- 电解池
- 共5205题
（15分）电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，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。请回答以下问题：
（1）若X、Y都是惰性电极，a是NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
① Y电极上的电极反应式为 。
在X极附近观察到的现象是 。
②电解总反应离子方程式为 。
（2）要在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，则：
① Y电极的材料是 （选填纯铁、纯铜或纯锌），电极反应式是 。电解液a选用 溶液，电解过程中其浓度 （选填增大、减小或不变）。
②若电镀前X、Y两电极的质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为 mol。
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因:
。
正确答案
（1）①2Cl--2e-=Cl2↑（2分） 有气泡产生，溶液变红（2分）
②2Cl- +2H2O电解2OH-+Cl2↑+H2↑（2分）
（2）①纯铜（1分）Cu-2e-=Cu2+（2分） CuSO4(其他合理答案也给分) （1分）不变（1分）② 0.08mol（2分）
③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿的环境中形成原电池，加速铁的腐蚀(其他合理答案也给分) （2分）
（1）由图，得：电子从外加电源的负极流向电解池的阴极X，溶液中的阴离子（Cl－、OH-）从阴极X移向阳极Y，再阳极Y发生失电子的反应，电子流回外加电源的正极；则溶液中的阳离子（Na+、H+）从阳极Y移向阴极X；
①故两极反应为：Y：2Cl--2e-=Cl2↑（放电能力：Cl－＞OH-），X：2H++2e-= H2↑（放电能力：H+＞Na+）因为消耗了H+，则水的电离平衡（H2O
②总化学方程式为2 NaCl+2H2O电解2NaOH+Cl2↑+H2↑
（2）要在铁件的表面镀铜，则铁件作阴极，可用纯铜作阳极，故两极反应为:
①阳极：Cu-2e-= Cu2+，Cu2++2e-= Cu，故电解过程中溶液中C（Cu2+）不变；
②设电镀前X、Y两电极的质量均为m g，依据电极反应式判断：设电解过程中阳极减少a g，则阴极就增加a g，即：(m+a)-(m-a)=" 5.12" g，则a="2.56" g，n（Cu）="2.56" g/64g.mol-1="0.04" mol，Cu——2e-，则n（e-）="2" n（Cu）=0.08mol；
③镀层破损后，镀铜铁中，铁比铜活泼，故加速铁的腐蚀；
镀层破损后，镀锌铁中，锌比铁活泼，故加速锌的腐蚀；
如图所示装置为在直流电的作用下电解CuSO4溶液图，其中A、B为石墨电极，a、b为电源的两极，当接通电源后，通电一段时间后，将B电极取出洗干净并干燥后称量其质量增加了3.2g，则：
⑴a为电源的 极。
⑵写出电极反应方程式：A ，B 。
⑶如果想使反应溶液恢复到原来状态，应该加入 ，加入 g。
正确答案
（1）正（2）4OH--4e-==2H2O+O2↑ 2Cu2++4e-="=2Cu" （3）CuO 4g
该装置为电解池，B电极质量增加了3.2g，为铜附在上面，作为阴极，a为电源的正极，b为负极。阳极：4OH--4e-==2H2O+O2↑ 阴极： 2Cu2++4e-="=2Cu"
转移电子0.1mol生成铜0.05mol,加入氧化铜为0.05mol/4g
（12分）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血
剂等。
（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。
（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图（标出电极材料和电解质溶液），并写出电极反应式。
正极反应 ，
负投反应 。
（3）某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，以及一些必要条件，实现 Cu＋H2SO4(稀)＝CuSO4＋H2↑反应。请在框内画出能够实现这一反应的实验装置图。
（4）另一位同学在做（3）反应实验时，看到碳棒和铜棒
上都有气泡产生，但铜棒没有被腐蚀。请你分析其原因
，
此时的总反应为 。
正确答案
（12分）（1）2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋（2分）
（2）
正极反应：Fe3＋＋e－＝Fe2＋（或2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋）
负极反应：Cu＝2Cu2＋＋2e－（或Cu－2e－＝Cu2＋）（2分）
（3）（2分，无直流电源不给分）
（4）电源反接了，2H2O
略
太阳能电池可用做电解的电源(如图)。
(1)若c、d均为惰性电极，电解质溶液为硫酸铜溶液，电解过程中，c极先无气体产生，后又生成气体，则c极为________极，在电解过程中，溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)，停止电解后，为使溶液恢复至原溶液应加入适量的________。
(2)若c、d均为铜电极，电解质溶液为氯化钠溶液，则电解时，溶液中氯离子的物质的量将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若用石墨、铁作电极材料，可组装成一个简易污水处理装置。其原理是：加入试剂调节污水的pH在5.0～6.0之间。接通电源后，阴极产生的气体将污物带到水面形成浮渣而刮去，起到浮选净化作用；阳极产生的有色沉淀具有吸附性，吸附污物而沉积，起到凝聚净化作用。该装置中，阴极的电极反应式为__________________________；阳极区生成的有色沉淀是________。
正确答案
(1)阴 减小 CuO和H2O[或Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3] (2)不变 (3)2H＋＋2e－=H2↑ Fe(OH)2
(1)用惰性电极电解硫酸铜溶液，c极上先无气体生成，后产生气体，说明c极为阴极(先生成Cu，后生成H2)，电解CuSO4溶液最终生成H2SO4，溶液的pH减小。电解过程分两个阶段：第一阶段，阴极生成Cu，阳极生成O2，溶液中减少的相当于CuO；第二阶段，阴极生成H2，阳极生成O2，溶液中减少的相当于H2O。
(2)若c、d为铜电极时，阳极：Cu－2e－=Cu2＋，电解质溶液中Cl－不放电，故其物质的量不变。
(3)若用石墨、铁作电极材料，阴极产生气体，阴极发生的反应只能是2H＋＋2e－=H2↑，阳极生成有色沉淀，则阳极为铁放电，Fe－2e－=Fe2＋，该有色沉淀是Fe(OH)2。
由于Fe (OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe (OH)2沉淀，应用下图电解实验可以制得白色的纯净的Fe (OH)2沉淀。两电极材料分别为石墨和铁。
（1）b电极材料应为____，电极反应式为________________。
（2）电解液C可以是__________。
正确答案
（1）铁，Fe-2e =" Fe" 2＋ （2）B、C
试题分析：（1）b极为阳极，发生氧化反应，铁单质失去电子，电极反应式为Fe-2e- =" Fe" 2＋；（2）电解液必须是电解质溶液，A错误；电解NaCl溶液，阳极为铁单质被氧化，阴极为氢离子在放电，故溶液中存在着由水电离出来的氢氧根离子，则与亚铁离子结合，生成氢氧化亚铁沉淀，B正确；电解氢氧化钠溶液，阳极为铁单质被氧化，生成的亚铁离子与溶液中的氢氧根离子结合，生成氢氧化亚铁沉淀，阴极为氢离子在放电，C符合要求；电解氯化铜溶液，阳极为铁单质被氧化，阴极为铜离子在放电，在石墨表面附着铜，亚铁离子存在电解液中，D不符合要求。
点评：电解池是历年高考常考知识点，注重考查学生分析问题、解决问题的能力。
电化学原理在日常生活中有广泛应用．
（Ⅰ）如图1表示一个电解池，装有电解液a；通过导线与直流电源相连．请回答以下问题：
（1）若a是饱和NaCl溶液，X、Y都是惰性电极，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______．
②检验Y电极反应产物的方法是______．
（2）若a是CuSO4溶液，要用电解方法精炼粗铜，则Y电极的材料是______，X极发生______反应（填“氧化”或“还原”）
（Ⅱ）某校研究性学习小组用相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池如图2，得到的实验数据如下表所示：（已知果汁是显酸性的）
（1）该实验的目的是探究水果种类和______对水果电池电流大小的影响．
（2）能表明水果种类对电流大小有影响的实验编号是______和______．
（3）图2所示的装置中，正极附近区域的C（H+）将______（填“增大”、“减小”、“不变”）．
（Ⅲ）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如图3所示：
a、b两个电极均由多孔的碳块组成．写出该电池负极的电极反应式：______．
正确答案
（Ⅰ）（1）若a是饱和NaCl溶液，X、Y都是惰性电极，X与电源负极连接座电解池的阴极，Y与电源正极连接座电解池的阳极；
①X电极上是氢离子得到电子生成氢气的反应，附近水的电离平衡被破坏，水的电离正向进行，氢氧根离子浓度增大，遇到酚酞溶液变红色，X极上的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
故答案为：2H++2e-=H2↑；溶液变红色，生成气体；
②阳极Y电极生成的是氯气，根据氯气的性质和检验方法验证，氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝证明，实验设计为：用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近导管口，如果变蓝，证明产生了氯气；
故答案为：用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近导管口，如果变蓝，证明产生了氯气；
（2）电解精炼铜，粗铜Y做阳极失电子发生氧化反应，精铜X做阴极，溶液中铜离子得到电子发生还原反应；
故答案为：粗铜，还原；
（Ⅱ）（1）根据表中实验数据可以知道：使用的水果不一样、电极间距离大小不一样均会导致电流大小不一样；
故答案为：电极间距离；
（2）如果实验时两个电极间距一样，则能表明水果种类对电流大小有影响；
故答案为：②；③；
（3）在原电池中，活泼的金属锌做负极，铜做正极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，正极附近区域的C（H+）将减小；
故答案为：减少；
（Ⅲ）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置是原电池原理，属于燃料电池，氢气在负极失电子在碱溶液中生成水，电极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
故答案为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
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。请回答以下问题：
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 。
正确答案
．①2H++2e- = H2↑电极表面产生大量气泡，溶液颜色变红
②2Cl- + 2e- = Cl2↑使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
试题分析：①电解池中X极和电源的负极相连，做阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H++2e- = H2↑。由于氢离子放电，破坏了阴极周围水的电离平衡，所以溶液显碱性，则实验中观察到的现象是电极表面产生大量气泡，溶液颜色变红。
②Y电极和电源的正极相连，做阳极，溶液中的氯离子放电，则电极反应式为2Cl- + 2e- = Cl2↑。氯气具有强氧化性，据此可以鉴别，即检验该电极反应产物的方法是使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
点评：该题是基础性试题的考查，试题紧扣教材基础上，旨在巩固学生的教材，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确电解池的工作原理，然后结合题意和装置图灵活运用即可。
由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室难用亚铁盐
溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀．若用如图所
示实验装置可制得纯净的Fe(OH)2沉淀．两极材料分别为石
墨和铁。
（1）a电极材料为 ，其电极反应式为 。
（2）若电解液d是 （填字母编号，下同），则白色沉淀在电极上生成；若是 ，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。
（3）液体c为苯，其作用是 ，在加入苯之前，要对d溶液进行 （填操作名称）处理，其目的是除去溶液中溶解的氧气。
（4）若装置中生成的气体在标准状况下的体积为2.24L，则生成的沉淀质量为 g。
正确答案
（8分）
(1)Fe（1分） Fe－2e－===Fe2＋（1分）
(2) C（1分） B（1分）
(3)隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧气氧化；（1分） 加热（1分）
（4）9（2分）
试题分析：(1)a电极与电源正极相连，因而是铁，电极反应是Fe－2e－===Fe2＋；
(2) A项，纯水几乎不能导电，D项铁与氯化铜不通电就反应，排除AD，B项，电解过程，溶液中逐渐有氢氧根产生，沉淀在溶液中产生，而C项，一开始就有氢氧根，沉淀在电极上产生，故答案分别是C和D；
(3)隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧气氧化；加热除去溶解的氧气；
（4）结合方程式Fe－2e－===Fe2＋和H2O+2e-===2OH-+H2↑,可知生成1molFe(OH)2，即9g。
点评：本题考查的Fe(OH)2性质及电解池的知识，题目难度不大，结合所学知识即可解答。
（6分）常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如下图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息回答下列问题。
⑴通过计算推测：
①原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度。
②t2时所得溶液中氢离子物质的量浓度
⑵实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。
正确答案
（1）①c(NaCl)=0.1mol/L c(CuSO4)＝0.1mol/L
②0.1mol/L
（2）由于阳极产生的是氯气和氧气，在水中的溶解度明显大于氢气，所以阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。
考查电解池的有关计算。本题的关键是对图像的解读。刚开始时阴极Cu2+得电子，无气体放出，Cu2+反应完溶液中的H+放电，Ⅰ是H2，阳极先是溶液中的Cl-放电，反应完后溶液中的OH-放电，计算时抓住电子守恒。
（1）①根据图像可知，生成氯气是224ml，物质的量是0.01mol
所以氯化钠的浓度是c(NaCl)＝0.01mol×2÷0.2L＝0.1mol/L
当开始生成氢气时，铜离子放电完毕，此时生成氧气是336ml－224ml＝112ml
所以共转移电子是0.01mol×2＋0.112L÷22.4L/mol×4＝0.04mol
根据得失得失守恒可知，硫酸铜的物质的量是0.04mol÷2＝0.02mol
则c(CuSO4)=0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
②t1～t2时才产生氢离子，物质的量是0.112L÷22.4L/mol×4＝0.02mol
所以氢离子浓度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
因此pH＝1
工业制镁是采用电解熔融的氯化镁的方法。试分析电解熔融的MgCl2的原理，写出有关的电极反应式及总反应式。
正确答案
阳极 2Cl－→Cl2↑＋2e－；阴极Mg2+＋2e－＝Mg。总反应式为：MgCl2
熔融的氯化镁中自由移动的Mg2+和Cl－，其中Cl－定向向阳极移动，在阳极上发生氧化反应：2Cl－→Cl2↑＋2e－；Mg2+定向向阴极移动，在阴极上发生还原反应：Mg2+＋2e－＝Mg。总反应式为：MgCl2
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