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

《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》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《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（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑(反應(yīng)類(lèi)型：氧化反應(yīng))， 陰極：2H＋＋2e－===H2↑(反應(yīng)類(lèi)型：還原反應(yīng))。 (2)總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 (3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣 陽(yáng)極：鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)。 陰極：碳鋼網(wǎng)。 陽(yáng)離子交換膜： ①只允許陽(yáng)離子通過(guò)，能阻止陰離子和氣體通過(guò)。 ②將電解槽隔成陽(yáng)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(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。 判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”) 1．用銅作陽(yáng)極、石墨作陰極電解CuCl2溶液時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑。(　　) 2．電解MgCl2溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為： 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。(　　) 3．氯堿工業(yè)用陽(yáng)離子交換膜把陰極室和陽(yáng)極室分開(kāi)。(　√　) 4．Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑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(shí)，若電路中通過(guò)2 mol e－，陽(yáng)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(duì)活潑的物質(zhì)也會(huì)失去電子，不活潑的金、鉑形成陽(yáng)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(yáng)極減小的質(zhì)量。 2．電鍍時(shí)，陽(yáng)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(yáng)離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽(yáng)離子(Na＋)通過(guò)，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通過(guò)，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(shuō)法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅 D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂 解析：氯堿工業(yè)中陽(yáng)極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時(shí)陽(yáng)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??；鐵片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)該是鐵片，陽(yáng)極是純銅。 答案：D 2．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(huà)出)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)應(yīng)與c相連接，b應(yīng)與d相連接 B．電解一段時(shí)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(shí)間，b極附近溶液的pH降低 D．電解過(guò)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(cuò)誤；B.b極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，d極電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，所以電解一段時(shí)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2H＋＋2e－===H2↑，電解后pH升高，故C錯(cuò)誤；D.Y池中c極電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，Cu－2e－===Cu2＋，d極電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，故D錯(cuò)誤。 答案：B 3．下列關(guān)于如圖所示裝置的說(shuō)法，正確的是(　　) A．①裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán) B．②裝置中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連 C．③裝置中電子由b極流向a極 D．④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：①裝置是電解池，陰極是溶液中陽(yáng)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(cuò)誤；②裝置待鍍制品和電源負(fù)極相連作電解池的陰極，故B錯(cuò)誤；③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(cuò)誤；④裝置中的離子交換膜允許Na＋通過(guò)，OH－、Cl－不能通過(guò)，可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng)，故D正確。 答案：D 4．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Fe2＋Fe2＋>Zn2＋，故陰極反應(yīng)為Ni2＋＋2e－===Ni，可見(jiàn)，陽(yáng)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(cuò)誤；電解后溶液中的陽(yáng)離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋、H＋，C錯(cuò)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(shuō)法正確的是(　　) A．電極a在裝置中作正極 B．裝置中膜A是陽(yáng)離子交換膜 C．電極b的電極反應(yīng)式是2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O D．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(cuò)誤；NO在電極b上被還原為無(wú)毒氣體N2，則電極b為原電池的正極，其電極反應(yīng)式為2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，C項(xiàng)正確；電極b上消耗溶液中的陽(yáng)離子，故海水中的陽(yáng)離子通過(guò)膜B(陽(yáng)離子交換膜)進(jìn)正極室，而海水中的陰離子透過(guò)膜A(陰離子交換膜)進(jìn)入負(fù)極室，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C4H8O2中的C為－1價(jià)，轉(zhuǎn)移10 mol電子時(shí)，電極a上產(chǎn)生2 mol CO2氣體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C 6．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(yáng)極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意圖如下，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．A為電源正極 B．陽(yáng)極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O C．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(shí)，有0.1 mol Cr2O被還原 解析：根據(jù)圖示，A作陽(yáng)極，B作陰極，電極反應(yīng)式為 陽(yáng)極：Fe－2e－===Fe2＋ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 然后，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 由于在陰極區(qū)c(H＋)減小，所以pH增大。根據(jù)6H2～6Fe2＋～Cr2O得，當(dāng)有13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2放出時(shí)，應(yīng)有0.1 mol Cr2O被還原。 答案：C 7．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(shuō)法不正確的是(　　) A．在陰極室，發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ B．在陽(yáng)極室，通電后溶液逐漸由黃色變?yōu)槌壬且驗(yàn)殛?yáng)極區(qū)H＋濃度增大，使平衡2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O向右移動(dòng) C．該制備過(guò)程總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑ D．測(cè)定陽(yáng)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(shí)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4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑，陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，陽(yáng)極室OH－放電，導(dǎo)致H＋濃度增大，使平衡2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O右移，從而在陽(yáng)極區(qū)得到K2Cr2O7，故A、B、C正確；D項(xiàng)，設(shè)最初陽(yáng)極室中的K2CrO4為1 mol，通電后轉(zhuǎn)化的K2CrO4為x mol，依題意有2(1－x)＋2＝d1，x＝2－d，K2CrO4的轉(zhuǎn)化率為100%，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：D 　多池串聯(lián)裝置的分析 解答該類(lèi)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(lèi)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(gè)步驟進(jìn)行： 第一步：準(zhǔn)確判斷電池類(lèi)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(gè)為金屬電極另一個(gè)碳棒做電極；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。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(lèi)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。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(shū)寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動(dòng)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(shí)要注意兩點(diǎn)：①串聯(lián)電路中各處電流相等；②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(shí)間后，b極附近溶液顯紅色。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．X極是電源負(fù)極，Y極是電源正極 B．a(chǎn)極的電極反應(yīng)是2Cl－－2e－===Cl2↑ C．電解過(guò)程中CuSO4溶液的pH逐漸增大 D．Pt極上有6.4 g Cu析出時(shí)，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(shí)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(cuò)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2Cl－－2e－===Cl2↑，故B正確；電解過(guò)程中CuSO4溶液中的氫氧根離子在陽(yáng)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(cuò)誤；電解過(guò)程中CuSO4溶液中的氫氧根離子在陽(yáng)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(cuò)誤。 答案：B 2．燒杯A中盛入0.1 molL－1的H2SO4溶液，燒杯B中盛放0.1 molL－1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量)，裝置如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．A中Fe極質(zhì)量減少，C極有氣體產(chǎn)生 B．A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(shí)，B燒杯中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量也為0.1 mol D．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，B燒杯中溶液的pH增大 解析：構(gòu)成A裝置的是活動(dòng)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：2H＋＋2e－===H2↑，F(xiàn)e負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋。(燒杯B中)陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽(yáng)極：2Cl－－2e－===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：B 3．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(jiàn)金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當(dāng)K閉合時(shí)，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 B．B極的電極反應(yīng)：B－2e－===B2＋ C．Y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?chē)霈F(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2Cl－－2e－===Cl2↑，即Y為電解池的陽(yáng)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A－2e－===A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A錯(cuò)誤；B極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)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(huì)產(chǎn)生Al(OH)3白色膠狀沉淀，D正確。 答案：D 4．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(wèn)題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。 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CH3OH電極的電極反應(yīng)為_(kāi)_______。 (2)乙池中A(石墨)電極的名稱(chēng)為_(kāi)_______(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽(yáng)極”)，總反應(yīng)式為_(kāi)_______。 (3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40 g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為_(kāi)_______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(shí)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CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 (2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，其中A作陽(yáng)極，B作陰極，總反應(yīng)為4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。 (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 L＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝64 g＝1.60 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)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液pH增大，而甲中總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH減小。 答案：(1)原電池　CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O (2)陽(yáng)極　4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 (3)280　D　1.60 (4)減小　增大