4.2.2  電解原理的應用  練習（解析版）1．海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂，下列有關該電解過程的敘述中，正確的是(　　 )A．兩個電極必須都用惰性電極B．陽極可以用金屬電極，陰極必須是惰性電極C．電解熔融狀態(tài)的氯化鎂D．電解氯化鎂的水溶液【答案】　C【解析】電解MgCl2獲取金屬鎂，也就是說鎂離子需要得電子，如果在水溶液中，水電離的氫離子會優(yōu)先得電子，因此只能在熔融狀態(tài)下進行。在陰極發(fā)生的是鎂離子得到電子的反應，對電極材料沒有要求，在陽極上發(fā)生失電子的反應，如果使用活性電極時會優(yōu)先失電子，所以陽極必須用惰性電極。2．下列金屬只能用電解法冶煉獲得的是(　　)A．Na　　　 B．CuC．Fe D．Au【答案】A【解析】Cu、Fe用熱還原法獲取，Au用富集獲??；2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。3．某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極Ⅰ為Zn，其他電極均為Cu，則下列說法正確的是(　　)A．電子移動：電極Ⅰ→電極Ⅳ→電極Ⅲ→電極ⅡB．電極Ⅰ發(fā)生還原反應C．電極Ⅳ逐漸溶解D．電極Ⅲ的電極反應：Cu－2e－===Cu2＋【答案】D【解析】左池為原電池，右池為電解池。A項，電子不能通過電解質(zhì)溶液，即不能實現(xiàn)電極Ⅳ→電極Ⅲ；B項，電極 Ⅰ 發(fā)生氧化反應：Zn－2e－===Zn2＋；C項，電極Ⅳ：Cu2＋＋2e－===Cu。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(zhì)，用電解法制備高純度的鎳，下列敘述中正確的是(　　)A．陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式為：Ni2＋＋2e－===NiB．電解過程中，陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量相等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只有Cu和Pt【答案】D【解析】本題為“電解精煉銅”的遷移應用，A項，陽極應發(fā)生氧化反應。C項，溶液中的陽離子主要為Ni2＋，根據(jù)金屬原子的還原性和金屬陽離子的氧化順序，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，陰極反應為Ni2＋＋2e－===Ni，Fe2＋、Zn2＋在該條件下不得電子。比較兩電極反應，因Zn、Fe、Ni的相對原子質(zhì)量不等，當兩極通過相同的電量時，陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不等。5．關于電解氯化鈉水溶液(鐵做陰極、石墨做陽極)，下列敘述正確的是(　　)A．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色B．若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黃色C．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉D．電解一段時間后，將全部電解液轉移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性【答案】B【解析】電解食鹽水時發(fā)生的反應：陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極：2H＋＋2e－===H2↑總反應：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑對照分析選項，C錯誤；陽極附近的溶液中會溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后發(fā)生反應：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕黃色，B正確；陰極附近產(chǎn)生大量的OH－，滴加酚酞后變紅色，A錯誤；電解后生成NaOH，溶液呈堿性，D錯誤。6．某學生按右圖裝置進行實驗，下列說法不正確的是(　　)A．A池為原電池，B池為電解池B．石墨棒C2為陰極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑C．石墨棒C1附近可觀察到溶液呈紅色D．當C2極析出224 mL氣體(標準狀況)時，鋅電極的質(zhì)量減少0.65 g【答案】C【解析】C2極附近溶液呈堿性，使酚酞顯紅色。7．某興趣小組設計如下圖微型實驗裝置。實驗時，先斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，斷開K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉。下列有關描述正確的是(　　)A．斷開K2，閉合K1時，總反應的離子方程式為：2H＋＋2Cl－Cl2↑＋H2↑B．斷開K2，閉合K1時，石墨電極附近溶液變紅C．斷開K1，閉合K2時，銅電極上的電極反應式為：Cl2＋2e－===2Cl－D．斷開K1，閉合K2時，石墨電極做正極【答案】D【解析】解答本題時應特別注意，金屬Cu在電解池和原電池中作何種電極。當斷開K2，閉合K1時為電解池，由于兩極都有氣泡冒出，故相當于惰性電極電解飽和食鹽水，故銅作陰極而石墨作陽極，陽極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，電池總反應的離子方程式為2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，A、B都錯；當斷開K1，閉合K2時組成原電池，銅作負極而石墨做正極，故C錯而D正確。8．用惰性電極電解硫酸銅溶液，整個過程轉移電子的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氣體總體積的關系如圖所示(氣體體積均在相同狀況下測定)。欲使溶液恢復到起始狀態(tài)，可向溶液中加入(　　)A．0.1 mol CuO B．0.1 mol CuCO3C．0.1 mol Cu(OH)2D．0.05 mol Cu2(OH)2CO3【答案】D【解析】根據(jù)圖像和電解原理，O～P段電解反應的化學方程式為：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，P～Q段電解反應的化學方程式為：2H2O2H2↑＋O2↑，所以溶液中應加入CuO：＝0.1 mol，H2O：＝0.05 mol，分析四個選項，加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3合適。9．將0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL的溶液，用石墨做電極電解一段時間后，在一極析出0.3 mol Cu，此時在另一極收集到氣體體積為(標況)(　　) A．4.48 L B．5.6 LC．6.72 L D．7.84 L【答案】D【解析】陰極反應的先后順序為Ag＋＋e－===Ag、Cu2＋＋2e－===Cu，根據(jù)題意陽極生成0.2 mol銀、0.3 mol Cu，轉移電子0.8 mol；陽極反應的先后順序為2Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，生成氯氣0.3 mol，轉移電子0.6 mol，所以4OH－－4e－===2H2O＋O2↑反應轉移電子0.2 mol，生成氧氣0.05 mol；陽極生成氣體的總量為0.35 mol，體積為(標況)7.84 L。 10．用Pt電極電解含有0.1 mol Cu2＋和0.1 mol X3＋的溶液，陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與電路中通過電子的物質(zhì)的量n(mol)的關系如圖所示。則離子的氧化能力由大到小的排列正確的是(　　)A．Cu2＋>X3＋>H＋ B．H＋>X3＋>Cu2＋C．X3＋>H＋>Cu2＋ D．Cu2＋>H＋>X3＋【答案】D【解析】本題的解題信息在圖像中，開始通電就有固體析出，且通過0.2 mol電子后，就再沒有固體析出了，說明是Cu2＋放電的結果，X3＋不放電。故正確答案為D。11．Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理論設計的制取Cu2O的電解池示意圖如圖，電解總反應為：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列說法正確的是(　　)A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣B．銅電極發(fā)生還原反應C．銅電極連接直流電源的負極D．當有0.1 mol電子轉移時，有0.1 mol Cu2O生成【答案】A【解析】由電解總反應方程式可知，Cu參加了反應，所以Cu做電解池的陽極，發(fā)生氧化反應，B選項錯誤；石墨做陰極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，A選項正確；陽極與電源的正極相連，C選項錯誤；陽極反應式為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，當有0.1 mol 電子轉移時，有0.05 mol Cu2O生成，D選項錯誤。12．三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SO可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是(　　)A．通電后中間隔室的SO向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負極反應為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負極區(qū)溶液pH降低D．當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成【答案】B【解析】A項正極區(qū)發(fā)生的反應為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SO向正極遷移，正極區(qū)溶液的pH減小。B項負極區(qū)發(fā)生的反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陰離子增多，中間隔室的Na＋向負極遷移，故負極區(qū)產(chǎn)生NaOH，正極區(qū)產(chǎn)生H2SO4。C項由B項分析可知，負極區(qū)產(chǎn)生OH－，負極區(qū)溶液的pH升高。D項正極區(qū)發(fā)生的反應為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，當電路中通過1 mol電子的電量時，生成0.25 mol O2。13．用右圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的(　　)A．用石墨做陽極，鐵做陰極B．陽極的電極反應式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2OC．陰極的電極反應式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．除去CN－的反應：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O【答案】D【解析】A．若鐵做陽極，則鐵失電子生成Fe2＋，則CN－無法除去，故鐵只能作陰極，A項正確；B．陽極Cl－放電生成ClO－，Cl的化合價升高，故在陽極發(fā)生氧化反應，又已知該溶液呈堿性，B項正確；C．陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應，在堿性條件下，H2O提供陽離子(H＋)，C項正確；D．由于溶液呈堿性，故除去CN－，發(fā)生的反應為2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D項錯誤。14．用石墨電極電解100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標準狀況下)，原混合溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為(　　)A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1【答案】A【解析】根據(jù)題設條件，兩極上電極反應式為陰極：首先Cu2＋＋2e－===Cu，然后2H＋＋2e－===H2↑；陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。既然陰極上收集到H2，說明Cu2＋已完全放電，根據(jù)電子守恒，陰極上Cu2＋、H＋得電子總數(shù)應等于OH－失電子總數(shù)。析出0.1 mol H2獲得0.2 mol電子，析出0.1 mol O2失去0.4 mol電子，所以有0.1 mol Cu2＋放電，獲得0.2 mol電子，c(Cu2＋)＝0.1 mol/0.1 L＝1 mol·L－1。15．體積為1 L，物質(zhì)的量濃度均為0.1 mol·L－1的CuSO4和NaCl混合溶液中，用石墨電極進行電解。電解過程中，溶液pH隨時間t變化的曲線如圖。則下列說法正確的是(　　) A．AB段pH增大是因為電解NaCl溶液生成NaOH的緣故B．BC段在陽極共析出3.2 g 銅C．整個過程中陽極先產(chǎn)生Cl2，后產(chǎn)生O2D．至C點陰極上共逸出氣體1.68 L(標準狀況)【答案】C【解析】CuSO4和NaCl的物質(zhì)的量均是0.1 mol，電解分3個階段：AB段：陽極：0.1 mol氯離子失0.1 mol電子，陰極：0.05 mol銅離子得0.1 mol電子，由于銅離子水解使溶液酸性減弱，銅離子濃度逐漸減小，溶液pH值逐漸增大；BC段：陽極：0.1 mol氫氧根離子失0.1 mol電子(來源于水的電離)，陰極：0.05 mol銅離子再得0.1 mol電子，由于氫氧根離子消耗，溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH值迅速減小；CD段：陽極：氫氧根離子失去電子，陰極：氫離子得到電子，開始電解水，溶液中氫離子濃度逐漸增大，pH值減小。根據(jù)以上分析可知AB段pH增大是因為電解氯化銅，銅離子水解使溶液酸性減弱，銅離子濃度逐漸減小，溶液pH值逐漸增大，A錯誤；BC段在陰極上析出銅的質(zhì)量是0.05 mol×64g/mol＝3.2 g，B錯誤；陽極先發(fā)生2Cl－－2e－===Cl2↑，后發(fā)生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C正確；根據(jù)以上分析可知至C點陰極上只有銅生成，沒有氣體放出，D錯誤。16．右圖中的A為直流電源，B為浸透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(fā)現(xiàn)B上的c點顯紅色。請?zhí)羁眨?/span>(1)電源A中a為________極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應方程式為：______________。(3)欲在電鍍槽中實現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K點，使c、d兩點短路，則電極e上發(fā)生的反應為：______________，電極f上發(fā)生的反應為：______________________，槽中盛放的電鍍液可以是________或________(只要求填兩種電解質(zhì)溶液)。【答案】(1)正(2)2NaCl＋2H2O電解,H2↑＋Cl2↑＋2NaOH(3)Zn－2e－===Zn2＋；Zn2＋＋2e－===Zn；；ZnSO4溶液；Zn(NO3)2溶液【解析】(1)根據(jù)c點酚酞變紅，則該極的反應為：2H＋＋2e－===H2↑，即該極為陰極，與電源的負極相連，所以a是正極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應方程式為：2NaCl＋2H2O電解,H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)c、d兩點短路后，e為陽極，反應為：Zn－2e－===Zn2＋，陰極上鍍鋅，則陰極反應為Zn2＋＋2e－===Zn，電解液用含鍍層離子的電解質(zhì)溶液，所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。17．用如下圖所示的裝置進行電解，通電一會兒，發(fā)現(xiàn)濕潤的淀粉KI試紙的C端變?yōu)樗{色。(1)E為電源的________極，F為電源的________極。(2)A中發(fā)生反應的化學方程式為_____________________。(3)在B中觀察到的現(xiàn)象是____________________。(4)D端的電極反應式為__________________________。【答案】(1)負；正(2)4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑(3)銅片溶解，石墨電極上有氣體生成，溶液中有藍色沉淀生成(4)2H＋＋2e－===H2↑【解析】　本題實質(zhì)上是三個電解裝置串聯(lián)，首先判斷電源的正、負極，E為負極，F為正極。A中是以Pt為陽極、Fe為陰極電解AgNO3溶液。B中Cu為陽極，發(fā)生的反應為：Cu－2e－===Cu2＋，石墨為陰極，發(fā)生的電極反應為：2H＋＋2e－===H2↑，由于水電離出的H＋放電，所以溶液中的c(OH－)>c(H＋)，故溶液中有氫氧化銅藍色沉淀生成。D端為陰極，發(fā)生電極反應為：2H＋＋2e－===H2↑。18．如圖所示，U形管內(nèi)盛有100 mL 的溶液，按要求回答下列問題：(1)打開K2，閉合K1，若所盛溶液為CuSO4溶液：則A為________極，A極的電極反應式為______________________。若所盛溶液為KCl溶液：則B極的電極反應式為________________。(2)打開K1，閉合K2，若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，則A電極附近可觀察到的現(xiàn)象是________________________，Na＋移向________極(填A、B)；總反應化學方程式是____________________。(3)如果要用電解的方法精煉粗銅，打開K1，閉合K2，電解液選用CuSO4溶液，則A電極的材料應換成是________(填“粗銅”或“純銅”)，反應一段時間后電解質(zhì)溶液中Cu2＋的濃度將會________(填“增大”、“減小”、“不變”)。【答案】(1)負；Zn－2e－===Zn2＋；2H2O＋O2＋4e－===4OH－(2)A極上有氣泡，電極附近溶液變紅；A；2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)純銅；減小【解析】（1）打開K2，閉合K1，該裝置為原電池，A極的Zn易失電子作負極、B極的C作正極，B電極上銅離子得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為Cu2++2e-═Cu；若所盛溶液為KCl溶液，B電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極發(fā)生有為O2+2H2O+4e-=4OH-；電解質(zhì)溶液中陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，所以鉀離子向正極B移動，故答案為：負；Cu2++2e-═Cu；O2+2H2O+4e-=4OH-；B；（2）打開K1，閉合K2，該裝置是電解池，A為陰極、B為陽極，若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液，①A電極上水得電子生成氫氣，同時溶液中還生成OH-，導致A極附近溶液堿性增強，溶液變紅色，所以A電極上看到的現(xiàn)象是產(chǎn)生無色氣泡，溶液變紅色，B電極上氯離子放電生成氯氣，電池反應式為2NaCl+2H2O  電解  2NaOH+H2↑+Cl2↑；故答案為：產(chǎn)生無色氣泡，溶液變紅色；2NaCl+2H2O  電解  2NaOH+H2↑+Cl2↑；②反應一段時間后打開K2，若忽略溶液的體積變化和氣體的溶解，B極產(chǎn)生氣體的體積（標準狀況）為11.2mL，根據(jù)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑得c（NaOH）=(0.0112L/22.4L/mol)×2/0.1L=0.01mol/L，則溶液的pH=12，電解過程中陽極上析出氯氣、陰極上析出氫氣，所以相當于析出HCl，若要使電解質(zhì)溶液恢復到原狀態(tài)，根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)應該是HCl，故答案為：12；HCl；（3）如要用電解方法精煉粗銅，打開K1，閉合K2，電解液選用CuSO4溶液，粗銅作陽極、純銅作陰極，所以A應該是純銅、B為粗銅，溶解的Cu小于析出的Cu，所以溶液中銅離子濃度減小，故答案為：純銅；減?。?/span>  

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第二節(jié) 電解池

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