高2022届高2019级高二化学选修4学案第四章第三节第2课时电解原理的应用

第2课时 电解原理的应用
[核心素养发展目标] 1.变化观念与平衡思想：通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。

2.证据推理与模型认知：建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。

一、电解原理的应用
1.氯碱工业 (1)原理
阳极反应式：2Cl －
－2e －
＝Cl 2↑。

阴极反应式：2H 2O ＋2e －
＝2OH －
＋H 2↑。

总反应电极反应式：2Cl －＋2H 2O=====电解
H 2↑＋Cl 2↑＋2OH －。

(2)阳离子交换膜的作用：只允许Na ＋
等阳离子通过，不允许Cl －
、OH －
等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。

2.电镀
(1)概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。

电镀可以使金属更加美观耐用，抗腐蚀性能增强。

(2)原理(以电镀铜为例)
构成 对应物质 发生的变化 阳极 镀层金属(Cu) Cu －2e －
＝Cu 2＋
阴极 镀件金属(Fe)
Cu 2＋
＋2e －＝Cu 电镀液
含镀层金属离子(Cu 2＋
)的电解质溶液
浓度不变
3.电解精炼(以电解精炼铜为例) (1)目的
①降低铜中的杂质含量，从而提高铜的性能。

②回收粗铜中的金、银等贵重金属。

(2)原理
阳极：Cu －2e －
＝Cu 2＋
(主要)； 阴极：Cu 2＋
＋2e －＝Cu 。

电解质溶液：浓度减小。

4.电冶金
(1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。

如M n ＋
＋n e －
＝M 。

(2)电解法制取常见活泼金属 ①电解熔融NaCl 制取金属Na
NaCl 在高温下熔融，并发生电离：NaCl ＝Na ＋
＋Cl －
，通直流电后， 阴极：2Na ＋
＋2e －
＝2Na ； 阳极：2Cl －
－2e －
＝Cl 2↑。

总反应：2NaCl(熔融)=====电解
2Na ＋Cl 2↑，其装置如图所示。

②电解熔融MgCl 2制取金属Mg 阴极：Mg 2＋
＋2e －
＝Mg ； 阳极：2Cl －
－2e －
＝Cl 2↑；
总反应：MgCl 2(熔融)=====电解
Mg ＋Cl 2↑。

③电解熔融Al 2O 3制取金属Al 阴极：4Al 3＋
＋12e －
＝4Al ；
阳极：6O 2－－12e －
＝3O 2↑；
总反应：2Al 2O 3(熔融)=====电解
冰晶石
4Al ＋3O 2↑。

(1)氯碱工业中用的是阳离子交换膜将两电解室隔开( √ ) (2)电解NaCl 溶液可制取金属钠( × )
(3)在Fe 上电镀Zn ，应用Zn 作阳极，用ZnSO 4溶液作电镀液( √ )
(4)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu 弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区( √ )
1.工业上用电解法制备Mg 用熔融的MgCl 2而不用MgO ，制备Al 用熔融的Al 2O 3而不用AlCl 3的原因是什么？
【参考答案】:MgCl 2、MgO 均为离子化合物，熔融状态下均导电，可用于电解冶炼Mg ，但MgO 熔点高耗能高。

AlCl 3为共价化合物，熔融状态下不导电，不可用于电解冶炼Al 。

2.电解原理在化学工业中有广泛应用。

如图表示一个电解池，装有电解液a ；X 、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请回答以下问题。

(1)若X 、Y 都是惰性电极，a 是饱和NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，则：
①电解池中X 极上的电极反应式是________，在X 极附近观察到的现象是__________。

②Y 电极上的电极反应式是__________，检验该电极反应产物的方法是_____________。

(2)若X 电极为Fe 、Y 电极为Zn ，a 是ZnCl 2溶液，则可以实现铁制品上镀锌。

X 极上的电极反应式是_______________，Y 电极上的电极反应式是___________________，ZnCl 2溶液浓度__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

【参考答案】:(1)①2H ＋
＋2e －
＝H 2↑ 放出气体，溶液变红
②2Cl －
－2e －
＝Cl 2↑ 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y 电极附近，试纸变蓝 (2)Zn 2＋
＋2e －
＝Zn Zn －2e －
＝Zn 2＋
不变
3.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。

已知氧化性：Fe 2＋
＜Ni 2＋
＜Cu 2＋
，则阳极的电极反应式为__________________________，电解后溶液中存在的金属阳离子有______________，阳极泥的成分有________。

【参考答案】:Zn －2e －＝Zn 2＋、Fe －2e －＝Fe 2＋、Ni －2e －＝Ni 2＋ Zn 2＋、Fe 2＋、Ni 2＋
Cu 、Pt
电解精炼时，比精炼金属活泼的金属杂质将失电子变成离子留在电解质溶液中，而活泼性在精炼金属后面的金属杂质无法在阳极失电子，随着精炼金属的溶解而沉在阳极区。

二、电解的有关计算
1.计算的原则
(1)阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。

(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。

(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。

2.解题方法
(1)根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。

(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。

1.用惰性电极电解硫酸铜溶液。

若阳极上产生气体的物质的量为0.01 mol ，阴极无气体逸出，请计算阴极上析出铜的质量？ 【参考答案】:1.28 g
【试题解析】: 方法一 根据得失电子守恒，由电极反应式计算用惰性电极电解硫酸铜溶液，在阳极产生的气体为氧气，由4OH －
－4e －
＝2H 2O ＋O 2↑知，产生0.01 mol 的氧气转移0.04 mol 电子，则根据Cu 2＋
＋2e －
＝Cu 可推出应析出0.02 mol 的铜，其质量为1.28 g 。

方法二 根据电解化学方程式计算 2CuSO 4＋2H 2O=====电解
2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4 128 g 1 mol m 0.01 mol m ＝128 g ×0.01 mol 1 mol
＝1.28 g 。

2.如图所示，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 mol·L －
1AgNO 3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol·L －
1 CuCl 2溶液，A 、B 、C 、D 均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A 极比C 极重1.9 g 。

(1)电源E 为________极。

(2)A 极的电极反应式为________________________________，析出物质________mol 。

(3)B 极的电极反应式为_______________________，析出气体________mL(标准状况)。

(4)D 极的电极反应式为__________________________________________________________，析出气体________mL(标准状况)。

(5)甲烧杯中滴入石蕊溶液，________(填“A ”或“B ”)极附近变红。

【参考答案】:(1)负 (2)Ag ＋
＋e －
＝Ag 0.025 (3)2H 2O －4e －
＝4H ＋
＋O 2↑ 140 (4)2Cl －
－2e －＝Cl 2↑ 280 (5)B
【试题解析】: (1)电解一段时间后，发现A 极比C 极重1.9 g ，则A 极是阴极，和电源的负极相连，即E 是负极，F 是正极，B 是阳极，C 是阴极，D 是阳极。

(2)A 极是阴极，电极反应式为Ag ＋
＋e －
＝Ag ，析出金属银，C 是阴极，电极反应式为Cu 2
＋
＋2e －
＝Cu ，析出金属铜，A 极比C 极重1.9 g ，设电路中转移电子的物质的量为x ，则108 g·mol －
1·x －
642
g·mol －
1·x ＝1.9 g ，x ＝0.025 mol ，析出金属银的物质的量是0.025 mol 。

(3)B 是阳极，该极上是H 2O 失电子，电极反应为2H 2O －4e －
＝4H ＋
＋O 2↑，电路中转移电子0.025 mol ，生成氧气是0.0254mol ＝0.006 25 mol ，体积是0.006 25 mol ×22.4 L·mol －
1＝0.14 L ＝
140 mL 。

(4)D 是阳极，该极上的电极反应是2Cl －
－2e －
＝Cl 2↑，电路中转移电子0.025 mol ，生成氯气是1
2
×0.025 mol ＝0.012 5 mol ，体积是280 mL 。

(5)电解硝酸银溶液，在阴极上析出Ag ，阳极上放出O 2，产生硝酸，滴入石蕊溶液，B 极附近显红色。

(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。

(2)总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。

(3)关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关
系式。

如电路中通过4 mol e －
可构建如下关系式：
4e －
～22222Cl (Br I )O 4H ＋阳极产物、～～～24OH 2H 2Cu 4Ag －阴极产物
～～～
1.关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( ) A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B.电解液的成分都保持不变 C.阳极反应都只有Cu －2e －
＝Cu 2＋
D.阴极反应都只有Cu 2＋
＋2e －＝Cu 【参考答案】:D
【试题解析】: A 项，电镀时镀件作阴极；B 项，电解精炼铜时电解液成分改变；C 项，电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属(如锌)，则还会发生Zn －2e －
＝Zn 2＋
的反应。

2.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 【参考答案】:A
【试题解析】: 电解池的阳极发生失电子的氧化反应、阴极发生得电子的还原反应。

电解熔融的Al 2O 3制Al 时，若用Fe 作阳极，会发生反应Fe －2e －
＝Fe 2＋
，Fe 2＋
移动到阴极上发生反应Fe 2＋
＋2e －
＝Fe ，使得到的Al 不纯。

3.(2019·山西长治第二中学月考)1 L 1 mol·L
－1
的AgNO 3溶液在以银为阳极，铁为阴极的电解
槽中电解，当阴极增重2.16 g 时，下列判断不正确的是( ) A.溶液浓度仍为1 mol·L
－1
B.阳极上产生112 mL O 2(标准状况)
C.转移的电子数是1.204×1022
D.反应中有0.02 mol 金属被氧化
【参考答案】:B
4.(2019·重庆高二质检)如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。

则下列说法正确的是( )
A.甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应
B.甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO 4溶液和CuSO 4溶液保持电中性
C.乙装置中铁极的电极反应式为2Na －2e －
＝2Na ＋
D.乙装置中B 是氯气出口，A 是钠出口 【参考答案】:B
【试题解析】: 甲装置为原电池，Zn 为负极，发生氧化反应，Cu 为正极，发生还原反应，A 错误；乙装置中铁为阴极，反应式为2Na ＋
＋2e －
＝2Na ，石墨为阳极，反应式为2Cl －
－2e －
＝Cl 2↑，A 是Cl 2出口，B 是Na 出口，C 、D 错误。

5.蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置，有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO 2＋Fe ＋2H 2O
放电充电
Fe(OH)2＋Ni(OH)2，用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO 3)x
溶液时，若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36 g 水。

(1)电解时，电解池的阳极应连接________(填字母)。

A.NiO 2 B.Fe C.Fe(OH)2
D.Ni(OH)2
(2)电解M(NO 3)x 溶液时某一极质量增至m g ，金属M 的相对原子质量的计算式为______(用m 、x 表示)。

(3)此蓄电池电解含有0.01 mol CuSO 4和0.01 mol NaCl 的混合溶液100 mL ，转移相同量的电子时，阳极产生气体_____L(标准状况)，电解后溶液加水稀释至1 L ，溶液的pH 为_____。

【参考答案】:(1)A (2)50mx (3)0.168 2
【试题解析】: (1)电解池的阳极应连原电池的正极，故连NiO 2。

(2)蓄电池工作时，消耗0.36 g 水，通过0.02 mol 电子，由得失电子守恒知mx
M ＝0.02，解得M
＝50mx 。

(3)通过电子0.02 mol ，首先产生0.005 mol Cl 2，转移电子的物质的量为0.01 mol ，然后发生4OH －－4e －
＝2H 2O ＋O 2↑，产生O 2：0.02 mol －0.01 mol 4＝0.002 5 mol ，V 气＝(0.002 5 mol ＋
0.005 mol)×22.4 L·mol －
1＝0.168 L 。

产生n (H ＋
)＝0.002 5 mol ×4＝0.01 mol ，c (H ＋
)＝0.01 mol·L －
1，pH ＝2。

题组一 电解原理应用
1.如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是( )
A.装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B.该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
C.装置中发生反应的离子方程式为Cl －
＋2H ＋
=====电解
Cl 2↑＋H 2↑ D.该装置是将电能转化为化学能 【参考答案】:C
【试题解析】: 由图看出①处为电解池阳极产生氯气，②处为电解池阴极产生氢气，A 对；该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B 对；电解饱和食盐水有烧碱生成且H 2O 应写化学式，C 错；电解装置是将电能转化为化学能的装置，D 对。

2.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。

下列有关说法正确的是( )
A.通电后，Ag ＋
向阳极移动 B.银片与电源负极相连
C.该电解池的阴极反应可表示为Ag ＋
＋e －
＝Ag D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 【参考答案】:C
【试题解析】: 铜牌上镀银，银片为阳极，Ag ＋
向阴极移动，阴极反应为Ag ＋
＋e －
＝Ag 。

由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu 、Ag 均会溶解，铜牌不可能恢复如初。

3.利用电解法可将含有Fe 、Zn 、Ag 、Pt 等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( ) A.电解时以纯铜作阳极 B.电解时阴极发生氧化反应
C.粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu －2e －
＝Cu 2＋
D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag 、Pt 等金属的阳极泥 【参考答案】:D
【试题解析】: 电解精炼铜时，粗铜应作阳极，纯铜作阴极，故A 错误；阳极与电池的正极相连，发生氧化反应，阴极与电池的负极相连，发生还原反应，故B 错误；粗铜连接电源的
正极，发生氧化反应，故C 错误；金属的活动性顺序为Zn ＞Fe ＞Cu ＞Ag ＞Pt ，因此Ag 、Pt 不会放电，以单质形式在阳极附近沉积下来，故D 正确。

4.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨做电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl 2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。

以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A.a 为正极，b 为负极；NaClO 和NaCl
B.a 为负极，b 为正极；NaClO 和NaCl
C.a 为阳极，b 为阴极；HClO 和NaCl
D.a 为阴极，b 为阳极；HClO 和NaCl 【参考答案】:B
【试题解析】: 电解饱和氯化钠溶液的方程式为2NaCl ＋2H 2O=====电解
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，该学生目的是使Cl 2被完全吸收制得NaClO 溶液，即要让Cl 2与NaOH 充分混合反应。

所以应在下端产生Cl 2，上端产生NaOH ，则a 为负极，b 为正极，消毒液成分为NaClO 和NaCl 。

5.用NaOH 溶液吸收尾气中的SO 2，将所得的Na 2SO 3溶液进行电解再生循环脱硫，其原理如图，a 、b 离子交换膜将电解槽分成三个区域，电极材料均为石墨。

甲～戊分别代表生产中的原料或产品，其中丙为硫酸溶液。

下列说法错误的是( )
A.图中a 表示阳离子交换膜
B.当电路中通过1 mol 电子的电量时，会有0.25 mol 的O 2生成
C.甲为NaOH 溶液
D.阳极的电极反应式SO 2－
3＋H 2O －2e －
＝SO 2－
4＋2H ＋
【参考答案】:B
【试题解析】: 从丙为硫酸可知，硫酸根来源于亚硫酸根放电，故a 为阳离子交换膜，b 为阴离子交换膜，在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根离子，故甲为氢氧化钠；阳极应为亚硫酸根放电生成硫酸根，反应的电极反应式为SO 2－
3－2e －
＋H 2O ＝2H ＋
＋SO 2－
4。

6.中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备，二是氯碱工业，三是金属钠的制备。

下列关于这三种工业生产的描述中正确的是( )
A.电解法制金属钠时，阳极反应式：Na ＋＋e －
＝Na
B.电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性
C.在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H 2，NaOH 在阳极附近产生
D.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl ，在电解时它们的阴极都是Cl －
失电子 【参考答案】:B
【试题解析】: A 项，阴极反应式为Na ＋
＋e －
＝Na ，错误；B 项，氧化铝和氢氧化铝具有两性，在分离提纯时可用NaOH 溶液将其溶解，过滤除去难溶物，再将AlO －
2转化成Al(OH)3，Al(OH)3热分解即得Al 2O 3，正确；C 项，阴极产物为H 2和NaOH ，阳极产物为Cl 2，错误；D 项，阳极都是Cl －
失电子，错误。

7.氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。

下列说法正确的是( )
A.电解池的阴极反应式为2H 2O ＋2e －
＝H 2↑＋2OH －
B.通入空气的电极为负极
C.电解池中产生2 mol Cl 2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O 2
D.a 、b 、c 的大小关系为a ＞b ＝c 【参考答案】:A
【试题解析】: 题给电解池的阴极反应式为2H 2O ＋2e －
＝H 2↑＋2OH －
，阳极反应式为2Cl
－
－2e －
＝Cl 2↑，A 项正确；题给燃料电池为氢氧燃料电池，通入空气的电极为正极，B 项错误；由整个电路中得失电子守恒可知，电解池中产生2 mol Cl 2，理论上转移4 mol e －
，则燃料电池中消耗1 mol O 2，C 项错误；题给燃料电池的负极反应式为2H 2－4e －
＋4OH －＝4H 2O ，正极反应式为O 2＋4e －
＋2H 2O ＝4OH －
，所以a 、b 、c 的大小关系为c ＞a ＞b ，D 项错误。

题组二 电解的有关计算
8.在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生12.8 g 铜时，阳极放出的气体是( ) A.1.12 L H 2 B.1.12 L O 2 C.2.24 L H 2 D.2.24 L O 2
【参考答案】:D
【试题解析】: 溶液中有Cu 2＋
、H ＋
及SO 2－
4、OH －
四种离子，得电子能力Cu 2＋
＞H ＋
，失电子能
力OH －＞ SO 2－4，阴极反应式为2Cu 2＋＋4e －＝2Cu ，阳极反应式为4OH －－4e －
＝2H 2O ＋O 2↑，总反应为2CuSO 4＋2H 2O=====电解
2Cu ＋2H 2SO 4＋O 2↑。

n (Cu)＝12.8 g÷64 g·mol －
1＝0.2 mol ，n (O 2)
＝0.1 mol ，在标准状况下体积为2.24 L ，D 正确。

9.用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO 4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g ，则( )
A.电解液质量增加x g
B.阴极质量增加x g
C.阴极质量增加b g ，b ＞x
D.阴极质量增加b g ，b ＜x
【参考答案】:D
【试题解析】: 由于粗铜中含有Zn 和Ag ，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子，Ag 落入阳极泥；而阴极一直是铜析出。

在电解过程中，两极得失电子相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，但由于M (Zn)＞M (Cu)，且还有一部分Ag 要落入阳极泥，所以阳极溶解的金属的质量大于阴极析出铜的质量，即b ＜x ，所以B 、C 项错误，D 项正确；若阴极析出铜的质量为b g ，阳极落入阳极泥的Ag 的质量为m g ，则电解质溶液增加的质量为(x －m －b ) g ，A 项错误。

10.用石墨电极电解CuSO 4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。

则电解过程中转移电子的物质的量为( )
A.0.4 mol
B.0.5 mol
C.0.6 mol
D.0.8 mol 【参考答案】:D
【试题解析】: 将Cu(OH)2改写为CuO·H 2O ，根据CuO·H 2O 知，阳极上OH －放电生成O 2，阴极上Cu 2＋和H ＋放电生成Cu 和H 2，根据氧原子守恒得n (O 2)＝n [Cu(OH)2]＝0.2 mol ，则转移电子的物质的量为0.2 mol ×4＝0.8 mol ，故D 正确。

11.用石墨作电极电解1 000 mL 硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL 气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL ，则电解后溶液的pH 为
( )
A.4
B.3
C.2
D.1 【参考答案】:C
【试题解析】: 阳极产生氧气0.005 mol ，阴极产生氢气0.005 mol 。

由2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑可知，阴极产生0.005 mol 氢气时，阳极产生氧气0.002 5 mol ；由2Cu 2＋＋2H 2O=====电解2Cu ＋4H ＋＋O 2↑可知，产生n (H ＋)＝(0.005 mol －0.002 5 mol)×4＝0.01 mol ，c (H ＋)＝0.01 mol·L －1，pH ＝2。

12.(2019·衡水高二检测)把物质的量均为0.1 mol 的CuCl 2和H 2SO 4溶于水制成100 mL 的混合溶液，用石墨作电极电解混合溶液，并收集两电极所产生的气体，通电一段时间后在两极收
集到的气体在相同条件下体积相同，则下列叙述正确的是()
A.电路中共转移0.6N A个电子
B.阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 mol
C.阳极质量增加3.2 g
D.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol·L－1
【参考答案】:C
13.(2019·沈阳高二检测)某同学设计了一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

根据要求回答相关问题：
(1)通入氢气的电极为_____(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为_________。

(2)石墨电极为______(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液变红。

(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将______(填“增大”“减小”或“不变”)。

精铜电极上的电极反应式为_________________________。

【参考答案】:(1)负极H2－2e－＋2OH－＝2H2O(2)阳极铁极(3)减小Cu2＋＋2e－＝Cu 【试题解析】: (1)通入氢气的电极为负极；由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H2－2e－＋2OH－＝2H2O。

(2)由于铁电极与电源的负极连接，所以铁电极为阴极，石墨电极为阳极；反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极区的溶液变红。

(3)因为粗铜中的锌等活动性比Cu强的杂质金属优先失去电子，而得到电子的只有Cu2＋，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－＝Cu。

14.电解的应用比较广泛。

根据下列电解的应用，回答问题：
(1)如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为____________________________。

(2)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。

B极区电解液为____________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为________________，电解过程中Li＋向________(填“A”或“B”)电极迁移。

(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl－7和AlCl－4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。

钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________________。

若改用氯化铝水溶液作电解液，则阴极产物为____________。

【参考答案】:(1)a NO－3＋2H＋＋e－＝NO2↑＋H2O
(或NO－3＋4H＋＋3e－＝NO↑＋2H2O、2NO＋O2＝2NO2)
(2)LiOH2Cl－－2e－＝Cl2↑ B
(3)负4Al2Cl－7＋3e－＝Al＋7AlCl－4H2
【试题解析】: (1)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。

电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中a极为含有杂质的粗银。

该电解池的b极为阴极，阴极上有红棕色气体生成，可知NO－3被还原为NO2，电极反应式为NO－3＋2H＋＋e－＝NO2↑＋H2O。

(2)根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B区产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液为LiOH溶液，B 电极为阴极，则A电极为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－＝Cl2↑，电解过程中Li＋向B电极迁移。

(3)在钢制品上电镀铝，故钢制品作阴极，与电源负极相连。

由于电镀过程中“不产生其他阳离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl－7和AlCl－4形式存在，则电镀过程中阴极电极反应式为4Al2Cl－7＋3e－＝Al＋7AlCl－4。

若电解液改为氯化铝水溶液，水溶液中得电子能力Al3＋＜H＋，故阴极上的电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑。

15.常温下用惰性电极电解200 mL 氯化钠、硫酸铜的混合溶液，所得气体的体积随时间变化如下图所示，根据图中信息回答下列问题。

(气体体积已换算成标准状况下的体积，且忽略气
体在水中的溶解和溶液体积的变化)
(1)曲线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示阳极产生气体的变化。

(2)氯化钠的物质的量浓度为________，硫酸铜的物质的量浓度为________。

(3)t 2时所得溶液的pH 为________。

【参考答案】:(1)Ⅱ (2)0.1 mol·L －1 0.1 mol·L －1 (3)1
【试题解析】: (1)阴极上Cu 2＋首先放电，故开始时，阴极上无气体生成，故Ⅱ表示阳极产生气体的变化。

(2)0～t 1时间内阳极发生的反应为2Cl －－2e －＝Cl 2↑，n (Cl 2)＝0.224 L 22.4 L·mol －1
＝0.01 mol ，n (NaCl)＝n (Cl －)＝2n (Cl 2)＝0.02 mol ，c (NaCl)＝0.02 mol 0.2 L
＝0.1 mol·L －1；阴极上依次发生反应Cu 2＋＋2e －＝Cu 、2H ＋＋2e －＝H 2↑，阳极上依次发生反应2Cl －－2e －＝Cl 2↑、4OH －－4e －＝O 2↑＋2H 2O ，由图可知V (H 2)＝0.672 L ，V (Cl 2)＝0.224 L ，V (O 2)＝0.448 L ，由得失电子守恒可知0.672 L 22.4 L·mol －1×2＋c (Cu 2＋)×0.2 L ×2＝0.224 L 22.4 L·mol －1×2＋0.448 L 22.4 L·mol
－1×4，解得c (Cu 2＋)＝0.1 mol·L －1。

(3)由4OH －～O 2～4H ＋可得：n (H ＋)＝
(0.336－0.224) L 22.4 L·mol
－1×4＝0.02 mol ，则溶液中的c (H ＋)＝0.02 mol 0.2 L ＝0.1 mol·L －1，pH ＝1。