?第2課時　電解原理的應(yīng)用



電解飽和食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣

實驗
步驟
及裝
置
在U形管里裝入飽和食鹽水，插入一根石墨棒做陽極，一根石墨棒做陰極。同時向兩邊管里各滴入幾滴酚酞溶液，接通直流電源并用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗陽極放出的氣體

實驗現(xiàn)象
陽極產(chǎn)生黃綠色、有刺激性氣味的氣體，濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍；陰極附近溶液變紅，收集陰極放出的氣體，將氣體點燃時發(fā)生爆鳴
現(xiàn)象分析
在飽和食鹽水中，存在Na＋、Cl－、H＋、OH－，通電后，Na＋、H＋移向陰極，由于H2O電離出的H＋比Na＋得電子能力強，H＋先放電；Cl－、OH－移向陽極，由于Cl－比OH－失電子能力強，Cl－先放電。溶液中發(fā)生如下反應(yīng)：
陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極：2H＋＋2e－===H2↑
總反應(yīng)：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑


銅的電解精煉

目的
冶煉銅礦石所獲得的銅是粗銅，含雜質(zhì)多，這些雜質(zhì)的存在使銅的導(dǎo)電能力減弱，不能用于工業(yè)生產(chǎn)，必須通過電解法除去這些雜質(zhì)以得到精銅

續(xù)表

裝置

電極材料
陽極：粗銅；陰極：精銅
電解質(zhì)溶液
硫酸酸化的CuSO4溶液
電極
反應(yīng)
式及
電極
產(chǎn)物
分析
陽極
Zn－2e－===Zn2＋
Fe－2e－===
Fe2＋
Ni－2e－===Ni2＋
Cu－2e－===
Cu2＋
粗銅中除銅外還含有少量較活潑的Zn、Fe、Ni以及不如銅活潑的Au、Ag、Pt等。Cu失電子形成Cu2＋時，Zn、Fe、Ni等優(yōu)先放電，形成Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等進入電解質(zhì)溶液；比銅活動性差的Au、Ag、Pt等不發(fā)生反應(yīng)，以金屬單質(zhì)的形式沉積在陽極區(qū)，從而形成陽極泥
陰極
Cu2＋＋2e－===Cu
電解過程中，Cu2＋比H＋、Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等優(yōu)先在陰極放電而析出，Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等則留在溶液中

電鍍——鐵釘鍍銅

概念
應(yīng)用電解原理，在金屬表面鍍上一薄層金屬或合金的方法
目的
增強金屬的抗腐蝕能力、耐磨性或改善金屬制品的外觀
實質(zhì)
電鍍是電解原理的一種重要應(yīng)用
構(gòu)成條
件(以
在鐵釘
上鍍銅
為例)
陰極
待鍍的金屬制品：鐵釘
陽極
鍍層金屬：銅
電鍍液
含有鍍層金屬離子的鹽溶液：CuSO4溶液
裝置圖

電極反應(yīng)
陽極：Cu－2e－===Cu2＋
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu


1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(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，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)做陽極。(　　)
(3)電解法精煉粗銅，用純銅做陽極。(　　)
(4)電解法精煉粗銅時，電解質(zhì)溶液中各離子濃度一定不變。(　　)
(5)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)√
2．用石墨做電極電解CuCl2和KCl的混合溶液，電解初期陰極和陽極析出的物質(zhì)分別是(　　)
A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2
C．H2、O2 D．Cu、O2
答案　B
解析　本題考查離子放電順序，溶液中的離子有Cu2＋、K＋、H＋、Cl－、OH－五種離子，得電子能力：Cu2＋>H＋>K＋，失電子能力：Cl－>OH－，所以電解初期：陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，故選B。
3．在冶金工業(yè)中，常用電解法得到鈉、鎂、鋁等金屬，其原因是(　　)
A．都是輕金屬 B．都是活潑金屬
C．成本低廉 D．化合物熔點較低
答案　B
解析　金屬冶煉方法選取的主要依據(jù)是金屬的活動性強弱，不活潑的金屬可以用熱分解法制備，如加熱氧化汞；比較活潑的金屬用熱還原法制備，如用焦炭煉鐵；活潑的金屬離子很難被其他還原劑還原，只能用電解方法制備。由于鈉、鎂、鋁是活潑金屬，所以只能用電解法。
4．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．電解時以精銅做陽極
B．電解時陰極發(fā)生氧化反應(yīng)
C．粗銅連接電源負極，其電極反應(yīng)是Cu－2e－===Cu2＋
D．電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥
答案　D
解析　電解精煉銅時，粗銅應(yīng)作陽極，精銅作陰極，故A錯誤；陽極與電池的正極相連發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極與電池的負極相連發(fā)生還原反應(yīng)，故B錯誤；粗銅連接電源的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故C錯誤；金屬的活動性順序為Zn＞Fe＞Cu＞Ag＞Pt，因此Ag、Pt不會放電，以單質(zhì)形式沉積下來，故D正確。
5．下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是(　　)
A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵做陽極
B．電解法精煉粗銅，用純銅做陰極
C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)做陰極
D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅做陽極
答案　A
解析　電解池的陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)。電解熔融的Al2O3制Al時，若用Fe作陽極，會發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，陽極損耗嚴重且時間稍長Fe2＋移動到陰極上發(fā)生反應(yīng)Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不純。

探究一　工業(yè)電解食鹽水制備燒堿

工業(yè)電解食鹽水得到NaOH、H2和Cl2，首先H2和Cl2要分開收集，兩者不能混合，Cl2也不能與NaOH溶液接觸(若接觸會生成NaCl和NaClO)，那么工業(yè)上是如何做到的呢？

工業(yè)電解食鹽水制NaOH、H2和Cl2
——氯堿工業(yè)
由陽極(金屬鈦網(wǎng))、陰極(碳鋼網(wǎng))、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺電解槽由若干個單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。如圖表示一個單元槽的示意圖。

陽離子交換膜的作用：將電解槽隔成陰極室和陽極室，它只允許陽離子(Na＋)和H2O通過，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和氣體通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。
電解總方程式：


食鹽水的精制
若食鹽水沒有精制就加入陰極區(qū)，食鹽水中的雜質(zhì)Mg2＋和Ca2＋就會與陽極區(qū)生成的OH－結(jié)合生成Mg(OH)2和Ca(OH)2堵塞陽離子交換膜的膜孔，使Na＋不能進入陰極區(qū)，造成工業(yè)生產(chǎn)事故，因此加入陰極區(qū)的食鹽水加入前應(yīng)先精制，其精制過程如下：


1．取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯做電極，如圖所示，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圓呈淺紅色。則下列說法錯誤的是(　　)

A．b電極是陰極
B．a(chǎn)電極與電源的正極相連接
C．電解過程中，水是氧化劑
D．b電極附近溶液的pH變小
答案　D
解析　用惰性電極電解飽和NaCl溶液，其電極反應(yīng)式分別為陰極2H＋＋2e－===H2↑，陽極2Cl－－2e－===Cl2↑，由于a電極與試紙接觸處出現(xiàn)了雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圓呈淺紅色，則a電極為電解池的陽極，產(chǎn)生的Cl2與水反應(yīng)生成HCl和HClO，HCl使pH試紙顯紅色，HClO具有漂白性，使pH試紙褪色；b電極為陰極，H＋得電子產(chǎn)生H2，H＋來源于H2O的電離，因此在b電極附近又同時生成了OH－，因此b電極附近溶液的pH增大。
2．工業(yè)電解飽和食鹽水制燒堿時必須阻止OH－移向陽極，目前采用陽離子交換膜將兩極溶液分開(如圖)(F處加少量NaOH以增強溶液的導(dǎo)電性)。

(1)C、D分別是直流電源的兩電極，C是電源________極，D是電源________極。
(2)電解一段時間后，________由A口導(dǎo)出，________由B口導(dǎo)出。陰極附近堿性增強的原因是(用電離方程式及電極反應(yīng)式表示)
________________________________________________________________。
(3)若不采用陽離子交換膜，OH－向陽極移動，發(fā)生的反應(yīng)可用離子方程式表示為________________________________________________________________
________________________________________________________________。
答案　(1)負　正
(2)Cl2　 H2　H2OH＋＋OH－、2H＋＋2e－===H2↑
(3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
解析　(1)由Na＋移動方向知右側(cè)電極為陰極，C為電源負極，D為電源正極。
(2)左側(cè)電極產(chǎn)生Cl2，右側(cè)電極電解水電離出的H＋產(chǎn)生H2和NaOH。
(3)若不采用陽離子交換膜，OH－移向陽極與Cl2發(fā)生反應(yīng)。
探究二　銅的電解精煉與電鍍

工業(yè)上用電解法除精煉銅外還可以精煉Ag、Ni等金屬，除鍍銅外，還可以電鍍Zn等，那么如何設(shè)計電鍍池和電解精煉裝置呢？

電解池和電解精煉的設(shè)計方法




(1)電鍍過程中電解質(zhì)溶液的濃度幾乎不變；而電解精煉過程中電解質(zhì)溶液的濃度減小，由于形成陽極泥，一般是陽極失重大于陰極增重。
(2)利用電解原理還可以冶煉K、Na、Ca、Mg、Al等金屬。如：
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
還可以制KClO3、H2O2、K2S2O8等化工產(chǎn)品等。

3．粗銅中除含有銅以外，還有少量鋅、鐵、銀、鎳(已知還原性：Fe>Ni>Cu)，在如圖所示的裝置中，用純銅和粗銅作為兩電極進行電解，下列有關(guān)敘述中，正確的是(　　)

A．可檢測到電解液中有Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋
B．可檢測到電解液中有Fe3＋、Zn2＋、Ag＋
C．電解過程中，溶液中的銅離子濃度保持不變
D．通電一段時間后，取出兩電極，稱得粗銅極減小的質(zhì)量等于純銅極增加的質(zhì)量
答案　A
解析　粗銅上的鋅、鐵、銅、鎳失電子生成Zn2＋、Fe2＋、Cu2＋、Ni2＋，銀以單質(zhì)形式沉積于陽極底部形成陽極泥。溶液中的銅離子濃度略有減小，粗銅極減小的質(zhì)量不一定等于純銅極增加的質(zhì)量。
4．如圖裝置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變)，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色。請回答：

(1)B極是電源的________極，一段時間后，甲中溶液顏色________，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，這表明氫氧化鐵膠體粒子帶________電荷(填“正”或“負”)，在電場作用下向________極移動(填“X”或“Y”)。
(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時，對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為________。
(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應(yīng)該是________(填“鍍層金屬”或“鍍件”)，電鍍液是________(填化學(xué)式)溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(此時乙中溶液的體積為500 mL)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為________，甲中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。
(4)若將C電極換為鐵，其他裝置都不變，則甲中發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________。
答案　(1)負　逐漸變淺　正　Y　(2)1∶2∶2∶2
(3)鍍件　 AgNO3　5.4 g　變小　(4)Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋
解析　將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，說明F極附近溶液顯堿性，可知氫離子在該電極放電，所以F極是陰極，B為電源負極、A為電源正極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽極。
(1)由上述分析可知，B極是電源的負極；C、D電極發(fā)生的電極反應(yīng)分別為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋濃度逐漸減小，故甲中溶液顏色逐漸變淺；Y極是陰極，該電極附近顏色逐漸變深，說明氫氧化鐵膠體粒子向該電極移動，異種電荷相互吸引，所以氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷。
(2)C、D、E、F電極發(fā)生的電極反應(yīng)分別為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、Cu2＋＋2e－===Cu、2Cl－－2e－===Cl2↑、2H＋＋2e－===H2↑，當(dāng)各電極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量均為1 mol時，生成單質(zhì)的物質(zhì)的量分別為0.25 mol、0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol，所以單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2∶2。
(3)電鍍裝置中，鍍層金屬必須作陽極，鍍件作陰極，所以H應(yīng)該是鍍件，電鍍液含有鍍層金屬陽離子，故電鍍液為AgNO3溶液；當(dāng)乙中溶液的pH為13，即c(OH－)＝0.1 mol·L－1時(此時乙中溶液的體積為500 mL)，根據(jù)電極反應(yīng)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，則放電的氫離子的物質(zhì)的量為0.1 mol·L－1×0.5 L＝0.05 mol，即轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.05 mol，H極的電極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag，則可知此時丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為108 g·mol－1×0.05 mol＝5.4 g；由甲中C、D兩極的電極反應(yīng)式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、Cu2＋＋2e－===Cu可知，電解過程中溶液中氫離子濃度增大，則甲中溶液的pH變小。
(4)若將C電極換為鐵，則陽極鐵失電子，陰極銅離子得電子，電解池總反應(yīng)式為Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋。

有關(guān)電解計算的類型及方法
(1)常見計算類型
①兩極產(chǎn)物的定量計算(求析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積等)。
②相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計算。
③求某元素的化合價或確定物質(zhì)的化學(xué)式。
④根據(jù)電荷量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量等。
(2)解答此類題的常用方法
①根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物等類型的計算，其依據(jù)是轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同。
②根據(jù)總反應(yīng)計算：先寫出電極反應(yīng)，再寫出總反應(yīng)，最后根據(jù)總反應(yīng)列比例式求解。
③關(guān)系式法計算：根據(jù)電子守恒建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關(guān)系式。
本課小結(jié)

課時作業(yè)
一、選擇題(本題共7小題，每小題只有1個選項符合題意)
1．關(guān)于電解NaCl溶液，下列敘述正確的是(　　)
A．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉
B．若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈現(xiàn)棕色
C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈現(xiàn)無色
D．電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈現(xiàn)中性
答案　B
解析　電解NaCl溶液的方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，陽極得到Cl2，陰極得到H2，A項錯誤；向陽極附近的溶液中滴入KI溶液，由于I－比Cl－更容易失電子，故2I－－2e－===I2，溶液呈棕色，B項正確；由于陰極區(qū)2H＋＋2e－===H2↑，消耗了H＋，造成陰極區(qū)c(OH－)相對增大，滴入酚酞溶液，溶液變紅，C項錯誤；電解后的溶液實質(zhì)上是NaOH、NaCl和NaClO的混合溶液，呈堿性，D項錯誤。
2．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt雜質(zhì)，已知：離子的氧化性按Cu2＋、Ni2＋、Fe2＋順序減弱，則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(yīng)，電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni
B．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　陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以A錯誤；溶液中的陽離子主要為Ni2＋，所以C錯誤；根據(jù)金屬原子的還原性和金屬陽離子的氧化性順序，陽極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Cu、Pt在該條件下不失電子，所以D正確；陰極反應(yīng)為Ni2＋＋2e－===Ni，F(xiàn)e2＋、Zn2＋在該條件下不得電子。比較兩電極反應(yīng)，因Zn、Fe、Ni的相對原子質(zhì)量不相等，當(dāng)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)量不相等，所以B錯誤。
3．在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計正確的是(　　)
A．鋅做陽極，鐵制品做陰極，溶液中含有鋅離子
B．鉑做陰極，鐵制品做陽極，溶液中含有鋅離子
C．鐵做陽極，鐵制品做陰極，溶液中含有亞鐵離子
D．鋅做陰極，鐵制品做陽極，溶液中含有亞鐵離子
答案　A
解析　根據(jù)電鍍原理，應(yīng)用鍍層金屬做陽極，鍍件做陰極，含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液做電鍍液。
4．下列關(guān)于電解精煉銅與電鍍的說法正確的是(　　)
A．電解精煉銅時，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，電路中每通過2 mol e－，陽極就會溶解64 g銅
B．電解精煉銅時，陽極為粗銅，陰極為精銅，電解過程中電解質(zhì)溶液不需要更換
C．在鐵制器皿上鍍鋁，熔融氧化鋁做電解質(zhì)，鐵制器皿做陰極，鋁棒做陽極
D．電鍍過程中電鍍液需要不斷更換
答案　C
解析　電解精煉銅時，陽極為粗銅，比銅活潑的金屬也會反應(yīng)，電路中每通過2 mol e－，陽極溶解的銅的質(zhì)量小于64 g，A項錯誤；電解精煉銅時，比銅活潑的金屬在陽極也會失去電子，而陰極上只有銅離子得到電子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)，溶液中銅離子濃度減小，因此在電解精煉過程中，需要更換電解質(zhì)溶液，B項錯誤；在鐵制器皿上鍍鋁，不能用含有鋁離子的溶液充當(dāng)電解質(zhì)溶液，這樣氫離子先得到電子，不能達到鍍鋁的目的，應(yīng)用熔融氧化鋁做電解質(zhì)，鐵制器皿做陰極，鋁棒做陽極，C項正確；電鍍的實質(zhì)是在電能的作用下，將陽極上的金屬轉(zhuǎn)移到陰極上，因此電鍍液不需要更換，D項錯誤。
5. 如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關(guān)說法中錯誤的是(　　)

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
答案　C
解析　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正確；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正確；C項電解反應(yīng)式不正確，H＋來自水，在離子方程式中用水表示，正確的離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，C錯誤；電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，D正確。
6．電解硫酸銅溶液要達到如下三個要求：①陽極質(zhì)量減小，②陰極質(zhì)量增加，③電解過程中Cu2＋濃度不變。則可選用的電極是(　　)
A．石墨做陽極，鐵做陰極
B．粗銅(含F(xiàn)e、Ni、Zn)做陽極，精銅做陰極
C．精銅做陽極，鐵做陰極
D．鐵做陽極，精銅做陰極
答案　C
解析　本題中所述的電解過程實際就是電鍍過程：陽極質(zhì)量減少，必須用活性金屬電極做陽極，則A選項不符合題意；由于Cu2＋的放電能力比H＋的強，陰極質(zhì)量增加，但是要使Cu2＋濃度不變，則陽極必須用精銅，所以選C。
7．如下圖為電解飽和食鹽水的簡易裝置圖，下列有關(guān)說法正確的是(　　)

A．電解一段時間后，往蛋殼內(nèi)的溶液中滴加幾滴酚酞溶液，呈紅色
B．蛋殼表面纏繞的鐵絲發(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{
D．蛋殼可阻止生成的氯氣與氫氣、氫氧化鈉溶液接觸
答案　D
解析　碳棒與電源正極相連，做陽極，溶液中的Cl－在該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)2Cl－－2e－===Cl2↑，滴加酚酞溶液，溶液顏色無變化，A錯誤；鐵絲與電源負極相連，做陰極，H＋在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣2H＋＋2e－===H2↑，B錯誤；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{，C錯誤；蛋殼相當(dāng)于隔膜，阻止氯氣與氫氣、氫氧化鈉溶液接觸，D正確。
二、選擇題(本題共4小題，每小題有1個或2個選項符合題意)
8. 納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制電解液中OH－的濃度制備納米級Cu2O的裝置如圖所示，發(fā)生的反應(yīng)為2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列說法正確的是(　　)

A．鈦電極發(fā)生還原反應(yīng)
B．陽極附近溶液的pH逐漸增大
C．離子交換膜應(yīng)采用陽離子交換膜
D．陽極反應(yīng)式是2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
答案　AD
解析　鈦電極與電源負極相連是陰極，發(fā)生氫離子得電子的還原反應(yīng)，故A正確；根據(jù)總反應(yīng)，可得陽極反應(yīng)為2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，消耗氫氧根離子，pH逐漸減小，由陽極反應(yīng)式可知離子交換膜應(yīng)采用陰離子交換膜，故B、C錯誤，D正確。
9. 某同學(xué)設(shè)計了一種利用電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置(如圖)，通電后，溶液中產(chǎn)生白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法中正確的是(　　)

A．電源中a一定為負極，b一定為正極
B．可以用NaCl作為電解質(zhì)，但不能用Na2SO4
C．A端必須用鐵做電極
D．陰極上發(fā)生的反應(yīng)是2H＋＋2e－===H2↑
答案　CD
解析　利用電解法制備Fe(OH)2，由于Fe(OH)2極易被氧化，故可利用電解過程中生成的H2排出裝置中的O2，使反應(yīng)在H2環(huán)境中發(fā)生，故B電極上必須是H＋放電，B極為陰極，b為電源負極，A錯誤、D正確；電解液可以為NaOH、NaCl、Na2SO4溶液等，故B錯誤；陽極為鐵電極，陰極可為鐵電極，也可為其他電極，C正確。
10．如圖所示，乙圖是甲圖的電解池進行電解時某個量(縱坐標(biāo)y)隨時間變化的函數(shù)圖像(各電解池都用石墨作電極，不考慮電解過程中溶液濃度變化對電極反應(yīng)的影響)，這個量y表示(　　)

A．各電解池析出氣體的體積
B．各電解池陰極質(zhì)量的增加量
C．各電解池陽極質(zhì)量的增加量
D．各電極上放電的離子總數(shù)
答案　B
解析　電解AgNO3溶液和CuSO4溶液，陽極都生成氧氣，相同時間內(nèi)析出氣體的體積應(yīng)相等，與圖乙不符，故A錯誤；電解AgNO3溶液時陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銀，電解CuSO4溶液時陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銅，相同時間內(nèi)銀的質(zhì)量增加量較大，而電解NaCl溶液時，陰、陽極都產(chǎn)生氣體，陰極質(zhì)量不變，與圖乙相符，故B正確；電解AgNO3溶液和CuSO4溶液，陽極都生成氧氣，陽極質(zhì)量不變，與圖乙不符，故C錯誤；電解NaCl溶液時，電極上放電的離子總數(shù)不為0，與圖乙不符，故D錯誤。
11．三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(yīng)為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，負極區(qū)溶液pH降低
D．當(dāng)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　題給裝置為電解池，電解池中陰離子向陽極(即題圖中正極區(qū))移動，陽極氫氧根離子放電：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，溶液中氫離子濃度增大，pH減小，A錯誤。在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋、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，通電時，氫氧根離子在陽極放電生成水和氧氣，溶液中氫離子濃度增大，考慮電荷守恒，兩膜中間的硫酸根離子會進入正極區(qū)；氫離子在陰極得電子生成氫氣，溶液中氫氧根離子濃度增大，考慮電荷守恒，兩膜中間的鈉離子會進入負極區(qū)，故可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品，B正確。題圖中負極即為陰極，氫離子在陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成氫氣，C錯誤。每生成1 mol氧氣轉(zhuǎn)移4 mol電子，當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.25 mol的O2生成，D錯誤。
三、非選擇題(本題共2小題)
12．如圖所示，甲、乙為相互串聯(lián)的兩個電解池。

(1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，則A電極名稱為________極，電極材料是________，電極反應(yīng)式為____________________，電解質(zhì)溶液可以是______________________________。
(2)乙池中鐵極電極反應(yīng)式為____________________________。
在乙池中滴入少量酚酞溶液，開始電解一段時間后，鐵極附近呈________色。
(3)若將乙中的石墨電極改為銀電極，則乙池為________裝置，電解一段時間后，溶液的濃度________，現(xiàn)象是________________________________________________________________。
答案　(1)陰　精銅　Cu2＋＋2e－===Cu　CuCl2溶液(含Cu2＋的溶液即可)
(2)Ag＋＋e－===Ag　無
(3)電鍍　不變　鐵表面附著一層光亮的金屬
解析　(1)本題考查銅的精煉。陽極材料為粗銅，陰極材料為精銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。
(2)明確石墨做陽極，鐵做陰極。
(3)考查電鍍池，陽極為鍍層金屬，陰極為鍍件，電鍍液含鍍層金屬離子。
13．(1)以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(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，由有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體做電解液時，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)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為____________________。若改用AlCl3水溶液做電解液，則陰極產(chǎn)物為________。
答案　(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
(2)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B
(3)負　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2
解析　(1)鋁材為陽極且鋁材表面形成氧化膜，在酸性環(huán)境中的陽極反應(yīng)為2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。
(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，故鋼制品做陰極，與電源負極相連。由于電鍍過程中“不產(chǎn)生其他陽離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng)”，Al元素在熔融鹽中以Al2Cl和AlCl形式存在，則電鍍過程中陰極電極反應(yīng)式為4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。水溶液中得電子能力Al3＋

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