- 电解池
- 共5205题
（10分）氢氧燃料电池的实验装置如图所示，回答下列有关该实验的问题。
（1）要使发光二极管发亮，实验时的操作顺序是：先_______，电解一段时间后，__________；
（2）在实验的全过程中能量的主要转化形式是 ；
（3）写出下列两种操作时的电极反应式，并注明电极名称：
①按下开关S1，断开开关S2，一段时间后： C1为 极，电极反应： ；
②断开开关S1，迅速按下开关S2：（提示：此时C1附近溶液显碱性，C2附近溶液显酸性）C2为______极， 电极反应： 。
正确答案
（1）关闭S1（1分）；打开S1，关闭S2（1分）
（2）电能→化学能→电能 (或电能→化学能→电能→光能) （2分）
（3）①阴极（1分） 2H++2e－＝H2↑(其他合理形式也可给分)（2分）
②正极（1分） O2+ 4H+ + 4e－＝2H2O（2分）
试题分析：（1）要使发光二极管发亮，则需要电源。由于要形成原电池，根据装置图可知需要燃料氢气和氧化剂氧气，所以实验时的操作顺序是先关闭S1，电解碳酸钠溶液生成氢气和氧气，电解一段时间后，打开S1，关闭S2从而构成原电池对外供电；
（2）根据（1）中的分析可知，在实验的全过程先是电解池，然后是原电池，所以能量的主要转化形式是电能→化学能→电能；
（3）①按下开关S1，断开开关S2，则构成电解池，C1与电源的负极相连为阴极，溶液中的氢离子放电，因此电极反应为2H++2e－＝H2↑；
②断开开关S1，迅速按下开关S2，则此时构成原电池，C2电极上氧气得到电子为正极，电极反应O2+ 4H+ + 4e－＝2H2O。
【化学与技术】
由黄铜矿（主要成分是CuFeS2）炼制精铜的工艺流程示意图如下：
（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转化为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式是 、 ，反射炉内生成炉渣的主要成分是 ；
（2）冰铜（Cu2S和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%～50%。转炉中将冰铜加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化成Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式是 、 ；
（3）粗铜的电解精炼如图所示。
在粗铜的电解过程中，粗铜板是图中电极 （填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应为 ；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为 。
正确答案
（1）2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2 2FeS+3O22FeO+2SO2，FeSiO3；
（2）2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 Cu2S + 2Cu2O6Cu + SO2↑
（3）c； Cu2++2e-=Cu； Au、Ag以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2+的形式进入电解质溶液中。
（1）Cu和Fe的低价硫化物为Cu2S和2FeS，因此有2CuFeS2 +O2
（2）依题中提供的信息有：2Cu2S+3O2
（3）电解精炼铜时，阳极挂的是粗铜，阴极挂的是纯铜，电解质溶液是含有铜的盐，连接电池负极的是电解池的阴极，连接电池正极的是电解池的阳极。所以粗铜板是图中电极c；在电极d上发生的电极反应式为Cu2+ + 2e-= Cu；Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，形成所谓的“阳极泥”，Fe以Fe2+的形式进入电解质溶液中。
Ⅰ.（1）电镀时，镀件与电源的________极连接。
（2）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。
Ⅱ.尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图：
（1）电源的负极为________(填“A”或“B”)。
（2）阳极室中发生的反应依次为________、________。
（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。
正确答案
Ⅰ.（1）负 （2）还原剂
Ⅱ.（1）B （2）2Cl－－2e－=Cl2↑ CO(NH2)2＋H2O＋3Cl2=N2↑＋CO2↑＋6HCl
（3）不变 7.2
Ⅰ.（1）电镀时，镀层金属作电解池的阳极，镀件作电解池的阴极，与电源的负极相连。
（2）镀铜是将Cu2＋变成Cu，需要加入还原剂与之反应。
Ⅱ.（1）图中产生氢气的电极为阴极，与阴极相连的电极为负极，所以B为负极。
（2）根据信息，阳极上先产生氯气，氯气具有氧化性，尿素中的氮原子为－3价，具有还原性，两者相遇发生氧化还原反应。
（3）反应过程中实际上发生两个反应(条件略去)：2NaCl＋2H2O
m[CO(NH2)2]＝
（1）电解饱和食盐水可以制得烧碱、氯气和氢气，该反应的化学方程式为：______．
（2）氯气用于生产半导体材料硅的流程如下：
（3）①石英砂的主要成分是______，在制备粗硅时，焦炭的作用是______．
②粗硅与氯气反应后得到的液态四氯化硅中常混有一些杂质，必须进行分离提纯．其提纯方法为______．
③由四氯化硅得到高纯硅的化学方程式是：______．
正确答案
（1）惰性电极电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O
故答案为：2NaCl+2H2O
（3）①石英砂的主要成分是二氧化硅，制备粗硅发生SiO2+2C
故答案为：SiO2；还原剂；
②粗硅与氯气反应后得到沸点较低的液态四氯化硅，其中常混有一些高沸点、难挥发性杂质，因沸点不同，则分离提纯法选蒸馏法，故答案为：蒸馏；
③四氯化硅与氢气在高温条件下反应得到高纯硅和氯化氢气体，该反应为SiCl4+2H2
故答案为：SiCl4+2H2
铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答:
(1)工业冶炼铝的化学方程式是 。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是 。
(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质,可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是 。
②通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因 。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口 (填写“A”或“B”)导出。
正确答案
(1)2Al2O3
(2)2Al+2OH-+2H2O
(3)①4OH--4e-
离子交换膜法电解提纯KOH时,阳极反应为:4OH--4e-
（4分）用石墨电极电解100 mLH2SO4和CuSO4的混合液，通电一段时间，两极上均产生2.24L（标准状况）气体，则原混合液中Cu2+的浓度是多少？
正确答案
（4分）1mol/L 2CuSO4 +2H2O 
n(H2)=n(O2)=0.1mol
n(e-)总= 0.4mol
n(e-)铜=" 0.4mol" - 2 n(H2)=0.2mol
n(Cu) =" 0.1" mol
C(Cu2+) =" 0.1mol/0.1L=1" mol/L
考查电化学的有关计算。
通电一段时间，两极上均产生2.24L（标准状况）气体，所以电解时发生反应的方程式依次是2CuSO4 +2H2O
由于n(H2)＝n(O2)＝2.24L÷22.4L/mol＝0.1mol
所以转移电子是n(e-)总＝ 0.4mol
因此根据电子的得失守恒可知
n(e-)铜＝ 0.4mol － 2 n(H2)＝0.2mol
所以n(Cu) ＝0.1 mol
因此c(Cu2+) = 0.1mol÷0.1L＝1 mol/L
化工中把电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业，其生产流程如下：
除去食盐水中的Ca2+、Mg2+、SO42—，应分别加入下列沉淀剂：①NaOH（aq）、
②Na2CO3(aq)、③BaCl2（aq），加入沉淀剂的顺序为 （填序号）；加入盐酸的作用为 。
（2）下图为实验室电解饱和食盐水的实验装置。X、Y均为石墨电极，两极周围溶液均滴有几滴酚酞试液。
①电解一段时间后，X电极及附近溶液能观察到的现象是 ；
Y电极上的电极反应式为 ，检验该极产生的气体的方法是 。
②电解饱和食盐水的离子方程式为 ；若饱和食盐水体积为200mL，且忽略电解过程中的体积变化及气体溶解，当两极共收集到气体（共两种）44.8mL（标准状况）时，溶液的pH= 。
正确答案
（1）①③②或③①②或③②① 除去过量的OH—和CO32—（或NaOH和Na2CO3）
（2）① X电极上有气泡产生，附近溶液逐渐变红色（各1分） 2Cl——2e—=Cl2↑
用湿润的淀粉KI试纸检验，若试纸变蓝，证明该极产生Cl2（合理答案均给分）
②2Cl－＋2H2O
试题分析：（1）加入的Na2CO3、NaOH、BaCl2分别除去Ca2+、Mg2+、SO42—，为了除去干净，试剂需加入过量，过量的Ba2+用后加入的Na2CO3，所以加入试剂的顺序只需要将Na2CO3放在BaCl2后面即可，后用盐酸除去多余的Na2CO3和NaOH；（2）电解饱和食盐水阴极反应为2H++2e—==H2↑，阳极反应式为2Cl——2e—=Cl2↑，总方程式为2Cl－＋2H2O
n(H2)=n(Cl2)=44.8÷22.4×10-3÷2=10-3mol，n(OH－)=2n(H2)=2×10-3mol
c(OH－)=2×10-3÷0.2=10-2，pH=12
已知下列反应（反应所需的其他条件和各物质的化学计量数均已略去）：
①A+B 
请回答：
（1）若A是一种钠盐，该反应是化学工业上制单质E和化合物M的重要方法。该化学工业称为 （填字母编号：a．硫酸工 业 b．氯碱工业 c．合成氨工业d．侯氏制碱工业），写出上述反应②的离子方程式为__________ 。
（2）若A是一种含氧酸盐，该反应中电极上会析出红色固体。则其电解反应方程式是： 。上述两种不同反应中的产物E（（1）题）和产物F（（2）题）有一种共同的用途是__ ____, 二者反应的离子方程式为______________ __。
正确答案
（共9分，第1空1分，其余各2分）（1）氯碱工业， Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
（2）2CuSO4+2H2O
试题分析：（1）若A是一种钠盐，该反应是化学工业上制单质E和化合物M的重要方法，则该化学工业称为氯碱工业，所以A是氯化钠，B是水，M是氢氧化钠。则根据反应②可知，E是氯气，所以D是氢气，F是次氯酸钠，因此反应②的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
（2）若A是一种含氧酸盐，该反应中电极上会析出红色固体，则A应该是硫酸铜，B是水，E是铜，M是硫酸，F是二氧化硫，D是氧气，所以电解反应方程式是2CuSO4+2H2O
点评：该题是中等难度的试题，试题注重基础，侧重考查学生对电解原理应用的了解掌握程度，以及灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题学生需要明确的是化学推断题是一类综合性较强的试题，如元素及化合物性质和社会生活，环境保护，化学计算等知识，还可引入学科间综合。它不仅可考察学生对化学知识的理解程度，更重要的是培养学生的综合分析能力和思维方法。解框图题的方法：最关键的是寻找“突破口”，“突破口”就是抓“特”字，例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等。
(10分)在常温常压下，都用惰性材料作电极．分别电解(同浓度、同体积、通过相同电量)下列溶液：
通电一段时间切断电源，请填写下列空白。
(1)在A中一个电极上质量增加了0．128 g，在B中一个电极上质量增加 ，增加的物质是 .
(2) 在一极产生O2，同时另一极产生H2(填写序号，下同)．
(3) 电解后，溶液中的C(OH－)增大
(4) 电解后，溶液的pH减小．
(5) 电解后，溶液的浓度增大而[H+]不变．
正确答案
(1)0.432g Ag (2)CDF (3)CE (4)ABD （5）F
（1）A中一个电极上质量增加了0．128 g，则铜析出0.128g，转移电子是0.128g÷64g/mol×2＝0.004mol。B中析出的是银，根据电子守恒可知，银是0.004mol，质量是0.004mol×108g/mol＝0.432g。
（2）一极产生O2，同时另一极产生H2，说明电解的是水，所以溶质是KOH、H2SO4、Na2SO4，即答案选CDF。
（3）电解后A、B是酸性增强，CDF的浓度都增大，但C中碱性增强，D中酸性增强，F中pH不变。电解氯化钠生成氢氧化钠，所以碱性增强。即（3）、（4）、（5）的答案分别是(3)CE、(4)ABD、（5）F。
（9分）利用下图电解装置进行实验。
（1）若a、b是惰性电极，电解质溶液是氯化钠溶液，a极是 极，总反应的离子方程式是 。
（2）若a、b是惰性电极，电解质溶液是硝酸银溶液，b极上的现象是 ，总反应的离子方程式是 。
（3）若a、b是惰性电极，电解质溶液是硫酸钾溶液，a极上的电极反应是 ，若两极附近分别加入石蕊试液，两极附近的现象是 。
正确答案
（1）阳；2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－
（2）有银白色固体析出；4Ag＋＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4H＋
（3）4OH－－4e－= 2H2O＋O2↑；a极附近溶液变红，b极附近溶液变蓝
（1）根据电流方向可判断，a是阳极，b是阴极。所以惰性电极电解饱和氯化钠溶液，其总反应式为2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－。
（2）惰性电极电解硝酸银溶液，则阴极b是银离子发生而析出单质银，阳极是OH－放电，放出氧气，则反应式为4Ag＋＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4H＋。
（3）惰性电极电解硫酸钾溶液，则相当于电解水，阳极是是OH－放电，放出氧气。阴极是氢离子放电生成氢气。所以阳极周围显酸性，阴极周围显碱性。
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