- 电解池
- 共5205题
在如图用石墨作电极的电解池中，放入500 mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。请回答下列问题：
(1)B电极发生反应的电极反应式 _________________________。
(2)写出电解时反应的离子方程式 ________________________________。
(3)电解后溶液的pH为________，要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入________，其质量为______g。(假设电解前后溶液的体积不变)。
(4)请你设计实验确定原溶液中可能含有的酸根离子，要求：提出两种可能的假设，分别写出论证这两种假设的操作步骤，实验现象和实验结论。
①假设一： ________________________________________________________________________；
②假设二： ________________________________________________________________________。
正确答案
(1)4OH--4e-→2H2O+O2↑
(2)2Cu2++2H2O
(3)1；CuO；2
(4)①假设原溶液中的酸根离子是SO42- 取电解后的溶液，向其中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则原溶液中所含的酸根离子是SO42-
②假设原溶液中的酸根离子是NO3-。取电解后的溶液，向其中加入铜，微热，若铜溶解，并有无色气体生成，且在空气中变为红棕色，则原溶液中所含的阴离子是NO3-
电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法下图是电解污水装置示意图。
（1）根据污水净化原理写出阳极和阴极的电极反应：
阳极：_____________________，_________________，____________________。
阴极：______________________________。
（2）分析最后底层积聚的一层沉渣是如何沉淀的：__________________________________ __。
（3）一些悬浮物是怎样形成浮渣的：___________________________________________________。
正确答案
（1）阳极：Fe－2e－=Fe2+ 2H2O－4e－=4H++ O2↑
4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H＋ 阴极：2H＋＋2e－＝H2↑
（2）Fe作为阳极，电解时生成Fe2+，Fe2+再被氧化生成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3，Fe(OH)3具有吸附性，可将污染物吸附而沉淀下来。
（3）阴极产生H2气泡，气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层。
根据装置图可判断，铁作阳极，所以铁失去电子，被氧化生成亚铁离子。同时水也失去电子，生成氧气。氧气具有氧化性，把亚铁离子氧化生成氢氧化铁沉淀。氢氧化铁具有很强的吸附性，可将污染物吸附而沉淀下来。阴极是溶液中的氢离子放电，生成氢气。氢气产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层。
如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变），A、B为外接直流电源的两极．将直流电源接通后，F极附近呈红色．
请回答：
（1）B极是电源的______极，一段时间后，甲中溶液颜色______，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明______在电场作用下向Y极移动；
（2）电解一段时间内甲、乙装置中的C、D、E、F电极均分别只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为______，乙中发生反应的离子方程式为______，若要使电解后的甲装置中的溶液恢复到原浓度则需加入一定量的______；（填物质的化学式）
（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是______（填“镀层金属”或“镀件”）．当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为______，甲中溶液的pH______（填“变大”、“变小”或“不变”）；
（4）若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是______．
正确答案
将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极显碱性，是氢离子在该电极放电，所以F即是阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极；
（1）B电极是电源的负极，在A池中，电解硫酸铜的过程中，铜离子逐渐减少，导致溶液颜色变浅，Y极是阴极，该电极颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶体向该电极移动，异性电荷相互吸引，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷，故答案为：逐渐变浅；氢氧化铁胶体粒子带正电荷；
（2）C、D、E、F电极发生的电极反应分别为：4OH-═O2↑+2H2O+4e-、Cu2++2e-═Cu、2Cl-═Cl2↑+2e-、2H++2e-═H2↑，当各电极转移电子均为1mol时，生成单质的量分别为：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1：2：2：2，乙中电解饱和食盐水发生的离子方程式为2Cl-+2H2O
（3）电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，所以H应该是镀件，当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL）时，根据电极反应2H++2e-═H2↑，则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，当转移0.05mol电子时，丙中镀件上析出银的质量=108g/mol×0.05mol=5.4g，电解硫酸铜的过程中氢氧根减少，所以氢离子浓度增大，所以酸性增强，甲中溶液的pH 变小，故答案为：镀件；5.4g；变小；
（4）C电极换为铁，则阳极铁失电子，阴极铜离子得电子，电解池反应为：Fe+Cu2+
电化学与生产生活密切相关。
（1）上（左）图是一个电化学装置示意图。
①如果A为含有锌、银、金等杂质的粗铜，B为纯铜，C为CuSO4通电一段时间后，A极减少的质量将
____________B极增加的质量（填“等于”、“大于”或“小于”）。
②如果A是铂电极，B是石墨电极，C是氯化钠溶液，用氢氧燃料电池做电源，制得11.2L（标准状况）
Cl2时，该燃料电池理论上需消耗H2的物质的量为______________mol。
（2）利用上（右）图装置模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_______处（填M或N）；若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为：_____________________。
（3）工业上采用电解的方法来制取活泼金属铝。写出电解反应方程式：________________________。
正确答案
（1）①大于；②0. 5
（2）N；牺牲阳极保护法
（3）2Al2O3
将铝制品与另一种材料作电极，以某种溶液作电解液进行电解，通电后在铝制品与电解液的接触面上逐渐形成一层Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量使Al(OH)3分解，从而在铝制品表面形成一层较厚的氧化膜。某校研究性学习小组根据上述原理，以铝制品和铁棒为电极，一定浓度的NaHCO3溶液为电解液进行实验。
（1）铝制品表面形成氢氧化铝薄膜的电极反应式为________________。
（2）电解过程中，必须使电解液的pH保持相对稳定（不能太大，也不能太小）的原因是_______________________________。
（3）使用NaHCO3溶液为电解液，会减缓阴极区溶液pH值的增大，能说明这一原理的离子方程式为
_____________________
正确答案
（1）Al-3e-+3HCO3-
（2）Al(OH)3和Al2O3都是两性物质，当电解液呈酸性或强碱性时，刚形成的Al2O3薄膜会被电解液溶解
（3）HCO3-+OH-
电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答
（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
①电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的实验现象是 。
②Y电极上的电极反应式为 。检验该电极反应产物的方法是 。
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
①X电极的材料是 ，电极反应为 。
②Y电极的材料是 ，电极反应式为 。
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
正确答案
（1）①2H++2e-＝H2↑ 放出气体，溶液变红
②2Cl—2e-=Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。
（2）①纯铜 Cu2++2e-=Cu ②粗铜 Cu—2e-=Cu2+
试题分析：（1）①X电极与电源的负极相连，做阴极，溶液中的氢离子放电，电极反应式是2H++2e-＝H2↑。由于溶液中氢离子放电，破坏力阴极周围水的电离平衡，导致溶液中OH－浓度增大，溶液碱性增强，即在X极附近观察到的实验现象是放出气体，溶液变红。
②Y电极是阳极，溶液中的氯离子放电，电极反应式是2Cl—2e-=Cl2↑。氯气具有强氧化性，据此可以进行检验，具体方法是把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。
（2）粗铜精炼时，粗铜做阳极和电源的正极相连，发生氧化反应。纯铜做阴极，和电源的负极相连，溶液中的铜离子放电，发生还原反应。
点评：该题是高考中额常见题型和重要的考点，属于基础性试题的考查，难度不大。该题的关键是明确电解原理，以及溶液中离子的放电顺序，有助于培养学生的应试能力和规范的答题能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。
课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、G、H 都是惰性电极．将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色．试回答下列问题：
（1）电源A 极的名称______．
（2）甲装置中C极反应式______．
（3）E极反应式______．在C、D、E、F各电极上析出生成物的物质的量比是______
（4）欲用丙装置精炼粗铜，G应该是______（填“纯铜”或“粗铜”）；欲用丙装置向铁棒上镀铜，H应该是______（填“铜”或“铁”），开始G、H两极材料质量相同，电镀一段时间后，两极质量之差为2.56g，则经过电路中电子数目为______．
正确答案
（1）根据题意知，F极有氢离子得电子析出氢气，所以F极是阴极，与阴极相连的原电池电极是负极，所以B是负极，A是正极，故答案为：正极；
（2）甲装置中C极是阳极，阳极上失电子发生氧化反，溶液中氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子，所以在C极上氢氧根离子放电生成水和氧气，电极反应式4OH--4e-=2H2O+O2↑，
故答案为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；
（3）通过（1）知，F是阴极，所以E是阳极，溶液中氯离子的放电能力大于氢氧根离子，所以氯离子在E极上失电子生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，
在阳极上失电子阴极上得电子，甲装置中氢氧根的失电子能力大于硫酸根离子，铜离子得电子能力大于氢离子得电子能力，乙装置中氯离子失电子能力大于氢氧根离子，
氢离子得电子能力大于钠离子，所以在C、D、E、F分别析出氧气、铜、氯气、氢气；电解时，通过的电子数相同，通过相同数目的电子时析出氧气、铜、氯气、氢气的物质的量
之比为1：2：2：2，故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；1：2：2：2；
（4）电镀时，镀层作阳极，所以G应是粗铜；镀件作阴极，铁作镀件，所以H是铁；
电镀时，阳极上铜失电子生成铜离子进入溶液，所以质量减少，阴极上铜离子得电子生成铜，质量增加，
所以两极质量差为阳极减少的质量加上阴极增加的质量．
设通过x个电子，铜质量与电子的关系为：
2Cu--2e-128g 2N A
2.56g x
所以x=0.04N A
故答案为：粗铜；铁；0.04N A．
Ⅰ．工业上常用电解饱和食盐水的方法制备氯气，其装置如图1所示，如果在饱和食盐水中滴加酚酞，通电后______ （填X或Y）极附近溶液变红，写出电解饱和食盐水的化学方程式______．再用氯气制备漂白粉，请写出漂白粉长期露置在空气中失效的反应的化学方程式______．
Ⅱ．请利用图2装置及试剂组装一套装置，其流程是先制取纯净干燥的Cl2（不收集），后试验干燥的Cl2和潮湿的Cl2有无漂白性．
（1）按气体从左向右流向将各装置依次连接起来（填接口标号）：a 接______，______接______，______接______，______接______，______接______．
（2）圆底烧瓶中发生反应的化学方程式是______．如果将过量二氧化锰与20mL 12mol•L-1的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于0.06mol．其主要原因为______．
（3）E装置的作用是______，F装置的作用是______．
（4）装置______（填“B”或“C”）中的有色布条褪色，以上事实说明起漂白作用的物质是______．
正确答案
Ⅰ．电解饱和食盐水的方法制备氯气，装置图中与电源正极连接的Y电极为阳极，溶液中氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，与电源负极连接的X电极为电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子发生还原反应，生成氢气，反应的化学方程式为2NaCl+2H2O
Ⅱ．（1）验装置的连接顺序为：发生装置→除杂装置→性质检验装置→尾气处理装置；因为收集的是气体，所以除杂装置中长导管进气，段导管出气；因为饱和食盐水中有水，浓硫酸有吸水性，所以先连接饱和食盐水装置后连接浓硫酸装置；试验干燥的Cl2和潮湿的Cl2有无漂白性，因为湿润的有色布条有水分，所以D装置先连接C后连接B，
故答案为：a→i→j→g→f→e→d→b→c→h；
（2）浓盐酸有还原性，二氧化锰有氧化性，浓盐酸和二氧化锰能发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气和水．随反应进行，浓盐酸浓度减小变稀后不能和二氧化锰反应生成氯气，
故答案为：MnO2+4HCl（浓）
（3）浓盐酸有挥发性，浓盐酸中的水在加热的条件下变成水蒸气，所以氯气中混有氯化氢和水蒸气；氯气有毒，污染环境，所以不能直接排空；氯气能和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，所以可用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气．氯化氢极易溶于水，氯气能溶于水，且与水反应，Cl2+H2O=H++Cl-+HClO，食盐水溶液中的氯离子抑制氯气的溶解，降低氯气的溶解度，所以可用饱和的食盐水除去HCl气体，
故答案为：吸收多余的氯气防止污染空气；除去氯气中的HCl气体；
（4）氯气能水反应，反应方程式为：Cl2+H2O=H++Cl-+HClO，C瓶中的成分是氯气，不能使有色布条褪色，BB瓶中有次氯酸生成，使有色布条褪色，以上事实说明起漂白作用的物质是次氯酸，故答案为：B，次氯酸（HClO）．
工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法之一是电解法。
(1)该法用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。用Fe作电极的原因为 。
(2)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释) ，溶液中同时生成的沉淀还有 。
正确答案
(1)阳极反应2Fe－4e－=2Fe2＋，提供还原剂Fe2＋
(2)2H＋＋2e－=H2↑ Fe(OH)3
明确本题的电解原理：用铁作阳极，产生的亚铁离子将Cr2O72-还原为Cr3＋，再转化为氢氧化铬沉淀。
（1）实验室电解饱和食盐水时发生反应的化学方程式为______．在______极产生无色气体，在另一极生成的气体能使______变蓝．
（2）研究性学习小组设计了如图所示的家用消毒液发生器，通电时，发生器内石墨电极上产生的氯气与电解液充分接触，制得有较强杀菌能力的消毒液（NaClO）．则发生器内制取消毒液所涉及反应的化学方程式为______．
正确答案
（1）氯化钠和水在通电条件下生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O
故答案为：2NaCl+2H2O
（2）氯化钠和水在通电条件下生成氢氧化钠、氢气和氯气，氯气在上升过程中与阴极生成的氢氧化钠溶液反应是次氯酸、氯化钠和水，制得有较强杀菌能力的消毒液（NaClO），制取消毒液所涉及反应的化学方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，
故答案为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O．
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