資源簡(jiǎn)介

(共68張PPT)
第二節(jié)　電解池
第四章　化學(xué)反應(yīng)與電能
基礎(chǔ)課時(shí) 　電解原理的應(yīng)用
26
1.通過(guò)對(duì)電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化。2.建立電解應(yīng)用問(wèn)題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、電解原理的應(yīng)用
二、電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓(xùn)練
一、電解原理的應(yīng)用
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練
(一)知識(shí)梳理
1.電解飽和食鹽水
(1)氯堿工業(yè)：燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做__________。
氯堿工業(yè)
(2)電解飽和食鹽水的原理
模擬裝置
通電前 溶液中的離子是______________________________
通電后 離子定向運(yùn)動(dòng)，在陽(yáng)極，Cl－比OH－容易失電子，被氧化成氯氣。陽(yáng)極反應(yīng)為_(kāi)__________________________。在陰極，H＋比Na＋容易得電子，被還原成氫氣。陰極反應(yīng)為_(kāi)___________________________________
總反應(yīng)
離子方程式：______________________________________________
Na＋、Cl－、H＋、OH－
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程
工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進(jìn)行，下圖是一個(gè)單元槽的電解示意圖。
2.電鍍與電解精煉
(1)電鍍
概念 應(yīng)用______原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝
目的 使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀度和表面硬度
原理 通常把待鍍的金屬制品一端作____極，把__________一端作陽(yáng)極，用含有______________的溶液作電鍍液
電解
陰
鍍層金屬
鍍層金屬離子
(2)銅的電解精煉
①裝置構(gòu)造：以待精煉的銅作陽(yáng)極，以______作陰極，用________溶液作電解質(zhì)溶液。
②反應(yīng)原理：陽(yáng)極上銅變成Cu2＋而溶解，陰極上Cu2＋變成Cu析出，電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________。
純銅
硫酸銅
Cu2＋＋2e－===Cu
3.電冶金
(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得______變成金屬單質(zhì)的過(guò)程：Mn＋＋ne－===M。
(2)電解法可將通常極難被還原的活潑金屬?gòu)乃鼈兊幕衔镏羞€原出來(lái)，是冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬的重要方法。
電子
(3)實(shí)例——電解熔融的氯化鈉
①電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉的示意圖：
②電極反應(yīng)式與總反應(yīng)式
陽(yáng)極反應(yīng)：_______________________
陰極反應(yīng)：_______________________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2Na＋＋2e－===2Na
(二)互動(dòng)探究
探究1　下圖是電解飽和食鹽水的裝置示意圖。
【問(wèn)題討論】
問(wèn)題1　所用的電極材料為石墨，能否更換為活潑金屬材料？
提示　陰極可以更換為活潑金屬材料，但不能更換為金屬鋁等可以與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)的金屬電極；陽(yáng)極必須用惰性電極。
問(wèn)題2　裝置Ⅰ中，用惰性電極電解飽和NaCl溶液的過(guò)程中，收集到的Cl2的體積一般少于H2的體積，請(qǐng)分析原因。
提示　Cl2在水中的溶解度比H2大，且Cl2會(huì)與電解產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)而被消耗。
問(wèn)題3　裝置Ⅰ中，接通電源后，哪個(gè)電極附近的顏色發(fā)生了變化？為什么？
提示　接通電源后，陰極區(qū)溶液變紅色。原因：H2O電離出的H＋放電，使c(OH－)增大，即陰極區(qū)產(chǎn)生堿，使酚酞變紅色。
問(wèn)題4　根據(jù)電解飽和食鹽水原理示意圖(圖Ⅱ)，可知氯堿工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中必須把陽(yáng)極室和陰極室用離子交換膜隔開(kāi)，原因是什么？該裝置中交換膜為陽(yáng)離子交換膜還是陰離子交換膜？
提示　用離子交換膜隔開(kāi)的原因：①?gòu)陌踩慕嵌龋嚎梢苑乐龟帢O產(chǎn)生的氫氣與陽(yáng)極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸；②從產(chǎn)品純度的角度：避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)而影響氫氧化鈉的純度。氯堿工業(yè)中，離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，原因是右側(cè)為陰極區(qū)，根據(jù)箭頭方向，應(yīng)該是陽(yáng)離子向陰極區(qū)移動(dòng)。
探究2　觀察下列兩個(gè)裝置的特點(diǎn)，回答相關(guān)的問(wèn)題。
【問(wèn)題討論】
問(wèn)題5　上述兩裝置的電極反應(yīng)是否完全相同？說(shuō)明理由。
提示　不相同。電鍍池陽(yáng)極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，電解精煉銅裝置陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋。
問(wèn)題6　電解精煉銅時(shí)，CuSO4溶液的濃度如何變化？
提示　由于陽(yáng)極上溶解的金屬為Fe、Zn、Cu等，而在陰極上只有Cu析出，根據(jù)得失電子守恒，溶解的Cu的量小于析出的Cu的量，所以溶液中CuSO4的濃度逐漸減小。
【探究歸納】
1.電解飽和食鹽水時(shí)的兩注意
(1)電解飽和食鹽水的過(guò)程中，H＋在陰極上得電子而生成H2，因水電離產(chǎn)生的H＋與OH－數(shù)目相等，消耗了H＋后，使陰極區(qū)溶液中c(OH－)>c(H＋)，所以陰極區(qū)溶液呈堿性。
(2)在氯堿工業(yè)中，采用了離子交換膜，離子交換膜將電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室，它只允許陽(yáng)離子(Na＋)通過(guò)，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和氣體通過(guò)。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaCl和NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。
2.電鍍與銅的精煉的比較
電鍍(以鐵上鍍鋅為例) 銅的電解精煉
裝置 示意圖
形成 條件 ①鍍層金屬做陽(yáng)極接直流電源正極，鍍件做陰極接直流電源負(fù)極 ②電鍍液必須是含有鍍層金屬離子的鹽溶液 ③外接直流電源，形成閉合回路 ①粗銅做陽(yáng)極，純銅做陰極
②含Cu2＋的鹽溶液做電解質(zhì)溶液
③外接直流電源，形成閉合回路
電鍍(以鐵上鍍鋅為例) 銅的電解精煉
電極反應(yīng) 陽(yáng)極：Zn－2e－===Zn2＋ 陰極：Zn2＋＋2e－===Zn 陽(yáng)極：Cu(粗銅)－2e－===Cu2＋(主要)
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu(純銅)
電解(鍍) 液濃度 不變 減小
聯(lián)系 電鍍池和電解精煉池是特定條件下的電解池
特別提醒　電鍍的特點(diǎn)是“一多、一少、一不變”：一多是指陰極上有鍍層金屬沉積，一少是指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解，一不變是指電解質(zhì)溶液的濃度不變。
1.利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A.通電后，Ag＋向陽(yáng)極移動(dòng)
B.銀片與電源負(fù)極相連
C.該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag＋＋e－===Ag
D.當(dāng)電鍍一段時(shí)間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初
解析　銅牌上鍍銀，銀片為陽(yáng)極，Ag＋向陰極移動(dòng)，陰極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag。由于實(shí)驗(yàn)中鍍層不可能非常均勻致密，所以將電源反接，陽(yáng)極上Cu、Ag均會(huì)溶解，銅牌不可能恢復(fù)如初。
C
2.以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過(guò)程中(　　)
A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋
B.陰極上Al被氧化
C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥
D.陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等
C
解析　陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽(yáng)極失電子生成Mg2＋，A錯(cuò)誤；Al在陽(yáng)極上被氧化生成Al3＋，B錯(cuò)誤；陽(yáng)極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽(yáng)極泥，C正確；因?yàn)殛?yáng)極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽(yáng)極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽(yáng)極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤。
3.(2023·廣東卷)利用活性石墨電極電解飽和食鹽水，進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)。閉合K1，一段時(shí)間后(　　)
A.U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是
Cl2和O2
B.a處布條褪色，說(shuō)明Cl2具有漂白性
C.b處出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明還原性：Cl－>I－
D.斷開(kāi)K1，立刻閉合K2，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)
D
4.(2024·沈陽(yáng)五校協(xié)作體高二聯(lián)考)鈦合金耐高溫，被稱之為“航天金屬”。工業(yè)上可以在800～1 000 ℃時(shí)電解TiO2制得鈦，裝置如圖所示，下列敘述不正確的是(　　)
A.石墨電極是陽(yáng)極
B.TiCl4常溫下為液體，可直接電解液體TiCl4制鈦
C.陰極電極反應(yīng)方程式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
D.陽(yáng)極可能會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體，石墨電極需要定期更換
B
解析　電解池中陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，根據(jù)氧離子的移動(dòng)方向，石墨電極是陽(yáng)極，電極反應(yīng)方程式為2O2－＋4e－===O2↑；TiO2是陰極，電極反應(yīng)方程式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－。由四氯化鈦常溫下為液體可知，四氯化鈦是液態(tài)不能導(dǎo)電的共價(jià)化合物，所以不能用電解四氯化鈦的方法制備鈦，B錯(cuò)誤； 電解時(shí)，氯離子會(huì)在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成有毒的氯氣，氧離子在陽(yáng)極上放電生成的氧氣高溫下能與石墨反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳，導(dǎo)致石墨電極損耗，所以石墨電極需要定期更換，D正確。
二、電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練
互動(dòng)探究
如圖所示，若電解5 min時(shí)，測(cè)得銅電極的質(zhì)量增加2.16 g。
【問(wèn)題討論】
問(wèn)題1　電源中X極是正極還是負(fù)極？
提示　負(fù)極。銅極增重，說(shuō)明銀在銅極析出，則銅極為陰極，X為負(fù)極。
問(wèn)題2　通電5 min時(shí)，B中共收集到224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液體積為200 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)是多少？
問(wèn)題3　若A中KCl溶液的體積也是200 mL，則電解后溶液的pH是多少？(假設(shè)溫度是25 ℃)。
【探究歸納】
1.電化學(xué)計(jì)算三原則
(1)陽(yáng)極失去的電子數(shù)等于陰極得到的電子數(shù)。
(2)串聯(lián)電池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
2.電化學(xué)計(jì)算的常用方法
5.(2024·長(zhǎng)沙實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問(wèn)題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)(電解質(zhì)溶液均足量)。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)甲池為_(kāi)_________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入O2電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________________________________________。
(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為_(kāi)_______(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽(yáng)極”)，總反應(yīng)離子方程式為_(kāi)_____________________________________。
(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加2.16 g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為_(kāi)_______ mL (標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，此時(shí)若要將乙池復(fù)原需向乙池加一定量的________(填化學(xué)式)。
(4)丙池中電極C的電極反應(yīng)為_(kāi)__________________________________，若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，丙中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
原電池
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
陽(yáng)極
112
Ag2O
2Cl－－2e－===Cl2↑
增大
6.如圖所示的裝置，X、Y都是惰性電極。將電路接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色。試回答下列問(wèn)題：
(1)甲裝置是甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)的結(jié)構(gòu)示意圖，則a處通入的是________(填“CH4”或“O2”)，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是
__________________________________________________________。
(2)乙裝置中，乙裝置中總反應(yīng)的離子方程式是：
__________________________________________________________。
(3)如果丙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4 g，則甲裝置中消耗的 CH4的質(zhì)量為_(kāi)_______。
(4)丁裝置中在通電一段時(shí)間后，Y電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是
__________________________________________________________。
CH4
0.4
Cu2＋＋2e－===Cu
【題后歸納】　多池串聯(lián)裝置中(無(wú)外接直流電源)電池類型的判斷方法
(1)直接判斷
非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛酸蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖：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種金屬電極和一個(gè)碳棒作電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒電極。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：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(yáng)極，B是陰極。
課后鞏固訓(xùn)練
A級(jí)　合格過(guò)關(guān)練
選擇題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意
(一)氯堿工業(yè)
1.如圖為電解飽和食鹽水裝置(陽(yáng)離子交換膜只允許
陽(yáng)離子通過(guò))，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　)
B
解析　陰極發(fā)生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，不是氯氣，B錯(cuò)誤。
2.(2022·天津卷)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。接通電源后，用碳棒(a′、b′)作筆，在浸有飽和NaCl溶液和石蕊溶液的濕潤(rùn)試紙上同時(shí)寫(xiě)字，a′端的字跡呈白色。下列結(jié)論正確的是(　　)
A.a為負(fù)極
B.b′端的字跡呈藍(lán)色
C.電子流向?yàn)椋篵→b′→a′→a
D.如果將a′、b′換成銅棒，與碳棒作電極時(shí)的現(xiàn)象相同
B
解析　根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，a′端呈白色，即生成了氯氣，即氯離子失去電子，為陽(yáng)極，即a為正極，A錯(cuò)誤；b′端為陰極，水得到電子放電的同時(shí)，生成氫氧根離子，遇石蕊變藍(lán)，B正確；電子只在導(dǎo)線內(nèi)移動(dòng)，a為正極，b為負(fù)極，方向?yàn)閍′→a→b→b′，C錯(cuò)誤；如果換成銅棒，銅做陽(yáng)極放電，現(xiàn)象與碳作電極時(shí)不相同，D錯(cuò)誤。
(二)電鍍和金屬精煉
3.關(guān)于鍍銅和電解精煉銅，下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A.都用粗銅作陽(yáng)極、純銅作陰極
B.電解液的成分都保持不變
C.陽(yáng)極反應(yīng)都只有Cu－2e－===Cu2＋
D.陰極反應(yīng)都只有Cu2＋＋2e－===Cu
解析　A項(xiàng)，電鍍時(shí)鍍件作陰極；B項(xiàng)，電解精煉銅時(shí)電解液成分改變；C項(xiàng)，電解精煉銅時(shí)，雜質(zhì)若有比銅活潑的金屬(如鋅)，則還會(huì)發(fā)生Zn－2e－===Zn2＋的反應(yīng)。
D
4.(2024·廣州黃埔區(qū)高二期末)電解法將粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等雜質(zhì))精煉純Cu的裝置圖如圖所示，下列敘述中錯(cuò)誤的是(　　)
A.a是粗Cu，作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電解時(shí)，b極上的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu
C.電解時(shí)，外電路每通過(guò)0.2 mol電子，陽(yáng)極上減小的
Cu為6.4 g
D.電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中含有少量Ag、Pt等金屬
C
解析　電解精煉粗銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極、純銅作陰極，即a是粗Cu，作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；精銅連接電源的負(fù)極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，b極上的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，B正確；粗銅作陽(yáng)極，陽(yáng)極連接原電池正極，銅、鐵、鋅等失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋，故電解時(shí)，外電路每通過(guò)0.2 mol電子，陽(yáng)極上減小的Cu的質(zhì)量不等于6.4 g，C錯(cuò)誤；電解后，電解槽底部會(huì)形成含有少量Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥，D正確。
(三)電冶金
5.工業(yè)上以氧化物為原料采用電解法制備下列物質(zhì)的是(　　)
A.鎂 B.燒堿 C.銅 D.鋁
解析　A項(xiàng)，工業(yè)上采用電解熔融氯化鎂制備鎂；B項(xiàng)，工業(yè)上采用電解飽和食鹽水制備氫氧化鈉；C項(xiàng)，工業(yè)上采用火法煉銅或者濕法煉銅來(lái)制得粗銅，再以粗銅為原料電解精煉獲得純銅；D項(xiàng)，工業(yè)上采用電解熔融氧化鋁制備鋁。
D
6.工業(yè)上先后用下列方法制備金屬鈉：
B
(四)電化學(xué)的計(jì)算
7.如圖所示的裝置中，若通入直流電5 min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加21.6 g，試回答：
(1)若電源為堿性甲醇燃料電池，則電源電
極X反應(yīng)式為
_____________________________________。
(2)pH變化：A________，B________，
C________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(3)若A中KCl足量且溶液的體積是200 mL，
電解后，溶液的pH為_(kāi)_______(假設(shè)電解前后溶液的體積無(wú)變化)。
增大
減小
不變
14
(4)通電5 min后，B中共收集2 240 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_____________(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)，若要使B裝置溶液要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，需要加入的物質(zhì)以及相應(yīng)的物質(zhì)的量正確的是________。
A.0.05 mol CuO B.0.05 mol CuO和0.025 mol H2O
C.0.05 mol Cu(OH)2 D.0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O
0.25 mol/L
CD
B
9.(2024·常州高級(jí)中學(xué)高二期中)利用如圖裝置(電極材料均為石墨，右側(cè)裝置為原電池)從廢舊鋰離子電池正極材料LiCoO2中回收金屬鈷。工作時(shí)借助細(xì)菌降解乙酸鹽生成CO2，將LiCoO2轉(zhuǎn)化為Co2＋，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A.b電極為電解池的陰極，d電極為原電池的正極
B.c電極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－
===2CO2↑＋7H＋
C.為保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，兩池均應(yīng)
選擇陰離子交換膜
D.若甲室Co2＋減少100 mg，乙室Co2＋增加
200 mg，則此時(shí)可能還未進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移
C
10.(2024·福建三校協(xié)作體高二聯(lián)考)完成下列問(wèn)題。
(1)用間接電化學(xué)法除去NO的過(guò)程，如圖1所示：
①已知電解池的陰極室中溶液的pH在
4～7之間，寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式：
____________________________________。
②用離子方程式表示吸收池除去NO的原理
____________________________________。
圖1
(2)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。該工藝的相關(guān)物質(zhì)運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖2所示(其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò))。
①燃料電池B中正極電極反應(yīng)式為
______________________________。
②分析圖2可知，氫氧化鈉的質(zhì)量
分?jǐn)?shù)為a%、b%、c%，由大到小的
順序?yàn)開(kāi)_______________。
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
b%>a%>c%
解析　(2)燃料電池正極通入空氣，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；圖中電解池加入NaOH目的是增大溶液導(dǎo)電性，通過(guò)電解生成NaOH，所以加入的NaOH濃度小于出來(lái)的NaOH濃度，即c＜a；原電池正極生成NaOH，其濃度大于加入的NaOH，則b＞a，所以大小關(guān)系：b%>a%>c%。基礎(chǔ)課時(shí)26　電解原理的應(yīng)用
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.通過(guò)對(duì)電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化。2.建立電解應(yīng)用問(wèn)題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用。
一、電解原理的應(yīng)用
(一)知識(shí)梳理
1.電解飽和食鹽水
(1)氯堿工業(yè)：燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做____________。
(2)電解飽和食鹽水的原理
模擬 裝置
通電前 溶液中的離子是_________________________________
通電后 離子定向運(yùn)動(dòng)，在陽(yáng)極，Cl－比OH－容易失電子，被氧化成氯氣。陽(yáng)極反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________。 在陰極，H＋比Na＋容易得電子，被還原成氫氣。陰極反應(yīng)為_(kāi)_________________________________________________ __________________________________________________
總反應(yīng) 離子方程式：________________________________________ ___________________________________________________
(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程
工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進(jìn)行，下圖是一個(gè)單元槽的電解示意圖。
2.電鍍與電解精煉
(1)電鍍
概念 應(yīng)用________原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝
目的 使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀度和表面硬度
原理 通常把待鍍的金屬制品一端作________極，把________________一端作陽(yáng)極，用含有________________的溶液作電鍍液
(2)銅的電解精煉
①裝置構(gòu)造：以待精煉的銅作陽(yáng)極，以________作陰極，用________溶液作電解質(zhì)溶液。
②反應(yīng)原理：陽(yáng)極上銅變成Cu2＋而溶解，陰極上Cu2＋變成Cu析出，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
3.電冶金
(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得________變成金屬單質(zhì)的過(guò)程：Mn＋＋ne－===M。
(2)電解法可將通常極難被還原的活潑金屬?gòu)乃鼈兊幕衔镏羞€原出來(lái)，是冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬的重要方法。
(3)實(shí)例——電解熔融的氯化鈉
①電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉的示意圖：
②電極反應(yīng)式與總反應(yīng)式
陽(yáng)極反應(yīng)：______________________________________________________
陰極反應(yīng)：______________________________________________________
總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
(二)互動(dòng)探究
探究1　下圖是電解飽和食鹽水的裝置示意圖。
【問(wèn)題討論】
問(wèn)題1　所用的電極材料為石墨，能否更換為活潑金屬材料？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問(wèn)題2　裝置Ⅰ中，用惰性電極電解飽和NaCl溶液的過(guò)程中，收集到的Cl2的體積一般少于H2的體積，請(qǐng)分析原因。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問(wèn)題3　裝置Ⅰ中，接通電源后，哪個(gè)電極附近的顏色發(fā)生了變化？為什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問(wèn)題4　根據(jù)電解飽和食鹽水原理示意圖(圖Ⅱ)，可知氯堿工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中必須把陽(yáng)極室和陰極室用離子交換膜隔開(kāi)，原因是什么？該裝置中交換膜為陽(yáng)離子交換膜還是陰離子交換膜？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
探究2　觀察下列兩個(gè)裝置的特點(diǎn)，回答相關(guān)的問(wèn)題。
【問(wèn)題討論】
問(wèn)題5　上述兩裝置的電極反應(yīng)是否完全相同？說(shuō)明理由。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問(wèn)題6　電解精煉銅時(shí)，CuSO4溶液的濃度如何變化？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【探究歸納】
1.電解飽和食鹽水時(shí)的兩注意
(1)電解飽和食鹽水的過(guò)程中，H＋在陰極上得電子而生成H2，因水電離產(chǎn)生的H＋與OH－數(shù)目相等，消耗了H＋后，使陰極區(qū)溶液中c(OH－)>c(H＋)，所以陰極區(qū)溶液呈堿性。
(2)在氯堿工業(yè)中，采用了離子交換膜，離子交換膜將電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室，它只允許陽(yáng)離子(Na＋)通過(guò)，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和氣體通過(guò)。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaCl和NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。
2.電鍍與銅的精煉的比較
電鍍(以鐵上鍍鋅為例) 銅的電解精煉
裝置 示意圖
形成 條件 ①鍍層金屬做陽(yáng)極接直流電源正極，鍍件做陰極接直流電源負(fù)極 ②電鍍液必須是含有鍍層金屬離子的鹽溶液 ③外接直流電源，形成閉合回路 ①粗銅做陽(yáng)極，純銅做陰極 ②含Cu2＋的鹽溶液做電解質(zhì)溶液 ③外接直流電源，形成閉合回路
電極 反應(yīng) 陽(yáng)極：Zn－2e－===Zn2＋ 陰極：Zn2＋＋2e－===Zn 陽(yáng)極：Cu(粗銅)－2e－===Cu2＋(主要) 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu(純銅)
電解(鍍) 液濃度 不變 減小
聯(lián)系 電鍍池和電解精煉池是特定條件下的電解池
特別提醒　電鍍的特點(diǎn)是“一多、一少、一不變”：一多是指陰極上有鍍層金屬沉積，一少是指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解，一不變是指電解質(zhì)溶液的濃度不變。
1.利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A.通電后，Ag＋向陽(yáng)極移動(dòng)
B.銀片與電源負(fù)極相連
C.該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag＋＋e－===Ag
D.當(dāng)電鍍一段時(shí)間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初
2.以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過(guò)程中(　　)
A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋
B.陰極上Al被氧化
C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥
D.陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等
3.(2023·廣東卷)利用活性石墨電極電解飽和食鹽水，進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)。閉合K1，一段時(shí)間后(　　)
A.U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cl2和O2
B.a處布條褪色，說(shuō)明Cl2具有漂白性
C.b處出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明還原性：Cl－>I－
D.斷開(kāi)K1，立刻閉合K2，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)
4.(2024·沈陽(yáng)五校協(xié)作體高二聯(lián)考)鈦合金耐高溫，被稱之為“航天金屬”。工業(yè)上可以在800～1 000 ℃時(shí)電解TiO2制得鈦，裝置如圖所示，下列敘述不正確的是(　　)
A.石墨電極是陽(yáng)極
B.TiCl4常溫下為液體，可直接電解液體TiCl4制鈦
C.陰極電極反應(yīng)方程式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
D.陽(yáng)極可能會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體，石墨電極需要定期更換
二、電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算
互動(dòng)探究
如圖所示，若電解5 min時(shí)，測(cè)得銅電極的質(zhì)量增加2.16 g。
【問(wèn)題討論】
問(wèn)題1　電源中X極是正極還是負(fù)極？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問(wèn)題2　通電5 min時(shí)，B中共收集到224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液體積為200 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)是多少？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問(wèn)題3　若A中KCl溶液的體積也是200 mL，則電解后溶液的pH是多少？(假設(shè)溫度是25 ℃)。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【探究歸納】
1.電化學(xué)計(jì)算三原則
(1)陽(yáng)極失去的電子數(shù)等于陰極得到的電子數(shù)。
(2)串聯(lián)電池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
2.電化學(xué)計(jì)算的常用方法
如以通過(guò)4 mol e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：
(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)
5.(2024·長(zhǎng)沙實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問(wèn)題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)(電解質(zhì)溶液均足量)。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)甲池為_(kāi)_______(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入O2電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為_(kāi)_______(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽(yáng)極”)，總反應(yīng)離子方程式為_(kāi)______________________________________。
(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加2.16 g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為_(kāi)_______ mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，此時(shí)若要將乙池復(fù)原需向乙池加一定量的________(填化學(xué)式)。
(4)丙池中電極C的電極反應(yīng)為_(kāi)___________________________________，若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，丙中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
6.如圖所示的裝置，X、Y都是惰性電極。將電路接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色。試回答下列問(wèn)題：
(1)甲裝置是甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)的結(jié)構(gòu)示意圖，則a處通入的是________(填“CH4”或“O2”)，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是
________________________________________________________________。
(2)乙裝置中，乙裝置中總反應(yīng)的離子方程式是：
________________________________________________________________。
(3)如果丙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4 g，則甲裝置中消耗的 CH4的質(zhì)量為_(kāi)_______。
(4)丁裝置中在通電一段時(shí)間后，Y電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________。
【題后歸納】　多池串聯(lián)裝置中(無(wú)外接直流電源)電池類型的判斷方法
(1)直接判斷
非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛酸蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖：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種金屬電極和一個(gè)碳棒作電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒電極。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：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(yáng)極，B是陰極。
：課后完成　第四章　基礎(chǔ)課時(shí)26基礎(chǔ)課時(shí)26　電解原理的應(yīng)用
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.通過(guò)對(duì)電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化。2.建立電解應(yīng)用問(wèn)題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用。
一、電解原理的應(yīng)用
(一)知識(shí)梳理
1.電解飽和食鹽水
(1)氯堿工業(yè)：燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。
(2)電解飽和食鹽水的原理
模擬裝置
通電前 溶液中的離子是Na＋、Cl－、H＋、OH－
通電后 離子定向運(yùn)動(dòng)，在陽(yáng)極，Cl－比OH－容易失電子，被氧化成氯氣。陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑。在陰極，H＋比Na＋容易得電子，被還原成氫氣。陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
總反應(yīng) 離子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程
工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進(jìn)行，下圖是一個(gè)單元槽的電解示意圖。
2.電鍍與電解精煉
(1)電鍍
概念 應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝
目的 使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀度和表面硬度
原理 通常把待鍍的金屬制品一端作陰極，把鍍層金屬一端作陽(yáng)極，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液
(2)銅的電解精煉
①裝置構(gòu)造：以待精煉的銅作陽(yáng)極，以純銅作陰極，用硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液。
②反應(yīng)原理：陽(yáng)極上銅變成Cu2＋而溶解，陰極上Cu2＋變成Cu析出，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。
3.電冶金
(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過(guò)程：Mn＋＋ne－===M。
(2)電解法可將通常極難被還原的活潑金屬?gòu)乃鼈兊幕衔镏羞€原出來(lái)，是冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬的重要方法。
(3)實(shí)例——電解熔融的氯化鈉
①電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉的示意圖：
②電極反應(yīng)式與總反應(yīng)式
陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極反應(yīng)：2Na＋＋2e－===2Na
總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
(二)互動(dòng)探究
探究1　下圖是電解飽和食鹽水的裝置示意圖。
【問(wèn)題討論】
問(wèn)題1　所用的電極材料為石墨，能否更換為活潑金屬材料？
提示　陰極可以更換為活潑金屬材料，但不能更換為金屬鋁等可以與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)的金屬電極；陽(yáng)極必須用惰性電極。
問(wèn)題2　裝置Ⅰ中，用惰性電極電解飽和NaCl溶液的過(guò)程中，收集到的Cl2的體積一般少于H2的體積，請(qǐng)分析原因。
提示　Cl2在水中的溶解度比H2大，且Cl2會(huì)與電解產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)而被消耗。
問(wèn)題3　裝置Ⅰ中，接通電源后，哪個(gè)電極附近的顏色發(fā)生了變化？為什么？
提示　接通電源后，陰極區(qū)溶液變紅色。原因：H2O電離出的H＋放電，使c(OH－)增大，即陰極區(qū)產(chǎn)生堿，使酚酞變紅色。
問(wèn)題4　根據(jù)電解飽和食鹽水原理示意圖(圖Ⅱ)，可知氯堿工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中必須把陽(yáng)極室和陰極室用離子交換膜隔開(kāi)，原因是什么？該裝置中交換膜為陽(yáng)離子交換膜還是陰離子交換膜？
提示　用離子交換膜隔開(kāi)的原因：①?gòu)陌踩慕嵌龋嚎梢苑乐龟帢O產(chǎn)生的氫氣與陽(yáng)極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸；②從產(chǎn)品純度的角度：避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)而影響氫氧化鈉的純度。氯堿工業(yè)中，離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，原因是右側(cè)為陰極區(qū)，根據(jù)箭頭方向，應(yīng)該是陽(yáng)離子向陰極區(qū)移動(dòng)。
探究2　觀察下列兩個(gè)裝置的特點(diǎn)，回答相關(guān)的問(wèn)題。
【問(wèn)題討論】
問(wèn)題5　上述兩裝置的電極反應(yīng)是否完全相同？說(shuō)明理由。
提示　不相同。電鍍池陽(yáng)極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，電解精煉銅裝置陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋。
問(wèn)題6　電解精煉銅時(shí)，CuSO4溶液的濃度如何變化？
提示　由于陽(yáng)極上溶解的金屬為Fe、Zn、Cu等，而在陰極上只有Cu析出，根據(jù)得失電子守恒，溶解的Cu的量小于析出的Cu的量，所以溶液中CuSO4的濃度逐漸減小。
【探究歸納】
1.電解飽和食鹽水時(shí)的兩注意
(1)電解飽和食鹽水的過(guò)程中，H＋在陰極上得電子而生成H2，因水電離產(chǎn)生的H＋與OH－數(shù)目相等，消耗了H＋后，使陰極區(qū)溶液中c(OH－)>c(H＋)，所以陰極區(qū)溶液呈堿性。
(2)在氯堿工業(yè)中，采用了離子交換膜，離子交換膜將電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室，它只允許陽(yáng)離子(Na＋)通過(guò)，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和氣體通過(guò)。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaCl和NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。
2.電鍍與銅的精煉的比較
電鍍(以鐵上鍍鋅為例) 銅的電解精煉
裝置示意圖
形成條件 ①鍍層金屬做陽(yáng)極接直流電源正極，鍍件做陰極接直流電源負(fù)極 ②電鍍液必須是含有鍍層金屬離子的鹽溶液 ③外接直流電源，形成閉合回路 ①粗銅做陽(yáng)極，純銅做陰極 ②含Cu2＋的鹽溶液做電解質(zhì)溶液 ③外接直流電源，形成閉合回路
電極反應(yīng) 陽(yáng)極：Zn－2e－===Zn2＋ 陰極：Zn2＋＋2e－===Zn 陽(yáng)極：Cu(粗銅)－2e－===Cu2＋(主要) 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu(純銅)
電解(鍍)液濃度 不變 減小
聯(lián)系 電鍍池和電解精煉池是特定條件下的電解池
特別提醒　電鍍的特點(diǎn)是“一多、一少、一不變”：一多是指陰極上有鍍層金屬沉積，一少是指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解，一不變是指電解質(zhì)溶液的濃度不變。
1.利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A.通電后，Ag＋向陽(yáng)極移動(dòng)
B.銀片與電源負(fù)極相連
C.該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag＋＋e－===Ag
D.當(dāng)電鍍一段時(shí)間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初
答案　C
解析　銅牌上鍍銀，銀片為陽(yáng)極，Ag＋向陰極移動(dòng)，陰極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag。由于實(shí)驗(yàn)中鍍層不可能非常均勻致密，所以將電源反接，陽(yáng)極上Cu、Ag均會(huì)溶解，銅牌不可能恢復(fù)如初。
2.以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過(guò)程中(　　)
A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋
B.陰極上Al被氧化
C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥
D.陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等
答案　C
解析　陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽(yáng)極失電子生成Mg2＋，A錯(cuò)誤；Al在陽(yáng)極上被氧化生成Al3＋，B錯(cuò)誤；陽(yáng)極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽(yáng)極泥，C正確；因?yàn)殛?yáng)極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽(yáng)極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽(yáng)極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤。
3.(2023·廣東卷)利用活性石墨電極電解飽和食鹽水，進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)。閉合K1，一段時(shí)間后(　　)
A.U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cl2和O2
B.a處布條褪色，說(shuō)明Cl2具有漂白性
C.b處出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明還原性：Cl－>I－
D.斷開(kāi)K1，立刻閉合K2，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)
答案　D
解析　閉合K1，形成電解池，電解飽和食鹽水，左側(cè)為陽(yáng)極，陽(yáng)極氯離子失去電子生成氯氣，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，右側(cè)為陰極，陰極電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，總反應(yīng)為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，據(jù)此解答。A.根據(jù)分析，U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cl2和H2，A錯(cuò)誤；B.左側(cè)生成氯氣，氯氣遇到水生成的HClO具有漂白性，則a處布條褪色，說(shuō)明HClO具有漂白性，B錯(cuò)誤；C.b處出現(xiàn)藍(lán)色，發(fā)生Cl2＋2KI===I2＋2KCl，說(shuō)明還原性：I－>Cl－，C錯(cuò)誤；D.斷開(kāi)K1，立刻閉合K2，此時(shí)構(gòu)成氫氯燃料電池，形成電流，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D正確。
4.(2024·沈陽(yáng)五校協(xié)作體高二聯(lián)考)鈦合金耐高溫，被稱之為“航天金屬”。工業(yè)上可以在800～1 000 ℃時(shí)電解TiO2制得鈦，裝置如圖所示，下列敘述不正確的是(　　)
A.石墨電極是陽(yáng)極
B.TiCl4常溫下為液體，可直接電解液體TiCl4制鈦
C.陰極電極反應(yīng)方程式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
D.陽(yáng)極可能會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體，石墨電極需要定期更換
答案　B
解析　電解池中陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，根據(jù)氧離子的移動(dòng)方向，石墨電極是陽(yáng)極，電極反應(yīng)方程式為2O2－＋4e－===O2↑；TiO2是陰極，電極反應(yīng)方程式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－。由四氯化鈦常溫下為液體可知，四氯化鈦是液態(tài)不能導(dǎo)電的共價(jià)化合物，所以不能用電解四氯化鈦的方法制備鈦，B錯(cuò)誤； 電解時(shí)，氯離子會(huì)在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成有毒的氯氣，氧離子在陽(yáng)極上放電生成的氧氣高溫下能與石墨反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳，導(dǎo)致石墨電極損耗，所以石墨電極需要定期更換，D正確。
二、電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算
互動(dòng)探究
如圖所示，若電解5 min時(shí)，測(cè)得銅電極的質(zhì)量增加2.16 g。
【問(wèn)題討論】
問(wèn)題1　電源中X極是正極還是負(fù)極？
提示　負(fù)極。銅極增重，說(shuō)明銀在銅極析出，則銅極為陰極，X為負(fù)極。
問(wèn)題2　通電5 min時(shí)，B中共收集到224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液體積為200 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)是多少？
提示　0.025 mol·L－1　C中銅極增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，線路中通過(guò)0.02 mol電子。由4e－～O2，可知B中產(chǎn)生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL氣體，說(shuō)明還有112 mL氣體是H2，即Cu2＋全部在陰極放電后，H＋接著放電產(chǎn)生了112 mL H2，則通過(guò)0.01 mol電子時(shí)，Cu2＋已完全變?yōu)镃u單質(zhì)。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005 mol，則c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L－1。
問(wèn)題3　若A中KCl溶液的體積也是200 mL，則電解后溶液的pH是多少？(假設(shè)溫度是25 ℃)。
提示　13　由4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，c(OH－)＝0.1 mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1＝1.0×10－13 mol·L－1，pH＝13。
【探究歸納】
1.電化學(xué)計(jì)算三原則
(1)陽(yáng)極失去的電子數(shù)等于陰極得到的電子數(shù)。
(2)串聯(lián)電池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
2.電化學(xué)計(jì)算的常用方法
如以通過(guò)4 mol e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：
(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)
5.(2024·長(zhǎng)沙實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問(wèn)題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)(電解質(zhì)溶液均足量)。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)甲池為_(kāi)_______(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入O2電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為_(kāi)_______(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽(yáng)極”)，總反應(yīng)離子方程式為_(kāi)_____________________________________。
(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加2.16 g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為_(kāi)_______ mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，此時(shí)若要將乙池復(fù)原需向乙池加一定量的________(填化學(xué)式)。
(4)丙池中電極C的電極反應(yīng)為_(kāi)__________________________________，若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，丙中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
答案　(1)原電池　O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)陽(yáng)極　4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
(3)112　Ag2O
(4)2Cl－－2e－===Cl2↑　增大
解析　由題干圖示信息可知，甲池為甲醇燃料電池，通O2的一極為正極，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，通甲醇的一極為負(fù)極，電極反應(yīng)為CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；乙池為電解池，石墨電極A為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，Ag電極B為陰極，電極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag；丙池為電解池，電極C為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，電極D為陰極，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu。(3)由分析可知，當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加2.16 g ，即析出2.16 g的Ag時(shí)，n(Ag)＝＝0.02 mol，電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量也是0.02 mol，根據(jù)O2＋4e－＋2H2O===4OH－得出消耗O2的物質(zhì)的量為0.005 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為0.005 mol×22.4 L/mol×1 000 mL/L＝112 mL；乙池總反應(yīng)為4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋，若要讓溶液復(fù)原需要加入Ag2O；(4)丙池中電極C的電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，若丙中電極不變，將其溶液換成 NaCl 溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，即用惰性電極電解NaCl溶液，丙中D極即陰極，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，則陰極的產(chǎn)物為NaOH、H2，由于生成了NaOH，則溶液的 pH 將增大。
6.如圖所示的裝置，X、Y都是惰性電極。將電路接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色。試回答下列問(wèn)題：
(1)甲裝置是甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)的結(jié)構(gòu)示意圖，則a處通入的是________(填“CH4”或“O2”)，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是
__________________________________________________________。
(2)乙裝置中，乙裝置中總反應(yīng)的離子方程式是：
__________________________________________________________。
(3)如果丙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4 g，則甲裝置中消耗的 CH4的質(zhì)量為_(kāi)_______。
(4)丁裝置中在通電一段時(shí)間后，Y電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是__________________________________________________________。
答案　(1)CH4　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　(2) 2H2O＋2Cl－Cl2↑＋2OH－＋H2↑　(3)0.4　(4) Cu2＋＋2e－===Cu
解析　(1)將電路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色，說(shuō)明Fe為陰極，C為陽(yáng)極，甲裝置左邊為負(fù)極，右邊為正極，即則a處通入的是CH4，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。(2)乙為電解飽和食鹽水，其總反應(yīng)的離子方程式是2H2O＋2Cl－Cl2↑＋2OH－＋H2↑。
(3)
解得x＝0.4 g。
(4)丁裝置Y為陰極，其電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是Cu2＋＋2e－===Cu。
【題后歸納】　多池串聯(lián)裝置中(無(wú)外接直流電源)電池類型的判斷方法
(1)直接判斷
非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛酸蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖：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種金屬電極和一個(gè)碳棒作電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒電極。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：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(yáng)極，B是陰極。
A級(jí)　合格過(guò)關(guān)練
選擇題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意
(一)氯堿工業(yè)
1.如圖為電解飽和食鹽水裝置(陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò))，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　)
A.左側(cè)電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B.右側(cè)生成的氣體能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)
C.電解一段時(shí)間后，B口排出NaOH溶液
D.電解飽和食鹽水的離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
答案　B
解析　陰極發(fā)生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，不是氯氣，B錯(cuò)誤。
2.(2022·天津卷)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。接通電源后，用碳棒(a′、b′)作筆，在浸有飽和NaCl溶液和石蕊溶液的濕潤(rùn)試紙上同時(shí)寫(xiě)字，a′端的字跡呈白色。下列結(jié)論正確的是(　　)
A.a為負(fù)極
B.b′端的字跡呈藍(lán)色
C.電子流向?yàn)椋篵→b′→a′→a
D.如果將a′、b′換成銅棒，與碳棒作電極時(shí)的現(xiàn)象相同
答案　B
解析　根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，a′端呈白色，即生成了氯氣，即氯離子失去電子，為陽(yáng)極，即a為正極，A錯(cuò)誤；b′端為陰極，水得到電子放電的同時(shí)，生成氫氧根離子，遇石蕊變藍(lán)，B正確；電子只在導(dǎo)線內(nèi)移動(dòng)，a為正極，b為負(fù)極，方向?yàn)閍′→a→b→b′，C錯(cuò)誤；如果換成銅棒，銅做陽(yáng)極放電，現(xiàn)象與碳作電極時(shí)不相同，D錯(cuò)誤。
(二)電鍍和金屬精煉
3.關(guān)于鍍銅和電解精煉銅，下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A.都用粗銅作陽(yáng)極、純銅作陰極
B.電解液的成分都保持不變
C.陽(yáng)極反應(yīng)都只有Cu－2e－===Cu2＋
D.陰極反應(yīng)都只有Cu2＋＋2e－===Cu
答案　D
解析　A項(xiàng)，電鍍時(shí)鍍件作陰極；B項(xiàng)，電解精煉銅時(shí)電解液成分改變；C項(xiàng)，電解精煉銅時(shí)，雜質(zhì)若有比銅活潑的金屬(如鋅)，則還會(huì)發(fā)生Zn－2e－===Zn2＋的反應(yīng)。
4.(2024·廣州黃埔區(qū)高二期末)電解法將粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等雜質(zhì))精煉純Cu的裝置圖如圖所示，下列敘述中錯(cuò)誤的是(　　)
A.a是粗Cu，作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電解時(shí)，b極上的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu
C.電解時(shí)，外電路每通過(guò)0.2 mol電子，陽(yáng)極上減小的Cu為6.4 g
D.電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中含有少量Ag、Pt等金屬
答案　C
解析　電解精煉粗銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極、純銅作陰極，即a是粗Cu，作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；精銅連接電源的負(fù)極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，b極上的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，B正確；粗銅作陽(yáng)極，陽(yáng)極連接原電池正極，銅、鐵、鋅等失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋，故電解時(shí)，外電路每通過(guò)0.2 mol電子，陽(yáng)極上減小的Cu的質(zhì)量不等于6.4 g，C錯(cuò)誤；電解后，電解槽底部會(huì)形成含有少量Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥，D正確。
(三)電冶金
5.工業(yè)上以氧化物為原料采用電解法制備下列物質(zhì)的是(　　)
A.鎂 B.燒堿
C.銅 D.鋁
答案　D
解析　A項(xiàng)，工業(yè)上采用電解熔融氯化鎂制備鎂；B項(xiàng)，工業(yè)上采用電解飽和食鹽水制備氫氧化鈉；C項(xiàng)，工業(yè)上采用火法煉銅或者濕法煉銅來(lái)制得粗銅，再以粗銅為原料電解精煉獲得純銅；D項(xiàng)，工業(yè)上采用電解熔融氧化鋁制備鋁。
6.工業(yè)上先后用下列方法制備金屬鈉：
①用石墨作電極電解熔融氫氧化鈉制鈉。
②鐵與熔融氫氧化鈉作用制鈉：3Fe＋4NaOHFe3O4＋2H2↑＋4Na↑。
③電解熔融氯化鈉。
下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A.電解熔融氫氧化鈉制鈉的反應(yīng)為4NaOH(熔融)4Na＋2O2↑＋2H2↑
B.在電解熔融氯化鈉的電解槽(如圖)中，石墨為陽(yáng)極，鐵為陰極
C.電解熔融氯化鈉時(shí)，Na＋向陽(yáng)極移動(dòng)
D.方法①與②制得等量的鈉，兩反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等
答案　B
解析　電解熔融氫氧化鈉時(shí)，生成鈉、水和氧氣，電池總反應(yīng)為4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O，A錯(cuò)誤；電解熔融氯化鈉時(shí)，電解槽的陽(yáng)極如果用活潑金屬材料，則會(huì)導(dǎo)致電解時(shí)陽(yáng)極放電而不是電解質(zhì)中的陰離子放電，可用石墨作陽(yáng)極，B正確；電解熔融氯化鈉時(shí)，鈉離子向陰極移動(dòng)，氯離子向陽(yáng)極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；方法①中只有鈉離子得電子，方法②中不僅有鈉離子還有氫離子得電子，所以制得相等量的鈉，兩反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)不相等，D錯(cuò)誤。
(四)電化學(xué)的計(jì)算
7.如圖所示的裝置中，若通入直流電5 min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加21.6 g，試回答：
(1)若電源為堿性甲醇燃料電池，則電源電極X反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________________________________。
(2)pH變化：A________，B________，C________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(3)若A中KCl足量且溶液的體積是200 mL，電解后，溶液的pH為_(kāi)_______(假設(shè)電解前后溶液的體積無(wú)變化)。
(4)通電5 min后，B中共收集2 240 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_______(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)，若要使B裝置溶液要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，需要加入的物質(zhì)以及相應(yīng)的物質(zhì)的量正確的是________。
A.0.05 mol CuO
B.0.05 mol CuO和0.025 mol H2O
C.0.05 mol Cu(OH)2
D.0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O
答案　(1)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O　(2)增大　減小　不變　(3)14　(4)0.25 mol/L　CD
解析　(1)X為原電池的負(fù)極，Y為原電池的正極。在負(fù)極上甲醇失去電子被氧化產(chǎn)生CO2，CO2與溶液中OH－結(jié)合形成CO、H2O，故負(fù)極X電極的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；(2)對(duì)于A裝置，電解反應(yīng)方程式為2KCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2KOH，電解后反應(yīng)產(chǎn)生KOH，導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng)，故溶液pH增大；對(duì)于B裝置，電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)方程式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，電解反應(yīng)產(chǎn)生H2SO4，使溶液酸性增強(qiáng)，因而溶液pH減小；對(duì)于C裝置，陽(yáng)極上Ag失去電子變?yōu)锳g＋進(jìn)入溶液，在陰極Cu上Ag＋得到電子變?yōu)锳g單質(zhì)，溶液成分不變，濃度不變，因此電解后溶液pH不變；(3)銅電極發(fā)生反應(yīng)Ag＋＋e－===Ag，質(zhì)量增加21.6 g，其物質(zhì)的量n(Ag)＝＝0.2 mol，則n(e－)＝n(Ag)＝0.2 mol，根據(jù)同一閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，結(jié)合A裝置的電解反應(yīng)方程式為2KCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2KOH可知：反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生0.2 mol KOH，由于溶液體積是200 mL，故c(KOH)＝＝1 mol/L，在室溫下溶液c(H＋)＝ mol/L＝10－14 mol/L，故溶液pH＝14；(4)通電5 min后，B中共收集2 240 mL即0.1 mol氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，銅電極發(fā)生反應(yīng)Ag＋＋e－===Ag，質(zhì)量增加21.6 g，電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，生成氧氣物質(zhì)的量是0.05 mol，故陰極分別發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成H2的物質(zhì)的量是0.05 mol，轉(zhuǎn)移電子n(e－)＝0.05 mol×2＝0.1 mol，銅離子得電子0.1 mol，故銅離子的物質(zhì)的量為n(Cu2＋)＝0.05 mol，由于溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為c(CuSO4)＝＝0.25 mol/L。電解過(guò)程中生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2和0.05 mol H2，若要使B裝置溶液要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，需要加入的物質(zhì)0.05 mol Cu(OH)2或0.05 mol CuO和0.05 mol H2O或0.05 mol CuCO3和0.05 mol H2O，故合理選項(xiàng)是CD。
B級(jí)　素養(yǎng)培優(yōu)練
8.用電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O)時(shí)，以鐵板作陰、陽(yáng)極，處理過(guò)程中存在反應(yīng)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A.陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋
B.電解過(guò)程中溶液pH不會(huì)變化
C.過(guò)程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子，最多有1 mol Cr2O被還原
答案　B
解析　電解時(shí)用鐵板作陽(yáng)極，失去電子生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋將廢水中的Cr2O還原為Cr3＋，A項(xiàng)正確；電解過(guò)程中H＋在陰極放電，F(xiàn)e2＋還原Cr2O時(shí)也消耗H＋，使溶液的pH升高，F(xiàn)e3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，B項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；根據(jù)電極反應(yīng)式Fe－2e－===Fe2＋，可知每轉(zhuǎn)移12 mol e－生成6 mol Fe2＋，6 mol Fe2＋可還原1 mol Cr2O，D項(xiàng)正確。
9.(2024·常州高級(jí)中學(xué)高二期中)利用如圖裝置(電極材料均為石墨，右側(cè)裝置為原電池)從廢舊鋰離子電池正極材料LiCoO2中回收金屬鈷。工作時(shí)借助細(xì)菌降解乙酸鹽生成CO2，將LiCoO2轉(zhuǎn)化為Co2＋，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A.b電極為電解池的陰極，d電極為原電池的正極
B.c電極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
C.為保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，兩池均應(yīng)選擇陰離子交換膜
D.若甲室Co2＋減少100 mg，乙室Co2＋增加200 mg，則此時(shí)可能還未進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移
答案　C
解析　b電極為電解池的陰極，d電極為原電池的正極，A正確；c電極為原電池負(fù)極，細(xì)菌降解乙酸鹽生成CO2，其中碳元素化合價(jià)升高，失去電子，根據(jù)氧化還原規(guī)律可得電極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，B正確；電池工作時(shí)，電解池中a極乙酸鹽陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，同時(shí)生成H＋，電極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，為了保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，H＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室；由分析可知對(duì)于原電池，負(fù)極反應(yīng)為CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，同樣，為了保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，H＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入正極室，兩池均應(yīng)選擇陽(yáng)離子交換膜，C項(xiàng)錯(cuò)誤；左室的b電極反應(yīng)為Co2＋＋2e－===Co，若左室中Co2＋減少100 mg，左側(cè)裝置轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為n＝；右室中d電極反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO2＋e－＋4H＋===Co2＋＋Li＋＋2H2O，若右室Co2＋增加200 mg，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n＝，由于電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量相等，說(shuō)明此時(shí)可能還未進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移，D正確。
10.(2024·福建三校協(xié)作體高二聯(lián)考)完成下列問(wèn)題。
(1)用間接電化學(xué)法除去NO的過(guò)程，如圖1所示：
圖1
①已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
②用離子方程式表示吸收池除去NO的原理__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。該工藝的相關(guān)物質(zhì)運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖2所示(其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò))。
圖2
①燃料電池B中正極電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________。
②分析圖2可知，氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%、b%、c%，由大到小的順序?yàn)開(kāi)_______。
答案　(1)①2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O　②2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
(2)①O2＋4e－＋2H2O===4OH－　②b%>a%>c%
解析　(1)電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)圖示可知HSO得電子生成S2O，電極反應(yīng)式：2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O；吸收池除去NO的原理：2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO；(2)燃料電池正極通入空氣，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；圖中電解池加入NaOH目的是增大溶液導(dǎo)電性，通過(guò)電解生成NaOH，所以加入的NaOH濃度小于出來(lái)的NaOH濃度，即c＜a；原電池正極生成NaOH，其濃度大于加入的NaOH，則b＞a，所以大小關(guān)系：b%>a%>c%。

展開(kāi)更多......

收起↑