高中化学课后提升作业二十二43电解池2新人教版.docx
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高中化学课后提升作业二十二43电解池2新人教版
课后提升作业二十二
电解原理的应用
（45分钟 100分）
一、选择题（本题包括8小题,每小题6分,共48分）
1.如图中X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味气体放出,符合这一情况的是 （ ）
a电极
b电极
X电极
溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
【解析】选A。
通电后发现a极板质量增加,所以金属阳离子在a极上得电子,a极是阴极,溶液中金属元素在金属活动性顺序中处于氢元素后边;b极是阳极,b极板处有无色无味气体放出,即溶液中氢氧根离子放电生成氧气,电极材料必须是不活泼的非金属,电解质溶液中的阴离子必须是氢氧根离子或含氧酸根离子。
A.该选项符合条件,故正确;B.电解质溶液中金属阳离子在氢元素前边,故错误;C.铁是活泼金属,作阳极失电子,所以在b极板处得不到氧气,故错误;D.电解质溶液中氯离子失电子,在b极板处得到有刺激性气味的气体,与题意不符,故错误。
2.（2015·四川高考）用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为9～10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。
下列说法不正确的是 （ ）
A.用石墨作阳极,铁作阴极
B.阳极的电极反应式:
Cl-+2OH--2e-
ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式:
2H2O+2e-
H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:
2CN-+5ClO-+2H+
N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
【解析】选D。
A选项石墨作阳极,为惰性电极,由溶液中的Cl-放电,电极反应式:
Cl-+2OH--2e-
ClO-+H2O,铁作阴极,在碱性环境下发生2H2O+2e-
H2↑+2OH-,故A、B、C正确;D选项pH为9～10的碱性溶液不可能是H+参加反应,离子反应应为2CN-+5ClO-+H2O
N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-。
【补偿训练】
电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。
在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。
已知:
3I2+6OH-
I
+5I-+3H2O
下列说法不正确的是 （ ）
A.右侧发生的电极反应式:
2H2O+2e-
H2↑+2OH-
B.电解结束时,右侧溶液中含有I
C.电解槽内发生反应的总化学方程式:
KI+3H2O
KIO3+3H2↑
D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变
【解析】选D。
电解时左侧溶液变蓝,说明反应中I-→I2,则电极反应为2I--2e-
I2,该极为阳极。
右侧电极为阴极,发生还原反应,则应该是水放电生成H2,电极反应为2H2O+2e-
H2↑+2OH-,A说法正确。
电解过程中阴离子OH-可通过阴离子交换膜向阳极移动,因此OH-可从右侧进入左侧,导致单质I2与OH-反应:
3I2+6OH-
I
+5I-+3H2O,因此左侧溶液中产生I
I
也可透过阴离子交换膜进入右侧,B说法正确。
把两电极反应和I2与OH-的反应合并,可得总反应方程式:
KI+3H2O
KIO3+3H2↑,C说法正确。
如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,则右侧产生的OH-不能进入左侧,则不会发生单质I2与OH-的反应,因此电解槽内的化学反应不同,D说法错误。
3.（2016·洛阳高二检测）用惰性电极电解AgNO3溶液,下列说法不正确的是
（ ）
A.电解过程中阴极质量不断增加
B.电解过程中溶液的pH不断降低
C.此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D.电解后两极产生的气体体积比为2∶1
【解析】选D。
用惰性电极电解AgNO3溶液,总的电极反应式为4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3。
可知:
阴极上析出Ag,阳极上放出O2,故A正确、D错误;由于生成硝酸溶液,pH应不断降低,B正确;要使溶液恢复电解前的状况,要看加入的物质在溶液中的反应:
2Ag2O+4HNO3
4AgNO3+2H2O;得到的物质恰好是反应掉的物质,可以使溶液恢复电解前的状况,C正确。
【补偿训练】
（2016·厦门高二检测）以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水,关于两个电解池反应的说法正确的是 （ ）
A.阳极反应式相同
B.电解结束后所得液体的pH相同
C.阴极反应式相同
D.通过相同电量时生成的气体总体积相等（同温同压）
【解析】选C。
A项,以石墨为电极电解水,阳极:
4OH--4e-
2H2O+O2↑,以石墨为电极电解饱和食盐水,阳极:
2Cl--2e-
Cl2↑,二者阳极电极反应式不同,故A错误;B项,电解水溶液的pH不变,电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气,pH变大,所以电解结束后所得液体的pH不相同,故
B错误;C项,以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2H++2e-
H2↑,所以阴极电极反应式相同,故C正确;D项,设转移电子数为4mol,则依据电解方程式:
2H2O
2H2↑+O2↑,电解水生成3mol气体;依据电解方程式2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑,电解食盐水生成4mol气体,故D错误。
4.近年来,加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾（KIO3）,碘酸钾在工业上可用电解法制取。
以石墨和不锈钢为电极,以KI溶液为电解液,在一定条件下电解,反应方程式为KI+3H2O
KIO3+3H2↑。
下列有关说法正确的是 （ ）
A.电解时,石墨作阴极,不锈钢作阳极
B.电解时,阳极反应是I--6e-+3H2O
I
+6H+
C.溶液调节至强酸性,对生产有利
D.电解前后溶液的pH增大
【解析】选B。
A.由电解方程式可知:
在反应中I-失去电子变为I
因此电解时,石墨作阳极,不锈钢作阴极,A错误;B.由总反应方程式可知:
电解时,阳极反应是I--6e-+3H2O
I
+6H+,B正确;C.溶液调节至强酸性,会与不锈钢电极反应,对生产不利,C错误;D.电解反应方程式为KI+3H2O
KIO3+3H2↑,反应不断消耗水,但KI是强酸强碱盐,溶液始终呈中性,pH=7,D错误。
5.（2016·北京海淀区高二检测）电解池在生活和生产中有着广泛应用。
下列有关判断中错误的是 （ ）
A.装置①研究的是电解CuCl2溶液,b电极上有红色固体析出
B.装置①电解一段时间后,要使电解质溶液恢复,可加入适量的CuCl2
C.装置②研究的是电解饱和食盐水,B电极发生的反应:
2Cl--2e-
Cl2↑
D.两个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应
【解析】选C。
由电源正负极可知,B电极为阴极,发生得电子的还原反应,C选项错误。
6.（2016·海口高二检测）电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,如图是电解污水的实验装置示意图,实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物（不导电）。
下列有关推断明显不合理的是 （ ）
A.阴极的电极反应式为O2+4e-+2H2O
4OH-
B.通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe（OH）3
C.通电过程中会产生气泡,把悬浮物带到水面形成浮渣除去
D.如果实验用污水导电性不良,可加入少量Na2SO4固体以增强导电性
【解析】选A。
A项中阴极H2O电离出的H+得电子,电极反应式为2H2O+2e-
2OH-+
H2↑。
7.（2016·沈阳高二检测）如下图所示是根据图甲的电解池进行电解时某个量（纵坐标x）随时间变化的函数图象（各电解池都用石墨作电极,不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响）,这个量x表示 （ ）
A.各电解池析出气体的体积
B.各电解池阳极质量的增加量
C.各电解池阴极质量的增加量
D.各电极上放电的离子总数
【解析】选C。
电解NaCl溶液时阴、阳极都产生气体,电解AgNO3溶液时阴极上产生单质银,电解CuSO4溶液时阴极上产生单质铜,所以随着电解的进行,阴极质量的增加量有如题中图示的变化。
8.（2016·全国卷Ⅰ）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和S
可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是 （ ）
A.通电后中间隔室的S
离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-
O2+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成
【解析】选B。
电解池中阴离子向阳极移动,所以通电后中间隔室的S
向正极区迁移,阳极上氢氧根离子放电产生氧气,溶液中氢离子浓度增大,pH减小,A项错误;电解时在负极区生成NaOH,在正极区生成H2SO4,B项正确;阴极反应是氢离子得到电子生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,pH升高,C项错误;当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25mol的O2生成,D项错误。
二、非选择题（本题包括3小题,共52分）
9.（17分）（2016·三亚高二检测）蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置,有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO2+Fe+2H2O
Fe（OH）2+Ni（OH）2,用该蓄电池电解（阴、阳极均为惰性电极）M（NO3）x溶液时,若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36g水。
（1）电解时,电解池的阳极应连接________（填序号）。
A.NiO2 B.Fe C.Fe（OH）2 D.Ni（OH）2
（2）电解M（NO3）x溶液时某一极质量增至mg,金属M的相对原子质量的计算式为________（用m、x表示）。
（3）此蓄电池电解含有0.01molCuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL,转移相同量的电子时,阳极产生气体________L（标准状况）,电解后溶液加水稀释至1L,溶液的pH为________。
【解析】
（1）电解池的阳极应连原电池的正极,故连NiO2。
（2）蓄电池工作时,消耗0.36g水,通过0.02mol电子,由得失电子守恒知
=0.02,解得M=50mx。
（3）通过电子0.02mol,首先产生0.005molCl2,转移电子的物质的量为0.01mol,然后发生4OH--4e-
2H2O+O2↑,产生O2:
=0.0025mol,V气=
（0.0025mol+0.005mol）×22.4L·mol-1=0.168L。
产生n（H+）=0.0025mol×4=0.01mol,c（H+）=0.01mol·L-1,pH=2。
答案:
（1）A
（2）50mx （3）0.168 2
10.（17分）
（1）（2016·浙江高考节选）研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在________极,该电极反应式是____________________________。
（2）（2015·山东高考节选）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。
LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。
利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。
B极区电解液为________溶液（填化学式）,阳极电极反应式为_________________,电解过程中Li+向________电极迁移（填“A”或“B”）。
（3）（2015·上海高考节选）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。
下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
完成下列填空:
①写出电解饱和食盐水的离子方程式:
________________________________。
②离子交换膜的作用为 ______________________________________________。
③精制饱和食盐水从图中________位置补充,氢氧化钠溶液从图中________位置流出。
（选填“a”“b”“c”或“d”）
【解析】
（1）二氧化碳变甲醇,碳元素的化合价降低,得到电子,说明其在阴极反应,其电极反应式为CO2+6H++6e-
CH3OH+H2O。
（2）B极区产生H2,同时生成LiOH,则B极区电解液为LiOH溶液;电极A为阳极,阳极区电解液为LiCl溶液,根据放电顺序,阳极上Cl-失去电子,则阳极电极反应式为2Cl--2e-
Cl2↑;根据电流方向,电解过程中Li+向B电极迁移。
（3）①电解饱和食盐水时,溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H2逸出,使附近的水溶液显碱性,溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子,发生氧化反应,产生Cl2。
反应的离子方程式是2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-。
②图中的离子交换膜只允许阳离子通过,是阳离子交换膜,不能使阴离子通过,这样就可以阻止阴极溶液中的OH-进入阳极室,与氯气发生反应,阻止Cl-进入阴极室,使在阴极区产生的NaOH纯度更高。
同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
③随着电解的进行,溶质NaCl不断消耗,所以应该及时补充。
精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充,由于阴极H+不断放电,附近的溶液显碱性,氢氧化钠溶液从图中d位置流出;水不断被消耗,所以从b口不断加入蒸馏水,从c位置流出的是稀NaCl溶液。
答案:
（1）阴 CO2+6H++6e-
CH3OH+H2O
（2）LiOH 2Cl--2e-
Cl2↑ B
（3）①2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-
②阻止OH-进入阳极室,与Cl2发生副反应:
2NaOH+Cl2
NaCl+NaClO+H2O
阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸
③a d
【补偿训练】
（2016·开封高二检测）铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。
请回答:
（1）工业冶炼铝的化学方程式是 ________________________________。
（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是 _____________________________。
（3）工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过）,其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是 ________________________________。
②通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因 _________________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________（填写“A”或“B”）导出。
【解析】（3）中根据电解原理,阳极应是OH-失电子,所以电极反应式为4OH--4e-
2H2O+O2↑,而阴极为H+放电,促进水的电离,使OH-浓度增大,所以pH增大,根据阳离子交换膜的特点,K+可从阳极区进入阴极区和OH-组成KOH,从而可在阴极区得到纯的KOH溶液,故液体应从B口导出。
答案:
（1）2Al2O3（熔融）
4Al+3O2↑
（2）2Al+2OH-+2H2O
2Al
+3H2↑
（3）①4OH--4e-
2H2O+O2↑
②H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大
③B
11.（18分）（能力挑战题）（2016·阳泉高二检测）课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法,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）甲装置中电解反应的总化学方程式:
________________________________。
（3）如果收集乙装置中产生的气体,两种气体的体积比是________。
（4）欲用丙装置给铜镀银,G应该是________（填“铜”或“银”）,电镀液的主要成分是________（填化学式）。
（5）装置丁中的现象是 _______________________________________________。
【解析】
（1）这是一个串联电解装置,乙中F极出现红色,说明在F极放出H2,生成NaOH,F为阴极,B为负极,A为正极。
（2）甲池电解CuSO4溶液:
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4。
（3）乙池电解NaCl溶液:
2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑,V（Cl2）∶V（H2）=1∶1。
（4）给铜镀银,银应为阳极,铜为阴极,G为银,电镀液为AgNO3溶液。
（5）丁装置是进行胶体的电泳实验,Fe（OH）3胶体胶粒带正电荷,通电后向阴极移动,阴极区颜色变深。
答案:
（1）正极
（2）2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4
（3）1∶1 （4）银 AgNO3
（5）Y极附近红褐色变深
【补偿训练】
（2016·太原高二检测）如图所示,甲、乙为相互串联的两电解池。
（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置,则A电极名称为________极,电极材料是________,电极反应式为____________________,电解质溶液可以是_________
________。
（2）乙池中Fe极电极反应式为_________________,若在乙池中滴入少量酚酞试液,开始电解一段时间,Fe极附近呈________色。
【解析】
（1）根据电解池的电极与外接电源的关系,A为阴极,B为阳极,Fe为阴极,C为阳极。
因为甲为精炼铜的装置,所以A电极材料是纯铜,电极反应式为Cu2++2e-
Cu,电解质溶液用含Cu2+的溶液（如CuSO4溶液）。
（2）乙池中Fe电极反应式为2H++2e-
H2↑,在乙池中滴入少量酚酞试液,开始电解一段时间,由于水提供的H+在阴极（Fe）放电,OH-越来越多,铁极附近呈红色。
答案:
（1）阴 纯铜 Cu2++2e-
Cu 含Cu2+的溶液（如CuSO4溶液）
（2）2H++2e-
H2↑ 红
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