2021届高三化学一轮复习每天练习20分钟——电解池原理和电镀、精炼、冶金、物质制备的应用(有答案和
- 格式:docx
- 大小:389.72 KB
- 文档页数:8
北京高三化学一轮复习 电解原理的应用(学案及强化训练)知识梳理 1.氯碱工业阳极反应式:2Cl --2e -===Cl 2↑(氧化反应) 阴极反应式:2H ++2e -===H 2↑(还原反应) 总反应方程式:2NaCl +2H 2O=====电解2NaOH +H 2↑+Cl 2↑ 2.电镀与电解精炼Cu -2e -===Cu 2+Zn -2e -===Zn 2+,Cu -2e -===Cu 2+3.电冶金课堂练习1、判断题,下列说法正确的打(√),不正确的打(×)(1)在镀件上电镀铜时,也可以用惰性材料作阳极,用硫酸铜溶液作电解液(√) (2)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料(×)(3)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c (Cu 2+)均保持不变(×)(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可以电解MgO和AlCl3(×)(5)电解精炼时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)(6)用Zn作阳极,Fe作阴极,ZnCl2作电解质溶液,由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌(×)强化训练1.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制得高纯度的镍。
下列叙述中正确的是(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)()A.阳极发生还原反应,其电极反应式为Ni2++2e-===NiB.电解过程中,阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等C.电解后,溶液中存在的阳离子只有Fe2+和Zn2+D.电解后,电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt答案 D2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。
下列说法正确的是()A.氯碱工业中,X电极上的反应式是4OH--4e-===2H2O+O2↑B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁答案 D3用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。
姓名,年级:时间:课时规范练20电能转化为化学能——电解基础巩固1.下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是()A.电解饱和食盐水时,阳极反应为2Cl——2e—Cl2↑B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e-4OH—C.精炼粗铜时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为Cu—2e-Cu2+D。
钢铁发生电化学腐蚀的负极反应为Fe-3e-Fe3+解析电解饱和食盐水时,阳极上氯离子放电生成氯气,所以阳极电极反应为2Cl——2e—Cl2↑,A项正确;氢氧燃料电池的正极上,氧气得电子发生还原反应,电池反应式为O2+2H2O+4e-4OH—,故B项错误;精炼粗铜时,粗铜连接电源正极,纯铜连接电源负极,阳极上的电极反应除Cu—2e-Cu2+外,还有比铜活泼的某些杂质失电子的反应,C项错误;钢铁发生电化学腐蚀的负极反应为Fe—2e-Fe2+,D项错误。
2.关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是( )A.Fe电极作阳极,发生氧化反应B.Cl-向石墨电极作定向运动C。
石墨电极反应:Fe3++3e—FeD。
电解总反应:2Cl—+2Fe3+Cl2↑+2Fe2+解析由电子转移方向可知石墨为阴极,铁为阳极,电子流出的一极是电源的负极,故Fe连接电源的正极,为阳极,发生氧化反应,A项正确;电解质溶液中,阴离子向阳极移动,Fe连接电源的正极,为阳极,故Cl—向Fe电极移动,B项错误;石墨是电解池的阴极,发生还原反应,电极反应为Fe3++e—Fe2+,C项错误;Fe连接电源的正极,为阳极,是活性电极,Fe发生氧化反应生成Fe2+,石墨是电解池的阴极,发生还原反应,Fe3+放电生成Fe2+,故电解总反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,D项错误。
3。
(2019江西师大附中高三期末)下列有关电化学装置的叙述正确的是()A。
图1中,Zn—MnO2干电池放电时,MnO2被氧化B。
图2中,电解精炼铜时,阳极减少的质量与阴极增加的质量一定相等C.图4中,在钢材上电镀铝,熔融盐中Al和Cl两种元素只以AlC l4-、Al2C l7-的形式存在,则阳极反应式为Al-3e-+7AlC l4-4Al2C l7-D.图3中,K分别与M、N连接,均可保护Fe电极,连接M时称为“牺牲阳极的阴极保护法”解析图1是锌锰电池,锌作负极失去电子,化合价升高,被氧化,故A项错误;精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,粗铜中含有杂质如锌和铁,它们先失去电子,即Zn—2e-Zn2+、Fe—2e—Fe2+,纯铜电极反应式为Cu2++2e-Cu,减少的质量和增加的质量不同,故B项错误;根据装置图,阳极反应式为Al+7AlC l4-—3e-4Al2C l7-,故C项正确;图3中K连接M时装置为电解池,不是牺牲阳极的阴极保护法,牺牲阳极的阴极保护法是指原电池装置,故D项错误。
【一. 教学内容:电解原理及应用二. 教学目标理解电解原理,驾驭电极反应式的书写及电解原理的应用三. 教学重点、难点电解原理[教学过程]一、电解原理:电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程;电解池是将电能转化为化学能的装置;构成条件为:必需连接有直流电源,要有电极(阴、阳极),以及电解质溶液或熔融电解质。
在电解过程中与电源正极相连的极称为阳极,在阳极上发生氧化反应;与电源负极相连的极称为阴极,在阴极上发生还原反应;电解质溶液中的阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
说明:1、电解质溶液的导电过程实质上就是其电解过程。
在电解池中电子流向:电子由电源的负极→电解池的阴极,再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。
溶液中离子的移动方向:溶液中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。
3、电解池与原电池的推断:有外加电源的装置肯定是电解池,无外加电源的装置肯定是原电池, 多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池,其余都是在原电池带动下工作的电解池;若最活泼的电极相同时,则两极间活泼性差别较大的是原电池,其余为电解池。
4、电解池的反应原理:放电:阳离子得到电子或阴离子失去电子。
离子放电的依次取决于离子的本性,也与离子浓度和电极材料有关。
(1)阳极产物的推断先看电极,若是活泼电极(金属活动依次表Ag以前,包含Ag),电极放电,溶液中的阴离子不放电;若是惰性电极(如铂、石墨等),则看溶液中阴离子的失电子实力。
在惰性电极上,阴离子放电依次为:(2)阴极产物的推断:干脆依据阳离子放电依次进行推断,阳离子放电依次为:留意:高价含氧酸根离子一般不放电5、分析电解问题的基本思路:通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H+和OH-)。
通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电依次分析谁优先放电。
写电极反应式,并结合题目要求分析电解结果,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的改变、pH改变等。
2021届高三化学一轮复习每天练习20分钟——新型电池专题训练(有答案和详细解析)一、选择题:每小题有一个或两个选项符合题意。
1.中国是一个严重缺水的国家,污水治理越来越引起人们重视,可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚,其原理如图所示,下列说法不正确的是()A.电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极B.B极为电池的阳极,电极反应式为CH3COO--8e-+4H2O===2HCO-3+9H+C.当外电路中有0.2 mol e-转移时,通过质子交换膜的H+的个数为0.2N AD.A极的电极反应式为+H++2e-===Cl-+答案B解析原电池工作时,电流从正极经导线流向负极,即电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极,故A正确;B极为电池的负极,失去电子,发生氧化反应,电极反应式为CH3COO --8e-+4H2O===2HCO-3+9H+,B极不是阳极,故B错误;根据电子守恒可知,当外电路中有0.2 mol e-转移时,通过质子交换膜的H+的个数为0.2N A,故C正确;A为正极,得到电子,发生还原反应,正极有氢离子参与反应,电极反应式为+2e-+H+===+Cl-,故D正确。
2.我国科技工作者首次提出一种新型的Li+电池,该电池正极为含有I-、Li+的水溶液,负极为固态有机聚合物,电解质溶液为LiNO3溶液,聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开,其工作原理如图所示。
下列有关判断正确的是()A.甲是原电池工作原理图,乙是电池充电原理图B.放电时,液态电解质溶液的颜色加深C.充电时,Li+穿过隔膜从右侧移向左侧D.放电时,负极反应式为答案D解析“负极为固态有机聚合物”,即固态有机聚合物在负极失电子,电极反应式为,故乙是原电池工作原理图,A错误、D正确;放电时,正极电极反应式为I-3+2e-===3I-,I-3被还原为I-,液态电解质溶液颜色变浅,B错误;充电过程为电解过程,阳离子从阳极移向阴极,即甲中Li+从左侧移向右侧,C错误。
2021届高三化学一轮复习每天练习20分钟——有关速率平衡的常规图像(有答案和详细解析)1.一种Cu—Li可充电电池的工作原理如图所示,其中非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开。
下列说法正确的是()A.陶瓷片允许水分子通过B.电池放电时,N极发生氧化反应C.电池充电时,阴极反应为Li++e-===LiD.电池充电时,接线柱B应与外接直流电源的负极相连答案C解析铜—锂可充电电池,工作原理:放电时,金属锂是负极,发生失电子的氧化反应,在充电时,电源的正极连接原电池的正极,发生失电子的氧化反应,非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开,则陶瓷片允许Li+通过,不允许水分子通过。
放电时,金属锂是负极,发生失电子的氧化反应,M是负极,N为电池的正极,发生还原反应,故B错误;充电时,阴极反应和放电时的负极反应互为逆过程,电极反应为:Li++e-===Li,故C正确;充电时,接线柱A应与M极相连,M是负极,所以A与外接电源的负极相连,故D错误。
2. 某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置,进行果品的安全生产,解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。
下列说法正确的是()A.a为直流电源的负极,与之相连的电极为阴极B.离子交换膜为阴离子交换膜C.“酸性水”具有强氧化性,能够杀菌D.阴极反应式为H2O+2e-===H2↑+O2-答案C解析由“碱性水”可推知b为直流电源的负极,a为直流电源的正极,A项错误;右侧生成OH-,K+穿过离子交换膜移到右侧,即该离子交换膜为阳离子交换膜,B项错误;阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,Cl2+H2O HCl+HClO,故“酸性水”中含HClO,具有强氧化性,能杀菌,C项正确;水溶液中不可能存在O2-,D项错误。
3.我国研究锂硫电池获得突破,电池的总反应是16Li+S8放电8Li2S,充放电曲线如图所示,下列说充电法不正确的是()A.充电时,电能转化为化学能B.放电时,锂离子向正极移动C.放电时,1 mol Li2S6转化为Li2S4得到2 mol e-D.充电时,阳极总电极反应式是8S2--16e-===S8答案C解析充电时,是电解池,电能转化为化学能,故A正确;放电时,是原电池,在原电池中,阳离子向正极移动,因此锂离子向正极移动,故B正确;根据图示,放电时,1 mol Li2S6转化为Li2S4的反应为2Li2S6+2Li===3Li2S4,反应中2 mol Li2S6得到2 mol e-,即1 mol Li2S6得到1 mol e-,故C错误;根据16Li+8Li2S,充电时,阳极总电极反应式是8S2--16e-===S8,故D正确。
2021届高三化学一轮复习——电解池原理及其应用一、选择题1、氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。
下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的说法是() A.可以选用碳棒作为阴、阳极材料,但阳极材料也可以用铁棒B.用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域,试纸变蓝C.电解过程中,在阴极区域溶液中滴加酚酞,溶液变红色D.实验结束后将溶液搅拌,然后用pH试纸检验,溶液呈中性答案C2、高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。
工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。
下列说法错误的是()A.阳极反应式:Fe-6e-+8OH-===FeO2-4+4H2OB.甲溶液可循环利用C.离子交换膜a是阴离子交换膜D.当电路中通过2 mol电子的电量时,会有1 mol H2生成答案C3.利用下图装置进行实验,开始时,a、b两处液面相平,密封好,放置一段时间。
下列说法不正确的是()A.a处发生吸氧腐蚀,b处发生析氢腐蚀B.一段时间后,a处液面高于b处液面C.a处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小D.a、b两处具有相同的电极反应式:Fe-2e-===Fe2+答案C4.结合图判断,下列叙述正确的是()A.Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-===Fe2+C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e-===4OH-D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀答案A5将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。
下列有关该实验的说法正确的是()A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-===Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀答案C6、电渗析法淡化海水装置示意图如下,电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列,将电解槽分隔成多个独立的间隔室,海水充满在各个间隔室中。
考点五十五 电解池及电解原理聚焦与凝萃1. 理解电解原理,会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pll 值及整个溶液pH 值的变化;2. 正确书写电极反应式。
解读与打通常规考点一、 电解池:把电能转变成化学能的装置叫做电解池。
二、 电解原理以电解氯化铜溶液为例,装置如下图。
原理分析:CuCl 2是强电解质且易溶于水,在水溶液屮电离生成C 『•和Cl : CuCL 二C 屮+2C1。
通电前后溶液里离子移动示意图通电前,C 屮和C 「在水里自由地移动着(如图I 所示);通电后,这些自由移动着的离子, 在电场的作用下,改做定向移动。
根据异性相吸的原理,带负电的氯离子向阳极移动,带正电 的铜离子向阴极移动(如图II 所示)。
在阳极,氯离子失去电子而被氧化成氯原子,并两两结合 成氯分子,从阳极放出。
在阴极,铜离子获得电子而还原成铜原子,就覆盖在阴极上。
他们的 反应可分别表示如下:阳极:2C1-2e =C12 t (氧化反应) 阴极:Cu~'+2e _=Cu (还原反应)电解CUC12溶液的化学反应方程式为:CuCL 丄丄CU+C12 f 三、电解池构成:1. 电极且分别与电源的正、负极相连:I 通电前 II 通电后(1)阴极:与电源的负极相连,在阴极上发牛•还原反应;(2)阳极:与电源的正极相连,在阳极上发生氧化反应。
2.电解质溶液或熔融电解质3.闭合回路4.直流电源隐性考点1.放电顺序(1)阴极放电顺序(即氧化性顺序)Ag+>Hg2+>Fe34>Cu2*> (H*)>Pb2+>Sn24>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg24>Na+>Ca2+>K+(2)阳极放电顺序(即述原性顺序)金属单质(除Pt、Au外)>S2 >I >Br >C1>OH >含氧酸根〉F用石墨、金、钳等还原性很弱的材料制作的电极又叫做惰性电极,理由是它们在一般的通电条件下不发生化学反应。
第二十一讲电解原理及其运用一、要点精讲1.电解O电解池的装置。
构成条件是:2.电解反应及规律⑴阳极:①活性材料作电极时,阳极材料(金属)本身失电子被氧化成阳离子进入溶液,阴离子不容易在电极上放电;②惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)作电极时;溶液中阴离子的放电顺序主要是:OH\ C「、Br\ S2-;⑵阴极:无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子,阳离子在阴极上放电顺序主要和金属活泼性相反;⑶电解质溶液用惰性电极电解的规律小结:3.电解原理的应用:电镀(以镀铜为例)、电解精炼(以电解精炼铜为例)、氯碱工业。
4.二、典型例题【例1】用惰性电极实现电解,下列说法正确的是 A. 电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH 不变 B. 电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OHL 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 : 2D. 电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的吊:之比为1 : 1 【例2]如图所示,通电后,A 极上析出Ag,对该装 置的有关叙述中正确的是 A. P 是电源的正极B. F 极上发生的反应为4OH 一一4e 一 = 2玦0+。
2£C. 电解时,甲、乙、丙三池中,除了 E 、F 两极外, 其他电极均参加了反应D. 通电后,甲池溶液的pH 减小,而乙、丙两池溶 液的pH 不变【例3]如下图所示,若电解5min 时铜电极质量 增加2.16 g,试回答:(1)电源电极X 名称为 o ⑵变化:A B,C o(3)通电5min 时,B 中共收集224mL 气体(标况), 溶液体积为200mL 。
(设电解前后无体积变化)则 通电前CuSO 4溶液的物质的量浓度为 0⑷若A 中KC1溶液的体积也是200mL,电解后, 溶液的pH 是 (设前后体积无变化)。
【例41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,通过导线与宜流 电源相连。
2021届高三化学一轮复习每天练习20分钟——电解池原理及电镀、精炼、冶金、物质制备的应用(有答案和详细解析)一、选择题:每小题只有一个选项符合题意。
1.以铅蓄电池为电源,石墨为电极电解CuSO4溶液,装置如下图。
若一段时间后Y电极上有6.4 g 红色物质析出,停止电解。
下列说法正确的是()A.a为铅蓄电池的负极B.电解过程中SO2-4向右侧移动C.电解结束时,左侧溶液质量增重8 gD.铅蓄电池工作时,正极电极反应式为:PbSO4+2e-===Pb+SO2-42.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。
工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。
下列说法错误的是()A.阳极反应式:Fe -6e -+8OH -===FeO 2-4+4H 2OB.甲溶液可循环利用C.离子交换膜a 是阴离子交换膜D.当电路中通过2 mol 电子的电量时,会有1 mol H 2生成3.SO 2和NO x 是主要大气污染物,利用下图装置可同时吸收SO 2和NO 。
下列有关说法错误的是( )A.a 极为直流电源的负极,与其相连的电极发生还原反应B.阴极得到2 mol 电子时,通过阳离子交换膜的H +为2 molC.吸收池中发生反应的离子方程式为:2NO +2S 2O 2-4+2H 2O===N 2+4HSO -3D.阳极发生的反应式为SO 2+2e -+2H 2O===SO 2-4+4H +4.(2019·山东临沂一模)Cu 2O 是一种半导体材料,基于绿色化学理论设计的制取Cu 2O 的电解池示意图如下,电解总反应为2Cu +H 2O=====电解Cu 2O +H 2↑。
下列说法正确的是( )A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成二、选择题:每小题有一个或两个选项符合题意。
5.如图A为碱性硼化钒(VB2)—空气电池示意图,两极用离子交换膜隔开,VB2放电时生成两种氧化物。
若用该电池为电源,用惰性电极电解硫酸铜溶液,实验装置如图B所示。
则下列说法错误的是()A.碱性硼化钒(VB2)—空气电池中使用阴离子交换膜B.外电路中电流由VB2电极流向c电极C.电解过程中,b电极表面产生的气体可以收集后充入A池中的电极循环利用D.VB2电极发生的电极反应为2VB2-22e-+11H2O===V2O5+2B2O3+22H+6.(2019·泸州质检)装置(Ⅰ)为铁镍(Fe-Ni)可充电的碱性电池:Fe+NiO2+2H2O放电充电Fe(OH)2+Ni(OH)2;装置(Ⅱ)为电解示意图。
当闭合开关K时,电极Y附近溶液先变红。
X、Y电极为惰性电极。
下列说法正确的是()A.闭合K时,电极X上有无色无味的气体产生B.闭合K时,电极X的反应式为2Cl--2e-===Cl2↑C.闭合K时,电子从电极A流向电极XD.闭合K时,电极A的反应式为NiO2+2e-+2H+===Ni(OH)2三、非选择题7.(1)①电镀时,镀件与电源的________________(填“正”或“负”)极连接。
②化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。
若用铜盐进行化学镀铜,应选用________________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。
(2)粗铜的电解精炼如图所示。
在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极________(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为_________________________________________;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为______________________ ______________________________________________________________________________。
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法中正确的是________(填字母)。
a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极,发生氧化反应c.溶液中Cu2+向阳极移动d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(4)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。
由有机阳离子、Al2Cl-7和AlCl-4组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。
钢制品应接电源的______________(填“正”或“负”)极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为______________________________________________________________________________。
若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为________。
8.Ⅰ.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图1所示为某实验小组设计的原电池装置,反应前电极质量相等,一段时间后两电极质量相差12 g,导线中通过________________ mol电子。
(2)如图1,其他条件不变,若将乙烧杯中的CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,则石墨电极的电极反应方程式为__________________________________________________________________。
(3)如图2,其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形,乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为________________________________________________。
Ⅱ.氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。
回答下列问题:(4)与汽油等燃料相比,氢气作为燃料的两个明显的优点是___________________________________________________________________________________________________(写两点)。
(5)化工生产的副产品也是氢气的来源。
电解法制取有广泛用途的Na 2FeO 4,同时获得氢气。
总反应方程式为Fe +2H 2O +2OH -=====电解FeO 2-4+3H 2↑,工作原理如图3所示。
装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO 2-4,镍电极有气泡产生。
若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。
已知:Na 2FeO 4只在强碱性条件下稳定,易被H 2还原。
①电解一段时间后,c (OH -)降低的区域在____________(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是_____________________________ ______________________________________________________________________________。
③c (Na 2FeO 4)随初始c (NaOH)的变化如图4所示,任选M 、N 两点中的一点,分析c (Na 2FeO 4)低于最高值的原因:______________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。
9.(1)[2018·全国卷Ⅲ,27(3)①②]KIO 3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式__________________________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________,其迁移方向是_________________ ______________________________________________________________________________。
(2)[2017·江苏,16(4)]电解Na 2CO 3溶液,原理如图所示。
阳极的电极反应式为________________________,阴极产生的物质A 的化学式为___________________________ ______________________________________________________________________________。
答案精析1.C解析Y极有Cu析出,发生还原反应,Y极为阴极,故b为负极,a为正极,A错误;电解过程中阴离子向阳极移动,B错误;阴极反应式为Cu2++2e-===Cu,阳极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O,当有6.4 g Cu析出时,转移0.2 mol e-,左侧生成1.6 g O2,同时有0.1 mol (9.6 g) SO2-4进入左侧,则左侧质量净增加9.6 g-1.6 g=8 g,C正确;铅蓄电池的负极是Pb,正极是PbO2,正极反应式为PbO2+2e-+4H++SO2-4===PbSO4+2H2O,D错误。
2.C解析A项,阳极发生氧化反应,电极反应式:Fe-6e-+8OH-===FeO2-4+4H2O,正确;B项,阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,甲溶液为浓的氢氧化钠溶液,可循环利用,正确;C项,电解池中阳离子向阴极移动,通过离子交换膜a 的是Na+,故a为阳离子交换膜,错误;D项,阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,当电路中通过2 mol电子的电量时,会有1 mol H2生成,正确。
3.D解析A项,阴极发生还原反应,亚硫酸氢根离子得电子生成硫代硫酸根离子,a是直流电源的负极,正确;B项,阴极发生还原反应,电极反应式为:2HSO-3+2e-+2H+===S2O2-4+2H2O,阴极得到2 mol电子时,通过阳离子交换膜的H+为2 mol,正确;C项,硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气,离子反应方程式为:2NO+2S2O2-4+2H2O===N2+4HSO-3,正确;D项,阳极发生失去电子的氧化反应,错误。
4.A[由电解总反应可知,Cu参加了反应,所以Cu作电解池的阳极,发生氧化反应,B选项错误;石墨作阴极,电极反应为2H++2e-===H2↑,A选项正确;阳极与电源的正极相连,C选项错误;阳极反应为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,当有0.1 mol电子转移时,有0.05 mol Cu2O生成,D选项错误。