电解池原理之物质制备20200915

电解池原理之物质制备
1．如图均为电化学装置，下列有关叙述正确的是( )
A ．装置①中，b 电极发生氧化反应
B ．装置②中，铁棒上析出红色固体
C ．装置③中，若电镀前两电极质量相等，电镀完成后二者质量差为5.12g ，则电镀时待镀铁制品应与电源负极相连，外电路转移0.08mol 电子
D ．装置④中，离子交换膜应为阴离子交换膜
2．金属镍有广泛的用途。

粗镍中含有少量Fe 、Zn 、Cu 、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe 2＋<Ni 2＋<Cu 2＋)( )
A ．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni 2＋＋2e －===Ni
B ．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C ．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe 2＋和Zn 2＋
D ．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和Pt
3． Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu 2O 的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu ＋H 2O=====电解
Cu 2O ＋H 2↑。

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0.1molCu 2O 生成
4．如图A 为碱性硼化钒(VB 2)—空气电池示意图，两极用离子交换膜隔开，VB 2放电时生成两种氧化物。

若用该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图B 所示。

则下列说法错误的是( )
A ．碱性硼化钒(V
B 2)—空气电池中使用阴离子交换
膜
B ．外电路中电子由VB 2电极流向c 电极
C ．电解过程中，b 电极表面产生的气体可以收集后
充入A 池中的电极循环利用
D ．VB 2电极发生的电极反应为2VB 2－22e －＋11H 2O===V 2O 5＋2B 2O 3＋22H ＋
5．Ⅰ.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

(1)如图1所示为某实验小组设计的原电池装置，反应前电极质量相等，一段时间后两电极质量相差12g ，导线中通过________________mol 电子。

(2)如图1，其他条件不变，若将乙烧杯中的CuCl 2溶液换为NH 4Cl 溶液，则石墨电极的电极反应方程式为______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)如图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n 形，乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为_____________________________________________ ________________________________________________________________________。

Ⅱ.氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。

回答下列问题：
(4)与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是_____________________________ _______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________(写两点)。

(5)化工生产的副产品也是氢气的来源。

电解法制取有广泛用途的Na 2FeO 4，同时获得氢气。

总反应方程式为Fe ＋2H 2O ＋2OH －=====电解FeO 2－
4＋3H 2↑，工作原理如图3所示。

装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO 2－4，镍电极有气泡产生。

若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。

已知：Na 2FeO 4只在强碱性条件下稳定，易被H 2还原。

①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在____________(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图4所示，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：__________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。

电解池原理之物质制备
1．C
2．D [在电解池中，阳极失去电子，发生氧化反应，而阴极得到电子，发生还原反应。

氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋，金属在阳极的放电顺序为：Zn>Fe>Ni>Cu>Pt，阴极的放电顺序为：Zn2＋<Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋，所以A中阳极电极反应式有：Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋；B项，由于阳极中Cu和Pt沉于电解槽底部的阳极泥中，而Zn和Fe在阳极放电，在阴极不能放电，因此阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加；C项，溶液中除了有Fe2＋和Zn2＋，还有Ni2＋、H＋等。

]
3．A [由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1mol电子转移时，有
0.05molCu2O生成，D选项错误。

]
4．D [硼化钒—空气燃料电池中，VB2在负极失电子，氧气在正极得电子，电池总反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5，VB2放电时生成两种氧化物，O2在正极生成OH－，所以电池中使用阴离子交换膜，故A正确；VB2极是负极，外电路中电子由VB2电极流向阴极c电极，故B正确；电解过程中，b电极是阳极，该电极表面产生的气体是氧气，可以收集后充入A池中的电极
循环利用，故C正确；负极上是VB2失电子发生氧化反应，因在碱性环境中，VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O，故D错误。

]
5．(1)0.2
(2)2NH＋4＋2e－＋2H2O===2NH3·H2O＋H2↑
(3)2Cl－－2e－===Cl2↑
(4)燃烧热值高、燃烧无污染、是可再生能源(任写两点)
(5)①阳极室
②防止生成的H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低
③M点：氢氧根浓度偏低，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢(或N点：氢氧根浓度较高，铁电极上容易生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低)
解析(1)图1为原电池反应，Fe为负极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，石墨为正极，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。

一段时间后，两电极质量相差12 g，则
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 质量差Δm转移电子
56 g 64 g (56＋64)g＝120 g 2 mol
12 g n 则n＝0.2 mol。

(2)若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，电极反应式为2NH＋4＋2e－＋2H2O===2NH3·H2O＋H2↑。

(3)若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，甲装置发生铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，则乙装置石墨为阳极，石墨(Ⅰ)为阴极，乙为电解池装置，阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。

(5)①根据题意镍电极有气泡产生是H＋放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。

②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原，故电解过程中须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。

③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH －)低，Na
c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4 2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：
产率降低。