第二節(jié)-第2課時(shí)-電解原理

第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用學(xué)業(yè)要求核心素養(yǎng)建構(gòu)1.認(rèn)識電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用。2.能進(jìn)行電解原理的有關(guān)計(jì)算。『知識梳理』一、電解飽和食鹽水1.氯堿工業(yè)單元槽電解原理示意圖2.原理分析及電極反應(yīng)電解時(shí)U形管中，Cl－、OH－移向陽極，H＋、Na＋移向陰極。(1)陽極離子放電順序：Cl－>OH－__________，電極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))(2)陰極離子放電順序：H＋>Na＋，電極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))。3.總反應(yīng)化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。離子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－。[微自測]1.用惰性電極電解NaCl溶液，下列敘述正確的是()A.電解時(shí)在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B.若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈褐色C.若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色D.電解一段時(shí)間后，將全部電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行越馕鲇枚栊噪姌O電解NaCl溶液，陽極產(chǎn)物為Cl2，陰極產(chǎn)物為H2和NaOH，不是金屬鈉，A錯(cuò)誤；NaOH溶液使酚酞溶液變紅色，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因產(chǎn)物中生成NaOH，溶液不可能呈中性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B二、電鍍1.電鍍是一種利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝。2.電鍍eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(陽極：鍍層金屬，電極本身發(fā)生氧化反應(yīng),陰極：待鍍金屬制品,電鍍?nèi)芤海汉绣儗咏饘匐x子的溶液))3.電鍍的目的主要是增強(qiáng)材料抗腐蝕能力，也有許多電鍍是為了美觀或增加表面硬度。[微自測]2.在鐵片上鍍銀，鐵片作________極，電極反應(yīng)式為________________________，銀作________極，電極反應(yīng)式為________________________，電鍍液的濃度________(填“變大”“變小”或“不變”)。答案陰Ag＋＋e－=Ag陽Ag－e－=Ag＋不變4.電解精煉(以銅的電解精煉為例，粗銅含Zn、Fe、Ni、Au、Pt、Ag等)(1)裝置與原理陽極材料用粗銅，陰極材料用純銅，電解質(zhì)溶液用硫酸酸化的硫酸銅溶液。(2)電解特點(diǎn)電解結(jié)束后，陽極泥中含有Au、Pt、Ag等，電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子有Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋、Cu2＋，陰極得到精銅。[微自測]3.判斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”。(1)氯堿工業(yè)是非常重要的化工生產(chǎn)，在電解飽和食鹽水時(shí)，在陰極上得到的產(chǎn)物為H2和NaOH()(2)電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陽極()(3)電解法精煉粗銅，用純銅作陽極()(4)在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極()(5)電解法精煉粗銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中各離子濃度一定不變()(6)在鍍件上電鍍銅，電鍍過程中陽極減少的質(zhì)量等于陰極增加的質(zhì)量()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√三、電冶金1.金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子，從它們的化合物中還原出來。如Mn＋＋ne－=M。2.電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉：陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極反應(yīng)式：2Na＋＋2e－=2Na；總反應(yīng)：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑。[微自測]4.中學(xué)階段介紹的應(yīng)用電解法制備物質(zhì)主要有三種：一是鋁的工業(yè)制備，二是氯堿工業(yè)，三是金屬鈉的制備。下列關(guān)于這三種工業(yè)生產(chǎn)的描述中正確的是()A.電解法制金屬鈉時(shí)，陽極反應(yīng)式：Na＋＋e－=NaB.電解法生產(chǎn)鋁時(shí)，需對鋁土礦進(jìn)行提純，在提純過程中應(yīng)用了氧化鋁或氫氧化鋁的兩性C.在氯堿工業(yè)中，電解池中的陰極產(chǎn)生的是H2，NaOH在陽極附近產(chǎn)生D.氯堿工業(yè)和金屬鈉的冶煉都用到了NaCl，在電解時(shí)它們的陰極都是Cl－失電子解析A項(xiàng)，陰極反應(yīng)式為Na＋＋e－=Na，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，氧化鋁和氫氧化鋁具有兩性，在分離提純時(shí)可用NaOH溶液將其溶解，過濾除去難溶物，再將AlOeq\o\al(－,2)轉(zhuǎn)化成Al(OH)3，Al(OH)3熱分解即得Al2O3，正確；C項(xiàng)，陰極產(chǎn)物為H2和NaOH，陽極產(chǎn)物為Cl2，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陽極都是Cl－失電子，錯(cuò)誤。答案B探究一電解原理的應(yīng)用eq\a\vs4\al\co1(從氯堿工業(yè)電解原理提升系統(tǒng)思想)與方法[探究素材]1.氯堿工業(yè)的生產(chǎn)過程2.離子交換膜的分類和應(yīng)用注意：在多交換膜的池中，離子遷移遵循電荷守恒，離子的遷移數(shù)目可能不相等。[探究題目]1.下圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列說法中不正確的是()A.裝置出口①處的物質(zhì)是氯氣B.出口②處的物質(zhì)是氫氣，該離子交換膜只能讓陽離子通過C.裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H＋eq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑D.該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能解析出口①處是電解池的陽極區(qū)，溶液中的氯離子失電子生成氯氣，A項(xiàng)正確；出口②處是電解池的陰極區(qū)，溶液中的氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，離子交換膜是陽離子交換膜，只允許陽離子通過，B項(xiàng)正確；電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉和氫氣、氯氣，離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該裝置是電解裝置，是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，D項(xiàng)正確。答案Ceq\a\vs4\al\co1(電鍍和電解精煉的對比分析提升)思辨意識[探究素材]電鍍銅與精煉銅的比較

電鍍銅精煉銅能量轉(zhuǎn)變電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能陽極材料純銅粗銅(含鋅、銀、金等雜質(zhì))陰極材料鍍件純銅陽極反應(yīng)Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋Cu－2e－=Cu2＋等陰極反應(yīng)Cu2＋＋2e－=CuCu2＋＋2e－=Cu電解質(zhì)溶液及其變化硫酸銅溶液濃度保持不變反應(yīng)后硫酸銅溶液中混有Zn2＋等，Cu2＋濃度減小[探究題目]2.關(guān)于電鍍銅和電解精煉銅，下列說法中正確的是()A.都用粗銅作陽極、純銅作陰極B.電解液的成分都保持不變C.陽極反應(yīng)都只有Cu－2e－=Cu2＋D.陰極反應(yīng)都只有Cu2＋＋2e－=Cu解析A項(xiàng)，電鍍時(shí)鍍件作陰極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電解精煉銅時(shí)，電解液成分發(fā)生變化，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電解精煉銅時(shí)，比銅活潑的金屬雜質(zhì)(如鋅)，比銅更易被氧化：Zn－2e－=Zn2＋。答案Deq\a\vs4\al\co1(從多室電解池提升綜合分析能力)[探究素材]多室電解池三室電滲析法處理Na2SO4廢水解題模型：四步分析法第一步：弄清是原電池還是電解池，判斷電極有外接電源→電解池；n→陽極，m→陰極第二步：根據(jù)電極判斷離子的移動(dòng)方向和交換膜的種類Na＋→通過ab?陰極→ab是陽離子交換膜SOeq\o\al(2－,4)→通過cd?陽極→cd是陰離子交換膜第三步：根據(jù)放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式陰極，陽離子競爭放電，放電順序：H＋＞Na＋，陰極的電極反應(yīng)式為4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－；陽極，陰離子競爭放電，放電順序：OH－＞SOeq\o\al(2－,4)，陽極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。第四步：根據(jù)電極反應(yīng)式和離子移動(dòng)方向確定電極反應(yīng)物陰極H＋放電生成H2，剩余OH－與遷移過來的Na＋生成NaOH；陽極OH－放電生成O2，剩余H＋與遷移過來的SOeq\o\al(2－,4)生成H2SO4。[探究題目]3.現(xiàn)代膜技術(shù)可使某種離子具有單向通過能力，常用于電解池、原電池中。電解NaB(OH)4溶液可制備H3BO3，其工作原理如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.M室發(fā)生的電極反應(yīng)式：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B.N室：a＜bC.產(chǎn)品室發(fā)生的反應(yīng)是B(OH)eq\o\al(－,4)＋H＋H3BO3＋H2OD.理論上每生成1mol產(chǎn)品，陰極室可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6L氣體解析M室為陽極室，水中的氫氧根離子放電，2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，A正確。N室，水中的氫離子放電，生成氫氧根離子，原料室中鈉離子移動(dòng)到N室，NaOH濃度增大，B正確。原料室中的B(OH)eq\o\al(－,4)移向產(chǎn)品室，M室中生成的H＋移向產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成產(chǎn)品，C正確。根據(jù)關(guān)系式：H3BO3～H＋～eq\f(1,2)H2，理論上每生成1mol產(chǎn)品，陰極室可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L氣體，D錯(cuò)誤。答案Deq\a\vs4\al\co1(從電解在制備及環(huán)境的應(yīng)用培養(yǎng))創(chuàng)新意識[探究素材]電解應(yīng)用拓展電解還可應(yīng)用于物質(zhì)制備(如制氫、氫氧化亞鐵、納米材料等)、環(huán)境保護(hù)(如廢水處理等)和新技術(shù)等。[探究題目]4.工業(yè)上處理含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性工業(yè)廢水常用以下方法：①往工業(yè)廢水里加入適量的NaCl，攪拌均勻；②用Fe作電極進(jìn)行電解，經(jīng)過一段時(shí)間后有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生；③過濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。試回答：(1)電解時(shí)的電極反應(yīng)：陽極為________，陰極為________。(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)變成Cr3＋的離子方程式：_____________________________________________________________________。(3)電解過程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎樣產(chǎn)生的？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)能否用Cu電極來代替Fe電極？________(填“能”或“不能”)，簡述理由_____________________________________________________________________。解析由于Cr(＋6價(jià))的化合物毒性遠(yuǎn)高于Cr(＋3價(jià))的化合物，將Cr(＋6價(jià))轉(zhuǎn)化為Cr(＋3價(jià))，對廢水進(jìn)行處理是電化學(xué)知識在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的具體運(yùn)用。在處理有關(guān)問題時(shí)，應(yīng)注意思維的有序性：首先應(yīng)考慮溶液中陰、陽離子的定向移動(dòng)；然后再考慮陰、陽極按放電順序可能發(fā)生的電極反應(yīng)。陰極：2H＋＋2e－=H2↑，陽極：Fe－2e－=Fe2＋，產(chǎn)生的Fe2＋在向陰極移動(dòng)的過程中與向陽極移動(dòng)的Cr2Oeq\o\al(2－,7)相遇，發(fā)生氧化還原反應(yīng)：6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為Cr3＋，同時(shí)Fe2＋也轉(zhuǎn)化為Fe3＋，在以上電解的陰極反應(yīng)及Fe2＋與Cr2Oeq\o\al(2－,7)的氧化還原反應(yīng)中消耗了大量的H＋，溶液的pH不斷變大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相應(yīng)的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。若將Fe電極改為Cu電極，由于產(chǎn)生的Cu2＋不能將Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr3＋，顯然是不行的。在實(shí)際解題過程中，有時(shí)會(huì)根據(jù)Cr2Oeq\o\al(2－,7)的氧化性強(qiáng)于H＋，簡單地將陰極反應(yīng)當(dāng)做是Cr2Oeq\o\al(2－,7)得到電子，這就會(huì)導(dǎo)致以后對試題中相關(guān)問題的處理含糊不清，這主要是沒有將電解過程中的幾個(gè)不同層次的問題有序地加以分析和處理所致。答案(1)Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O(3)在陰極反應(yīng)及Cr2Oeq\o\al(2－,7)與Fe2＋反應(yīng)的過程中，將消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促進(jìn)Fe3＋、Cr3＋水解并最終轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀(4)不能因?yàn)殛帢O產(chǎn)生的Cu2＋不能將Cr2Oeq\o\al(2－,7)還原為Cr3＋探究二有關(guān)電解的計(jì)算eq\a\vs4\al\co1(從電解計(jì)算常見方法建構(gòu)計(jì)算模型)[探究素材]電解池中有關(guān)量的計(jì)算方法：[探究題目]5.如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為鉑，在A池中加入0.05mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·L－1的AgNO3溶液，進(jìn)行電解。a、b、c、d四個(gè)電極上所析出的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是()A.2∶2∶4∶1 B.1∶1∶2∶1C.2∶1∶1∶1 D.2∶1∶2∶1解析由電解規(guī)律可知：a、c為陰極，b、d為陽極。a極上析出Cu，b極上析出Cl2，c極上析出Ag，d極上析出O2。由電子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～eq\f(1,2)O2，所以a、b、c、d四個(gè)電極上所析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶2∶4∶1。答案Aeq\a\vs4\al\co1(從電解計(jì)算規(guī)律發(fā)展守恒觀)[探究素材]1.電解過程中產(chǎn)生的H＋或OH－，其物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量。2.進(jìn)行電解計(jì)算時(shí)，要注意電極放電順序，確定不同階段的電極反應(yīng)。[探究題目]6.如圖所示，若電解5min時(shí)，測得銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答：(1)電源中X極是________(填“正”或“負(fù)”)極。(2)通電5min時(shí)，B中共收集到224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液體積為200mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)＝________。(3)若A中KCl溶液的體積也是200mL，則電解后溶液的pH＝________。解析(1)銅電極增重，說明銀在銅電極析出，則銅電極為陰極，X為負(fù)極。(2)C中銅電極增重2.16g，即析出0.02molAg，線路中通過0.02mol電子。由4e－～O2，可知B中產(chǎn)生的O2只有0.005mol，即112mL。但B中共收集到224mL氣體，說明還有112mLH2，則通過0.01mol電子時(shí)，Cu2＋已完全變?yōu)镃u單質(zhì)。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005mol，則c(CuSO4)＝eq\f(0.005mol,0.2L)＝0.025mol/L。(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02molOH－，則：c(OH－)＝0.1mol/L，即pH＝13。答案(1)負(fù)(2)0.025mol/L(3)131.下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是()A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極B.電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C.電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極D.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極解析電解池的陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)。電解熔融的Al2O3制Al時(shí)，若用Fe作陽極，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋，F(xiàn)e2＋移動(dòng)到陰極上發(fā)生反應(yīng)：Fe2＋＋2e－=Fe，使得到的Al不純。答案A2.如圖為電解飽和食鹽水的簡單裝置，下列有關(guān)說法正確的是()A.電解一段時(shí)間后，向蛋殼內(nèi)的溶液中滴加幾滴酚酞，呈紅色B.蛋殼表面纏繞的鐵絲上發(fā)生氧化反應(yīng)C.鐵絲表面生成的氣體能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)D.蛋殼可阻止生成的氯氣與氫氣、氫氧化鈉溶液接觸解析碳棒在蛋殼內(nèi)，溶液中的Cl－在該極失電子被還原，溶液的堿性不增強(qiáng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；蛋殼表面纏繞的鐵絲作陰極，H＋在該極發(fā)生還原反應(yīng)得到氫氣，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵絲表面生成的氣體是氫氣，不能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；蛋殼在該實(shí)驗(yàn)中的作用是阻止氣體通過，D項(xiàng)正確。答案D3.下列關(guān)于電化學(xué)知識的說法正確的是()A.電解飽和食鹽水在陽極得到氯氣，陰極得到金屬鈉B.電解精煉銅時(shí)，陽極質(zhì)量的減少不一定等于陰極質(zhì)量的增加C.電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在陰極上依次析出Al、Fe、CuD.電解CuSO4溶液一段時(shí)間后(Cu2＋未反應(yīng)完)，加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)解析A項(xiàng)，電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))陰極產(chǎn)物＋Cl2↑，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽極除銅放電外，比銅活潑的金屬如Zn、Fe也放電，但陰極上只有Cu2＋放電，正確；C項(xiàng)，根據(jù)金屬活動(dòng)性順序可知，陰極上離子的放電順序是Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Al3＋，F(xiàn)e2＋和Al3＋不放電，F(xiàn)e3＋得電子生成Fe2＋，不會(huì)析出鐵和鋁，在陰極上依次生成的是亞鐵離子、銅、氫氣，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解CuSO4溶液，陰極析出Cu，陽極生成氧氣，應(yīng)加入CuO或CuCO3。答案B4.將含有0.4molCu(NO3)2和0.4molKCl的水溶液1L，用惰性電極電解一段時(shí)間后，在一電極上析出19.2gCu；此時(shí)，在另一電極上放出氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為(不考慮產(chǎn)生的氣體在水中的溶解)()A.3.36L B.5.6LC.6.72L D.13.44L解析根據(jù)電解原理，陰、陽兩極發(fā)生的電極反應(yīng)為：陰極：Cu2＋＋2e－=Cu，陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑。由題意知，在陰極上析出Cu：eq\f(19.2g,64g·mol－1)＝0.3mol，則轉(zhuǎn)移電子0.6mol，根據(jù)電子得失守恒分析，陽極上除Cl－放電外，OH－也會(huì)放電產(chǎn)生O2，即4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，經(jīng)計(jì)算可知得到Cl20.2mol，得到O20.05mol，故陽極放出氣體的總體積為：(0.2mol＋0.05mol)×22.4L·mol－1＝5.6L。答案B5.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則：①電解池中X極上的電極反應(yīng)式是_____________________________________________________________________。②Y電極上的電極反應(yīng)式為_____________________________________________________________________，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是_____________________________________________________________________。③該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式是_____________________________________________________________________。(2)如果用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則：①X電極的材料是________，電極反應(yīng)式為_____________________________________________________________________。②Y電極的材料是________，電極反應(yīng)式為_____________________________________________________________________。解析(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑。與電源正極相連的為陽極，反之為陰極。所以X為陰極，Y為陽極。X極在反應(yīng)過程中消耗了H2O電離出的H＋，溶液呈堿性，加入酚酞溶液變成紅色；Y極產(chǎn)生Cl2，能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變?yōu)樗{(lán)色。(2)電解精煉Cu時(shí)，用含雜質(zhì)的Cu為陽極，純Cu為陰極。反應(yīng)過程中陽極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子，成為離子進(jìn)入溶液，活潑性比Cu弱的金屬形成陽極泥；在陰極只有Cu2＋能得電子成為單質(zhì)，其他較活潑的金屬對應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖，X為陰極，Y為陽極。所以，X電極的材料是純銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu；Y電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋。答案(1)①2H＋＋2e－=H2↑②2Cl－－2e－=Cl2↑把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色③2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(2)①純銅Cu2＋＋2e－=Cu②粗銅Cu－2e－=Cu2＋基礎(chǔ)鞏固1.觀察下列幾個(gè)裝置示意圖，有關(guān)敘述正確的是()A.裝置①工業(yè)上可用于生產(chǎn)金屬鈉，電解過程中石墨電極產(chǎn)生金屬，此法也可用于生產(chǎn)活潑金屬鎂、鋁等B.裝置②中隨著電解的進(jìn)行左邊電極會(huì)產(chǎn)生紅色的銅，并且電流表示數(shù)不斷變小C.裝置③中的離子交換膜只允許陽離子、陰離子和小分子水通過D.裝置④的待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連答案B2.利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說法正確的是()A.通電后，Ag＋向陽極移動(dòng)B.銀片與電源負(fù)極相連C.該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag＋＋e－=AgD.當(dāng)電鍍一段時(shí)間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初解析銅牌上鍍銀，銀片為陽極，Ag＋向陰極移動(dòng)，陰極反應(yīng)為Ag＋＋e－=Ag。由于實(shí)驗(yàn)中鍍層不可能非常均勻致密，所以將電源反接，陽極上Cu、Ag均會(huì)溶解，銅牌不可能恢復(fù)如初。答案C3.(2020·浙江1月選考，18)在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正確的是()A.電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B.離子交換膜為陽離子交換膜C.飽和NaCl溶液從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D.OH－遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過電子的數(shù)量解析電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氯離子放電生成氯氣，所以電極A為陽極，故A項(xiàng)正確；在電極B上有水電離的H＋放電生成氯氣與OH－反應(yīng)，所以用陽離子交換膜隔開，允許Na＋透過，飽和NaCl溶液從a處進(jìn)入，NaOH溶液從d處流出，故B項(xiàng)、C項(xiàng)正確；因用陽離子交換膜隔開，OH－不能透過，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D4.利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是()A.電解時(shí)以純銅作陽極B.電解時(shí)陰極發(fā)生氧化反應(yīng)C.粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)式是Cu－2e－=Cu2＋D.電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥解析電解精煉銅時(shí)，粗銅應(yīng)作陽極，純銅作陰極，故A錯(cuò)誤；陽極與電池的正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極與電池的負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；粗銅連接電源的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；金屬的活動(dòng)性順序?yàn)閆n>Fe>Cu>Ag>Pt，因此Ag、Pt不會(huì)放電，以單質(zhì)形式在陽極附近沉積下來，故D正確。答案D5.以惰性電極電解CuSO4溶液，若陽極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.0100mol，則陰極上析出銅的質(zhì)量為()A.0.64g B.1.28gC.2.56g D.5.12g解析2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO40.0200mol0.0100molm(Cu)＝0.0200mol×64g·mol－1＝1.28g。答案B6.某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是()A.a為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB.a為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClC.a為陽極，b為陰極；HClO和NaClD.a為陰極，b為陽極；HClO和NaCl解析有關(guān)反應(yīng)有2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，因陽極生成Cl2，陰極生成NaOH，為使二者充分作用，Cl2應(yīng)在下端產(chǎn)生，從而推知電源b為正極，a為負(fù)極，消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。答案B7.某溶液中含有溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3∶1。用石墨作電極電解溶液時(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個(gè)階段。下列敘述不正確的是()A.陰極只析出H2B.陽極先析出Cl2，后析出O2C.電解最后階段為電解水D.溶液pH不斷增大，最后為7解析電解質(zhì)溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(H＋)＝3∶3∶2，開始電解產(chǎn)生H2和Cl2，之后相當(dāng)于電解NaCl溶液，生成NaOH，最后相當(dāng)于電解水，因而pH>7，陰極只生成H2。三個(gè)階段分別為電解HCl、NaCl、H2O。答案D8.三氧化二鎳(Ni2O3)可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCl2溶液pH至7.5，加入適量硫酸鈉后進(jìn)行電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl2在弱堿性條件下生成ClO－，把二價(jià)鎳氧化為三價(jià)鎳。以下說法不正確的是()A.可用鐵作陽極材料B.電解過程中陰極附近溶液的pH升高C.陽極反應(yīng)方程式為2Cl－－2e－=Cl2↑D.1mol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，外電路中通過了1mol電子解析由題意知電極反應(yīng)，陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極：2H＋＋2e－=H2↑，陰極溶液呈堿性，pH升高，故A錯(cuò)誤，B、C正確；由Ni2＋→Ni3＋，失去1mole－，外電路中轉(zhuǎn)移1mole－，即Cl－失去1mole－，H＋得到1mole－，D正確。答案A9.在水中加等物質(zhì)的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，將所得溶液放在用惰性電極作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為()A.35.5∶108 B.16∶207C.8∶1 D.108∶35.5解析溶液中的六種離子，有四種發(fā)生反應(yīng)生成沉淀：Ag＋＋Cl－=AgCl↓、Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而電解NaNO3溶液，實(shí)質(zhì)就是電解水，電解方程式為2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑。氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為m(O2)∶m(H2)＝(1mol×32g·mol－1)∶(2mol×2g·mol－1)＝8∶1，即C項(xiàng)正確。答案C10.三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是()A.通電后中間隔室的SOeq\o\al(2－,4)向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成解析A項(xiàng)正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正極區(qū)溶液中陽離子增多，故中間隔室的SOeq\o\al(2－,4)向正極遷移，正極區(qū)溶液的pH減小。B項(xiàng)負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰離子增多，中間隔室的Na＋向負(fù)極遷移，故負(fù)極區(qū)產(chǎn)生NaOH，正極區(qū)產(chǎn)生H2SO4。C項(xiàng)由B項(xiàng)分析可知，負(fù)極區(qū)產(chǎn)生OH－，負(fù)極區(qū)溶液的pH升高。D項(xiàng)正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，生成0.25molO2。答案B11.某研究性學(xué)習(xí)小組將下列裝置如圖連接，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色。試回答下列問題：(1)電源A極的名稱是________。(2)甲裝置中電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________________________。(3)如果收集乙裝置中產(chǎn)生的氣體，兩種氣體的體積比是________。(4)欲用丙裝置給銅鍍銀，G應(yīng)該是________(填“銅”或“銀”)，電鍍液的主要成分是________(填化學(xué)式)。(5)裝置丁中的現(xiàn)象是____________________________________________。解析(1)這是一個(gè)串聯(lián)電解裝置，乙中F極出現(xiàn)紅色，說明在F極放出H2，生成NaOH，F(xiàn)為陰極，B為負(fù)極，A為正極。(2)甲池電解CuSO4溶液：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(3)乙池電解NaCl溶液：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，V(Cl2)∶V(H2)＝1∶1。(4)丙裝置是給銅鍍銀，銀應(yīng)為陽極，銅為陰極，G為銀，電鍍液為AgNO3溶液。(5)丁裝置是膠體的電泳，F(xiàn)e(OH)3膠體膠粒帶正電荷，通電后向陰極移動(dòng)，陰極區(qū)顏色變深。答案(1)正極(2)2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4(3)1∶1(4)銀AgNO3(5)Y極附近紅褐色變深能力提升12.電解的應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)下列電解的應(yīng)用，回答問題：(1)如圖為電解精煉銀的示意圖，________(填“a”或“b”)極為含有雜質(zhì)的粗銀，若b極有少量紅棕色氣體生成，則生成該氣體的電極反應(yīng)式為__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為________(填化學(xué)式)溶液，陽極電極反應(yīng)式為_____________________________________________________________________，電解過程中Li＋向________(填“A”或“B”)電極遷移。(3)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，由有機(jī)陽離子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的________極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為___________________________________________________________________。若改用氯化鋁水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為________。解析(1)電解精煉銀與電解精煉銅原理相似。電解精煉銀裝置中，含有雜質(zhì)的粗銀作陽極，電解池的陽極與電源的正極相連，則該裝置中a極為含有雜質(zhì)的粗銀。該電解池的b極為陰極，陰極上有紅棕色氣體生成，可知NOeq\o\al(－,3)被還原為NO2，電極反應(yīng)式為NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋e－=NO2↑＋H2O。(2)根據(jù)電解裝置圖，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，B區(qū)產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，剩余OH－與Li＋結(jié)合生成LiOH，所以B極區(qū)電解液為LiOH溶液，B電極為陰極，則A電極為陽極，陽極區(qū)電解液為LiCl溶液，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，電解過程中Li＋向B電極遷移。(3)在鋼制品上電鍍鋁，故鋼制品作陰極，與電源負(fù)極相連。由于電鍍過程中“不產(chǎn)生其他陽離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)”，Al元素在熔融鹽中以Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)形式存在，則電鍍過程中陰極電極反應(yīng)式為4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)。若電解液改為氯化鋁水溶液，水溶液中得電子能力Al3＋<H＋，故陰極上的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑。答案(1)aNOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋e－=NO2↑＋H2O(或NOeq\o\al(－,3)＋4H＋＋3e－=NO↑＋2H2O、2NO＋O2=2NO2)(2)LiOH2Cl－－2e－=Cl2↑B(3)負(fù)4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)H213.下圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段時(shí)間后，在c、d兩極上共收集到336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))氣體?；卮穑?1)直流電源中，M為__________極。(2)Pt電極上生成的物質(zhì)是______，其質(zhì)量為______g。(3)電源輸出電子的物質(zhì)的量與電極b、c、d分別生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶______∶______∶_____________________________________________________________________。(4)AgNO3溶液的濃度________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，AgNO3溶液的pH__________________________________________________，硫酸的濃度________，硫酸的pH________。(5