专题05 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用（重难点讲义） 化学鲁科版2019选择性必修1

专题05 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 1.了解电解计算的依据，掌握电解计算的方法和电解计算的步骤。 2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用 知识点一 有关电解的计算 1．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)串联电路中各电解池转移的电子总数相等。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。 2．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。 电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。 3．电解计算的步骤 (1)正确书写电极反应式(特别要注意阳极材料)。 (2)注意溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。 (3)根据得失电子守恒，列出关系式进行计算。 知识点二 氯碱工业 1.实验室电解饱和食盐水 (1)实验装置 (2)实验现象 ①阳极上有刺激性气味的黄绿色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。 ②阴极上有无色气体产生，阴极附近溶液变红色。 (3)原理分析 ①通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na+、Cl-、H+、OH-。 ②通电后，Na+、H+移向阴极，Cl-、OH-移向阳极。 阳极：离子放电顺序为Cl->OH-，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑； 阴极：离子放电顺序为H+>Na+，电极反应式为2H++2e-===H2↑。 因H+放电，故阴极区生成NaOH。 (4)电解的总反应式 化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH； 离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 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 (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氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。 3.氯碱工业 工业上，用隔膜阻止OH-移向阳极，则Na+和OH-可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 【重点提醒】离子交换膜在电解中的应用 1．常见的离子交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由特殊高分子材料制成。离子交换膜分为以下几类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 (4)双极膜，亦称双极性膜，膜的一侧为阳膜，只允许阳离子通过，另一侧为阴膜，只允许阴离子通过。 2．离子交换膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．“离子交换膜”电解池的解题步骤 第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。 第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 4．离子交换膜的相关计算 (1)迁移离子所带的电荷总数等于外电路上转移的电子总数。 (2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。 知识点三 电解精炼、电镀 1.铜的电解精炼 (1)粗铜成分 ①主要成分：Cu。 ②杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等；不如铜活泼的有Ag、Pt、Au等。 (2)装置 (3)电解精炼的电极反应 (4)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Ag、Au、Pt等以金属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；阴极上得到精铜。 2.电镀 (1)定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 (2)目的：提高金属的抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。 (3)电镀池的设计 一般都是用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；镀件与直流电源的负极相连，作为阴极。 (4)案例(铁钉镀铜实验) 阴极 铁钉(镀件)，电极反应：Cu2++2e-===Cu 阳极 铜片(镀层金属)，电极反应：Cu-2e-===Cu2+ 离子导体 硫酸铜溶液 装置图与实验现象 3.电解法用于冶炼较活泼的金属 金属 电极反应 总反应 钠 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：2Na++2e-===2Na 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 铝 阳极：6O2--12e-===3O2↑ 阴极：4Al3++12e-===4Al 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 镁 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：Mg2++2e-===Mg MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 知识点四 电解液的复原 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 4H++4e-===2H2↑ 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 4H++4e-===2H2↑ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ Cu2++2e-===Cu pH变化 增大 - 复原加入物质 HCl CuCl2 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ 2Cu2++4e-===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 题型01有关电解的计算 【典例】将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL的溶液，用石墨作为电极电解一段时间后，在一极析出0.3 mol Cu，此时在另一极收集到气体的体积为(标准状况)(　　) A．4.48 L B．5.6 L C．6.72 L D．7.84 L 【答案】D 【解析】阴极反应的先后顺序为Ag＋＋e－===Ag、Cu2＋＋2e－===Cu，根据题意阳极生成0.2 mol银、0.3 mol Cu，转移0.8 mol电子；阳极反应的先后顺序为2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，0.6 mol Cl－生成0.3 mol氯气，转移0.6 mol电子，所以还有水反应转移0.2 mol电子，生成0.05 mol氧气，故阳极生成气体的总物质的量为0.35 mol，体积为(标准状况)7.84 L。 【变式】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。 (1)当有1.0×10-3mol的OH-放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是 。 (2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液的pH是 。 【答案】(1)0.032g (2)3 【详解】（1）用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应式为阴极：2Cu2＋＋4e-=2Cu，阳极：4OH--4e-=O2↑＋2H2O。当有1.0×10-3mol的OH-放电时，转移电子为1.0×10-3mol，则在阴极上析出Cu：0.032g。 （2）阳极： n=1.0×10-3mol，消耗1.0×10-3molOH-，生成1.0×10-3molH＋，则c(H＋)= =1.0×10-3mol·L-1，pH=-lgc(H＋)=-lg(1.0×10-3)=3。 【变式】可作为食盐中的补碘剂，可采用“电解法”制备。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：，将反应后的溶液加入阳极区，阴极区加入氢氧化钾溶液，开始电解。装置如下图所示： 回答下列问题： (1)惰性电极M为 (填“阳极”或“阴极”)，其电极反应式为 。 (2)若电解时用铅蓄电池做电源，当消耗2mol单质铅时，电解生成气体的物质的量是 mol。 (3)若电解结束时，阳极反应生成，则理论上消耗的的物质的量为 mol。 (4)常温下若有通过阳离子交换膜，阴极区KOH溶液pH由13升到14，则阴极区KOH溶液体积为 L(忽略溶液体积变化)。 (5)若电解池工作前，阳极室和阴极室中电解液质量相等，当转移 mol电子时，两侧电解液的质量差为308g。 【答案】(1) 阳极 (2)2 (3)6 (4)1 (5)4 【分析】根据图知，M是阳极，N是阴极，电解时，阳极上碘离子失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应6H2O+6e-═6OH-+3H2↑。 【详解】（1）惰性电极M为阳极(填“阳极”或“阴极”)，其电极反应式为。 故答案为：阳极；； （2）若电解时用铅蓄电池做电源，由关系式Pb~2e-~H2，当消耗2mol单质铅时，电解生成气体的物质的量是2mol。 故答案为：2； （3）若电解结束时，由关系式3I2~5I-~5IO，阳极反应生成，则理论上消耗的的物质的量为 =6mol。 故答案为：6； （4）常温下若有通过阳离子交换膜，阴极区KOH溶液pH由13升到14，氢氧根离子的浓度由0.1mol·L－1提高到1mol·L－1 , ,V=1L,则阴极区KOH溶液体积为1L(忽略溶液体积变化)。 故答案为：1； （5）若电解池工作前，阳极室和阴极室中电解液质量相等，每转移1mol电子，阳极减少1mol钾离子，减少39g，阴极增加1mol钾离子，同时减少1mol氢原子，增加38g，当转移 4mol电子时，两侧电解液的质量差为308g。 故答案为：4。 题型02 氯碱工业 【典例】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Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置是将电能转化为化学能 【答案】C 【解析】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对；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，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B对；电解饱和食盐水有烧碱生成且H2O应写化学式，C错；电解装置是将电能转化为化学能的装置，D对。 【变式】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(　　) A．电解池的阴极反应式为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 【解析】题给电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应式为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；题给燃料电池的负极反应式为2H2－4e－＋4OH－===4H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以a、b、c的大小关系为c>a>b，D项错误。 题型03 离子交换膜 【典例】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(　　) A．阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋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 【解析】阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，A正确；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，B正确；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，C错误；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，D正确。 【变式】利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移 B．电极b上的反应为CO2＋8HCO－8e－===CH4＋8CO＋2H2O C．电解过程中化学能转化为电能 D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变 【答案】A 【解析】由a极生成O2可以判断电极a为阳极，电极b为阴极，阳离子向阴极迁移，则H＋由a极区向b极区迁移，故A正确；电极b上的反应为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，故B错误；电解过程中电能转化为化学能，故C错误；电解时OH－比SO更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，Na2SO4溶液的浓度增大，故D错误。 题型04 电镀 电冶金 【典例】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 【答案】C 【解析】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。 【变式】在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．a为电源的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子 【答案】C 【解析】由O2－的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1 mol Ti，转移0.4 mol电子，D错误。 题型05 电解液的复原 【典例】用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是。 A．CuCl2(CuCl2溶液) B．NaOH(H2O) C．NaCl(盐酸) D．CuSO4[Cu(OH)2] 【答案】B 【详解】A．电解氯化铜时，阳极放氯气，阴极生成金属铜，所以应加氯化铜固体让电解质溶液复原，故A错误； B．电解氢氧化钠时，阳极产生氧气，阴极产生氢气，所以应加水让电解质溶液复原，故B正确； C．电解氯化钠时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，所以应加氯化氢让电解质溶液复原，加盐酸会多加入水，故C错误； D．电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极产生金属铜，所以应加氧化铜让电解质溶液复原，加入氢氧化铜会多加入水，故D错误； 答案选B。 【变式】在直流电场的作用下，用石墨作电极电解100mL溶液，电路中转移0.6mol电子后，欲使溶液恢复到电解前的状态，可以往溶液中添加的物质是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知溶液中用石墨作电极和优先参与电极反应，然后是和参与电极反应，当电路中转移电子时，电解生成了、、、，要恢复溶液至电解前的状态，需要往溶液中添加、、（、），D项符合题意，故选D。 【巩固训练】 1．餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。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．阳极电极反应式为Ag－e－=== Ag＋ D．电镀液需要不断更换 【答案】D 【解析】阴极发生反应Ag＋＋e－===Ag，故电路中每通过1 mol e－析出1 mol银，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，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，故C正确；阳极发生反应Ag－e－===Ag＋，阴极发生反应Ag＋＋e－===Ag，电镀液浓度不变，不需要更换，故D错误。 2．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是(　　) A．两个电极必须都用惰性电极 B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极 C．电解熔融状态的氯化镁 D．电解氯化镁的水溶液 【答案】C 【解析】电解MgCl2获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，如果使用活性电极时会失电子，所以阳极必须用惰性电极。 3．用铁棒和铜棒作为电极，模拟在铁棒上镀铜，实验装置如图所示，下列判断正确的是(　　) A．溶液中阳离子移向b电极发生还原反应 B．铜棒的材质必须用纯铜 C．电解一段时间后加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度 D．该实验过程中电解质溶液的pH会不断减小 【答案】A 【解析】用电解原理模拟在铁棒上镀铜，则铁为阴极，铜为阳极，即a电极为Cu，b电极为Fe，阴极上铜离子得电子析出铜单质。电解过程中，a电极为阳极、b电极为阴极，溶液中阳离子Cu2＋移向b电极发生还原反应生成铜，故A正确；电镀时镀层金属为阳极，a电极即铜棒常常用纯铜，但也可用铜合金，故B错误；电镀铜时，铜在阳极失去电子进入溶液中，溶液中的铜离子在阴极得电子生成铜，理论上溶液中离子的种类和浓度不变，pH不变，电解一段时间后不需要加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度，故C、D错误。 4．下列叙述正确的是(　　) A．电镀时，通常把待镀的金属制品作为阳极 B．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．电解熔融的NaCl，在阳极能得到Na D．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作为阳极 【答案】B 【解析】电镀时，通常把待镀的金属制品作为阴极，镀层金属作为阳极，故A错误；氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故B正确；电解熔融的NaCl，在阳极得到Cl2，在阴极得到金属钠，故C错误；铁作为阳极时，铁将放电生成Fe2＋，开始时阴极还能析出少量铝，后来就变成电镀铁了，同时用铁作为阳极，阳极放电的是金属铁，电极被损耗，不符合生产实际，应用石墨作为阳极，故D错误。 5．将两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解质溶液的pH从6变为3时(设电解时阴极没有H2逸出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，则电极上析出银的质量是(　　) A．27 mg B．54 mg C．108 mg D．216 mg 【答案】B 【解析】pH由6变为3时，电解产生的氢离子的物质的量n(H＋)＝(1×10－3 mol· L－1－1×10－6 mol·L－1)×0.5 L≈5×10－4 mol，根据关系式Ag＋～H＋～e－得，n(Ag)＝n(H＋)＝5×10－4 mol，m(Ag)＝5×10－4 mol×108 g·mol－1＝5.4×10－2 g＝54 mg。 6.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 【答案】C 【解析】铜牌上镀银，银片为阳极，与电源正极相连；通电后，Ag＋向阴极移动，阴极反应式为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。 7.某小组用如图装置模拟电镀铜和精炼铜。下列说法不正确的是(　　) A．电镀铜和精炼铜时，Y上的电极反应都是Cu2＋＋2e－===Cu B．电镀铜时，Y 电极为待镀的金属制品 C．精炼铜时，X 电极是粗铜，比铜活泼的金属最终变成阳极泥 D．电镀铜时，X 电极是铜，溶液中的Cu2＋浓度保持不变 【答案】C 【解析】电镀铜时，阳极X为Cu，发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，阴极Y为待镀的金属制品，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中的Cu2＋浓度保持不变；精炼铜时，阳极X为粗铜，发生的电极反应主要为Cu－2e－===Cu2＋，阴极Y为纯铜，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－=== Cu，A、B、D正确。精炼铜时，X电极是粗铜，比Cu活泼的金属在Cu之前失电子，以离子形式进入溶液中，不如Cu活泼的金属不失电子，以金属单质形式进入阳极附近的溶液中成为阳极泥，C错误。 8．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是(　　) A．0.10 mol/L Ag＋　　 B．0.20 mol/L Zn2＋ C．0.20 mol/L Cu2＋ D．0.20 mol/L Pb2＋ 【答案】C 【解析】溶液中含Ag＋、Cu2＋、H＋、Pb2＋、Zn2＋分别为0.01 mol、0.02 mol、0.03 mol、0.02 mol、0.02 mol，电解时A、C中Ag＋、Cu2＋比H＋先放电，而B、D中H＋先放电，A中0.01 mol Ag＋先放电完全后，H＋再放电，C中Cu2＋先放电完全后，H＋再放电，即生成0.02 mol Cu，其质量最大。 9．常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是(　　) A．每生成1 mol NCl3，理论上有4 mol H＋经质子交换膜由右侧向左侧迁移 B．可用湿润的淀粉KI试纸检验气体M C．石墨极的电极反应式为NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋ D．电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小 【答案】C 【解析】由NH→NCl3，根据元素化合价变化知，NH中N由－3价升高至＋3价，每生成1 mol NCl3，理论上有6 mol H＋经质子交换膜由右侧(阳极区)向左侧(阴极区)迁移，A错误。M是氢气，不能用湿润的淀粉KI试纸检验，B错误。石墨极上发生氧化反应，电极反应式为NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋，C正确。电解过程中，质子交换膜右侧溶液中c(H＋)减小，溶液pH增大，D错误。 10.有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一段时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为(　　) A．4∶1 B．1∶1 C．4∶3 D．3∶4 【答案】C 【解析】串联电路中，相同时间内各电极得电子或失电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少，只要判断出生成何种气体及生成一定物质的量该气体所得失电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒判断气体体积之比。第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol＋0.5 mol＝1 mol，无色气体(O2和H2)0.5 mol＋0.25 mol＝0.75 mol。 【强化训练】 11．（24-25高二下·湖南·期中）化学与生产、生活密切相关，下列说法错误的是 A．粗铜精炼时，粗铜应与原电池的正极相连 B．工业上，电解饱和食盐水(足量)时，阳极的产物为氯气 C．放电时，铅酸蓄电池是一种将化学能转化为电能的装置 D．锂离子电池，充电时锂离子从阴极脱嵌，放电时锂离子从正极脱嵌 【答案】D 【详解】A．粗铜精炼属于电解池应用，粗铜作为阳极，应连接电源的正极，此处的原电池指为电解池供电的电源，其正极即为电源正极，A正确； B．工业上，电解饱和食盐水时，阳极Cl-被氧化生成Cl2，B正确； C．铅酸蓄电池放电时作为原电池，将化学能转化为电能，C正确； D．锂离子电池放电时是原电池，锂离子从负极脱嵌向正极移动；充电时是电解池，锂离子从正极脱嵌向阴极（放电时的负极）移动，D错误； 故选D 12．（24-25高二下·宁夏石嘴山·期中）一种可充电锌—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，并存在电离平衡。下列说法错误的是 A．放电时，I室溶液中浓度增大 B．放电时，II室中的通过阴离子交换膜进入I室 C．充电时，Zn电极的电极反应为 D．充电时，每生成0.2molO2，Ⅲ室溶液质量理论上减少6.4g 【答案】D 【分析】放电时，该装置为原电池，通入的电极是正极，电极反应式为，Zn电极为负极，电极反应式为。 【详解】A．放电时，I室电极反应式为，浓度增大，电离平衡正向移动，导致Ⅰ室溶液中浓度增大，故A正确； B．放电时，根据原电池“同性相吸”，Ⅱ室中的通过阳离子交换膜进入Ⅲ室，Ⅱ室中的通过阴离子交换膜进入Ⅰ室，故B正确； C．充电时，电极为阴极，其电极反应为，故C正确； D．充电时，电极为阳极，电极反应式为，每生成转移电子，同时有通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅲ室溶液质量理论上减少，当每生成，Ⅲ室溶液质量理论上减少，故D错误； 故选D。 13．（24-25高二上·黑龙江伊春·期中）用阴离子交换膜控制电解液中的浓度制备纳米，反应为，装置如图，下列说法正确的是 A．电解时通过交换膜向极移动 B．阳极反应式为 C．阴极放电，有生成 D．电极和电极上生成物的物质的量之比为 【答案】B 【分析】根据总反应可以写出阳极反应式，阳极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，消耗氢氧根，pH减小，Ti极是阴极，阴极的电极反应式为2H2O+2e=H2↑+2OH-，Ti极附近的pH增大，据悉分析。 【详解】A．根据分析可知，阴极产生的氢氧根离子会通过阴离子交换膜向阳极（Cu极）移动，A错误； B．结合分析可知，阳极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，B正确； C．阴极水电离产生的放电，产生氢气，C错误； D．根据电子转移数相等可知，若转移2mol电子，Cu电极生成氧化亚铜的物质的量为1mol，Ti电极生成的氢气也是1mol，故生成物的物质的量之比为1:1，D错误； 故选B。 14．（22-23高一下·湖南岳阳·阶段练习）氨可用于燃料电池，易液化，运输储存方便，安全性能更高。新型 NH3-O2燃料电池的装置如图示，电池工作时总反应为 4NH3+3O2=2N2+6H2O， 下列说法正确的是：    A．电极a作负极 B．NH3发生还原反应 C．OH⁻向电极 b方向迁移 D．当消耗2.24LO2时， 电路中转移电子0.4mol 【答案】C 【分析】由电池总反应可知，氧气得到电子发生还原反应，a为正极，氨气失去电子生成氮气发生氧化反应，b为负极； 【详解】A．电极a为正极，A错误； B．N化合价升高，氨发生氧化反应，B错误； C．a电极作正极，b电极作负极，原电池中OH-向负极电极b方向迁移，C正确； D．气体不一定在标况下，无法计算转移电子数，D错误； 故选C。 15．（24-25高三上·北京石景山·期末）习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业，一个单元槽的电解原理示意图如下，下列说法不正确的是 A．阴极的电极反应： B．在阳极，比容易失去电子 C．中间的离子交换膜选用阴离子交换膜 D．电解饱和食盐水可以得到三种重要的化工产品：、和 【答案】C 【分析】在左侧电极氯离子失去电子，发生氧化反应生成氯气，该电极为阳极，则右侧为阴极，阴极水中氢离子放电生成氢气，钠离子通过离子交换膜移向阴极，故离子交换膜为阳离子交换膜，据此分析解答。 【详解】A．阴极水中氢离子放电生成氢气，电极反应式为：，故A正确； B．在阳极，同时存在、，最终生成氯气，可知放电能力强于，故B正确； C．由上述分析可知钠离子通过离子交换膜移向阴极，故离子交换膜为阳离子交换膜，故C错误； D．电解饱和食盐水时阳极得到，阴极得到和，故D正确； 故选：C。 16．（24-25高二下·河南三门峡·期末）下列关于铜电极的叙述正确的是 A．铜锌原电池中，铜电极上发生还原反应 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．在镀件上电镀铜时，金属铜作阴极 D．电解饱和食盐水时若用铜作阳极，则制不出氢气 【答案】A 【详解】A．铜锌原电池中，锌为负极（活泼金属），铜为正极，正极发生还原反应，A正确； B．电解精炼粗铜时，粗铜应作阳极（溶解为），纯铜作阴极（析出），B错误； C．电镀铜时，铜作阳极（溶解提供），镀件作阴极（在其表面析出），C错误； D．电解饱和食盐水时，铜作阳极会优先被氧化为，但阴极仍为还原生成，因此氢气仍可制出，D错误； 故选A。 17．（23-24高三上·江苏南京·期末）2021年7月，国内某高校课题组首次实现了常温常压下电催化固氮，该技术关键是制作具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂材料，并将其负载于电极钛板，固氮原理如图所示： 图中，电解质溶液为0.1mol·L-1KOH溶液。下列说法正确的是 A．具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂吸附N2分子即为固氮 B．接通电源后，电极a附近的pH减小 C．电极b为阳极，每消耗22.4LN2，同时消耗12molOH－ D．两室之间为阴离子交换膜，理论上一段时间后需添加一定量的KOH补充 【答案】D 【分析】根据图中信息分子电极a是水中氢离子得到电子变为氢气，发生还原反应，因此电极a为阴极，电极b是氮气失去电子变为硝酸根，发生氧化反应，因此电极b为阳极。 【详解】A．催化剂吸附N2分子不是固氮，固氮是单质氮气变为化合态的氮，故A错误； B．接通电源后，电极a是水电离出的氢离子得到电子变为氢气，溶液中有大量氢氧根，因此电极a附近的pH增大，故B错误； C．由于缺少气体所处的温度和压强，无法计算22.4LN2物质的量，故C错误； D．根据，，两电极得失电子守恒，则右边消耗的氢氧根物质的量多，左边的氢氧根移动到右边，因此两室之间为阴离子交换膜，理论上一段时间后需添加一定量的KOH补充，故D正确。 综上所述，答案为D。 18．（22-23高一下·山东潍坊·期末）是世界上产量最多的无机化合物之一，具有广泛的用途。回答下列问题： (1)工业上通常用和来合成。 已知：i．的摩尔燃烧焓为 　 　 工业合成氨的热化学方程式为 。 (2)相同金属与其不同浓度盐溶液可形成浓差电池。以浓差电池为电源，利用制备高纯和的装置如图所示(均为石墨电极)。    ①乙池中电极为 (填“正”或“负”)极，通过交换膜I的离子为 。 ②电解一段时间后，丁室中的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ③M极发生的电极反应方程式为 ；电路中每通过电子，丙池质量增加 g。 ④甲乙两室溶液浓度相同时，制得体积为 L(标准状况)。 【答案】(1) (2) 正 增大 18 44.8 【详解】（1）i的热化学方程式为，根据盖斯定律i的6倍加上的2倍减去，再除以2，得到工业合成氨的热化学方程式为；故答案为：。 （2）①根据M处得到氮气，说明M为阳极，则浓差电池左边为负极，右边为正极，则乙池中电极为正极，根据电解池“同性相吸”，则通过交换膜I的离子为；故答案为：正；。 ②电解一段时间后，丁中水电离的氢离子得到电子变为氢气，氢氧根在溶液中，氢氧根还会向左移动，因此氢氧根的物质的量不变，由于溶液的体积减小，因此丁室中的浓度增大；故答案为：增大。 ③M极是氨气变为氮气，发生的电极反应方程式为；电路中每通过电子，有1mol水生成，则丙池质量增加18g；故答案为：；18。 ④甲乙两室溶液浓度相同时，说明左右两边硫酸根物质的量浓度为1.5 mol∙L−1，则甲中铜消耗了(1.5 mol∙L−1−0.5 mol∙L−1)×2L=2mol，的转移4mol电子，生成2mol氢气，因此制得体积为2mol ×22.4L∙mol−1 =44.8L；故答案为：44.8。 19．（22-23高二上·河南洛阳·期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜只允许阳离子通过。 回答下列有关问题： (1)图中X是 (填化学式)，图中a% c%(填“>”或“＜”或“=”)。 (2)电解池的阴极反应式为 。 (3)通入空气的电极的电极反应式为 ，燃料电池中阳离子的移动方向 (“从左向右”或“从右向左”)。 (4)写出电解饱和食盐水的化学方程式 ，电解池中产生2mol ，理论上燃料电池中消耗的物质的量为 mol。 (5)在工业上利用电解NaOH溶液可以生产，装置如下图。 ①阳极的电极反应式为 。 ②右侧的离子交换膜为 (填“阴”或“阳”)。 【答案】(1) Cl2 < (2) (3) 从左向右 (4) 1 (5) 阴 【分析】由图可知，燃料电池中右侧通入空气一极中氧气发生还原反应为正极，左侧一极为负极；电解池中左侧氯化钠溶液浓度降低，则氯离子失去电子发生氧化反应生成氯气，为阳极，右侧为阴极； 【详解】（1）由分析可知，X为氯离子发生氧化反应生成的氯气；燃料电池右侧氧气发生反应，故使得氢氧化钠溶液浓度变大，a%<c%； （2）电解池的阴极上水得到电子发生还原反应生成氢气，反应式为； （3）通入空气的电极的电极反应式为，燃料电池中阳离子向正极移动，故为从左向右； （4）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气，；电解池中产生2mol ，根据电子守恒可知，，理论上燃料电池中消耗的物质的量为1mol； （5）①阳极铁失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为； ②电解过程中，氢氧根离子通过右侧的离子交换膜进入阳极区，故为阴离子交换膜。 20.电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。 电解NO制备NH4NO3原理如图1所示： (1)阳极为_________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为_______________________________________。 (2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________________。 (3)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。电解时NO2发生反应的电极反应式为_______________________________________________________________。 (4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ mol。 【答案】(1)Y　NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋　(2)NH3　(3)NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋ (4)0.1 【解析】(1)电解NO制备NH4NO3时，在阳极上NO失电子发生氧化反应，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋。 (2)在阳极上获得硝酸，为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充氨。 (3)根据图2知，电解时，左室中电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是NO2，生成的是硝酸，所以阳极上NO2失电子和水生成硝酸，电极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋。 (4)n(NO2)＝0.1 mol，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋，有0.2 mol氢离子生成，因为有0.1 mol硝酸生成，则有0.1 mol氢离子进入阴极室。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 1.了解电解计算的依据，掌握电解计算的方法和电解计算的步骤。 2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用 知识点一 有关电解的计算 1．电解计算的依据 (1)阳极失去的电子数＝________。 (2)串联电路中各电解池转移的电子总数________。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数________。 2．电解计算的方法 (1)根据________________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________计算。 (3)根据关系式计算：根据_______________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。 电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。 3．电解计算的步骤 (1)正确书写电极反应式(特别要注意阳极材料)。 (2)注意溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。 (3)根据得失电子守恒，列出关系式进行计算。 知识点二 氯碱工业 1.实验室电解饱和食盐水 (1)实验装置 (2)实验现象 ①阳极上有________气味的________色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变________。 ②阴极上有________气体产生，阴极附近溶液变________。 (3)原理分析 ①通电前，氯化钠溶液中含有的离子：________________________。 ②通电后，___________移向阴极，________移向阳极。 阳极：离子放电顺序为________，电极反应式为________________； 阴极：离子放电顺序为________，电极反应式为________________。 因________放电，故阴极区生成NaOH。 (4)电解的总反应式 化学方程式：________________________________ 离子方程式：________________________________。 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________________电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (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。 3.氯碱工业 工业上，用隔膜阻止OH-移向阳极，则Na+和OH-可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。 (1)氯碱工业产品主要有________________________等。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 【重点提醒】离子交换膜在电解中的应用 1．常见的离子交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由特殊高分子材料制成。离子交换膜分为以下几类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许________通过，不允许________通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许________通过，不允许________通过。 (3)质子交换膜，只允许________通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 (4)双极膜，亦称双极性膜，膜的一侧为阳膜，只允许________通过，另一侧为阴膜，只允许________通过。 2．离子交换膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生________。 (2)能选择性地通过离子，起到________________________的作用。 3．“离子交换膜”电解池的解题步骤 第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。 第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 4．离子交换膜的相关计算 (1)迁移离子所带的电荷总数等于外电路上转移的电子总数。 (2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。 知识点三 电解精炼、电镀 1.铜的电解精炼 (1)粗铜成分 ①主要成分：________。 ②杂质金属：比铜活泼的有________________等；不如铜活泼的有________________等。 (2)装置 (3)电解精炼的电极反应 (4)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________________等以金属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________________；阴极上得到精铜。 2.电镀 (1)定义：应用________原理，在金属表面镀上一薄层________或________的方法。 (2)目的：提高金属的________能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。 (3)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，作为阳极；________与直流电源的负极相连，作为阴极。 (4)案例(铁钉镀铜实验) 阴极 ________ (镀件)，电极反应：________________ 阳极 ________ (镀层金属)，电极反应：________________ 离子导体 硫酸铜溶液 装置图与实验现象 3.电解法用于冶炼较活泼的金属 金属 电极反应 总反应 钠 阳极：________________ 阴极：________________ 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 铝 阳极：________________ 阴极：________________ 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 镁 阳极：________________ 阴极：________________ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 知识点四 电解液的复原 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ ________________ 阴极反应式 ________________ 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 4H++4e-===2H2↑ pH变化 ________ ________ ________ 复原加入物质 ________ (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 ________________________ 阴极反应式 ________________ ________________ pH变化 ________ ________ 复原加入物质 ________ ________ (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 ________________ ________________ 阴极反应式 ________________ ________________ pH变化 ________ ________ 复原加入物质 ________ ________ 题型01有关电解的计算 【典例】将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL的溶液，用石墨作为电极电解一段时间后，在一极析出0.3 mol Cu，此时在另一极收集到气体的体积为(标准状况)(　　) A．4.48 L B．5.6 L C．6.72 L D．7.84 L 【变式】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。 (1)当有1.0×10-3mol的OH-放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是 。 (2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液的pH是 。 【变式】可作为食盐中的补碘剂，可采用“电解法”制备。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：，将反应后的溶液加入阳极区，阴极区加入氢氧化钾溶液，开始电解。装置如下图所示： 回答下列问题： (1)惰性电极M为 (填“阳极”或“阴极”)，其电极反应式为 。 (2)若电解时用铅蓄电池做电源，当消耗2mol单质铅时，电解生成气体的物质的量是 mol。 (3)若电解结束时，阳极反应生成，则理论上消耗的的物质的量为 mol。 (4)常温下若有通过阳离子交换膜，阴极区KOH溶液pH由13升到14，则阴极区KOH溶液体积为 L(忽略溶液体积变化)。 (5)若电解池工作前，阳极室和阴极室中电解液质量相等，当转移 mol电子时，两侧电解液的质量差为308g。 题型02 氯碱工业 【典例】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Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置是将电能转化为化学能 【变式】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(　　) A．电解池的阴极反应式为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 题型03 离子交换膜 【典例】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(　　) A．阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋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 【变式】利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移 B．电极b上的反应为CO2＋8HCO－8e－===CH4＋8CO＋2H2O C．电解过程中化学能转化为电能 D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变 题型04 电镀 电冶金 【典例】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 【变式】在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．a为电源的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子 题型05 电解液的复原 【典例】用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是。 A．CuCl2(CuCl2溶液) B．NaOH(H2O) C．NaCl(盐酸) D．CuSO4[Cu(OH)2] 【变式】在直流电场的作用下，用石墨作电极电解100mL溶液，电路中转移0.6mol电子后，欲使溶液恢复到电解前的状态，可以往溶液中添加的物质是 A． B． C． D． 【巩固训练】 1．餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。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．阳极电极反应式为Ag－e－=== Ag＋ D．电镀液需要不断更换 2．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是(　　) A．两个电极必须都用惰性电极 B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极 C．电解熔融状态的氯化镁 D．电解氯化镁的水溶液 3．用铁棒和铜棒作为电极，模拟在铁棒上镀铜，实验装置如图所示，下列判断正确的是(　　) A．溶液中阳离子移向b电极发生还原反应 B．铜棒的材质必须用纯铜 C．电解一段时间后加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度 D．该实验过程中电解质溶液的pH会不断减小 4．下列叙述正确的是(　　) A．电镀时，通常把待镀的金属制品作为阳极 B．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．电解熔融的NaCl，在阳极能得到Na D．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作为阳极 5．将两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解质溶液的pH从6变为3时(设电解时阴极没有H2逸出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，则电极上析出银的质量是(　　) A．27 mg B．54 mg C．108 mg D．216 mg 6.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 7.某小组用如图装置模拟电镀铜和精炼铜。下列说法不正确的是(　　) A．电镀铜和精炼铜时，Y上的电极反应都是Cu2＋＋2e－===Cu B．电镀铜时，Y 电极为待镀的金属制品 C．精炼铜时，X 电极是粗铜，比铜活泼的金属最终变成阳极泥 D．电镀铜时，X 电极是铜，溶液中的Cu2＋浓度保持不变 8．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是(　　) A．0.10 mol/L Ag＋　　 B．0.20 mol/L Zn2＋ C．0.20 mol/L Cu2＋ D．0.20 mol/L Pb2＋ 9．常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是(　　) A．每生成1 mol NCl3，理论上有4 mol H＋经质子交换膜由右侧向左侧迁移 B．可用湿润的淀粉KI试纸检验气体M C．石墨极的电极反应式为NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋ D．电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小 10.有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一段时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为(　　) A．4∶1 B．1∶1 C．4∶3 D．3∶4 【强化训练】 11．（24-25高二下·湖南·期中）化学与生产、生活密切相关，下列说法错误的是 A．粗铜精炼时，粗铜应与原电池的正极相连 B．工业上，电解饱和食盐水(足量)时，阳极的产物为氯气 C．放电时，铅酸蓄电池是一种将化学能转化为电能的装置 D．锂离子电池，充电时锂离子从阴极脱嵌，放电时锂离子从正极脱嵌 12．（24-25高二下·宁夏石嘴山·期中）一种可充电锌—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，并存在电离平衡。下列说法错误的是 A．放电时，I室溶液中浓度增大 B．放电时，II室中的通过阴离子交换膜进入I室 C．充电时，Zn电极的电极反应为 D．充电时，每生成0.2molO2，Ⅲ室溶液质量理论上减少6.4g 13．（24-25高二上·黑龙江伊春·期中）用阴离子交换膜控制电解液中的浓度制备纳米，反应为，装置如图，下列说法正确的是 A．电解时通过交换膜向极移动 B．阳极反应式为 C．阴极放电，有生成 D．电极和电极上生成物的物质的量之比为 14．（22-23高一下·湖南岳阳·阶段练习）氨可用于燃料电池，易液化，运输储存方便，安全性能更高。新型 NH3-O2燃料电池的装置如图示，电池工作时总反应为 4NH3+3O2=2N2+6H2O， 下列说法正确的是：    A．电极a作负极 B．NH3发生还原反应 C．OH⁻向电极 b方向迁移 D．当消耗2.24LO2时， 电路中转移电子0.4mol 15．（24-25高三上·北京石景山·期末）习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业，一个单元槽的电解原理示意图如下，下列说法不正确的是 A．阴极的电极反应： B．在阳极，比容易失去电子 C．中间的离子交换膜选用阴离子交换膜 D．电解饱和食盐水可以得到三种重要的化工产品：、和 16．（24-25高二下·河南三门峡·期末）下列关于铜电极的叙述正确的是 A．铜锌原电池中，铜电极上发生还原反应 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．在镀件上电镀铜时，金属铜作阴极 D．电解饱和食盐水时若用铜作阳极，则制不出氢气 17．（23-24高三上·江苏南京·期末）2021年7月，国内某高校课题组首次实现了常温常压下电催化固氮，该技术关键是制作具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂材料，并将其负载于电极钛板，固氮原理如图所示： 图中，电解质溶液为0.1mol·L-1KOH溶液。下列说法正确的是 A．具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂吸附N2分子即为固氮 B．接通电源后，电极a附近的pH减小 C．电极b为阳极，每消耗22.4LN2，同时消耗12molOH－ D．两室之间为阴离子交换膜，理论上一段时间后需添加一定量的KOH补充 18．（22-23高一下·山东潍坊·期末）是世界上产量最多的无机化合物之一，具有广泛的用途。回答下列问题： (1)工业上通常用和来合成。 已知：i．的摩尔燃烧焓为 　 　 工业合成氨的热化学方程式为 。 (2)相同金属与其不同浓度盐溶液可形成浓差电池。以浓差电池为电源，利用制备高纯和的装置如图所示(均为石墨电极)。    ①乙池中电极为 (填“正”或“负”)极，通过交换膜I的离子为 。 ②电解一段时间后，丁室中的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ③M极发生的电极反应方程式为 ；电路中每通过电子，丙池质量增加 g。 ④甲乙两室溶液浓度相同时，制得体积为 L(标准状况)。 19．（22-23高二上·河南洛阳·期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜只允许阳离子通过。 回答下列有关问题： (1)图中X是 (填化学式)，图中a% c%(填“>”或“＜”或“=”)。 (2)电解池的阴极反应式为 。 (3)通入空气的电极的电极反应式为 ，燃料电池中阳离子的移动方向 (“从左向右”或“从右向左”)。 (4)写出电解饱和食盐水的化学方程式 ，电解池中产生2mol ，理论上燃料电池中消耗的物质的量为 mol。 (5)在工业上利用电解NaOH溶液可以生产，装置如下图。 ①阳极的电极反应式为 。 ②右侧的离子交换膜为 (填“阴”或“阳”)。 20.电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。 电解NO制备NH4NO3原理如图1所示： (1)阳极为_________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为_______________________________________。 (2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________________。 (3)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。电解时NO2发生反应的电极反应式为_______________________________________________________________。 (4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ mol。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$