1.3.2 电解原理的应用-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 鲁科版（2019）双选

第3节　电能转化为化学能 ——电解 第2课时　电解原理的应用 优化探究 第1章　化学反应与能量变化 [课程标准要求]　认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 任务一　电解饱和食盐水 任务二　铜的电解精炼、电镀 课时作业　巩固提升 任务一　电解饱和食盐水 烧碱、氯气都是重要的化工原料,习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫作　　　 　。  氯碱工业 1.电解饱和食盐水的原理 (1)阳极(　　　　极)反应:　　　　　　　　　　(　　　　反应)。  (2)阴极(　　　　极)反应:　　　　　　　　　　　　(　　　　反应)。  (3)总反应: 化学方程式:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH; 离子方程式:2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 a 2Cl--2e-===Cl2↑ 氧化 b 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 还原 2.氯碱工业生产流程 工业生产中,电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 Cl2 H2 NaOH 精制饱和 NaCl溶液 (2)阳离子交换膜的作用:只允许Na+等阳离子通过,不允许Cl-、OH-等阴离子及气体分子通过,可以防止阴极产生的　　　　与阳极产生的　　 混合发生爆炸,也能避免　　　　与阴极产生的　　 　　反应而影响氢氧化钠的产量。  氢气 氯气 氯气 氢氧化钠 3.氯碱工业产品及其应用 1.电解饱和食盐水时,阴极发生氧化反应:2Cl--2e-===Cl2↑。(　　) 2.氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液,变红色的区域为阳极区。(　　) 3.电解饱和食盐水时,阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)。(　　) 4.电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠。(　　) × × × × 84消毒液是环境消毒液之一。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,设计了如图所示的装置。c、d都为石墨电极。 完成下列填空: (1)a为电源的　　(填“正”“负”“阴”或“阳”,下同)极,c为电解池的　 极。  (2)d电极的电极反应:　　　　　　　　,电解产生消毒液的总反应的化 学方程式为　 　 。  负 阳 2H++2e-===H2↑ NaCl+H2ONaClO+H2↑ 电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,该学生的目的是使Cl2被完全吸收制得NaClO溶液,即要让Cl2与NaOH溶液充分混合反应。所以应在下端产生Cl2,上端产生NaOH,则c为阳极,d为阴极,a为负极,b为正极,Cl2和NaOH溶液反应:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,故电解产生消毒液的总反应的化学方程式为NaCl+H2ONaClO+H2↑。 离子交换膜是“具有选择透过性能的网状立体结构的高分子功能膜或分离膜”,常运用于膜电解和电渗析等离子交换膜法技术中。它具有选择透过性、分离效率高、能耗低、污染少等特点,在水处理、环保、化工、冶金等领域都有广泛应用。 离子交换膜的种类有阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜等。离子交换膜的作用:①隔离某些物质,防止阴极与阳极产物之间或产物与电解质溶液发生反应;②用于制备某些物质:通过离子定向移动使得阴极区或阳极区得到所制备的新物质;③对物质进行分离、提纯等。 1. (双选)下列关于电解饱和NaCl溶液的叙述正确的是(　　) A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠 B.若向阳极附近的溶液中滴入淀粉⁃KI溶液,溶液呈蓝色 C.若向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈红色 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 BC 电解饱和NaCl溶液的化学方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,阳极得到Cl2,阴极得到H2和NaOH,A项错误;向阳极附近的溶液中滴入淀粉⁃KI溶液,发生反应:Cl2+2I-===2Cl-+I2,淀粉遇I2呈蓝色,B项正确;由于阴极区:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,消耗了H+,导致阴极区c(OH-)相对增大,滴入酚酞溶液,溶液变红,C项正确;电解后的溶液实质上是NaOH、NaCl和NaClO的混合溶液,溶液呈碱性,D项错误。 2.如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.装置中出口①处的物质是氯气,出口②处的物质是氢气 B.该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过 C.装置中发生反应的离子方程式为2Cl-+2H+Cl2↑+H2↑ D.该装置将电能转化为化学能 答案:C 由图看出①处为电解池阳极,产生氯气,②处为电解池阴极,产生氢气,A正确;该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过,能防止氯气与碱反应,避免在阴极区得到的烧碱溶液含有杂质,B正确;电解饱和食盐水有烧碱生成且H2O应写化学式,C错误;电解装置是将电能转化为化学能的装置,D正确。 任务二　铜的电解精炼、电镀 1.铜的电解精炼 (1)铜的电解精炼原理 阳极材料:　　　　,电极反应:　　 　　　　　;  阴极材料:　　　　,电极反应:　　　 　　　　;  粗铜 Cu-2e-===Cu2+ 精铜 Cu2++2e-===Cu (2)电解精炼的结果 粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子进入溶液;不如铜活泼的金属　　 　　等以单质的形式沉积在电解池的底部,与其他不溶性杂质混在一起形成阳极泥;阴极上得到　　　　。  Ag、Au、Pt 精铜 2.电镀 (1)电镀:利用　　　　原理在某些金属表面镀上一薄层其他　　　　或 　　　　的加工工艺。  (2)目的:使金属增强抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。 (3)示例(在铁钉上面镀铜): 实验方案设计及实施 电解 金属 合金 设计思路及依据 实验装置 实验现象 确定 阴极 阴极材料:　　　　(镀件)    铜片逐渐溶解, 铁钉表面有 　　 　　  析出 阴极反应物:Cu2+,电极反应:     确定 阳极 阳极材料:　　　　(镀层金属)  阳极反应物:　　　,电极反应: 　    构成 闭合 回路 离子导体:CuSO4溶液 电子导体:石墨棒、导线 铜片 铜片 铁钉 Cu2++2e-===Cu Cu-2e-===Cu2 红色物质 (4)电镀池的设计 一般都是用　　　　　　　　　　　　　　作电镀液;把　　 　　浸入电镀液中与直流电源的正极相连,作阳极;　　　　与直流电源的负极相连,作阴极。  含有镀层金属离子的盐溶液 镀层金属 镀件 1.在Fe上电镀Zn,应用Zn作阳极,用ZnSO4溶液作电镀液。(　　) 2.电解精炼铜时,粗铜作阳极,活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区。(　　) 3.电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变。(　　) √ √ × 火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等),其性能远不能达到电器工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯,回答下列问题: (1)电解时粗铜作　　　　极,连接电源的　　　　极,电极反应为 　 ;  纯铜作　　　　极,电极反应为　 。  阳 正 Cu-2e-===Cu2+,Fe-2e-===Fe2+,Zn-2e-===Zn2+ 阴 Cu2++2e-===Cu (1)电解法精炼金属铜时,粗铜作阳极,失去电子逐渐溶解,溶液中的Cu2+得到电子后在阴极放电而析出,附着在阴极上,故粗铜作阳极,纯铜作阴极。 (2)电解质溶液应选择　　　　(填字母)。  A.CuCl2溶液 B.CuSO4溶液 C.ZnSO4溶液 B (3)电解后,电解槽底部会形成含少量　　　　　　等金属的阳极泥。   (3)在电解时,比铜活泼的Fe、Zn先失去电子,变成Fe2+、Zn2+进入溶液,然后是铜失去电子,变成Cu2+进入溶液;Ag、Au等金属不如铜活泼,沉积在电解槽底部形成阳极泥。 Ag、Au (4)若纯铜片增重6.4 g,则电路通过的电子为　　　　 mol。  (4)Cu2+在阴极上得到电子形成Cu单质附着在阴极上,若纯铜片增重 6.4 g,Cu的物质的量是0.1 mol,由于Cu是+2价金属,因此电路通过的电子为0.2 mol。 0.2 电解精炼铜和电镀铜的比较   电镀铜 精炼铜 能量转化 电能转化为化学能 阳极材料 纯铜 粗铜(含锌、银、金等) 阴极材料 镀件 精铜 阳极反应 Cu-2e-===Cu2+ Zn-2e-===Zn2+ Cu-2e-===Cu2+   电镀铜 精炼铜 阴极反应 Cu2++2e-===Cu 电解质溶液 及其变化 电解后硫酸铜溶液浓度保持不变 电解后溶液中混有Zn2+等,c(Cu2+)减小 (1)电解精炼过程中的“两不等”:电解质溶液浓度在电解前后不相等;阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 (2)电镀过程中的“一多,一少,一不变”:“一多”指阴极上有镀层金属沉积;“一少”指阳极上有镀层金属溶解;“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。　 1.若要在铜片上镀银时,下列叙述错误的是(　　) ①将铜片接在电源的正极上　②将银片接在电源的正极上　③在铜片上发生的反应是Ag++e-===Ag　④在银片上发生的反应是2H2O-4e-===O2↑+4H+　⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液　⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液 A.①③⑥　　　　　　 B.②③⑥ C.①④⑤ D.②③④⑥ C 根据电镀原理,若在铜片上镀银时,铜作电解池的阴极与电源负极相连,电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银;银作电解池的阳极和电源正极相连,银失电子发生氧化反应生成银离子;电解质溶液为硝酸银溶液。铜片应接在电源的负极上,故①错误;银片应接在电源的正极上,故②正确;铜片上发生的反应是Ag++e-===Ag,故③正确;银片上发生的反应是Ag-e-===Ag+,故④错误;用硫酸铜溶液作电镀液,阴极析出铜,故⑤错误;应用硝酸银溶液作电镀液,故⑥正确。 2.(2023·天津高二检测)利用如图所示装置模拟电解在工业生产中的应用,下列说法正确的是(　　) A.若要在铁片上镀铜,Z为FeSO4溶液 B.若要在铁片上镀铜,X、Y分别为纯铜和铁片 C.若Z是饱和NaCl溶液,电解一段时间后,Y电极析出少量的Na D.若Z是饱和NaCl溶液,X电极首先发生的电极反应是2H2O-4e-===4H++O2↑ B 若要在铁片上镀铜,应该使Fe片与电源负极连接作阴极,铜片与电源正极连接作阳极,Z为CuSO4溶液,故A错误; 若要在铁片上镀铜,则阳极X为纯 铜,阴极Y为铁片,故B正确;若Z是饱和NaCl溶液,由于离子的放电能力: H+>Na+,所以电解时阴极Y上会产生H2,故电解一段时间后,Y电极不会析出金属Na,故C错误; 若Z是饱和NaCl溶液,且X为惰性电极时,由于离子放电顺序:Cl->OH-,阳极X电极首先是Cl-放电产生Cl2,故阳极X首先发生的电极反应是2Cl--2e-===Cl2↑,故D错误。 3.(2024·四川内江高二检测)根据如图回答,下列说法不正确的是(　　) A.X极为电源的正极 B.此装置用于铁器表面镀铜时,a电极为铜 C.若用该装置进行粗铜的精炼,a电极为粗铜 D.若a、b均为石墨电极,当有0.2 mol电子转移时, 理论上a电极附近产生1.12 L气体 D 由图示电流的方向可知,X极为电源的正极,a电极为电解池的阳极,Y极为电源的负极,b电极为电解池的阴极,据此分析。由分析可知,X极为电源的正极,A正确;此装置用于铁器表面镀铜时,铜作阳极,故a电极为铜,B正确;若用该装置进行粗铜的精炼,则粗铜作阳极,故a电极为粗铜,C正确;未给出温度、压强,无法通过转移电子数计算气体体积,D错误。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [A组　基础落实] 题组一　氯碱工业 1.氯碱工业能耗大,通过如图改进的设计可大幅度降低能耗,下列说法不正确的是(　　) 9 10 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 A.电极A接电源正极,发生氧化反应 B.电极B的电极反应为2H2O+4e-+O2===4OH- C.应选用阴离子交换膜,右室获得较高浓度的NaOH溶液 D.与传统的电解饱和食盐水装置对比,该改进装置能降低电解电压,减少能耗 答案:C 9 10 11 12 由图可知,电极A为电解池的阳极,氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,为电解池的阳极,与直流电源正极相连,电极B中水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,为阴极,钠离子通过阳离子交换膜由左室加入右室,从而在右室获得较高浓度的氢氧化钠溶液。由分析可知,电极A接电源正极,发生氧化反应,故A正确;由分析可知,电极B为阴极,水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,电极反应为2H2O+4e-+O2===4OH-,故B正确;由分析可知,电解时钠离子通过阳离子交换膜由左室移向右室,从而在右室获得较高浓度的氢氧化钠溶液,故C错误;由图可知,该改进装置中增大了氧气的量,通过反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 2.氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合,相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 A.电解池的阴极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH- B.通入空气的电极为负极 C.电解池中产生2 mol Cl2时,理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2 D.a、b、c的大小关系为a>b=c 答案:A 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 题给电解池的阴极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,A项正确;题给燃料电池为氢氧燃料电池,通入空气的电极为正 极,B项错误;由整个电路中得失电子守恒可知,电解池中产生2 mol Cl2,理论上转移4 mol电子,则燃料电池中消耗1 mol O2,C项错误;燃料电池的负极反应为2H2-4e-+4OH-===4H2O,正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,所以 a、b、c的大小关系为c>a>b,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 3.图甲为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能,图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 A.图甲的X点要与图乙中的a极连接 B.图乙中b极的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑ C.当N极消耗1 mol气体时,有2 mol H+通过离子交换膜 D.若有机废水中主要含有淀粉,则图甲中M极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-===6nCO2+24nH+ 答案:C 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 题图甲中N极上O2转化为H2O,发生还原反应,为正极,M极为负极,图乙通过电解饱和食盐水获得消毒液,a极生成H2,b极生成Cl2,则a极为阴极,b极为阳极,电解池的阴极与电源负极相连,故X点与a极相连,A正确;图乙中b极生成氯气,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,B正确;根据反应O2+4e-+4H+===2H2O,当N极消耗1 mol气体时,转移4 mol电子,故有4 mol H+通过离子交换膜,C错误;若有机废水中主要含有淀粉,则图甲中M极上淀粉转化为CO2,电极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-===6nCO2+24nH+,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 题组二　电镀　电解精炼 4.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A.通电后,Ag+向阳极移动 B.银片与电源负极相连 C.该电解池的阴极反应可表示为Ag++e-===Ag D.当电镀一段时间后,将电源反接,铜牌可恢复如初 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 铜牌上镀银,银片为阳极,Ag+向阴极移动,阴极反应为Ag++e-===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密,所以将电源反接,阳极上Cu、Ag均会溶解,铜牌不可能恢复如初。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 5.餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观度等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是(　　) A.电路中每通过1 mol e-,阴极析出1 mol银 B.铁电极应与电源负极相连 C.阳极电极反应为Ag-e-===Ag+ D.电镀液需要不断更换 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 阴极发生反应:Ag++e-===Ag,故电路中每通过1 mol e-时析出1 mol银,故A正确;铁为镀件,应与电源负极相连,故B正确;阳极为镀层金属,电极反应为Ag-e-===Ag+,故C正确;电镀液浓度不变,不需要更换,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 6.如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图,下列有关叙述不正确的是(　　) A.电极A是粗铜,电极B是纯铜 B.电路中通过1 mol电子,生成32 g铜 C.溶液中S向电极A迁移 D.膜B是过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,则电极A为粗铜,电极B为纯铜,A正确;阴极反应为Cu2++2e-===Cu,当电路中通过1 mol电子时,生成0.5 mol Cu,即生成32 g Cu,B正确;根据电解原理,S向阳极移动,C正确;阳极泥是阳极区产物,所以膜A为过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区,膜B为阳离子交换膜,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 7.氧化亚铜是杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂以及红色玻璃染色剂,利用如图所示装置制备氧化亚铜和精炼铜,已知粗铜中含有铁、碳、锌、银等杂质。下列说法错误的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 A.乙池中电解后X极附近形成的阳极泥的主要成分是银和碳 B.电压过高时,乙中可能会产生有刺激性气味的气体,将CuCl2溶液换成CuSO4溶液可避免产生该气体 C.若该装置的能量转化率为80%,则当外电路有1.93×105 C电量通过(法拉第常数F=9.65×104 C· mol-1)时可制得115.2 g的Cu2O D.由图可知甲池中制备Cu2O的总反应式为2Cu+H2OCu2O+H2↑ 答案:A 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 C电极上H2O→H2,发生还原反应,则C电极为阴极,Cu电极为阳极,X电极为阴极,Y电极为阳极,b为电源正极,a为电源负极。X电极为阴极,Y电极为阳极,电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,所以乙池中电解后Y极附近形成的阳极泥的主要成分是银和碳,A错误;电压过高时,Cl-会在阳极放电生成Cl2,而S不会放电,将CuCl2溶液换成CuSO4溶液可避免产生该气体,B正确;当外电路有1.93×105 C电量通过时,转移电子的物质的量为= 2 mol,该装置的能量转化率为80%,即有2 mol×80%=1.6 mol的电子发生氧化还原反应,则生成Cu2O的物质的量为0.8 mol,其质量为115.2 g,C正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 8.有关电解池示意图甲与电镀池示意图乙,下列有关说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 A.装置甲中石墨a上析出红色物质 B.装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁 C.若装置乙通电一段时间后,撤去直流电源,电流表指针一定偏转 D.若开始阶段两极质量相同,电流表中通过0.1 mol电子,则装置甲两极质量差为6.4 g 答案:A 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 装置甲为电解CuCl2溶液,石墨a为阴极,阴极上铜离子放电生成铜,故A正确;若将装置乙中的铜片更换为锌片,则锌片会被氧化为Zn2+,而氧化性: Zn2+<Cu2+,Cu2+优先得电子使铁制镀件镀上铜,无法制成镀锌铁,故B错误;若装置乙通电一段时间后,撤去直流电源,电流表指针可能偏转,故C错误;电解CuCl2溶液,阳极上析出氯气,阴极上析出铜,开始阶段两极质量相同,电流表中通过0.1 mol电子,阴极反应为Cu2++2e-===Cu↓,析出铜的质量为3.2 g,则装置甲两极质量差为3.2 g,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 9. (双选)如图所示,甲装置是微生物降解废水中尿素(H2NCONH2)的装置,利用甲装置可以实现乙装置中铁上镀铜。下列有关说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 A.甲装置中X电极应与乙装置中铁电极相接 B.乙装置电镀过程中,溶液颜色越来越浅 C.甲装置中M电极的反应为H2NCONH2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+ D.当甲装置中N电极消耗0.75 mol气体时,则乙装置中铁电极质量增加 84 g 答案:AC 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 甲装置能将化学能转化为电能,是原电池,在N极通入氧气,氧气得电子与氢离子反应生成水,则N为正极,M是负极,尿素(H2NCONH2)在负极失电子发生氧化反应生成无污染的二氧化碳、氮气,电解质溶液呈酸性;在铁上镀铜,则铁为阴极应与负极相连,铜为阳极应与正极相连,以此解答该题。在铁上镀铜,则铁为阴极,应与负极X相连,铜为阳极,应与正极Y相连,甲装置中X电极应与乙装置中铁电极相接,故A正确;在铁上镀铜,铜作阳极失电子发生氧化反应生成铜离子,铁作阴极,铜离子在阴极得电子析出铜,溶液中铜离子浓度不变,所以颜色不变,故B错误;H2NCONH2在负极M上失电子发生氧化反应,生成无污染的氮气、二氧化碳,电极反应为 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 H2NCONH2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+,故C正确;正极电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O,当N电极消耗0.75 mol氧气时,则转移电子的物质的量为0.75×4=3 mol,铁电极上的电极反应为Cu2++2e-===Cu,所以铁电极增重×64 g/mol=96 g,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 [B组　培优训练] 10.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,两端隔室中的离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 A.阳极电极反应:Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O B.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:C 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 A项,阳极发生氧化反应,电极反应:Fe-6e-+8OH-===Fe+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离子,甲溶液为浓氢氧化钠溶液,可循环利用,正确;C项,电解池中阳离子向阴极移动,Cu极为阴极,则通过离子交换膜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离子,电极反应为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。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 11. (双选)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解; ②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。 A.碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-===O2↑+2H2O B.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式不发生改变 答案:BD 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 由题图可知,阳极反应:4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极反应:Ni2++2e-===Ni、2H++2e-===H2↑。由以上分析知,A正确;由于C室中Ni2+、H+不断减少,Cl-通过阴离子膜从C室移向B室,A室中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A室移向B室,所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,B错误;由于H+的氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程需要控制废水的pH,C正确;若去掉阳离子膜,在阳极Cl-首先放电生成Cl2,则电解反应总方程式发生改变,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 12.电解原理在化学领域应用广泛,如图1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。完成以下问题: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 (1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞溶液。 ①电解一段时间后,在X极附近观察到的现象是 　 ;  ②电解一段时间后,该反应的总离子方程式为  　 。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 放出气体,溶液变红 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ 11 12 (1)①由题图可知,与电源的负极相连的X电极是阴极,该电极上水电离出的氢离子发生得电子的还原反应,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,所以该电极附近氢氧根离子浓度增大,碱性增强,电解一段时间后溶液会变红。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 (2)若用该装置电解精炼铜,电解液a选用CuSO4溶液,则X电极的材料是 　　　　,电解一段时间后,CuSO4溶液浓度　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  (2)电解方法精炼铜,电解池的阴极(X电极)材料是纯铜,电极反应为Cu2++2e-===Cu,阳极(Y电极)材料是粗铜,电极反应为Cu-2e-===Cu2+,其中粗铜中比金属铜活泼的金属(Zn、Fe、Ni)优先放电,电解一段时间后, CuSO4溶液浓度会减小。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 纯铜 减小 11 12 (3)若X、Y都是惰性电极,a是溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3且均为0.1 mol的混合溶液,通电一段时间后,阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图2所示,则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是 　 。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 Cu2+>H+>X3+ 11 12 (3)若X、Y都是惰性电极,a是溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3且均为0.1 mol的混合溶液,由图2可知,通电后就有固体生成,当通过电子的物质的量为0.2 mol时,析出固体的质量达到最大,证明此时析出的固体是铜,如果是X析出,通过电子的物质的量应该是0.3 mol,则氧化能力为Cu2+>X3+,当通过电子超过0.2 mol时,固体质量没变,说明这时阴极H+放电,阳极仍然是OH-放电,即电解水,说明氧化能力H+>X3+,所以氧化能力由大到小的顺序为Cu2+>H+>X3+。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 $$