题目

4.[湖南师大附中2019高二期中]如图为通过EFC剑桥-|||-法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图,-|||-其原理是在较低的阴极电位下,TiO2 (阴极)中的氧解-|||-离进入熔融盐,阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正-|||-确的是 ()-|||-电源-|||-+-|||-石墨-|||-高纯二 产生气泡-|||-氧化钛 A.阳极的电极反应式为 (Cl)^--2(e)^-=!=!= (Cl)_(2)uparrow -|||-B.阴极的电极反应式为 (O)_(2)+4(e)^-=!=!= Ti+(20)^2--|||-C.通电后, ^2- 、Cl^- 均向阴极移动-|||-D.石墨电极的质量不发生变化^2- → (O2、CO2、CO)-|||-熔融氯化钙4.[湖南师大附中2019高二期中]如图为通过EFC剑桥-|||-法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图,-|||-其原理是在较低的阴极电位下,TiO2 (阴极)中的氧解-|||-离进入熔融盐,阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正-|||-确的是 ()-|||-电源-|||-+-|||-石墨-|||-高纯二 产生气泡-|||-氧化钛 A.阳极的电极反应式为 (Cl)^--2(e)^-=!=!= (Cl)_(2)uparrow -|||-B.阴极的电极反应式为 (O)_(2)+4(e)^-=!=!= Ti+(20)^2--|||-C.通电后, ^2- 、Cl^- 均向阴极移动-|||-D.石墨电极的质量不发生变化^2- → (O2、CO2、CO)-|||-熔融氯化钙

题目解答

答案

解析

本题考查电解池的工作原理，需明确以下几点：

  1. 阳极与阴极的反应类型：阳极为氧化反应，阴极为还原反应；
  2. 离子移动方向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极；
  3. 电极材料的变化：若电极参与反应，则质量会变化。

破题关键在于分析阳极产物的来源。题目中阳极产生$O_2$、$CO_2$、$CO$，说明阳极反应物为$O^{2-}$而非$Cl^-$，且石墨电极可能与氧气反应。

选项A分析

若阳极反应为$2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2\uparrow$，则产物应为$Cl_2$，但题目明确阳极产生$O_2$，说明阳极实际反应物为$O^{2-}$，故A错误。

选项B分析

阴极反应式$TiO_2 + 4e^- \rightarrow Ti + 2O^{2-}$符合以下两点：

  1. 阴极发生还原反应；
  2. 二氧化钛作为固体电极直接参与反应，氧离子进入熔融盐，与题目描述一致。
    因此B正确。

选项C分析

电解池中，阴离子（如$O^{2-}$、$Cl^-$）应移向阳极，而非阴极，故C错误。

选项D分析

阳极产生的$O_2$会与石墨反应生成$CO_2$或$CO$，导致石墨电极消耗，质量减少，故D错误。