第19講電解原理及應用a組基礎題組1.(2018北京海淀期末)電解na2co3溶液制取nahco3溶液和naoh溶液的裝置如下圖所示。下列說法中,不正確的是()a.陰極產生的物質a是h2b.溶液中na+由陽極室向陰極室遷移c.陽極oh-放電,h+濃度增大,co32-轉化為hco3-d.物質b是nacl,其作用是增強溶液導電性2.(2018北京朝陽期末)高鐵酸鈉(na2feo4)是具有紫色光澤的粉末,是一種高效綠色強氧化劑,堿性條件下穩定,可用于廢水和生活用水的處理。實驗室以石墨和鐵釘為電極,以不同濃度的naoh溶液為電解質溶液,控制一定電壓電解制備高鐵酸鈉,電解裝置和現象如下:c(naoh)陰極現象陽極現象1 moll-1產生無色氣體產生無色氣體,10 min內溶液顏色無明顯變化10 moll-1產生大量無色氣體產生大量無色氣體,3 min后溶液變為淺紫紅色,隨后逐漸加深15 moll-1產生大量無色氣體產生大量無色氣體,1 min后溶液變為淺紫紅色,隨后逐漸加深下列說法不正確的是()a.a為鐵釘,b為石墨b.陰極主要發生反應:2h2o+2e-h2+2oh-c.高濃度的naoh溶液有利于發生fe-6e-+8oh-feo42-+4h2od.制備na2feo4時,若用飽和nacl溶液,可有效避免陽極產生氣體3.(2017北京東城期末,11)氫氧化鋰是制取鋰和鋰的化合物的原料,用電解法制備氫氧化鋰的工作原理如下圖所示:下列敘述不正確的是()a.b極附近溶液的ph增大b.a極發生的反應為2h2o-4e- o2+4h+c.該法制備lioh還可得到硫酸和氫氣等產品d.當電路中通過1 mol電子時,可得到2 mol lioh4.如下圖所示,請按要求回答下列問題。(1)打開k2,關閉k1。a為(填“正”或“負”)極,在該電極可觀察到的現象是;b極的電極反應式為。(2)打開k1,關閉k2。a為(填“陰”或“陽”)極,在該電極可觀察到的現象是;b極的電極反應式為;當有0.2 mol電子轉移時,則析出銅的質量為g。b組提升題組5.(2017北京海淀一模,10)實驗室模擬工業制備高純鐵。用惰性電極電解feso4溶液制備高純鐵的原理如下圖所示。下列說法不正確的是()a.陰極主要發生反應:fe2+2e- feb.向陽極附近滴加kscn溶液,溶液變紅c.電解一段時間后,陰極附近ph減小d.電解法制備高純鐵總反應:3fe2+ fe+2fe3+6.(2017北京朝陽一模,10)在一定條件下,用石墨電極電解0.5 mol/l cuso4溶液(含h2so4),監測到陽極附近ph隨時間變化關系如下圖。下列說法不正確的是()a.ab段,通電瞬間,陽離子向陰極移動b.電解過程中,陽極發生的電極反應是2h2o-4e- 4h+o2c.bc段,h+向陰極的移動速率大于其在陽極的生成速率d.bc段,ph下降過程中,陰極發生的主要電極反應是cu2+2e- cu7.(2018北京海淀期末)電鍍行業產生的酸性含鉻廢水對環境有污染,其中所含的cr()是主要污染物,可采用多種方法處理將其除去。查閱資料可知:在酸性環境下,cr()通常以cr2o72-的形式存在:cr2o72-+h2o2cro42-+2h+cr2o72-的氧化能力強于cro42-常溫下,部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的ph如下表:陽離子fe3+fe2+cr3+開始沉淀的ph1.97.04.3沉淀完全的ph3.29.05.6.腐蝕電池法(1)向酸性含鉻廢水中投放廢鐵屑和焦炭,利用原電池原理還原cr()。下列關于焦炭的說法正確的是(填字母序號)。a.作原電池的正極b.在反應中作還原劑c.表面可能有氣泡產生.電解還原法向酸性含鉻廢水中加入適量nacl固體,以fe為電極電解,經過一段時間,有cr(oh)3和fe(oh)3沉淀生成排出,從而使廢水中鉻含量低于排放標準。裝置如圖所示:(2)a極連接電源的極,a極上的電極反應式是。(3)電解開始時,b極上主要發生的電極反應為2h+2e-h2,此外還有少量cr2o72-在b極上直接放電,該反應的電極反應式為。(4)電解過程中,溶液的ph不同時,通電時間(t)與溶液中cr元素去除率的關系如下圖所示。由圖知,電解還原法應采取的最佳ph范圍為。a.24b.46c.610解釋曲線和曲線去除率低的原因:。8.(2017北京西城一模,27)以黃銅礦(主要成分為二硫化亞鐵銅cufes2)為原料,用fe2(so4)3溶液作浸取劑提取銅,總反應的離子方程式是cufes2+4fe3+ cu2+5fe2+2s。(1)該反應中,fe3+體現性。(2)上述總反應的原理如下圖所示。負極的電極反應式是。(3)一定溫度下,控制浸取劑ph=1,取三份相同質量的黃銅礦粉末分別進行如下實驗:實驗操作2小時后cu2+浸出率/%加入足量0.10 moll-1 fe2(so4)3溶液78.2加入足量0.10 moll-1 fe2(so4)3溶液,通入空氣90.8加入足量0.10 moll-1 fe2(so4)3溶液,再加入少量0.000 5 moll-1 ag2so4溶液98.0對比實驗、,通入空氣,cu2+浸出率提高的原因是。由實驗推測,在浸取cu2+過程中ag+作催化劑,催化原理是:.cufes2+4ag+ fe2+cu2+2ag2s.ag2s+2fe3+ 2ag+2fe2+s為證明該催化原理,進行如下實驗:a.取少量黃銅礦粉末,加入少量0.000 5 moll-1 ag2so4溶液,充分混合后靜置。取上層清液,加入稀鹽酸,觀察到溶液中,證明發生反應。b.取少量ag2s粉末,加入溶液,充分混合后靜置。取上層清液,加入稀鹽酸,有白色沉淀,證明發生反應。(4)用實驗的浸取液電解提取銅的原理如圖所示:電解初期,陰極沒有銅析出。用電極反應式解釋原因:。將陰極室的流出液送入陽極室,可使浸取劑再生,再生的原理是。答案精解精析a組基礎題組1.da項,由圖分析可知,陰極室h+得到電子生成h2,所以物質a為h2;b項,na+為陽離子,可以通過陽離子交換膜向陰極移動;c項,陽極室oh-放電生成o2,同時c(h+)增大,與co32-結合生成hco3-;d項,若b是nacl,則陰極室產物為氫氧化鈉和氯化鈉的混合液,與題干不符,所以b應為naoh,增強溶液的導電性。2.da項,制備高鐵酸鈉需要鐵在陽極放電,發生氧化反應,即a為鐵釘,b為石墨;b項,電解池的陰極為陽離子放電,水電離的h+放電能力強于na+,故陰極的電極反應為2h2o+2e-h2+2oh-;c項,觀察實驗現象,堿性越強,越易生成feo42-,故高濃度的naoh溶液有利于發生fe-6e-+8oh-feo42-+4h2o;d項,若選用飽和nacl溶液,在陽極cl-放電能力強于oh-,會更容易產生氣體。3.d根據離子的移動方向可推出,石墨a是陽極,石墨b是陰極;a極發生氧化反應,即2h2o-4e- o2+4h+,h+結合so42-得硫酸;b極h+得電子放出氫氣,c(oh-)增大,溶液的ph增大,oh-結合li+生成lioh;由得失電子守恒知,電路中通過1 mol電子時,得到1 mol lioh。4.答案(1)負a極金屬不斷溶解cu2+2e- cu(2)陰a極上有紅色金屬析出cu-2e- cu2+6.4解析(1)打開k2,關閉k1,形成原電池,a為負極,鋅不斷溶解,zn-2e- zn2+;b為正極,發生還原反應生成銅,電極反應式為cu2+2e- cu。(2)打開k1,關閉k2,形成電解池,b為陽極,電極反應式為cu-2e- cu2+;a為陰極,電極反應式為cu2+2e- cu,該極上析出金屬銅,當有0.2 mol電子轉移時,析出銅的質量為 6.4 g。b組提升題組5.c依據題意和裝置圖可知,電解硫酸亞鐵溶液陰極生成鐵,陽極生成fe3+,電解的總反應方程式是3fe2+ fe+2fe3+;陰極的電極反應式是fe2+2e- fe,電解一段時間后,陰極附近fe2+的濃度降低,酸性減弱,ph增大;陽極的電極反應式是fe2+-e- fe3+,因此陽極附近滴加硫氰化鉀溶液后溶液變紅。6.ca項,通電后形成電解池,在電解質溶液中陽離子移向陰極;b項,陽極上h2o失去電子發生氧化反應,電極反應為2h2o-4e- 4h+o2;c項,bc段溶液的ph減小,則c(h+)增大,所以氫離子的生成速率大于移動速率;d項,cu2+的得電子能力強于h+,所以bc 段陰極主要發生反應cu2+2e- cu。7.答案(1)ac(2)正fe-2e-fe2+(3)cr2o72-+6e-+14h+2cr3+7h2o(4)b曲線的ph較小,此時cr()被還原生成的cr3+難以生成cr(oh)3沉淀,仍以cr3+形式存在于溶液中,導致去除率較低;曲線的ph較大,鉻元素主要以cro42-形式存在,其氧化能力弱于cr2o72-,cr()難以被還原繼而生成沉淀,導致去除率較低解析(1)鐵屑與焦炭形成原電池,鐵作負極,焦炭作正極,主要是cr2o72-在正極得到電子,因為溶液顯酸性,h+也可能在正極得到電子生成氫氣,所以焦炭表面可能有氣泡。(2)b極生成氫氣,因此是陰極,所以a為陽極,連接電源正極,電極反應式為fe-2e-fe2+。(3)b極是陰極,得到電子發生還原反應,因為是酸性環境,則電極反應式為cr2o72-+6e-+14h+2cr3+7h2o。(4)由圖知,ph=4和ph=6時去除率高,因此電解還原法應采取的最佳ph范圍為46。8.答案(1)氧化(2)cufes2-4e- fe2+2s+cu2+(3)通入o2后,發生反應4fe2+o2+4h+ 4fe3+2h2o,c(fe2+)降低,c(fe3+)升高,總反應的平衡正向移動a.無明顯現象b.ph=1的0.10 moll-1fe2(so4)3(4)fe3+e- fe2+ fe2+在陽極失電子生成fe3+:fe2+-e- fe3+,so42-通過陰離子交換膜進入陽極室,fe2(so4)3溶液再生解析(1)在反應cufes2+4fe3+ cu2+5fe2+2s中,fe3+轉化為fe2+,鐵元素化合價降低,fe3+作氧化劑,表現氧化性;(2)觀察圖像知,cufes2在負極失去電子,被氧化,負極的電極反應式是cufes2-4e- fe2+2s+cu2+;(3)對比實驗、,通入空氣后,發生反應4fe2+o2+4h+ 4fe3+2h2o,c(fe2+)降低,c(fe3+)升高,總反應的平衡正向移動,故cu2+浸出率提高;a.若發生反應,則上層清液中無ag+,加入稀鹽酸,溶液中無明顯現象;b.若要發