课时训练22 电解原理的应用
1.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是(　　)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
解析:电解食盐水时发生的反应:
阳极:2Cl--2e-
Cl2↑
阴极:2H2O+2e-
H2↑+2OH-
总反应:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
对照分析选项,A错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2,滴加KI溶液后发生反应:Cl2+2I-
I2+2Cl-,溶液呈棕色,B正确;阴极附近产生大量的OH-,滴加酚酞后变红色,C错误;电解后生成NaOH,溶液呈碱性,D错误。
答案:B
2.关于镀铜和电解精炼铜,下列说法中正确的是(　　)。
A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B.电解液的成分都保持不变
C.阳极反应都只有Cu-2e-
Cu2+
D.阴极反应都只有Cu2++2e-
Cu
解析:A项电镀时镀件作阴极;B项电解精炼铜时电解液成分改变;C项电解精炼铜时,杂质若有比铜活泼的金属(如锌),则还会发生Zn-2e-
Zn2+的反应。
答案:D
3.在铁制品上镀一定厚度的锌层,以下方案设计正确的是(　　)。
A.锌作阳极,镀件作阴极,溶液中含有锌离子
B.铂作阴极,镀件作阳极,溶液中含有锌离子
C.铁作阳极,镀件作阴极,溶液中含有亚铁离子
D.锌作阴极,镀件作阳极,溶液中含有锌离子
答案:A
4.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图所示的装置,以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)。


A.a为正极,b为负极;NaClO和NaCl
B.a为负极,b为正极;NaClO和NaCl
C.a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl
D.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl
解析:电解饱和食盐水的方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,NaOH在阴极区生成,Cl2在阳极区生成,按照该学生制作的竖直的家用环保型消毒装置,若将阳极置于上方,则氯气一生成即逸出,不能与NaOH作用。显然,应将阳极置于下方,阴极置于上方,下方阳极生成的氯气通过溶液时即可很好地被阴极生成的NaOH吸收。反应为Cl2+2NaOH
NaCl+NaClO+H2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极,则b为正极。
答案:B
5.用石墨作电极,电解下列物质的溶液,其实质不是电解水的是(　　)。
A.NaNO3    B.NaOH
C.Na2SO4    D.NaCl
解析:四个选项中阳离子相同,放电顺序为H+(水)>Na+,阴离子的放电顺序为Cl->OH->含氧酸根,因此在阳极A、B、C三项均为OH-放电;而D项在阳极上为Cl-放电,故D项不是电解水。
答案:D
6.用惰性电极电解下列溶液,其中随着电解的进行,溶液pH逐渐减小的是(　　)。
①氯化钠溶液　②硫酸铜溶液　③氢氧化钠溶液　④稀硫酸　⑤稀盐酸　⑥硫酸钠溶液
A.①③⑤    B.②④⑤
C.②④    D.②④⑥
答案:C
7.用如下图甲所示装置进行实验,若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是(　　)。


A.E表示反应生成Cu的物质的量
B.E表示反应消耗H2O的物质的量
C.F表示反应生成H2SO4的物质的量
D.F表示反应生成O2的物质的量
解析:该电解池中阳极、阴极的反应式分别为:
阳极:4OH--4e-
2H2O+O2↑
阴极:2Cu2++4e-
2Cu
总反应式:2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑
从乙中所给的图像看,每转移4 mol e-,E变化为2 mol ,F变化为1 mol,因此E可表示生成Cu或消耗水或生成H2SO4的物质的量。F可表示生成O2的物质的量。
答案:C
8.如下图所示,图乙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(　　)。


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: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。
答案:C
9.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)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质,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溶液出口　　　　(填写“A”或“B”)导出。?
解析:离子交换膜法电解提纯KOH时,阳极反应为:4OH--4e-
2H2O+O2↑,阴极反应为:4H2O+4e-
4OH-+2H2↑。电解过程中阳极附近的K+通过阳离子交换膜向阴极移动,含氧酸根离子不能通过离子交换膜。一段时间后,阴极附近K+、OH-浓度变大,从B处(阴极区)得到溶液,蒸发结晶后可得较纯净的KOH。
答案:(1)2Al2O3
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
10.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)丁装置是胶体的电泳,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
11.向8 g某二价金属的氧化物固体中加入稀硫酸,使其恰好完全溶解,已知消耗硫酸的体积为100 mL,在所得溶液中插入铂电极进行电解,通电一定时间后,在一个电极上收集到224 mL(标准状况)氧气,在另一个电极上析出该金属1.28 g。
(1)根据计算确定金属氧化物的名称。
(2)求通电后硫酸溶液的物质的量浓度(溶液体积按100 mL计算)。
解析:设金属氧化物为RO,R的相对原子质量为M,其硫酸盐为RSO4
2RSO4+2H2O
2R　+　O2↑　+　2H2SO4
　　　　　　　　2M　　　1 mol　　　2 mol
　　　　　　　　 1.28 g 　0.01 mol 　　x
所以M=64,该金属为铜,氧化物为氧化铜。
电解产生H2SO4的物质的量x=0.02 mol,所以c(H2SO4)==0.2 mol·L-1。
答案:(1)氧化铜　(2)0.2 mol·L-1