- 电解池
- 共5205题
（共11分） 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、X、Y 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 极的名称是___________
（2）乙装置中电解反应的总化学方程式是________________
（3）如果收集甲、乙装置中C、D、E、F产生的物质的物质的量之比是________
（4）欲用丙装置给铜镀银，G应该是_____(填名称)，电镀液的主要成分是______（填化学式）
（5）装置丁中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带_________电荷。
（6）从Cu2+、Na+、SO42－、Cl－四种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行电解，
写出所有符合要求的物质化学式。
①、以石墨为电极进行电解，使电解质质量减少，水质量不变，采用的电解质是________
②、以石墨为电极进行电解，使电解质质量不变，水质量减少，采用的电解质是________
③、以碳棒为阳极，铁棒为阴极进行电解，使电解质和水的质量都减少，采用的电解质是___
正确答案
（1）正极 （1分）（2）2NaCl+2H2O 
（3）1:2:2:2 （2分）（4）银 AgNO3 （2分）(5) 正（1分）
（6）①CuCl2 ②Na2SO4 ③NaCl、CuSO4（3分，少一个0分）
考查电化学的应用。
（1）向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F电极是阴极，则E是阳极、D是阴极、C是阳极，所以A是正极，B是负极，Y是阴极，X是阳极，H是阴极，G是阳极。
（2）电极饱和食盐水的生成物是氯气、氢气和氢氧化钠，反应式为2NaCl+2H2O
（3）甲中C电极产生氧气，D产生铜，E生成氯气，F生成氢气。根据电子得失守恒可知产生的物质的物质的量之比是1:2:2:2。
（4）电镀是镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。G是阳极，所以G应该是银，电镀液的主要成分是硝酸银。
（5）Y电极是阴极，而Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶体向阴极移动，所以胶粒带正电荷。
（6）①属于电解电解质自身的，所以是氯化铜。②是电解水的，则为硫酸钠。③是既电解电解质自身，还电解水，所以是氯化钠或硫酸铜。
(14分)(2011·温州高二检测)在25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 0.5 mol·L－1 CuSO4溶液。5 min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题：
(1)发生氧化反应的是________极，电极反应式为____________________________
________________________________________________________________________。
(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为________。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入________mol的________。
(4)若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________g，电解液的pH________。(填“变小”、“变大”或“不变”)
正确答案
(1)阳 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)1 (3)0.1 CuO (4)12.8 不变
(1)n(CuSO4)＝2.0 L×0.5 mol/L＝1.0 mol，而在阴极析出的Cu为＝0.1 mol，故CuSO4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(2)总反应为：
2CuSO4＋2H2O2Cu ＋ O2↑ ＋ 2H2SO4
2 2 2 1 2
0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol 0.1 mol
所以电解后c(H＋)＝＝0.1 mol/L，
故pH＝－lg 0.1＝1。
(3)电解后生成的0.1 mol Cu和0.05 mol O2脱离该体系，即相当于0.1 mol CuO，因此若将溶液复原，则应加入0.1 mol CuO。
(4)此时成为电镀池，阳极Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，因此若阴极上析出6.4 g铜，则阳极溶解6.4 g铜，电解后两铜片质量差为6.4 g＋6.4 g＝12.8 g，而电解液的pH不变。
以石墨为电极，电解1L硫酸铜和氯化钠的混合溶液，其中硫酸铜与氯化钠的物质的量之和为0.2mol，硫酸铜的物质的量占总物质的量的比值为x。
（1）若x=0.5，当Cu2+在阴极恰好全部析出时，阳极产生的气体是什么？其物质的量是多少？所得溶液的pH是多少？
⑵电解一段时间后，阴、阳两极产生气体的物质的量恰好相等，均为0.16mol，求此时x的值
正确答案
Cl2 0.05mol O2 0.025 mol 1 0.6
（1）若x=0.5，则硫酸铜是0.1mol，氯化钠是0.1mol。阴极首先是铜离子放电，Cu2＋＋2e－=Cu，所以当铜离子放电完毕之后，转移的电子是0.2mol。在阳极上先是氯离子放电，2Cl－－2e－=Cl2↑。氯化钠是0.1mol，生成氯气0.05mol，转移电子是0.1mol，所以根据得失电子守恒可知，在阳极上还有氧气生成。因为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，所以氧气是
（2）阴、阳两极均产生气体，说明在阴极上当铜离子放电完毕之后，溶液中的氢离子开始放电，2H＋＋2e－=H2↑，氢气是0.16mol，得到电子0.32mol。原混合液中氯化钠最多是0.2mol，即氯离子最多失去0.2mol电子，所以阳极一定还有氧气生成。硫酸铜是0.2xmol，需要得到电子0.4xmol。氯化钠是0.2（1－x）mol。生成氯气是0.1（1－x）mol，则氧气的物质的量是0.16mol－0.1（1－x）mol＝（0.06mol＋0.1xmol）。根据得失电子守恒可知0.32mol＋0.4xmol＝0.2（1－x）mol＋4×（0.06mol＋0.1xmol），解得x＝0.6.
（8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 。
② Y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
① 2H+＋2e-＝H2↑（2分）；放出气体，溶液变红。（2分）
② 2Cl – －2e-＝Cl2 ↑（2分）；
把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。（2分）
惰性电极电解食盐水，阴极氢离子放电生成氢气，阳极氯离子放电放出氯气。在电解池中与电源正极相连的是阳极，和负极相连的是阴极。由于水电离出的氢离子放电，破坏了水的电离平衡，使得阴极周围溶液中OH－的浓度大于氢离子的浓度，所以会显碱性。利用氯气的氧化性把碘化钾氧化生成碘单质来检验氯气的存在。
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
28.（6分）从H+、Cu2+、NO3-、Na+、Cl-中选择适当的离子组成电解质，使之符合题目的要求（每组写2个）
（2）以石墨棒为电极，电解时电解质质量不变，水量减少，应选用的电解质是_________。
（3）以石墨棒为阳极，铁棒为阴极，电解时电解质和水量都减少，应选用的电解质是_______。
正确答案
（6分）（1）CuCl2、HCl （2）NaNO3、HNO3 （3）CuSO4 、NaCl
考查电极产物的判断。
（1）以石墨棒为电极，电解时电解质质量减小，水量不变，说明电解的是电解质，所以可以选择氯化铜或氯化氢。
（2）以石墨棒为电极，电解时电解质质量不变，水量减少，说明电解的是水，而电解质不变，因此可以选择硝酸钠或硝酸。
（3）以石墨棒为阳极，铁棒为阴极，电解时电解质和水量都减少，说明电解质和水都被电解，则应该选择硫酸铜或氯化钠。
Ⅰ：某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。
(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为 。
(2)若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为
Ⅱ：下图A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
（3）B中若收集到224ml气体（标准状况），则溶解的金属质量为
（4）C中被腐蚀的金属是__________（填化学式），A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的是顺序是_____________（用“＞”表示）。
正确答案
Ⅰ：(1)Fe-2e-= Fe2+ (2) 2H+ +2e-= H2↑ Ⅱ：(3) 0．56g (4) Zn B>A>C
试题分析：Ⅰ：(1)若开始时开关K与a连接，则该装置为原电池。Fe电极为负极，发生反应：B Fe-2e-= Fe2+。(2)若开始时开关K与b连接，该装置为电解池。电极B极为阴极。由于在溶液中离子的放电能力：H+>Na+。所以在B电极上H+放电，电极反应式为2H+ +2e-= H2↑。Ⅱ：（3）B中总反应方程式为Fe+2H+=Fe2++ H2↑．n(H2)=0．224L÷22．4L/mol=0．01mol，则溶解的金属质量为0．01mol×56g/mol=0．56g． （4）由于金属活动性Zn>Fe,所以在该原电池装置中Zn为负极，非氧化而腐蚀，所以C中被腐蚀的金属是Zn。在金属腐蚀中，同种金属的腐蚀速率是原电池的负极大于一种金属单质大于原电池的正极。所以A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的是顺序是B>A>C。
用惰性电极电解NaCl与NaHCO3的混合溶液，测得溶液的pH变化如图所示。
（1）在0→t1时间内，两个电极上的电极反应式为：
阳极：________________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________________。
（2）用离子方程式表示0→t1时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因：____________________________________________________________________________。
正确答案
（1）2Cl－－2e－=Cl2↑ 2H＋＋2e－=H2↑
（2）HCO3-＋OH－=CO32-＋H2O
由于HCO3-、Na＋均不易放电，故阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。随着反应的进行c（OH－）增大，HCO3-＋OH－=CO32-＋H2O，故而开始pH变化缓慢，当HCO3-完全反应后，pH增幅加大。
（8分）用碳棒作电极，在Na+、Cu2+、Cl－、SO42－等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：
⑴当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是 ；
⑵当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是 ；
⑶当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是 ；
(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极析出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时，电解质的化学式是 。
正确答案
（1）Na2SO4 (2) CuSO4 (3) NaCl (4)CuSO4
（1）阴极放出H2，阳极放出O2，说明相当于电解水，所以溶质可以是Na2SO4。
（2）在水溶液中Na+不可能放电，所以只能是Cu2+放电。阳极放出O2，说明是OH－放电，所以不能还原氯离子，溶质是CuSO4。
（3）阴极放出H2，说明是溶液中的氢离子放电，因此不能含有铜离子。阳极放出Cl2，说明溶液中必须含有氯离子，所以溶质为NaCl。
（4）阴极析出金属，说明必须含有铜离子。由于阴极析出的铜的物质的量和阳极析出的气体的物质的量之比为2∶1，即每生成1mol该气体，反应中就转移4mol电子，所以气体是氧气。故溶质为CuSO4。
CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。
I．将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。
（1）绿色植物通过光合作用可将CO2转化为有机物。该有机物经过一系列变化可转化为乙醇。用乙醇代替汽油作为燃料的优点是 。（任写一项）
（2）科学家最近成功开发出一种能将CO2转化为液体燃料的转基因蓝藻。这种蓝藻能通过光合作用消耗CO2并产生异丁醇[（CH3）2CHCH2 OH]，其名称是 （系统命名）。实验测得37 g异丁醇完全燃烧放出1333．8 kJ热量，异丁醇燃烧反应的热化学方程式为 。
II．永开发低碳熊源是未来的发展趋势。
锂二空气电溜能够提供相当于普通锂离子电池l0倍的能量，因此它是最有前途的电池技术。下图是锂二空气电池放电和充电时的工作示意图。
（3）图I中电极a是极 。
（4）用锂一空气电池电解100mL 0.5mol/L CuSO4溶液，当电池中消耗1.4g Li时，在阴极会析出 g铜。
（5）电池中间的固体电解质（含阳离子交换膜）还能阻止H2O、N2、O2等物质的通过，防止Li和这些物质反应。Li和水在常温下发生反应的化学方程式为 。
（6）当给图Ⅱ中的锂空气电池充电时，d极应接电源的 极，该电极的电极反应式为 。
正确答案
I．（1）可减少汽车废气的排放，从而降低对大气的污染
或可减少对不可再生能源——石油的依赖。
或抑制温室效应
或乙醇可以再生。（其它合理的说法均给分）（2分）
（2）2 – 甲基– 1 – 丙醇（2分）
(CH3)2CHCH2OH(1)+5O2(g)4CO2(g)+5H2O(1);△H=-2667.6kJ/mol（3分）
II．（8分）
（3）负（1分）
（4）3.2（2分）
（5）2Li+2H2O2LiOH+H2↑（2分）
（6）正（1分）4OH—4e-2H2O+O2↑（2分
略
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