1、14.3 电解池 21.(2016聊城高二检测)用石墨作电极电解 CuCl2和 KCl 的混合溶液,电解初期阴极和阳极分别析出的物质是 ( )A.H2、Cl 2 B.Cu、Cl 2C.H2、O 2 D.Cu、O 2【解析】选 B。溶液中的离子有 Cu2+、K +、H +及 Cl-、OH -五种离子,得电子能力 Cu2+H+K+,失电子能力:Cl -OH-,所以电解初期:阴极:Cu 2+2e- Cu,阳极:2Cl -2e- Cl2。2.(2016潍坊高二检测)把两个惰性电极插入 500mL 的 AgNO3溶液中,通电电解。当电解液的 pH 从 6.0 变为 3.0 时(设电解时阴极没有氢气析出,
2、且电解液在电解前后体积可以忽略),电极上析出银的质量大约是 ( )A.27mg B.54mgC.108mg D.216mg【解析】选 B。首先应弄清楚两极的反应。阳极:4OH -4e- O2+2H 2O;阴极没有氢气析出,则阴极反应为 Ag+e- Ag。OH -的消耗导致了 H+的增加,增加量为 110-3molL-10.5L=510-4mol,即转移电子数 510-4mol,析出银的质量为 510-4mol108gmol-1=0.054g=54mg。【补偿训练】将含有 0.400mol CuSO4和 0.200mol KCl 的水溶液 1L,用惰性电极电解一段时间后,在一个电极上析出 19.
3、2g Cu,此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为 ( )A.5.60L B.6.72L C.4.48L D.3.36L【解析】选 C。电路中的确转移了 0.600mol 的电子,但溶液中仅有 0.200mol 的氯离子,其放电析出 0.100mol 的氯气。阳极放电的下一个产物应是氢氧根离子失电子转化成氧气,其量为 0.400mol 的电子转移,产生 0.100mol的氧气。因此在阳极最终生成 0.200mol 的气体,在标准状况下的体积为 4.48L。3.(双选)某电解池内盛有 CuSO4溶液,插入两根电极,接通直流电源后,欲达到如下要求:阳极质量不变;阴极质量增加;电解液 pH
4、减小,则应选用的电极是 ( )A.阴阳两极都用石墨B.铜作阳极,铁作阴极2C.铁作阳极,铜作阴极D.铂作阳极,铜作阴极【解析】选 A、D。解答本题的关键是选择阳极材料,因为阳极质量不变,则阳极应为惰性电极;阴极在电解过程中不放电,惰性电极、活性电极都可以。【易错提醒】阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的,放电情况与离子性质、溶液浓度、电流密度和电极材料有关。在理解以上放电顺序时要特别注意,如 Pb2+、Sn 2+、Fe 2+、Zn 2+在 H+浓度小时放电能力排在 H+前面,在 H+浓度大时放电能力排在 H+后面。Al 3+、Mg 2+、Na +、Ca 2+、K +只在熔融状态下放电,而在水溶液里
5、不放电。4.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所示,电解总反应为 2Cu+H2O Cu2O+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 0.1mol Cu2O 生成【解析】选 A。从反应中得知 Cu 在通电时失电子,在阳极放电,发生氧化反应,另一电极(石墨)作阴极,发生还原反应,2H 2O+2e- H2+2OH -,相应的 Cu Cu2O,转移 0.1mol 电子生成0.05mol Cu2O,故 B、C、D 项错。5.已知 H2O2是一种弱酸,在强碱
6、性溶液中主要以 H 形式存在。目前研究比较热门的 Al-O2H2O2电池,其电池总反应为 2Al+3H 2Al +OH-+H2O。现以 Al-H2O2电池电解尿素O2 O2CO(NH2)2的碱性溶液制备氢气(右池中隔膜仅阻止气体通过,b、c、d 均为惰性电极)。试回答下列问题:3(1)电极 b 是_极,电极反应式为_;(2)右池是_池,电极 c 的电极反应式为_;(3)通电 2min 后,Al 电极质量减轻 2.7g,则产生氮气的体积为_L(标准状况)。【解析】Al 和 b 电极构成原电池,Al 活泼易失电子发生氧化反应作负极,b 作正极;c 和 d 电极构成电解池,c 作阳极,d 作阴极,(
7、1)电极 b 是正极,电极反应式为 H +2eO2+H2O 3OH。(2)右池是电解池,电极 c 作阳极,电极反应式为 CO(NH2)2-6e+8OH C+N2+6H2O;(3)由电子守恒,2.7g Al 失电子 0.3mol,生成氮气 0.3mol/6=0.05mol,在标O23准状况下的体积为 1.12L。答案:(1)正 H +2e+H2O 3OHO2(2)电解 CO(NH 2)2-6e+8OH C +N2+6H2OO23(3)1.126.【能力挑战题】(2016宿迁高二检测)如图中的 A 为直流电源,B 为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,C 为电镀槽,接通电路后,发现 B 上的 c
8、点显红色。请填空:(1)电源 A 中 a 为_极。(2)滤纸 B 上发生的总反应方程式为_。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通 K 点,使 c、d 两点短路,则电极 e 上发生的反应为_,电极 f 上发生的反应为_,槽中盛放的电镀液可以是_或_(只要求填两种电解质溶液)。4【解析】(1)根据 c 点显红色,则该极的反应为 2H+2e- H2,即该极为阴极,与电源的负极相连,所以 a 是正极。(2)滤纸 B 上发生的总反应方程式为 2NaCl+2H2O H2+Cl 2+2NaOH。(3)c、d 两点短路后,e 为阳极,反应为 Zn-2e- Zn2+,阴极上镀锌,则阴极反应为 Zn2+2e-Zn
9、,电解液用含镀层离子的电解质溶液,所以可用 ZnSO4溶液或 Zn(NO3)2溶液等。答案:(1)正(2)2NaCl+2H2O H2+Cl 2+2NaOH(3)Zn-2e- Zn2+ Zn 2+2e- Zn ZnSO 4溶液 Zn(NO3)2溶液【补偿训练】(2016长沙高二检测)如图是电解饱和食盐水(含酚酞)的装置。有毒气体收集的氯化钠装置省略没有画出,两电极均是惰性电极。(1)a 电极的名称_。(2)电解过程中观察到的现象:_。(3)确定 N 出口的气体最简单的方法是_。(4)电解的总反应离子方程式为_。(5)若将 b 电极换成铁作电极,写出在电解过程中 U 形管底部出现的现象_。【解析】
10、根据电子的流向,可以判断 a 极的名称,a 极连接的是直流电源电子流出的一极,为负极,因此,a 极是电解池的阴极;那么 b 极为阳极,产物为 Cl2,检验 Cl2的方法是用湿润的淀粉 KI 试纸;当将 b 极改为铁电极时,铁失去电子变成阳离子进入溶液,与阴极放出 H2后剩余的 OH-结合,首先生成 Fe(OH)2沉淀,然后转化为 Fe(OH)3沉淀。答案:(1)阴极 (2)两极均有气泡产生;a 极区溶液变成红色;b 极液面上气体变为黄绿色;b极区溶液变为浅绿色(3)用湿润的淀粉 KI 试纸检验,若试纸变蓝,则是 Cl2(4)2Cl-+2H2O Cl2+H 2+2OH -(5)底部有白色沉淀产生,很快变为灰绿色,最终变为红褐色5
