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1、4.3 电解池 1 1.(2016新乡高二检测)用石墨电极电解CuCl2溶液(见下图)。下列分析正确的是()A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:Cu2+2e-CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体【解析】选A。可利用电解质溶液中离子的移动方向判断出电源的正负极,并写出电极反应式和反应现象。A.铜离子应移向阴极,则a为负极。B.CuCl2发生电离是在水分子的作用下完成的,并非通电才能发生。C.反应Cu2+2e-Cu应在阴极上发生,阳极上发生的反应应为2Cl-2e-Cl2。D.通电一段时间后,应在阳极附近观察到黄绿色气体。2.(2016海南高考)以
2、石墨为电极,电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉),下列说法错误的是()A.阴极附近溶液呈红色B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝色D.溶液的pH变小【解析】选D。惰性电极电解碘化钾溶液,阴极氢离子得电子生成氢气,同时生成氢氧化钾,因此溶液变红(碱使酚酞变红),A、B说法正确;阳极产生碘单质,碘使淀粉变蓝,C说法正确;阴极氢离子得电子生成氢气,同时生成氢氧化钾,碱性增强,D说法错误。3.(2016雅安高二检测)如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是()A.x是正极,y是负极B.a极产生氢气,b极生成I2C.a极和Pt电极都有气泡产生D.U形
3、管中溶液的碱性增强【解析】选A。淀粉遇碘变蓝b极生成I2,即确定b极发生反应2I-2e-I2,则b极是阳极,x是负极,y是正极,a极H+放电,发生反应2H+2e-H2,产生氢气,U形管中总反应式为2KI+2H2O2KOH+H2+I2,溶液的碱性增强,故A错误,B、D正确;石墨为阴极,铂为阳极,电极反应分别是Cu2+2e-Cu,4OH-4e-2H2O+O2,C正确。4.某同学为了使反应2HCl +2Ag2AgCl + H2能进行,设计了下列四个实验,如下图所示,你认为可行的方案是()【解析】选C。银不能和盐酸反应生成氢气,所以是不能自发反应的。要实现该反应,只能是通过电解。其中银失去电子,和电源
4、的正极相连,作阳极,电解质溶液是盐酸,所以选C。5.铁镍蓄电池,放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是()A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为FeB.电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O【解析】选C。由放电时的反应可以得出铁作还原剂失去电子,Ni2O3作氧化剂得到电子,即正极为Ni2O3、负极为Fe,故A正确;根据总反应Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH
5、)2,可以判断出铁镍蓄电池放电时Fe作负极,发生氧化反应,为还原剂,失电子生成Fe2+,碱性电解质中最终生成Fe(OH)2,负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2,故B正确;充电可以看作是放电的逆过程,即阴极为原来的负极,所以电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2,所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,因此电池充电过程中阴极附近溶液的pH会升高,故C错误;充电时,阴极发生Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,阳极发生2Ni(OH)2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O,故D正确。6.(2016福州高二检测)用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积
6、比为13的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有()2Cu2+2H2O2Cu+4H+O2Cu2+2Cl-Cu+Cl22Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl22H2O2H2+O2A.B.C.D.仅【解析】选C。混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的量之比为13,即发生电解的溶质离子Cu2+和Cl-的物质的量之比为13。第一阶段电解CuCl2溶液,第二阶段电解NaCl溶液,第三阶段电解NaOH、Na2SO4混合溶液(相当于电解水)。7.(2016长春高二检测)如图所示装置中,当线路接通时,发现M(用石蕊试液浸润过的滤纸)a端显蓝色,b端显红色,且知甲中电极材料是锌、银,乙中电极材料是铂、
7、铜,且乙中两电极不发生变化。回答:(1)甲、乙分别是什么装置?_、_。(2)写出A、B、C、D的电极名称以及电极材料和电极反应式。_。【解析】由甲中电极材料知,甲为原电池,Zn为负极,银为正极,乙为电解池,C为阳极,D为阴极。答案:(1)原电池电解池(2)A极(负极Zn):Zn-2e-Zn2+;B极(正极Ag):Cu2+2e-Cu;C极(阳极Pt):2OH-2e-H2O+12O2;D极(阴极Cu):2H+2e-H2。【补偿训练】如图所示,A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是_(填标号,下同),属于电解池的是_。(2)A池中Zn发生_反
8、应(填“氧化”或“还原”),Cu电极反应式为_。(3)B池中C是_极,Pt极发生电极反应式为_。(4)C池中Cu是_极,电极反应式为_,反应过程中,溶液浓度_(填“变大”“变小”或“不变”)。【解析】(1)判断装置是原电池还是电解池,关键是看它有没有外接直流电源,有则为电解池,无则为原电池,由此可知A为原电池,B和C为电解池。(2)原电池中电极分为正、负极,相对活泼的金属作负极,失电子发生氧化反应,金属性相对较不活泼的作正极,易知A中Zn作负极,失电子被氧化,发生反应为Zn-2e-Zn2+;Cu为正极,电解液中阳离子在正极上得电子被还原,发生反应为Cu2+2e-Cu,A池总反应为上述两个半反应
9、的和,即Zn+Cu2+Zn2+Cu。(3)电解池中与直流电源负极相连的电极为阴极,与直流电源正极相连的电极叫阳极,在外电场作用下溶液中H+和Cu2+均移向阴极碳棒,但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu2+H+,因而发生还原反应Cu2+2e-Cu。同时溶液中失电子能力较强的Cl-在阳极Pt表面被氧化,电极反应为2Cl-2e-Cl2,总方程式为CuCl2Cu+Cl2。(4)装置C中阳极为活性电极Cu,当阳极不是惰性电极时,电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应:Cu-2e-Cu2+,生成离子进入溶液,此时溶液中阴离子不能失电子,而阴极上发生还原反应Cu2+2e-Cu,两极反应速率相等,溶液中其他离子不发
10、生反应,因而溶液浓度维持不变。答案:(1)AB、C(2)氧化Cu2+2e-Cu(3)阴2Cl-2e-Cl2(4)阳Cu-2e-Cu2+不变8.【能力挑战题】(2016沈阳高二检测)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336mL(标准状态)气体。回答:(1)直流电源中,M为_极。(2)Pt电极上生成的物质是_,其质量为_g。(3)电源输出的电子,其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2_。(4)AgNO3溶液的浓度_(填“增大”“减小”或“不变”,下同),AgNO3溶液的pH_,硫酸的浓度_,硫酸的pH_。(5
11、)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的硫酸_g。【解析】(1)电解5.00%的稀硫酸,实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应:2H2O2H2+O2,V(H2)V(O2)=21。据此可确定d极为阴极,则电源的N极为负极,M极为正极。(2)在336 mL气体中,V(H2)=23336 mL=224 mL,为0.01 mol;V(O2)=13336 mL=112 mL,为0.005 mol。说明电路上有0.02 mol电子移动,因此在b极(Pt、阴极)产生Ag:0.02 mol108 gmol-1=2.16 g,即0.02 mol的Ag。(3)n(e-)n(Ag)n
12、(O2)n(H2)=0.020.020.0050.01=22121。(4)由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电解池,在通电一定时间后,在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag+的物质的量等于Ag电极被氧化给溶液补充的Ag+的物质的量,因此AgNO3溶液的浓度不变,溶液的pH也不变。电解5.00%的硫酸溶液,由于其中的水发生电解,因此硫酸浓度增大,由于H+的浓度增大,故溶液的pH减小。(5)设原5.00%的硫酸为xg,电解时消耗水0.01 mol18 gmol-1=0.18 g,则:5.00%x=5.02%(x-0.18),解得x=45.18 g。答案:(1)正(2)Ag2.16(3)2121(4)不变不变增大减小(5)45.18在校园的时候曾经梦想去桂林，到那山水甲天下的阳朔仙境，漓江的水呀常在我心里流，去那美丽的地方是我一生的期望，有位老爷爷他退休有钱有时间，他给我描绘了那幅美妙画卷，刘三姐的歌声和动人的传说，亲临其境是老爷爷一生的心愿，我想去桂林呀，我想去桂林，可是有时间的时候我却没有钱，我想去桂林呀，我想去桂林，可是有了钱的时候我却没时间5
