高考化学 黄金易错点专题汇编 专题17 电解池原理及其应用Word文件下载.docx
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7、电解池装置如图所示,下列关于实验现象的描述正确的是( )
a电极
b电极
X
实验现象
A
石墨
CuCl2
a电极质量增加,b电极放出无色气体
B
Fe
KNO3
C
Cu
CuSO4
a电极质量增加,b电极质量减少
D
HCl
a电极放出无色气体,b电极放出无色气体
8.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,CuZn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
9.为研究金属腐蚀的条件和速度,某课外小组学生
用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中,再放置于玻璃钟罩里面保存相同的一段时间,下列对实验结束时现象的描述不正确的是( )
A.装置Ⅰ左侧的液面一定会下降B.装置Ⅰ的左侧液面比装置Ⅱ的低
C.装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D.装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
10、如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。
(1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4的浓度为10.47%,乙中c电极质量增加。
据此回答问题:
①电源的N端为________极。
②电极b上发生的电极反应为______________________________________。
③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积:
______________。
④电极c的质量变化是________g。
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:
甲溶液________________________________。
乙溶液_______________________________________________________,
丙溶液________________________________________________________,
(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?
__________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________。
7、【解析】 这是一个电解装置,其中A、D项中都是惰性电极,且电解液含有氯离子,所以b电极应该放出黄绿色的气体(氯气);
B项中的a电极质量不变;
C项中所组成的电解池相当于电镀池,其中b电极质量减少,而a电极上析出铜,a电极质量增加。
【答案】 C
答案:
(1)①正
②4OH--4e-===2H2O+O2↑
③水减少的质量:
100g×
(1-
)≈4.5g
生成O2体积:
×
22.4L·
mol-1=2.8L
④16
易错起源1、电极产物的判断与有关反应式的书写
例1.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图,电解总反应为:
2Cu+H2OCu2O+H2↑。
下列说法正确的是( )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成
【答案】 A
1.电解时电极产物的判断
(阴离子放电顺序:
S2->
I->
Br->
Cl
->
OH->
含氧酸根)
阴极→溶液中的阳离子得电子,生成相应的单质或低价化合物。
(阳离子放电顺序:
Ag+>
Fe3+>
Cu2+>
H+>
Fe2+>
Zn2+>
Al3+>
Mg2+>
Na+>
Ca2+>
K+)
2.电极反应式的书
写
(1)首先判断阴、阳极,分析电极材料,判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。
阳极为金属活性电极时,
电极材料放电。
(2)再分析溶液中的离子种类,根据离子放电顺序,分析电极反应,并判断电极产物,写出电极反应式。
(3)电解水溶液时,应注意放电顺序中H+、OH-之后的离子一般不参与放电反应。
3.电解化学方程式的书写
(1)必须在等号上标明通电或电解。
(2)只是电解质被电解,电解化学方程式中只写电解质及电解产物。
如电解CuCl2溶液:
CuCl2Cu+Cl2↑。
(3)只有水被电解,只写水及电解产物即可。
如:
电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时,化学方程式可以写为:
2H2O2H2↑+O2↑。
(4)电解质、水同时被电解,则都要写进方程式。
如电解饱和食盐水:
2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH。
当电解过程中电解的是水和电解质时,电极反应式中出现的是H+或OH-放电,但在书写总反应式时要将反应物中的H+或OH-均换成水,在生成物中出现的是碱或酸,同时使阴极、阳极反应式得失电子数目相同,将两个电极反应式相加,即得到总反应的化学方程式。
易错起源2、电解类型及有关计算
例2.下图是一个用铂丝作电极,电解稀的MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色。
(指示剂的pH变色范围:
6.8~8.0,酸色——红色,碱色——黄色)
回答下列问题:
(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号);
①A管溶液由红变黄 ②B管溶液由红变黄
③A管溶液不变色④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生反应的反应式:
___________________;
(3)写出B管中发生反应的反应式:
(4)检验a管中气体的方法是__________________________;
(5)检验b管中气体的方法是____________________________________;
(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_____________________________________________________________。
(6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)
1.以惰性电极电解电解质溶液的类型
类型
电极反应特点
实例
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
电解
水型
阴:
4H++4e-===2H2↑
阳:
4OH
--4e-===2H2O+O2↑
NaOH
水
增大
加水
H2SO4
减小
Na2SO4
不变
质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
电解质
通氯化氢
加氯化铜
放H2生
碱型
阴极:
H2O放H2生碱
阳极:
电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
放O2生
酸型
电解质阳离子放电
H2O放O2生酸
加氧化铜
2.电解池中有关量的计算或判断
电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面:
根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。
解题依据是得失电子
守恒,解题方法有如下:
(1)根据电子守恒法计算:
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算:
先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式计算。
(3)根据关系式计算:
根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式。
(1)若阴极为H+放电,则阳极区c(OH-)增大;
若阳极为OH-放电,则阴极区c(H+)增大;
若阴极、阳极同时有H+、OH-放电,相当于电解水,电解质溶液浓度增大。
(2)用惰性电极电解电解质溶液时,若要使电解后的溶液恢复到原状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。
易错起源3、化学腐蚀与电化学腐蚀
例3.如图所示水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
(1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。
(2)若试管内液面上升,则原溶液呈________性,发生________腐蚀,电极反应,负极____________________________,正极______________________________。
(3)若试管内液面下降,则原溶液呈________性,发生________腐蚀,电极反应,负极____________________________,正极__________________________。
【答案】
(1)电化学
(2)弱酸性或中 吸氧 2Fe-4e-===2Fe2+
O2+4e-+2H2O===4OH-
(3)较强的酸 析氢 Fe-2e-===Fe2+
2H++2e-===H2↑
化学腐蚀
电化学腐蚀(主要)
定义
金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀
不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池反应,较活泼金属失去电子被氧化而引起的腐蚀
吸氧腐蚀(主要)
析氢腐蚀
条件
金属与物质直接接触
水膜中溶有O2,显弱酸性或中性
水膜酸性较强
本质
金属被氧化而腐蚀
较活泼金属被氧化而腐蚀
现象
无电流产生
有微弱电流产生
反应式
2Fe+3Cl22FeCl3
负极:
Fe-2e-===Fe2+
正极:
2H2O+O2+4e-===4OH-
2H++2e-===H2↑
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大。
1.如图所示,电解未精制饱和食盐水(含有少量Mg2+),在碳棒和铁片表面均有气体生成,一段时间后铁片附近出现浑浊现象。
下列叙述正确的是
A.碳棒接直流电源的负极
B.碳棒上发生还原反应
C.铁片上的电极反应式为2Cl――2e-=Cl2↑
D.铁片附近出现的浑浊物是Mg(OH)2
2.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。
通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液,下列实验现象中正确的是
A.逸出气体的体积a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色,b电极附近出现蓝色
D.a电极附近呈蓝色,b电极附近出现红色
3.在如图所示装置中,通电后可观察到Cu极溶解,则下列说法中不正确的是
A.直流电源中,A是正极
B.两池内CuSO4溶液浓度均不改变
C.两个铁电极上最初析出物质相同
D.P池内溶液的质量逐渐减小
4.关于下列装置说法正确的是
A、装置①中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B、装置②工作一段时间后,a极附近溶液的pH增大
C、用装置③精炼铜时,c极为粗铜
D、装置④中电子由Zn流向Fe,装置中有Fe2+生成
5.用惰性电极电解某金
属元素R的硝酸盐R(NO3)n溶液,通电一段时间后,阳极产生气体VL(标准状况)时,阴极质量增加mg,若R的相对原子质量为M,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述中不正确的是
A.电路中通过电子
NAB.n=
C.溶液中H+增加
NAD.n=
6.在下图装置中,若通电一段时间后乙装置左侧电极质量增加,则下列说法错误的是
A.当甲装置中共产生标准状况下4.48L气体时,Cu电极上质量增加43.2g
B.电解过程中装置丙的pH无变化
C.向甲中通人适量的HCl气体,可使溶液恢复到电解前的状态
D.乙中左侧电极反应式:
Cu2++2e-=Cu
7.将等物质的量浓度的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图,则下列说法正确的是
A.阳极产物一定是Cl2,阴极产物一定是Cu
B.BC段表示在阴极上是H+放电产生了H2
C.整个过程中阳极先产生Cl2,后产生O2
D.CD段表示阳极上OH-放电破坏了水的电离平衡,产生了H+,故pH减小
8.如下图所示的装置,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。
将电源接通后,向(乙)中滴入酚酞溶液,在F极附近显红色。
则以下说法正确的是
A.电源B极是正极
B.(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成,其物质的量之比为1∶2∶3∶2
C.欲用(丙)装置给铜镀银,G应该是Ag,电镀液是AgNO3溶液
D.装置(丁)中X极附近红褐色变浅,说明氢氧化铁胶粒带负电荷
9.从海水中提取镁,可按如下步骤进行:
①把贝壳制成石灰乳;
②在引入的海水中加入石灰乳,沉降、过滤、洗涤沉淀物;
③将沉淀物与盐酸反应,结晶、过滤、在HCl气体氛围中干燥产物;
④将得到的产物熔融电解得到镁。
下列说法不正确的是
A.①②③步骤的目的是从海水中获得MgCl2
B.以上提取镁的过程中涉及化合、分解和复分解等反应
C.第④步电解时阳极产生氯气
D.第④步电解时阴极与阳极产物的物质的量之比为1:
2
10.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室里很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制的白色纯净的Fe(OH)2沉淀。
应用如图所示的电解实验可制得白色纯净Fe(OH)2沉淀,两电极的材料分别为石墨和铁。
下列说法正确的是()
A.a电极发生的电极反应:
4OH--4e-=O2↑+2H2O
B.为了在较短时间内看到白色沉淀,可适当加大电压
C.c可以是氯化钠溶液,d可以是苯
D.为了在较短时间内看到白色沉淀,可以剧烈地搅拌溶液
11.下图所示的电解池I和II中,a、b、c和d均为Pt电极。
电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重b<d。
符合上述实验结果的盐溶液是
选项
X
Y
A.
MgSO4
CuSO4
B.
AgNO3
Pb(NO3)2
C.
FeSO4
Al2(SO4)3
D.
12.如图为用惰性电极电解CuCl2溶液并验证其产物的实验装置,则下列说法不正确的是()
A.电源a极为负极
B.KI—淀粉溶液会变蓝色
C.若加入适量CuCl2可使电解后的溶液恢复原状态
D.电极Ⅰ上发生的电极反应为:
Cu-2e-=Cu2+
13.按如图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示( )
①c(Ag+) ②c(AgNO3) ③a棒的质量 ④b棒的质量 ⑤溶液的pH
A.①③B.③④C.①②⑤D.①②④
14.有关电化学原理的推断正确的是
A.金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程
B.钢铁吸氧腐蚀时,负极反应式为:
2H2O+O2+4e→4OH-
C.氯碱工业中,阳极发生的反应为:
2Cl-–2e→Cl2↑
D.镀锌铁皮的镀层损坏后,铁更容易腐蚀
15.下图的各容器中盛有海水,铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是
A.⑷>⑵>⑴>⑶B.⑵>⑴>⑶>⑷
C.⑷>⑵>⑶>⑴D.⑶>⑵>⑷>⑴
16、用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。
下列说法中正确的是( )
A.电池工作时,正极反应式为:
O2+2H2O+4e-===4OH-
B.电解时,a电极周围首先放电的是Br-,而不是Cl-,说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者
C.电解时,电子流动路径是:
负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极
D.b为负极,当电池中消耗0.02gH2时,b极周围会产生0.02gH2
17.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6mol·
L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法不正确的是( )
A.原混合溶液c(K+)为2mol·
L-1
B.上述电解过程中共转移4mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为1mol
D.电
解后溶液中c(H+)为2mol·
极,电解硫酸钠的实质是电解水,阳极b放氧气,阴极a放氢气,氧气体积是氢气体积的一半,故A错误;
B、a电极逸出氢气,b电极逸出氧气,均是无色无味的气体,故B错误;
C、a电极氢离子放电,碱性增强,该极附近呈蓝色,b电极氢氧根离子放电,酸性增强,该极附近呈红色,故C错误;
D、a电极氢离子放电,碱性增强,该极附近呈蓝色,b电极氢氧根离子放电,酸性增强,该极附近呈
红色,故D正确.
6.A【解析】由装置甲发生的反应可得两电极产生的气体体积相等,所以产
生氢气为2.24L,转移电子0.2
mol,则铜电极上生成Ag0.2mol,质量为21.6g,A选项不正确,装置内阴极析出银单质,阳极上的银失去电子变成银离子,理论上溶液的物质的量浓度不变,pH保持不变,B选项正确,装置甲中开始的反应为:
2KCl+2H2O2KOH+H2↑+Cl2↑,故要使溶液恢复可通入适最HCl气体即可,C选项正确,乙装置的左侧电极质量增加,则左侧为阴极,由此可确定X极为负极,Y为正极,乙装置中铜离子放电,D选项正确。
10.BC【解析】A.a连接电源正极,为电解池的阳极,发生Fe-2e-=Fe2+,故A错误;
B.短时间内看到白色沉淀,适当增大电源电压、适当缩小两电极间距离可增大反应的速率,故B正确;
C.苯的密度水的小,不溶于水,可隔绝空气,防止氢氧化亚铁被氧化,C正确D.剧烈地搅拌溶液,能促使氢氧化亚铁被氧化,故D错误.
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