(1)在镀件上电镀铜时,也可以用惰性材料做阳极,用硫酸铜溶液做电解液(√) (2)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料(×)
(3)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu)均保持不变(×) (4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可以电解MgO和AlCl3(×) (5)电解精炼时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)
(6)用Zn做阳极,Fe做阴极,ZnCl2做电解质溶液,由于放电顺序H>Zn,不可能在铁上镀锌(×)
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题组一 电解原理的常规应用
1.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知:氧化性Fe<Ni<Cu)( ) A.阳极发生还原反应,其电极反应式为Ni+2e===Ni B.电解过程中,阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C.电解后,溶液中存在的阳离子只有Fe和Zn D.电解后,电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt 答案 D
解析 电解时,阳极Zn、Fe、Ni失去电子,发生氧化反应,A项错误;因氧化性Ni>Fe>Zn
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,故阴极反应式为Ni+2e===Ni,可见,阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解,而阴极质
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量增加是因为Ni析出,B项错误;电解后溶液中的阳离子除Fe和Zn外,还有Ni和H,C项错误。
2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是( )
A.氯碱工业中,X电极上的反应式是4OH-4e===2H2O+O2↑ B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu浓度不变 C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜 D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁 答案 D
解析 氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2;电解精炼铜时阳极上粗铜溶解,阴极上Cu放电
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析出Cu,由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质,电解质溶液中Cu浓度变小;铁片上镀铜时,阴极应该是铁片,阳极是纯铜。
3.电解饱和食盐水,若生成4 mol的NaOH,(a为饱和食盐水),下列说法正确的是( )
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A.在X极生成2 mol Cl2 B.在X极生成2 mol H2 C.在Y极生成4 mol Cl2 D.NaOH在Y极生成 答案 B
解析 由装置图可知Y为电解池的阳极,电极反应:2Cl-2e===Cl2↑,X为阴极,电极反应为:2H+2e===H2↑。A项,X电极为阴极,生成的是氢气,错误;B项,由总反应方程式2NaCl通电
+2H2O=====H2↑+Cl2↑+2NaOH知,生成4 mol的NaOH,同时生成2 mol H2,正确;C项,Y通电
电极为电解池阳极,由总反应方程式2NaCl+2H2O=====H2↑+Cl2↑+2NaOH可知,生成4 mol 的NaOH,同时生成氯气2 mol,错误;D项,阴极附近氢离子放电促进水电离,溶液中氢氧根离子浓度增大,NaOH在X极生成,错误。 题组二 应用电解原理制备新物质
4.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是( )
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A.阳极反应式:Fe-6e+8OH===FeO4+4H2O B.甲溶液可循环利用
C.离子交换膜a是阴离子交换膜
D.当电路中通过2 mol电子的电量时,会有1 mol H2生成 答案 C
解析 A项,阳极发生氧化反应,电极反应式:Fe-6e+8OH===FeO4+4H2O,正确;B项,阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,甲溶液为浓的氢氧化钠溶液,
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可循环利用,正确;C项,电解池中阳离子向阴极移动,通过离子交换膜a的是Na,故a为阳离子交换膜,错误;D项,阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,电极反应式为2H2O+2e===H2↑+2OH,当电路中通过2 mol电子的电量时,会有1 mol H2生成,正确。
5.用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是( )
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A.阴极与阳极产生的气体体积比为1∶2 B.b极的电极反应式为2H2O-2e===O2↑+4H C.产品室中发生的反应是B(OH)3+OH===B(OH)4 D.每增加1 mol H3BO3产品,NaOH溶液增重22 g 答案 D
解析 由图可知,b电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成O2和H,a电极为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH,原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室,溶液中c(NaOH)增大,原料室中B(OH)4通过阴膜进入产品室,b极室中氢离子通过阳膜进入产品室,B(OH)4、H发生反应生成H3BO3;a、b电极反应式分别为2H2O+2e===H2↑+2OH、2H2O-4e===O2↑+4H,理论上每生成1 mol产品,b极生成1 mol H、a极生成0.5 mol H2。
6.(2018·太原质检)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是( )
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A.Zn与电源的负极相连 B.ZnC2O4在交换膜右侧生成
通电
C.电解的总反应为2CO2+Zn=====ZnC2O4 D.通入11.2 L CO2时,转移0.5 mol电子 答案 C
解析 电解过程中Zn被氧化,做阳极,所以Zn与电源的正极相连,A错误;Zn透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O4形成ZnC2O4,B错误;没有给出气体所处的温度和压强,D错误。
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题组三 应用电解原理治理污染
7.某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置,进行果品的安全生产,解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是( )
A.a为直流电源的负极,与之相连的电极为阴极 B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.“酸性水”具有强氧化性,能够杀菌 D.阴极反应式为H2O+2e===H2↑+O 答案 C
解析 由“碱性水”可推知b为直流电源的负极,a为直流电源的正极,A项错误;右侧生成OH,K穿过离子交换膜移到右侧,即该离子交换膜为阳离子交换膜,B项错误;阳极反应为2Cl-2e===Cl2↑,Cl2+H2O===HCl+HClO,故“酸性水”中含HClO,具有强氧化性,能杀菌,C项正确;水溶液中不可能存在O,D项错误。
8.(2018·湖北十堰调研)用铁和石墨作电极电解酸性废水,可将废水中的PO4以FePO4(不溶于水)的形式除去,其装置如图所示。
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下列说法中正确的是( )
A.若X、Y电极材料连接反了,则仍可将废水中的PO4除去 B.X极为石墨,该电极上发生氧化反应 C.电解过程中Y极周围溶液的pH减小
D.电解时废水中会发生反应:4Fe+O2+4H+4PO4===4FePO4↓+2H2O 答案 D
解析 根据题意分析,X电极材料为铁,Y电极材料为石墨,若X、Y电极材料连接反了,铁就不能失电子变为离子,也就不能生成FePO4,A项错误;Y电极材料为石墨,该电极发生还原反应,B项错误;电解过程中Y极上发生的反应为O2+4e+4H===2H2O,氢离子浓度减小,溶液的pH变大,C项错误;铁在阳极失电子变为Fe,通入的氧气把Fe氧化为Fe,Fe
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