高中化学 电解池(含答案)

1 4.3电解池

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，用铁作阳极

B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极

D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极

2．粗铜中除含有铜以外，还含有少量 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

3．电解硫酸铜溶液时，若要达到以下三个要求：①阳极质量减少 ②阴极质量增加 ③电解液中c(Cu2＋)基本不变，则可选用的电极是( )

A．纯铜作阳极，含锌、银的铜合金作阴极

B．含锌、银的铜合金作阳极，纯铜作阴极

C．纯铁作阳极，纯铜作阴极

D．用石墨作阳极，用惰性电极作阴极

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，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( ) 2

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

5．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )

A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液

C．Pt和Ag2CO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液

6．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是( )

A．电解过程中阴极质量不断增加

B．电解过程中溶液的pH不断降低

C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况

D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1

7．用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( )

A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2

C．H2、O2 D．Cu、O2

8.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( )

A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 3 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu

C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动

9．如图是电解饱和食盐水(含酚酞)的装置。有毒气体收集的氯化钠装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。

(1)a电极的名称________。

(2)电解过程中观察到的现象：____________________________

(3)确定N出口的气体最简单的方法是_____________________。

(4)电解的总反应离子方程式为_________________________。

(5)若将b电极换成铁作电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象______________________________。

10．工业上处理含Cr2O2－7的酸性工业废水常用以下方法：

①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：

(1)电解时的电极反应：阳极_______________________，

阴极______________________。

(2)Cr2O2－7转变成Cr3＋的离子反应方程式：____________________

______________________________________________________。

(3)电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？

_______________________________________________________

_______________________________________________________

_______________________________________________________ 4 (4)能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是__________________________________________。

11．按照下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行)：

(1)U形管内可观察到________，写出有关反应的化学方程式：__________________________________________________________。

(2)在小烧杯a、b中分别产生什么现象？___________________________________________________________

______________________________________________________。

(3) 如果小烧杯中有0.508 g碘析出，那么烧杯c中负极的质量减轻________g。

5 参考答案与解析

1【解析】 电解熔融的氧化铝制取金属铝，用碳作阳极，如果用铁作阳极，则铁失电子而消耗，故A不对；B、C、D符合生产实际，正确。

【答案】 A

2【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。

【答案】 A

3【解析】 根据题目的三个要求，很明显为电镀铜原理，则选择纯铜作阳极就能保证阳极质量减少，阴极质量增加，电解液中c(Cu2＋)基本不变。

【答案】 A

4【解析】 有关反应有2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分作用，Cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。

【答案】 B

5【解析】 电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均为沉淀，只有B符合要求。

【答案】 B

6【解析】 解决有关电解问题首先应注意电极材料，在此基础上写出电极反应和总的电解反应式，根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电极反应式为4AgNO3＋2H2O=====电解4Ag＋O2↑＋4HNO3。可知：阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确、D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B正确；要使溶液恢复电解前的状况，要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O；得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复电解前的状况，C正确。

【答案】 D

7【解析】 本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有Cu2＋、K＋、H＋及Cl－、OH－五种离子，得电子能力Cu2＋>H＋>K＋，失电子能力：Cl－>OH－，所以电解初期：阴极：Cu2＋ 6 ＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，故选B。

【答案】 B

8【解析】 a、b不连接，未形成原电池，Cu2＋与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2＋在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2＋均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2＋向Fe电极移动，D项错误。

【答案】 D

9【解析】 根据电子的流向，可以判断a极的名称，a极连接的是直流电源电子流出的一极，为负极，因此，a极是电解池的阴极；那么b极为阳极，产物为Cl2，检验Cl2的方法是用湿润的淀粉­KI试纸；当将b极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出H2后剩余的OH－结合，首先生成Fe(OH)2沉淀，然后转化为Fe(OH)3沉淀。

【答案】 (1)阴极 (2)两极均有气泡产生；a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色

(3)用湿润的淀粉­KI试纸检验，若试纸变蓝，则是Cl2

(4)2Cl－＋2H2O=====电解Cl2↑＋H2↑＋2OH－

(5)底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色

10【解析】 由于Cr6＋的化合物毒性远高于Cr3＋化合物，故通过电解将Cr6＋转化为Cr3＋，对废水进行处理是电化学知识在实际生活中的具体应用。在处理有关问题时，应注意思维的有序性：首先应考虑溶液中阴阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阳极：Fe－2e－===Fe2＋，产生的Fe2＋在向阴极迁移的过程中与向阳极移动的Cr2O2－7相遇，发生氧化还原反应：6Fe2＋＋Cr2O2－7＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2O2－7转化为Cr3＋，同时Fe2＋也转化为Fe3＋。在以上电解的阴极反应及Fe2＋与Cr2O2－7的氧化还原反应中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不断变大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相应的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。若将Fe电极改成为Cu电极，由于产生的Cu2＋不具有还原性，不能将Cr2O2－7转化为毒性较低的Cr3＋，显然是不行的。

【答案】 (1)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑

(2)6Fe2＋＋Cr2O2－7＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O

(3)在阴极反应及Cr2O2－7与Fe2＋反应过程中，将消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促使Fe3＋、Cr3＋水解并最终转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀