第19讲 电解原理

[第19讲电解原理]基础热身1．中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备、二是氯碱工业、三是金属钠的制备。

下列关于这三个工业生产的描述中正确的是() A．电解法制金属钠时，负极反应式：Na＋＋e－===NaB．电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性C．在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2 , NaOH 在阳极附近产生D．氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl ，在电解时它们的阴极都是Cl一失电子2．某学生欲完成反应2HCl＋2Ag===2AgCl↓＋H2↑而设计了下列四个实验，你认为可行的()图K19－1图K19－23．如图K19－2所示，在U形管中装入滴有紫色石蕊溶液且混合均匀的某溶液，通直流电一段时间后U形管内会形成三种颜色，则U形管内的溶液可能是() A．H2SO4溶液B．NaOH溶液C．AgNO3溶液D．Na2SO4溶液4．[2012·陕西西安八校联考] “便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为：CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。

下列说法中正确的是()A．另一极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－B．电池内部H＋由正极向负极移动C．乙醇在负极发生反应，电子经过内电路流向负极D．电池总反应为：2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O能力提升5．如图K19－3乙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像(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()图K19－3A．各电解池析出气体的体积B．各电解池阳极质量的增加C．各电解池阴极质量的增加D．各电极上放电离子总数6．若要在铜片上镀银时，下列叙述中错误的是()①将铜片接在电源的正极②将银片接在电源的正极③在铜片上发生的反应是：Ag＋＋e－===Ag④在银片上发生的反应是：4OH－－4e－===O2＋2H2O⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液A．①③⑥B．②③⑥C．①④⑤D．②③④⑥7．如图K19－4所示装置中，通电后可观察到Cu极溶解，下列说法正确的是()图K19－4A．a极是直流电源的负极B．Fe极是阳极C．电子的移动方向为b→Fe→Cu→Ag→Pb→aD．硫酸铜溶液的浓度不变8．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。

某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－。

下列判断错误的是( )A ．上述电化学装置相当于电解池B ．上述装置进行的总反应为2CO 2===2CO ＋O 2C ．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液pH 增大D ．失电子的电极发生的反应是4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑9．[2012·安徽卷] 某兴趣小组设计如图K19－5所示微型实验装置。

实验时，先断开K 2，闭合K 1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K 1、闭合K 2，发现电流表A 指针偏转。

下列有关描述正确的是( )图K19－5A ．断开K 2，闭合K 1时，总反应的离子方程式为：2H ＋＋2Cl －=====通电Cl 2↑＋H 2↑B ．断开K 2，闭合K 1时，石墨电极附近溶液变红C ．断开K 1，闭合K 2时，铜电极上的电极反应式为：Cl 2＋2e －===2Cl －D ．断开K 1，闭合K 2时，石墨电极作正极10．[2012·黄冈中学] 空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC 是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。

图K19－6为RFC 工作原理示意图，有关说法正确的是( )图K19－6A ．当有0.1 mol 电子转移时，a 极产生1.12 L O 2(标准状况下)B ．b 极上发生的电极反应是：4H 2O ＋4e －===2H 2↑＋4OH －C ．d 极上发生的电极反应是：O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2OD ．c 极上进行还原反应，B 中的H ＋可以通过隔膜进入A图K19－711．按如图K19－7所示装置进行下列不同的操作，说法不正确的是()A．铁腐蚀的速率由大到小的顺序是：只接通K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2B．只接通K1，一段时间后，U形管中出现白色沉淀C．只接通K2，U形管左、右两端液面均下降D．先只接通K1，一段时间后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降12．某课外活动小组准备用如图K19－8所示的装置进行实验。

现有甲、乙、丙三位同学分别选择了如下电极材料和电解质溶液：(1)甲同学在实验中将开关K5闭合，Zn电极上的电极反应式为_______________________________________________________________________ _。

(2)乙同学准备进行电解CuCl2溶液的实验，则电解时的总反应式为_______________________________________________________________________ _；实验时应闭合的开关组合是________。

(从下列五项中选择所有可能的开关组合，第三小题也在这五项中选择)A．K1和K2B．K1和K3C．K1和K4D．K2和K3E．K2和K4(3)丙同学准备在Fe上镀Cu，选择了某种盐来配制电镀液，则该盐的化学式为________，实验时，应闭合的开关组合是________(选项如上)。

挑战自我13．[2013·自贡诊断] 某中学课外兴趣小组用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2＋、Mg2＋)作系列探究，装置如图K19－9所示：图K19－9(1)电解时，甲同学发现电极a附近溶液出现浑浊，请用离子方程式表示原因_______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ _____。

(2)一段时间后，你认为C中溶液可能出现的现象是______________________________________________________________________，请用离子方程式表示原因______________________________________________________________________。

(3)实验结束后，乙同学将A中的物质冷却后加入到H2S溶液中发现有气泡出现，但加入到稀盐酸中却没有任何现象。

请用化学方程式和简要的文字解释原因：_______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________。

(4)随着反应的进行，兴趣小组的同学们都特别注意到D中溶液红色逐渐褪去。

他们对溶液红色褪去的主要原因提出了如下假设，请你完成假设二。

假设一：B中逸出气体与水反应生成的物质有强氧化性，使红色逐渐褪去；假设二：______________________________________________________________________。

(5)请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论_______________________________________________________________________ _________。

课时作业(十九)1．B[解析] 电解法制金属钠，是电解的熔融的氯化钠，其阴极反应为：Na＋＋e－===Na，A项错误；氯碱工业中，NaOH在阴极生成，C项错误；氯碱工业和金属钠的冶炼中，阳极都是Cl －失电子，D 项错误。

2．C [解析] 反应2HCl ＋2Ag===2AgCl ↓＋H 2↑是非自发的氧化还原反应，要使该反应发生必须设计成电解池，且Ag 作阳极，电解质溶液选盐酸，选项C 符合要求。

3．D [解析] 根据石蕊在碱性条件下呈蓝色，酸性条件下呈红色，而中性条件下呈紫色，可确定电解质溶液为Na 2SO 4溶液。

其原理为：阴极区生成OH －，使溶液变蓝，阳极区生成H ＋，使溶液变红，中间石蕊呈紫色。

4．D [解析] 由题中所给的一个电极的电极反应看出，乙醇发生了去氢氧化，其氧化产物为乙醛，D 项正确；另一电极(正极)的反应为O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O ，A 项错误；电池内部，阳离子移向正极，B 项错误；电子由负极经外电路流向正极，C 项错误。

5．C [解析] 三个电解池为串联，流经每个电极的电子的物质的量相等，D 项错误；三个电解池均有气体生成，且电解NaCl 溶液时阴、阳极都产生气体，产生气体最多，A 项错误；在电解时，阳极质量不可能增加，B 项错误；电解AgNO 3溶液时阴极上产生单质银，电解CuSO 4溶液时阴极上产生单质铜，所以随着电解的进行，阴极质量的增加有图乙所示的变化。

6．C [解析] 根据电镀池的构成条件可知，在铜片上镀银，阳极为银片，银片接电源的正极，电极反应为Ag －e －===Ag ＋；阴极为铜片，铜片接电源的负极，电极反应为Ag ＋＋e －===Ag ；电解质溶液为AgNO 3溶液，答案为C 。

7．D [解析] 通电后观察到Cu 极溶解，则Cu 极为阳极，Fe 极为阴极，故b 、a 、Pt 、Ag 极分别为：负极、正极、阳极、阴极。

右池为电镀池，硫酸铜溶液的浓度不变，D 项正确，A 、B 项错误；电子的移动方向为：b →Fe 、Cu →Ag 、Pt →a ，C 项错误。

8．C [解析] 根据题中给出的反应物与生成物以及得电子的反应式，可以写出反应的总反应式为2CO 2===2CO ＋O 2，可见该电化学装置相当于电解池，A 项和B 项均正确；由总反应减去阴极反应，可以得到阳极反应为：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，D 正确；阴极反应生成的OH －在阳极完全反应。

故反应前后溶液的pH 并不变化，C 错。

9．D [解析] 断开K 2，闭合K 1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则反应为2Cl －＋2H 2O=====通电H 2↑＋2OH －＋Cl 2↑，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处产生Cl 2，在铜电极处产生H 2，附近产生OH －，溶液变红，故A 、B 两项均错误；断开K 1、闭合K 2时，为原电池反应，铜电极反应为H 2－2e －＋2OH －===2H 2O ，为负极，而石墨电极反应为Cl 2＋2e －===2Cl －，为正极，故C 项错误，D 项正确。