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培優(yōu)點二十一 電解電解質溶液的規(guī)律 一．電解電解質溶液的規(guī)律類型 1．惰性電極電解水型 典例1．用鉑作電極電解某種溶液，通電一段時間，溶液的pH變小，并且在陽極得到0.56L氣體，陰極得到1.12L氣體（兩種氣體均在相同條件下測定）。由此可知溶液可能是（ ） A．稀鹽酸 B．KNO3溶液 C.CuSO4溶液 D.稀硫酸 【解析】陽極與陰極產生的氣體體積比為=，相當于電解水，pH變小，說明電解了含氧酸。 【答案】D 2．惰性電極電解電解質型 典例2．某溶液中含有兩種溶質NaCl和H2SO4，它們的物質的量之比為3∶1。用石墨作電極電解該混合溶液時，根據電極產物可明顯分為三個階段，下列敘述不正確的是（ ） A．陰極自始至終只析出H2 B．陽極先析出Cl2，后析出O2 C．電解最后階段為電解水 D．溶液的pH不斷增大，最后為7 【解析】電解質溶液中，n(Na+)∶n(Cl－)∶n(H+)∶n(SO)＝3∶3∶2∶1，開始電解產生H2和Cl2，隨著產生H2和Cl2的同時，生成的OH－要中和H2SO4，且OH－過量，最后是電解水，因而最后溶液的pH大于7，陰極只放出H2。三個階段分別相當于電解HCl→NaCl→H2O。 【答案】D 3.惰性電極電解水和電解質型 典例3．下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b電極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是（ ） A．X是負極，Y是正極 B．Pt是陰極，Cu是陽極 C．CuSO4溶液的pH逐漸減小 D.CuSO4溶液的pH不變 【解析】b電極附近溶液呈現紅色，說明b電極處生成了氫氧根離子。電解飽和食鹽水陽極發(fā)生氧化反 應產生氯氣，陰極發(fā)生還原反應產生氫氣同時生成氫氧化鈉，整個電解過程中電解了NaCl和H2O，因此b電極是陰極，與電源的負極相連，則Y為負極，X為正極；鉑電極與電源的正極相連，作陽極，銅電極作陰極；電解硫酸銅溶液時，陽極發(fā)生氧化反應：氫氧根離子放電，陰極發(fā)生還原反應：銅離子放電，這樣溶液中水的電離平衡得到促進，c(H+)>c(OH)，溶液顯酸性，pH變小。 【答案】C 二．對點增分集訓 1．(2018年江西和平聯考)利用化石燃料開采、加工過程產生的H2S廢氣，通過電化學法制取氫氣的工藝如下圖所示。下列說法不正確的是（ ） A．電解池中惰性電極C1為陽極 B．該工藝優(yōu)點之一是FeCl3溶液可循環(huán)利用 C．反應池中的離子方程式：2Fe3+S2－===2Fe2+S↓ D．電解池總反應的化學方程式：2FeCl2+2HCl2FeCl3+H2↑ 【解析】C1極生成Fe3，應發(fā)生氧化反應，為陽極，C2極生成氫氣，為陰極，發(fā)生還原反應，故A正確；電解池中生成的FeCl3可作為反應池的反應物，則FeCl3溶液可循環(huán)利用，故B正確；由裝置可知反應池中的反應物為H2S和FeCl3，反應的化學方程式為H2S+2FeCl3===2FeCl2+S↓+2HCl，離子方程式為2Fe3+H2S===2Fe2+S↓+2H，故C錯誤；電解池中亞鐵離子失去電子，氫離子得到電子，電解池總反應的離子方程式為2Fe2++2H2Fe3+H2↑，故D正確。 【答案】C 2．下列裝置或操作能達到實驗目的的是（ ） 　　 A．①防止鐵釘生銹　　　 B．②構成銅鋅原電池 C．③構成銅銀原電池　　 D．④驗證NaCl溶液(含酚酞)電解產物 【解析】防止鐵釘銹蝕時鐵釘應接電源負極，A錯誤； Zn電極放于CuSO4溶液中，二者直接發(fā)生置換反應而不能構成原電池，B錯誤；Cu—CuSO4溶液—Ag不能構成原電池，C錯誤；直流電源右端為陽極，發(fā)生反應：2Cl－－2e－===Cl2↑，可用KI淀粉溶液檢驗Cl2產生，陰極發(fā)生反應：2H+2e－===H2↑，同時溶液中c(OH－)增大，酚酞溶液變紅，D正確。 【答案】D 3．按如右圖所示裝置進行下列不同的操作，其中不正確的是（ ） A．鐵腐蝕的速度由大到小的順序：只閉合K3>只閉合K1>都斷開>只閉合K2 B．只閉合K3，正極的電極反應式：2H2O+O2+4e－===4OH－ C．先只閉合K1，一段時間后，漏斗內液面上升，然后再只閉合K2，漏斗內液面上升 D．只閉合K2，U形管左、右兩端液面均下降 【解析】金屬腐蝕速率：電解池的陽極>原電池的負極>化學腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極，閉合K3，是原電池，鐵作負極，閉合K2，是電解池，鐵作陰極，閉合K1，鐵作陽極，因此腐蝕速率是只閉合K1>只閉合K3>都斷開>只閉合K2，故A錯誤；只閉合K3，發(fā)生吸氧腐蝕，正極：O2+2H2O+4e－===4OH－，故B正確；只閉合K1，鐵作陽極，陽極反應式為Fe－2e－===Fe2+，陰極反應式為2H++2e－===H2↑，U形管中氣體壓強增大，因此漏斗中液面上升，然后只閉合K2，鐵作陰極，陰極反應式為2H++2e－===H2↑，陽極反應式為2Cl－2e－===Cl2↑，U形管中氣體壓強增大，漏斗中液面上升，故C、D正確。 【答案】A 4．將兩個鉑電極插入500mL CuSO4(aq)中進行電解，通電一段時間后，某一電極上增重0.064g（設電解時無H2放出，且不考慮水解和溶液體積的變化），此時溶液中氫離子的物質的量濃度約為（ ） A．110-3molL?1 B．410-3molL?1 C．210-3molL?1 D．110-7molL?1 【解析】由于最后溶液的H+主要由電解CuSO4溶液產生，所以要計算c(H+)，可依據電解的離子方程 式2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+進行解題。題中電極增重0.064g必為陰極反應生成Cu所致，即n(Cu)=0.064g64gmol-1=0.0010mol，然后依據離子方程式中各物質之間的化學計量數之比，求出生成的c(H+)。2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 2mol 4mol 0.0010mol c(H+)0.50L c(H+)==4.010-3molL?1 【答案】B 5．大功率的鎳氫電池使用在油電混合動力車輛中。鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH，負極板材料為吸氫合金。下列關于該電池的說法中正確的是（ ） A．放電時電池內部H向負極移動 B．充電時，將電池的負極與外接電源的正極相連 C．充電時陽極反應為Ni(OH)2+OH－－e－===NiOOH+H2O D．放電時負極的電極反應式為MHn－ne－===M+nH 【解析】放電時電池內部H+向正極移動，故A錯誤；充電時，將電池的負極與外接電源的負極相連，故B錯誤；原電池正極反應為NiOOH+H2O+e－===Ni(OH)2+OH－，則充電時陽極反應為Ni(OH)2－e－+OH－===NiOOH+H2O，故C正確；放電時負極的電極反應式為H2－2e－+2OH－===2H2O，故D錯誤。 【答案】C 6．工業(yè)上，在強堿性條件下用電解法除去廢水中的CN－，裝置如下圖所示，依次發(fā)生的反應有：①CN－2e－+2OH－===CNO－+H2O；②2Cl－－2e－===Cl2↑；③3Cl2+2CNO－+8OH－===N2+6Cl－+2CO+4H2O；下列說法正確的是（ ） A．鐵電極上發(fā)生的反應為Fe－2e－===Fe2+ B．通電過程中溶液pH不斷增大 C．為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補充NaCl D．除去1mol CN－，外電路至少需轉移5mol電子 【解析】A項，金屬鐵是陰極，鐵電極上發(fā)生的是還原反應，故A錯誤；B項，根據反應①③可知，OH－被不斷地消耗，所以通電過程中溶液pH不斷減小，故B錯誤；C項，根據電極反應式，為了使電解池連續(xù)工作，需要補充氫氧化鈉，故C錯誤；D項，根據反應③，除去1mol CNO－，消耗1.5mol氯氣，轉移電子3mol，再根據反應①，除去1mol CN，轉移電子2mol，所以外電路至少需轉移5mol電子，故D正確。 【答案】D 7．下列圖示中關于銅電極的連接錯誤的是（ ） A B C D 【解析】A項，鋅比銅活潑，鋅作負極，銅作正極，連接正確；B項，電解精煉銅，粗銅作陽極，純銅作陰極，連接正確；C項，電鍍時，鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極，連接錯誤；D項，電解氯化銅，銅作陰極，石墨作陽極，連接正確。 【答案】C 8．在如圖中，A為直流電源，B為滲透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽。接通電路，斷開K后，發(fā)現B上的c點顯紅色。請?zhí)羁眨邯? （1）電源A的a為 極。 （2）濾紙B上發(fā)生的總反應方程式為 。 （3）欲在電鍍槽中實現鐵上鍍鋅，接通K點，使c、d兩點短路，則 電極e上發(fā)生的反應為 ，電極f上發(fā)生的反應為 ，槽中盛放的電鍍液可以是 或 （只要求填兩種電解質溶液）。 【解析】c點顯紅色，說明在c點產生了堿。根據電解飽和食鹽水的原理可知c點為陰極，則和電源相連的一極為負極，所以a極為正極。B上發(fā)生的即是電解飽和食鹽水的反應。根據電鍍原理，鍍層金屬放在 陽極，被鍍物件放在陰極，再確定所發(fā)生的反應。在電解池中，陽極與電源正極相連，陰極與電源負極相連。在陽極，溶液中的陰離子（惰性電極）或陽極本身失電子（非惰性電極），發(fā)生氧化反應；在陰極，溶液中的陽離子得電子，發(fā)生還原反應。 【答案】（1）正 （2）2NaCl+2H2O===H2↑+Cl2↑+2NaOH （3）Zn-2e===Zn2+ Zn2++2e===Zn ZnSO4溶液 ZnCl2溶液 9．Ⅰ.氮肥的使用在提高糧食產量的同時，也導致了土壤、水體污染等環(huán)境問題。 （1）長期過量使用銨態(tài)化肥NH4Cl，易導致土壤酸化，請用化學用語解釋原因：__________________ _________________________________________________________________。 （2）工業(yè)上處理氨氮廢水的方法是采用電解法將NO轉化為N2，部分裝置如下圖所示。 B極的電極反應方程式是________________________________________。 （3）常溫下，除去60L廢水中的62mg NO后，廢水的pH＝________。 Ⅱ.如下圖所示C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色。 （1）若用甲醇、空氣燃料電池作電源，電解質為KOH溶液，則A極的電極反應式為_____________ ______________________________。 （2）欲用丙裝置給銅鍍銀，銀應該是________電極(填“G”或“H”)。 （3）丁裝置中Y極附近紅褐色變________(填“深”或“淺”)。 （4）通電一段時間后，C、D、E、F電極均有單質生成，其物質的量之比為__________。 【解析】Ⅰ.（2）①B極發(fā)生還原反應，NO轉化為N2，電極反應式為2NO+10e－+6H2O===N2↑+12OH。（3）62mg硝酸根的物質的量是0.001mol，根據電極反應式可知生成0.006 mol氫氧根，濃度是＝0.0001molL?1，因此pH＝10。Ⅱ.（1）向乙中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色，說明F極附近有大量 氫氧根離子，由此得出F極上氫離子放電生成氫氣，所以F極是陰極，則電源B極是負極，A極是正極，電極反應式為O2+4e－+2H2O===4OH－。（2）若用丙裝置給銅鍍銀，G應該是Ag，H是銅，電鍍液是AgNO3溶液。（3）丁裝置中Y電極是陰極，氫氧化鐵膠體的膠粒帶正電荷，Y極附近紅褐色變深。（4）甲裝置中C電極上氫氧根離子放電生成氧氣，D電極上銅離子放電生成銅單質，E電極上氯離子放電生成氯氣，F電極上氫離子放電生成氫氣，所以C、D、E、F電極均有單質生成。生成1mol氧氣轉移4mol電子，生成1mol銅轉移2mol電子，生成1mol氯氣轉移2mol電子，生成1mol氫氣轉移2mol電子，所以轉移相同物質的量的電子時生成單質的物質的量之比為1∶2∶2∶2。 【答案】Ⅰ.（1）NH+H2ONH3H2O+H+ （2）2NO+10e－+6H2O===N2↑+12OH－ （3）10 Ⅱ.（1）O2+4e－+2H2O===4OH－　 （2）G　 （3）深　 （4）1∶2∶2∶2 10．下圖所示甲、乙是電化學實驗裝置。 　 （1）若甲、乙兩燒杯中均盛有NaCl溶液。 ①甲中石墨棒上的電極反應式為__________________________________。 ②乙中總反應的離子方程式為____________________________________。 ③將濕潤的淀粉KI試紙放在乙燒杯上方，發(fā)現試紙先變藍后褪色，這是因為過量的Cl2氧化了生成的I2。若反應中Cl2和I2的物質的量之比為5∶1，且生成兩種酸，該反應的化學方程式為________________________________。 （2）若甲、乙兩燒杯中均盛有CuSO4溶液。 ①甲中鐵棒上的電極反應式為__________________________。 ②如果起始時乙中盛有200mL pH＝5的CuSO4溶液(25℃)，一段時間后溶液的pH變?yōu)?，若要使溶液恢復到電解前的狀態(tài)，可向溶液中加入________(填寫物質的化學式)________g。 【解析】（1）若甲、乙兩燒杯中均盛有NaCl溶液。①甲為鐵的吸氧腐蝕，石墨是正極，石墨棒上的電極反應式為2H2O+O2+4e－===4OH－。②根據電子流向，石墨是陽極，乙為用惰性電極電解氯化鈉溶液，乙中總反應的離子方程式為2Cl－+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH－。③根據電子守恒，5mol氯氣失電子10mol，2mol I2得電子10mol，碘的化合價升高為+5價，該反應的化學方程式為5Cl2+I2+6H2O===10HCl+2HIO3。（2）若甲、乙兩燒杯中均盛有CuSO4溶液。①甲為原電池，鐵為負極，鐵棒上的電極反應式為Fe－2e－===Fe2+。②由2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，要使溶液恢復原狀態(tài)，可加入CuO(或CuCO3)，一段時間后溶液的pH變?yōu)?，則c(H+)＝0.1molL?1，n(H+)＝0.2L0.1molL?1＝0.02mol，則由電解反應可知析出的Cu的物質的量為0.01mol，由Cu原子守恒可知，m(CuO)＝0.01mol80gmol?1＝0.8g，或m(CuCO3)＝0.01mol124gmol?1＝1.24g。 【答案】（1）①2H2O+O2+4e－===4OH－ ②2Cl－+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH－ ③5Cl2+I2+6H2O===10HCl+2HIO3 （2）①Fe－2e－===Fe2+ ②CuO(或CuCO3)　0.8(或1.24)