- 电解池
- 共5205题
氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示：
（1）电极a是电源的______．
（2）溶液A的溶质是（填化学式）______．
（3）电解饱和食盐水的离子方程式是______．
（4）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用______．
（5）电解所用的盐水需精制，去除盐水中的Ca2+、Mg2+、NH4+和SO42-，提供的试剂有①Na2CO3溶液②BaCl2溶液③NaOH溶液④HCl，加入试剂的顺序是______．
正确答案
（1）装置图中氯气和氢气生成的位置判断，生成氯气的电极为阳极，和电源正极相连，生成的氢气的电极为阴极，与电源负极相连，故答案为：正极；
（2）装置图中氯气和氢气生成的位置判断，生成氯气的电极为阳极，a为正极，b为负极，连接电极为阴极，溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大，溶液A为氢氧化钠溶液，故答案为：NaOH；
（3）电解饱和食盐水，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大生成氢氧化钠，反应的离子方程式：2Cl-+2H2O
（4）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3的作用是促使化学平衡Cl2+H2O⇌HCl+HClO向左移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出，
故答案为：Cl2与水的反应为Cl2+H2O⇌HCl+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动．减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出；
（5）先加入足量的③NaOH，除去镁离子，将HCO3-转化成碳酸根；然后加入过量②BaCl2，除去SO42-、CO32-；再加入过量①Na2CO3 除去Ca2+；过滤后，滤液中加入过量的④盐酸，除去溶液中剩余的碳酸根和氢氧化钠中的氢氧根，最后加热除去剩余的氯化氢，③②可以互换，故合理顺序是：③②①④或②③①④，
故答案为：②③①④或③②①④．
电解原理在化学工业中有广泛的应用。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极附近观察到的现象是 。电解液中向X极方向移动的离子是 。
②Y电极上的电极反应式为 ，
（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
②Y电极的电极反应式为 (说明：杂质发生的反应不必写出。)
③溶液中的c(Cu2+)与电解前相比 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
正确答案
（1）①2H2O + 2e- = H2 + 2OH- （2H++2e-＝H2↑）有气泡产生，溶液变红 Na+，H+
②2Cl- - 2e-=Cl2
（2）①精铜 ②Cu-2e-=Cu2+ ③变小
试题分析：（1）X电极和电源的负极相连，所以作阴极。溶液中的氢离子放电，电极反应式是2H++2e-＝H2↑。氢离子放电，破坏了阴极周围水的电离平衡，导致阴极周围溶液显碱性，所以溶液显红色。电解液中向X极（阴极）方向移动的离子是阳离子：Na+，H+②Y电极和电源的正极相连，作阳极。溶液正的氯离子放电生成氯气，电极反应式是2Cl-—2e-＝Cl2↑。
（2）粗铜精炼时，粗铜和电源的正极相连，作阳极。纯铜和电源的负极相连，作阴极，硫酸铜作电解质溶液，所以①X电极材料是纯铜，电极反应式是Cu2++2e-＝Cu；②Y电极材料是粗铜，电极反应式是Cu-2e-＝Cu2+。③阳极其他金属失电子的时候，溶液中的Cu2+ 得电子，所以精炼过程中，溶液中的c(Cu2+)变小。
（13分）右图为以惰性电极进行电解：
（1）写出B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式：
A：________________________________，
B：________________________________，
总反应方程式：________________________；
C：________________________________，
D：________________________________，
总反应方程式：___________________________；
（2）在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量比为__________________。
正确答案
（1）Cu2++2e-＝ Cu 2Cl--2e-＝Cl2↑ CuCl2
4Ag++4e-＝4Ag 4OH--4e-＝H2O+O2↑ 4AgNO3+2H2O
（2）2：2：4：1
试题分析：（1）D电极和电源的正极相连，所以D电极是阳极，溶液中的OH-放电，电极反应式是4OH--4e-＝H2O+O2↑；C是阴极，溶液中的银离子放电，电极反应式是4Ag++4e-＝4Ag，总反应式4AgNO3+2H2O
（2）根据电子的得失守恒可知，在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量比为2︰2︰4︰1。
点评：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。另外在电解池中的有关计算时，需要借助于电子的得失守恒进行。
（10分）
（1）高纯铜（纯度可达99.99%）广泛应用于电器工业。某粗铜样品中含Fe、Ni、Ag、Au等四种金属杂质，可用电解法进行精炼制得高纯铜。
请在如图中标明电极材料和电解质溶液的名称
已知Ni的金属活动性介于Fe和Sn之间。则精炼完成后，在阳极底部的沉积物中可回收到的金属为 ________（填化学式）。
（2）若在实验室中完成此实验，可用铅蓄电池做电源。铅蓄电池的电池总反应式为：
2PbSO4+2H2O 
在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按上图所示连接进行充电，充电一段时间后，则在A电极上生成__________（填化学式），B电极上生成________（填化学式）；充电完毕，铅蓄电池的正极是________极（填“A”或“B”）
（3）在如图用石墨作电极的电解池中，放入500mL含一种溶质的某蓝色稀溶液进行电解，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0.16 g。请回答下列问题：
①B电极的反应式_____________________。
②原溶液的物质的量浓度是_________________；电解后溶液的pH为 ________。（假设电解前后溶液的体积不变）
正确答案
（1）左 精铜 右 粗铜 硫酸铜溶液 Ag、Au
（2）Pb PbO2 B
（3）①4OH――4e－＝2H2O＋O2↑ ②0.005mol/L 2
考查电化学原理的应用
（1）粗铜精炼时，粗铜和电源的正价相连，作阳极。纯铜和电源的负极相连，作阴极，电解质溶液是硫酸铜溶液。纯铜中含有的杂质铁和镍的活泼性均强于铜的，所以二者首先失去电子。银和金的活泼性弱于铜的，在铜存在的条件下，二者不可能失去电子，二者最终形成阳极泥。
（2）根据装置图可判断A和电源的负极相连，作阴极，得到电子发生还原反应，电极反应式
为PbSO4＋2e－＝Pb+SO42－。B和电源的正极相连，作阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为PbSO4－2e－+ 2H2O = PbO2 + 4H+ +SO42－。所以A极生成铅，B极生成二氧化铅，因此蓄电池的正负极的极性将对换，即B将是正极。
（3）根据溶液显蓝色，以及析出红色的固态物质可判断，该固态物质一定是铜，铜；离子在阴极达到电子，析出铜单质，电极反应式为Cu2＋＋2e－＝Cu。则B极是阳极，且生成的气体是无色的，所以是溶液中OH―放电，失去电子，发生氧化反应生成氧气，电极反应式为4OH――4e－＝2H2O＋O2↑。电极增重0.16 g，即铜是0.16g，物质的量为
在25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 2.5 mol·L－1CuSO4溶液，如有0.20 mol电子发生转移，请回答下列问题：
(1)阴极发生 反应，
电极反应式为 ；
(2)阳极发生 反应，
电极反应式为 ；
(3)电解后得到的铜的质量是 ，得到氧气的体积是 (标准状况)，溶液的pH是 ；
(4)如果用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差 ，电解液的pH 。
正确答案
(1)还原 2Cu2＋＋4e－=2Cu
(2)氧化 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
(3)6.4 g 1.12 L 1
(4)12.8 g 不变
用石墨电极电解CuSO4溶液：
阳极反应式：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，
阴极反应式：2Cu2＋＋4e－=2Cu。
当线路中有0.20 mol电子转移时，析出铜的质量为
m(Cu)＝
产生O2的体积
V(O2)＝
c(H＋)＝
若用Cu片代替石墨电极，则该装置为电镀池，电解后溶液pH不变。当转移0.2 mol电子时，阳极溶解6.4 g，Cu阴极析出6.4 g Cu，则两极质量差为6.4＋6.4＝12.8(g)。
（10分）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，装置如右图．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的溶解度，所以绝大部分I2都转移到CCl4中
（6）焰色反应 透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色（其他合理答案同样给分．例如，若③中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色）
本题是以电解知识为主干，考查了电极反应方程式的书写以及电解原理的应用。但在此实验试题中实际上隐含了对实验基本知识(如萃取原理、焰色反应)的考查，同时在试题中推测溶液的成分富有一定的开放性，而本实验试题的解题的突破口是对实现现象的分析。本题通过溶液分层现象及上层溶液能进行电解可以推断上下两层溶液为无机试剂和有机试剂，通过阳极周围溶液颜色的变化及静置后下层液体显紫色可以推测电解溶液为碘盐溶液，再根据溶液为中性，可进一步推测电解液应为中学中常见的钠盐或钾盐溶液。再根据电极反应方程式的书写规律和基本实验的分析可以顺利完成试题中的问题。
给你提供纯锌、纯铜片和500mL0.2mol·L－1的H2SO4溶液、导线、1000mL量筒。试用下图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。
(1)如图所示，装置气密性良好，且1000mL量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要______。
(2)a电极的反应式为_______。
b电极的反应式为_________。
(3)如果将a、b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是_________________
正确答案
（6分） (1)用导线把a、b两电极连接起来（1分）
(2) Zn－2e－===Zn2＋（2分） 2H＋＋2e－===H2↑（2分）
(3)U形管左端液面下降，右端液面上升（1分）
试题分析：(1)要形成原电池，需要闭合线路，故首先要用导线把a、b两电极连接起来。
(2)正极上有气体生成，即b是正极，a为负极，锌比铜活泼，锌是正极、铜是正极，故a电极的反应式为Zn－2e－===Zn2＋；b电极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑。
(3) 如果将a、b两电极的电极材料对调，则a极产生气体，故U形管中将出现的现象是U形管左端液面下降，右端液面上升。
点评：本题考查学生原电池的工作原理，注意电子守恒思想的应用，可以根据所学知识进行回答，难度不大。
【选修2化学与技术】(15分)
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的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主
要反应的化学方程式分别是 、
，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被氧化为Cu2O，生成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分别是 、 ；
（3）粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_ _（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为 ；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)根据题目信息可知，发生的两个主要反应分别是：2CuFeS2＋O2高温Cu2S+2FeS＋SO2；2FeS＋3O2高温2FeO＋2SO2。炉渣的主要成分有Cu2S、FeS、FeO三种物质。（2）根据题目信息可写出所发生的化学方程式分别为：2Cu2S＋3O2高温2Cu2O＋2SO2；2Cu2O＋Cu2S高温6Cu＋SO2。（3）在粗铜的精炼中，粗铜与电源正极相连作阳极，金属失去电子，变成阳离子进入溶液；精铜与电源负极相连，做负极。电极d上发生的电极反应式为：Cu2＋＋2e－
【考点定位】 电化学，电极方程式的书写，化学方程式的书写
O3可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。
(1)图中阴极为 (填“A”或“B”)，其电极反应式为 。
(2)若C处通入O2，则A极的电极反应式为 。
(3)若C处不通入O2，D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况)，则E处收集的气体中O3所占的体积分数为 (忽略O3的分解)。
正确答案
(1)A 2H＋＋2e－=H2↑
(2)O2＋4H＋＋4e－=2H2O
(3)(x－2y)/y
观察电化学装置图知，特殊惰性电极B上产生了氧气和臭氧，该极失去电子发生氧化反应作阳极，则特殊惰性电极A为阴极，得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；若从C处通入氧气，氧气将参与反应，阴极生成的将是水，电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O；设y L混合气体中臭氧的体积分数为a，由电子守恒有2x＝y a×6＋y (1－a)×4，解得a＝(x－2y)/y。
室温下，在U形管里用A、B两根惰性电极电解滴有酚酞的饱和食盐水，电解一段时间后，A极附近产生无色无味的气体，则B电极是______极，它与电源的______极相连接，B电极发生的电极反应式是______．电解时______电极附近先变红（填A或B电极），电解后溶液的pH______（填升高、降低或不变）．电解饱和食盐水总反应的离子方程式是______．
正确答案
惰性电极电解饱和食盐水，A极附近产生无色无味的气体，该气体为氢气，则A为阴极，所以B为阳极，与电源正极相连，阳极上氯离子放电，阳极反应为2Cl--2e=Cl2↑，阴极氢离子放电，则阴极显碱性，溶液的pH升高，发生的总离子反应为2Cl-+2H2O
故答案：阳；正；2Cl--2e=Cl2↑；A；升高；2Cl-+2H2O
扫码查看完整答案与解析