第四章 第二节 第2课时 电解原理的应用-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书word（人教版 单选）

第2课时　电解原理的应用 [学习目标]　1.了解电解在氯碱工业中的应用。　2.了解电解在电镀、电解精炼及电冶金方面的应用。　3.掌握电解的有关计算。 任务一　电解饱和食盐水 1.氯碱工业 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做氯碱工业。工业生产中，电解饱和食盐水的反应在阳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。 2.氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂。 (2)以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。 1.判断正误 (1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应： 2Cl－－2e－Cl2↑。(　　) 提示：错误；阳极发生氧化反应：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。(　　) 提示：错误；变红色的为阴极区。 (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)。(　　) 提示：错误；阴极可选择金属材料，但阳极不可以。 (4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠。(　　) 提示：错误；电解饱和NaCl溶液只能得到氢气、氯气和氢氧化钠溶液。 (5)利用电解饱和食盐水可制得“84”消毒液。(　　) 提示：正确。 2.下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。回答： (1)直流电源中，M为　　　　极。 (2)Pt电极上生成的物质是　　　　　　，其质量为　　　　g。 (3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶　　　∶　　　∶　　　。 (4)AgNO3溶液的浓度　　　　(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，硫酸的浓度　　　　　　　。 (5)若硫酸的质量分数由5.00％变为5.02％，则原有5.00％的硫酸　　　　g。 答案：(1)正　(2)Ag　2.16　(3)2　　1　 (4)不变　增大　(5)45.18 解析：(1)电解5.00％的稀硫酸，实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑，V(H2)∶V(O2)＝2∶1。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。(2)在336 mL气体中，V(H2)＝×336 mL＝224 mL，为0.01 mol；V(O2)＝×336 mL＝112 mL，为0.005 mol。说明电路上有0.02 mol电子通过，因此在b极(Pt、阴极)产生Ag的质量：0.02 mol×108 g·mol－1＝2.16 g。(3)n(e－)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝2∶2∶∶1。(4)由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电镀池，在通电一定时间后，在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag＋的物质的量等于Ag电极被氧化给溶液补充的Ag＋的物质的量，因此AgNO3溶液的浓度不变。电解5.00％的硫酸溶液，由于其中的水发生电解，因此硫酸浓度增大。(5)设原5.00％的硫酸质量为x，电解时消耗水0.01 mol×18 g·mol－1＝0.18 g，则5.00％x＝5.02％(x－0.18)，解得x＝45.18 g。 学生用书⬇第114页 任务二　电镀、电冶金 1.电镀与电解精炼 电镀是一种利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池。 电镀 电解精炼铜 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＋、Fe－2e－Fe2＋、 Ni－2e－Ni2＋、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 2.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，应电解其熔融盐或氧化物。 如：电解熔融的氯化钠制取金属钠的电极反应式： 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 1.判断正误 (1)电镀池和精炼池在本质上都是电解池。(　　) 提示：正确。 (2)在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极。(　　) 提示：正确。 (3)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。(　　) 提示：错误；可以在铁上镀锌。 (4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3。(　　) 提示：错误；电解熔融AlCl3得不到Al。 (5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。(　　) 提示：正确。 (6)粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e－，阴极上增加的质量为64 g。(　　) 提示：正确。 2.电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题： (1)如图为电解精炼银的示意图，　　　　(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色 学生用书⬇第115页 气体生成，则生成该气体的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。 (2)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 　　　　　　　　　　　　　。 (3)若想在铁上镀铝，则铁应该作　　　　极。 ①若用AlCl3水溶液作电解质溶液，　　　　(“能”或“不能”)实现铁上镀铝，为什么？　　　　　　　　　　　　。 ②离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、[Al2Cl7]－和[AlCl4]－组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。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，阳极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)a　N＋2H＋＋e－NO2↑＋H2O (2)2Al－6e－＋3H2OAl2O3＋6H＋ (3)阴　①不能　Al3＋在水溶液中不放电 ②Al＋7[AlCl4]－－3e－4[Al2Cl7]－ 解析：(1)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体生成，可知N被还原为NO2，电极反应式为N＋2H＋＋e－NO2↑＋H2O。(2)铝材表面形成氧化膜为Al2O3，阳极电极反应式为2Al－6e－＋3H2OAl2O3＋6H＋。(3)在铁上镀铝，故铁应作阴极，铝作阳极；①在水溶液中，得电子能力：H＋＞Al3＋，Al3＋不放电，故阴极上发生的反应是2H＋＋2e－H2↑；②因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以[Al2Cl7]－和[AlCl4]－形式存在，则阳极的反应为Al＋7[AlCl4]－－3e－4[Al2Cl7]－。 1.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2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ C.Na＋透过阳离子交换膜由左向右移动 D.总离子反应为2Cl－＋2H＋H2↑＋Cl2↑ 答案：D 解析：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。根据分析可知，电极a接电源的正极，选项A正确；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；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；氯碱工业为电解饱食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，总离子反应为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，选项D错误。 2.如图为电镀实验装置，下列有关叙述不正确的是(　　) A.电镀时，待镀铁制品应与直流电源负极相连 B.通电后，溶液中的S移向阳极 C.镀铜时，理论上阳极和阴极的质量变化相等 D.待镀铁制品增重0.64 g，电路中通过的电子为0.01 mol 答案：D 解析：电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，待镀铁制品作阴极应与直流电源负极相连，A正确；电镀时溶液中的阴离子移向阳极，故S移向阳极，B正确；镀铜时，阴极发生还原反应Cu2＋＋2e－Cu；铜片作阳极发生氧化反应Cu－2e－Cu2＋，理论上阳极减少的铜和阴极增加的铜的质量相等，C正确；待镀铁制品增重0.64 g，即阴极生成的铜为0.01 mol，根据电极反应式Cu2＋＋2e－Cu可知电路中通过的电子为0.02 mol，D错误。 3.粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是(　　) A.精铜作阳极，粗铜作阴极 B.阴极只能是Cu2＋被还原 C.电解时，阳极反应只有Cu－2e－Cu2＋ D.电解后，可用阳极泥来提炼金、银 答案：D 解析：电解法精炼粗铜时，需要用纯铜作阴极，粗铜作阳极，A错误；当Cu2＋消耗完之后，阴极可能是其他阳离子被还原，B错误；电解时，阳极反应之一是Cu－2e－Cu2＋，同时含有的其他活泼金属也放电，C错误；粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，作阳极，银、金不失电子，沉降在电解池底部形成阳极泥，所以可用阳极泥来提炼金、银等贵金属，D正确。 4.努力实现碳达峰、碳中和展现了我国积极参与和引领全球气候治理的大国担当。如图所示电解装置可将CO2转化为C2H4。该装置的电解质溶液为稀硫酸，电极材料为惰性电极。 (1)电极a是　　　　(填“阴极”或“阳极”)，发生　　　　反应(填“氧化”或“还原”)。 (2)电极b上发生的电极反应式是　　　　　　　　　　　　。 (3)电解过程中H＋运动方向为　　　　(填“由a到b”或“由b到a”)，反应前后溶液中的n(H＋)　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)电解的总反应方程式是　　　　　　　　　　　　　　，该反应是　　　　(填“自发”或“非自发”)反应。 答案：(1)阴极　还原　(2)2H2O－4e－O2↑＋4H＋　(3)由b到a　不变　(4)2CO2＋2H2OC2H4＋3O2　非自发 解析：(1)电极a上CO2→C2H4，CO2发生得电子的还原反应生成C2H4，则电极a为阴极，电极b为阳极。(2)电解池中电极a为阴极，电极b为阳极，电极b上水发生失电子的反应生成O2，阳极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋。(3)电解池工作时阳离子移向阴极，即电解过程中H＋运动方向为由b到a，溶液中n(H＋) 不变。(4)电解时阴极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O，阳极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，则总反应为2CO2＋2H2OC2H4＋3O2，该反应需要通过电解才能实现，则反应非自发。 课时测评32　电解原理的应用 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－11题，每小题2分，共22分) 题点一　氯碱工业 1.如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是(　　) A.Na＋通过阳离子交换膜由阳极区进入阴极区 B.电解一段时间后，B口排出浓NaOH溶液 C.右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D.电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 答案：C 解析：阳离子向阴极移动，故A正确；右侧为阴极，发生2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，氢氧根离子浓度增大，钠离子向阴极移动，排出浓NaOH溶液，故B正确；右侧产生氢气，不具有强氧化性，故C错误；电解的总反应：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，故D正确。 2.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(　　) A.电极A接电源正极，发生氧化反应 B.电极B的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 答案：B 解析：电极A上Cl－失去电子生成Cl2，为阳极，接电源正极，发生氧化反应，故A正确；阴极上O2得电子和H2O反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，故B错误；阴极区生成OH－，Na＋从阳极区通过交换膜进入阴极区，所以应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中通过向阴极区通入O2，避免水电离的H＋直接得电子生成H2，降低了电解电压，能耗明显减少，故D正确。 题点二　电镀与电解精炼 3.利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 Ⅰ 0.1 mol/LCuSO4 ＋少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2＋ Ⅱ 0.1 mol/LCuSO4 ＋过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 已知：①Cu2＋在氨水中存在如下平衡： Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋。 ②当Cu2＋放电的速率缓慢且平稳时，有利于得到致密、细腻的镀层。 下列说法不正确的是(　　) A.Ⅰ中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu B.Ⅰ中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触 C.Ⅱ中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比Ⅰ中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 D.随阴极析出Cu，推测Ⅱ中溶液c(Cu2＋)减小，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移 答案：D 解析：Ⅰ中检测到Fe2＋，说明Fe发生氧化反应生成Fe2＋，根据实验Ⅰ知，Fe能置换出H2、Cu，所以可能发生反应：Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu，故A正确；Ⅰ中阴极表面产生无色气体，说明有H2生成，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少，说明有Cu生成，经检验，电解液中有Fe2＋，则发生的离子反应有Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu，溶液中c(H＋)减小，生成氢气的速率减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触，反应物面积减小，反应速率也减小，故B正确；Ⅱ中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，所以反应速率小于Ⅰ，Cu缓慢析出，镀层更致密，故C正确；Ⅱ中阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体，说明阴极上Cu2＋得电子生成Cu，经检验，电解液中无Fe元素，说明Fe不发生反应，阳极上Cu失电子生成Cu2＋，溶液中c(Cu2＋)不变，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡不移动，故D错误。 4.电解原理应用广泛。下列相关说法错误的是(　　) A.在钥匙上镀铜时，钥匙应接电源正极 B.电解熔融NaCl可冶炼金属Na C.粗铜精炼纯铜时，阴极的电极反应为Cu2＋＋2e－Cu D.离子交换膜电解槽电解饱和NaCl溶液可制备NaOH 答案：A 解析：镀铜时，镀层金属铜作阳极，接电源正极，待镀钥匙作阴极，接电源负极，A错误；电解熔融NaCl，阴极电极反应为Na＋＋e－Na，可得到钠单质，B正确；精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阴极电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，C正确；电解饱和NaCl溶液的总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，阴极室可得到NaOH，D正确。 题点三　电冶金 5.金属的冶炼体现了人类文明的发展历程，下列关于工业冶炼金属说法正确的是(　　) A.制钠：高温分解NaCl制备Na B.制镁：电解MgCl2溶液制备Mg C.制铁：CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 D.制铜：“曾青(CuSO4)得铁，则化为铜”，原理为2Fe＋3Cu2＋2Fe3＋＋3Cu 答案：C 解析：钠性质活泼，通常用电解熔融氯化钠的方法制取，故A错误；镁性质活泼，通常用电解熔融氯化镁的方法制取，电解氯化镁溶液得到氢氧化镁、氢气和氯气，故B错误；铁性质较活泼，通常用一氧化碳还原铁矿石制取，故C正确；铁与铜离子反应生成亚铁离子和铜离子，故D错误。 题点四　电解计算 6.甲、乙两同学，均用惰性电极电解硫酸铜溶液，各通电一段时间后，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.05 mol Cu(OH)2，都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 答案：A 解析：甲向所得的溶液中加入0.1 mol CuO，恰好使溶液恢复到电解前的浓度，表明阴极生成0.1 mol Cu，阳极生成0.05 mol O2，则甲在电解过程中转移的电子的物质的量为0.1 mol×2＝0.2 mol；乙向所得的溶液中加入0.05 mol Cu(OH)2，恰好使溶液恢复到电解前的浓度，则表明电解分两个阶段，第一阶段电解CuSO4、水，阴极生成Cu，阳极生成O2，第二阶段电解水(电解硫酸溶液的实质是电解水)，阳极共生成0.05 mol O2，阴极生成0.05 mol Cu和0.05 mol H2，共转移电子的物质的量为0.05 mol×4＝0.2 mol。所以甲、乙在电解过程中转移电子的物质的量之比为0.2 mol∶0.2 mol＝1∶1，故选A。 7.二甲醚(CH3OCH3)-氧气燃料电池具有启动快、效率高等优点，用二甲醚-氧气燃料电池电解甲基肼(CH3—NH—NH2)制氢的装置如图所示，其中X、Y、M、N均为惰性电极。下列说法正确的是(　　) A.M极的电极反应式为CH3—NH—NH2＋12OH－－10e－C＋N2↑＋9H2O B.甲中b端通入的是O2 C.乙中的交换膜是阴离子交换膜，OH－透过交换膜向N极移动 D.理论上，当生成6.72 L H2时，消耗CH3OCH3的质量为2.3 g 答案：A 解析：电解池中M是阳极，阳极上CH3—NH—NH2发生失去电子的氧化反应生成C和N2，电极反应式为CH3—NH—NH2＋12OH－－10e－C＋N2↑＋9H2O，A正确；与阴极N相接的电极X为负极，负极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O2CO2＋12H＋，故甲中b端通入的是CH3OCH3，B错误；N为阴极，水电离的氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阳极消耗OH－，阴极生成OH－，则离子交换膜是阴离子交换膜，OH－透过交换膜向M极移动，参与电极反应，C错误；理论上，CH3OCH3～12e－～6H2，当生成标准状况下6.72 L H2时，消耗CH3OCH3的质量为×46 g/mol＝2.3 g，但题目中没有说明生成的氢气的状态，无法计算消耗CH3OCH3的质量，D错误。 题点五　电解原理的综合应用 8.利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.该光伏电池可将光能转化为电能 B.该离子交换膜为阳离子交换膜 C.电解池中阳极发生氧化反应，电极反应式为Ce3＋－e－Ce4＋ D.电路中有0.2 mol电子通过时，阴极室溶液质量减少16 g 答案：B 解析：根据流程图可知，光伏电池可将太阳能转化为电能，故A正确；电解池中阴离子移向阳极，硫酸根离子由右池向左池迁移才能得到产品Ce(SO4)2，故该离子交换膜为阴离子交换膜，故B错误；石墨为阳极发生氧化反应，电极反应式为Ce3＋－e－Ce4＋，故C正确；纯铜为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，电路中有0.2 mol电子通过时，析出Cu质量为0.1 mol×64 g/mol＝6.4 g，同时有0.1 mol硫酸根离子由右池向左池迁移，质量减少0.1 mol×96 g/mol＝9.6 g，阴极室溶液质量共减少6.4 g＋9.6 g＝16 g，故D正确。 9.铬酸钠(Na2CrO4)主要用作有机合成氧化剂、印染剂等。现以铅蓄电池为电源，用电渗析法分离回收混合物浆液中的Na2CrO4的装置如图所示，下列对分离过程的相关判断错误的是(　　) A.铅蓄电池的正极反应为PbO2(s)＋4H＋＋2e－＋SPbSO4(s)＋2H2O B.电解一段时间后，乙池有可能得到含Cr和Cr2的混合液 C.电极b连接铅蓄电池负极，甲池中放出的气体为氧气 D.若电路中通过0.2 mol e－，理论上铅蓄电池负极增重9.6 g 答案：C 解析：铅蓄电池的正极材料为二氧化铅，发生还原反应生成硫酸铅，电极反应为PbO2(s)＋4H＋＋2e－＋SPbSO4(s)＋2H2O，故A正确；该电解装置中阳离子向惰性电极a移动，阴离子向惰性电极b移动，故电极a为阴极，电极b为阳极，电极b上发生反应：4OH－－4e－O2↑＋2H2O，当乙池中碱性减弱时，可逆反应Cr2＋H2O2Cr＋2H＋逆向移动，则Cr2的含量增加，乙池有可能得到含Cr和Cr2的混合液，故B正确；电极b为阳极，连接铅蓄电池正极，电极a为阴极，电极a上发生反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，所以甲池中放出的气体为氢气，故C错误；铅蓄电池负极反应为Pb－2e－＋SPbSO4，电路中通过0.2 mol e－，理论上负极增加的质量为0.1 mol S的质量，为9.6 g，故D正确。 10.一种能捕获和释放CO2的电化学装置如图所示，其中M、N均为惰性电极，电解质溶液均为KCl溶液。当K连接S1时，物质a转化成物质b，N极区溶液能捕获通入的CO2。下列说法错误的是(　　) A.K连接S1时，M连接电源正极 B.K连接S1时，外电路通过1 mol e－，理论上该装置最多能够捕获22.4 L CO2(标准状况下) C.该装置通过“充电”捕获CO2和“放电”释放CO2 D.K连接S2时，M极区n([Fe(CN)6]4－)∶n([Fe(CN)6]3－)的值减小 答案：D 解析：K连接S1时，由题意可知N为阴极，则M为阳极，与电源正极相连，故A正确；K连接S1时，该装置为电解池，N极区物质a得到H原子转化成物质b，电极方程式为＋2H2O＋2e－＋2OH－，CO2＋OH－HC，外电路通过1 mol e－时，生成1 mol OH－，吸收1 mol CO2，标准状况下体积为22.4 L，故B正确；当K连接S1时，该装置为电解池，物质a得到H原子转化成物质b，N极区溶液能捕获通入的CO2，“放电”释放CO2，故C正确；K连接S2时，为原电池，M极为正极，发生还原反应，得电子，[Fe(CN)6]3－＋e－[Fe(CN)6]4－，M极区n([Fe(CN)6]4－)∶n([Fe(CN)6]3－)的值增大，故D错误。 11.三室式电渗析法将含Na2SO4废水处理并得到两种常见的化工产品，原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜。下列叙述正确的是(　　) A.阴极附近碱性增强 B.阳极区电解质溶液可以是稀NaOH溶液 C.ab为阴离子交换膜，cd为阳离子交换膜 D.当阴极产生1 mol气体时，ab膜通过的离子数目为NA 答案：A 解析：由图可知左侧为阴极区，右侧为阳极区，两膜中间的Na＋和S可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，根据电解池“异性相吸”，则通电后S通过中间隔室的阴离子交换膜(cd)向阳极迁移，阳极区中水电离出的氢氧根失去电子，氢离子和硫酸根结合形成硫酸得到产品2，同理左侧得到产品1为NaOH，同时为了增强两极的导电能力且不引入新杂质，阴极区应该使用稀NaOH溶液，阳极区使用稀硫酸。阴极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，因此阴极附近碱性增强，A正确；由分析可知，阳极区电解质溶液可以是稀硫酸溶液，B错误；由分析可知，ab为阳离子交换膜，cd为阴离子交换膜，C错误；当阴极产生1 mol气体(H2)时，电路中转移的电子数为2NA，故ab膜通过的Na＋数目为2NA，D错误。 12.(12分)实验室用石墨电极电解加有酚酞的饱和NaCl溶液，装置如图1所示。氯碱工业用图2所示装置制备NaOH等工业原料。 Ⅰ.实验室电解饱和食盐水(图1) (1)a为电解池的　　　　极，a极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)b极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。 (3)该电解池中发生的总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (4)下列与电解饱和食盐水有关的说法，正确的是　　　　(填字母)。 A.通电使NaCl发生电离 B.在溶液中，阴离子向电极a移动 C.电解熔融NaCl与电解NaCl溶液所得产物相同 Ⅱ.氯碱工业(图2) (5)利用实验室装置制备NaOH，不仅有安全隐患，而且存在Cl2与NaOH的副反应，氯碱工业采用改进后的装置，如图2所示。 ①气体X和气体Y被阳离子交换膜分隔开，避免混合爆炸。气体X是　　　　，气体Y是　　　　。 ②阳离子交换膜避免了Cl2与NaOH发生反应，可得到NaOH浓溶液，简述NaOH浓溶液的生成过程：　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)阳　2Cl－－2e－Cl2↑ (2)2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ (3)2H2O＋2Cl－Cl2↑＋H2↑＋2OH－ (4)B　(5)①Cl2　H2　②阴极是水电离出的氢离子得到电子，变为氢气，剩余的氢氧根与穿过阳离子交换膜的钠离子结合得到NaOH浓溶液 解析：(1)连接电源正极的为阳极，因此a为电解池的阳极，a处的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑。(2)阴极是溶液中的阳离子放电即水中氢离子放电，因此b处的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。(3)根据阳极、阴极电极反应式得到电解池中发生的总反应的离子方程式为2H2O＋2Cl－Cl2↑＋H2↑＋2OH－。(4)在水溶液中NaCl就发生电离，而不是在通电时，故A错误；电解池中阴离子向阳极即a极移动，故B正确；电解熔融NaCl得到Na和Cl2，电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2、H2，两者所得产物不相同，故C错误。(5)①根据分析左边连接电源正极，是阳极，因此气体X是Cl2，右边是阴极，因此气体Y是H2；②阴极是水电离出的氢离子得到电子，变为氢气，剩余的氢氧根与穿过阳离子交换膜的钠离子结合得到NaOH浓溶液。 13.(12分)如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答： (1)电极A名称为　　　　。 (2)写出C和F的电极反应式： C：　　　　　　　； F：　　　　　　　。 (3)若通过0.02 mol电子后甲中溶液体积为200 mL，则通电后所得的硫酸溶液的物质的量浓度为　　　　　　　　。 (4)若通过0.02 mol电子，丁中电解足量R(NO3)m溶液时，某一电极析出了a g金属R，则金属R的相对原子质量Mr(R)的计算公式为Mr(R)＝　　　　(用含a、m的代数式表示)。 (5)戊中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明Fe(OH)3胶体粒子带　　　　电荷(填“正”或“负”)，在电场作用下向Y极移动。 (6)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为　　　　　　　　。 (7)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是　　　　(填“铜件”或“银”)。 答案：(1)正极　(2)2H2O－4e－O2↑＋4H＋ 2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ (3)0.05 mol·L－1　(4)50am　(5)正 (6)1∶2∶2∶2　(7)铜件 解析：C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极，将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F电极附近氢氧根离子浓度增大，溶液呈碱性，则H＋在F电极放电生成氢气，F为阴极，所以C、E、G、X、I为阳极，D、F、H、Y、J为阴极，A为正极、B为负极，据此分析解答。(1)由分析可知，A为正极。(2)C电极为阳极，水电离出的氢氧根离子放电，电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋；F电极上氢离子放电，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。(3)若通过0.02 mol电子，根据甲中总电解方程式：2CuSO4＋2H2OO2↑＋2Cu＋2H2SO4，产生硫酸的物质的量是0.01 mol，通电后甲中溶液体积为200 mL，则通电后所得的硫酸溶液的物质的量浓度为＝0.05 mol·L－1。(4)由得失电子守恒可知，电解R(NO3)m溶液时，某一极增加了a g R，根据Rm＋＋me－R可知，×m＝0.02 mol，解得：Mr(R)＝50am。(5)Y极是阴极，该电极颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶体向该电极移动，异性电荷相互吸引，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷。(6)C、D、E、F电极发生的电极反应分别为2H2O－4e－O2↑＋4H＋、Cu2＋＋2e－Cu、2Cl－－2e－Cl2↑、2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，当各电极转移电子均为1 mol时，生成单质的物质的量分别为：0.25 mol、0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol，所以单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。(7)电镀装置中，镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，所以H应该是镀件，即H应该是铜件。 14.(14分)三位同学对电解氯化铜溶液的实验现象进行研究，结果如下： 装置 现象 ①电解一段时间，阳极石墨表面产生气泡，阴极石墨上附着红色物质 ②烧杯变热，溶液由蓝色变为绿色 ③停止电解冷却后溶液基本恢复蓝色 续表 装置 现象 ①电解相同时间，阳极石墨表面产生气泡，阴极石墨上附着红色物质 ②U型管变热，溶液整体变绿色，阴极附近绿色更深 1 停止电解冷却后阴极附近溶液仍为绿色。其余部分溶液恢复蓝色 (1)甲认为电解过程中产生的Cl2是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式： 　　　　　　　　　　　　　。 乙认为该原因不成立，乙的依据是　　　　　　　　　　　　　。 (2)乙查阅资料，CuCl2溶液中存在平衡：Cu2＋＋4Cl－[CuCl4]2－(黄色)　ΔH＞0。据此乙认为：电解过程中随温度升高上述平衡　　　　向移动，而导致溶液变绿。甲根据实验现象认为乙的推测不完全正确，甲的依据是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)丙继续查阅资料： ⅰ.电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]－，[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色 ⅱ.稀释含[CuCl2]－的溶液生成CuCl白色沉淀 据此丙猜想：电解过程中，产生[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合也是溶液呈绿色的原因。 丙进行如下实验并验证其猜想正确。 a.取1 mol/L CuCl2溶液在试管中加热，溶液变绿，冷却后溶液恢复蓝色。 b.取乙电解冷却后的绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 c.另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2 mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]－的黄色溶液。 d.冷却后将少量上述溶液加入…… e.取d中2 mL溶液，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 ①b的目的是　　　　　　　。 ②写出c中生成[CuCl2]－的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　。 ③补充d中必要的操作及现象：　　　　　　　　　　　　　。 ④丙结合上述现象，综合前两位同学的实验现象得到解释：出现二者实验现象差异的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)2Cl－－2e－Cl2↑　B装置中阴极附近绿色更深　(2)正　B装置中冷却后阴极附近溶液仍为绿色　(3)①证明所取绿色溶液中存在[CuCl2]－　②Cu2＋＋4Cl－＋Cu2[CuCl2]－　③加入到CuCl2蓝色溶液中，至溶液颜色与B装置电解冷却后绿色溶液相同　④A装置电解过程产生的[CuCl2]－分散于整个溶液，浓度较低，对溶液颜色影响较小，B装置电解过程产生的[CuCl2]－聚集在阴极附近溶液中，浓度较大，成为影响阴极附近溶液颜色的主要原因 解析：(1)氯气的颜色为黄绿色，故甲认为电解过程中阳极产生的Cl2是溶液变绿的原因，阳极失电子发生氧化反应，电极反应方程式为2Cl－－2e－Cl2↑，乙认为该原因不成立，因为B装置中阴极是Cu2＋＋2e－Cu，但阴极附近绿色更深。(2)CuCl2溶液中存在平衡：Cu2＋＋4Cl－[CuCl4]2－(黄色)　ΔH＞0；据此乙认为：电解过程中随温度升高上述平衡正向移动，导致溶液呈绿色；甲根据实验现象认为乙的推测不完全正确，因为冷却后，B装置中虽然U形管阳极附近溶液恢复蓝色，但阴极附近溶液仍为绿色。(3)①取乙电解冷却后的绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。结合查阅的资料可推知电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－；②取化铜晶体和铜粉，加2 mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]－的黄色溶液，反应的离子方程式为Cu2＋＋4Cl－＋Cu2[CuCl2]－；③d研究[CuCl2]－是否是导致溶液呈绿色的原因，故d中必要的操作及现象为将黄色溶液加入到CuCl2蓝色溶液中，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同；④结合实验分析可知：A装置电解过程产生的[CuCl2]－分散于整个溶液，浓度较低，对溶液颜色影响较小，B装置电解过程产生的[CuCl2]－聚集在阴极附近溶液中，浓度较大，成为影响阴极附近溶液颜色的主要原因。 学科网（北京）股份有限公司 $