专题11 电解原理及应用-【高效学习】2024-2025学年高二化学热点题型归纳与分阶培优练(人教版2019选择性必修1)
2024-11-17
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第二节 电解池 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | 电解池 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.04 MB |
| 发布时间 | 2024-11-17 |
| 更新时间 | 2025-01-22 |
| 作者 | 化学学习中心 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-11-17 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/48724021.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题11 电解原理及应用题型归类
目录
一、热点题型归纳 1
【题型一】电解池的工作原理 1
【题型二】电解原理的应用 4
【题型三】电解计算类型及方法分析 6
二、分阶培优练 8
【题型一】电解池的工作原理
【典例分析】用如图所示装置处理含的酸性工业废水,某电极反应为,下列说法错误的是
A.A为电源正极 B.左侧电极反应为
C.电解池中向左侧移动 D.电解过程中,右侧电解液增大
【提分秘籍】
基本规律
1.电解池的工作原理示意图
【特别提醒】(1)金属活动性顺序中银前面的金属(含银)作电极时,由于金属本身可以参与阳极反应,称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等);金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时,称为惰性电极,主要有铂(Pt)、石墨等。
(2)电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是靠离子移动导电,即电子不通过电解质溶液。
(3)原电池装置和电解池装置的最大区别是看有无外接直流电源,有外接直流电源的是电解池。
2.电解产物的判断及有关反应式的书写
(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分成阴、阳两组(勿忘水溶液中的H+和OH-)。
(3)注意阴、阳两极的放电顺序
(4)写出电极反应式,要注意遵循原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒。
(5)写出电解总反应式
在两极转移电子数目相同的前提下,两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式,注意弱电解质要写化学式(如用惰性电极电解CuSO4溶液:2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑)。
【特别提醒】分析电解问题的基本思路:
(1)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-)。
(2)通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电。
(3)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、离子浓度的变化、pH变化等。
【变式演练】
1.葡萄糖(C6H12O6)为含有醛基的还原糖。采用双极膜电解法,可电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理示意图如下(忽略副反应)。下列说法不正确的是
已知:在电场作用下,双极膜可将水解离,在两侧分别得到H+和OH-。
注:R为—C5H11O5
A.右侧的电极与电源的正极相连
B.阴极的电极反应:C6H12O6+2e−+2H+=C6H14O6
C.一段时间后,阳极室的pH增大
D.每生成1mol山梨醇,理论上同时消耗2mol葡萄糖
2.利用双极膜电解制备,捕集烟气中,制备,原理如图所示:
已知:双极膜为复合膜,可在直流电的作用下,将膜间的解离,提供和。
下列说法正确的是
A.阴极反应式:
B.Ⅰ为阴离子交换膜,Ⅱ为阳离子交换膜
C.电路中转移电子时,整套装置将制得
D.电路中转移电子时,离子交换膜Ⅱ与双极膜之间的隔室能生成
3.以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是
A.燃料电池工作时,正极反应式为O2+4H+−4e−=2H2O
B.a极是铁,b极是铜时,能达到铁上镀铜的目的
C.a极是纯铜,b极是粗铜时,a极上有铜析出,b极逐渐溶解,两极质量变化相同
D.a、b两极若是石墨,在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为2:7
【题型二】电解原理的应用
【典例分析】氯碱工业的原理如图所示,下列说法中不正确的是
A.电极a接电源的正极
B.电极b上电极反应为:
C.Na+透过阳离子交换膜由左向右移动
D.总离子反应为:
【提分秘籍】
基本规律:
1.电解饱和食盐水(氯碱工业——制备氢气、氯气和烧碱)
方程式
装置图
阳极反应
2Cl- - 2e- === Cl2↑
阴极反应
2H2O+ 2e- === H2↑+2OH-
总反应方程式
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
离子反应方程式
2Cl- + 2H2O 2OH- + H2↑+ Cl2↑
阳离子交换膜作用
①防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸;
②避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
2.电镀与电解精炼铜对比
电镀
精炼铜
装置
阳极材料
镀层金属Cu
粗铜(含锌、银、金等杂质)
阴极材料
镀件金属Fe
纯铜
阳极反应
Cu-2e-===Cu2+
Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+等
阴极反应
Cu2++2e-===Cu
Cu2++2e-===Cu
溶液变化
硫酸铜溶液浓度保持不变
Cu2+浓度减小,金、银等金属沉积形成阳极泥
【注意】(1)电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓度保持不变。
(2)电解精炼铜,粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子,变成金属阳离子进入溶液,活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会逐渐减小。
3.电冶金
(1)金属冶炼的本质:使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn++ne-===M。
(2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等),但不能电解其盐溶液,应电解其熔融态。
如:电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反应式:
阳极:2Cl--2e-===Cl2↑;
阴极:2Na++2e-===2Na;
总反应:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
(3)常见金属的冶炼方法:
电解法(熔融态)
热还原法(常见还原剂:C、CO、H2、Al)
热分解法
物理方法
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
【注意】①电解熔融MgCl2冶炼镁,而不能电解熔融MgO冶炼镁,因MgO的熔点很高。
②电解熔融Al2O3冶炼铝,而不能电解AlCl3冶炼铝,因AlCl3是共价化合物,其熔融态不导电。
【变式演练】
1.粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)。下列叙述正确的是
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-=Ni
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
2.下列电化学实验装置能达到实验目的的是
A.电解精炼铜
B.验证电解饱和NaCl溶液的产物
C. 在铁制品上镀铜
D.构成原电池
A.A B.B C.C D.D
3.可以用电解溶液的方法制备,其工作原理如图:
下列说法不正确的是
A.M室发生的电极反应式:
B.b膜为阴离子交换膜
C.N室中和的大小关系为
D.理论上每生成产品,阴极室可生成气体(标准状况下)
【题型三】有关电解计算的类型及方法
【典例分析】在如图所示的装置中,通电5 min后,铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题:
(1)电源中X极为直流电源的________极。
(2)溶液pH的变化情况:A________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),B________,C________。
(3)通电5 min后,B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体,溶液体积为200 mL,则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A装置中KCl足量且溶液的体积也是200 mL,则电解后恢复至常温,溶液的pH为________(设电解前后溶液体积无变化)。
【提分秘籍】
基本规律:电解的有关计算
1.计算类型:电解的相关计算包括两极产物的定量计算(如质量、气体的体积、某元素的化合价、溶液的
pH及物质的量浓度等)
2.电解计算的依据
(1)阳极失去的电子数=阴极得到的电子数
(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等
(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等
3.电解计算的方法
(1)根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其
依据是电路上转移的电子数相等
(2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算
(3)根据关系式计算:根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。例如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:
(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)
【注意】在电化学计算中,还常利用Q=I·t和Q=n(e-)×NA×1.60×10-19 C来计算电路中通过的电量。
【变式演练】
1.电解84.75 mL 16%的NaOH溶液(ρ=1.18 g·cm-3),用石墨作电极经过一段时间后溶液浓度为19.5%,这是因为
A.溶质增加了3.5 g
B.放出22.4 L H2和11.2 L O2
C.NaOH比水消耗少
D.消耗18 g 水
2.采用惰性电极,以氮气和水为原料,通过电解法制备氨的装置如图所示,下列说法不正确的是
A.电解时,电子由电源负极经导线流向a极
B.电解时,a极上发生的反应:
C.电解时,电路每转移4mol电子,溶液中有4molK+向b极移动
D.电解一段时间后,b极附近溶液的pH减小
3.将电化学法和生物还原法有机结合,利用微生物电化学方法可生产甲烷,装置如图所示。下列说法正确的是
A.通电时,电子由b→电解池阴极→电解液→电解池阳极→a
B.X为阴离子交换膜
C.阳极的电极反应式为:
D.生成0.1甲烷时阳极室理论上质量减少8.8g
(
分阶培优练
)
培优第一阶——基础过关练
1.当在铜片上镀银时,下列说法正确的是
A.铜片应接在电池的正极上
B.CuSO4溶液作电解液
C.铜片上发生的反应为Ag++e-=Ag
D.Ag作阳极,其表面有气体生成
2.如图是电解溶液的装置,其中c、d均为石墨电极。下列有关判断正确的是
A.a为负极,b为正极 B.a为阳极,b为阴极
C.电解过程中,c电极质量增加 D.电解过程中,氯离子浓度减小
3.基于水煤气转化反应,通过电化学装置制备纯氢的原理示意图如下。下列说法错误的是
A.为电源负极
B.阴极电极反应为:
C.使用阴离子交换膜能使乙室中保持不变
D.该装置中氧化反应和还原反应分别在两极进行,利于制得高纯度氢气
4.利用电解法可将含有、、、等杂质的粗铜提纯。下列叙述正确的是
A.电解时以精铜作阳极
B.电解时阴极上发生的反应为
C.用溶液作电解质溶液,反应一段时间后浓度保持不变
D.电解后,可在电解槽阴极下方收集到少量、等金属
5.草酸锌可应用于有机合成、电子工业等。工业上制取 的原理如图所示(电解液不参加反应,假设起始时两电极的质量相同),下列说法正确的是
A.电池工作时,Zn得到电子
B.Pb电极上的电极反应式为
C.每消耗6.5g Zn,两电极的质量相差6.5g
D.电池工作时,电路中电子的流动方向为 Pb→电解液→Zn→电源→Pb
6.近日,湖南大学王双印团队报道了电催化促进甲醇热催化脱氢生产高纯和CO,装置如图所示。下列叙述错误的是
A.b极上发生还原反应
B.质子由b极区向a极区迁移
C.a极的电极反应式为
D.标准状况下,生成11.2L 时,理论上转移的电子数约为
7.下列关于电解池的叙述不正确的是
A.在电解池阳极发生的是氧化反应
B.与电源负极相连的是电解池阴极
C.与电源正极相连的是电解池阴极
D.电子从电源负极沿导线流入电解池阴极
8.关于铜电极的叙述中不正确的是
A.铜银原电池中铜是负极
B.在镀件上镀铜时可用金属铜做阳极
C.用电解法精炼粗铜时粗铜做阳极
D.用电解法精炼粗铜时粗铜做阴极
9.关于如图所示的装置的说法正确的是
A.A池、C池是原电池,B池是电解池
B.A池、B池、C池都是原电池
C.A池、B池是原电池,C池是电解池
D.A池是原电池,B池是电解池,C池是电镀池
10.如图是电解饱和食盐水的装置,a、b为石墨电极。下列判断正确的是
A.a为正极,b为负极 B.a极上有氯气放出
C.b极上发生氧化反应 D.b极附近溶液显酸性
培优第二阶——能力提升练
11.下列有关原电池和电解池的比较,叙述正确的是
A.负极和阴极均有电子流出
B.能量的转化形式相同
C.在负极和阳极上均发生氧化反应
D.电解质溶液中移向正极和阳极的离子种类相同
12.将电化学法和生物还原法有机结合,利用微生物电化学方法可生产甲烷,装置如图所示。下列说法正确的是
A.a连接电源负极
B.X为阳离子交换膜
C.阳极的电极反应式为,阳极区溶液的pH减小
D.该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景
13.铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示,其工作原理为:。下列说法一定错误的是
A.电池充电时,b极的电极反应式为:
B.电池放电时,b极的电极反应式为:
C.电池充电时,从b极穿过选择性透过膜移向a极
D.电池放电时,电路中每通过0.1mol电子,浓度降低0.1mol⋅L
14.如图所示为电解饱和食盐水的原理示意图。下列说法错误的是
A.右室电极处发生还原反应
B.出口c收集到的物质是氯气
C.电解过程中,Na+由左室移向右室
D.通电一段时间后,阴极区c(OH-)减小
15.铁钉镀铜的实验如图所示,有关说法不正确的是
A.砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污,再用盐酸除锈
B.铁钉与直流电源正极相连,铜与直流电源负极相连,将两极平行浸入电镀液中
C.在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液,可使镀层光亮
D.电镀一段时间后,在铁钉表面可看到光亮的紫红色物质,铜片逐渐变薄
16.我国科学家研发了一种室温下可充电的Na—CO2电池,如题图所示。放电时,Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中。下列说法不正确的是
A.充电时,阴极电极反应式为:
B.充电时,电源b极为正极,Na+向钠箔电极移动
C.放电时,转移0.4mol电子,碳纳米管电极增重22.4g
D.放电时,电池的总反应为
17.工业上用电解法精炼粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Zn)的装置如下图。已知:为强酸,的电离方程式为。下列说法正确的是
A.Y极材料为粗铅 B.通电过程中,溶液中不变
C.通电时,向X极移动 D.阳极泥的成分包括Cu、Ag和Zn
18.用如图所示装置电解硫酸铜溶液,下列表述中错误的是
A.c极发生氧化反应
B.若两极均为惰性电极,d极电极反应式为:
C.溶液中阳离子往d极移动
D.若c极电极材料为Cu,电解开始后,溶液中浓度持续减小
19.用反应:设计原电池,并用它作电源进行电解的装置如图所示:NaCl溶液的体积为200mL,假设反应产生的气体全部放出,且反应前后溶液体积的变化忽略不计。下列有关叙述错误的是
A.电极A是铁作材料,B为溶液,电极C周围溶液变红
B.A、C两级都发生氧化反应,C电极反应式为:
C.银电极变粗,为电源的正极,A的电极反应式为:
D.当析出21.6g Ag时,铜电极减轻的质量是6.4g
20.下列关于电解精炼铜与电镀铜的说法正确的是
A.电解精炼铜时,电路中每通过2mol ,阳极质量一定减少64g
B.从阳极泥中可提取金、银等贵重金属
C.电解精炼铜时,粗铜应与电源正极相连,发生还原反应,电镀铜时,阳极材料一定要是镀层金属
D.电镀过程中电镀液无需更换
培优第三阶——培优拔尖练
21.我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料,可将CO2电催化为甲酸(HCOOH),下图是电解装置示意图。下列说法错误的是
A.电解时电极M上发生还原反应 B.电解时电极N上产生H+
C.阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D.总反应为2CO2+2H2O2HCOOH+O2
22.在如图串联装置中,通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是
A.乙中左侧电极反应式为
B.电解过程中丙中溶液酸碱性无变化
C.向甲中加入适量的盐酸,不能使溶液恢复到电解前的状态
D.当甲中产生4.48L气体时,丙中Cu电极质量增加21.6g
23.电解可直接制得钛,电解原理如图所示。下列说法错误的是
A.若电源为铅酸蓄电池,则P应与电极相连
B.石墨电极上的主要反应式为
C.熔融的电离方程式为
D.电池工作时,石墨电极附近会出现
24.如下所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有生成,逐渐溶解,下列判断正确的是
A.电子由电极Ⅰ流出经导线流入a极
B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现蓝色
C.N膜为阴离子交换膜
D.当完全溶解时,至少产生气体(标准状况下)
25.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可电解浓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。下列说法不正确的是
A.铜电极连接电源的负极
B.阳极电极反应式为:
C.离子交换膜a是阳离子交换膜
D.甲溶液可循环利用
26.用 Na2SO3溶液吸收尾气中的 SO2,将所得混合液进行电解循环再生,从而达到循环脱硫。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,则下列说法中错误的是
A.X为直流电源负极
B.图中两处硫酸的质量分数b>a
C.该过程中的产品主要为H2SO4和H2
D.阳极区pH增大
27.一种可充电锌一空气电池放电时的工作原理如下图所示。已知:I室溶液中,锌主要以的形式存在。下列说法错误的是
A.放电时,可以达到海水淡化的效果
B.放电时,Ⅱ室中的通过阴离子交换膜进入I室
C.充电时,电极的电极反应为
D.充电时,每生成,Ⅲ室溶液质量理论上减少
28.用下图所示装置,当改变电极材料和电解质溶液时,下列说法不正确的是
序号
a电极
b电极
电解质溶液
①
石墨
石墨
溶液(含酚酞)
②
石墨
石墨
溶液
③
石墨
石墨
(含酚酞)
④
石墨
Cu
溶液
A.实验①中两极均有气泡产生,a电极附近溶液先出现红色
B.实验②中a电极有红色固体析出,b电极附近溶液值降低
C.实验③中现象与实验①的现象相同
D.实验④可实现反应:
29.工业生产中常用电解法提纯含有杂质的粗溶液,其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是
A.通电后阴极区附近溶液不变
B.阳极的电极反应式为
C.通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区
D.提纯后的溶液从b出口导出
30.镍氢电池广泛用于油电混合动力汽车,该电池材料的回收利用也成为研究热点。
Ⅰ.某品牌镍氢电池的总反应为,其中,为吸附了氢原子的储氢合金。图为该电池放电时的工作原理示意图。
(1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。
①电极B是 填“正极”或“负极”。
②正极的电极反应式为 。
(2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电,结合化学用语说明此时电极附近的变化(忽略溶液体积变化): 。
(3)已知:储氢能力=,若该电池储氢合金的储氢能力为1120,则10cm3储氢合金中的氢完全反应,转移的电子数为 mol。
Ⅱ.该品牌废旧镍氢电池回收过程中,金属镍的转化过程如图。转化过程中所用和溶液通过电解溶液获得,装置如图2。
(4)图中,电解池的阳极为 填“C”或“D”。
(5)结合化学用语,说明产生的反应池及其原理: 。
(6)回收该品牌废旧镍氢电池过程中,在阴极收集到气体标准状况下,理论上最多可回收得到摩尔质量为的质量为 。
1
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专题11 电解原理及应用题型归类
目录
一、热点题型归纳 1
【题型一】电解池的工作原理 1
【题型二】电解原理的应用 5
【题型三】电解计算类型及方法分析 9
二、分阶培优练 12
【题型一】电解池的工作原理
【典例分析】用如图所示装置处理含的酸性工业废水,某电极反应为,下列说法错误的是
A.A为电源正极 B.左侧电极反应为
C.电解池中向左侧移动 D.电解过程中,右侧电解液增大
【答案】C
【分析】根据图示可知,该装置为电解池,根据某电极反应可知,该电极为阴极,即右侧电极为阴极,据此回答;
【详解】A.由分析可知,右侧Pt电极为阴极,则B为电源的负极,A为电源正极,A正确;
B.左侧电极为阳极,电极反应式为,B正确;
C.电解池中移向阴极,故H+从质子交换膜左侧向右侧移动,C错误;
D.电解过程中,根据电极反应式可知右侧消耗氢离子,故右侧电解液增大,D正确;
故选C。
【提分秘籍】
基本规律
1.电解池的工作原理示意图
【特别提醒】(1)金属活动性顺序中银前面的金属(含银)作电极时,由于金属本身可以参与阳极反应,称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等);金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时,称为惰性电极,主要有铂(Pt)、石墨等。
(2)电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是靠离子移动导电,即电子不通过电解质溶液。
(3)原电池装置和电解池装置的最大区别是看有无外接直流电源,有外接直流电源的是电解池。
2.电解产物的判断及有关反应式的书写
(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分成阴、阳两组(勿忘水溶液中的H+和OH-)。
(3)注意阴、阳两极的放电顺序
(4)写出电极反应式,要注意遵循原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒。
(5)写出电解总反应式
在两极转移电子数目相同的前提下,两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式,注意弱电解质要写化学式(如用惰性电极电解CuSO4溶液:2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑)。
【特别提醒】分析电解问题的基本思路:
(1)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-)。
(2)通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电。
(3)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、离子浓度的变化、pH变化等。
【变式演练】
1.葡萄糖(C6H12O6)为含有醛基的还原糖。采用双极膜电解法,可电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理示意图如下(忽略副反应)。下列说法不正确的是
已知:在电场作用下,双极膜可将水解离,在两侧分别得到H+和OH-。
注:R为—C5H11O5
A.右侧的电极与电源的正极相连
B.阴极的电极反应:C6H12O6+2e−+2H+=C6H14O6
C.一段时间后,阳极室的pH增大
D.每生成1mol山梨醇,理论上同时消耗2mol葡萄糖
【答案】C
【分析】装置为电解池,左侧电极上葡萄糖发生还原反应生成山梨醇,因此左侧电极为阴极,电极反应式为:,则右侧电极为阳极,电极反应式为,生成的与葡萄糖发生反应,双极膜上生成的和右池产生的中和,据此分析回答。
【详解】A.右侧电极溴离子失电子被氧化为溴单质,为阳极,与电源正极相连,故A正确;
B.左侧电极为阴极,葡萄糖中的醛基被还原,电极反应式:,故B正确;
C.阳极室中还发生,双极膜产生的氢氧根会移向阳极中和产生的氢离子生成水,阳极室中反应的水和生成的水物质的量相等,电解一段时间后,pH不变,故C错误;
D.制备山梨醇的反应为,制备葡萄糖酸的总反应为,根据得失电子守恒可知每生成1mol山梨醇,理论上同时可生成1mol葡萄糖酸,故D正确;
故选C。
2.利用双极膜电解制备,捕集烟气中,制备,原理如图所示:
已知:双极膜为复合膜,可在直流电的作用下,将膜间的解离,提供和。
下列说法正确的是
A.阴极反应式:
B.Ⅰ为阴离子交换膜,Ⅱ为阳离子交换膜
C.电路中转移电子时,整套装置将制得
D.电路中转移电子时,离子交换膜Ⅱ与双极膜之间的隔室能生成
【答案】C
【分析】由图知,与电源负极相连的电极为阴极,阴极的电极反应式为,与电源正极相连的电极反应式为,钠离子通过离子交换膜Ⅰ移向阴极,故Ⅰ为阳离子交换膜,硫酸根通过离子交换膜Ⅱ向右移动,故Ⅱ阴离子交换膜,双极膜处氢离子向左移动,氢氧根向右移动,钠离子通过阳离子交换膜向左移动,硫酸根通过阴离子交换膜向右移动,据此回答。
【详解】A.由分析知,阴极反应式:,A错误;
B.由分析知,Ⅰ为阳离子交换膜,Ⅱ为阴离子交换膜,B错误;
C.电路中转移电子时,2molNa+通过离子交换膜Ⅰ在阴极附近得到2molNaOH,同理,在双极膜和阳离子交换膜之间得到2molNaOH,共得到,C正确;
D.电路中转移电子时,双极膜处氢离子向左移动,离子交换膜Ⅱ与双极膜之间的隔室能生成,D错误;
故选C。
3.以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是
A.燃料电池工作时,正极反应式为O2+4H+−4e−=2H2O
B.a极是铁,b极是铜时,能达到铁上镀铜的目的
C.a极是纯铜,b极是粗铜时,a极上有铜析出,b极逐渐溶解,两极质量变化相同
D.a、b两极若是石墨,在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为2:7
【答案】B
【分析】电池工作时,O2转化为H2O,由O元素的价态变化,可确定通入O2的电极为正极,通入乙烷的电极为负极;右侧电池为电解池,a电极为阴极,b电极为阳极。
【详解】A.燃料电池工作时,通入O2的电极为正极,O2得电子产物与电解质反应生成H2O,正极反应式为O2+4H++4e−=2H2O,A不正确;
B.往铁上镀铜,则右侧电池为电镀池,铜应作阳极,铁应作阴极,则a极为阴极,应是铁,b极是阳极,应是铜,B正确;
C.a极是纯铜,b极是粗铜时,a极上有铜析出,b极逐渐溶解,但由于粗铜中混有铁、锌、金、银等杂质,在电解过程中,Fe、Zn等失电子,而溶液中只有Cu2+在阴极得电子,且粗铜中的金、银会形成阳极泥,所以两极质量变化不相同,C不正确;
D.a、b两极若是石墨,在同温同压下b极产生的气体为O2,电池中消耗乙烷,依据得失电子守恒可建立如下关系式:7O2——28e-——2C2H6,二者的体积之比等于物质的量之比,则为7:2,D不正确;故选B。
【题型二】电解原理的应用
【典例分析】氯碱工业的原理如图所示,下列说法中不正确的是
A.电极a接电源的正极
B.电极b上电极反应为:
C.Na+透过阳离子交换膜由左向右移动
D.总离子反应为:
【答案】D
【分析】电解饱和食盐水,连接正极的阳极上氯离子失电子产生氯气,故电极a为阳极,连接电源的正极;连接负极的阴极上水得电子产生氢气和氢氧根,故电极b为阴极,连接电源的负极。
【详解】A.根据分析可知,电极a接电源的正极,选项A正确;
B.电极b为阴极,电极上水电离产生的氢离子得电子产生氢气,电极反应为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,选项B正确;
C.电解池中阳离子定向移动到阴极,故Na+透过阳离子交换膜由左向右移动,选项C正确;
D.氯碱工业为电解饱食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气,总反应为:2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-,选项D错误;
故答案选D。
【提分秘籍】
基本规律:
1.电解饱和食盐水(氯碱工业——制备氢气、氯气和烧碱)
方程式
装置图
阳极反应
2Cl- - 2e- === Cl2↑
阴极反应
2H2O+ 2e- === H2↑+2OH-
总反应方程式
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
离子反应方程式
2Cl- + 2H2O 2OH- + H2↑+ Cl2↑
阳离子交换膜作用
①防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸;
②避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
2.电镀与电解精炼铜对比
电镀
精炼铜
装置
阳极材料
镀层金属Cu
粗铜(含锌、银、金等杂质)
阴极材料
镀件金属Fe
纯铜
阳极反应
Cu-2e-===Cu2+
Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+等
阴极反应
Cu2++2e-===Cu
Cu2++2e-===Cu
溶液变化
硫酸铜溶液浓度保持不变
Cu2+浓度减小,金、银等金属沉积形成阳极泥
【注意】(1)电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓度保持不变。
(2)电解精炼铜,粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子,变成金属阳离子进入溶液,活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会逐渐减小。
3.电冶金
(1)金属冶炼的本质:使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn++ne-===M。
(2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等),但不能电解其盐溶液,应电解其熔融态。
如:电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反应式:
阳极:2Cl--2e-===Cl2↑;
阴极:2Na++2e-===2Na;
总反应:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
(3)常见金属的冶炼方法:
电解法(熔融态)
热还原法(常见还原剂:C、CO、H2、Al)
热分解法
物理方法
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
【注意】①电解熔融MgCl2冶炼镁,而不能电解熔融MgO冶炼镁,因MgO的熔点很高。
②电解熔融Al2O3冶炼铝,而不能电解AlCl3冶炼铝,因AlCl3是共价化合物,其熔融态不导电。
【变式演练】
1.粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)。下列叙述正确的是
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-=Ni
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
【答案】D
【分析】粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,由氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+,可知还原性:Fe>Ni>Cu,Cu、Pt活泼性弱于Ni,电解法制备高纯度的镍时,粗镍为阳极、纯镍为阴极,含Ni2+的盐溶液为电解质溶液。
【详解】A.阳极发生氧化反应,Zn、Fe活泼性强于镍,参与阳极放电的有Zn、Fe、Ni,其电极反应式有:Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,故A错误;
B.电解过程中,阳极电极反应有:Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,阴极电极反应式为Ni2++2e-=Ni,阴阳两极转移电子物质的量相等,则阳极质量的减少与阴极质量的增加可能不相等,故B错误;
C.电解时含Ni2+的盐溶液为电解质溶液,电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Ni2+和Zn2+,故C错误;
D.Fe、Zn、Cu、Pt中只有Cu和Pt的活泼性弱于Ni,则电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,故D正确;
故答案为:D。
2.下列电化学实验装置能达到实验目的的是
A.电解精炼铜
B.验证电解饱和NaCl溶液的产物
C. 在铁制品上镀铜
D.构成原电池
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.粗铜的精炼装置中,粗铜作阳极,接电源正极,精铜作阴极,接电源负极,A正确;
B.根据图示,碳棒电极作阳极,阳极上发生氧化反应生成,氧化生成,使淀粉溶液变蓝,铁棒电极作阴极,阴极上发生还原反应生成,用向下排空气法收集,电流方向错误,B错误;
C.在铁制品上镀铜,则待镀铁制品作阴极,连接电源负极,Cu作阳极,连接电源正极,C错误;
D.Fe与能发生氧化还原反应生成,左边烧杯中应该是氯化亚铁溶液,右边烧杯中应该是氯化铁溶液,D错误;
故选A。
3.可以用电解溶液的方法制备,其工作原理如图:
下列说法不正确的是
A.M室发生的电极反应式:
B.b膜为阴离子交换膜
C.N室中和的大小关系为
D.理论上每生成产品,阴极室可生成气体(标准状况下)
【答案】C
【详解】A.M室中石墨电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成O2和H+,电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,A正确;
B.原料室中的通过b膜进入产品室,M室中氢离子通入a膜进入产品室,则b膜为阴离子交换膜,B正确;
C.N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH-,原料室中的Na+通过c膜进入N室,使阴极区溶液中c(NaOH)增大,所以N室:a%<b%,C错误;
D.理论上每生成1 mol产品,M、N室电极反应式分别为2H2O-4e-=O2↑+4H+、2H2O+2e-=H2↑+2OH-,M室生成1 mol H+、N室生成0.5 mol H2,阴极生成的气体体积在标况下是11.2 L,D正确;
答案选C。
【题型三】有关电解计算的类型及方法
【典例分析】在如图所示的装置中,通电5 min后,铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题:
(1)电源中X极为直流电源的________极。
(2)溶液pH的变化情况:A________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),B________,C________。
(3)通电5 min后,B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体,溶液体积为200 mL,则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A装置中KCl足量且溶液的体积也是200 mL,则电解后恢复至常温,溶液的pH为________(设电解前后溶液体积无变化)。
【答案】(1)阴 纯铜 Cu2++2e-===Cu 阳 粗铜 Cu-2e-===Cu2+ CuSO4溶液(其他合理答案也可)
(2)红 (3)4.48 L 1.0 mol·L-1 14
【详解】根据实验现象分析出电源的正负极,进而确定三个电解池中电极的名称是解题的关键。(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时,Ag+在阴极发生还原反应生成Ag,所以质量增加的铜电极是阴极,则银电极是阳极,故Y极是电源的正极,X极是电源的负极。(2)A装置中,电解KCl溶液生成KOH,溶液的pH增大;B装置中,电解CuSO4溶液生成H2SO4,电解K2SO4溶液的实质是电解水,溶液的pH减小;C装置中,电解AgNO3溶液,银为阳极,不断溶解,Ag+的浓度基本不变,溶液的pH不变。(3)通电5 min后,C中析出0.02 mol Ag,电路中通过0.02 mol电子。B装置中共收集0.01 mol气体,若该气体全为氧气,则电路中需通过0.04 mol电子,与事实不符。因此,B装置中的电解过程分为两个阶段,先电解CuSO4溶液生成O2,然后实质是电解水,生成O2和H2,即B装置中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x,电解H2O时生成O2的物质的量为y,生成H2的物质的量为2y,则4x+4y=0.02 mol(电子守恒),x+3y=0.01 mol,解得x=y=0.002 5 mol,所以n(CuSO4)=2×0.002 5 mol=0.005 mol,c(CuSO4)=0.005 mol÷0.2 L=0.025 mol·L-1。(4)通电5 min后,A装置中放出0.01 mol H2,溶液中生成0.02 mol KOH,c(OH-)=0.02 mol÷0.2 L=0.1 mol·L-1,pH=13。
【提分秘籍】
基本规律:电解的有关计算
1.计算类型:电解的相关计算包括两极产物的定量计算(如质量、气体的体积、某元素的化合价、溶液的
pH及物质的量浓度等)
2.电解计算的依据
(1)阳极失去的电子数=阴极得到的电子数
(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等
(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等
3.电解计算的方法
(1)根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其
依据是电路上转移的电子数相等
(2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算
(3)根据关系式计算:根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。例如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:
(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)
【注意】在电化学计算中,还常利用Q=I·t和Q=n(e-)×NA×1.60×10-19 C来计算电路中通过的电量。
【变式演练】
1.电解84.75 mL 16%的NaOH溶液(ρ=1.18 g·cm-3),用石墨作电极经过一段时间后溶液浓度为19.5%,这是因为
A.溶质增加了3.5 g
B.放出22.4 L H2和11.2 L O2
C.NaOH比水消耗少
D.消耗18 g 水
【答案】D
【详解】试题分析:电解NaOH溶液实质是电解水,电解前溶液的质量为84.75 mL×1.18 g·mL-1=100 g,含NaOH:100 g×16%=16 g,含水84 g,电解后NaOH仍为16 g,溶液质量为16 g÷19.5%=82 g,其中含水82 g-16 g=66 g,知消耗18 g水,D正确,答案选D。
考点:考查电解氢氧化钠溶液的有关计算
2.采用惰性电极,以氮气和水为原料,通过电解法制备氨的装置如图所示,下列说法不正确的是
A.电解时,电子由电源负极经导线流向a极
B.电解时,a极上发生的反应:
C.电解时,电路每转移4mol电子,溶液中有4molK+向b极移动
D.电解一段时间后,b极附近溶液的pH减小
【答案】C
【分析】a电极上N2转化为NH3,N元素化合价降低,发生还原反应,a电极为阴极;b电极上转化为O2,O元素化合价升高,发生氧化反应,b电极为阳极,据此回答。
【详解】A.电解时,电流经导线由a极移向电源负极,电流与电子流向相反,所以电子由电源负极经导线流向a极,A正确;
B.电解质溶液为KOH溶液,电解时,a极上N2和水反应生成NH3和,电极反应式为,B正确;
C.电解时,溶液中K+向阴极移动,即向a极移动,C错误;
D.b极的电极反应为:,电解过程中消耗,pH减小,D正确;
故选C。
3.将电化学法和生物还原法有机结合,利用微生物电化学方法可生产甲烷,装置如图所示。下列说法正确的是
A.通电时,电子由b→电解池阴极→电解液→电解池阳极→a
B.X为阴离子交换膜
C.阳极的电极反应式为:
D.生成0.1甲烷时阳极室理论上质量减少8.8g
【答案】C
【分析】由图示知,左池中CH3COO-在电极上失电子被氧化为CO2,故左池为电解池的阳极室,右池为电解池的阴极室,电源a为正极,b为负极。
【详解】A.通电时,装置中电子的移动方向为:电源负极(b)→电解池阴极,电解池阳极→电源正极(a),A错误;
B.由图示知,阳极反应产生H+,阴极反应消耗H+,则H+通过交换膜由阳极移向阴极,X为阳离子交换膜,B错误;
C.由分析可知,左池为阳极,CH3COO-在电极上失电子被氧化为CO2,根据图示知可添加H+配平电荷守恒,添加H2O配平元素守恒,得完整的电极反应方程式为:,C正确;
D.由图示知,右池生成CO2转化为CH4,电极反应式为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,根据转移电子关系CH4~8e-,0.1 mol CH4生成转移0.8 mol电子,根据阳极电极反应式:可知,生成CO2物质的量为0.2mol,氢离子向阴极移动,根据电极反应式为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,则阳极中氢离子全部移向阴极,则减少的质量为:0.2mol×44g/mol+0.7mol×1g/mol=9.5g,D错误;
故本题选C。
(
分阶培优练
)
培优第一阶——基础过关练
1.当在铜片上镀银时,下列说法正确的是
A.铜片应接在电池的正极上
B.CuSO4溶液作电解液
C.铜片上发生的反应为Ag++e-=Ag
D.Ag作阳极,其表面有气体生成
【答案】C
【分析】要在铜片上镀银,需要用电解池装置,铜片上发生反应,,铜片作阴极,银作阳极,发生反应,溶液作电解液,据此解答。
【详解】A.铜片作阴极,铜片应接在电池的负极上,A项错误;
B.铜片上发生反应,,应用溶液作电解液,B项错误;
C.铜片上得电子,反应为,C项正确;
D.Ag作阳极,发生反应,表面无气体生成,D项错误;
故选C。
2.如图是电解溶液的装置,其中c、d均为石墨电极。下列有关判断正确的是
A.a为负极,b为正极 B.a为阳极,b为阴极
C.电解过程中,c电极质量增加 D.电解过程中,氯离子浓度减小
【答案】D
【详解】A.根据电流方向可知,a为正极,b为负极,A错误,
B.根据电流方向可知,a为正极,b为负极,则c为阳极,d为阴极,B错误;
C.电解过程中,d电极附近铜离子得到电子变为铜单质,并附着在d电极上,所以d电极质量增加,C错误;
D.电解过程中,c电极附近氯离子失去电子变为氯气,因此浓度减小,D正确;
故选D。
3.基于水煤气转化反应,通过电化学装置制备纯氢的原理示意图如下。下列说法错误的是
A.为电源负极
B.阴极电极反应为:
C.使用阴离子交换膜能使乙室中保持不变
D.该装置中氧化反应和还原反应分别在两极进行,利于制得高纯度氢气
【答案】C
【详解】A.甲电极发生还原反应为阴极,a为电源负极,A正确;
B.甲电极为阴极,电极反应为:,B正确;
C.阴极的电极反应式为:,阳极的电极反应方程式为:,若为阴离子交换膜,从甲池向乙池迁移,因此能减缓单位时间内乙室中c(OH-)的降低,甲池生成的速度小于乙池消耗的速度,故无法抵消,乙池c(OH-)减小,C错误;
D.H2在阴极生成,CO2在阳极产生且在乙池被吸收变成,因此利于制得高纯度氢气,D正确;
故选择C选项。
4.利用电解法可将含有、、、等杂质的粗铜提纯。下列叙述正确的是
A.电解时以精铜作阳极
B.电解时阴极上发生的反应为
C.用溶液作电解质溶液,反应一段时间后浓度保持不变
D.电解后,可在电解槽阴极下方收集到少量、等金属
【答案】B
【详解】A.将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯时,以精铜作阴极,粗铜作阳极,A错误;
B.电解时,溶液中的Cu2+在阴极上得电子,发生的反应为,B正确;
C.电解时,阳极的其他金属杂质也会放电,故电解液中溶液浓度减小,C错误;
D.电解时,阳极粗铜中的Fe、Zn、Cu失电子转化为金属阳离子,Ag、Pt不失电子,则电解后,电解槽阳极底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥,D错误;
故选B。
5.草酸锌可应用于有机合成、电子工业等。工业上制取 的原理如图所示(电解液不参加反应,假设起始时两电极的质量相同),下列说法正确的是
A.电池工作时,Zn得到电子
B.Pb电极上的电极反应式为
C.每消耗6.5g Zn,两电极的质量相差6.5g
D.电池工作时,电路中电子的流动方向为 Pb→电解液→Zn→电源→Pb
【答案】C
【分析】根据图示,Zn电极失电子,发生氧化反应,作阳极与电源正极相连,电极反应为Zn-2e-=Zn2+。Pb电极作阴极,与电源负极相连,二氧化碳得单子,发生还原反应,电极反应为。
【详解】A.电池工作时,Zn电极上发生失去电子的氧化反应,故A错误;
B.Pb电极是阴极,发生得电子的还原反应,电极反应为,故B错误;
C.Pb电极不参与反应,每消耗6.5gZn,两电极的质量相差6.5 g,故C正确;
D.电子不经过电解液,其流动方向为 Zn→电源→Pb,故D错误;
故选C。
6.近日,湖南大学王双印团队报道了电催化促进甲醇热催化脱氢生产高纯和CO,装置如图所示。下列叙述错误的是
A.b极上发生还原反应
B.质子由b极区向a极区迁移
C.a极的电极反应式为
D.标准状况下,生成11.2L 时,理论上转移的电子数约为
【答案】B
【分析】左侧a电极连接电源正极,为阳极,发生失去电子的氧化反应,则电极方程式为,右侧b电极为阴极,发生得电子的还原反应,电极反应为,质子通过质子交换膜由a向b移动,据此解答。
【详解】A.由分析可知b电极为阴极,发生得电子的还原反应,故A正确;
B.质子通过质子交换膜向阴极(b电极)移动,故B错误;
C.由分析可知,a电极为阳极,发生失去电子的氧化反应,则电极方程式为,故C正确;
D.标准状况下,生成11.2L ,即0.5mol,由阴极的反应式可知转移电子数为1mol,故D正确;
故选B。
7.下列关于电解池的叙述不正确的是
A.在电解池阳极发生的是氧化反应
B.与电源负极相连的是电解池阴极
C.与电源正极相连的是电解池阴极
D.电子从电源负极沿导线流入电解池阴极
【答案】C
【详解】A.与正极相连的为阳极,阳极上得电子发生氧化反应,A正确;
B.电解池中,与外接电源负极相连的为阴极,与正极相连的为阳极,B正确;
C.电解池中,与外接电源负极相连的为阴极、与正极相连的为阳极,C错误;
D.与外接电源负极相连的为阴极,电子从负极经导线流入阴极,D正确;
故选C。
8.关于铜电极的叙述中不正确的是
A.铜银原电池中铜是负极
B.在镀件上镀铜时可用金属铜做阳极
C.用电解法精炼粗铜时粗铜做阳极
D.用电解法精炼粗铜时粗铜做阴极
【答案】D
【详解】A.铜银原电池中铜比银活泼,则铜作负极,故A正确;
B.在镀件上镀铜时,镀层金属作阳极,待镀金属作阴极,则可用金属铜做阳极,故B正确;
C.用电解法精炼粗铜时,粗铜做阳极,精铜做阴极,故C正确;
D.根据C项分析,用电解法精炼粗铜时粗铜做阳极,故D错误;
答案选D。
9.关于如图所示的装置的说法正确的是
A.A池、C池是原电池,B池是电解池
B.A池、B池、C池都是原电池
C.A池、B池是原电池,C池是电解池
D.A池是原电池,B池是电解池,C池是电镀池
【答案】D
【详解】
A池中存在自发的氧化还原反应,能将化学能转化为电能,所以A池应为原电池,则B池、C池均为电解池。其中C池中Cu作阴极,Ag作阳极,可实现在Cu表面镀银,C池也可视为电镀池,故D正确;
答案选D。
10.如图是电解饱和食盐水的装置,a、b为石墨电极。下列判断正确的是
A.a为正极,b为负极 B.a极上有氯气放出
C.b极上发生氧化反应 D.b极附近溶液显酸性
【答案】B
【分析】电解装置中与电源正极所连电极为阳极,与电源负极所连电极为阴极,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
【详解】A.a与电源正极相连为阳极,b与电源负极相连为阴极,故A错误;
B.a极为阳极,电极上发生反应:,故B正确;
C.b极为阴极发生还原反应,故C错误;
D.b极生发生反应:,b极附近溶液显碱性,故D错误;
故选:B。
培优第二阶——能力提升练
11.下列有关原电池和电解池的比较,叙述正确的是
A.负极和阴极均有电子流出
B.能量的转化形式相同
C.在负极和阳极上均发生氧化反应
D.电解质溶液中移向正极和阳极的离子种类相同
【答案】C
【详解】A.原电池中负极失电子,电解池中,阳极失电子,A错误;
B.原电池将化学能转化为电能,电解池将电能转化为化学能,B错误;
C.原电池中负极发生氧化反应,电解池中的阳极发生氧化反应,C正确;
D.原电池中溶液中的阳离子移向正价,电解池中溶液中的阳离子移向阴极,D错误;
故答案为:C。
12.将电化学法和生物还原法有机结合,利用微生物电化学方法可生产甲烷,装置如图所示。下列说法正确的是
A.a连接电源负极
B.X为阳离子交换膜
C.阳极的电极反应式为,阳极区溶液的pH减小
D.该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景
【答案】B
【分析】由图示知,左池中在电极上失电子被氧化为,故左池为电解池的阳极室,右池为电解池的阴极室,电源a为正极,b为负极。
【详解】A.由分析可知,a连接电源正极,选项A错误;
B.由图示知,阳极反应产生,阴极反应消耗,则通过离子交换膜由阳极区移向阴极区,故X为阳离子交换膜,选项B正确;
C.由分析知,左池为阳极,根据图示可得电极反应式为,选项C错误;
D.电化学反应时,电极上得失电子守恒,则左侧有,右侧有,二氧化碳不能零排放,选项D错误;
答案选B。
13.铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示,其工作原理为:。下列说法一定错误的是
A.电池充电时,b极的电极反应式为:
B.电池放电时,b极的电极反应式为:
C.电池充电时,从b极穿过选择性透过膜移向a极
D.电池放电时,电路中每通过0.1mol电子,浓度降低0.1mol⋅L
【答案】D
【详解】A.充电时是电解池的工作原理,阴极(b极)发生得电子的还原反应,电极反应式为:,A正确;
B.放电时是原电池的工作原理,负极(b极)发生失电子的氧化反应,电极反应式为:,B正确;
C.电池充电时,从阴极室穿过选择性透过膜移向阳极室,即从b极穿过选择性透过膜移向a极,C正确;
D.放电时,电路中每流过0.1mol电子,就会有0.1mol得电子,但减小的浓度与体积有关,因此不能确定浓度降低数值,D错误;
故选D。
14.如图所示为电解饱和食盐水的原理示意图。下列说法错误的是
A.右室电极处发生还原反应
B.出口c收集到的物质是氯气
C.电解过程中,Na+由左室移向右室
D.通电一段时间后,阴极区c(OH-)减小
【答案】D
【分析】左侧电极与电源正极相连,该极为阳极,左边电极上氯离子变成氯气,钠离子移动到了右边,出口c收集到的物质是氯气,右边电极上水电离的氢离子放电生成氢气,出口d收集到氢气,左边最后得到稀氯化钠溶液,右边最后得到浓氢氧化钠溶液;
【详解】A.右侧连接电源负极,右侧电极为阴极,氢离子放电生成氢气发生还原反应,故A正确;
B.由分析,c收集到的物质是氯气,故B正确;
C.电解池中阳离子向阴极移动,则Na+由左室移向右室,故C正确;
D.右侧电极与电源负极相连,为阴极,b口通入水(加入少量NaOH增强导电性同时不引入新的杂质),水得电子发生还原反应产生H2同时生成OH-,所以通电一段时间后,OH-浓度增大,故D错误;
故选D。
15.铁钉镀铜的实验如图所示,有关说法不正确的是
A.砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污,再用盐酸除锈
B.铁钉与直流电源正极相连,铜与直流电源负极相连,将两极平行浸入电镀液中
C.在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液,可使镀层光亮
D.电镀一段时间后,在铁钉表面可看到光亮的紫红色物质,铜片逐渐变薄
【答案】B
【分析】铁钉镀铜实验,镀件铁钉作为阴极,外接电源负极,b为负极;镀层铜作为阳极,外接电源正极,a为正极。
【详解】A.砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污,再用盐酸除锈,A正确;
B.据分析,铁钉与直流电源负极相连,铜与直流电源正极相连,将两极平行浸入电镀液中,B错误;
C.在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液,可使镀层光亮,C正确;
D.电镀一段时间后,在铁钉表面生成铜单质,可看到光亮的紫红色物质,阳极铜片逐渐氧化成离子进入溶液,铜片变薄,D正确;
故选B。
16.我国科学家研发了一种室温下可充电的Na—CO2电池,如题图所示。放电时,Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中。下列说法不正确的是
A.充电时,阴极电极反应式为:
B.充电时,电源b极为正极,Na+向钠箔电极移动
C.放电时,转移0.4mol电子,碳纳米管电极增重22.4g
D.放电时,电池的总反应为
【答案】D
【详解】A.放电时,Na为负极,反应式为,充电时,阴极反应为:,A正确;
B.结合分析可知,充电时右侧为阳极,则b为正极,Na+向钠箔电极(阴极)移动,B正确;
C.根据反应式,由于碳酸钠和C均沉积在碳纳米管,当转移0.4mol电子时,沉积0.1molC和0.2mol碳酸钠,总质量为,C正确;
D.放电时,钠为负极,反应式为,正极吸收二氧化碳,反应式为,故总反应式为,D错误;
故选D。
17.工业上用电解法精炼粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Zn)的装置如下图。已知:为强酸,的电离方程式为。下列说法正确的是
A.Y极材料为粗铅 B.通电过程中,溶液中不变
C.通电时,向X极移动 D.阳极泥的成分包括Cu、Ag和Zn
【答案】A
【分析】电解法精炼粗铅,粗铅作为阳极,与外接直流电正极相连,放在Y极,X为阴极。
【详解】A.据分析,Y极为阳极,材料为粗铅,A项正确;
B.Zn比Pb活泼,通电过程中由于Zn先放电,阴极上Pb2+先得电子,所以溶液中降低,B项错误;
C.通电时,阴离子朝阳极移动,向Y极移动,C项错误;
D.Zn会先放电,所以阳极泥的成分不包括Zn,D项错误;
故选A。
18.用如图所示装置电解硫酸铜溶液,下列表述中错误的是
A.c极发生氧化反应
B.若两极均为惰性电极,d极电极反应式为:
C.溶液中阳离子往d极移动
D.若c极电极材料为Cu,电解开始后,溶液中浓度持续减小
【答案】D
【分析】由电流的方向可知,a为电源的正极,b为电源的负极,则c为阳极,d为阴极,据此进行解答。
【详解】A.c极为电解池的阳极,发生氧化反应,故A正确;
B.d为电解池阴极,发生还原反应,d极电极反应式为:Cu2++2e-═Cu,故B正确;
C.电解池中阳离子往阴极移动,d为阴极,则溶液中阳离子往d极移动,故C正确;
D.若c为Cu,则Cu失去电子变为铜离子,溶液中Cu2+浓度保持不变,故D错误;
答案选D。
19.用反应:设计原电池,并用它作电源进行电解的装置如图所示:NaCl溶液的体积为200mL,假设反应产生的气体全部放出,且反应前后溶液体积的变化忽略不计。下列有关叙述错误的是
A.电极A是铁作材料,B为溶液,电极C周围溶液变红
B.A、C两级都发生氧化反应,C电极反应式为:
C.银电极变粗,为电源的正极,A的电极反应式为:
D.当析出21.6g Ag时,铜电极减轻的质量是6.4g
【答案】B
【分析】原电池是由两个半电池组成的,根据电池反应式可以判断出:负极是Fe作材料,发生的反应为:Fe-2e-=Fe2+,正极是Ag作材料,电解质溶液为AgNO3溶液,发生的反应为:Ag++e-=Ag;电解NaCl溶液时,阳极的反应为:Cu-2e-═Cu2+,阴极的反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-;
【详解】A.正极是Ag作材料,则电极A用铁作负极,电解质溶液为AgNO3溶液,电解NaCl溶液时,C是电解池的阴极,发生的反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-,加入酚酞变红,故A正确;
B.A极是原电池的负极,发生氧化反应,C极是电解池的阴极,发生还原反应,故B错误;
C.原电池中,A极是原电池的负极,发生的反应为:Fe-2e-=Fe2+,正极是Ag作材料,电解质溶液为AgNO3溶液,发生的反应为:Ag++e-=Ag,故C正确;
D.当析出Ag21.6g时,n(Ag)══0.2mol,转移电子0.2mol,铜电极的反应为Cu-2e-═Cu2+,消耗0.1molCu,减轻的质量为6.4g,故D正确;
答案选B。
20.下列关于电解精炼铜与电镀铜的说法正确的是
A.电解精炼铜时,电路中每通过2mol ,阳极质量一定减少64g
B.从阳极泥中可提取金、银等贵重金属
C.电解精炼铜时,粗铜应与电源正极相连,发生还原反应,电镀铜时,阳极材料一定要是镀层金属
D.电镀过程中电镀液无需更换
【答案】B
【详解】A.阳极的材料为粗铜,含有的杂质Zn、Fe、Ni等均会放电,因此电路中每通过2mole-,阳极质量不一定减少64g,故A错误;
B.阳极的铁和铜等活泼金属失电子,不活泼的金银等金属会沉积在阳极附近,形成阳极泥,故B正确;
C.粗铜与电源正极相连,发生氧化反应,在电镀过程中,阳极材料可以是镀层金属,也可以是惰性材料,故C错误;
D.电镀过程中如果用待镀金属做阳极,电解液浓度几乎不变,就不需要更换,如果用其他材料做阳极,电镀液需要不断更换,故D错误;
故答案选B。
培优第三阶——培优拔尖练
21.我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料,可将CO2电催化为甲酸(HCOOH),下图是电解装置示意图。下列说法错误的是
A.电解时电极M上发生还原反应 B.电解时电极N上产生H+
C.阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D.总反应为2CO2+2H2O2HCOOH+O2
【答案】C
【分析】由题给信息可知,N极H2O失去电子生成O2:H2O-4e-=4H++O2↑,发生氧化反应,N极为阳极,H+通过阳离子交换膜进入中间室;则M极为阴极,发生还原反应, CO2和水生成HCOO-和OH-:CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-,HCOO-和OH-通过阴离子交换膜进入中间室,OH-和H+生成H2O、HCOO-和H+生成HCOOH,据此分析。
【详解】A.由分析可知,复合电极M作电解池的阴极,发生还原反应,A项正确;
B.电解时,复合电极N上发生氧化反应,H2O失去电子,生成H+,电极方程式为:H2O-4e-=4H++O2↑,B项正确;
C.经分析可知,阳离子交换膜只有H+这一种离子通过,C项错误;
D.根据分析可知,电极总反应为:2CO2+2H2O2HCOOH+O2,D项正确;
答案选C。
22.在如图串联装置中,通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是
A.乙中左侧电极反应式为
B.电解过程中丙中溶液酸碱性无变化
C.向甲中加入适量的盐酸,不能使溶液恢复到电解前的状态
D.当甲中产生4.48L气体时,丙中Cu电极质量增加21.6g
【答案】D
【分析】该装置有外接电源,为电解装置,通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体,则乙装置左侧电极有铜析出,乙装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极;甲装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极;丙装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极;
【详解】A.通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体,左侧电极有铜析出,左侧为阴极,发生反应,故A正确;
B.在丙装置中阳极电极反应式为Ag-e-=Ag+,阴极电极反应式为Ag++e-=Ag,所以电解过程中丙中溶液酸碱性无变化,故B正确;
C.甲装置中阳极电极反应为2Cl--2e-=Cl2,阴极电极反应为2H++2e-=H2,相当于从溶液中逸出HCl气体,若加入盐酸,则多加了水,会导致KCl溶液浓度减小,故C正确;
D.甲中产生4.48L气体,没有明确是否为标准状况,不能减少气体物质的量,则不能计算丙中Cu电极质析出银的质量, D错误;
选D。
23.电解可直接制得钛,电解原理如图所示。下列说法错误的是
A.若电源为铅酸蓄电池,则P应与电极相连
B.石墨电极上的主要反应式为
C.熔融的电离方程式为
D.电池工作时,石墨电极附近会出现
【答案】A
【分析】该图为电解装置,石墨作阳极,发生失电子的氧化反应,电极方程式为;作阴极,发生得电子的还原反应,电极方程式为。
【详解】A.因石墨电极是阳极,所以应与外电源的正极相连,铅蓄电池中的二氧化铅电极是正极,石墨与二氧化铅电极相连,A错误;
B.石墨电极为阳极,电解质中氯离子失去电子生成氯气,B正确;
C.熔融属于强电解质,可完全电离,C正确;
D.电池工作时,生成的向阳极移动,D正确;
故选A。
24.如下所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有生成,逐渐溶解,下列判断正确的是
A.电子由电极Ⅰ流出经导线流入a极
B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现蓝色
C.N膜为阴离子交换膜
D.当完全溶解时,至少产生气体(标准状况下)
【答案】D
【分析】通电后石墨电极Ⅱ上有生成,可知电极Ⅱ是阳极,阳极发生反应 ;电极Ⅰ是阴极,阴极反应式为Cu2++2e-=Cu;阳极生成的H+透过N膜向左移动,阴极区的氯离子通过M膜向右移动,中间溶液呈酸性,所以逐渐溶解。
【详解】A. 电极Ⅱ是阳极、电极Ⅰ是阴极,电子由电极a流出经导线流入Ⅰ极,故A错误;
B. 电极Ⅱ发生反应,通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近呈酸性,滴加石蕊溶液,出现红色,故B错误;
C. 阳极生成的H+透过N膜向左移动,N膜为阳离子交换膜,故C错误;
D. ,当完全溶解时,消耗1.2molH+,根据,至少产生0.4mol氧气,氧气的体积为(标准状况下),故D正确;
选D。
25.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可电解浓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。下列说法不正确的是
A.铜电极连接电源的负极
B.阳极电极反应式为:
C.离子交换膜a是阳离子交换膜
D.甲溶液可循环利用
【答案】B
【分析】根据工业上电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,故铁做阳极,电极反应为:Fe-6e-+8OH-=+4H2O,导致阳极室阴离子所带负电荷减少,故中间隔室中的OH−移向阳极室;铜棒做阴极,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,故电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH−,导致阴极室溶液产生大量OH−,则吸引中间隔室中的Na+移向阴极室,故所得溶液甲为浓的NaOH溶液,中间隔室中的NaOH溶液浓度降低,据此分析解题。
【详解】A.经分析可知,铜棒做阴极,与电源负极相连,故A正确;
B.根据工业上电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,铁做阳极,电极反应为:Fe-6e-+8OH-=+4H2O,故B错误;
C.通过离子交换膜a的是Na+,故为阳离子交换膜,故C正确;
D.甲溶液为浓的氢氧化钠溶液,故可再循环利用于该电解池,故D正确;
故答案选B。
26.用 Na2SO3溶液吸收尾气中的 SO2,将所得混合液进行电解循环再生,从而达到循环脱硫。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,则下列说法中错误的是
A.X为直流电源负极
B.图中两处硫酸的质量分数b>a
C.该过程中的产品主要为H2SO4和H2
D.阳极区pH增大
【答案】D
【分析】根据图示,Pt(Ⅰ)氢离子得电子发生还原反应生成氢气,Pt(Ⅰ)是阴极;Pt(Ⅱ) 失电子发生氧化反应生成,Pt(Ⅱ)是阳极。
【详解】A.Pt(Ⅰ)是阴极,X与阴极连接,X为直流电源负极,故A正确;
B.Pt(Ⅱ)是阳极,阳极反应为,所以图中两处硫酸的质量分数b>a,故B正确;
C.阳极生成硫酸、阴极生成氢气,该过程中的产品主要为H2SO4和H2,故C正确;
D.阳极反应为,阳极区pH减小,故D错误;
选D。
27.一种可充电锌一空气电池放电时的工作原理如下图所示。已知:I室溶液中,锌主要以的形式存在。下列说法错误的是
A.放电时,可以达到海水淡化的效果
B.放电时,Ⅱ室中的通过阴离子交换膜进入I室
C.充电时,电极的电极反应为
D.充电时,每生成,Ⅲ室溶液质量理论上减少
【答案】D
【分析】已知:室溶液中,锌主要以的形式存在,则锌为负极,发生氧化反应,电极反应式为,右边电极为正极,发生还原反应,电极反应式为O2+4e−+2H2O=4OH−。
【详解】A.放电时,钠离子和氯离子往Ⅲ室和I室移动,可以达到海水淡化的效果,A正确;
B.放电时,阳离子移向正极,阴离子移向负极,Ⅱ室中的Na+通过阳离子交换膜进入Ⅲ室,Ⅱ室中的Cl−通过阴离子交换膜进入I室,B正确;
C.充电时,Zn电极是阴极,发生还原反应,电极反应为,C正确;
D.充电时,Pt/C电极为阳极,电极反应式为4OH--4e−=O2↑+2H2O,每生成1molO2转移4mol电子,同时有4molNa+通过阳离子交换膜进入Ⅱ室,Ⅲ室溶液质量理论上减少32g+4mol×23g⋅mol−1=124g,故充电时,每生成0.2molO2,Ⅲ室溶液质量理论上减少24.8g,D错误;
答案选D。
28.用下图所示装置,当改变电极材料和电解质溶液时,下列说法不正确的是
序号
a电极
b电极
电解质溶液
①
石墨
石墨
溶液(含酚酞)
②
石墨
石墨
溶液
③
石墨
石墨
(含酚酞)
④
石墨
Cu
溶液
A.实验①中两极均有气泡产生,a电极附近溶液先出现红色
B.实验②中a电极有红色固体析出,b电极附近溶液值降低
C.实验③中现象与实验①的现象相同
D.实验④可实现反应:
【答案】C
【详解】A.实验①用惰性电极电解食盐水,a阴极:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,b是阳极:2Cl--2e-=Cl2↑,a极附近生成NaOH,先变红,A正确;
B.实验②室电解硫酸铜溶液,a是阴极:Cu2++2e-=Cu,b是阳极:2H2O-4e-=O2↑+4H+,a电极有红色固体析出,b电极附近溶液值降低,B正确;
C.实验③中在阴极附近镁离子与生成的氢氧根结合产生白色沉淀,现象与实验①的现象不相同,C错误;
D.实验④中,a阴极:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,b是活性电解Cu作阳极:Cu-2e-=Cu2+,总反应:,D正确;
答案选C。
29.工业生产中常用电解法提纯含有杂质的粗溶液,其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是
A.通电后阴极区附近溶液不变
B.阳极的电极反应式为
C.通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区
D.提纯后的溶液从b出口导出
【答案】D
【分析】该装置为电解原理的应用,左侧为阳极,电极反应为,右侧为阴极,电极反应为:,随着电解的进行,右侧氢氧根离子浓度增大,钾离子通过阳离子交换膜向右移动,故纯净的氢氧化钾从b口出来。
【详解】A.电解时阴极电极反应为:,氢离子浓度减小,氢氧根浓度增大,溶液的pH增大,故A错误;
B.左侧为阳极,阳极失去电子,发生氧化反应,电极反应为,故B错误;
C.制备氢氧化钾时,阴极上水电离的氢离子放电生成氢气和OH-,通过交换膜从阳极区移向阴极区,故C错误;
D.在b电极附近产生氢氧根离子,钾离子向b电极移动,所以除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口b导出,故D正确;
故选D。
30.镍氢电池广泛用于油电混合动力汽车,该电池材料的回收利用也成为研究热点。
Ⅰ.某品牌镍氢电池的总反应为,其中,为吸附了氢原子的储氢合金。图为该电池放电时的工作原理示意图。
(1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。
①电极B是 填“正极”或“负极”。
②正极的电极反应式为 。
(2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电,结合化学用语说明此时电极附近的变化(忽略溶液体积变化): 。
(3)已知:储氢能力=,若该电池储氢合金的储氢能力为1120,则10cm3储氢合金中的氢完全反应,转移的电子数为 mol。
Ⅱ.该品牌废旧镍氢电池回收过程中,金属镍的转化过程如图。转化过程中所用和溶液通过电解溶液获得,装置如图2。
(4)图中,电解池的阳极为 填“C”或“D”。
(5)结合化学用语,说明产生的反应池及其原理: 。
(6)回收该品牌废旧镍氢电池过程中,在阴极收集到气体标准状况下,理论上最多可回收得到摩尔质量为的质量为 。
【答案】(1)正极 H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-
(2)充电时M得电子生成MH,电极方程式为:H2O+M+e-=MH+OH-,此时电极A附近的氢氧根浓度增大,pH变大
(3)0.1
(4)C
(5)电极C为该电解池的阳极,H2O在阳极失去电子生成O2,电极方程式为:2H2O-4e-= O2↑+4H+,生成H+,同时通过阴离子交换膜进入甲池,产生H2SO4;
(6)27.9
【详解】(1)由电池中电子流向可知,电极A是负极,B为正极;
镍氢电池的总反应为,正极NiOOH得电子发生还原反应,电极方程式为:H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-。
(2)电池充电时A是阴极,由可知,充电时M得电子生成MH,电极方程式为:H2O+M+e-=MH+OH-,此时电极A附近的氢氧根浓度增大,pH变大;
(3)由储氢能力=得出:1120==,=10g/L,10cm3储氢合金中H2的质量为10×10-3L×10g/L=0.1g,转移电子的物质的量为;
(4)电解池中阳离子向阴极移动,由Na+的流向可知,电极D为阴极,电极C为阳极;
(5)电极C为该电解池的阳极,H2O在阳极失去电子生成O2,电极方程式为:2H2O-4e-= O2↑+4H+,生成H+,同时通过阴离子交换膜进入甲池,产生H2SO4;
(6)电解过程中,H2O在阴极得到电子生成H2,电极方程式为:2H2O+2e-= H2↑+2OH-,在阴极收集到H2的体积为6.72L(标准状况下),物质的量为,转移电子0.6mol,阳极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+,生成0.6molH+,可以生成0.3molH2SO4,0.3molH2SO4与Ni反应得到0.3mol的NiSO4,最终得到0.3molNi(OH)2,质量为0.3mol×93g/mol=27.9g。
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