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电解原理的应用一、选择题1．下列描述中，不符合生产实际的是()A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁做阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜做阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网做阴极D．在镀件上电镀锌，用锌做阳极解析：选A。电解池的阳极发生失电子的氧化反应、阴极发生得电子的还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe做阳极，阳极会发生反应Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生反应Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不纯。2．下列有关电化学的示意图中正确的是()解析：选D。A项，Zn应做负极，错。B项，Zn应放在ZnSO4溶液中，Cu应放在CuSO4溶液中，图示装置不会构成原电池，而是在左烧杯中直接发生化学反应，错。C项，电解精炼铜应将粗铜与电源正极相连，错。D项，电解饱和食盐水，在阴极产生H2，阳极产生Cl2，正确。3．依据下图判断，下列叙述正确的是()A．Ⅰ是原电池，Ⅱ是电镀装置B．Ⅰ、Ⅱ装置中，锌极上均发生氧化反应C．Ⅱ、Ⅲ装置中，铜极均发生氧化反应而溶解D．Ⅱ、Ⅲ装置中，Cu2＋浓度基本不变解析：选A。仔细观察三个装置，Ⅰ为原电池，电极反应式为负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋；正极(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu；Ⅱ为电镀池，电极反应式为阳极(Cu)：Cu－2e－===Cu2＋；阴极(Zn)：Cu2＋＋2e－===Cu；Ⅲ为电解池，电极反应式为阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋；阴极(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu。4．(2019·梅州高二检测)在铜片上镀银时，下列叙述中错误的是()①将铜片接在电源的正极②将银片接在电源的正极③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag④在银片上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O⑤可用CuSO4溶液做电解质溶液⑥可用AgNO3溶液做电解质溶液A．①③⑥B．②③⑥C．①④⑤D．②③④⑥解析：选C。在铜片上镀银时，银做阳极：Ag－e－===Ag＋；铜做阴极：Ag＋＋e－===Ag；AgNO3溶液做电解质溶液。即②③⑥正确，①④⑤错误。5．(2019·西安高二检测)将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊溶液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是()选项ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝解析：选D。题述装置相当于电解装置，阳极：2I－－2e－===I2，I2使淀粉变蓝；阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阴极附近溶液呈碱性，石蕊溶液变蓝。6．电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求：①阳极质量减小；②阴极质量增加；③电解过程中Cu2＋浓度不变。则可选用的电极是()A．石墨做阳极，铁做阴极B．粗铜(含Fe、Ni、Zn)做阳极，纯铜做阴极C．纯铜做阳极，铁做阴极D．铁做阳极，纯铜做阴极解析：选C。本题中所述的电解过程实际就是电镀过程。阳极质量减少，必须用金属电极做阳极，则A选项不符合题意；由于Cu2＋的得电子能力比H＋的强，阴极Cu2＋放电，阴极质量增加，但是要使Cu2＋浓度不变，则阳极必须用纯铜，所以选C。7．(2019·唐山高二质检)电解100mL含c(H＋)＝0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是()A．0.10mol/LAg＋B．0.20mol/LZn2＋C．0.20mol/LCu2＋D．0.20mol/LPb2＋解析：选C。电解时A、C中Ag＋、Cu2＋比H＋先放电，而B、D中则是H＋先放电。当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量分别为A项1.08g、B项0.325g、C项1.28g、D项1.035g。8．21世纪是钛的世纪。在800～1000℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示。下列叙述正确的是()A．a为电源的正极B．石墨电极上发生还原反应C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－D．每生成0.1molTi，转移0.2mol电子解析：选C。由O2－的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极做阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1molTi，转移0.4mol电子，D错误。9．用如图所示装置处理含NO－3的酸性工业废水，某电极反应式为2NO－3＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则下列说法错误的是()A．A为直流电源的正极，电解过程中与其相连的Pt电极上有气体放出B．电解时H＋从质子交换膜左侧向右侧移动C．电解过程中，右侧电解液pH保持不变D．电解池一侧生成5.6gN2，另一侧液体质量减少18g解析：选C。A.根据电极反应式可知，插入废水中的Pt电极为阴极，B为直流电源的负极，则A为直流电源的正极，电解过程中与其相连的Pt电极上有气体放出，A项正确；B.左侧电极为阳极，水电离出来的氢氧根离子在阳极放电，水电离出来的氢离子从质子交换膜左侧向右侧移动，B项正确；C.阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极电极反应式为2NO－3＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，转移20mol电子时，阳极生成20mol氢离子，而阴极消耗24mol氢离子，阴极区氢离子浓度减小，pH增大，C项错误；D.阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极电极反应式为2NO－3＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，电解池阴极生成5.6gN2，转移电子物质的量为5.6g÷28g/mol×10＝2mol，则阳极有1molH2O被电解生成0.5molO2和2molH＋，生成的H＋移向阴极区，则阳极液体质量减少18g，D项正确。10.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨做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NaClB．a为负极，b为正极；NaClO和NaClC．a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl解析：选B。电解饱和食盐水的方程式为2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，NaOH在阴极区生成，Cl2在阳极区生成。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，不能完全与NaOH反应。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，反应的方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。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，b为正极。11．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液(物质的量均为1mol)，均以Pt做电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为()A．4∶1B．1∶1C．4∶3D．3∶4解析：选C。串联电路中，相同时间内各电极得电子或失电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少，只要判断出生成何种气体及生成一定物质的量该气体所得到或失去电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒，判断气体的物质的量之比。第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。当有1mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5mol、0.5mol、0.5mol和0.25mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5mol＋0.5mol＝1mol，无色气体(H2和O2)0.5mol＋0.25mol＝0.75mol。12．(2019·重庆高二质检)如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法正确的是()A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应B．甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性C．乙装置中铁极的电极反应式为2Na－2e－===2Na＋D．乙装置中B是氯气出口，A是钠出口解析：选B。甲装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错；乙装置中铁为阴极，反应式为2Na＋＋2e－===2Na，石墨为阳极，反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A是Cl2出口，B是Na出口，C、D错。二、非选择题13．如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。(1)甲池为用电解原理精炼铜的装置，则A极是电解池的________，材料是________，电极反应式为________________________；B极是电解池的________，材料是________，主要的电极反应式为____________________。(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色。(3)若甲池阴极增重12.8g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体溶解情况)。解析：(2)Fe极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电后，溶液中生成OH－，显碱性，遇酚酞呈红色。(3)甲池阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，生成n(Cu)＝12.8g64g·mol－1＝0.2mol，转移电子的物质的量n(e－)＝0.4mol；乙池阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，由电子守恒知生成Cl2为n(Cl2)＝0.2mol，故标准状况下V(Cl2)＝4.48L。答案：(1)阴极纯铜Cu2＋＋2e－===Cu阳极粗铜Cu－2e－===Cu2＋(2)红(3)4.48L14.如图中的A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后(K断开)，发现B上的c点显红色。请填空：(1)电源A中a为__________极。(2)滤纸B上发生的总反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________________________________________________________________________，电极f上发生的反应为_________________________________________________，槽中盛放的电镀液可以是__________或__________。(只要求填两种电解质溶液)解析：(1)根据c点变红知该电极上的反应为2H＋＋2e－===H2↑，即该电极为阴极，与电源的负极相连，所以a是正极。(2)滤纸B上发生的总反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O=====电解H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)e为阳极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋；f为阴极，电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn；电镀液为含镀层金属离子的电解质溶液，所以可用ZnSO4溶液或ZnCl2溶液等。答案：(1)正(2)2NaCl＋2H2O=====电解H2↑＋Cl2↑＋2NaOH(3)Zn－2e－===Zn2＋Zn2＋＋2e－===ZnZnSO4溶液ZnCl2溶液(其他合理答案也可)15．(2019·沈阳高二检测)某同学设计了一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为________________________________________________________________________。(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液