第04讲-电解原理的应用(教师版).docx

第04讲 电解原理的应用
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课程标准
课标解读
1．运用电解原理分析电解食盐水、铜的电解精炼，以及电镀的内容。
2．了解电解原理的应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献。
1．通过运用电解的原理分析食盐水的电解、铜的精炼，了解这些比较复杂体系中所发生的反应以及电解的使用价值。建立电池与电解相统一的电化学认识模型。
2．通过活动探究，提高实验能力和分析能力
3．通过学习电镀的内容，了解具有一定特殊性的、电解原理的另一种应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献。
知识精讲

知识点01 电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
1．装置

2．现象

（1）阳极上：产生黄绿色气体。
（2）阴极上：产生无色气体，溶液变红色。
3．原理分析及电极反应
（1）离子移向：Cl－、OH－移向阳极，Na+、H+移向阴极。
（2）阳极反应
①阳极离子放电顺序：Cl－＞OH－。
②电极反应：2Cl－－2e－＝Cl2↑，氧化反应。
（3）阴极反应
①阴极离子放电顺序：H+＞Na+。
②电极反应：2H++2e－＝H2↑，还原反应。
3．电解方程式
（1）化学方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。
（2）离子方程式：2Cl－+2H2O2OH－+Cl2↑+H2↑。
【即学即练1】某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是（ ）。

A．铜电极附近观察到黄绿色气体
B．石墨电极附近溶液呈红色
C．溶液中的Na+向石墨电极移动
D．铜电极上发生还原反应
【解析】选D。根据电解饱和食盐水的装置，如果通电后两极均有气泡产生，则金属铜电极一定是阴极，该极上的反应：2H++2e－＝H2↑，阳极上是氯离子失电子，发生的电极反应为：2Cl－－2e－＝Cl2↑。金属铜电极一定是阴极，该极上的反应为2H++2e－＝H2↑，铜电极附近观察到无色气体，故A错误；石墨电极是阳极，该电极附近发生的电极反应为：2Cl－－2e－＝Cl2↑，可以观察到黄绿色气体产生，故B错误；电解池中，阳离子移向阴极，即移向铜电极，故C错误；金属铜电极是阴极，该极上的反应为2H++2e－＝H2↑，属于还原反应，故D正确。
知识点02 铜的电解精炼
1．装置

2．粗铜成分
（1）主要成分：Cu。
（2）杂质金属
①比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等。
②比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等。
3．电极反应

【特别提醒】
（1）粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极改变的质量不相等，但两电极通过的电量相等。
（2）电解过程中，阴离子浓度不变，Cu2+浓度减小，Fe2+、Zn2+、Ni2+浓度增大。
【即学即练2】以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是（ ）。
A．电能全部转化为化学能
B．粗铜接电源正极，发生还原反应
C．溶液中Cu2+向阳极移动
D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
【解析】选D。粗铜的电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，A错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，B错误；溶液中的Cu2+向阴极移动，C错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收，D正确。
知识点03 电镀
1．定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。
2．目的：增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。
3．电镀原理
（1）装置

①电极材料：阳极：铜片；阴极：铁钉
②电镀液：CuSO4溶液
（2）电极反应
①阳极：Cu－2e－＝Cu2+
②阴极：Cu2++2e－＝Cu
3．电镀的特点：“一多、一少、一不变”。
（1）一多：是指阴极上有镀层金属沉积；
（2）一少：是指阳极上有镀层金属溶解；
（3）一不变：是指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。
【即学即练3】在铁制品上镀上一定厚度的银层，以下设计方案正确的是（ ）。
A．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有银离子
B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子
C．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有亚铁离子
D．银作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子
【解析】选A。应选镀层金属银作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属Ag+的溶液作电镀液，即A项正确。
能力拓展

考法01 电解原理的应用
【典例1】（2022·山东省等级考）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2（s）转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是（ ）。

A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为LiCoO2+e－+2H2O＝Li++Co2++4OH－
D．若甲室Co2+减少200mg，乙室Co2+增加300mg，则此时已进行过溶液转移
【解析】选BD。电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO－失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH－，乙室电极反应式为：LiCoO2+e－+4H+＝Li++Co2++2H2O，C错误；若甲室Co2+减少200mg，电子转移物质的量为n（e－）＝×2＝0.0068mol，乙室Co2+增加300mg，转移电子的物质的量为n（e－）＝×1＝0.0051mol，说明此时已进行过溶液转移，D正确。
【知识拓展】电解原理的应用
1．工业电解饱和食盐水制取烧碱
工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜而阴离子不能通过。
如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。

2．铜的电解精炼与电镀铜对比

电解精炼铜
电镀铜
电极材料
阴极
精铜
镀件
阳极
粗铜
纯铜
电极反
应式
阳极
Cu（粗铜）－2e－＝Cu2+等
Cu－2e－＝Cu2+
阴极
Cu2++2e－＝Cu（精铜）
Cu2++2e－＝Cu
电解质溶液
浓度的变化
Cu2+减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液
电解质溶液成分及浓度均不变
考法02 电解的有关计算
【典例2】（2021·深圳市龙岗区高二期末检测）科学家设计如下装置获取氢能源和电能。其中，a为Pt电极，电解质溶液为1moL•L－1KOH溶液（已知：Q＝nF，F为法拉第常量，F＝96500C•mol－1）。下列说法错误的是（ ）。

A．当K和K1相连接时，b处电极反应为Ni（OH）2－e－+OH－＝NiOOH+H2O
B．当K和K2相连接时，溶液中的OH－向c电极迁移
C．该设计实现了Ni（OH）2电极的循环使用
D．理论上，每生成1molH2可有助于电池最多产生1.93×104C的电量
【解析】选D。当K和K1相连接时，该装置是电解池，b处为阳极，Ni（OH）2失电子生成NiOOH，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：Ni（OH）2－e－+OH－＝NiOOH+H2O，故A正确；当K和K2相连接时，该装置是原电池，c处Zn失电子生成ZnO22－，c为负极，溶液中的阴离子OH－向负极移动，故B正确；由图可知，该设计实现了Ni（OH）2电极的循环使用，故C正确；每生成1molH2，转移2mol电子，故Q＝nF＝2mol×96500C•mol－1＝1.93×105C，故D错误。
【知识拓展】
1．根据电子守恒法计算
用于串联电路中各电极产物的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。
2．根据总反应方程式计算
先写电极反应式，再写总反应方程式，最后根据总反应方程式计算。
3．根据关系式计算
根据电子得失相等找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。
分层提分

题组A 基础过关练
1．（2021·上海浦东区高二期中检测）某同学设计如图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是（ ）。

A．石墨电极与直流电源负极相连
B．用湿润淀粉KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色
C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na+向石墨电极迁移
D．铜电极的反应式为2H++2e－H2↑
【解析】选D。若Cu电极所连的是直流电源的正极，则Cu是阳极，电极反应式为Cu－2e－Cu2+，不符合氯碱工业原理，故石墨电极与直流电源正极相连，A项错误；阴极（Cu极）反应为2H++2e－H2↑，阳极（C极）反应为2Cl－－2e－Cl2↑，故用湿润淀粉KI试纸在石墨电极附近检验气体，试纸变蓝，发生反应Cl2+2KI2KCl+I2，故B项错误、D项正确；Cu电极附近H+减少生成OH－，Na+向Cu电极迁移，故C项错误。
2．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是（ ）。
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－＝Cu2+
D．阴极反应都只有Cu2++2e－＝Cu
【解析】选D。A项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，若有比铜活泼的金属杂质（如锌），则阳极还会发生Zn－2e－＝Zn2+的反应。
3．（2021•广西南宁高二期末检测）某化学小组进行电化学研究，甲同学设计如图所示装置，乙同学利用甲同学的装置和桌面上其他的药品与材料，不能完成的实验是（ ）。

A．使甲同学装置中的正极变为负极
B．设计一个新的原电池
C．在石墨电极上镀锌
D．使锌电极被保护
【解析】选C。装置甲是原电池，锌做负极，铜作正极，若将锌换成石墨，电解质换成硝酸银溶液时，即铜变成负极，故A不选；将铝、石墨和硝酸银组成一个新的原电池，故B不选；因为只有硫酸铜和硝酸银2种电解质溶液，并且铜离子和银离子的氧化性都比锌离子强，所以不可能析出锌，故C选；将锌与铝组合形成原电池，锌作正极被保护，故D不选。
4．（2021·河北迁安高二检测）用石墨做电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是（ ）。

A．逸出气体的体积：A电极＜B电极
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
【解析】选D。SO42－、OH－移向B电极，在B电极OH－放电，产生O2，B电极附近c（H+）＞c（OH－），石蕊溶液变红，Na+、H+移向A电极，在A电极H+放电产生H2，A电极附近c（OH－）＞c（H+），石蕊溶液变蓝，C项错误、D项正确；A电极产生的气体体积大于B电极，A项错误；两种气体均为无色无味的气体，B项错误。
5．（2021·宁波高二检测）电解CuCl2溶液时，如果阴极上有1.6g铜析出时，则阳极上产生气体在标准状况下的体积是（ ）。
A．0.28L B．0.56L C．0.14L D．11.2L
【解析】选B。电解CuCl2溶液时，阳极氯离子放电生成氯气，阴极铜离子放电析出铜。n（Cu）＝＝0025mol，根据Cu2++2e－＝Cu和2Cl－－2e－Cl2↑知。根据得失电子守恒可知Cu~2e－~Cl2，生成Cl2的物质的量是0.025mol，其体积为V（Cl2）＝0.025mol×22.4L·mol－1＝0.56L。
6．下列关于实验现象的描述不正确的是（ ）。
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
【解析】选C。本题考查电化学知识，涉及到原电池、电解、电镀等多方面知识。涵盖内容比较广，能够考查考生知识的全面性和综合性。选项A：把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，即可构成Cu－Fe原电池。由于铁比铜金属性强，所以铁失去电子做负极，铜片做正极，氢离子在铜片上得电子，发生还原反应，放出氢气，所以铜片表面出现气泡。选项B：是一个电解池，阳极发生氧化反应：Zn－2e－＝Zn2+，阴极发生还原反应。Zn2++2e－＝Zn，因此实际上就是电镀，做阴极的铁片为镀件，其表面镀上一层锌。选项C：由于Fe3+的氧化性较强，可将 Cu氧化，而自身被还原为Fe2+，2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+。但不能生成单质铁。选项D．纯锌与盐酸的反应速率较慢，当滴入几滴CuCl2溶液后，可发生：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu的反应，这时在锌的表面会附着上铜，这样就可以构成Cu－Zn原电池而发生电化学反应，锌做原电池的负极：Zn－2e－＝Zn2+，铜做原电池的正极：2H++2e－＝H2↑。由于可构成无数个微电池，大大加快了反应速率。
7．（2021·邯郸高二检测）电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：①电解池中X极上的电极反应式为____在X极附近观察到的现象是__________________。②Y电极上的电极反应式为_________________，检验该电极反应产物的方法是___________________________。
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是________，电极反应式为___________。②Y电极的材料是__________________，电极反应式为__________________。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
【解析】与电源正极相连的电极为阳极，发生氧化反应。与电源负极相连的电极为阴极，发生还原反应；分析题意，X作阴极，溶液中的H+在X极放电，产生H2，电极反应为2H++2e－＝H2↑，由于H+减少，破坏水的电离平衡，使X极附近存在大量OH－使滴有酚酞的溶液变红色。Y作阳极，发生的反应为2Cl－－2e－＝Cl2↑，利用湿润的KI－淀粉试纸变蓝色，可以检验Cl2的存在。（2）若用电解方法，精炼粗铜，即得到纯度更高的铜单质；电解质溶液中必须含有Cu2+，发生Cu2++2e－＝Cu，还原反应；要求电极材料，X极为纯铜，Y极材料为粗铜，电极反应式：Cu－2e－＝Cu2+，氧化反应。
【答案】（1）①2H++2e－＝H2↑ 放出气体，溶液变红②2Cl－－2e－＝Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近观察试纸是否变蓝色
（2）①纯铜Cu2++2e－＝Cu②粗铜Cu－2e－＝Cu2+
8．如图所示，A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：

（1）电源A的a为________极。
（2）滤纸B上发生的总反应方程式为：______________。
（3）欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为：_________________，电极f上发生的反应为：_________________，槽中盛放的电镀液可以是________或________（只要求填两种电解质溶液）
【解析】B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，因此通电时发生反应2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，在阴极区生成H2和NaOH，将使此区域溶液变红色、在阳极区生成Cl2。因为c点显红色，故c极为阴极、d为阳极。电解池的阳极跟电源的正极相连，因此a为电源的正极、b为电源的负极。欲在电镀槽中铁上镀锌，要求金属锌做电镀槽的阳极、镀件铁做阴极、含有Zn2+电解质溶液做电镀液，因此e为金属锌发生ZnZn2++2e－。
【答案】（1）正 （2）2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3）Zn－2e－Zn2+；Zn2++2e－Zn；ZnSO4溶液或ZnCl2溶液
题组B 能力提升练
1．（2022·广东省等级考）以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中（ ）。
A．阴极发生的反应为Mg－2e－Mg2+
B．阴极上Al被氧化
C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
【解析】选C。阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。
2．某电化学装置如图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是（ ）。

A．溶液中电子从B极移向A极
B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c（Cu2+）保持不变
C．若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液pH增大
D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等
【解析】选D。电解质溶液通过离子移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸铜，该装置为电解法精炼铜，溶液中c（Cu2+略减小，故B错误；若A、B均为石墨电极，电解方程式是2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，则通电一段时间后，溶液pH减小，故C错误；根据电子守恒，阴极、阳极转移电子数一定相等，若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等，故D正确。
3．（北京市西城区2020－2021学年度高二第一学期期末）模拟铁制品镀铜的装置如图，下列说法正确的是（ ）。

A．a电极为铁制品
B．可用CuSO4溶液作电镀液
C．b电极上发生氧化反应
D．电镀过程中，理论上溶液中Cu2+浓度不断减小
【解析】选B。由图示分析可知：该装置为电解池。a为阳极发生氧化反应，b为阴极发生还原反应，所以a电极为铜，b电极为铁制品，故A错；为减少副反应发生的同时增加电镀液的导电性，所以应选CuSO4溶液作电镀液。选B；由A分析可知b电极为阴极，Cu2+在b电极上得到电子发生还原反应，故C错；Cu2+在阴极（b电极）得到电子被还原为Cu，Cu在阳极（a电极）被氧化为Cu2+，根据得失电子守恒可知，理论上溶液中Cu2+浓不变，故D错。
4．电解精炼铜的废液中含有大量的Cu2+和SO42－，下图为用双膜三室电沉积法采用惰性电极回收废液中铜的装置示意图。下列说法错误的是（ ）。

A．电极b为阴极
B．a极发生反应的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑
C．交换膜n为阴离子交换膜
D．若浓缩室得到1L0.5mol·L－1的Na2SO4溶液，则阴极可回收12.8g铜（不考虑副反应）
【解析】选D。由题图可知，Na+和SO42－透过交换膜进入浓缩室，由离子移动方向可知电极b为阴极，电极a为阳极，A说法正确；a极为阳极，电极上Cl－发生氧化反应生成Cl2，发生反应的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑，B说法正确；阴极区SO42－通过交换膜n进入浓缩室，故交换膜n为阴离子交换膜，C说法正确；若浓缩室得到1L0.5mol·L－1的Na2SO4溶液，则有0.4mol SO42－进入浓缩室，电路上有0.8mol电子通过，可析出0.4molCu，其质量为25.6g，D说法错误。
5．（2021·广东省茂名市高二下学期期末）研究发现，1100℃时，加入合适的熔盐电解质可直接电解SiO2，电解原理为SiO2Si+O2↑。利用下图装置电解SiO2（加热装置略去），得到的Si直接进入锌镁合金形成硅锌镁合金，再通过真空蒸馏除去锌镁得到高纯硅。下列说法不正确的是（ ）。

A．X极接正极
B．通入氩气的目的是防止高温时氧气氧化石墨电极
C．阳极反应为2O2－－4e－＝O2↑
D．当电路中通过0.4mol电子时，合金质量增加2.8g
【解析】选A。电解SiO2得到的Si直接进入锌镁合金形成硅锌镁合金，同时为防止与石墨坩埚作阳极使与之接触的合金放电，X极应接电源的负极，Y极应接电源的正极，故A错误；在阳极2O2－－4e－＝O2↑，产生氧气，防止高温时氧气氧化石墨电极，在阳极通入氩气，故B正确；阳极发生失电子的氧化反应，阳极电极反应为2O2－－4e－＝O2↑，故C正确；由阴极的电极反应Si4++4e－＝Si可知，当电路中通过0.4mol电子时，产生0.1molSi，即合金质量增加2.8g，故D正确。
6．（2021·福建省泉州市高二下学期期末）无金属薄碳电极（TCE）可利用天然木材为原料，经过碳化和活化处理制得。利用TCE电极电还原去除氮氧化物污染的原理如图所示。

下列说法正确的是（ ）。
A．Pt电极与电源负极相连
B．Pt电极附近溶液pH变大
C．TCE电极的反应式：2NO2+8H++8e－N2+4H2O
D．Pt电极生成标准状况2.24L气体，理论上能处理0.2mol NO2
【解析】选C。由题意得到，除去氮的氧化，则右侧二氧化氮生成氮气，故TCE电极与电源负极相连，Pt电极与电源正极相连，A错误；Pt电极的反应为2H2O－4e－O2↑+4H+，氢离子浓度增大，pH变小，B错误；TCE电极发生还原反应，电离方程式为：2NO2+8H++8e－N2+4H2O，C正确；Pt电极生成2.24L气体，其物质的量n（O2）＝＝0.1mol，根据2H2O－4e－O2↑+4H+可知转移电子的物质的量n（e－）＝0.4mol，再根据2NO2+8H++8e－N2+4H2O，可知消耗二氧化氮的物质的量n（NO2）＝0.1mol，D错误。
7．如图是氯碱工业的装置示意图，下列说法中正确的是（ ）。

A．该装置将化学能转化为电能
B．电极a是装置的负极，电极反应为2Cl－－2e－＝Cl2↑
C．装置中离子交换膜是阳离子交换膜
D．每转移1mol电子，出口②处可以收集到11.2L的氢气
【解析】选C。氯碱工业是电解饱和食盐水，是将电能转化为化学能的装置，属于电解池，故A错误；根据图示中离子的移动方向，电极a上氯离子放电，应该是电解池的阳极，故B错误；离子交换膜有选择性，根据图示，阳极区要排出淡盐水，因此，离子交换膜只能是阳离子交换膜，不能允许阴离子通过，故C正确；没有指明是否为标准状况，无法计算放出气体的体积，故D错误。
8．（2021·合肥高二检测）用铂电极电解盐R（NO3）n溶液，在阴极上析出m g R，在阳极上放出560mL气体（标准状况），则R的相对原子质量是（ ）。
A． B． C．20mn D．10mn
【解析】选D。n（O2）＝＝0.025mol，n（R）＝mol。由电极反应：4OH－4e－＝2H2O+O2↑，Rn++ne－＝R。根据电子守恒可得如下关系式：4R~nO2~4ne－，所以n（R）∶n（O2）＝4∶n＝mol∶0.025mol，解得M＝10mn。
9．电解铜箔是覆铜板（CCL）及印制电路板（PCB）制造的重要的材料，目前已经成为在电子整机产品中起到支撑、互连元器件作用的PCB的关键材料。电解铜箔制造的基本工艺过程如下图所示：

（1）制备电解液是将预处理好的铜料投入到溶铜罐中，在硫酸溶液中，通入氧气，经过一系列氧化反应过程，最终形成硫酸铜溶液，写出制备硫酸铜溶液的化学方程式_________________________________
（2）制备铜箔是采用由专用铁材制作的铁质表面辐筒作为阴极辘，以含银1%优质铅银合金（或者采用特殊涂层铁板）作为阳极，电解硫酸铜溶液。

①在上图方框中标出电源的正负极。
②写出电解硫酸铜水溶液阳极的电极反应方程式____________________。
（3）镀异种金属是在铜箔粗化层面上再镀一层其他金属，使铜表面不与基材直接接触，避免问题出现。目前所镀金属一般有锌，颜色为灰色，称为灰化处理。其主要过程为：
①铜箔镀锌前，先将铜片用砂纸磨光，再将铜片浸入氢氧化钠溶液中，最后以蒸馏水沖洗备用。用砂纸磨光的目的是__________________浸入氢氧化钠溶液的目的是____________________。
②请画出以硫酸锌溶液为电解质溶液在铜片镀锌的装置图。
【解析】（1）该反应为Cu、O2和硫酸的反应。（2）①以惰性电极电解硫酸铜溶液时，阳极产生氧气，阴极析出Cu，因此产生氧气的电极与电源正极相连。②电解硫酸铜水溶液时阳极为OH－放电。（3）①铜箔镀锌前，砂纸打磨是为了除去锈斑，碱液浸泡是为了除去油污。②铜片镀锌时锌片作为阳极，与电源正极相连，铜片作为阴极，与电源负极相连。
【答案】（1）2Cu+O2+2H2SO4＝2CuSO4+2H2O
（2）①②4OH－－4e－＝O2↑+2H2O
（3）①除去锈斑；去除油污 ②

10．（2021•四川广安高二期末检测）电化学技术在日常生活、化工生产、环境保护等方面都有重要研究和应用。

（1）有学者想以图1所示装置将CO2转化为重要的化工原料甲醇，电解质为稀硫酸，特殊电极材料不参与反应。A为CO2，B为H2，电池总反应式为CO2+3H2＝CH3OH+H2O。
①正极反应式为_________________________；
②反应时溶液中H+通过质子膜向_____（填“左”或“右”）槽移动；
（2）高铁酸酸钠（Na2FeO4）是一种新型净水剂，用电解法可以直接制取高铁酸钠，电解装置如图2所示。
①a为电池_____极（填“正”或“负”）；
②阳极的电极反应式为_______________________________；
③当制得99.6g高铁酸钠时，阳极区OH－的变化量为__________mol；
④你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由可能是_____。
A．高铁酸钠具有强氧化性，能消毒杀菌
B．高铁酸钠溶于水形成一种胶体，具有较强的吸附性
C．高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成Fe3+，水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质
【解析】（1）①A为CO2，B为H2，电池总反应式为CO2+3H2＝CH3OH+H2O，正极上是二氧化碳得电子发生还原反应，在氢离子参与下生成甲醇与水，电极反应式为CO2+6H++6e－＝CH3OH+H2O；②阳离子称向电池的正极，所以H+通过质子膜向正极，充入A（二氧化碳）的一极为正极，即H+通过质子膜向左槽移动；（2）①电解时，铁棒作阳极发生氧化反应才可能生成Na2FeO4，则碳棒作阴极，则与阴极相连的a是电源的负极；②阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水，离子方程式为：Fe－6e－+8OH－＝FeO42－+4H2O；③99.6g高铁酸钠的物质的量为0.6mol，根据阳极的电极反应式Fe－6e－+8OH－＝FeO42－+4H2O可知，每产生1mol高铁酸根离子，要失去6mol电子，此时从阴极转移6mol氢氧根离子，同时反应中消耗8mol氢氧化根，所以阳极区OH－的变化量为2mol，所以生成0.6mol高铁酸钠，阳极区OH－的变化量为1.2mol；④高铁酸钠具有强氧化性，所以能杀菌消毒；高铁酸钠能被还原生成铁离子，铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，能吸附悬浮杂质，所以能净水。
【答案】（1）①CO2+6H++6e－＝CH3OH+H2O②左
（2）①负②Fe－6e－+8OH－＝FeO42－+4H2O③1.2④AC
题组C 培优拔尖练
1．（2022西藏林芝高二上学期期末）利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）。

A．电极a应连接电源负极
B．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移
C．电极b上反应为CO2+8HCO3－－8e－＝CH4+8CO32－+2H2O
D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
【解析】选B。根据题意可知该装置为电解池，由a极生成O2可以判断出a极为阳极，则b为阴极。a为阳极，应连接电源正极，A错误；电解池中阳离子向阴极迁移，a为阳极，b为阴极，所以H+由a极区向b极区迁移，B正确；根据装置图可知电解过程中在KHCO3溶液中CO2在阴极得电子被还原为CH4，电极反应式应为CO2+8HCO3－+8e－＝CH4+8CO32－+2H2O，C错误；电解时a电极上反应为2H2O－4e－＝O2↑+4H+，实质是电解水，溶液中的水消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的，D错误。
2．（2022·海南省选择考）一种采用H2O（g）和N2（g）为原料制备NH3（g）的装置示意图如下。

下列有关说法正确的是（ ）。
A．在b电极上，N2被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少
【解析】选A。由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e－＝2NH3+3O2－，a为阳极，电极反应式为2O2－+4e－＝O2。由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会加快，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e－＝2NH3+3O2－，阳极电极反应式为2O2－+4e－＝O2，因此固体氧化物电解质中O2－不会改变，D错误。
3．（2020·山东等级考）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（以含CH3COO－的溶液为例）。下列说法错误的是（ ）。

A．负极反应为CH3COO－+2H2O－8e－2CO2↑+7H+
B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
【解析】选B。据图可知a极上CH3COO－转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。a极为负极，CH3COO－失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO－+2H2O－8e－2CO2↑+7H+，故A正确；为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molCl－移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，故C正确；b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2e－H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4∶2＝2∶1，故D正确。
4．（2022·浙江6月选考）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法不正确的是（ ）。

A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极发应：2H2O+Mn2+－2e－＝MnO2+4H+
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
【解析】选C。由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+－2e－＝MnO2+4H+，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e－+16H+＝2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+＝2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+＝2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。
5．（2021•贵阳高二检测）如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变，乙溶液中滴有酚酞），A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答下列问题：

（1）B极是电源的_______；一段时间后，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明_____________________，在电场作用下向Y极移动。
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。
（3）若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是____________________________。
（4）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是_______（填“镀层金属”或“镀件”）。当乙中溶液的pH是13时（乙溶液体积为500mL，不考虑反应过程溶液体积变化），丙中镀件上析出银的质量为_______g。
【解析】将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极显碱性，是氢离子在该电极放电，所以F即是阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极。
（1）B电极是电源的负极，在A池中，电解硫酸铜的过程中，铜离子逐渐减少，导致溶液颜色变浅，Y极是阴极，该电极颜色