- 电解池
- 共5205题
高铁酸钾（K2FeO4）具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂。电解法制备高铁酸钾操作简便，成功率高，易于实验室制备。其原理如下图所示。
I. 实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO42－）在溶液中呈紫红色。
（1）电解过程中，X极是_________极，电极反应是__________________。
（2）电解过程中，Y极放电的有_________________。
（3）生成高铁酸根（FeO42－）的电极反应是_________________。
II. 若用不同种电池作为上述实验的电源，请分析电池反应。
（1）铅蓄电池总的化学方程式为： Pb＋PbO2＋2H2SO4
（2）镍镉碱性充电电池在放电时，其两极的电极反应如下：
正极：2NiOOH＋2H2O＋2e－＝2Ni(OH)2＋2OH－
负极：Cd＋2OH－－2e－＝Cd(OH)2
则它在放电时的总反应的化学方程式为______________________。
（3）肼（N2H4）是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。已知在25℃、101kPa时，32.0g
N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水，放出624kJ的热量，则N2H4完全燃烧的热化学方程式是___________________；肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液，放电时负极的电极反应是__________________。
（4）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C3H8＋5O2＝3CO2＋4H2O。写出该电池正极的电极反应：__________________。
（5）当制备相同物质的量的高铁酸钾时，理论上，上述四种电池中分别消耗的Pb、Cd、肼、丙烷的物质的量之比是_______________。
正确答案
Ⅰ.（1）阴；2H＋＋2e－= H2↑；（2）Fe和OH－；（3）Fe＋8OH－－6e－= FeO42－＋4H2O
Ⅱ.（1）PbSO4＋2H2O－2e－= PbO2＋SO42－＋4H＋；（2）Cd＋2NiOOH＋2H2O = Cd(OH)2＋2Ni(OH)2；（3）N2H4（l）＋O2（g）= N2（g）＋2H2O（l） △H=－624kJ/mol；N2H4＋4OH－－4e－= 4H2O＋N2↑；（4）O2＋2CO2＋4e－= 2CO32－；（5）10:10:5:1
工业上通过电解饱和氯化钠溶液的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽．
（1）写出电解饱和氯化钠溶液时的电极反应和总的离子反应方程式：
阳极：______； 阴极：______；总离子反应方程式：______．
（2）为了使电解氯化钠的速度加快，下列措施可行的是______
a．增加阴极碳钢网面积
b．提高饱和氯化钠溶液的温度
c．加大阴极与阳极间的距离
d．降低电解时的电源电压．
正确答案
（1）水解饱和食盐水，阳极氯离子失去电子，发生氧化反应，电极反应为：2Cl--2e-═Cl2↑，
阴极氢离子得到电子，电解反应为：2H++2e-═H2↑，
电解的正反应方程式为：2NaCl+2H2O
故答案为：2Cl--2e-═Cl2↑；2H++2e-═H2↑；2NaCl+2H2O
（2）a．增加阴极碳钢网面积，面积扩大，增加单位时间内离子转移的物质的量，电解速度加快，故a正确；
b．提高饱和氯化钠溶液的温度，增加了离子转移的速率，电解速度加快，故b正确；
c．加大阴极与阳极间的距离，增加了离子转移的时间，所以电解速度变慢，故c错误；
d．降低电解时的电源电压，直接降低了电流，电解速度减小，故d错误；
故选：a、b．
已知金属活动相差越大，形成原电池时越容易放电。请根据如图装置，回答下列问题：
（1）各装置名称是：A池________，B池______。
（2）写出电极上发生的反应：①_____________，③___________，⑤_____________。
（3）当电路上有2 mol电子流过时，①极上质量变化______g，⑥极上质量变化______g。
（4）反应进行一段时间后，A、B、C三池中电解质溶液浓度不变的是________。
正确答案
（1）原电池 ；电解池
（2）Zn-2e-===Zn2+ ；2Cl--2e-===Cl2↑ ；2Ag-2e-===2Ag+ （或Ag-e-===Ag+）
（3）65 ；216
（4）C池
（16分）氯化亚铜（CuCl）是有机合成工业中应用较广泛的催化剂，它是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化。从酸性电镀废液（主要含Cu2+、Fe3+）中制备氯化亚铜的工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）电镀污泥的主要成分是 （写化学式）。
（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为：
。
（3）析出CuCl晶体时的最佳pH在 左右。
（4）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，然后真空干燥、冷却，密封包装。真空干燥，密封包装的目的是 。
（5）从滤液A中可回收的主要物质是 （写化学式）。
（6）以碳棒为电极电解CuCl2溶液可得到CuCl。写出电解CuCl2溶液后的阴极上发生的反应为
正确答案
（16分）
（1）Cu(OH)2 Fe(OH)3 （每个2分，共4分）
（2）2Cu2+＋2Cl—＋Fe＝2CuCl↓＋Fe2+（3分，没配平扣1分，无写“↓”不扣分）
（3）3 （2分，写“2.8～3.5”均得分）
（4）促使乙醇和水的挥发，防止CuCl被空气氧化 （2分，写对其中的一点得2分）
（5）Na2SO4和FeSO4（2分；写对其中一个得2分）
（6）Cu2＋＋Cl－＋e－===CuCl↓ （3分，无写“↓”扣1分）
试题分析：（1）酸性电镀废液主要含Cu2+、Fe3+，加碱后生成Cu(OH)2 Fe(OH)3，是电镀污泥的主要成分；
（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl，同时还有氯化亚铁、硫酸钠生成，离子方程式为2Cu2+＋2Cl—＋Fe＝2CuCl↓＋Fe2+
（3）由图可知pH=3时CuCl的产率最高，所以析出CuCl晶体时的最佳pH在3左右；
（4）真空干燥时无氧气存在，密封包装也是隔绝氧气，所以真空干燥，密封包装的目的是促使乙醇和水的挥发，防止CuCl被空气氧化；
（5）由流程图可知，氢氧化铁与氢氧化铜与酸反应后生成硫酸铜与硫酸铁，加入铁粉后，溶液中存在硫酸亚铁，氯化亚铜析出后溶液中只剩硫酸亚铁与原来加碱时生成的硫酸钠，所以从滤液A中可回收的主要物质是Na2SO4和FeSO4；
（6）电解池中阴极发生还原反应，元素化合价降低，CuCl2中Cu是+2价，CuCl中Cu是+1价，所以阴极上发生的反应是Cu2＋＋Cl－＋e－===CuCl↓。
电化学原理在工业生产中有着重要的作用，请利用所学知识回答有关问题。
(1)用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。如是电解产生多硫化物的实验装置：
①已知阳极的反应为(x＋1)S2－=Sx＋S2－＋2xe－，则阴极的电极反应式是____________________________
当反应转移x mol电子时，产生的气体体积为____________(标准状况下)。
②将Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是(用离子反应方程式表示)：___________________________。
(2)MnO2是一种重要的无机功能材料，制备MnO2的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，阳极的电极反应式为______________________。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnSO4溶液，如图所示，铅蓄电池的总反应方程式为_______________________，
当蓄电池中有4 mol H＋被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为________，MnO2的理论产量为________g。
(3)用图电解装置可制得具有净水作用的
①电解过程中，X极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e－＋8OH－=
正确答案
(1)①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑(或2H＋＋2e－=H2↑) 11.2xL
②2S2－＋O2＋2H2O=2S↓＋4OH－
(2)Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋
Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O
2 mol 87
(3)增大 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 0.28
(1)电解时，水电离的H＋在阴极发生得电子还原反应，生成H2。根据电子守恒可知有x mol电子转移，产生H2 0.5x mol。S2－具有较强还原性，易被空气中的氧气氧化，故配制溶液时需要氮气作保护气。
(2)根据题意Mn2＋失电子生成MnO2，产物中的氧元素来源于水，生成H＋，再将电极方程式配平即可。
(3)图中X极的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)，所以X极区的pH增大，由生成氢气672 mL，可知得电子数为0.06 mol，Y极生成氧气为168 mL，失电子数0.03 mol，由得失电子守恒可知铁失电子数为0.03 mol，由电极反应可知铁溶解为0.005 mol，即0.28 g。
工业上生产氯气，常用电解槽中电解饱和食盐水，为了避免电解产物之间发生反应，常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分．下图（左图）为电解槽的示意图．
（1）这种阳离子交换膜，只允许溶液中的______通过．（填下列微粒的编号）
①H2②Cl2③H+④Cl-⑤Na+⑥OH-
（2）写出在电解过程中阳极发生的电极方程式：______．
（3）已知某电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10kg，每小时能收集到标况下的氢气896L，而且两边的水不能自由流通．则理论上计算，电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数为______．
（4）某化学课外兴趣小组设计了用电解法制取乙醇钠的工业方法，所用的电解槽如图所示，设计要求：①所用的交换膜不能让分子自由通过；②电解过程中消耗的原料是氢氧化钠和乙醇．回答下列问题：
①写出在电解过程中阴极发生的电极方程式______．
②最后从乙醇钠的乙醇溶液中分离得到纯净乙醇钠固体的方法是：______．
正确答案
（1）阳离子交换膜只允许阳离子钠离子、氢离子通过，而阴离子和分子均不能通过，故答案为：③⑤；
（2）电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极，阳极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl--2e-=Cl2↑，故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；
（3）氢气的质量=
电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数=
故答案为：35.7%；
（4）①电解池中和电源的负极相连的是电解池的阴极，阴极上乙醇得电子发生还原反应，即2CH3CH2OH+2e-=2CH3CH2O-+H2↑．
故答案为：2CH3H2OH+2e-=2CH3CH2O-+H2↑；
②从溶液中析出溶质的方法是蒸发结晶，故答案为：蒸发结晶．
在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如下图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。
根据上述实验回答
（1）阳极上的电极反应式为____________。
（2）阴极上的电极反应式为____________。
（3）原上层液体是____________________。
（4）原下层液体是____________________。
（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是____________________
（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是________，现象是____________。
正确答案
（1）2I--2e-＝I2（2）2H++2e-=H2↑
（3）KI（或NaI等）水溶液
（4）CCl4（或CHCl3等）
（5）I2在CCl4中的溶解度大于在水中溶解度，所以绝大部分I2都转移到CCl4中 ”
（6）利用焰色反应来判断；透过蓝色钴玻璃为淡紫色火焰，证明金属离子为K+。
（12分）常温下电解200mLNaCl、CuSO4的混合溶液，所得气体的体积随时间变化如下图所示，根据图中信息回答下列问题。（气体体积已换算成标准状况下的体积，且忽略气体在水中的溶解和溶液体积的变化）
⑴图中曲线________(填Ⅰ或Ⅱ)表示阳极产生气体的变化；
⑵求NaCl和CuSO4的物质的量浓度；
⑶求t2时所得溶液的H＋的物质的量浓度。
正确答案
（1）Ⅱ （2）c(NaCl)=0.1mol/L；c(CuSO4)= 0.1mol/L （3）0.1mol/L
（1）电解池中阳极失去电子，阴极得到电子，所以根据离子的放电顺序可知，阴极首先是铜离子放电，吸出铜单质，然后是氢离子放电，生成氢气。阳极首先是氯离子是放电，生成氯气，然后是OH－放电生成氧气。所以曲线Ⅱ是表示阳极产生气体的变化。
（2）根据图像可知生成的氯气是224ml，物质的量是0.01mol，转移电子是0.02mol。则氯化钠是0.02mol，所以浓度是c(NaCl)＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L；t2时铜离子恰好放电完毕，此时生成氧气是336ml－224ml＝112ml，物质的量是0.005mol，则转移电子是0.02mol，所以根据电子的得失守恒可知，析出铜是0.02mol。因此硫酸铜是0.02mol，浓度是c(CuSO4)＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L。
（3）根据（2）可知，在生成0.005mol氧气的同时，溶液中生成氢离子是0.02mol，所以浓度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L。
（三选一）【化学与技术】
下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。
（1）光谱研究表明，易溶于水的
据此，下列判断中正确的是______________。
A. 该溶液中存在着
B. 该溶液中H+浓度是SO32-浓度的2倍
C. 向该溶液中加入任何足量的强酸都能放出
D. 向该溶液中加入过量
（2）方法I中用氨水吸收燃煤烟气中
A. 增大氨水浓度 B. 升高反应温度
C. 使燃煤烟气与氨水充分接触 D. 通入空气使
采用方法I脱硫，并不需要先除去燃煤烟气中大量的
（3）方法II主要发生了下列反应：
（4）方法III中用惰性电极电解
正确答案
（1）A
（2）
（3）
（4）
臭氧是常见的强氧化剂，广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法有很多，其中高压放电法和电解纯水法的原理如图所示，请回答下列问题。
(1)高压放电法中，反应的原理为___，经高压放电出来的空气中，除含O3外还含有____。
(2)电解纯水法中，电极b周围发生的电极反应有___、___。电解时，H+由电极____（填 “a”或“b”，下同）经聚合固体电解质膜流向电极___。
(3)已知臭氧具有很强的氧化性，能发生下面的反应：aO3+bKI+cH2O=dKOH+eO2+fI2+ gKIO3。对此反应的分析不正确的是___。
a．如果不作限制，该反应方程式前面的系数有多组可能
b．若f=5，g=2，则a=11
c．根据该反应方程式可知若在淀粉碘化钾溶液中通入足量的O3，最终溶液呈蓝色
正确答案
(1)3O2
(2)3H2O-6e-=O3↑+6H+ ； 2H2O-4e-=O2↑+ 4H+；b；a
(3)c
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