2019高考化學(xué) 第6章(化學(xué)反應(yīng)與能量)第3節(jié) 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 考點(diǎn)(2)電解原理的應(yīng)用 多池組合裝置講與練(含解析).doc
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第六章化學(xué)反應(yīng)與能量李仕才考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用多池組合裝置 1電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)陽極:2Cl2e=Cl2(反應(yīng)類型:氧化反應(yīng)),陰極:2H2e=H2(反應(yīng)類型:還原反應(yīng))。(2)總反應(yīng)方程式:2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。離子方程式:2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)應(yīng)用:氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣陽極:鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)。陰極:碳鋼網(wǎng)。陽離子交換膜:只允許陽離子通過,能阻止陰離子和氣體通過。將電解槽隔成陽極室和陰極室。2電解精煉銅3電鍍銅4電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。判斷正誤(正確的打“”,錯誤的打“”)1用銅作陽極、石墨作陰極電解CuCl2溶液時,陽極電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。()2電解MgCl2溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:2Cl2H2OCl2H22OH。()3氯堿工業(yè)用陽離子交換膜把陰極室和陽極室分開。()4CuH2SO4=CuSO4H2可以設(shè)計(jì)成電解池,但不能設(shè)計(jì)成原電池。()5粗銅電解精煉時,若電路中通過2 mol e,陽極減少64 g。()6電解冶煉鎂、鋁可電解熔融的MgO和AlCl3。()1粗銅中含有的相對活潑的物質(zhì)也會失去電子,不活潑的金、鉑形成陽極泥,而溶液中只有Cu2得到電子生成Cu,故c(Cu2)將減小,并且陰極增重質(zhì)量,不等于陽極減小的質(zhì)量。2電鍍時,陽極(鍍層金屬)失去電子的數(shù)目跟陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等,因此電鍍液的濃度保持不變。3陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例),只允許陽離子(Na)通過,而阻止陰離子(Cl、OH)和分子(Cl2)通過,這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。一、電解原理的常規(guī)應(yīng)用1.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說法正確的是()A氯堿工業(yè)中,X電極上反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2B電解精煉銅時,Z溶液中的Cu2濃度不變C在鐵片上鍍銅時,Y是純銅D制取金屬鎂時,Z是熔融的氯化鎂解析:氯堿工業(yè)中陽極是Cl放電生成Cl2;電解精煉銅時陽極粗銅溶解,陰極Cu2放電析出Cu,但是粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì),使得溶液中Cu2濃度變?。昏F片上鍍銅時,陰極應(yīng)該是鐵片,陽極是純銅。答案:D2某同學(xué)用下圖所示裝置進(jìn)行銅的電解精煉實(shí)驗(yàn)(粗銅中有鋅、鐵、鎳、銀等雜質(zhì),部分導(dǎo)線未畫出),下列說法正確的是()Aa應(yīng)與c相連接,b應(yīng)與d相連接B電解一段時間,b與d兩極析出物質(zhì)的物質(zhì)的量相等C電解一段時間,b極附近溶液的pH降低D電解過程中,Y裝置中Cu2的濃度始終不變解析:A.X池中Zn為負(fù)極接Y池的純銅,Cu為正極接Y池的粗銅,故A錯誤;B.b極電極反應(yīng)式為2H2e=H2,d極電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu,所以電解一段時間后,b、d兩極析出物質(zhì)的物質(zhì)的量相同,故B正確;C.b極電極反應(yīng)式為2H2e=H2,電解后pH升高,故C錯誤;D.Y池中c極電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2,F(xiàn)e2e=Fe2,Cu2e=Cu2,d極電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu,故D錯誤。答案:B3下列關(guān)于如圖所示裝置的說法,正確的是()A裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍(lán)B裝置中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連C裝置中電子由b極流向a極D裝置中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng)解析:裝置是電解池,陰極是溶液中陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng),應(yīng)是銅離子得到電子生成銅,故A錯誤;裝置待鍍制品和電源負(fù)極相連作電解池的陰極,故B錯誤;裝置是原電池,電子流向是從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,即從a極流向b極,故C錯誤;裝置中的離子交換膜允許Na通過,OH、Cl不能通過,可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng),故D正確。答案:D4金屬鎳有廣泛的用途,粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì),可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知:氧化性Fe2Ni2Fe2Zn2,故陰極反應(yīng)為Ni22e=Ni,可見,陽極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解,而陰極質(zhì)量增加是因?yàn)槲龀鯪i,B錯誤;電解后溶液中的陽離子除Fe2和Zn2外,還有Ni2、H,C錯誤。答案:D二、電解原理的創(chuàng)新應(yīng)用5某化工廠利用原電池原理處理廢水并淡化海水。工作示意圖如下。下列說法正確的是()A電極a在裝置中作正極B裝置中膜A是陽離子交換膜C電極b的電極反應(yīng)式是2NO10e12H=N26H2OD若有機(jī)物表示為C4H8O2,每轉(zhuǎn)移10 mol電子,電極a上產(chǎn)生22.4 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)解析:在電極a上,有機(jī)物被氧化為CO2,該電極上發(fā)生氧化反應(yīng),則電極a為原電池的負(fù)極,A項(xiàng)錯誤;NO在電極b上被還原為無毒氣體N2,則電極b為原電池的正極,其電極反應(yīng)式為2NO10e12H=N26H2O,C項(xiàng)正確;電極b上消耗溶液中的陽離子,故海水中的陽離子通過膜B(陽離子交換膜)進(jìn)正極室,而海水中的陰離子透過膜A(陰離子交換膜)進(jìn)入負(fù)極室,B項(xiàng)錯誤;C4H8O2中的C為1價,轉(zhuǎn)移10 mol電子時,電極a上產(chǎn)生2 mol CO2氣體,D項(xiàng)錯誤。答案:C6某工廠采用電解法處理含鉻廢水,耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極,槽中盛放含鉻廢水,原理示意圖如下,下列說法不正確的是()AA為電源正極B陽極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2OC陰極區(qū)附近溶液pH降低D若不考慮氣體的溶解,當(dāng)收集到H2 13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時,有0.1 mol Cr2O被還原解析:根據(jù)圖示,A作陽極,B作陰極,電極反應(yīng)式為陽極:Fe2e=Fe2陰極:2H2e=H2然后,Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O由于在陰極區(qū)c(H)減小,所以pH增大。根據(jù)6H26Fe2Cr2O得,當(dāng)有13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2放出時,應(yīng)有0.1 mol Cr2O被還原。答案:C7以鉻酸鉀為原料,電化學(xué)法制備重鉻酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下:下列說法不正確的是()A在陰極室,發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O2e=2OHH2B在陽極室,通電后溶液逐漸由黃色變?yōu)槌壬?,是因?yàn)殛枠O區(qū)H濃度增大,使平衡2CrO2HCr2OH2O向右移動C該制備過程總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2D測定陽極液中K和Cr的含量,若K與Cr的物質(zhì)的量之比(nK/nCr)為d,則此時鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為1解析:觀察實(shí)驗(yàn)裝置,陰極反應(yīng)為4H2O4e=4OH2H2,陽極反應(yīng)為2H2O4e=4HO2,陽極室OH放電,導(dǎo)致H濃度增大,使平衡2CrO2HCr2OH2O右移,從而在陽極區(qū)得到K2Cr2O7,故A、B、C正確;D項(xiàng),設(shè)最初陽極室中的K2CrO4為1 mol,通電后轉(zhuǎn)化的K2CrO4為x mol,依題意有2(1x)2d1,x2d,K2CrO4的轉(zhuǎn)化率為100%,故D項(xiàng)錯誤。答案:D多池串聯(lián)裝置的分析解答該類試題,透徹理解電化學(xué)原理是基礎(chǔ),準(zhǔn)確判斷電池種類是關(guān)鍵,靈活利用電子守恒是處理數(shù)據(jù)的法寶。具體可按以下三個步驟進(jìn)行:第一步:準(zhǔn)確判斷電池類型(1)直接判斷非常直觀明顯的裝置,如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中,則其他裝置為電解池。如下圖中,A為原電池,B為電解池。(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個為金屬電極另一個碳棒做電極;而電解池則一般都是兩個惰性電極,如兩個鉑電極或兩個碳棒。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng),電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖中,B為原電池,A為電解池。(3)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極,并由此判斷電池類型,如圖。若C極溶解,D極上析出Cu,B極附近溶液變紅,A極上放出黃綠色氣體,則可知乙是原電池,D是正極,C是負(fù)極;甲是電解池,A是陽極,B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng),A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。第二步:利用相關(guān)概念進(jìn)行分析判斷在確定了原電池和電解池后,利用有關(guān)概念作分析和判斷,如電極的判斷、電極反應(yīng)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動方向、pH的變化及電解質(zhì)溶液的恢復(fù)等。只要按照各自的規(guī)律分析即可。第三步:利用守恒進(jìn)行數(shù)據(jù)處理原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計(jì)算的根本依據(jù)就是電子轉(zhuǎn)移的守恒,分析時要注意兩點(diǎn):串聯(lián)電路中各處電流相等;并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。1如圖,a、b是石墨電極,通電一段時間后,b極附近溶液顯紅色。下列說法正確的是()AX極是電源負(fù)極,Y極是電源正極Ba極的電極反應(yīng)是2Cl2e=Cl2C電解過程中CuSO4溶液的pH逐漸增大DPt極上有6.4 g Cu析出時,b極產(chǎn)生2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體解析:a、b是石墨電極,通電一段時間后,b極附近溶液顯紅色,依據(jù)電解質(zhì)溶液為氯化鈉的酚酞溶液,判斷b電極是陰極,Y為電源負(fù)極,X為電源正極,故A錯誤;a電極是氯離子失電子發(fā)生的氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2,故B正確;電解過程中CuSO4溶液中的氫氧根離子在陽極Pt電極失電子生成氧氣,溶液中銅離子在Cu電極得到電子析出銅,溶液中氫離子濃度增大,溶液的pH逐漸減小,故C錯誤;電解過程中CuSO4溶液中的氫氧根離子在陽極Pt電極失電子生成氧氣,溶液中銅離子在Cu電極得到電子析出銅,故D錯誤。答案:B2燒杯A中盛入0.1 molL1的H2SO4溶液,燒杯B中盛放0.1 molL1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量),裝置如圖所示,下列說法不正確的是()AA中Fe極質(zhì)量減少,C極有氣體產(chǎn)生BA為電解池,B為原電池C當(dāng)A燒杯中產(chǎn)生0.1 mol氣體時,B燒杯中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量也為0.1 molD經(jīng)過一段時間,B燒杯中溶液的pH增大解析:構(gòu)成A裝置的是活動性不同的電極、電解質(zhì)溶液,兩極形成了閉合的回路,所以A為原電池裝置,且A為B的電解提供電能。電極反應(yīng)式分別為(燒杯A中)C正極:2H2e=H2,F(xiàn)e負(fù)極:Fe2e=Fe2。(燒杯B中)陰極:Cu22e=Cu,陽極:2Cl2e=Cl2。燒杯B中電解氯化銅,銅離子濃度減小,水解程度減小,pH增大。答案:B3某同學(xué)按下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。A、B為兩種常見金屬,它們的硫酸鹽可溶于水,當(dāng)K閉合時,Y極上產(chǎn)生黃綠色氣體。下列分析正確的是()A溶液中c(A2)減小BB極的電極反應(yīng):B2e=B2CY電極上有Cl2產(chǎn)生,發(fā)生還原反應(yīng)D反應(yīng)初期,X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀解析:根據(jù)Y極有黃綠色氣體生成,Y極電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2,即Y為電解池的陽極,B為原電池的正極,A為原電池的負(fù)極。故A極的電極反應(yīng)為A2e=A2,溶液中c(A2)增大,A錯誤;B極為正極,發(fā)生還原反應(yīng),B錯誤;右邊U形管中最初為電解AlCl3溶液,X電極為H放電,c(H)減小,c(OH)增大,且Al3移向X極,因此會產(chǎn)生Al(OH)3白色膠狀沉淀,D正確。答案:D4某興趣小組的同學(xué)用下圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時,觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題:(1)甲池為_(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”),通入CH3OH電極的電極反應(yīng)為_。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為_(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”),總反應(yīng)式為_。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40 g時,甲池中理論上消耗O2的體積為_mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),丙池中_極析出_g銅。(4)若丙中電極不變,將其溶液換成NaCl溶液,電鍵閉合一段時間后,甲中溶液的pH將_(填“增大”“減小”或“不變”);丙中溶液的pH將_(填“增大”“減小”或“不變”)。解析:(1)甲池為原電池,通入CH3OH的電極為負(fù)極,電極反應(yīng)為CH3OH6e8OH=CO6H2O。(2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液,其中A作陽極,B作陰極,總反應(yīng)為4AgNO32H2O4AgO24HNO3。(3)根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移的電子相同,則n(Ag)4n(O2)2n(Cu),故V(O2)22.4 L0.28 L280 mL,m(Cu)64 g1.60 g。(4)若丙中電極不變,將其溶液換成NaCl溶液,根據(jù)丙中總反應(yīng)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2,溶液pH增大,而甲中總反應(yīng)為2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O,溶液pH減小。答案:(1)原電池CH3OH6e8OH=CO6H2O(2)陽極4AgNO32H2O4AgO24HNO3(3)280D1.60(4)減小增大- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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