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第1課時(shí)　電解原理
目 標(biāo) 素 養(yǎng)
1.了解電解池的構(gòu)造,能分析、解釋電解池的工作原理。
2.會(huì)寫(xiě)電解池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。
3.認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用。
4.能夠運(yùn)用電子守恒的觀點(diǎn)進(jìn)行電化學(xué)計(jì)算。
5.能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的電解池,能利用電解原理防護(hù)金屬。
知 識(shí) 概 覽
一、電解CuCl2溶液
1.按下圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn),并填寫(xiě)下表。
2.實(shí)驗(yàn)原理分析。
(1)氯化銅溶液中存在的離子有Cu2+、Cl-、H+、OH- ,通電前這些離子在溶液中做自由運(yùn)動(dòng)。
(2)通電時(shí)在電場(chǎng)的作用下,溶液中的離子做定向運(yùn)動(dòng),即Cl-、OH-移向a極,Cu2+、H+移向b極。
(3)a極的電極反應(yīng)式是2Cl--2e-══Cl2↑,b極的電極反應(yīng)式是Cu2++2e-══Cu,總反應(yīng)式是CuCl2 Cu+Cl2↑。
(4)結(jié)論:電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程,就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程。
3.電解的定義。
使　電流　通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽(yáng)極、陰極引起　氧化還原反應(yīng)　的過(guò)程。
微思考 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電與金屬導(dǎo)電有什么不同
提示:電解質(zhì)溶液導(dǎo)電實(shí)際上是電解過(guò)程,發(fā)生氧化還原反應(yīng),是化學(xué)變化。金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶?chǎng)作用下,自由電子發(fā)生定向移動(dòng),是物理變化。
微判斷 (1)電解與電離均需要通電才可發(fā)生。(　　)
(2)電解CuCl2溶液,Cu2+放電發(fā)生氧化反應(yīng)。(　　)
(3)用石墨電極電解CuCl2溶液,陽(yáng)極逸出的氣體能夠使?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色。(　　)
(4)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí),一定會(huì)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。(　　)
(5)電解CuCl2溶液過(guò)程中發(fā)生的是放熱反應(yīng)。(　　)
×
×
×
√
×
二、電解池
1.定義。
將　電　能轉(zhuǎn)化為　化學(xué)　能的裝置,也稱(chēng)電解槽。
2.構(gòu)成條件。
(1)兩個(gè)電極:
陽(yáng)極——與電源　正　極連接;
陰極——與電源　負(fù)　極連接。
(2)電解質(zhì)溶液或　熔融電解質(zhì)　。
(3)直流電源。
(4)用導(dǎo)線連接形成　閉合回路　。
3.裝置中電子和離子的移動(dòng)方向。
(1)電子:從電源　負(fù)　極流出后,流向電解池　陰　極;從電解池的　陽(yáng)　極流出后流向電源的　正　極。
(2)離子:陽(yáng)離子移向電解池的　陰　極,陰離子移向電解池的
　陽(yáng)　極。
微訓(xùn)練1 .下列關(guān)于如圖所示①②
兩個(gè)裝置的敘述,正確的是(　　)。
A.裝置名稱(chēng):①是原電池,
②是電解池
B.c(H2SO4)變化:①增大,②減小
C.電極反應(yīng)式:①中陽(yáng)極反應(yīng)為
4OH--4e-══2H2O+O2↑,②中正極反應(yīng)為Zn-2e══-Zn2+
D.離子移動(dòng)方向:①中的H+向陰極方向移動(dòng),②中的H+向負(fù)極方向移動(dòng)
B
解析:①中有外加電源,為電解池,②為原電池,A項(xiàng)錯(cuò)誤;①中電解水,c(H2SO4)增大,②中正極消耗H+,生成H2,c(H2SO4)減小,B項(xiàng)正確;②中正極反應(yīng)為2H++2e-══H2↑,C項(xiàng)錯(cuò)誤;②中H+向正極移動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.用石墨電極電解CuCl2溶液(見(jiàn)右圖)。
下列分析正確的是(　　)。
A.a端是直流電源的負(fù)極
B.通電使CuCl2發(fā)生電離
C.陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng):Cu2++2e-══Cu
D.通電一段時(shí)間后,在陰極附近觀察到
黃綠色氣體
答案:A
解析:根據(jù)溶液中陽(yáng)離子Cu2+移向,左邊電極為陰極,則a端是直流電源的負(fù)極,A項(xiàng)正確;CuCl2發(fā)生電離不需要通電,B項(xiàng)錯(cuò)誤;Cu2+在陰極上反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;通電一段時(shí)間后,Cl-在陽(yáng)極附近放電生成氯氣,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
一、電解原理
問(wèn)題探究
外接電源的電能,借助電解池將還原劑的電子轉(zhuǎn)移給氧化劑。與原電池不同,電解池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)可以是非自發(fā)的,通過(guò)外接電源提供的電能迫使反應(yīng)發(fā)生。
如何實(shí)現(xiàn)反應(yīng):Cu+H2SO4══CuSO4+H2↑
提示:用銅作電極,用稀硫酸作電解質(zhì)溶液,通過(guò)電解池實(shí)現(xiàn)。
歸納總結(jié)
1.電解原理示意圖。
2.電解池的陰極、陽(yáng)極的判斷方法。
3.原電池與電解池的比較。
裝置
類(lèi)別 原電池 電解池
原理 使氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移定向移動(dòng),從而形成電流 使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程
裝置
特點(diǎn) 將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能 將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能
裝置類(lèi)別 原電池 電解池
實(shí)例

電極名稱(chēng) 負(fù)極 正極 陰極 陽(yáng)極
反應(yīng)類(lèi)型 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 還原反應(yīng) 氧化反應(yīng)
裝置類(lèi)別 原電池 電解池
反應(yīng)特征 自發(fā)的氧化還
原反應(yīng)(主動(dòng)) 借助電流(被動(dòng))
電極判斷 由電極本身決定。
正極:流入電子;
負(fù)極:流出電子 由外接電源決定。
陽(yáng)極:與電源正極相連;
陰極:與電源負(fù)極相連
電子流向 由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極 由外接電源負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入電解池陰極;由電解池陽(yáng)極經(jīng)導(dǎo)線流入外接電源正極
離子移動(dòng) 陽(yáng)離子向正極移動(dòng)
陰離子向負(fù)極移動(dòng) 陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)
陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)
典例剖析
【例1】 電解CuCl2溶液的裝置如圖所示,其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)判斷正確的是(　　)。
A.a為負(fù)極、b為正極
B.a為陽(yáng)極、b為陰極
C.電解過(guò)程中,d電極質(zhì)量增大
D.電解過(guò)程中,氯離子濃度不變
答案:C
解析:電流從電源的正極流出,因此a為正極,b為負(fù)極,則c為陽(yáng)極,d為陰極。電解CuCl2溶液電極反應(yīng)為陽(yáng)極(c電極):2Cl--2e-══Cl2↑,陰極(d電極):Cu2++2e-══Cu,C項(xiàng)正確。
學(xué)以致用
1.如圖所示,a、b、c、d均為石墨電極,通電進(jìn)行電解,下列說(shuō)法正確的是(　　)。
A.電路中電子流向:
負(fù)極→d→c→b→a→正極
B.a、c兩極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量相等
C. 向b電極移動(dòng),Cl-向c電極移動(dòng)
D.通電后乙燒杯中滴入酚酞溶液,d極附近會(huì)變紅
答案:D
解析:電子只能在外電路中移動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;a極產(chǎn)生O2,c極產(chǎn)生Cl2,根據(jù)電子守恒O2~2Cl2~4e-,產(chǎn)生O2和Cl2的物質(zhì)的量之比為1∶2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;陰離子向陽(yáng)極移動(dòng),a極和c極是陽(yáng)極,所以
向a電極移動(dòng),Cl-向c電極移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;d極是陰極,電極反應(yīng)式可表示為2H2O+2e-══H2↑+2OH-,所以滴入酚酞溶液,d極附近會(huì)變紅,D項(xiàng)正確。
2.如圖所示,X、Y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增大,b極板處有無(wú)色、無(wú)臭氣體放出。
符合這一情況的是下表中的(　　)。
選項(xiàng) a極板 b極板 X電極 Z溶液
A 鋅 石墨 負(fù)極 CuSO4溶液
B 石墨 石墨 負(fù)極 NaOH溶液
C 銀 鐵 正極 AgNO3溶液
D 銅 石墨 負(fù)極 CuCl2溶液
A
解析:由題意知,通電后a極板質(zhì)量增大,說(shuō)明有金屬析出,由此可知,a極為電解池的陰極,則X為電源負(fù)極,B、C兩項(xiàng)均不符合題意;又因?yàn)閎極放出的是無(wú)色、無(wú)臭的氣體,D項(xiàng)不符合 題意。
二、電解規(guī)律
問(wèn)題探究
實(shí)驗(yàn)1:將兩根碳棒分別插進(jìn)U
形管內(nèi)的CuCl2溶液中,如圖①。
實(shí)驗(yàn)2:將兩根碳棒用導(dǎo)線連接
后,浸入U(xiǎn)形管內(nèi)的CuCl2溶液
中,如圖②。
實(shí)驗(yàn)3:將兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極相連接,浸入U(xiǎn)形管內(nèi)的CuCl2溶液中,再接通直流電,如圖③。過(guò)一段時(shí)間后,再把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極附近。
1.實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3的現(xiàn)象有什么不同 實(shí)驗(yàn)3的兩電極的現(xiàn)象是什么
提示:實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中均無(wú)明顯現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)3中碳棒上有Cu析出,且有能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)的氣體生成。
2.實(shí)驗(yàn)3中CuCl2溶液中通電前離子如何運(yùn)動(dòng) 通電后離子如何運(yùn)動(dòng) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和氯化銅溶液的組成成分以及原有知識(shí)分析推斷兩極生成物的名稱(chēng)。
提示:通電前CuCl2溶液中的Cu2+、Cl-等自由運(yùn)動(dòng)。通電后Cu2+和Cl-發(fā)生了定向移動(dòng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,與電源負(fù)極相連的一極有Cu生成,與電源正極相連的一極有Cl2生成。
3.在氯化銅溶液中除了Cu2+和Cl-之外還有H+和OH-,這兩種離子為什么沒(méi)有得或失電子
提示:電解時(shí),溶液中離子的放電先后順序與離子的氧化性或還原性有關(guān),氧化性強(qiáng)的陽(yáng)離子先得電子被還原,還原性強(qiáng)的陰離子先失電子被氧化。Cu2+比H+更容易得電子,而Cl-比OH-更容易失電子。
4.溶液中有多種離子時(shí),怎樣判斷電極產(chǎn)物
提示:據(jù)陽(yáng)離子放電順序判斷陰極產(chǎn)物,據(jù)電極材料和陰離子放電順序判斷陽(yáng)極產(chǎn)物。
歸納總結(jié)
1.電極反應(yīng)規(guī)律及電解產(chǎn)物的判斷。
電解池中的電解產(chǎn)物,與溶液中的離子的放電順序有關(guān),陽(yáng)極產(chǎn)物還與電極材料有關(guān)。
(1)陽(yáng)極產(chǎn)物。
①若陽(yáng)極為活性金屬電極,則金屬失電子溶解,一般生成相應(yīng)金屬陽(yáng)離子(Fe生成Fe2+而不是生成Fe3+),此時(shí)溶液中的離子不放電。
②若陽(yáng)極為惰性電極(Pt、C等),則溶液中的離子放電,放電的一般順序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子>F-,即在水溶液中含氧酸根離子和F-不放電,陽(yáng)極產(chǎn)物一般為對(duì)應(yīng)非金屬單質(zhì)。
(2)陰極產(chǎn)物。
陰極產(chǎn)物與電極材料無(wú)關(guān),直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷。一般放電順序是Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
陽(yáng)離子放電后的產(chǎn)物一般是相應(yīng)單質(zhì),但是在水溶液中Fe3+放電后的產(chǎn)物一般是Fe2+。
離子的放電順序也不是絕對(duì)的,放電情況與離子性質(zhì)、溶液濃度、電流和電極材料等有關(guān)。
①K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+在水溶液中不放電,要使這些離子放電,需電解熔融電解質(zhì),如熔融NaCl、熔融MgCl2、熔融Al2O3等。
②在水溶液中,當(dāng)H+濃度較小時(shí),放電能力Zn2+>H+;當(dāng)H+濃度較大時(shí),放電能力H+>Zn2+。
2.電解后溶液的復(fù)原規(guī)律。
用惰性電極電解下列酸、堿、鹽溶液。
(1)電解水型。
電解質(zhì)特點(diǎn) 含氧酸 可溶性強(qiáng)堿 活潑金屬含氧酸鹽
舉例 H2SO4 NaOH Na2SO4
陽(yáng)極反應(yīng)式 4OH--4e-══O2↑+2H2O或2H2O-4e-══O2↑+4H+
陰極反應(yīng)式 2H++2e-══H2↑或2H2O+2e-══H2↑+2OH-
pH變化 減小 增大 不變
電解質(zhì)溶液
復(fù)原的方法 加入H2O
(2)電解電解質(zhì)型。
電解質(zhì)特點(diǎn) 無(wú)氧酸 不活潑金屬無(wú)氧酸鹽
舉例 HCl CuCl2
陽(yáng)極反應(yīng)式 2Cl--2e-══Cl2↑
陰極反應(yīng)式 2H++2e-══H2↑ Cu2++2e-══Cu
pH變化 增大 —
電解質(zhì)溶液
復(fù)原的方法 通入HCl 加入CuCl2
(3)電解質(zhì)和水都發(fā)生電解型。
電解質(zhì)特點(diǎn) 活潑金屬無(wú)氧酸鹽 不活潑金屬含氧酸鹽
舉例 NaCl CuSO4
陽(yáng)極反應(yīng)式 2Cl--2e-══Cl2↑ 2H2O-4e-══O2↑+4H+
陰極反應(yīng)式 2H2O+2e-══
H2↑+2OH- Cu2++2e-══Cu
pH變化 增大 減小
電解質(zhì)溶液
復(fù)原的方法 通入HCl 加入CuO
典例剖析
【例2】 用陽(yáng)極X和陰極Y電解Z的水溶液,電解一段時(shí)間后,再加入W,能使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),符合題意的一組是
(　　)。
選項(xiàng) X Y Z W
A Pt Fe NaCl溶液 鹽酸
B 石墨 石墨 NaOH溶液 H2O
C 石墨 Cu CuCl2溶液 HCl
D Pt Pt CuSO4溶液 Cu(OH)2
答案:B
解析:電解NaCl溶液時(shí),陽(yáng)極氯離子放電生成氯氣,陰極氫離子得到電子生成氫氣,所以應(yīng)通HCl氣體讓電解質(zhì)溶液復(fù)原,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電解NaOH溶液時(shí),陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣,陰極產(chǎn)生氫氣,所以應(yīng)加水讓電解質(zhì)溶液復(fù)原,B項(xiàng)正確;電解CuCl2溶液時(shí),陽(yáng)極氯離子放電生成氯氣,陰極析出銅,所以應(yīng)加氯化銅固體讓電解質(zhì)溶液復(fù)原,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電解硫酸銅溶液時(shí),陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣,陰極產(chǎn)生金屬銅,所以應(yīng)加CuO讓電解質(zhì)溶液復(fù)原,加入氫氧化銅相當(dāng)于多加入了水,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
方法歸納 (1)電解池的陰極不管是惰性電極(Pt、石墨)還是活性電極,都是電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電,電極本身不可能溶解。 (2)若陰極為H+放電,則陰極區(qū)c(OH-)增大;若陽(yáng)極為OH-放電,則陽(yáng)極區(qū)c(H+)增大;若陰極為H+放電,同時(shí)陽(yáng)極為OH-放電,相當(dāng)于電解水,電解質(zhì)溶液濃度增大(飽和溶液例外)。 (3)電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的方法:少什么加什么,少多少加多少。
學(xué)以致用
3.如圖為用直流電源電解Na2SO4溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是(　　)。
A.逸出氣體的體積,a電極的小于b電極的
B.一電極逸出無(wú)臭氣體,另一電極逸出有
刺激性氣味的氣體
C.a電極附近呈紅色,b電極附近呈藍(lán)色
D.a電極附近呈藍(lán)色,b電極附近呈紅色
D
解析:電解Na2SO4溶液時(shí),a為陰極:4H++4e-══2H2↑,b為陽(yáng)極:4OH--4e-══O2↑+2H2O;a極周?chē)捎贖+放電溶液呈堿性,石蕊溶液顯藍(lán)色,b極周?chē)捎贠H-放電溶液呈酸性,石蕊溶液顯紅色。
4.為探究電解的放電規(guī)律,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
序號(hào) 陽(yáng)極
材料 陰極
材料 電解質(zhì)溶液 陽(yáng)極
產(chǎn)物 陰極
產(chǎn)物
① 石墨 石墨 0.1 mol·L-1
CuCl2溶液 Cl2 Cu
② 石墨 石墨 0.1 mol·L-1
NaCl溶液 Cl2 H2
序號(hào) 陽(yáng)極
材料 陰極
材料 電解質(zhì)溶液 陽(yáng)極
產(chǎn)物 陰極
產(chǎn)物
③ 石墨 石墨 0.2 mol·L-1
CuSO4溶液 O2 Cu
④ 銅 石墨 0.2 mol·L-1
CuSO4溶液 Cu2+ Cu
⑤ 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na
下列說(shuō)法不正確的是(　　)。
A.對(duì)比①②可知,陰極放電順序:Cu2+>H+>Na+
B.對(duì)比①③可知,陽(yáng)極放電順序:Cl->OH->
C.對(duì)比③④可知,陽(yáng)極是銅時(shí),會(huì)先于溶液中的離子放電
D.對(duì)比①⑤可知,電解得到金屬只能用熔融態(tài),不能用水溶液
答案:D
解析:根據(jù)①知道銅離子的氧化性強(qiáng)于氫離子,根據(jù)②知道氫離子的氧化性強(qiáng)于鈉離子,得電子能力強(qiáng)(氧化性強(qiáng))的離子優(yōu)先放電,所以對(duì)比①②可知,陰極放電順序?yàn)镃u2+>H+>Na+,A項(xiàng)正確。根據(jù)①知道,離子放電順序?yàn)镃l->OH-,根據(jù)③知道離子放電順序?yàn)镺H-> ,B項(xiàng)正確。電解池的陽(yáng)極若是活潑電極,則金屬電極本身失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),對(duì)比③④可知,陽(yáng)極是銅時(shí),會(huì)優(yōu)先于溶液中的離子放電,C項(xiàng)正確。
①⑤用到的電解質(zhì)成分不一樣,銅離子優(yōu)先于鈉離子放電,但是電解得到金屬不一定只能用熔融態(tài),電解氯化銅溶液也能得到金屬銅,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
1.下列有關(guān)電解池的說(shuō)法正確的是(　　)。
A.在電解池中與外接電源負(fù)極相連的電極是陽(yáng)極
B.電解任何物質(zhì),陽(yáng)極上失電子數(shù)與陰極上得電子數(shù)相等
C.電解氯化銅溶液時(shí)在陰極上有黃綠色氣體生成
D.電解NaCl、CuCl2兩種溶液時(shí)參加反應(yīng)的物質(zhì)是相同的
答案:B
解析:在電解池中,與外接電源負(fù)極相連的是陰極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電解氯化銅溶液時(shí)陽(yáng)極上有氯氣生成,陰極上有銅析出,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電解NaCl溶液時(shí)陰極得到的是H2和NaOH,而電解CuCl2溶液時(shí)陰極得到的是Cu,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.某學(xué)生欲完成反應(yīng)2HCl+2Ag ══ 2AgCl+H2↑,設(shè)計(jì)了下列四個(gè)裝置,你認(rèn)為可行的是(　　)。
答案:C
解析:反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,應(yīng)設(shè)計(jì)成電解池,金屬銀失電子作陽(yáng)極,與電源的正極相連。
3.某研究所通過(guò)固體氧化物電解池,實(shí)現(xiàn)了CH4/CO2的電化學(xué)重整制合成氣,裝置圖如圖。下列說(shuō)法正確的是(　　)。
A.a極為電源的負(fù)極
B.N極上發(fā)生氧化反應(yīng)
C.M極的電極反應(yīng)式為
CH4-2e-+O2-══CO+2H2
D.電路中通過(guò)2 mol電子,
陰、陽(yáng)兩極得到CO的質(zhì)量共為28 g
答案:C
解析:由裝置原理圖可知,O2-由N極移向M極,故M極為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),則a極為電源的正極,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;M極作為陽(yáng)極,根據(jù)題圖中反應(yīng)物和生成物可知陽(yáng)極電極反應(yīng)式為CH4-2e-══+O2-CO+2H2,C項(xiàng)正確;每轉(zhuǎn)移2 mol電子,兩極均產(chǎn)生
1 mol CO,即陰、陽(yáng)兩極共得到2 mol(56 g)CO,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.用惰性電極電解下列溶液,電解一段時(shí)間后,陰極質(zhì)量增大,電解質(zhì)溶液的pH減小的是(　　)。
①CuSO4　②BaCl2　③AgNO3　④H2SO4
A.①② B.①③ C.①④ D.②④
答案:B
解析:陰極質(zhì)量增大,說(shuō)明溶液中含有不活潑金屬的陽(yáng)離子;電解質(zhì)溶液的pH減小,說(shuō)明在陽(yáng)極上是OH-放電,而相應(yīng)的陰離子應(yīng)是含氧酸的酸根離子,故本題的答案應(yīng)為不活潑金屬的含氧酸鹽,B項(xiàng)正確。
5.如圖所示裝置中,a、b都是惰性電極,通電一段時(shí)間后,b極附近溶液呈藍(lán)色。下列說(shuō)法中不正確的是(　　)。
A.x是正極,y是負(fù)極
B.a極產(chǎn)生氫氣,b極生成I2
C.a極和鉑電極都有氣泡產(chǎn)生
D.U形管中溶液的堿性增強(qiáng)
答案:A
解析:b極附近溶液呈藍(lán)色,說(shuō)明b極生成I2,即確定b極發(fā)生反應(yīng)2I--2e-══I2,則b極是陽(yáng)極,x是負(fù)極,y是正極,a極H+放電,發(fā)生反應(yīng)2H++2e-══H2↑,產(chǎn)生氫氣,U形管中總反應(yīng)式為2KI+2H2O 2KOH+H2↑+I2,溶液的堿性增強(qiáng),A項(xiàng)錯(cuò)誤,B、D兩項(xiàng)正確;石墨為陰極,鉑為陽(yáng)極,電極反應(yīng)分別是Cu2++2e-══Cu,4OH--4e-══2H2O+O2↑,C項(xiàng)正確。
6.用石墨棒作電極,從Na+、Cu2+、Cl-、 中選出適當(dāng)離子組成電解質(zhì),電解其水溶液,寫(xiě)出符合條件的一種電解質(zhì)的化學(xué)式:
(1)陰極放出H2,陽(yáng)極放出O2,電解質(zhì)是　　　　;
(2)陰極析出金屬,陽(yáng)極放出O2,電解質(zhì)是　　 　;
(3)陰極放出H2,陽(yáng)極放出Cl2,電解質(zhì)是　　　　　　;
(4)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量與陰極析出的金屬的物質(zhì)的量、陽(yáng)極放出的氣體的物質(zhì)的量之比為4∶2∶1,電解質(zhì)是　　　。
答案:(1)Na2SO4 (2)CuSO4 (3)NaCl (4)CuSO4
解析:用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類(lèi)型有電解水型、電解電解質(zhì)型、放氫氣生堿型和放氧氣生酸型,再根據(jù)陰、陽(yáng)離子在電極的放電順序判斷。
(1)陰極生成H2、陽(yáng)極生成O2,實(shí)質(zhì)為電解水,電解質(zhì)可以是活潑金屬的含氧酸鹽,即Na2SO4。
(2)實(shí)質(zhì)為放氧氣生酸型,電解質(zhì)為不活潑金屬的含氧酸鹽,即CuSO4。
(3)實(shí)質(zhì)為放氫氣生堿型(或電解鹽酸,但題目中沒(méi)有提供H+),電解質(zhì)為活潑金屬的無(wú)氧酸鹽,即NaCl。
(4)由陽(yáng)極生成氣體和轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量比為1∶4可知,陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體為O2,1 mol O2轉(zhuǎn)移4 mol電子;析出金屬與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量之比為1∶2,金屬為+2價(jià),即Cu2+,電解質(zhì)為CuSO4。第二節(jié)　電解池
第1課時(shí)　電解原理
課后·訓(xùn)練提升
基礎(chǔ)鞏固
1.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)。
A.電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程是化學(xué)變化,而金屬的導(dǎo)電是物理變化
B.電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程,就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程
C.電解質(zhì)在任何條件下均可以導(dǎo)電
D.電解質(zhì)溶液導(dǎo)電過(guò)程中一定有新物質(zhì)生成
答案:C
解析:電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程就是被電解的過(guò)程,在電解過(guò)程中發(fā)生氧化還原反應(yīng),一定有新物質(zhì)生成,所以是化學(xué)變化。金屬導(dǎo)電是靠自由電子的定向移動(dòng),無(wú)新物質(zhì)生成,是物理變化。A、B、D項(xiàng)正確。電解質(zhì)要導(dǎo)電只有在電離的條件下,存在自由移動(dòng)的離子時(shí)才能導(dǎo)電,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.用如圖所示裝置處理含N的酸性廢水,裝置右側(cè)的電極反應(yīng)式為2N+12H++10e-N2↑+6H2O,下列說(shuō)法正確的是(　　)。
A.a端是直流電源的負(fù)極
B.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
C.電解時(shí),H+通過(guò)離子交換膜從右側(cè)移向左側(cè)
D.每轉(zhuǎn)移1 mol電子,左側(cè)電極上產(chǎn)生8 g O2
答案:D
解析:N在右側(cè)Pt電極被還原生成N2,則該P(yáng)t電極是陰極,b端是直流電源的負(fù)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該裝置是電解池,將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電解時(shí),陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),則H+從左側(cè)向右側(cè)移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;左側(cè)電極是陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑,轉(zhuǎn)移1 mol電子時(shí)生成0.25 mol O2,其質(zhì)量為0.25 mol×32 g·mol-1 =8 g,D項(xiàng)正確。
3.將一直流電源的正、負(fù)極(電極材料為Pt),用玻璃片分別壓在一張用食鹽水、碘化鉀溶液、淀粉溶液和石蕊溶液浸透的濾紙上,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,兩極附近濾紙的顏色分別是(　　)。
選項(xiàng) A B C D
陽(yáng)極 藍(lán) 白 紅 藍(lán)
陰極 白 藍(lán) 藍(lán) 藍(lán)
答案:D
解析:陽(yáng)極上I-放電生成I2,淀粉遇I2變藍(lán),陰極上H+放電后,溶液中的c(H+)4.某同學(xué)將電解池工作時(shí)電子、離子遷移方向及電極種類(lèi)等信息表示在圖中,下列有關(guān)分析完全正確的是(　　)。
選項(xiàng) A B C D
a電極 陽(yáng)極 陰極 陽(yáng)極 陰極
d電極 正極 正極 負(fù)極 負(fù)極
Q離子 陽(yáng)離子 陽(yáng)離子 陰離子 陰離子
答案:B
解析:根據(jù)題圖知,該裝置有外接電源,所以屬于電解池,根據(jù)電子流向知,c是負(fù)極,d是正極,a是陰極,b是陽(yáng)極,電解時(shí),電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽(yáng)極移動(dòng),則Q離子是陽(yáng)離子,P離子是陰離子,B項(xiàng)正確。
5.現(xiàn)用Pt電極電解1 L濃度均為0.1 mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液,裝置如圖,下列說(shuō)法正確的是(　　)。
A.電解開(kāi)始時(shí)陰極有H2放出
B.電解開(kāi)始時(shí)陽(yáng)極上發(fā)生:Cu2++2e-Cu
C.整個(gè)電解過(guò)程中,S不參與電極反應(yīng)
D.當(dāng)電路中通過(guò)電子的量超過(guò)0.1 mol時(shí),此時(shí)陰極放電的離子發(fā)生了變化
答案:C
解析:依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2+,故陰極開(kāi)始析出的是Cu,陽(yáng)極先放電的是Cl-,故陽(yáng)極開(kāi)始產(chǎn)生的是Cl2,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。陽(yáng)極先是Cl-放電,當(dāng)Cl-消耗完畢,此時(shí)H2O電離產(chǎn)生的OH-開(kāi)始在陽(yáng)極放電,S不參與電極反應(yīng),C項(xiàng)正確。由陰極反應(yīng)Cu2++2e-Cu,n(Cu2+)=0.1 mol,當(dāng)電路中通過(guò)電子的量達(dá)到0.2 mol時(shí),此時(shí)Cu2+消耗完畢,陰極放電離子變?yōu)镠+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.用石墨作電極,電解1 mol·L-1下列物質(zhì)的溶液,溶液的pH保持不變的是(　　)。
A.HCl B.NaOH
C.Na2SO4 D.NaCl
答案:C
解析:電解HCl溶液,陰極析出H2,陽(yáng)極析出Cl2,溶液pH增大;電解NaOH溶液,相當(dāng)于電解水,溶液pH增大;電解Na2SO4溶液,相當(dāng)于電解水,溶液pH不變;電解NaCl溶液,陰極析出H2,陽(yáng)極析出Cl2,溶液pH增大。
7.用Pt電極電解物質(zhì)的量均為0.1 mol的Cu2+和X3+的混合溶液,陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系如圖所示,則離子的氧化能力由大到小排列正確的是(　　)。
A.Cu2+>X3+>H+
B.H+>X3+>Cu2+
C.Cu2+>H+>X3+
D.X3+>H+>Cu2+
答案:C
解析:根據(jù)題圖知,通電開(kāi)始就有固體析出,且通過(guò)0.2 mol電子后,不再析出固體,則為Cu2+放電的結(jié)果,當(dāng)電子超過(guò)0.2 mol時(shí),固體質(zhì)量改變,陰極產(chǎn)生的是氫氣,故氧化能力為Cu2+>H+>X3+。
8.用鉑電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液,在電解后的電解質(zhì)溶液中加適量水,就能使溶液濃度恢復(fù)到電解前濃度的是(　　)。
A.NaCl B.Na2CO3
C.CuSO4 D.K2S
答案:B
解析:電解NaCl溶液時(shí)陽(yáng)極和陰極分別為Cl-和H+放電,相當(dāng)于電解HCl,恢復(fù)原濃度需通入適量HCl氣體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電解Na2CO3溶液時(shí)陽(yáng)極和陰極分別為OH-和H+放電,相當(dāng)于電解水,恢復(fù)原濃度需加入適量H2O,B項(xiàng)正確;電解CuSO4溶液時(shí)陽(yáng)極和陰極分別為OH-和Cu2+放電,恢復(fù)原濃度需加入適量CuO或CuCO3等,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電解K2S溶液時(shí)陽(yáng)極和陰極分別為S2-和H+放電,恢復(fù)原濃度需通入適量H2S氣體,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.利用電化學(xué)原理還原CO2制取ZnC2O4的裝置如圖所示(電解質(zhì)溶液不參加反應(yīng)),下列說(shuō)法正確的是(　　)。
A.可用H2SO4溶液作電解液
B.陽(yáng)離子交換膜的主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)電性
C.工作電路中每流過(guò)0.02 mol電子,Zn電極質(zhì)量減少0.65 g
D.Pb電極的電極反應(yīng)式是2CO2-2e-C2
答案:C
解析:如果用H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液,金屬鋅可以和硫酸發(fā)生反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;用陽(yáng)離子交換膜把陽(yáng)極室和陰極室隔開(kāi),它具有選擇透過(guò)性,它允許鋅離子透過(guò),不允許陰離子透過(guò),B項(xiàng)錯(cuò)誤;Zn電極為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),Zn-2e-Zn2+,電路中每流過(guò)0.02 mol電子,消耗鋅的量為0.01 mol,質(zhì)量為0.65 g,C項(xiàng)正確;Pb電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),2CO2+2e-C2,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
10.因?yàn)镕e(OH)2極易被氧化,所以實(shí)驗(yàn)室很難用亞鐵鹽溶液與堿反應(yīng)制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀。某化學(xué)興趣小組用下圖所示裝置探究白色純凈的Fe(OH)2沉淀的制取,兩電極的材料分別為石墨和鐵。
(1)a電極材料應(yīng)為　　　　, 電解質(zhì)溶液d可以是　　　(填序號(hào))。
①純水　②NaOH溶液　③NaCl溶液　④CuCl2溶液
(2)c為植物油,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;在加入植物油之前,對(duì)d溶液所采取的簡(jiǎn)單處理方法及目的是　 　。
若用其他試劑來(lái)代替植物油,試劑應(yīng)具備的物理性質(zhì)為　　　　　　　　　。
(3)為了在較短時(shí)間內(nèi)看到白色沉淀,可采取的措施是　　　　。
A.改用稀硫酸作電解質(zhì)溶液
B.適當(dāng)增大電源的電壓
C.適當(dāng)減小兩電極間的距離
D.適當(dāng)降低電解質(zhì)溶液的濃度
(4)若d改為Na2SO4溶液,當(dāng)電解一段時(shí)間,看到白色沉淀后,再反接電源,繼續(xù)電解,除了電極上看到氣泡外,另一明顯的現(xiàn)象為 　。
答案:(1)Fe　②③
(2)隔絕空氣,防止生成的Fe(OH)2被空氣氧化成Fe(OH)3　加熱煮沸d,除去其中溶解的O2　試劑不溶于水、密度比d的密度小
(3)BC
(4)白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,最后變成紅褐色
解析:(1)要得到Fe(OH)2沉淀,必須產(chǎn)生Fe2+,所以Fe作陽(yáng)極。純水導(dǎo)電性極差;使用CuCl2溶液,則陰極Cu2+放電,不能產(chǎn)生OH-,不會(huì)生成Fe(OH)2沉淀。可選用NaOH溶液或NaCl溶液。(2)植物油可有效隔絕空氣,生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色,不被氧化。處理d溶液,目的是除去其中溶解的O2,可加熱煮沸。代替植物油的試劑應(yīng)具有與植物油相似的物理性質(zhì),如不溶于水,密度比d的密度小等。(3)要在較短時(shí)間內(nèi)看到白色沉淀,應(yīng)增大電解質(zhì)溶液中Fe2+和OH-的濃度,可通過(guò)增大電壓提高電解速率實(shí)現(xiàn);不能用稀硫酸作電解質(zhì)溶液,因?yàn)樗苋芙釬e(OH)2沉淀;縮小兩極板間的距離,可縮短離子擴(kuò)散時(shí)間,即縮短Fe2+與OH-生成Fe(OH)2沉淀的時(shí)間。(4)當(dāng)電解一段時(shí)間后將電源反接,則鐵作陰極,石墨作陽(yáng)極,溶液中的H+和OH-放電,相當(dāng)于電解水:2H2O2H2↑+O2↑,陽(yáng)極生成的O2將Fe(OH)2氧化為Fe(OH)3,沉淀由白色迅速變?yōu)榛揖G色,最終變成紅褐色。
11.如圖裝置,X是直流電源。Y池中c、d為石墨棒,Z池中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后,發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。
(1)①b為電源的　　　　(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”,下同)極,Z池中e為　　　極。
②連接Y、Z池線路,電子流動(dòng)的方向是d　　　　(填“”或“”)e。
(2)①寫(xiě)出c極上發(fā)生的電極反應(yīng)式:　　　　　　　　　　。
②寫(xiě)出Y池中總反應(yīng)的化學(xué)方程式: 　。
③寫(xiě)出Z池中e極上發(fā)生的電極反應(yīng)式:　　　　　　　　。
答案:(1)①負(fù)　陽(yáng)　②
(2)①2Cl--2e-Cl2↑
②2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
③Cu-2e-Cu2+
解析:d極附近顯紅色,說(shuō)明d為陰極,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,c為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,Y池電解飽和NaCl溶液的總反應(yīng)方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑;直流電源中a為正極,b為負(fù)極,Z池中f為陰極,e為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式分別為Cu2++2e-Cu,Cu-2e-Cu2+,電子流動(dòng)方向由de。
能力提升
1.用惰性電極電解含0.2 mol CuSO4的溶液一段時(shí)間后,陽(yáng)極上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48 L氣體,欲使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),應(yīng)加入(　　)。
A.0.2 mol CuSO4
B.0.2 mol CuO
C.0.2 mol Cu(OH)2
D.0.2 mol CuCO3
答案:C
解析:根據(jù)陽(yáng)極產(chǎn)生0.2 mol O2,可知溶液中有0.8 mol OH-發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子0.8 mol,0.2 mol Cu2+得到0.4 mol電子生成0.2 mol Cu,則有0.4 mol H+發(fā)生反應(yīng)生成0.2 mol H2。復(fù)原物質(zhì)應(yīng)加0.2 mol CuO和0.2 mol H2O,即0.2 mol Cu(OH)2。
2.利用如圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2,并用陰極排出的溶液吸收NO2。下列說(shuō)法正確的是(　　)。
A.b為直流電源的正極
B.將裝置中的陽(yáng)離子交換膜換成陰離子交換膜,電極反應(yīng)式不變
C.陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-S+4H+
D.電解時(shí),H+由陰極室通過(guò)陽(yáng)離子交換膜到陽(yáng)極室
答案:C
解析:二氧化硫被氧化為硫酸根離子,所以二氧化硫所在的區(qū)為陽(yáng)極區(qū),陽(yáng)極與電源正極相連,則b為電源負(fù)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;將裝置中的陽(yáng)離子交換膜換成陰離子交換膜,電極反應(yīng)式發(fā)生改變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-S+4H+,C項(xiàng)正確;電解時(shí),陽(yáng)離子移向陰極,所以H+由陽(yáng)極室通過(guò)陽(yáng)離子交換膜到陰極室,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.空間站的生態(tài)系統(tǒng)中,要求分離人呼出的二氧化碳,同時(shí)需要提供氧氣。某電化學(xué)裝置利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的電能可以實(shí)現(xiàn)上述要求,同時(shí)還有燃料一氧化碳生成,該電化學(xué)裝置中得電子的電極發(fā)生的反應(yīng)是2CO2+2H2O+4e-2CO+4OH-。下列判斷錯(cuò)誤的是(　　)。
A.上述電化學(xué)裝置相當(dāng)于電解池
B.上述裝置進(jìn)行的總反應(yīng)式為2CO22CO+O2
C.反應(yīng)結(jié)束后該電化學(xué)裝置中的電解質(zhì)溶液堿性增強(qiáng)
D.失電子的電極發(fā)生的反應(yīng)是4OH--4e-2H2O+O2↑
答案:C
解析:該電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,符合電解池原理,所以題述電化學(xué)裝置相當(dāng)于電解池,A項(xiàng)正確;該電池中,陰極的電極反應(yīng)式為2CO2+2H2O+4e-2CO+4OH-,陽(yáng)極上OH-失電子生成氧氣,反應(yīng)為4OH--4e-2H2O+O2↑,將兩個(gè)電極反應(yīng)式相加即得電池總反應(yīng)式:2CO22CO+O2,所以反應(yīng)結(jié)束后該電化學(xué)裝置中的電解質(zhì)溶液的堿性不變,C項(xiàng)錯(cuò)誤,B、D兩項(xiàng)正確。
4.如圖是CO2經(jīng)電催化還原為CH4的裝置示意圖。下列說(shuō)法不正確的是(　　)。
A.該過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程
B.銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8HC+8e-CH4+8C+2H2O
C.一段時(shí)間后,①池中n(KHCO3)減少
D.一段時(shí)間后,②池中溶液的pH一定增大
答案:D
解析:該裝置連接有電源,則該過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程,A項(xiàng)正確;二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的反應(yīng)過(guò)程中,碳元素的化合價(jià)降低,在銅電極上發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為CO2+8HC+8e-CH4+8C+2H2O,B項(xiàng)正確;由于①池溶液中的碳酸氫根離子被消耗,故一段時(shí)間后,碳酸氫鉀的物質(zhì)的量減少,C項(xiàng)正確;①池中的銅電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),②池中的鉑電極為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+,該過(guò)程中有H+生成,故溶液的pH減小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.雙極膜是一種離子交換膜,在電場(chǎng)作用下能將中間層的水分子解離成H+和OH-,并分別向兩極移動(dòng)。一種用雙極膜電解法制取NaBrO3和丁二酸的裝置如圖所示。
下列說(shuō)法正確的是(　　)。
A.b極應(yīng)與直流電源的負(fù)極相連
B.a極上的電極反應(yīng)為HOOCCHCHCOOH+2H+-2e-HOOCCH2CH2COOH
C.外電路中每轉(zhuǎn)移1 mol電子,雙極膜中有1 mol水解離
D.電解一段時(shí)間后,若溶液中Br-不足,則b極處可能有H2產(chǎn)生
答案:C
解析:由圖可知,b極溴元素化合價(jià)升高失電子,故b極為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為Br--6e-+6OH-Br+3H2O,b極與電源的正極相連,故A錯(cuò)誤;a極為陰極,電極反應(yīng)式為HOOCCHCHCOOH+2H++2e-HOOCCH2CH2COOH,故B錯(cuò)誤;b極轉(zhuǎn)移1 mol電子,消耗1 mol氫氧根離子,故雙極膜中有1 mol水解離,故C正確;電解一段時(shí)間后,若溶液中Br-不足,水放電產(chǎn)生氧氣,故D錯(cuò)誤。
6.(1)利用電化學(xué)原理可將鋼鐵廠廢氣中的H2S轉(zhuǎn)化為重要原料氫氣,如圖1:
圖1
①反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式,其目的是　　　　 　。
②反應(yīng)池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 　　　　　　　　　。
③反應(yīng)后的溶液進(jìn)入電解池,產(chǎn)生氫氣的電極名稱(chēng)為　　　　　　,電解反應(yīng)的離子方程式為　 　　　　　　　　　。
(2)某種電化學(xué)脫硫法裝置如圖2所示,不僅可脫除煙氣中的SO2,還可以制得H2SO4。在陰極上放電的物質(zhì)是　　　　　　,在陽(yáng)極生成SO3的電極反應(yīng)式是　　　　　　　　　　　　　。
圖2
答案:(1)①增大反應(yīng)物接觸面積,使反應(yīng)更充分　
②H2S+2FeCl32FeCl2+S↓+2HCl　
③陰極　2Fe2++2H+2Fe3++H2↑　
(2)O2　SO2-2e-+S2SO3
解析:(1)①反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式,可增大反應(yīng)物接觸面積。②反應(yīng)池中H2S和FeCl3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成FeCl2和硫單質(zhì),反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2S+2FeCl32FeCl2+S↓+2HCl。③電解池中,陽(yáng)極上Fe2+失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Fe2+-e-Fe3+,陰極上H+得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),電解總反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++2H+2Fe3++H2↑。(2)由電化學(xué)脫硫法的裝置示意圖可知,該裝置為電解裝置,煙氣經(jīng)催化氧化后,部分SO2轉(zhuǎn)化為SO3,所得氣體通入該裝置,在陰極上,O2得到電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4e-+2SO32S;在陽(yáng)極上,SO2失電子被氧化為SO3,電極反應(yīng)式為SO2-2e-+S2SO3,SO3經(jīng)N2導(dǎo)出與水反應(yīng)生成硫酸。
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