PAGEPAGE7電解原理的應用(建議用時：40分鐘)[合格過關練]1．下列改變過程均與“電”相關，其中須要通電才能進行的是()①電離②電解③電鍍④電泳A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③④D[電離需在水溶液或熔融狀態下發生，不須要通電。]2．(素養題)如圖為電解飽和食鹽水的簡潔裝置，下列有關說法正確的是()A．通電一段時間后，向蛋殼內的溶液中滴加幾滴酚酞，呈紅色B．蛋殼表面纏繞的鐵絲發生氧化反應C．鐵絲表面生成的氣體能使潮濕的淀粉碘化鉀試紙變藍D．蛋殼可阻擋生成的氯氣與氫氣、氫氧化鈉溶液接觸D[蛋殼可以將兩極產物分開，防止產物之間發生反應。]3．下列關于電解精煉銅與電鍍的說法正確的是()A．電解精煉銅時，將電能轉化為化學能，電路中每通過2mole－，陽極就會溶解64g銅B．電解精煉銅時，陽極為粗銅，陰極為精銅，電解過程中電解質溶液不須要更換C．在鐵制器皿上鍍鋁，熔融氧化鋁作電解質，鐵制器皿作陰極，鋁棒作陽極D．電鍍過程中電鍍液須要不斷更換C[電解精煉銅時，陽極為粗銅，比銅活潑的金屬也會反應，電路中每通過2mole－，陽極溶解的銅的質量小于64g，A項錯誤。電解精煉銅時，比銅活潑的金屬在陽極也會失去電子，而陰極上銅離子得到電子轉化為銅單質，溶液中的銅離子濃度減小，因此在電解精煉過程中，須要更換電解質溶液，B項錯誤。電鍍過程的實質是在電能的作用下，將陽極上的金屬轉移到陰極上，因此電鍍液不須要更換，D項錯誤。]4．若在銅片上鍍銀時，下列敘述正確的是()①將銅片接在電源的正極上②將銀片接在電源的正極上③在銅片上發生的反應是Ag＋＋e－=Ag④在銀片上發生的反應是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O⑤需用硫酸銅溶液為電鍍液⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液A．①③⑥ B．②③⑥C．①④⑤ D．②③④⑥B[銅片上鍍銀，銅片作陰極，接電源負極，①錯；銀片作陽極，接電源正極，②正確；銅電極上，Ag＋得電子析出Ag，③正確；銀片是陽極，失電子變成Ag＋落入電解液，④錯；需用AgNO3作電鍍液，⑥正確，⑤錯。正確的為②③⑥。]5．以硫酸銅溶液作電解液，對含有雜質Fe、Zn、Ag的粗銅進行電解精煉。下列敘述中正確的是()①粗銅與直流電源負極相連②陰極發生的反應為Cu2＋＋2e－=Cu③電路中每通過3.01×1023個電子，得到的精銅質量為16g④雜質Ag以Ag2SO4的形式沉入電解槽形成“陽極泥”A．②③ B．②④C．③④ D．①③A[電解精煉銅時，粗銅作陽極，精銅在陰極析出，單質銀不放電，形成陽極泥，沒有Ag2SO4。綜合上述分析A項正確。]6．如下圖所示，將兩燒杯用導線如圖相連，Pt、Cu、Zn、C分別為四電極，當閉合開關后，下列敘述中正確的是()A．Cu極為原電池負極B．Cu極旁邊顯堿性C．C極發生氧化反應D．電子流向為由C極流向Pt極B[依據金屬活動性及原電池形成條件可推斷出右燒杯為原電池，左燒杯為電解池。Zn極作負極，C作正極，Cu作陰極，H＋在陰極放電。Cu極旁邊顯堿性。C極發生還原反應，電子流向為由Pt極流向C極。]7．某同學為了使反應2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能進行，設計了下列四個方案，你認為可行的方案是()ABCDC[要使反應2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能進行，需通過電解裝置來實現。B是原電池裝置(Fe作原電池的負極，Ag作原電池的正極)，其總反應為Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑；D既不是原電池，也不是電解池；A是電解池裝置，但Ag連接在電源的負極上，不會溶解，其實質是電解HCl(2HCleq\o(=,\s\up8(通電))H2↑＋Cl2↑)；C是電解池裝置，與電源正極連接的Ag失去電子(Ag－e－=Ag＋)，產生的Ag＋馬上與溶液中的Cl－結合生成AgCl沉淀，溶液中的H＋在陰極上獲得電子產生H2(2H＋＋2e－=H2↑)，其總反應為2HCl＋2Ageq\o(=,\s\up8(通電))2AgCl＋H2↑。]8．用惰性電極電解CuSO4溶液。若陽極上產生氣體的物質的量為0.0100mol，則陰極上析出Cu的質量為()A．0.64g B．1.28gC．2.56g D．5.12gB[用惰性電極電解CuSO4溶液，在陽極上產生的氣體為O2，由4OH－－4e－=2H2O＋O2↑知，產生0.0100mol的O2轉移0.0400mol電子，則依據Cu2＋＋2e－=Cu可推出應析出0.0200mol的銅，其質量為1.28g。]9．(雙選)在肯定溫度下，用鉑電極電解飽和硫酸鈉溶液，對電解質溶液的推斷正確的是()A．有晶體析出 B．濃度變大C．濃度變小 D．pH不變AD[電解Na2SO4溶液實質是電解水，Na2SO4溶液是飽和的，故有晶體析出，溶液濃度不變，溶液呈中性，pH不變。]10．在水中加入等物質的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，將該溶液放在用惰性電極材料作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產物與還原產物的質量比為()A．35.5∶108 B．16∶207C．8∶1 D．108∶35.5C[加入等物質的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，將有氯化銀、硫酸鉛沉淀生成，此時所得的溶液為硝酸鈉溶液。電解該溶液的實質是電解水，陽極發生氧化反應得到氧氣，電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極發生還原反應得到氫氣，電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，依據電子守恒得氧化產物(O2)與還原產物(H2)的物質的量之比為1∶2，則質量比為8∶1，C項正確。]11.已知＋2價的鐵的化合物通常具有較強的還原性，易被氧化。試驗室用亞鐵鹽溶液與燒堿反應很難制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀，但是用電解的方法可以制得純凈的Fe(OH)2沉淀。制備裝置如圖所示，其中a、b兩電極材料分別為鐵和石墨。(1)a電極上的反應式為____________________________________________。(2)電解質溶液d最好選________(填編號)。A．純水 B．CuSO4溶液C．NaOH溶液 D．H2SO4溶液(3)液體c為________(填編號)。A．四氯化碳 B．硝基苯C．苯 D．乙醇[解析](3)四氯化碳、硝基苯密度大于水，應選苯來隔絕空氣。[答案](1)Fe－2e－=Fe2＋(2)C(3)C12．電解在化工生產、金屬冶煉及科學探討等方面有重要應用。(1)工業上用電解熔融氧化鋁的方法來制取金屬鋁。純凈氧化鋁的熔點很高(約2045℃)，在實際生產中，通過加入助熔劑冰晶石(Na3AlF6)在1000℃左右就可以得到熔融體。①寫出電解時陽極的電極反應式：__________________________________________________________________________________________________。②電解過程中作陽極的石墨易消耗，緣由是__________________________________________________________________________________________。(2)電解食鹽水是氯堿工業的基礎。①電解所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的試劑分別為______、______。電解時，陰極反應的主要產物是_________。②電解時用鹽酸限制陽極區的pH在2～3，用必要的文字和反應方程式說明緣由：___________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)①由電解裝置可知，陽極上氧離子失去電子，電極反應2O2－－4e－=O2↑；②陽極上產生氧氣，石墨電極被陽極上產生的氧氣氧化，故電解過程中作陽極的石墨易消耗。(2)①食鹽溶液中混有Mg2＋和Ca2＋，可以利用過量NaOH溶液除去Mg2＋，利用過量Na2CO3溶液除去Ca2＋；電解時，陰極反應2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，陰極反應的主要產物是NaOH和H2；②電解時用鹽酸限制陽極區的pH在2～3，用必要的文字和反應方程式說明緣由：Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大H＋和Cl－濃度，抑制氯氣與水的反應，削減氯氣的損失。[答案](1)①2O2－－4e－=O2↑②石墨電極被陽極上產生的氧氣氧化(2)①NaOHNa2CO3NaOH和H2②Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大H＋和Cl－濃度，抑制氯氣與水的反應，削減氯氣的損失13．如圖所示，A為直流電源，B為浸潤飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發覺濾紙B上的c旁邊顯紅色。請回答：(1)電源A中a為______極。(2)濾紙B上發生的總反應方程式為_____________________________________________________________________________。(3)欲在電鍍槽中實現鐵上鍍鋅，接通開關K，使c、d短路，則電極e上發生的反應為__________________________________________________________，電極f上發生的反應為________________________________________________，槽中盛放的電鍍液可以是________或________(要求填兩種電解質溶液)。[解析](1)依據c旁邊顯紅色可知，該極發生反應2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，即該極為陰極，與電源的負極相連，所以a是電源的正極。(2)濾紙B上發生的總反應方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)電極e為陽極，電極反應式為Zn－2e－=Zn2＋，陰極鐵上鍍鋅，則陰極反應式為Zn2＋＋2e－=Zn，電解液應為含鍍層金屬離子的溶液，所以可用ZnSO4溶液或ZnCl2溶液等。[答案](1)正(2)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH(3)Zn－2e－=Zn2＋Zn2＋＋2e－=ZnZnSO4溶液ZnCl2溶液[素養培優練]14．KIO3在工業上可用電解法制取，以石墨和鐵為電極，以KI溶液為電解質溶液。在肯定條件下電解，總反應式為KI＋3H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))KIO3＋3H2↑。下列有關說法正確的是()A．電解時，石墨作陽極，鐵作陰極B．電解時，在陽極上產生氫氣C．電解后得到KIO3產品的步驟：過濾→濃縮→結晶→灼燒D．電解過程中，每轉移0.6mol電子，理論上可得到0.6mol無水KIO3晶體A[電解過程中，陽極上I－放電生成IOeq\o\al(－,3)，陰極上H2O電離出的H＋放電生成H2，因此陽極應為惰性電極，A項正確，B項錯誤。電解后得到KIO3產品的步驟：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾，C項錯誤。1molI－生成1molIOeq\o\al(－,3)轉移電子6mol，則每轉移0.6mol電子，理論上可得到0.1mol無水KIO3晶體，D項錯誤。]15．如圖所示，三個燒杯中盛有足量的電解質溶液，a、b、c、d、e均為石墨電極，通電一段時間后，a電極上有紅色物質析出。下列說法正確的是()A．e電極上可以析出訪潮濕的淀粉-KI試紙變藍的氣體B．c電極四周的溶液變紅C．A燒杯中溶液的pH上升D．B燒杯中加肯定量的KCl固體可使溶液復原原狀B[a電極上有紅色物質析出，說明a為陰極，則b為陽極，c為陰極，d為陽極，e為陰極，則電解CuCl2溶液時，e電極(陰極)上析出銅，A項錯誤；c為陰極，c電極旁邊生成氫氧化鈉，可使酚酞試液變紅，B項正確；A燒杯中陽極銅被氧化，陰極上析出銅，因此溶液的溶質不變，其pH不變，C項錯誤；B燒杯中陽極上析出氯氣，陰極上析出氫氣，因此通入肯定量的氯化氫氣體可使電解質溶液復原原狀，D項錯誤。]16．臭氧是常見的強氧化劑，廣泛用于水處理系統。制取臭氧的方法許多，其中高壓放電法和電解純水法原理如下圖所示，下列有關說法不正確的是()A．高壓放電法，反應的原理為3O2eq\o(=,\s\up8(放電))2O3B．高壓放電出來的空氣中，除含臭氧外還含有氮的氧化物C．電解時，電極b四周發生的電極反應有3H2O－6e－=O3↑＋6H＋和2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．電解時，H＋由電極a經聚合固體電解質膜流向電極bD[高壓放電法與閃電條件下氧氣部分轉化為臭氧類似，其反應的原理為3O2eq\o(=,\s\up8(放電))2O3，因空氣中還含有氮氣，放電條件下，氮氣也能與氧氣反應，故有氮氧化物生成，A、B兩項均正確；視察題圖電解法制臭氧，可發覺有氫氣放出，必由水還原生成，發生還原反應，故a為陰極；同理，由水生成氧氣和臭氧，發生氧化反應，C項正確；因b為陽極，電解質中的陽離子移向陰極，故D項錯誤。]17.將物質的量濃度相等的CuSO4溶液和NaCl溶液等體積混合后，用石墨電極進行電解，電解過程中，溶液的pH隨時間t的改變曲線如圖所示，則下列說法不正確的是()A．AB段，陽極的電極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑B．BC段，陰、陽兩極產物的物質的量之比是1∶1C．整個過程中陽極先產生Cl2，后產生O2D．CD段，電解總反應為2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2H2↑＋O2↑B[AB段，陽極上氯離子失去電子有氯氣生成，陰極上銅離子得到電子有金屬銅生成；BC段，陽極上氫氧根離子失去電子有氧氣生成，陰極上銅離子得到電子有金屬銅生成，依據電子守恒可知，氧氣(陽極產物)與銅(陰極產物)的物質的量之比為1∶2；CD段，陽極上氫氧根離子失去電子有氧氣生成，陰極上氫離子得到電子有氫氣生成。]18．全釩液流儲能電池是利用不同價態離子對的氧化還原反應來實現化學能和電能相互轉化的裝置，其原理如圖所示。(1)當左槽溶液顏色漸漸由黃變藍，其電極反應式為_______________________________________________________________。(2)充電過程中，右槽溶液顏色漸漸由________色變為________色。(3)放電過程中氫離子的作用是_______________________________________和_____________________________________________________________