高中 化學(xué) 選擇性必修1 第四章 化學(xué)反應(yīng)電能《第二節(jié) 第2課時(shí) 電解原理的應(yīng)用》課件

第2課時(shí)

電解原理的應(yīng)用

第四章

第二節(jié)電解池1.認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用。2.了解電解原理在工業(yè)中的應(yīng)用，如電冶金、電解熔融氯化鈉或氧

化鋁，電解精煉銅，電解在污水處理、煤炭脫硫中的應(yīng)用。課程標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)一電解飽和食鹽水1任務(wù)二電鍍、電解精煉與電冶金2隨堂演練3內(nèi)容索引課時(shí)測評(píng)4任務(wù)一電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)裝置：實(shí)驗(yàn)操作：在U形管中裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚酞試液，用石墨棒作陽極，鐵棒作陰極。把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近。接通直流電源后，觀察U形管內(nèi)產(chǎn)生的現(xiàn)象及試紙顏色的變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，U形管內(nèi)陰極區(qū)溶液變紅且有無色無味的氣體產(chǎn)生，陽極放出有刺激性氣味的黃綠色氣體，濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)。1.電解液中存在的離子有哪些？通電后離子移動(dòng)的方向如何？分別在兩極上放電的離子是什么？提示：電解液中存在的離子是Na＋、H＋、Cl－、OH－；通電后，U形管中的Cl－、OH－移向陽極，依據(jù)放電順序：Cl－>OH－可知，Cl－在陽極上先放電，Na＋、H＋移向陰極，依據(jù)放電順序：H＋>Na＋可知，H＋在陰極上先放電。2.電解時(shí)兩極得到的產(chǎn)物分別是什么？寫出電極反應(yīng)式和總的電解化學(xué)方程式。提示：陽極產(chǎn)物是Cl2，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極產(chǎn)物是H2和NaOH，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；總反應(yīng)式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。3.電解一段時(shí)間后，得到的混合液能使紅色布條褪色的原因是什么？用上述電解法制得的NaOH純凈嗎？提示：電解飽和食鹽水時(shí)陰極區(qū)生成NaOH，陽極區(qū)生成Cl2，二者發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，NaClO具有漂白性，故能使有色布條褪色。用上述方法制得的NaOH溶液中混有NaCl和NaClO，純度較低。4.工業(yè)制取燒堿時(shí)，如何避免Cl2與NaOH溶液反應(yīng)，從而提高NaOH的純度？如何充分利用兩極產(chǎn)生的氣體，變廢為寶？提示：工業(yè)用離子交換膜電解槽來制燒堿，陽離子交換膜把電解池分成陽極室和陰極室，從而避免了Cl2與NaOH溶液的接觸反應(yīng)，提高了NaOH的純度。電解時(shí)兩極產(chǎn)生H2和Cl2，可以使二者發(fā)生反應(yīng)生成HCl，得到鹽酸副產(chǎn)品。新知構(gòu)建1.氯堿工業(yè)——制Cl2、H2和NaOH(1)陽離子交換膜的作用阻止OH－進(jìn)入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。(2)a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是精制飽和NaCl溶液、含少量NaOH的水、淡鹽水、NaOH溶液；X、Y分別是Cl2、H2。2.氯堿工業(yè)的產(chǎn)品及其應(yīng)用(1)氯堿工業(yè)的產(chǎn)品主要有NaOH、Cl2、H2、HCl、含氯漂白劑等。(2)以電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業(yè)的產(chǎn)品在有機(jī)合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、農(nóng)藥、金屬冶煉等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。應(yīng)用評(píng)價(jià)1.判斷正誤，錯(cuò)誤的說明其原因。(1)電解飽和食鹽水時(shí)，陰極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑。答案：錯(cuò)誤，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑。(2)氯堿工業(yè)電解槽中滴入酚酞溶液，變紅色的區(qū)域?yàn)殛枠O區(qū)。答案：錯(cuò)誤，變紅色的為陰極區(qū)。(3)電解飽和食鹽水時(shí)，陽極和陰極都可以選擇金屬材料(如鐵)。答案：錯(cuò)誤，陰極可選擇金屬材料，但陽極不可以。(4)電解飽和NaCl溶液可以制取金屬鈉。答案：錯(cuò)誤，電解飽和NaCl溶液只能得到氫氣、氯氣和氫氧化鈉溶液。(5)利用電解飽和食鹽水可制得“84”消毒液。答案：正確。2.下圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段時(shí)間后，在c、d兩極上共收集到336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))氣體。回答：(1)直流電源中，M為________極。電解5.00%的稀硫酸，實(shí)際上是電解其中的水。因此在該電解池中發(fā)生反應(yīng)：2H2O2H2↑＋O2↑，V(H2)∶V(O2)＝2∶1。據(jù)此可確定d極為陰極，則電源的N極為負(fù)極，M極為正極。正(2)Pt電極上生成的物質(zhì)是_____，其質(zhì)量為______g。在336mL氣體中，V(H2)＝×336mL＝224mL，為0.01mol；V(O2)＝×336mL＝112mL，為0.005mol。說明電路上有0.02mol電子，因此在b極(Pt、陰極)產(chǎn)生Ag：0.02mol×108g·mol－1＝2.16g。Ag2.16(3)電源輸出的電子，其物質(zhì)的量與電極b、c、d分別生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶___∶____∶___。n(e－)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝2∶2∶∶1。21(4)AgNO3溶液的濃度________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，硫酸的濃度______。由Ag(陽)電極、Pt(陰)電極和AgNO3溶液組成的電解池，在通電一定時(shí)間后，在Pt電極上放電所消耗溶液中Ag＋的物質(zhì)的量等于Ag電極被氧化給溶液補(bǔ)充的Ag＋的物質(zhì)的量，因此AgNO3溶液的濃度不變。電解5.00%的硫酸溶液，由于其中的水發(fā)生電解，因此硫酸濃度增大。不變?cè)龃?5)若硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5.00%變?yōu)?.02%，則原有5.00%的硫酸______g。設(shè)原5.00%的硫酸質(zhì)量為x，電解時(shí)消耗水0.01mol×18g·mol－1＝0.18g，則：5.00%x＝5.02%(x－0.18)g，解得x＝45.18g。45.18返回任務(wù)二電鍍、電解精煉與電冶金問題探究Ⅰ.模擬電解原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，裝置閉合電鍵K時(shí)，電流表的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。Ⅱ.某些化合物的類型與熔點(diǎn)如下表所示：1.哪個(gè)裝置是原電池？哪個(gè)裝置是電解池？提示：甲、乙構(gòu)成原電池，丙是電解池。2.a、b、c、d電極名稱分別是什么？提示：a是負(fù)極，b是正極，c是陽極，d是陰極?；衔颪aClNa2OMgOMgCl2類型離子化合物離子化合物離子化合物離子化合物熔點(diǎn)/℃804127528007143.若模擬電鍍生產(chǎn)，在鐵件上鍍一層金屬銀，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？電極反應(yīng)式如何書寫？提示：c電極用Ag，d電極用Fe，X溶液為AgNO3溶液；陽極：Ag－e－===Ag＋，陰極：Ag＋＋e－===Ag。4.若模擬電解精煉銅，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？提示：c電極用粗銅，d電極用純銅，X溶液為CuSO4溶液。5.工業(yè)上制取鈉時(shí)，用電解熔融NaCl而不用電解NaCl溶液或熔融Na2O方法的原因是什么？寫出電解總反應(yīng)式。提示：電解NaCl溶液得到的是NaOH而不是Na；在空氣中加熱Na2O，Na2O能與O2反應(yīng)生成Na2O2，且Na2O的熔點(diǎn)高，熔融時(shí)消耗更多的能源。電解總反應(yīng)式：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。6.工業(yè)上制鎂時(shí)，用電解熔融MgCl2而不用電解熔融MgO的方法的原因是什么？寫出電解總反應(yīng)式。提示：MgO的熔點(diǎn)比MgCl2高很多，熔融時(shí)耗費(fèi)更多的能源，增加生產(chǎn)成本；電解總反應(yīng)式：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。新知構(gòu)建1.電鍍與電解精煉電鍍是一種利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝。電鍍的主要目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。裝置電鍍精煉陽極材料鍍層金屬Cu粗銅(含鋅、銀、金等雜質(zhì))陰極材料鍍件金屬Fe純銅陽極反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等陰極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===CuCu2＋＋2e－===Cu溶液變化硫酸銅溶液濃度保持不變Cu2＋濃度減小，金、銀等金屬沉積形成陽極泥2.電冶金(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程。如Mn＋＋ne－===M。(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉的反應(yīng)式：陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極：2Na＋＋2e－===2Na；總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。又如，電解熔融MgCl2制取金屬M(fèi)g：陰極：Mg2＋＋2e－===Mg；陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑；總反應(yīng)：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。應(yīng)用評(píng)價(jià)1.判斷正誤，錯(cuò)誤的說明其原因。(1)用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅。答案：錯(cuò)誤，可以在鐵上鍍鋅。(2)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3。答案：錯(cuò)誤，MgO熔點(diǎn)高，熔融需要能量高；AlCl3是共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電。(3)電解精煉時(shí)，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。答案：正確。(4)粗銅電解精煉時(shí)，若電路中通過2mole－，陰極上增加的質(zhì)量為64g。答案：正確。2.電解的應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)下列電解的應(yīng)用，回答問題：(1)如圖為電解精煉銀的示意圖，___(填“a”或“b”)極為含有雜質(zhì)的粗銀，若b極有少量紅棕色氣體生成，則生成該氣體的電極反應(yīng)式為________________________________。電解精煉銀與電解精煉銅原理相似。電解精煉銀裝置中，含有雜質(zhì)的粗銀作陽極，電解池的陽極與電源的正極相連，則該裝置中a極為含有雜質(zhì)的粗銀。該電解池的b極為陰極，陰極上有紅棕色氣體生成，可知被還原為NO2，電極反應(yīng)式為

＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。a

＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O(2)以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為_______________________________。鋁材表面形成氧化膜為Al2O3，陽極電極反應(yīng)式為2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋(3)若想在鐵上鍍鋁，則鐵應(yīng)該作_____極。①若用AlCl3水溶液作電解液，_____(“能”或“不能”)實(shí)現(xiàn)鐵上鍍鋁，為什么？______________________。陰不能Al3＋在水溶液中不放電在鐵上鍍鋁，故鐵應(yīng)作陰極，鋁作陽極；在水溶液中，Al3＋在水溶液中不放電，得電子能力：H＋>Al3＋，故陰極上發(fā)生的反應(yīng)是2H＋＋2e－===H2↑；②離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽離子、

和

組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陽極電極反應(yīng)式為_____________________________。Al＋

－3e－===在鐵上鍍鋁，故鐵應(yīng)作陰極，鋁作陽極；因?yàn)殡婂冞^程中“不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)”，Al元素在熔融鹽中以

和

形式存在，則陽極的反應(yīng)為Al＋

－3e－===。返回隨堂演練√1.工業(yè)上電解飽和食鹽水的陰極區(qū)產(chǎn)物是A.氯氣 B.氫氣和氯氣C.氫氣和氫氧化鈉 D.氯氣和氫氧化鈉用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，破壞水的電離平衡，陰極區(qū)域OH－與Na＋結(jié)合成NaOH。電鍍時(shí)，鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極，含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。√2.在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是A.鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B.鉑作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子C.鐵作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D.鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子電解飽和食鹽水時(shí)供給0.2mol電子，則消耗的H＋為0.2mol，同時(shí)產(chǎn)生OH－為0.2mol，溶液體積為2L，pH＝13。√3.用惰性電極電解飽和食鹽水，當(dāng)電源提供0.2mol電子時(shí)停止通電。若此溶液體積為2L，則所得電解液的pH是A.1 B.8C.13 D.144.回答下列問題：(1)某同學(xué)根據(jù)漂白粉的制備原理和電解原理制作了一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器(如圖所示，沒有使用離子交換膜)，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，則:①利用Cl2與石灰乳反應(yīng)可以制取漂白粉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________。2Cl2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O利用Cl2與石灰乳反應(yīng)可以制取漂白粉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；②L極區(qū)的電極反應(yīng)式為_____________________。2Cl－－2e－===Cl2↑通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，該裝置的下端生成氯氣，則L極區(qū)的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑；電解法可以提純粗鎵，則高純鎵作陰極，粗鎵作陽極，陽極上Ga失去電子變?yōu)镚a3＋，生成的Ga3＋與NaOH溶液反應(yīng)生成[Ga(OH)4]－，[Ga(OH)4]－在陰極放電生成Ga，電極反應(yīng)式為[Ga(OH)4]－＋3e－===Ga＋4OH－；(2)電解法可以提純粗鎵，具體原理如圖所示。鎵在陽極溶解生成的Ga3＋與NaOH溶液反應(yīng)生成[Ga(OH)4]－，[Ga(OH)4]－在陰極放電的電極反應(yīng)式為_______________________________。[Ga(OH)4]－＋3e－===Ga＋4OH－(3)我國學(xué)者發(fā)明的一種分解硫化氫制氫并回收硫的裝置如圖所示：若Y極液中的電對(duì)(A/B)選用

，裝置工作時(shí)Y極上的電極反應(yīng)式為_______________，Y極溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)為__________________________。3I－－2e－===

＋H2S===S↓＋2H＋＋3I－根據(jù)圖示，該裝置是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能和電能，X電極將H＋轉(zhuǎn)化為H2，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，則Y電極發(fā)生氧化反應(yīng)，若Y極液中的電對(duì)(A/B)選用

，則電極反應(yīng)為3I－－2e－===，Y電極溶液中含有H2S，具有還原性，而

具有氧化性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S單質(zhì)、碘離子和氫離子，離子反應(yīng)為I＋H2S===S↓＋2H＋＋3I－。返回課時(shí)測評(píng)√題組一電解原理的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)用離子交換膜法電解飽和食鹽水，裝置示意圖如圖。下列說法錯(cuò)誤的是A.a為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B.b極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C.電解時(shí)，Na＋穿過離子交換膜進(jìn)入陰極室D.飽和食鹽水從c處進(jìn)入，淡鹽水從e處流出a和電源的正極相連，為陽極，溶液中的Cl－在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，故A正確；b為陰極，溶液中水電離出來的H＋得到電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故B正確；離子交換膜為陽離子交換膜，電解時(shí)，陽離子移向陰極，所以Na＋穿過離子交換膜進(jìn)入陰極室，故C正確；由于溶液中的Cl－在陽極放電，所以飽和食鹽水從c處進(jìn)入陽極室，Cl－放電生成氯氣逸出，Na＋穿過離子交換膜進(jìn)入陰極室，所以淡鹽水從d處流出，故D錯(cuò)誤；故選D。√2.餐具表面鍍銀可達(dá)到增強(qiáng)抗腐蝕性、提升美觀等目的。下列關(guān)于鐵表面鍍銀的說法不正確的是A.電路中每通過1mole－，陰極析出1mol銀B.鐵電極應(yīng)與電源負(fù)極相連C.陽極電極反應(yīng)式為Ag－e－===Ag＋D.電鍍液需要不斷更換陰極發(fā)生反應(yīng)Ag＋＋e－===Ag，故每通過1mole－析出1mol銀，故A正確；鐵為鍍件，應(yīng)與電源負(fù)極相連，故B正確；陽極為鍍層金屬，電極反應(yīng)式為Ag－e－===Ag＋，故C正確；陽極發(fā)生反應(yīng)為Ag－e－===Ag＋，陰極發(fā)生反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag，電鍍液濃度不變，不需要更換，故D錯(cuò)誤；故選D。√3.以硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，對(duì)含有雜質(zhì)Fe、Zn、Ag的粗銅進(jìn)行電解精煉。下列說法正確的是A.粗銅與直流電源負(fù)極相連B.粗銅電解精煉過程中，硫酸銅溶液的濃度不變C.電路中每通過3.01×1023個(gè)電子，得到的精銅質(zhì)量為16gD.雜質(zhì)Ag以Ag2SO4的形式沉入電解槽底形成陽極泥A項(xiàng)，電解精煉銅時(shí)，粗銅應(yīng)作陽極，與直流電源的正極相連，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，金屬的活動(dòng)性順序?yàn)閆n>Fe>Cu>Ag，陽極上Zn、Fe、Cu放電，而陰極的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，根據(jù)得失電子守恒可知，陰極析出的Cu的物質(zhì)的量大于陽極參與反應(yīng)的Cu的物質(zhì)的量，溶液中硫酸銅的濃度減小，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，電路中每通過3.01×1023個(gè)(0.5mol)電子，得到的精銅的質(zhì)量為0.25mol×64g·mol－1＝16g，正確；D項(xiàng)，金屬的活動(dòng)性順序?yàn)閆n>Fe>Cu>Ag，因此Ag不會(huì)放電，而是以單質(zhì)的形式沉積下來，錯(cuò)誤?！蘃g活動(dòng)性比較弱，采用熱分解方法制取，故符合Hg的冶煉方法，A正確；Al是活潑金屬，采用電解方法冶煉，方程式方法不符合反應(yīng)事實(shí)，B錯(cuò)誤；Fe是比較活潑的金屬，采用熱還原方法冶煉，該方法符合Fe的冶煉方法，C正確；Na是活潑金屬，采用電解方法冶煉，該方法符合Na的冶煉方法，D正確；故選項(xiàng)是B。4.下列有關(guān)金屬冶煉的原理，錯(cuò)誤的是A.2HgO2Hg＋O2↑B.2Al2O34Al＋3O2↑C.Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2D.2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑√5.鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是A.工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC.移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D.電解總反應(yīng)為2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋由題圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，Ⅰ室中陽離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈷，電極反應(yīng)式為Co2＋＋2e－===Co，Ⅲ室中陰離子電荷數(shù)大于陽離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動(dòng)，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋。放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯(cuò)誤；由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯(cuò)誤；若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會(huì)在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反應(yīng)會(huì)發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋，故D正確；故選D?！?.高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，其工作原理如圖所示，兩端隔室中的離子不能進(jìn)入中間隔室。下列說法錯(cuò)誤的是A.陽極反應(yīng)式：Fe－6e－＋8OH－===＋4H2OB.甲溶液可循環(huán)利用C.離子交換膜a是陰離子交換膜D.當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時(shí)，會(huì)有1molH2生成A項(xiàng)，由題意可知，鐵元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，電極反應(yīng)式：Fe－6e－＋8OH－===＋4H2O，正確；B項(xiàng)，銅電極為陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子，甲溶液為濃氫氧化鈉溶液，可循環(huán)利用，正確；C項(xiàng)，電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，通過離子交換膜a的是Na＋，故a為陽離子交換膜，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時(shí)，會(huì)有1molH2生成，正確。√題點(diǎn)二電解的有關(guān)計(jì)算7.用石墨電極電解100mLH2SO4和CuSO4的混合溶液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，原混合溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為A.1mol·L－1 B.2mol·L－1C.3mol·L－1 D.4mol·L－1根據(jù)題設(shè)條件，兩極上電極反應(yīng)式為陰極：首先Cu2＋＋2e－===Cu，然后2H＋＋2e－===H2↑；陽極：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。既然陰極上收集到H2，說明Cu2＋已完全放電，根據(jù)電子守恒，陰極上Cu2＋、H＋得電子總數(shù)應(yīng)等于H2O失電子總數(shù)。析出0.1molH2獲得0.2mol電子，析出0.1molO2失去0.4mol電子，所以有0.1molCu2＋放電，獲得0.2mol電子，c(Cu2＋)＝＝1mol·L－1。√8.有三個(gè)燒杯，分別盛有氯化銅、氯化鉀和硝酸銀三種溶液，均以Pt作電極，將它們串聯(lián)在一起電解一段時(shí)間，測得電極增重總和2.8g，這時(shí)產(chǎn)生的有色氣體與無色氣體的物質(zhì)的量之比為A.4∶1 B.1∶1C.4∶3 D.3∶4串聯(lián)電路中，相同時(shí)間內(nèi)各電極得電子或失電子的物質(zhì)的量相同，各電極上放出氣體的物質(zhì)的量之比為定值。不必注意電極增重是多少，只要判斷出生成何種氣體及生成一定物質(zhì)的量該氣體所得失電子的物質(zhì)的量，就可以通過得失電子守恒判斷氣體體積之比。第一個(gè)燒杯中放出Cl2，第二個(gè)燒杯中放出Cl2和H2，第三個(gè)燒杯中放出O2。在有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，生成的氣體的物質(zhì)的量分別是0.5mol、0.5mol、0.5mol和0.25mol。所以共放出有色氣體(Cl2)0.5mol＋0.5mol＝1mol，無色氣體(O2和H2)0.5mol＋0.25mol＝0.75mol。√9.用石墨電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.2molCu(OH)2后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為A.0.4mol B.0.5molC.0.6mol D.0.8mol將Cu(OH)2改寫為CuO·H2O，根據(jù)CuO·H2O知，陽極上OH－放電生成O2，陰極上Cu2＋和H＋放電生成Cu和H2，根據(jù)氧原子守恒得n(O2)＝n[Cu(OH)2]＝0.2mol，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol×4＝0.8mol，故D正確?！?0.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，假定電解后溶液體積仍為500mL，下列說法正確的是A.原混合溶液中c(K＋)為1mol·L－1B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移2mol電子C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5molD.電解后溶液中c(H＋)為4mol·L－1用石墨作電極電解混合溶液，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于兩個(gè)電極都收集到了氣體，因此陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，4H＋＋4e－===2H2↑。由于兩極均收集到22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，即1mol氣體，故轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol；其中生成1molH2需要轉(zhuǎn)移電子為2mol，則轉(zhuǎn)移另外2mol電子需Cu2＋的物質(zhì)的量為1mol，濃度為2mol·L－1，生成Cu單質(zhì)為1mol；根據(jù)溶液中電荷守恒可知c(K＋)＝6.0mol·L－1－2mol·L－1×2＝2mol·L－1；由于陽極生成氧氣，同時(shí)生成4molH＋，而陰極上只消耗了2molH＋，因此電解后溶液中的H＋物質(zhì)的量為2mol，由于電解后溶液的體積為500mL，因此電解后溶液中c(H＋)為4mol·L－1。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。11.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)的問題(甲、乙、丙三池中溶質(zhì)足量)，當(dāng)閉合該裝置的電鍵K時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)回答下列問題：(1)乙池為________(填“原電池”、“電解池”或“電鍍池”)，A電極的電極反應(yīng)式為_______________________________________。電解池CH3OH＋8OH－－6e－===＋6H2O甲池為燃料電池，CH3OH為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH＋8OH－－6e－===＋6H2O，氧氣為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，則乙、丙裝置為電解池：乙中C為陽極，D為陰極，陽極上Ag失電子生成銀離子，即Ag－e－===Ag＋，陰極上銅離子得電子生成Cu；丙池中石墨E電極為陽極，石墨F電極是陰極，即惰性電極電解硫酸銅，化學(xué)方程式為2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。乙池為電解池，A電極的電極反應(yīng)式為CH3OH＋8OH－－6e－===＋6H2O；(2)丙池中F電極為_____(填“正極”、“負(fù)極”、“陰極”或“陽極”)，寫出電解時(shí)總反應(yīng)的離子方程式__________________________________。陰極2Cu2＋＋2H2O4H＋＋2Cu＋O2↑甲池為燃料電池，CH3OH為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH＋8OH－－6e－===＋6H2O，氧氣為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，則乙、丙裝置為電解池：乙中C為陽極，D為陰極，陽極上Ag失電子生成銀離子，即Ag－e－===Ag＋，陰極上銅離子得電子生成Cu；丙池中石墨E電極為陽極，石墨F電極是陰極，即惰性電極電解硫酸銅，化學(xué)方程式為2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。丙池中F電極與燃料電池A電極即負(fù)極相連，故為陰極，電解時(shí)總反應(yīng)方程式為2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，故其離子方程式為2Cu2＋＋2H2O4H＋＋2Cu＋O2↑；(3)當(dāng)乙池中C極質(zhì)量變化10.8g時(shí)，甲池中B電極理論上消耗O2的體積為____mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。560

甲池為燃料電池，CH3OH為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH＋8OH－－6e－===＋6H2O，氧氣為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，則乙、丙裝置為電解池：乙中C為陽極，D為陰極，陽極上Ag失電子生成銀離子，即Ag－e－===Ag＋，陰極上銅離子得電子生成Cu；丙池中石墨E電極為陽極，石墨F電極是陰極，即惰性電極電解硫酸銅，化學(xué)方程式為2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。由分析可知，乙池C電極中的電極反應(yīng)方程式為Ag－e－===Ag＋，故當(dāng)乙池中C極質(zhì)量變化10.8g時(shí)，電路中流過的電子為＝0.1mol，甲池中B電極電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故理論上消耗O2的體積為×22400mL·mol－1＝560mL；(4)一段時(shí)間后，斷開電鍵K。下列物質(zhì)能使乙池恢復(fù)到反應(yīng)前濃度的是___(填字母)。A.Cu B.CuOC.Cu(OH)2D.Cu2(OH)2CO3A甲池為燃料電池，CH3OH為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH＋8OH－－6e－===＋6H2O，氧氣為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，則乙、丙裝置為電解池：乙中C為陽極，D為陰極，陽極上Ag失電子生成銀離子，即Ag－e－===Ag＋，陰極上銅離子得電子生成Cu；丙池中石墨E電極為陽極，石墨F電極是陰極，即惰性電極電解硫酸銅，化學(xué)方程式為2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。由分析可知，乙池中電解時(shí)陽極反應(yīng)式為Ag－e－===Ag＋，陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，從乙池中出來的為Cu單質(zhì)，故一段時(shí)間后，斷開電鍵K。能使乙池恢復(fù)到反應(yīng)前濃度的是Cu，Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，故答案為A；(5)若丙池通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮CO2的溶解)，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子_____mol,若電解后溶液的體積為400mL，則所得溶液中氫離子的濃度________。0.6

1mol/L甲池為燃料電池，CH3OH為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH＋8OH－－6e－===＋6H2O，氧氣為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，則乙、丙裝置為電解池：乙中C為陽極，D為陰極，陽極上Ag失電子生成銀離子，即Ag－e－===Ag＋，陰極上銅離子得電子生成Cu；丙池中石墨E電極為陽極，石墨F電極是陰極，即惰性電極電解硫酸銅，化學(xué)方程式為2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，所以加入0.1mol堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]相當(dāng)于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根據(jù)生成物知，陰極上銅離子和氫離子放電、陽極上氫氧根離子放電，根據(jù)Cu原子、H原子守恒得陰極上析出n(Cu)＝0.2mol、n(H2)＝0.1mol，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量＝0.2mol×2＋0.1mol×2＝0.6mol，根據(jù)Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O＋CO2↑可知，n(H＋)＝0.4mol，故若電解后溶液的體積為400mL，則所得溶液中氫離子的濃度為＝1.0mol·L－1。12.(2023·濟(jì)南一中期末)降低能耗是氯堿工業(yè)發(fā)展的重要方向。(1)我國利用氯堿廠生產(chǎn)的H2作為電池燃料，再將電池應(yīng)用于氯堿工業(yè)，原理如圖，a、b、c、d均為石墨電極。①a極為____(填“正”或“負(fù)”)極，c極為_____(填“陰”或“陽”)極。負(fù)陽甲裝置為燃料電池，通氫氣一極為負(fù)極，通氧氣一極為正極，乙裝置為電解池，c電極連接b電極，即c為陽極，d電極為陰極；a電極通入氫氣，根據(jù)上述分析，a電極為負(fù)極，c電極為陽極；甲裝置為燃料電池，通氫氣一極為負(fù)極，通氧氣一極為正極，乙裝置為電解池，c電極連接b電極，即c為陽極，d電極為陰極；c、d電極為石墨電極，根據(jù)電解原理，電解飽和NaCl溶液的化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，d電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，d電極產(chǎn)生的氣體為H2，產(chǎn)生1molH2時(shí)，乙裝置轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為2mol；②乙裝置中電解飽和NaCl溶液的化學(xué)方程式為______________