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電解原理 1．氫氧化鋰是制取鋰和鋰的化合物的原料，用電解法制備氫氧化鋰的工作原理如圖所示，下列敘述不正確的是 A．b極附近溶液的pH增大 B．a(chǎn)極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O?4e?=== O2↑+4H+ C．該法制備LiOH還可得到硫酸和氫氣等產(chǎn)品 D．當(dāng)電路中通過1 mol電子時(shí)，可得到2 molLiOH 【答案】D 【解析】A．電解池工作時(shí)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，則b為陰極，H+在其表面得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極反應(yīng)為2H2O+2e?===H2+2OH?，故A正確；B．a(chǎn)極為電解池的陽(yáng)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O?4e?=== O2↑+4H+，故B正確；C．電解池中除獲得LiOH外，在陽(yáng)極還獲得硫酸，陰極獲得氫氣，故C正確；D．當(dāng)電路中通過1 mol電子時(shí)，生成的氫氣是0.5 mol，可得到1 mol LiOH，故D錯(cuò)誤；答案為D。 【名師點(diǎn)睛】分析電解過程的思維程序：①首先判斷陰陽(yáng)極，分析陽(yáng)極材料是惰性電極還是活性電極。②再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰陽(yáng)離子兩組。③然后排出陰陽(yáng)離子的放電順序：陰極：陽(yáng)離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+；陽(yáng)極：活潑電極>S2?>I?>Br?>Cl?>OH?。 2．按圖所示實(shí)驗(yàn)，若x軸表示流入陰極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可表示 ①c(Ag+)②c()③a棒的質(zhì)量④b棒的質(zhì)量?、萑芤旱膒H A．①③ B．③④ C．①②④ D．①②⑤ 【答案】D 【解析】本題考查電鍍知識(shí)，陽(yáng)極：Ag?e?===Ag+，b棒質(zhì)量減?。魂帢O：Ag++e?===Ag，a棒質(zhì)量增大，電解質(zhì)溶液濃度不變，故選D。 3．用如圖所示裝置除去含CN?、Cl?廢水中的CN?時(shí)，控制溶液pH為9-10，陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO?將CN?氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是 A．用石墨作陽(yáng)極，鐵作陰極 B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：Cl?+2OH? ?2e?===ClO?+H2O C．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O+2e?===H2↑+2OH? D．除去CN?的反應(yīng)：2CN?+5ClO?+2H+===N2↑+2CO2↑+5Cl?+H2O 【答案】D 【解析】A．陽(yáng)極要產(chǎn)生ClO?，則鐵只能作陰極，不能作陽(yáng)極，否則就是鐵失電子，A正確；B．陽(yáng)極是Cl?失電子產(chǎn)生ClO?，電極反應(yīng)式為 ：Cl?+2OH??2e?===ClO?+H2O，B正確；C．陰極是H+產(chǎn)生H2，堿性溶液，故陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e?===H2↑+2OH?，C正確；D．溶液為堿性，方程式應(yīng)為2CN?+5ClO?+H2O===N2↑+2CO2↑+5Cl?+2OH?。選D。 4．用電解尿素的堿性溶液制氫氣的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是 A．為增強(qiáng)導(dǎo)電性，可用金屬銅作陽(yáng)極 B．電解過程中陰、陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為3∶1 C．陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e?===H2+2OH? D．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：CO(NH2)2?6e?+8OH?===CO32?+N2+6H2O 【答案】A 【解析】A．如用金屬銅作電解池的陽(yáng)極，則陽(yáng)極本身要發(fā)生氧化反應(yīng)，影響電解的目的，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)電子守恒，電解過程中陰產(chǎn)生的H2、陽(yáng)極產(chǎn)生的N2的物質(zhì)的量之比為3∶1，故B正確；C．陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣的電極反應(yīng)式為2H2O+2e?===H2↑+2OH?，故C正確；D．陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)得到N2的電極反應(yīng)式為CO(NH2)2?6e?+8OH?===CO32?+N2+6H2O，故D正確；答案為A。 5、如圖X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色色斑向d端擴(kuò)散。下列判斷正確的是 A．濾紙上c點(diǎn)附近會(huì)變紅色 B．Cu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大 C．燒杯中溶液的pH增大 D．燒杯中向Cu電極定向移動(dòng) 【答案】A 【解析】由圖可知，該裝置為電解裝置，由通電后Y中央的紫紅色色斑向d端擴(kuò)散知，d為陽(yáng)極(向陽(yáng)極移動(dòng))，b為電源的正極，a為電源的負(fù)極。Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，c點(diǎn)H+放電，則OH?濃度增大，所以濾紙上c點(diǎn)附近會(huì)變紅色，故A項(xiàng)正確；Cu電極上Cu2+得到電子生成Cu，Pt電極上OH?失去電子，故Cu電極質(zhì)量增大，Pt電極質(zhì)量不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Pt電極上OH?失去電子，故燒杯中溶液的pH減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu電極為陰極，Pt電極為陽(yáng)極，燒杯中向Pt電極定向移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 ②要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且應(yīng)注明條件“電解”。 ③電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中H+、OH?之后的離子一般不參與放電。 6．（1）用惰性電極電解AgNO3溶液： 陽(yáng)極反應(yīng)式________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式____________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式_____________________________________________________。 （2）用Al作電極電解NaOH溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式__________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式__________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式_____________________________________________________。 （3）MnO2可作超級(jí)電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是___________________________________________________。 （4）將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖所示的電解池的陽(yáng)極區(qū)進(jìn)行電解。電解過程中陽(yáng)極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)： S2－－2e－===S （n－1）S＋S2－===S ①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：________________________________________________。 ②電解后陽(yáng)極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成_____________________________________________。 答案（1）4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ （2）2Al－6e－＋8OH－===2[Al（OH）4]－＋4H2O 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－或6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋2OH－＋2H2O3H2↑＋2[Al（OH）4]－ （3）Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋ （4）①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ②S＋2H＋===（n－1）S↓＋H2S↑ 7、最新研究發(fā)現(xiàn)，用隔膜電解法處理高濃度乙醛廢水具有工藝流程簡(jiǎn)單、電耗較低等優(yōu)點(diǎn)，其原理是使乙醛分別在陰、陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸，總反應(yīng)為2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH。實(shí)驗(yàn)室中，以一定濃度的乙醛—Na2SO4溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置示意圖如圖所示。 (1)若以甲烷燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極應(yīng)通入____(填化學(xué)式)氣體。 (2)電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產(chǎn)生無色氣體。電極反應(yīng)如下： 陽(yáng)極：①4OH??4e?===O2↑+2H2O； ②________________________。 陰極：①________________________； ②CH3CHO+2e?+2H2O===CH3CH2OH+2OH?。 (3)電解過程中Na2SO4的物質(zhì)的量______(填“增大”“減小”或“不變”)。 (4)已知：乙醛、乙醇的沸點(diǎn)分別為20.8 ℃、78.4 ℃。從電解后陰極區(qū)的溶液中分離出乙醇粗品的方法是________________________。 (5)在實(shí)際工藝處理中，陰極區(qū)乙醛的去除率可達(dá)60%。若在兩極區(qū)分別注入1 m3乙醛的含量為3 000 mg/L的廢水，可得到乙醇________kg(計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位)。 【答案】(1) CH4 (2)CH3CHO+H2O?2e?===CH3COOH+2H+ 2H++2e?===H2或2H2O+2e?===H2↑+2OH? (3)不變 (4)蒸餾 (5)1.9 【解析】(1)電解池的陰極與電源的負(fù)極相連，故b為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入的氣體應(yīng)是CH4。 (2)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，故此處CH3CHO被氧化為CH3COOH，電極反應(yīng)式為CH3CHO+H2O?2e?===CH3COOH+2H+。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氣體應(yīng)是H2O電離產(chǎn)生的H+放電：2H++2e?===H2↑。 (3)電解過程中，Na+、均沒有損耗，所以Na2SO4的物質(zhì)的量不變。 (4)用蒸餾的方法分離兩種沸點(diǎn)相差較大且互溶的液體。 (5)廢水中CH3CHO的質(zhì)量為3g/L1 000 L=3 kg 由關(guān)系式CH3CHO～CH3CH2OH 44 46 3kg60%m m=1.9kg