第20讲 电能转化为化学能——电解1．中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备、二是氯碱工业、三是金属钠的制备。下列关于这三个工业生产的描述中正确的是( )A．电解法制金属钠时，负极反应式：Na＋＋e－===NaB．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H2,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一失电子2．某学生欲完成反应2HCl＋2Ag===2AgCl↓＋H2↑而设计了下列四个实验，你认为可行的( )图K20－1图K20－23．如图K20－2所示，在U形管中装入滴有紫色石蕊溶液且混合均匀的某溶液，通直流电一段时间后U形管内会形成三种颜色，则U形管内的溶液可能是( )A．H2SO4溶液B．NaOH溶液C．AgNO3溶液D．Na2SO4溶液4．[2022·陕西西安八校联考]“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为：CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。下列说法中正确的是( )A．另一极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－B．电池内部H＋由正极向负极移动C．乙醇在负极发生反应，电子经过内电路流向负极D．电池总反应为：2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O5．如图K20－3乙所示是根据图甲的电解池进行电解时，某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图像(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x表示( )6\n图K20－3A．各电解池析出气体的体积B．各电解池阳极质量的增加C．各电解池阴极质量的增加D．各电极上放电离子总数6．若要在铜片上镀银时，下列叙述中错误的是( )①将铜片接在电源的正极 ②将银片接在电源的正极 ③在铜片上发生的反应是：Ag＋＋e－===Ag ④在银片上发生的反应是：4OH－－4e－===O2＋2H2O ⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液 ⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液A．①③⑥ B．②③⑥C．①④⑤D．②③④⑥7．如图K20－4所示装置中，通电后可观察到Cu极溶解，下列说法正确的是( )图K20－4A．a极是直流电源的负极B．Fe极是阳极C．电子的移动方向为b→Fe→Cu→Ag→Pb→aD．硫酸铜溶液的浓度不变8．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－。下列判断错误的是( )A．上述电化学装置相当于电解池B．上述装置进行的总反应为2CO2===2CO＋O2C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液pH增大D．失电子的电极发生的反应是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑9．[2022·安徽卷]某兴趣小组设计如图K20－5所示微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1、闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是( )6\n图K20－5A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H＋＋2Cl－Cl2↑＋H2↑B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl2＋2e－===2Cl－D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极10．[2022·黄冈中学]空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。图K20－6为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是( )图K20－6A．当有0.1mol电子转移时，a极产生1.12LO2(标准状况下)B．b极上发生的电极反应是：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－C．d极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－===2H2OD．c极上进行还原反应，B中的H＋可以通过隔膜进入A图K20－711．按如图K20－7所示装置进行下列不同的操作，说法不正确的是( )A．铁腐蚀的速率由大到小的顺序是：只接通K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2B．只接通K1，一段时间后，U形管中出现白色沉淀C．只接通K2，U形管左、右两端液面均下降D．先只接通K1，一段时间后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降12．某课外活动小组准备用如图K20－8所示的装置进行实验。现有甲、乙、丙三位同学分别选择了如下电极材料和电解质溶液： A电极B电极X溶液甲CuZnH2SO4乙PtPtCuCl2丙FeCu？(1)甲同学在实验中将开关K5闭合，Zn电极上的电极反应式为________________________________________________________________________。(2)乙同学准备进行电解CuCl2溶液的实验，则电解时的总反应式为________________________________________________________________________；6\n实验时应闭合的开关组合是________。(从下列五项中选择所有可能的开关组合，第三小题也在这五项中选择)A．K1和K2 B．K1和K3 C．K1和K4D．K2和K3E．K2和K4(3)丙同学准备在Fe上镀Cu，选择了某种盐来配制电镀液，则该盐的化学式为________，实验时，应闭合的开关组合是________(选项如上)。13．[2022·自贡诊断]某中学课外兴趣小组用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2＋、Mg2＋)作系列探究，装置如图K20－9所示：图K20－9(1)电解时，甲同学发现电极a附近溶液出现浑浊，请用离子方程式表示原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)一段时间后，你认为C中溶液可能出现的现象是________________________________________________________________________，请用离子方程式表示原因________________________________________________________________________。(3)实验结束后，乙同学将A中的物质冷却后加入到H2S溶液中发现有气泡出现，但加入到稀盐酸中却没有任何现象。请用化学方程式和简要的文字解释原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)随着反应的进行，兴趣小组的同学们都特别注意到D中溶液红色逐渐褪去。他们对溶液红色褪去的主要原因提出了如下假设，请你完成假设二。假设一：B中逸出气体与水反应生成的物质有强氧化性，使红色逐渐褪去；假设二：________________________________________________________________________。(5)请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论________________________________________________________________________________。6\n1．B [解析]电解法制金属钠，是电解的熔融的氯化钠，其阴极反应为：Na＋＋e－===Na，A项错误；氯碱工业中，NaOH在阴极生成，C项错误；氯碱工业和金属钠的冶炼中，阳极都是Cl－失电子，D项错误。2．C [解析]反应2HCl＋2Ag===2AgCl↓＋H2↑是非自发的氧化还原反应，要使该反应发生必须设计成电解池，且Ag作阳极，电解质溶液选盐酸，选项C符合要求。3．D [解析]根据石蕊在碱性条件下呈蓝色，酸性条件下呈红色，而中性条件下呈紫色，可确定电解质溶液为Na2SO4溶液。其原理为：阴极区生成OH－，使溶液变蓝，阳极区生成H＋，使溶液变红，中间石蕊呈紫色。4．D [解析]由题中所给的一个电极的电极反应看出，乙醇发生了去氢氧化，其氧化产物为乙醛，D项正确；另一电极(正极)的反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A项错误；电池内部，阳离子移向正极，B项错误；电子由负极经外电路流向正极，C项错误。5．C [解析]三个电解池为串联，流经每个电极的电子的物质的量相等，D项错误；三个电解池均有气体生成，且电解NaCl溶液时阴、阳极都产生气体，产生气体最多，A项错误；在电解时，阳极质量不可能增加，B项错误；电解AgNO3溶液时阴极上产生单质银，电解CuSO4溶液时阴极上产生单质铜，所以随着电解的进行，阴极质量的增加有图乙所示的变化。6．C [解析]根据电镀池的构成条件可知，在铜片上镀银，阳极为银片，银片接电源的正极，电极反应为Ag－e－===Ag＋；阴极为铜片，铜片接电源的负极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag；电解质溶液为AgNO3溶液，答案为C。7．D [解析]通电后观察到Cu极溶解，则Cu极为阳极，Fe极为阴极，故b、a、Pt、Ag极分别为：负极、正极、阳极、阴极。右池为电镀池，硫酸铜溶液的浓度不变，D项正确，A、B项错误；电子的移动方向为：b→Fe、Cu→Ag、Pt→a，C项错误。8．C [解析]根据题中给出的反应物与生成物以及得电子的反应式，可以写出反应的总反应式为2CO2===2CO＋O2，可见该电化学装置相当于电解池，A项和B项均正确；由总反应减去阴极反应，可以得到阳极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，D正确；阴极反应生成的OH－在阳极完全反应。故反应前后溶液的pH并不变化，C错。9．D [解析]断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则反应为2Cl－＋2H2OH2↑＋2OH－＋Cl2↑，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近产生OH－，溶液变红，故A、B两项均错误；断开K1、闭合K2时，为原电池反应，铜电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，为负极，而石墨电极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，为正极，故C项错误，D项正确。10．D [解析]左边为电解水装置，b极为阳极，发生失电子氧化反应，产生O2，a极为阴极，发生得电子还原反应，生成H2，A、B项错误；d极为燃料电池的负极，发生失电子氧化反应，电极反应为H2－2e－===2H＋，生成的H＋可透过隔膜进入A，C项错误，D项正确。11．D [解析]只闭合K1，Fe做阳极电解氯化钠溶液，Fe失电子生成Fe2＋，H＋在阴极得电子生成H2和OH－，Fe2＋和OH－扩散到U形管底部相遇生成白色Fe(OH)2沉淀，B项正确；只接通K2，Fe做阴极，不能失电子，此时相当于惰性电极，该极生成氢气，石墨电极生成氧气，C项正确；综上分析只接通K1铁腐蚀最快，只闭合K3，形成原电池，铁腐蚀的速率次之，都断开时铁自然腐蚀，而只接通K2时为铁做阴极被保护，腐蚀速率最慢，A项正确。12．(1)Zn－2e－===Zn2＋(2)CuCl2Cu＋Cl2↑ CD(3)CuCl2或CuSO4 D[解析](1)甲同学在实验中将开关K5闭合，装置为原电池，较活泼的Zn为原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。(2)乙同学用惰性电极电解CuCl2溶液，电解时的总方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑，实验时应闭合K1和K4或闭合K2和K3。6\n(3)丙同学准备在Fe上镀Cu，则Fe为电镀池阴极，接电源负极，Cu为电镀池阳极，接电源正极，实验时应闭合K2和K3。应选择含Cu2＋的电解质溶液为电解液。13．(1)2H＋＋2e－===H2↑，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓(2)有淡黄色沉淀 Cl2＋S2－===2Cl－＋S↓(3)Ag与H2S的反应式为2Ag＋H2S===Ag2S＋H2，表明Ag2S的溶解度比AgCl小很多(4)可能是H＋中和了OH－造成褪色(5)取少量D中褪色后的溶液于试管中，滴加1～2滴酚酞溶液，如果又显红色，则假设一正确[解析]电解饱和食盐水产生的气体为氢气和氯气，氯气具有强氧化性，而氢气在加热条件下具有较强还原性，根据装置图可知a、b分别阴极和阳极，a极产生的氢气将氧化银还原为单质银，而b极产生的氯气可氧化硫化钠。过量的氯气通入含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色的原因可能为H＋中和了OH－，也可能是氯气与水反应生成的次氯酸的强氧化性所致。6
