電解原理的應(yīng)用學(xué) 習(xí) 任 務(wù)1．通過對氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析，認(rèn)識電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化。2．建立電解應(yīng)用問題的分析思維模型和電解相關(guān)計算的思維模型，加深對電解原理的理解和應(yīng)用。一、電解飽和食鹽水1．氯堿工業(yè)(1)概念：習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。(2)原理①通電前，氯化鈉溶液中含有的離子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。通電時，移向陽極的離子是Cl－、OH－，移向陰極的離子是Na＋、H＋。②陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；因H＋放電，促進了水的電離，使陰極區(qū)溶液顯堿性。③電解的總反應(yīng)式化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；離子方程式為2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程①離子交換膜電解槽②離子交換膜的作用：只允許Na＋等陽離子通過，不允許Cl－、OH－等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液反應(yīng)而影響氫氧化鈉溶液的產(chǎn)量和質(zhì)量。微點撥：氯堿工業(yè)規(guī)律的記憶口訣：氫氣燒堿出陰極，氯氣陽極相隔離。①因為陽極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物H2會發(fā)生反應(yīng)，Cl2和NaOH會發(fā)生反應(yīng)，因此工業(yè)上常用特殊的電解槽電解飽和食鹽水，一般用陽離子交換膜將電解槽分隔成兩部分，以避免電解產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)。②陽極區(qū)Cl－放電生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水會使陽極區(qū)呈酸性。　如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關(guān)說法中不正確的是(　　)A．裝置中出口①處的物質(zhì)是氯氣，出口②處的物質(zhì)是氫氣B．該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過C．裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑D．該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C　[由圖看出①處為電解池陽極產(chǎn)生氯氣，②處為電解池陰極產(chǎn)生氫氣，A對；該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過，能防止氯氣與堿反應(yīng)，且在陰極區(qū)得到濃度較高的燒堿溶液，B對；電解飽和食鹽水有燒堿生成且H2O應(yīng)寫化學(xué)式，C錯；電解裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，D對。]二、電鍍1．電鍍的概念：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。電鍍的主要目的是使金屬增強抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。2．某電鍍銅實驗裝置(電鍍池)如圖所示。請回答下列問題：(1)銅片為鍍層金屬，與直流電源的正極相連，作陽極；鐵件為待鍍金屬，與直流電源的負(fù)極相連，作陰極；硫酸銅溶液為電鍍液，含有鍍層金屬離子。(2)陽極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋；陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。(3)可觀察到的現(xiàn)象是鐵件表面鍍一層紅色的銅，銅片不斷溶解。(4)硫酸銅溶液濃度的變化是不變。3．電鍍的特點是陽極參與電極反應(yīng)，電鍍過程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。微點撥：(1)電鍍規(guī)律記憶口訣：鍍層陽極待鍍陰，鍍層離子溶液跟。我與電解共原理，濃度不變要記真。(2)電鍍特點：“1多、1少、1不變”?！?多”是指陰極上有鍍層金屬沉積，“1少”是指陽極上有鍍層金屬溶解，“1不變”是指電解質(zhì)溶液的濃度不變。　在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計正確的是(　　)A．鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B．鉑作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子C．鐵作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D．鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有亞鐵離子A　[電鍍原理是鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，含有鍍層金屬陽離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液。]三、電解精煉銅1．粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進行精煉。電解池的構(gòu)成是用粗銅作陽極，用純銅作陰極，用硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液。2．陽極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等；陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。3．電解精煉銅的原理：粗銅中比銅活潑的金屬鋅、鐵等，失去電子形成陽離子而溶解(殘留在溶液中)；比銅不活潑的金屬銀、金等，以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽的底部(形成陽極泥)；粗銅中的銅在純銅上析出。金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量鐵、鋅、銅、鉑等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(　　)A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－===NiB．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等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有銅和鉑，沒有鋅、鐵、鎳D　[電解精煉鎳時，粗鎳作陽極，純鎳作陰極，電解質(zhì)溶液中含有Ni2＋，則陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，陰極電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni，因此，電解過程中陽極減少的質(zhì)量不等于陰極增加的質(zhì)量，電解后，溶液中存在的金屬陽離子有Fe2＋、Ni2＋、Zn2＋，電解槽底部的陽極泥中只有銅和鉑，沒有鋅、鐵、鎳。]四、電冶金1．金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程，從它們的化合物中還原出來。如Mn＋＋ne－===M。2．電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉：陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極反應(yīng)式為2Na＋＋2e－===2Na；總反應(yīng)式為2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。　(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液。 (√)(2)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。 (×)(3)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)均保持不變。 (×)(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3。 (×)　利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說法正確的是(　　)A．氯堿工業(yè)中，X電極上的反應(yīng)式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂D　[氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時陽極上粗銅溶解，陰極上Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，電解質(zhì)溶液中Cu2＋濃度變?。昏F片上鍍銅時，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅。]探究電解原理的應(yīng)用模擬電解原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，實驗裝置如圖所示，裝置閉合電鍵K時，電流表的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。甲　　　　　乙　　　　丙[問題1]　哪個裝置是原電池？哪個裝置是電解池？[提示]　甲、乙構(gòu)成原電池，丙是電解池。[問題2]　a、b、c、d電極名稱分別是什么？[提示]　a是負(fù)極，b是正極，c是陽極，d是陰極。[問題3]　若模擬氯堿工業(yè)生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？[提示]　c電極用Pt或石墨，d電極用鐵絲(導(dǎo)體均可)，X溶液為飽和食鹽水。[問題4]　若模擬電鍍生產(chǎn)，在鐵件上鍍一層金屬銀，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？電極反應(yīng)式如何書寫？[提示]　c電極用Ag，d電極用Fe，X溶液為AgNO3溶液；陽極：Ag－e－===Ag＋，陰極：Ag＋＋e－===Ag。[問題5]　若模擬電解精煉銅，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？[提示]　c電極用粗銅，d電極用純銅，X溶液為CuSO4溶液。1．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　硫酸銅溶液保持不變反應(yīng)后硫酸銅溶液中混有Zn2＋等，Cu2＋濃度減小2．原電池、電解池、電鍍池的判斷方法(1)若裝置中無外加電源，則該裝置可能為原電池，然后根據(jù)原電池的構(gòu)成條件進行分析判斷。(2)若有外接直流電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池；當(dāng)陰極為金屬，陽極亦為金屬且與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子屬同種元素時，則為電鍍池。(3)若多個單池相互串聯(lián)，又有外接直流電源時，則與直流電源相連接的為電解池或電鍍池。若無外接直流電源時，較活潑的金屬電極為原電池的負(fù)極(電子輸出極)，有關(guān)裝置為原電池，其余為電鍍池或電解池。1．氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。如圖所示是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空：(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式： ________________________________________________________________________。(2)離子交換膜的作用為______________________________________________________________________________________、_____________________________________________________。(3)精制飽和食鹽水從圖中________(填“a”“b”“c”或“d”，下同)位置補充，NaOH溶液從圖中________位置流出。[解析]　(1)電解飽和食鹽水時，溶液中的H＋在陰極得到電子變?yōu)镠2逸出，使附近的水溶液顯堿性，溶液中的Cl－在陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，電解反應(yīng)的離子方程式是2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。(2)圖中的離子交換膜，只允許陽離子通過，不能使陰離子和氣體通過，這樣就可以阻止陰極溶液中的OH－進入陽極室，與Cl2發(fā)生反應(yīng)，阻止Cl－進入陰極室，使在陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH純度更高。同時可以阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。(3)隨著電解的進行，溶質(zhì)NaCl不斷消耗，所以應(yīng)該及時補充，精制飽和食鹽水從與陽極連接的圖中a位置補充，由于陰極H＋不斷放電，附近的溶液顯堿性，NaOH溶液從圖中d位置流出；水不斷消耗，所以從b口不斷加入含有少量NaOH的蒸餾水(可增強導(dǎo)電性)，從c位置流出的是稀的NaCl溶液。[答案]　(1)2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－　(2)阻止OH－進入陽極室，與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O　阻止陽極產(chǎn)生的Cl2進入陰極室，和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸　(3)a　d2．酸性條件下，六價鉻主要以Cr2O形式存在，工業(yè)上常用電解法處理含Cr2O的廢水；該法用Fe作電極電解含Cr2O的酸性廢水，隨著電解不斷進行，陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。(1)電解時能否用Cu電極來代替Fe電極？________(填“能”或“不能”)，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)電解時陽極附近溶液中Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋的離子方程式為___________________________________________________________________________。(3)若初始溶液中含有0.1 molCr2O，則生成的陽離子全部轉(zhuǎn)化成沉淀的質(zhì)量是________g。[解析]　(1)Fe作陽極時生成的Fe2＋能將Cr2O還原為低價態(tài)，而若用Cu代替Fe作陽極，則生成的Cu2＋不能將Cr2O還原至低價態(tài)，故不能用Cu電極代替Fe電極。(2)電解時陽極附近的Cr2O與Fe2＋發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cr3＋和Fe3＋，根據(jù)溶液呈酸性、電荷守恒、原子守恒和得失電子守恒可寫出其離子方程式。(3)初始溶液中0.1 molCr2O被還原為0.2 molCr3＋，同時生成0.6 mol Fe3＋，Cr3＋和Fe3＋全部沉淀時轉(zhuǎn)化為0.2 molCr(OH)3和0.6 mol Fe(OH)3，其質(zhì)量為0.2 mol×103 g·mol－1＋0.6 mol×107 g·mol－1＝84.8 g。[答案]　(1)不能　陽極產(chǎn)生的Cu2＋不能將Cr2O還原到低價態(tài)(2)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O　 (3)84.8電解原理及應(yīng)用中常見的誤區(qū)(1)當(dāng)電解過程中被電解的是水和電解質(zhì)時，電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的是H＋或OH－放電，但在書寫總反應(yīng)式時要將反應(yīng)物中的H＋或OH－均換成水。(2)鐵作電解池的陽極時，鐵并不是失去3個電子生成Fe3＋，而是失去2個電子生成Fe2＋。(3)誤認(rèn)為在金屬活動性順序表中排在氫前面的金屬陽離子一定不能放電，如：在鍍件上鍍鋅，電解質(zhì)溶液應(yīng)是含Zn2＋的濃溶液，在陰極Zn2＋得電子生成Zn，而不是H＋放電。(4)誤認(rèn)為粗銅精煉時，陰極增重與陽極減重相等。(5)電解時的氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物能與電解質(zhì)溶液中的粒子發(fā)生反應(yīng)時，應(yīng)將該粒子寫入電極反應(yīng)式中。電解的有關(guān)計算在如圖中，甲燒杯中盛有100 mL 0.50 mol·L－1AgNO3溶液，乙燒杯中盛有100 mL 0.25 mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均為質(zhì)量相同的石墨電極，如果電解一段時間后，發(fā)現(xiàn)A極比C極重1.9 g。甲　　　　　乙[問題1]　發(fā)現(xiàn)A極比C極重，說明A極和C極上分別析出什么物質(zhì)？說明電源E為正極還是負(fù)極？[提示]　A極比C極重，說明A極上有Ag析出，說明電源E是負(fù)極，則C極為陰極，C極上有銅析出。[問題2]　A極比C極重1.9 g，則A極上析出單質(zhì)的質(zhì)量為多少？C極上析出單質(zhì)的質(zhì)量為多少？[提示]　設(shè)A極析出的Ag為x mol，則對應(yīng)析出的銅為 mol(電子守恒)，即得108x－64×＝1.9，x＝0.025，則析出Ag的質(zhì)量為2.7 g，析出銅的質(zhì)量為0.8 g。[問題3]　寫出B極的電極反應(yīng)式；計算B極析出氣體的體積是多少(標(biāo)準(zhǔn)狀況)?[提示]　B極的電極反應(yīng)式： 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；根據(jù)題意可知，該過程轉(zhuǎn)移0.025 mol電子，則B極生成O2的體積V＝22.4 L/mol× mol＝0.14 L。1．計算的原則(1)陽極失去的電子數(shù)等于陰極得到的電子數(shù)。(2)串聯(lián)電路中通過各電解池的電子總數(shù)相等。(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等。2．計算的方法3．計算的步驟(1)正確書寫電極反應(yīng)式(要注意陽極材料)。(2)當(dāng)溶液中有多種離子共存時，要確定放電離子的先后順序。(3)最后根據(jù)得失電子守恒進行相關(guān)的計算。1．將1 L含有0.4 molCu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液，用惰性電極電解一段時間后，在一電極上析出19.2 gCu；此時，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．3.36 L　　B．5.6 L　　C．6.72 L　　D．13.44 LB　[陰極析出銅0.3 mol，由Cu2＋＋2e－===Cu知Cu2＋得到0.6 mol電子，根據(jù)2Cl－－2e－===Cl2↑，求出當(dāng)溶液中Cl－全部參與電極反應(yīng)時，放出Cl2 0.2 mol，失去電子0.4 mol。因此在陽極還有OH－放電，根據(jù)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑和電子守恒，在陽極有0.05 mol O2放出，即陽極共放出0.25 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下為5.6 L的氣體。]2．利用電化學(xué)原理，將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池，模擬工業(yè)電解法來處理含Cr2O廢水，如圖所示；電解過程中溶液發(fā)生反應(yīng)：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。甲　　　　　　　　乙(1)甲池工作時，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y，Y是N2O5，可循環(huán)使用。則石墨Ⅱ是電池的________極；石墨Ⅰ附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________。(2)工作時，甲池內(nèi)的NO向________(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)極移動；在相同條件下，消耗的O2和NO2的體積比為___________________。(3)乙池中Fe(Ⅰ)棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為______________________________________________________________________________________________。(4)若溶液中減少了0.01 molCr2O，則電路中至少轉(zhuǎn)移了________mol電子。(5)向完全還原為Cr3＋的乙池工業(yè)廢水中滴加NaOH溶液，可將鉻以Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知Cr(OH)3存在以下溶解平衡：Cr(OH)3(s)===Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，常溫下Cr(OH)3的溶度積Ksp＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－32，要使c(Cr3＋)降至10－5mol·L－1，溶液的pH應(yīng)調(diào)至________，比色卡對照即可。[解析]　(1)石墨Ⅱ電極通入氧氣，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，所以石墨Ⅱ是電池的正極；石墨Ⅰ電極NO2被氧化為N2O5，電極反應(yīng)式為NO2＋NO－e－===N2O5。(2)電池工作時，陰離子移向負(fù)極，所以甲池內(nèi)的NO向石墨Ⅰ極移動；電池總反應(yīng)式為4NO2＋O2===2N2O5，所以消耗的O2和NO2的體積比為1∶4。(3)乙池中的Fe(Ⅰ)棒與電池正極相連，F(xiàn)e(Ⅰ)棒是電解池陽極，所以Fe(Ⅰ)棒失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋。(4)根據(jù)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，鉻元素化合價由＋6降低為＋3；溶液中減少了0.01 molCr2O，F(xiàn)e(Ⅰ)棒需要生成0.06 mol Fe2＋，所以電路中至少轉(zhuǎn)移了0.12 mol電子。(5)c(Cr3＋)降至10－5 mol·L－1時，c(OH－)＝ mol·L－1＝10－9 mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1＝10－5 mol·L－1，所以pH＝5。[答案]　(1)正　NO2＋NO－e－===N2O5(2)石墨Ⅰ　1∶4　(3)Fe－2e－===Fe2＋　(4)0.12　(5)51．關(guān)于鍍銅和電解精煉銅，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－===CuD　[A項，電鍍時鍍件作陰極；B項，電解精煉銅時電解液成分改變，電解精煉銅時，雜質(zhì)若有比銅活潑的金屬(如鋅)，則還會發(fā)生Zn－2e－===Zn2＋的反應(yīng)。]2．以銅為電極，a mol·L－1的硫酸銅溶液作電解液，對含有鐵、鋅、銀的粗銅進行電解精煉，下列敘述中正確的是(　　)①粗銅應(yīng)與電源的負(fù)極相連；②當(dāng)有1 mol精銅析出時，就有2NA個電子通過電解質(zhì)溶液；③陰極上的反應(yīng)只有Cu2＋＋2e－===Cu；④電解結(jié)束時，c(CuSO4)<a mol·L－1；⑤雜質(zhì)銀以Ag4SO2的形式沉入電解池中形成“陽極泥”。A．②③　　B．①③⑤　　C．①②④⑤　　D．③④D　[電解精煉銅利用的是電解原理，在電解池中粗銅作陽極，與電源正極相連，根據(jù)放電順序：鋅>鐵>銅>銀，鋅、鐵、銅先后失電子變成離子，而銀沉積形成陽極泥；純銅作陰極，與電源負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，有大量銅析出，所以①⑤錯誤，③正確。電子只經(jīng)過外電路，在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的是離子的移動，②錯誤。因為陽極失電子的有鋅、鐵、銅，陰極析出的只有銅，所以隨著電解進行，銅離子的濃度逐漸減小，④正確。故選D。]3．鋁及鋁合金經(jīng)過陽極氧化，鋁表面能生成幾十微米厚的氧化鋁膜。某研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)法對鋁片表面進行氧化處理，按照如圖所示裝置連接，電解10 min后取出鋅片，用水沖洗，放在水蒸氣中封閉處理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有關(guān)說法正確的是(　　)A．電解時，電子從電源正極→導(dǎo)線→鋁極、鉛極→導(dǎo)線→電源負(fù)極B．在電解過程中，H＋向鋁片移動，SO向鉛片移動C．在電解過程中，陽極周圍溶液的pH下降D．電解的總反應(yīng)式為2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑D　[電子流向和電流流向相反，電解時電子從電源負(fù)極→導(dǎo)線→鉛極、鋁極→導(dǎo)線→電源正極，故A錯誤；在電解過程中，溶液中的H＋向陰極(鉛片)移動，SO向陽極(鋁片)移動，故B錯誤；電解時，陽極是活潑金屬時，放電的是電極本身，周圍溶液的pH基本不變，故C錯誤；陽極是活潑金屬鋁，金屬鋁在該極失電子，陰極是H＋得電子，所以電解的總反應(yīng)式可表示為2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑，故D正確。]4．研究發(fā)現(xiàn)，1 100 ℃時，加入合適的熔鹽電解質(zhì)可直接電解SiO2，電解原理為SiO2Si＋O2↑。利用如圖裝置電解SiO2(加熱裝置略去)，得到的Si直接進入鋅鎂合金形成硅鋅鎂合金，再通過真空蒸餾除去鋅鎂得到高純硅。下列說法不正確的是(　　)A．X極接正極B．通入氬氣的目的是防止高溫時氧氣氧化石墨電極C．陽極反應(yīng)式為2O2－－4e－===O2↑D．當(dāng)電路中通過0.4 mol電子時，合金質(zhì)量增加2.8 gA　[電解SiO2得到的Si直接進入鋅鎂合金形成硅鋅鎂合金，同時為防止與石墨坩堝作陽極使與之接觸的合金放電，X極應(yīng)接電源的負(fù)極，Y極應(yīng)接電源的正極，A錯誤；在陽極2O2－－4e－===O2↑，產(chǎn)生氧氣，防止高溫時氧氣氧化石墨電極，在陽極通入氬氣，B正確；陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陽極電極反應(yīng)式為2O2－－4e－===O2↑，C正確；由陰極的電極反應(yīng)式Si4＋＋4e－===Si可知，當(dāng)電路中通過0.4 mol電子時，產(chǎn)生0.1 mol Si，即合金質(zhì)量增加2.8 g,D正確。]5．某同學(xué)設(shè)計一個燃料電池(如圖所示)，目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。甲　　　乙　　　　丙根據(jù)要求回答相關(guān)問題：(1)通入氫氣的電極為________(填“正極”或“負(fù)極”)，該電極反應(yīng)式為_______________________________________________________________。(2)石墨電極為________(填“陽極”或“陰極”)，反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，________(填“鐵極”或“石墨極”)區(qū)的溶液先變紅。(3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時間，硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。精銅電極上的電極反應(yīng)式為________________________。[解析]　(1)通入氫氣的電極為負(fù)極，電解質(zhì)溶液是堿性的，該電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)石墨電極與電源的正極連接，石墨電極為陽極，反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在陰極(Fe電極)放電，破壞了附近的水的電離平衡，該區(qū)域的溶液顯堿性，因此鐵極的溶液先變紅。(3)粗銅中比銅活動性強的金屬失去電子被氧化，溶液中的銅離子得到電子被還原，因此硫酸銅溶液濃度將減?。痪~電極上的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。[答案]　(1)負(fù)極　H2－2e－＋2OH－===2H2O(2)陽極　鐵極　(3)減小　Cu2＋＋2e－===Cu  

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第二節(jié) 電解池

版本： 人教版 (2019)

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