【注意】
在惰性电极的条件下,电解电解质溶液有三种类型。
①电解水。
电解质所提供的阴、阳离子的放电能力均比H+或OH-弱(如H2SO4、KNO3等),实质上是电解水。
②电解溶质。
电解质所提供的阴、阳离子的放电能力均比H+或OH-强(如CuCl2溶液等),实质上是电解溶质。
③混合电解。
像NaCl、CuSO4、AgNO3等水溶液中,组成电解质的阴、阳离子一个比H+强或弱,另一个比OH-弱或强,则电解时,水和溶质均部分参加电解,因此被称为混合电解。
4、电解原理的应用
(1)电镀
利用电解原理在金属(或非金属)制品表面沉积一薄层其他金属的过程叫电镀。
电镀的条件:
a.镀件作阴极。
b.镀层金属作阳极。
c.含镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。
如:
在Fe片上镀Cu。
Fe→阴极,Cu→阳极,含Cu2+的电解液→电镀液。
(2)电解饱和食盐水(氯碱工业)、电解制铝、电解精炼铜等。
a.电解饱和食盐水制取氯气和烧碱
阳极(石墨):
2Cl--2e-→Cl2↑
阴极(铁):
2H++2e-→H2↑
总反应:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
b.电解制铝
总反应:
2A12O3(熔融)
4A1+3O2↑
c.电解精炼铜
阳极——粗铜
阴极——纯铜
电解质溶液——含Cu2+的溶液(如CuSO4、CuCl2等)。
二、典型例题与疑难解析
【例题1】铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中,锌片是(1
(A)阴极(B)正极(C)阳极(D)负极
【解析】原电池的两极被称作正极、负极,它们是由各自的金属活泼性来决定的,活泼性较强的金属易失电子,发生氧化反应,作负极,活泼性较差的金属或非金属作正极。
而电解池的两极被称作阴极、阳极,它们是由各自所连接的电源电极所决定的,与电源负极相连的为阴极,与电源正极相连的为阳极。
本题中所描述的装置为原电池,且Zn比Cu活泼,故锌片作负极。
答案:
D
【例题2】银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它是一种可充电电池,它的充放电过程可以表示为:
2Ag+Zn(OH)2
Ag2O+Zn+H2O。
在此电池放电时,负极上发生反应的物质是()
(A)Ag(B)Zn(OH)2(C)Ag2O(D)Zn
【解析】对于可充电电池来说,当充电时,该电池是作为电解池,当放电时,该电池是作为原电池。
题设中要求放电时的情况,即该电池作为原电池时,则在电极上参加反应的是Ag2O和Zn,又因负极上反应是为失电子、化合价升高的氧化反应,所以,在负极上发生反应的物质应是Zn,故(D)选项正确。
答案:
D
【例题3】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
【解析】本题中的装置是电解池,而且是由铂和石墨作电极,两者均为惰性电极。
由题意可知,铅笔能写红色的字,主要是因为产生NaOH使酚酞变红的原因,故铅笔这一极为阴极(2H++2e-→H2↑),发生还原反应,a为电源的负极,而铂片则作为电解池的阳极(2Cl--2e-→Cl2↑),发生氧化反应,b为电源的正极。
答案:
D
【例题4】关于如图所示装置的叙述,正确的是()
(A)铜是阳极,铜片上有气泡产生
(B)铜片质量逐渐减少
(C)电流从锌片经导线流向铜片
(D)氢离子在铜片表面被还原
【解析】由图可知,该装置是铜锌原电池装置。
金属锌比铜活泼,故金属锌作为原电池的负极,金属铜是正极,锌片失去电子变成锌离子,电子由锌片经导线流向铜片,电流的方向则与之相反,在铜片的表面发生如下反应:
2H++2e-→H2↑,而铜本身质量不发生变化。
答案:
D
三、课堂练习
1.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生气泡的是()。
2.右图所示装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。
由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可成立的是()。
MNP
(A)ZnCu稀H2SO4
(B)CuFe稀盐酸
(C)AgZnAgNO3溶液
(D)ZnFeFe(NO3)3溶液
3.如图所示各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时,由快到慢的顺序是()。
(A)(4)>
(2)>
(1)>(3)(B)
(2)>
(1)>(3)>(4)
(C)(4)>
(2)>(3)>
(1)(D)(3)>
(2)>(4)>(11
4.为防止轮船船体的腐蚀,应在船壳水线以下位置嵌上一定数量的()。
(A)铜块(B)铅块(C)锌块(D)钠块
5.下列叙述中不正确的是()。
(A)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍(B)钢铁在干燥的空气里不易腐蚀
(C)用铝质铆钉铆接铁板,铁板易被腐蚀(D)原电池中电子由正极流入负极
6.下列变化中,属于原电池反应的是()。
(A)在空气中铝表面迅速氧化形成保护层
(B)白铁表面有破损时,也能阻止铁被氧化
(C)红热的铁丝与水接触,表面形成蓝黑色的保护层
(D)铁与稀H2SO4反应时,加入少量CuSO4溶液可使反应加速
7.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的办法必须要实行,其首要原因是()。
(A)利用电池外壳的金属材料
(B)防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对水源、土壤的污染
(c)电池中渗泄的电解液会腐蚀其他物品
(D)回收其中的石墨电极
8.电解CuCl2和NaCl的混合溶液,阴极和阳极上分别析出的物质是()。
(A)H2和Cl2(B)Cu和C12(C)H2和O2(D)Cu和O2
9.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重ng时,在阳极上同时产生6L氧气(标准状况),从而可知M的相对原子质量为()。
(A)
ax(B)
ax(c)
ax(D)
ax
10.将两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解,当电解液的pH从6.0变为3.0时(设阴极没有H2放出,且电解液体积不变),电极上析出银的质量是()。
(A)27mg(B)54mg(C)108mg(D)216mg
11.下列关于铜电极的叙述正确的是()
(A)铜—锌原电池中,铜是正极
(B)用电解法精炼粗铜时,粗铜作阴极
(C)在镀件上电镀铜时,可用金属铜作阳极
(D)电解稀硫酸制H2、O2时,铜作阳极
12.在外界提供相同电量的条件下,Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e-→Cu或Ag++e-→Ag在电极上放电,若析出铜的质量为1.92g,则析出银的质量为()。
(A)1.62g(B)6.48g(C)3.24g(D)12.96g
13.将分别盛有熔融的KCl、MgCl2、A1C13的3个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比是()。
(A)1:
2:
3(B)3:
2:
1(C)6:
3:
1(D)6:
3:
2
14.在U形管中电解有酚酞的饱和食盐水,有一电极附近的溶液先变红色,与该极相连的是电源的()。
(A)正极(B)负极(C)阳极(D)阴极
15.将含有1molCu(NO3)2和1molNaCl的水溶液1L,用惰性电极电解一段时间后,在一电极上析出19.2gCu,此时在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)()。
(A)3.36L(B)5.6L(C)6.72L(D)13.44L
16.根据下图回答问题,并写出有关反应的化学方程式和电极反应式:
(1)此装置为_________池,其中Fe为_________极。
(2)Fe棒上的电极反应式为:
___________________________。
(3)Pt极上的电极反应式为:
___________________________。
17.我国首创的以铝一空气一海水为能源的新型海水标志灯已研制成功。
这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液,靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流,只要把该灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的闪光,其能量比干电池高20~50倍。
试推测这种新型电池可能的基本结构:
_________是负极,_________是正极。
负极电极反应为:
___________________________,正极电极反应为:
___________________________。
18.锌板和铜板用导线相连后浸入稀硫酸中,形成的原电池工作一段时间后,锌板质量减少6.5克,
试求:
(1)可收集氢气于标准状况下体积是多少毫升?
(2)此时通过导线的电量为多少库仑?
(e-=1.6×10-19库仑)
19.工业上为了处置含有Cr2O72-的酸性工业废水,采用如下处理方法:
往工业废水中加入适量的食盐(NaCl),然后以铁为电极通直流电进行电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3生成,废水可达排放标准。
简要回答下列问题:
(1)分别写出两极上的电极方程式:
阳极:
___________________________;阴极:
___________________________。
(2)写出Cr2O72-变为Cr3+的离子方程式:
___________________________。
(3)能否用石墨代替铁电极_________,原因是____________________________________。
(4)工业废水由酸性变为碱性的原因是____________________________________。
20.如下图所示的装置,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。
接通电源后,向乙中滴入酚酞溶液,在F极附近显红色。
试回答下列问题:
(1)A是外加电源的_________极,B是_________极。
(2)甲是什么装置?
写出甲中的电极反应式和电解反应的总反应方程式:
________________________________________________________________________。
(3)收集乙装置中产生的气体,则阴极和阳极产生的气体在相同状况下体积比为:
_________。
(4)欲用丙装置给铜件镀银,铜件应是_________(填“G”或“H”)极,电镀液是_________溶液。
(5)装置丁是什么装置?
可以观察到什么现象?
可以说明什么问题?
____
21.氯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“降低”)。
(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_________。
(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__________________。
(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,电解池分隔为阳极区和阴极区,以防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,C12与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为:
_____________________________________________。
四、课后作业
1.下列叙述中正确的是()。
(A)原电池的负极得电子,发生还原反应
(B)原电池中较活泼的金属做正极
(C)原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成
(D)原电池中发生氧化反应的电极是负极
2.某原电池的总反应离子方程式是Zn+Cu2+→Zn2++Cu,该原电池的组成可以是下列中的:
()。
电解质溶液正极负极
(A)CuCl2ZnCu
(B)CuCl2CuZn
(C)ZnCl2ZnCu
(D)ZnCl2CuZn
3.氢氧燃料电池的燃料为H2,氧化剂为O2,电极是多孔的镍板,电解液是30%的KOH溶液,有关叙述不正确的是()。
(A)负极反应:
2H2+4OH--4e-→4H2O
(B)电池工作时,OH-向正极移动
(C)正极反应:
O2+2H2O+4e-→4OH-
(D)原电池中一定量H2完全反应产生的能量理论上等于等量H2在O2中燃烧放出的热量
4.把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀H2SO4中,用导线两两相连,可以组成各种原电池。
若a、b相连,a为负极;c、d相连,c为负极;a、c相连,c为正极;b、d相连,b为正极。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为()。
(A)a>b>c>d(B)a>c>d>b
(C)c>a>b>d(D)b>d>c>a
5.某原电池总反应为2Fe3++Fe→3Fe2+,不能实现该反应的原电池是()。
(A)正极为铜,负极为铁,电解液为FeCl3溶液
(B)正极为石墨,负极为铁,电解液为Fe(NO3)3溶液
(C)正极为铁,负极为锌,电解液为Fe2(SO4)3溶液
(D)正极为银,负极为铁,电解液为硫酸铜溶液
6.关于右图装置的有关叙述正确的是()。
(A)这是电解NaOH溶液的装置
(B)这是一个原电池的装置
(C)Pt为正极,其电极反应为:
O2+2H2O+4e→4OH-
(D)Zn为阳极,其电极反应为:
Zn-2e+2OH-→Zn(OH)2
7.下列叙述中正确的是()。
(A)用铝铆钉来铆接铁板,铁板更易生锈
(B)马口铁(镀锡铁皮)镀层破损后,电化腐蚀时铁是正极
(C)白铁皮(镀锌铁皮)比马口铁不耐腐蚀
(D)为了不让钢闸门在水中受腐蚀,可将其连在直流电源的负极上
8.用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一种物质(中括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是()。
(A)CuCl2[CuSO4](B)NaOH[Na2O]
(C)NaCl[HCl](D)CuSO4[Cu(OH)2]
9.如图所示的装置,工作一段时间后溶液浓度减小,pH也减小的是()。
(A)②③④⑤(B)③④⑤(C)只有③(D)只有④
10.右图x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极质量增加,b极处有无色无气味的气体放出,符合这一情况的是()。
a极
b极
x电极
Z溶液
(A)
锌
石墨
负极
CuSO4
(B)
石墨
石墨
负极
NaOH
(C)
银
铁
正极
AgNO3
(D)
铜
石墨
正极
(2)文化优势CuCl2
11.用石墨电极电解含少量NaOH的500mL食盐水,当阴极产生5600mL(标况)气体时,停止通电,此时溶液中尚剩余NaCl,若电解前溶液pH=8,则电解后溶液的pH值最接近于(设电解前后溶液体积不变)()。
(A)11(B)12(C)13(D)14
在现代文化影响下,当今大学生对新鲜事物是最为敏感的群体,他们最渴望为社会主流承认又最喜欢标新立异,他们追随时尚,同时也在制造时尚。
“DIY自制饰品”已成为一种时尚的生活方式和态度。
在“DIY自制饰品”过程中实现自己的个性化追求,这在年轻的学生一代中尤为突出。
“DIY自制饰品”的形式多种多样,对于动手能力强的学生来说更受欢迎。
12.在铁制品上镀以一定厚度的锌层,以下案设计正确的是()。
(A)锌作阳极,镀件作阴极,溶液中含有Zn2+
(B)铂作阴极,镀件作阳极,溶液中含有Zn2+
(C)铁作阳极,镀件作阴极,溶液中含有Fe2+’
我们认为:
创业是一个整合的过程,它需要合作、互助。
大学生创业“独木难支”。
在知识经济时代,事业的成功来自于合作,团队精神。
创业更能培养了我们的团队精神。
我们一个集体的智慧、力量一定能够展示我们当代大学生的耐心.勇气和坚强的毅力。
能够努力克服自身的弱点,取得创业的成功。
(D)锌作阴极,镀件作阳极,溶液中含有Zn2+
13.用惰性电极和串联电路电解下列物质:
①HCl,②NaNO3,③CuCl2,④AgNO3,在相同时间内生成气体的总体积(相同状态),在理论上由多到少的顺序是()。
(A)①②③④(B)④③②①(C)①③②④(D)③④①②
(一)上海的经济环境对饰品消费的影响14.若用纯锌棒和石墨为电极,氯化铵溶液为电解质,制成图示的化学电源,试回答:
(1)石墨为_________极,锌为_________极。
(2)电子转移方向是由_________极经导线转移至_________极。
2003年,上海市人均GDP按户籍人口计算就达到46700元,是1995年的2.5倍;居民家庭人均月可支配收入为14867元,是1995年的2.1倍。
收入不断增加的同时,居民的消费支出也在增加。
2003年上海居民人均消费支出为11040元,其中服务性消费支出为3369元,是1995年的3.6倍。
(3)此化学电源工作时,可观察到的现象为:
___________________________。
(4)写出电极反应式:
(3)年龄优势锌极为:
___________________________。
(2)物品的独一无二石墨极为:
___________________________。
(1)价格低15.炭棒和铜棒用导线相连浸入0.1moL/L100mLFeCl3溶液中,当溶液中。
Fe3+全部变成Fe2+时,溶液中的c(Cu2+)为多少?
(假设溶液体积不变)
在现代文化影响下,当今大学生对新鲜事物是最为敏感的群体,他们最渴望为社会主流承认又最喜欢标新立异,他们追随时尚,同时也在制造时尚。
“DIY自制饰品”已成为一种时尚的生活方式和态度。
在“DIY自制饰品”过程中实现自己的个性化追求,这在年轻的学生一代中尤为突出。
“DIY自制饰品”的形式多种多样,对于动手能力强的学生来说更受欢迎。
16.从H+、Cl-、Ag+、SO42-、NO3-各离子中,选出适当的离子组成电解质溶液,对该溶液用惰性电极进行电解。
(1)若阴极放出氢气,阳极放出氧气,所选用的电解质名称是_________,反应的化学方程式为___________________________。
众上所述,我们认为:
我们的创意小屋计划或许虽然会有很多的挑战和困难,但我们会吸取和借鉴“漂亮女生”和“碧芝”的成功经验,在产品的质量和创意上多下工夫,使自己的产品能领导潮流,领