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电解后的溶液复原例析

来源:未知作者:栾春武 点击:所属专题: 溶液复原
一、知识点 电解质溶液进行电解时,大致分三种情况,①电解质本身被电解,②溶剂水被电解,③电解质和水同时被电解。因此要使电解后的溶液恢复原状,必须根据电解的化学反应原理来确定。同学们可记为:出去什么就加什么。 ①电解质本身被电解,如电解 HCl溶液:2HCl H 2

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一、知识点

电解质溶液进行电解时,大致分三种情况,①电解质本身被电解,②溶剂水被电解,③电解质和水同时被电解。因此要使电解后的溶液恢复原状,必须根据电解的化学反应原理来确定。同学们可记为:“出去什么就加什么”。

①电解质本身被电解,如电解HCl溶液:2HCl电解后的溶液复原例析H2↑+Cl2↑应向原溶液中通HCl气体,类似的情况还有电解HBr、CuCl2等溶液。

②溶剂水被电解,如电解NaOH溶液:2H2O电解后的溶液复原例析2H2↑+O2↑应向原溶液中加H2O。类似的情况还有电解H2SO4、Na2SO4、KNO3等溶液。

③电解质和水同时被电解, 如电解NaCl溶液:2NaCl + 2H2O电解后的溶液复原例析2NaOH + H2↑+Cl2↑从表面上看少的是 NaCl和H2O,加NaCl和H2O,就能使NaCl溶液恢复原状,其实不行,因为无论以什么比例加NaCl和H2O,也解决不了NaOH的存在。怎么办哪?我们可以换一个角度来思考,从电解质溶液出去的是H2和Cl2,H2和Cl2的化身就是HCl气体,因此我们可以向溶液中通HCl气体,由于HCl和生成的NaOH发生:HCl +NaOH=NaCl+H2O反应,使得溶液恢复原状。类似的情况还有电解KBr、AgNO3、CuSO4等溶液。

二、例题

【例题1】(2011年全国高考卷)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后,欲使电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的(      )

A. CuSO4                B. H2O                 C. CuO                 D.CuSO4·5H2O

解析:用石墨做电极电解CuSO4溶液的电解方程式是2CuSO4+2H2O电解后的溶液复原例析2H2SO4+2Cu + O2↑,根据缺什么补什么的原则,选项C正确。

答案:C

【例题2】用电解后的溶液复原例析惰性电极分别电解下列各物质水溶液,一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是(    )

A. AgNO3                          B. Na2SO4                              C. CuCl2                            D. KCl

解析:直接加入溶质就能使溶液恢复到电解前的浓度应属于电解溶质型,即选C。AgNO3发生的电解反应是:4AgNO3+2H2O电解后的溶液复原例析4Ag+O2↑+ 4HNO3,可加Ag2O、加Ag2CO3。Na2SO4的水溶液实际电解的是水,KCl的水溶液实际电解的是溶质和溶剂,类似电解NaCl溶液,应通HCl气体,能恢复原状。

答案:C

变式1:改变题目要求

【例题3】用惰性电极分别电解下列各物质水溶液,一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度的是(     )

A. AgNO3                   B. Na2SO4                     C. CuCl2                             D. KCl

解析:向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度,属于溶剂水被电解型,在上述选项中只有B属于电解水型。

答案:B

变式2:改变考查内容

【例题4】用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液,一段时间后,阴极质量增加,电解液的pH明显下降的是(                   )

A. AgNO3                       B. Na2SO4                     C. CuCl2                          D. KCl

解析:电解A溶液时,生成Ag、HNO3和O2,Ag在阴极上析出,使阴极质量增加,由于生成HNO3使溶液pH明显下降;而B属于电解水型,阴极质量不增加,溶液pH不变化;C属于溶质分解型,虽然阴极质量增加,但溶液pH并无明显变化;D溶液电解没有固体在两极上析出,且溶液pH变小。因此选A。

答案:A

三、拓展练习

变式1:判断电解类型

【例题5】电解水时为了增强其导电性不应加入的电解质是(             )

A. NaOH             B. CuSO4                  C. H2SO4                       D. KNO3

解析:电解时只是为了增强其导电性,则应加入的是电解时是电解水的物质。

答案:B

【例题6】用惰性电极电解CuSO4溶液,当Cu2+浓度下降至一半时停止通电,要想使CuSO4溶液恢复原浓度,应加入的物质是()

A. CuSO4       B. CuO           C. Cu(OH)2                 D. CuSO4·5H2O

解析:发生的电解池反应为:2CuSO4+2H2O电解后的溶液复原例析2Cu+O2↑+2H2SO4,电解过程中CuSO4溶液每损失2个Cu原子,就损失2个O原子,相当于损失一个CuO,为了使CuSO4溶液,恢复原浓度,应加入CuO。当然也可以加入CuCO3,但绝不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3,因为CuCO3+H2SO4===CuSO4+CO2↑+H2O,相当于加CuO,而Cu(OH)2+H2SO4===CuSO4+2H2O↑+3H2O、Cu2(OH)2CO3+2H2SO4===2CuSO4+CO2。除增加溶质外还增加了水,故不能选。

答案:B

变式2:综合应用

【例题7】某溶液中含有NaCl和H2SO4两种溶质,它们的物质的量之比为3:1。用石墨作电极电解该溶液时,根据电极产物,可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是 (            )

A.阴极只放出H2                         B.阳极先放出Cl2,后放出O2

C.电解的最后阶段为电解水     D.溶液pH不断减小,最后pH<7

解析:在电解质溶液中,各离子物质的量之比为n(Na) :n(Cl) :n(H) :n(SO42) =3 : 3 : 2 : 1。若把电解质溶液中的离子重新组合,溶质可以是NaCl、HCl、Na2SO4,它们的物质的量之比为:1 : 2 : 1。电解时,首先是HCl溶液提供的H、Cl放电,生成H2和Cl2;其次是NaCl溶液提供的H、Cl放电,生成H2、NaOH和Cl2;最后是Na2SO4溶液,实际上电解水,生成H2和O2。故根据电解产物,可明显分为三个阶段。由于第一个阶段消耗H,第二个阶段产生OH,第三个阶段是电解水,故溶液pH不断增大,最后pH>7。

答案:D

【例题8】在室温下,NaCl在水中的溶解度是36g。以石墨作阳极对饱和食盐水进行电解,化学反应为:2NaCl+2H2O电解后的溶液复原例析2NaOH+H2↑+Cl2↑回答下列问题:

(1).电解一段时间后,欲使食盐水恢复到原来的状态,下列做法合理的是________

A.向电解后的溶液中通适量HCl气体

B.向电解后的溶液中加适量浓盐酸

C.将电解后的溶液先分离出NaOH,在加入NaCl

D.将电解后的溶液先分离出NaOH,在加入水

E.将电解后的溶液中先加入适量的MgCl2,搅拌后再过滤

(2).在以上合理的做法中,最适宜应用于工业生产的是________

解析:由上述知识点③知A合理,B不合理。饱和NaCl溶液中NaCl与H2O的质量比为36 : 100=9 : 25,被电解的NaCl与H2O的质量比为58.5 : 18,电解分离出NaOH后的溶液是不饱和的NaCl溶液,因此C合理,D不合理。加MgCl2后发生反应MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+ 2NaCl,这虽然使NaCl的总量恢复了原状,但水的总量没有恢复原状,因此E不合理。NaOH是电解饱和食盐水的主要产品之一,将其分离出来以后,再将稀NaCl溶液加NaCl后重复应用,这是工业生产的理想措施之一。虽然通入适量的HCl气体也能使食盐水恢复到原来的状态,但这是以工业生产的高级产品制备低级原料的逆行措施,因此不可取。

答案:(1) AC(2) C

附:

用惰性电极电解水溶液的各种情况比较表


类型

电极反应

特点

例子

实际电解对象

电解质浓度

溶液pH

电解质溶液复原

电解质分解型

电解质的离子放电

HCl

CuCl2

HCl

CuCl2

减少

减少

增大

增大

加HCl

加CuCl2

电解水型

阳极OH放电

阴极H放电

NaOH

H2O

增大

增大

加H2O

H2SO4

H2O

增大

减小

加H2O

Na2SO4KNO3

H2O

增大

不变

加H2O

放出氢气生成碱型

阴极H放电

NaCl

KBr

电解质和水

部分离子浓度减少

增大

加HCl

加HBr


放出氧气生成酸型

阳极OH放电

AgNO3

CuSO4

电解质和水

部分离子浓度减少

减小

加Ag2O

加CuO


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