第三单元电能转化为化学能电解池

第三单元电能转化为化学能电解池

第1课时电解池的工作原理

【考点解析】

一、电解池的工作原理

１．概念：电解池是把能转化为的装置。

２．一般构成条件：

①直流电源。②两个电极（Ag及其之前的金属作阳极时失电子）。

③电解质溶液或熔融电解质（参与反应）④形成闭合回路。

３．电极名称及电极反应。

阴极：与电源极相连，离子流入，电子，发生反应。

放电顺序：Na＋Zn2＋Pb2＋H＋Cu2＋Fe3＋Ag＋阳极：与电源极相连，离子流入，电子，发生反应。

金属电极S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根

例1．分别写出用惰性电极电解下列物质水溶液的电极方程式和总反应式。

例２．设计实验实现Cu+H2SO4＝CuSO4+H2↑，画出装置图，写出电极反应方程式。

例

下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2+

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Fe2+和Zn2+

D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt

例4．氨碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为，与电源负极相连的电极附近，溶液pH （选填“不变”“升高”或“下降”）。

（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为、

。

（3）如果粗盐中SO42－含量较高，必须添加钡试剂除去SO42－，该钡试剂可以是（选填A，B，C多选扣分)。

A．Ba(OH)2 B．Ba(NO3)2 C．BaCl2

（4）为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42－，加入试剂的合理顺序为（选填A、B、C多选扣分）。

A．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂

B．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3

C．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3

（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过、冷却、（填写操作名称）除去NaCl。

（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H，相应的化学方程式为

《第1课时电解池的工作原理》练习

１．依据下图判断，下列叙述正确的是（）

A．I是原电池，Ⅱ是电镀装置

B．I、Ⅱ装置中锌极上均发生氧化反应

C．Ⅱ、Ⅲ装置中，铜极均发生氧化反应而溶解

D．Ⅱ、Ⅲ装置中Cu2+浓度基本不变

２．用惰性电极电解下列物质的水溶液，电解过程中，溶液的pH为升高、降低、不变的是（）A．NaCl、CuSO4、Na2SO4 B．HCl、HNO3、K2SO4

C．CaCl2、NaCl、KNO3 D．AgNO3、CaCl2、Cu(NO3)2

３．某电解池内盛有Cu(NO3)2溶液，插入两根电极，接通直流电源后，欲达到如下要求：①阳极质量不变；②阴极质量增加；③电解液pH减小，则应选用的电极是（）A．阴、阳两极都用石墨B．铜作阳极，铁作阴极

C．铁作阳极，铜作阴极D．铂作阳极，铜作阴极

４．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

５．关于电解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溶液。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

６．下列描述中，不符合生产实际的是（）A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极

B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C．电解饱和食盐水制烧碱。用涂镍碳钢网作阴极

D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极

７．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（）A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子

B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子

C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子

D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子

８．如下图所示，A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，

C为盛有稀硫酸的电解槽，e、f为铂电极。接通电路后

发现B上的c点显红色。

试回答：

（1）电源A上的b是什么极? 。

（2）写出B上的电极反应式和总反应的化学方程式：

９．为了从含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液中回收Cu，某研究性学习小组的同学们设计了两种方案：

方案1：向废液中加入过量的铁粉，充分反应后，过滤。在所得滤渣中加入足量的盐酸，充分反应后，再过滤即得到铜。

方案1中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为；过滤操作时，需要用到的玻璃仪器是。

方案2：在废液中加入适量盐酸调节溶液的pH = 1，用铜和石墨作电极进行电解。当观察到阴极上有少量气泡产生时，即停止电解，这时要回收的Cu已全部析出。方案2中铜作极，所发生的电极反应为（若有多个电极反应，请按照反应发生的先后顺序全部写出）：

，另一电极所发生的电极反应为。

方案2在电极上直接回收到铜，操作上比方案1简便，但方案2也有不足之处，主要表现为：

。10．用下图I所示装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成图Ⅱ所示装置，可观察到U型管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U型管右端液面上升。

（1）用装置I电解食盐水时，总反应的离子方程式为。

为什么石墨电极上方得到气体的体积比铁电极上方得到气体的体积小得多?

如果所用食盐水中含有MgCl2杂质，在电解过程中还可以观察到的现象是

。（2）用装置Ⅱ进行实验时，有关电极反应式为：铁电极，石墨电极。

11．（2006·北京理综）铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：

（1）工业冶炼铝的化学方程式是。（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是。

（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，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），其工作原理如下图所示。

①该电解槽的阳极反应式是。

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：