1第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化 4 4 电解原理的应用电解原理的应用（答题时间：（答题时间：2020 分钟）分钟）一、选择题1.在冶金工业上，常用电解法得到 Na、Mg、Al 等金属，其原因主要是（）A.这些金属的化合物熔点低B.它们都是轻金属C.它们的性质很活泼D.此方法成本低2.下列可被工业上采用的冶金方法是（）A.电解熔融的氯化铝制铝B.电解熔融的氯化镁制镁C.电解氯化钠溶液制钠D.高温下用 H2还原氧化镁制镁3.下列有关电解精炼铜的说法中错误的是（）A.粗铜做阴极B.电解一段时间后，溶液中会存在锌、铁等不活泼的金属阳离子C.阳极泥中含有金、银等贵重金属D.电解质溶液可以选用硫酸铜溶液4.电解法精炼含有Fe、Zn、Ag 等杂质的粗铜。下列叙述正确的是（）A.电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极B.粗铜与电源负极相连，发生氧化反应C.阴极上发生的反应是 Cu2+ + 2eCu D.电解后 Fe、Zn、Ag 等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥5.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是（）A.铅笔端作阳极，发生还原反应B.铂片端作阴极，发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生D.a 点是负极，b 点是正极6.如图是在待镀铁制品上镀铜的实验装置，则下列说法正确的是（）2A.电源 a 极为负极B.极上铜放电而逐渐消耗C.极上发生的电极反应为 Fe2e=Fe2D.极上 Cu2放电而使溶液中 Cu2浓度逐渐变小7.关于惰性电极电解 NaCl 水溶液，下列叙述正确的是（）A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入 KI 试液，溶液呈棕色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性二、填空题8.（1）用惰性电极电解饱和 NaCl 溶液，请写出：阳极的电极反应为：；总反应离子方程式：。要使电解后的溶液恢复到和原溶液一样，则应加入一定量的。（2）用电解法精炼粗铜，电解液选用 CuSO4溶液。请回答：阳极的电极材料是，电极反应式是；阴极电极的材料是，电极反应式是。 （杂质发生的电极反应不必写出）9.粗铜中常含有锌、镍、银、金等杂质，工业上常用电解的方法精炼粗铜。（1）电解时_作阳极，电极反应式为_；_作阴极，电极反应式为_。（2）电解前 CuSO4溶液的浓度为 1 molL1，电解时如有 0.5 mol 电子发生转移，则此时电解液中 CuSO4的浓度为_，阴极得到的纯铜质量为_。阳极泥的主要成分是_。10.电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液 a；X、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。A a X Y 请回答以下问题：（1）若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几3滴酚酞试液，则电解池中 X 极上的电极反应式为。在 X 极附近观察到的现象是。Y 电极上的电极反应式为，检验该电极反应产物的方法是。（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液 a 选用 CuSO4溶液，则X 电极的材料是，电极反应式是。Y 电极的材料是，电极反应式是。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过） ，其工作原理如图所示。该电解槽的阳极反应式是_。通电开始后，阴极附近溶液 pH 会增大，请简述原因除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口_（填写“A”或“B” ）导出4一、选择题1.C 解析：某些活泼金属或某些活泼非金属因从化合物中还原或氧化制取很难，故采用电解法。例如：2NaCl2Na+Cl2 =电解MgCl2Mg+Cl2 =电解2Al2O34Al+3O2 =电解2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 =电解2KHF22KF+H2+F2=电解2.B 解析：氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子状态存在，其中缺少自由移动的离子，故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。A 不正确。Na、Mg2、Al3在水溶液中电解时，电子被 H得到，因而电解比氢活泼的金属阳离子的水溶液是得不到金属单质的。C 不正确。比 Al 活泼的金属很难用一般的还原剂（如 H2、CO、C 等）把它们从化合物中还原出来。况且，MgO 熔点很高。工业上制取镁是采用电解熔融 MgCl2的方法。D 不正确，所以答案选B。3.A 解析：电解精炼铜时粗铜必须作阳极，精铜作阴极，硫酸铜作电解质溶液。A 不正确，D 正确。粗铜中含有比铜活泼的金属，电解时先失去电子，B 正确。同时粗铜中也含有比铜不活泼的金、银等贵重金属，在电解时不会失去电子，故而形成阳极泥。答案是 A。4.C 解析：A.不正确，电解时以硫酸铜溶液作电解液，粗铜作阳极，精铜作阴极；B.不正确，粗铜与电源正极相连，发生氧化反应，Cu 2eCu2；C.正确，阴极上发生的反应是 Cu2+ + 2eCu；D.不正确，电解后 Ag 等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥，Fe、Zn 先溶解，留在溶液中。5.D 解析：本题考查的是电解饱和食盐水实验，电解实验中阳极发生氧化反应，生成氯气，阴极发生还原反应生成氢气，由电极反应式可知，在阴极生成氢氧化钠，出现红色字迹，所以铅笔作阴极，a 为电源负极。故选 D。6.B 解析：电镀时，镀件作阴极，则 b 为负极，镀层金属作阳极，a 为正极，故 A 项错；C 项中，Cu22e=Cu，故 C 项错；D 项中 CuSO4溶液的浓度不变，也是错误的，答案选B。7.B 解析：A.电解时不会有单质钠生成，阴极得到是氢气，故错；电解 NaCl 水溶液后溶液呈碱性，即酚酞试液，溶液呈红色，故 C、D 项错。故选 B。二、填空题8.（1）2Cl2e=Cl2；2Cl+2H2O电解2OH+H2+Cl2 HCl （2）粗铜，Cu2e=Cu2+精铜，Cu2+2e=Cu 解析：（1）用惰性电极电解饱和食盐水阳极反应式为 2Cl2e= Cl2，阴极反应式为 2H2O+2e=H2+2OH，总反应式为 2Cl +2H2O 电解2OH + H2 + Cl2。 （2）粗铜电解精炼时粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解液。粗铜中比铜活泼的金属失电子溶解，比铜不活泼的金属形成阳极泥沉积到电解槽底部。阳极反应为5Cu2e=Cu2+等，阴极反应为 Cu2+2e=Cu。9.（1）粗铜 Cu2e=Cu2+，Zn2e=Zn2+纯铜Cu2+2e=Cu（2）1 molL1 16 g 银、金解析：本题考查精炼铜的有关知识。注意：在精炼铜的过程中，理论上电解液浓度保持不变。10.（1）2H+ + 2e = H2放出气体，溶液变红。2Cl 2e = Cl2 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在 Y 电极附近，试纸变蓝色。（2）纯铜 Cu2+ + 2e = Cu 粗铜 Cu 2e = Cu2+（3）4OH4eO22H2O，2H+ + 2e = H2使 H+浓度减小B解析：（1）X 和电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，电极反应式是 2H+ + 2e = H2。随着氢离子的不断放电，阴极周围水的电离平衡被破坏，所以阴极周围溶液显碱性，溶液变成红色。Y 电极和电源的正极相连，作阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电极反应式是2Cl2e=Cl2。由于氯气具有强氧化性，能把碘化钾氧化生成单质碘，据此可以检验，即把湿润的碘化钾淀粉试纸放在 Y 电极附近，试纸变蓝色。（2）粗铜精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜作电解质溶液，所以 X 是纯铜，电极反应式是 Cu2+ + 2e = Cu。Y 电极是粗铜，电极反应式是 Cu2e=Cu2+。（3）阳极是溶液中的 OH离子放电生成氧气，电极反应式是4OH4eO22H2O。阴极氢离子放电失去氢气，电极反应式为 2H+2e=H2。随着氢离子的不断放电，阴极周围水的电离平衡被破坏，使 H+浓度减小，OH浓度增大，溶液显碱性。由于阳离子交换膜只能允许阳离子通过，而 OH在阴极生成。根据装置图可知，B电极是阴极，所以除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口 B 导出。