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第2课时电解原理的应用一、单项选择题1．在电解水制取H2和O2时，为了增强溶液的导电性，常常需要加入一些电解质，最好选用下列物质中的()A．NaOHB．HClC．NaClD．CuSO4【答案】A2.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溶液，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【答案】B【解析】电解NaCl水溶液，在阴极得不到金属钠，A项错误；阳极得到氯气，氯气与KI反应生成单质碘，溶液呈棕色，B项正确；阴极生成NaOH，滴入酚酞，溶液呈红色，C项错误；电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈碱性，D项错误。3．粗铜中除含有铜以外，还含有少量的锌、铁、银，在如图所示的装置中，用纯铜和粗铜分别作为两极进行电解，下列有关叙述中，正确的是()A．可检测到电解液中有Zn2＋、Fe2＋B．可检测到电解液中有Fe3＋、Zn2＋、Ag＋C．电解过程中，溶液中的铜离子浓度保持不变D．通电一段时间后，取出两极，称得粗铜极减小的质量等于纯铜极增加的质量【答案】A【解析】粗铜上发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Cu－2e－===Cu2＋；银以单质形式沉积于阳极底部形成阳极泥，纯铜上发生反应：Cu2－＋2e－===Cu，结合电子守恒可知，溶液中的铜离子浓度略有减小，粗铜极减小的质量不等于纯铜极增加的质量。4．某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是()A．铜电极附近观察到黄绿色气体B．石墨电极附近溶液呈红色C．溶液中的Na＋向石墨电极移动D．铜电极上发生还原反应【答案】D【解析】电解饱和食盐水装置通电两极均有气泡产生，可知铜电极作负极，石墨电极作正极(电解食盐水装置的两电极均不发生反应)，故铜电极上H＋得到电子，有氢气放出，铜电极附近溶液呈碱性，石墨电极上有氯气放出，故A、B项均错误，D项正确；溶液中的Na＋向铜电极移动，故C项错误。5．某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。如下图所示，滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述中正确的是()A．铅笔端作阳极，发生还原反应B．铂片端作阴极，发生氧化反应C．铅笔端有少量氯气产生D．a是负极，b是正极【答案】D【解析】电解饱和食盐水实验中阳极发生氧化反应，生成氯气，阴极发生还原反应生成氢气，由电极反应式可知，在阴极氢离子放电，生成氢氧化钠，出现红色字迹，所以铅笔作阴极，a为电源负极，故选D。6．一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H＋)，实现了氨的电化学合成。该过程N2和H2的转化率远高于现在工业上使用的氨合成法。对于电化学合成氨的有关叙述正确的是()A．N2在阴极上被氧化B．可选用铁作为阳极材料C．阳极的电极反应是N2＋6e－＋6H＋===2NH3D．该过程的总反应是N2＋3H2=====电解2NH3【答案】D【解析】N2在阴极被还原，A项错误；铁是活泼的金属，作阳极会被氧化放电，B项错误；阴极的电极反应是N2＋6e－＋6H＋===2NH3，C项错误。7．(2018年陕西西安期中)观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是()A．装置①中阳极上析出红色固体B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C．装置③中外电路电子由a极流向b极D．装置④中的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过【答案】C8．下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是()A．装置中的离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过B．装置中出口①处的物质是氢气，出口②处的物质是氯气C．除去杂质后的氢氧化钠溶液从出口B处导出D．转移0.8mol电子时产生氢气8.96L(标准状况)【答案】B【解析】若装置中的离子交换膜让阴离子通过，则在阴极区产生的NaOH中混有NaCl，导致电解产物不纯，A项正确；装置出口①处(阳极)的物质为氯气，出口②处(阴极)的物质是氢气，B项错误；氢氧化钠溶液在装置右侧生成，故除去杂质后的氢氧化钠溶液从出口B处导出，C项正确；当转移0.8mol电子时产生氢气0.4mol，即8.96L(标准状况)，D项正确。9．(2018年山东滨州北镇中学检测)CuI是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2而得到。如下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，在KI－淀粉溶液中阳极周围变蓝色，则下列说法正确的是()A．若a极变红，则在Pt电极上：2I－－2e－===I2，淀粉遇碘变蓝B．若b极变红，则在Pt电极上：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，O2将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝C．若a极变红，则在Cu电极上：开始Cu＋I－－e－===CuI，一段时间后2I－－2e－===I2，淀粉遇碘变蓝D．若b极变红，则在Cu极上：Cu－2e－===Cu2＋，Cu2＋显蓝色【答案】C【解析】若a极变红，则该极上是氢离子发生得电子的还原反应，所以a为阴极，b为阳极，Y为电源的正极，X为负极，则Pt电极为阴极，该极上是氢离子发生得电子的还原反应，析出氢气，故A错误；若b极变红，则该极上是氢离子发生得电子的还原反应，所以b为阴极，a为阳极，Y为电源的负极，X为正极，则Pt电极为阳极，该极上是碘离子发生失电子生成I2，淀粉遇碘变蓝，故B错误；电解NaCl溶液(滴入酚酞)，阴极附近变红，若a极变红，则X为电源的负极，Y为正极，故Cu电极为阳极，则Cu－2e－===Cu2＋，2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，碘遇淀粉变蓝，故C正确；若b极变红，则该极上是氢离子发生得电子的还原反应，b为阴极，a为阳极，Y为电源的负极，X为正极，Cu电极是阴极，该极上发生氢离子发生得电子的还原反应，析出氢气，故D错误。二、非选择题10．工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，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)，其工作原理如上图所示。(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液体出口_________________________________(填“A”或“B”)流出。【答案】(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(2)H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大，pH增大(3)B【解析】根据离子放电顺序可知，阳极OH－放电产生O2而阴极H＋放电产生H2，从而使阴极区附近H2OH＋＋OH－的电离平衡被破坏，平衡右移，OH－浓度增大，pH增大，产生的OH－和通过阳离子交换过来的K＋结合成KOH由B口流出。11．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。试完成以下问题：(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是____________________________________。(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______________________________________________，说明____________________________________________________。【答案】(1)正极(2)2CuSO4＋2H2O=====通电2Cu＋O2↑＋2H2SO4(3)1∶1(4)银AgNO3(5)Y极附近红褐色变深氢氧化铁胶粒带正电荷【解析】本题考查电解池有关串联电解的知识，综合性较强。由向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F为阴极，那么E为阳极，所以B为电源的负极，A为电源的正极。甲是电解CuSO4溶液，总方程式：2CuSO4＋2H2O=====通电2Cu＋O2↑＋2H2SO4。乙装置中生成的气体为V(Cl2)∶V(H2)＝1∶1。丙是电镀池，所以给铜镀银，阳极G应为Ag，阴极H为Cu，电镀液为AgNO3溶液。由于氢氧化铁胶粒带正电，所以有外加电源时，胶粒定向移动，向阴极移动，所以Y极附近红褐色变深。12．下图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色)回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)。①A管溶液由红变黄②B溶液由红变黄③A管溶液不变色④B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式：______________________________________。(3)写出B管中发生反应的反应式：___________________________。(4)检验a管中气体的方法是___________________________________________。(5)检验b管中气体的方法是_____________________________________________。(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是________________________________________________________________________。【答案】(1)①④(2)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)；Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)(4)用拇指按住管口，管口向下取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰(5)用拇指按住管口，管口向上取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)【解析】A为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，a管收集的是H2；B为阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，b管中收集的是O2。因H＋放电，A中溶液中有Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。13．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH__________(填“不变”“升高”或“下降”)。(2)电解饱和食盐水的装置如右图所示，若收集的H2为2L，则同样条件下收集的Cl2________(填“”“＝”或“”)2L，原因是________________________________。装置改进后，可用于制备NaOH溶液，若测定溶液中NaOH的浓度，常用的方法为____________________。(3)在用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极室和阴极室，防止Cl2与NaOH反应。采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为____________________________________________。【答案】(1)2Cl－－2e－===Cl2↑升高(2)电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反应酸碱中和滴定(3)NaCl＋H2O=====电解NaClO＋H2↑(或2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋Cl2↑＋H2↑、Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO