01电子时，甲池中的C棒上析出铜，物质的量为0.005mol，质量为0.005mmol×64g/mol=0.32g，故答案为：碳；0.32；
②由以上分析可知，在乙池中阳极的电极反应式是4OH-=O2↑+H2O+4e-，故答案为：4OH-=O2↑+H2O+4e-；
（2）若两池中均盛放100ml0.1mol/L NaCl溶液，则甲池发生金属的腐蚀，正极为2H2O+O2+4e-4OH-，负极为为Fe-2e-=Fe2+，乙池为电解食盐水装置，阳极反应为O2+4e-+2H2O═4OH-，阴极反应为2H++2e-=H2↑，
①由以上分析可知，甲池中正极的电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-，故答案为：2H2O+O2+4e-4OH-；
②氯化钠溶液中存在的离子是：氯离子、氢氧根离子、钠离子、氢离子，氯离子的放电能力大于氢氧根离子，氢离子的放电能力大于钠离子，所以该反应的生成物是氯气、氢气、氢氧化钠，总反应式为2Cl-+2H2O
故答案为：2Cl-+2H2O
③当电路通过0.01mol电子时，不考虑溶液体积变化，乙池中c（OH-）=
故答案为：13．
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