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①电解池是将化学能转变为电能的装置 ②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是化学变化
④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理有可能实现
⑤电镀过程相当于金属的“迁移”,可视为物理变化
A ①②③④ B ③④ C ③④⑤ D ③
(4)电解过程中的放电挨次
电解过程中,不管离子是否参与电极反应,通电时阴离子均向阳极区移动,阳离子均向阴极区移动。
①阳极:若为活泼金属电极,_______失去电子;若为惰性电极,溶液中_______失去电子;阴离子失电子力气挨次为_______________________________。
②阴极:溶液中________得电子,得电子力气挨次为______________________________。
【例2】图14-4中X、Y分别是直流电源的两极,通电后发觉a极极板质量增加,b极极板处有无色无臭气体放出,符合这一状况的是( AB )
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
3、用惰性电极电解电解质溶液的规律
⑴电解水型:含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4)等的电解。
电极反应式:阳极_____________,阴极__________________,总反应______________。
⑵分解电解质型:无氧酸(除HF外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(如HCl、CuCl2)等溶液的电解。
以电解氯化铜为例:
阳极_____________,阴极____________,总反应___________________。
⑶ 放氢生成碱型:活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(如NaCl、MgBr2)溶液的电解。
以电解氯化钠溶液为例:
阳极________________,阴极_______________,总反应______________________。
⑷放氧生成酸型:不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4、AgNO3等)溶液的电解。
以电解AgNO3溶液为例:
阳极________________,阴极________________,总反应________________________。
【例3】试验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应:负极Pb+SO42--====PbSO4+2e-,正极PbO2+4H++SO42--+2e-====PbSO4+2H2O今若制得Cl2 ,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( C )
A. mol B. mol C. mol D. mol
二、电解原理的应用
1、电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)
⑴反应原理
阳极__________________,阴极_________________,总反应______________________。[来源:学§科§网]
⑵食盐水的精制
电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,因此精制。据杂质离子的性质,可用______除Ca2+,_______除Mg2+和Fe3+,________除SO42-。具体操作时可先加足量的______,再加足量_________和___________,然后_____________,最终通过用________调整PH除去过量的_______。这样处理后的盐水中仍含有少量的Ca2+、Mg2+,还需通过阳离子交换树脂进一步除去。
2、电解法冶炼活泼金属
钠、镁、铝等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。
如电解氧化铝制取铝:阳极_______________,阴极_____________,总反应_____________。[来源:学科网ZXXK]
3、电镀
电镀是一种特殊的电解,要求_____作阴极,__________作阳极,含______离子的溶液作电解质溶液。电镀时,电解质溶液的浓度__________。
如在一小刀上镀锌:电镀液为_________________,锌作______极,电极反应为___________,小刀作____极,电极反应为_________________。
4、电解精炼
如电解精炼铜时,___极材料是粗铜(含、、、等杂质),电极反应为______________________
a
A
X
Y
+
―
____________________,(活泼性较差的、则形成阳极泥沉于阳极下方;____极材料是纯铜,电极反应为________________,电解质溶液是_______溶液。
【例4】电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,试验开头时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
①电解池中X极上的电极反应式为 。在X极四周观看到的试验现象是 。
②Y电极上的电极反应式为 。检验该电极反应产物的方法是 。
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则
①X电极的材料是 ,电极反应式为 。
②Y电极的材料是 ,电极反应式为 。
(说明:杂质发生的电极反应不必写出)
5、电极产物的计算
通常是求电解后某产物的质量、物质的量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。思路通常是精确写出电极反应式,运用电子守恒原理解答较好。
练习题:
1、在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同属还原反应的是( BC )
A 原电池正极和电解池阳极所发生的反应 B 原电池正极和电解池阴极所发生的反应
C原电池负极和电解池阳极所发生的反应 D 原电池负极和电解池阴极所发生的反应
3、把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面图),经过一段时间后,首先观看到溶液变红的区域是( B )
A、Ⅰ和Ⅲ四周 B、Ⅰ和Ⅳ四周
C、Ⅱ和Ⅲ四周 D、Ⅱ和Ⅳ四周
4、在盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中插入惰性电极,保持温度不变,通电一段时间后 D
A 溶液的PH将增大 B 钠离子数和碳酸根离子数的比变小
C 溶液浓度增大并有晶体析出 D 溶液浓度不变,有晶体析出
5、在铁制品上镀确定厚度的锌层,以下方案设计正确的是 A
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,溶液中含有锌离子 D 锌作阴极,镀件作阳极,溶液中含有锌离子[来源:学科网]
6、PH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能是 A
A NaOH B H2SO4 C AgNO3 D Na2SO4
7、用两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中,通电电解。(设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽视),电极上析出银的质量大约是
mg mg mg mg
8、用惰性电极实现电解,下列说法正确的是 D
A 电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液p H不变
B 电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C 电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2
D 电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1
9、右图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。则下列有关的推断正确的是 C
A a为负极、b为正极 B a为阳极、b为阴极
C 电解过程中,d电极质量增加 D 电解过程中,氯离子浓度不变
10、能够使反应Cu+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑发生的是 C
A.铜片作原电池的负极,碳棒作原电池的正极,氯化钠作电解质溶液
B.铜锌合金在潮湿的空气中发生电化学腐蚀
C.用铜片作阴、阳电极,电解硫酸钠水溶液
D.用铜片作阴、阳电极,电解硫酸铜水溶液
11、+和X3+的溶液,阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系见图示。则离子的氧化力气由大到小排列正确的是( D )
A、Cu2+>X3+>H+ B、H+>X3+>Cu2+
C、X3+>H+>Cu2+ D、Cu2+>H+>X3+
12、用惰性电极电解硫酸铜溶液,电解后能使电解质溶液恢复为原浓度的是 BD
A Cu B CuO C Cu(OH)2 D CuCO3
13、通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为+1价)溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银)︰n(硝酸亚汞)=2︰1,则下列表述正确的是( D )
A 在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n(Ag)︰n(Hg)=2︰1
B 在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等
C 硝酸亚汞的分子式为HgNO3
D 硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2
14、甲、乙两个电解池均以Pt作电极,且相互串联。甲池盛有AgNO3溶液,乙池中盛有确定量的某盐溶液。通电一段时间后,,,则乙池中的溶质可能是 A
A CuSO4 B MgSO4 C Al(NO3)2 D Na2SO4
15、铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极板是惰性材料,电池总反应式为:
Pb+PbO2+4H++2SO2-42PbSO4+2H2O
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
放电时:正极的电极反应式是______________;电解液中H2SO4的浓度将变________;当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加________g。
在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按题27图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成__________、B电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________________________。
(1)PbO2 + 2e- + 4H+ +2SO42- = PbSO4 + 2H2O ;小;48
(2)Pb; PbO2 ;对换。
16、如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图,其中A、B是两块纯铜片,插在CuSO4稀溶液中,铜片与引出导线相连,引出端分别为X、Y。
⑴ 当以I=,,则图装置中的X端应与直流电的 极相连,它是电解池的 极。
⑵ 电解后铜片B的质量 (答“增加”、“削减”或“不变”)。
⑶ 列式计算试验测得的阿伏加德罗常数NA。(已知电子电量e=×10–19C)
⑴由于铜片A的质量增加,A为电解池的阴极,电极反应式为:Cu2++2e–=Cu,X端应与直流电的负极相连接。⑵铜片B则为电解池的阳极,电极反应式为:Cu-2e–=Cu2+,其质量削减。⑶NA=64g·mol–1×·s–1×60min×60s·min–1/(×2××10–19C)=×1023mol–1。
答案1)①2H++2e-=H2↑ 放出气体,溶液变红
②2Cl—2e-=Cl2↑ 把潮湿的碘化钾淀粉试纸放在Y电极四周,试纸变蓝色。
(2)①纯铜 Cu2++2e-=Cu ②粗铜 Cu—2e-=Cu2+