PAGE6-第3節電解池[綜合訓練]一、選擇題1．能用電解原理說明的問題是()①電解是把電能轉變成化學能②電解是化學能轉變成電能③電解質溶液導電是化學變更，金屬導電是物理變更④一些不能自發進行的氧化還原反應，通過電解的原理可以實現⑤任何溶液被電解時，必導致氧化還原反應的發生A．①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤答案D解析由電解原理知電解是將電能轉化為化學能，故①對，②錯；金屬導電是由于內部自由電子定向移動，是物理變更，而電解質溶液導電是由于發生氧化還原反應使溶液中離子定向移動，故③⑤對；一些不能自發進行的氧化還原反應在外部條件(如電解)變更的狀況下有可能實現，故④對。2．用石墨棒作陽極、鐵棒作陰極電解熔融的氯化鈉，下列說法正確的是()A．石墨棒四周有大量的Na＋B．鐵棒質量增加C．電子通過熔融電解質由石墨棒流向鐵棒D．陰極發生氧化反應答案B解析陰離子移向陽極(石墨棒)，發生氧化反應：2Cl－－2e－=Cl2↑，陽離子移向陰極，發生還原反應：2Na＋＋2e－=2Na，A、D兩項錯誤，B項正確；電子不能通過熔融電解質，熔融的電解質是通過其內部自由移動的離子定向移動而導電的，C項錯誤。電解池的陰、陽極的推斷方法(1)依據所連接的直流電源：與直流電源正極相連的為陽極，與直流電源負極相連的為陰極。(2)依據電子流淌方向：電子流向為：電源負極→陰極；陽極→電源正極。(3)依據電解質溶液中離子的定向移動方向：陰離子向陽極(原電池中為負極)移動，陽離子向陰極(原電池中為正極)移動。(4)依據兩極產物推斷。一般狀況下，陰極上的現象是：析出金屬(質量增重)或有氣體(H2)放出；陽極上的現象是：有非金屬單質生成，呈氣態的有Cl2、O2或電極本身質量減輕(活性電極作陽極)。3．下列描述錯誤的是()A．利用海水可以制取鎂、溴、碘等物質B．電解精煉銅(粗銅中含少量Fe、Zn、Pt)后的溶液中，存在的金屬陽離子只有Fe2＋、Zn2＋C．用惰性電極電解飽和食鹽水可以制取燒堿、氯氣、氫氣D．在鍍件上電鍍銅時，電鍍過程中陽極削減的質量等于陰極增加的質量答案B解析海水中含有鎂、溴、碘等元素，因此利用海水可以制取鎂、溴、碘等物質，A項正確；電解精煉銅(粗銅中含少量Fe、Zn、Pt)后的溶液中，存在的金屬陽離子除了有Fe2＋、Zn2＋外，可能還有Cu2＋，B項錯誤；用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極是氯離子放電，其產物是氯氣；陰極是水電離出的氫離子放電，其產物是氫氣和氫氧化鈉，C項正確；鍍銅時，鍍件作陰極，銅作陽極，含有Cu2＋的溶液作電鍍液，所以鍍銅過程中陽極削減的質量等于陰極增加的質量，D項正確。4．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，故可用電解法制備高純度的鎳。下列敘述正確的是()A．陽極發生還原反應，其電極反應式為Ni2＋＋2e－=NiB．電解過程中，陽極削減的質量與陰極增加的質量肯定相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽極泥中含有Cu和Pt答案D解析電解時陽極應發生氧化反應，A項錯誤；依據金屬的還原性和金屬陽離子的氧化性的強弱依次可知，陽極反應為Zn－2e－=Zn2＋，Fe－2e－=Fe2＋，Ni－2e－=Ni2＋，Cu、Pt在該條件下不失電子，會變為陽極泥，陰極反應為Ni2＋＋2e－=Ni，Fe2＋、Zn2＋在該條件下不得電子，電解后溶液中還含有Ni2＋，C項錯誤，D項正確；比較兩電極反應，因Zn、Fe、Ni的相對原子質量不等，當兩極通過相同的電量時，陽極削減的質量與陰極增加的質量不肯定相等，B項錯誤。5．在pH＝x的下列電解質溶液中插入兩個惰性電極，電解一段時間后測得溶液的pH<x，則該電解質溶液可能是()A．NaOH溶液B．CuSO4溶液C．KCl溶液D．Na2SO4溶液答案B解析電解NaOH、Na2SO4溶液的本質均是電解水，前者pH增大，后者pH不變，A、D兩項錯誤；電解KCl溶液時有KOH生成，溶液pH增大，C項錯誤；電解CuSO4溶液時有H2SO4生成，pH減小，B項正確。6．用石墨作電極電解0．1mol·L－1的CuSO4溶液，當有0．4mol電子通過電路時，發覺陰極增重6．4g，則要使電解后的溶液復原到電解前狀態，則可向電解后的溶液中加入()A．0．1molCu(OH)2B．0．1molCuOC．0．2molCuOD．0．1molCuO和0．2molH2O答案A解析該過程轉移0．4mol電子，則陽極應當生成0．1mol氧氣，理論上陰極應當生成0．2mol銅，但事實上陰極生成的銅為eq\f(6.4g,64g·mol－1)＝0．1mol，故銅離子不足，陰極生成0．1mol銅后，氫離子接著放電，生成氫氣0．1mol。因此應當補充0．1molCuO和0．1molH2O，或補充0．1molCu(OH)2，A項正確。7．將兩支惰性電極插入CuSO4溶液中，通電電解，當有1×10－3molOH－放電時，溶液顯淺藍色，則下列敘述正確的是()A．陽極上析出11．2mLO2(標準狀況)B．陰極上析出32mgCuC．陰極上析出11．2mLH2(標準狀況)D．陽極和陰極質量都無變更答案B解析用惰性電極電解CuSO4溶液時，陰極的電極反應式：Cu2＋＋2e－=Cu，陽極的電極反應式：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。當有1×10－3molOH－放電時，生成標準狀況下5．6mLO2，此時轉移電子1×10－3mol，因溶液依舊顯淺藍色，故溶液中仍有Cu2＋，則在陰極上析出Cu的質量為32×10－3g電化學綜合計算的三種常用方法(1)依據總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最終依據總反應式列出比例式計算。(2)依據電子守恒計算①用于串聯電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。②用于混合溶液中電解的分階段計算。(3)依據關系式計算依據得失電子守恒建立已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以通過4mole－為橋梁可構建如下關系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價數值)8．用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的NHeq\o\al(＋,4)，模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．陽極室溶液由無色變成棕黃色B．陰極的電極反應式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．電解一段時間后，陰極室溶液的pH上升D．電解一段時間后，陰極室溶液中的溶質肯定是(NH4)3PO4答案C解析Fe電極與電源正極相連，則Fe作陽極，電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，反應中生成Fe2＋，溶液由無色變為淺綠色，A錯誤；陰極上H＋得電子發生還原反應，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，B錯誤；電解過程中陰極上消耗H＋，則陰極室溶液的pH上升，C正確；電解時，(NH4)2SO4溶液中NHeq\o\al(＋,4)向陰極室遷移，H＋在陰極放電生成H2，陰極室溶液中的溶質可能為(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等，D錯誤。二、非選擇題9．電化學在化學工業中有著廣泛應用。(1)依據圖示電化學裝置，回答下列問題：①甲池通入乙烷(C2H6)一極的電極反應式為______________________________。②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，試驗起先時，同時在兩極旁邊溶液中各滴入幾滴酚酞溶液，X極的電極反應式為________________________；一段時間后，在Y極旁邊視察到的現象是__________________________________。③乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，體積為0．2L，則Y極的電極反應式為___________________________；電解一段時間后，甲池消耗112mLO2(標準狀況下)，則乙池溶液的pH為________(忽視溶液體積的變更)。(2)若要用該裝置在鐵質鑰匙表面鍍一層金屬銅，CuSO4溶液作電解液，則乙池中：①X極的材料是________，電極反應式為__________________________。②Y極的材料是________，電極反應式為__________________________。(3)工業上通過電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，其工作原理如圖所示，則陽極的電極反應式為______________________________________，陰極反應式為________________________________。答案(1)①C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O②4OH－－4e－=2H2O＋O2↑電極表面產生氣泡，旁邊溶液變紅③Ag＋＋e－=Ag1(2)①銅Cu－2e－=Cu2＋②鐵質鑰匙Cu2＋＋2e－=Cu(3)Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑解析(1)①甲池中乙烷(C2H6)通入左側電極發生氧化反應，則左側Pt電極為負極，電解質溶液為KOH溶液，故負極反應式為C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O。②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，則X是陽極，發生氧化反應，電極反應式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。Y是陰極，電極反應式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，則Y極旁邊視察到的現象是電極表面產生氣泡，旁邊溶液變紅。③甲池中右側Pt電極發生的反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，消耗標準狀況下112mLO2(即0．005mol)時電路中轉移電子的物質的量為0．005mol×4＝0．02mol。乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，Y極是陰極，電極反應式為Ag＋＋e－=Ag。X極是陽極，電極反應式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，據得失電子守恒可知，電路中轉移0．02mol電子時，X極生成0．02molH＋，則乙池溶液中c(H＋)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0．1mol·L－1，溶液pH＝1。(2)①在鐵表面鍍一層金屬銅，X極是陽極，要用鍍層金屬銅作陽極，電極反應式為Cu－2e－=Cu2＋。②Y極是陰極，要用鍍件——鐵質鑰匙作陰極，電極反應式為Cu2＋＋2e－=Cu。(3)由圖可知，Fe電極與電源正極相連，作電解池的陽極，Fe被氧化生成FeOeq\o\al(2－,4)，故陽極的電極反應式為Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al