2019年高中化学第四章电化学基础4.3.2电解原理的应用练习新人教版选修4.docx

1、1第 2 课时 电解原理的应用基础巩固1 在铁制品上镀一定厚度的锌层,以下设计方案正确的是 ( )A.锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含有锌离子B.锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含有锌离子C.锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含有亚铁离子D.锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含有亚铁离子答案 A2 取一张用饱和 NaCl 溶液浸湿的 pH 试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现 a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。下列说法错误的是( )A.b 电极是阴极B.a 电极与电源的正极相连C.电解过程中水是氧化剂D.b 电极附近溶液的 pH 变小答案 D3 下列描述

2、中 ,不符合生产实际的是 ( )A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极答案 A4 火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时( )2A.粗铜接电源负极B.纯铜作阳极C.杂质都将以单质形式沉淀到池底D.纯铜片增重 2.56 g,电路通过电子为 0.08 mol答案 D5Cu2O 是一种半导体材料 ,基于绿色化学理念设计的制取 Cu2O 的电解池示意图如下,电解总反应为 2Cu+H2O Cu2O+H2。下

3、列说法正确的是( )A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有 0.1 mol 电子转移时,有 0.1 mol Cu2O 生成解析 石墨作阴极,阴极上是溶液中的 H+反应,电极反应为 2H+2e- H2,A 正确;由电解总反应可知,Cu 参加了反应,所以 Cu 作电解池的阳极,发生氧化反应,B 错误;阳极与电源的正极相连,C 错误;阳极反应为 2Cu+2OH-2e- Cu2O+H2O,当有 0.1 mol 电子转移时,有 0.05 mol Cu2O 生成,D 错误。答案 A6 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为

4、使 Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )A.a 为正极,b 为负极;NaClO 和 NaClB.a 为负极,b 为正极;NaClO 和 NaCl3C.a 为阳极,b 为阴极;HClO 和 NaClD.a 为阴极,b 为阳极;HClO 和 NaCl解析 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl 2,副反应为 2NaOH+Cl2 NaCl+NaClO+H2O,则可推知使 Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液的主要成分是 NaClO 和 NaCl,其中起消毒作用的是

5、NaClO。电解过程中阴极产生 H2,结合图示,消毒液发生器的液体上部空间充满的是 H2,故电源 a 极是负极,b 极为正极。答案 B7 某学生设计了一个 “黑笔写红字 ”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是( )A.铅笔端作阳极,发生还原反应B.铂片端作阴极,发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生D.a 点是负极,b 点是正极解析 电解实验中阳极发生氧化反应,生成氯气,阴极发生还原反应,生成氢气。由电极反应式可知,在阴极生成氢氧化钠,出现红色字迹,所以铅笔作阴极,a 点为电源负极。答案

6、D8 将 Fe 片和 Zn 片放在盛有 NaCl 溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,如图所示。最先观察到变为红色的区域为 ( )A.和B.和4C.和D.和解析 甲是原电池,Zn 作负极,Fe 作正极,正极上发生反应 O2+2H2O+4e- 4OH-,c(OH-)c(H+),呈碱性,使酚酞变红;乙池为电解池,Fe 作阳极,Zn 作阴极,在阴极上 H+放电,产生大量 OH-,区域酚酞变红。答案 B9 电解法处理酸性含铬废水(主要含有 Cr2 )时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在O2-7反应 Cr2 +6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O,最后 Cr3+以 Cr(OH)3形式除去。下列说

7、法不O2-7正确的是( )A.阳极反应为 Fe-2e- Fe2+B.电解过程中溶液 pH 不会变化C.过程中有 Fe(OH)3沉淀生成D.电路中每转移 12 mol 电子,最多有 1 mol Cr2 被还原O2-7解析 铁板作阳极,则阳极上 Fe 失电子,A 正确;电解过程中有 OH-生成,所以 pH 变大,B 错误;生成的 OH-会与 Fe3+结合生成 Fe(OH)3,C 正确;电路中每转移 12 mol 电子,生成 6 mol Fe2+,则有 1 mol Cr2 被还原,D 正确。O2-7答案 B10 以 KCl 和 ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌 ,下列说法正确的是( )A.未通

8、电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C.电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率D.镀锌层破损后对铁制品失去保护作用解析 电镀过程中 Zn 与电源正极相连,若给原电池充电,则 Zn 应接电源负极,A 错误;导线中通过的电子,在阴极均被 Zn2+得到,所以通过的电子与锌析出的物质的量成正比,B 错误;只要电流恒定,阴阳极得失电子的速率不变,所以电解反应速率不变,C 正确;镀锌层破损后,Zn比铁活泼,Zn 作负极、Fe 作正极,Fe 被保护,D 错误。答案 C511(2016 天津理综 ,节选) 化工生产的

9、副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H 2O+2OH- Fe +3H2。工作原理如图所示。装置通电后,O2-4铁电极附近生成紫红色 Fe ,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会O2-4产生红褐色物质。已知:Na 2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被 H2还原。(1)电解一段时间后, c(OH-)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)。 (2)电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为 。 解析 (1)根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气,电极反应式为 2H+2e- H2,铁电极发生氧化反应,电极反应式为 Fe+8O

10、H-6e- Fe +4H2O。溶液中的氢氧根离子减少,O2-4因此电解一段时间后, c(OH-)降低的区域在阳极室;(2)根据题意 Na2FeO4易被 H2还原,电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低。答案 (1)阳极室(2)防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低12 如图所示 ,A、B、C 三个装置中的烧杯分别盛有足量的 CuCl2溶液。(1)A、B、C 三个装置中属于原电池的是 (填标号,下同),属于电解池的是 。 (2)A 池中 Zn 发生 (填“氧化”或“还原”)反应,Cu 电极反应式为 。 (3)B 池中石墨是 极,Pt 极发生的电极反

11、应为 。 (4)C 池中 Cu 是 极,电极反应为 ,反应过程中,溶液浓度 (填“变大”“变小”或“不变”)。 答案 (1)A B、C6(2)氧化 Cu 2+2e- Cu(3)阴 2Cl -2e- Cl2(4)阳 Cu-2e - Cu2+ 不变13 如图中的 A 为直流电源 ,B 为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸,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

12、镀液可以是 或 (只要求填两种电解质溶液)。 解析 (1)根据 c 点酚酞变红,则该极的反应为 2H+2e- H2,即该极为阴极,与电源的负极相连,所以 a 点是正极。(2)滤纸 B 上发生的总反应方程式为2NaCl+2H2O H2+Cl 2+2NaOH。(3)c、d 两点短路后,e 为阳极,反应为 Zn-2e- Zn2+。阴极上镀锌,则阴极反应为 Zn2+2e- Zn。电解液用含镀层金属离子的电解质溶液,所以可用 ZnSO4溶液或 Zn(NO3)2溶液等。答案 (1)正(2)2NaCl+2H2O H2+Cl 2+2NaOH(3)Zn-2e- Zn2+ Zn 2+2e- Zn ZnSO 4溶液

13、 Zn(NO 3)2溶液能力提升1(2016 全国 )锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为 KOH 溶液,反应为 2Zn+O2+4OH-+2H2O 2Zn(OH 。下列说法正确的是 ( )2-4A.充电时,电解质溶液中 K+向阳极移动B.充电时,电解质溶液中 c(OH-)逐渐减小7C.放电时,负极反应为:Zn+4OH -2e- Zn(OH)2-4D.放电时,电路中通过 2 mol 电子,消耗氧气 22.4 L(标准状况)解析 充电时,阳离子移向阴极,A 项错误;充电时的总反应为 2Zn(OH 2Zn+O2+4OH -)2-4+2H2O,c(OH-)增大,B 项错误;放电时每消

14、耗 1 mol O2转移 4 mol 电子,D 项错误。答案 C2 金属镍有广泛的用途 ,粗镍中含有少量的 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质,用电解法制备高纯度的镍,下列叙述中正确的是( )A.阳极发生还原反应,其电极反应式为 Ni2+2e- NiB.电解过程中,阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2+和 Zn2+D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有 Cu 和 Pt解析 本题为“电解精炼铜”的迁移应用。A 项,阳极应发生氧化反应。C 项,溶液中的阳离子主要为 Ni2+,根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序,阳极反应为 Zn-2e-Zn2+,Fe-2

15、e- Fe2+,Ni-2e- Ni2+,Cu、Pt 在该条件下不失电子 ,阴极反应为 Ni2+2e-Ni,Fe2+、Zn 2+在该条件下不得电子。比较两电极反应,因 Zn、Fe、Ni 的相对原子质量不等,当两极通过相同的电量时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。答案 D3 如下图所示 ,图乙是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标 y)随时间变化的函数图像(各电解池都用石墨作电极,不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响),这个量 y 表示( )A.各电解池析出气体的体积B.各电解池阳极质量的增加量C.各电解池阴极质量的增加量D.各电极上放电的离子总数8解析 电解 NaCl 溶液时阴、

16、阳极都产生气体,电解 AgNO3溶液时阴极上产生单质银,电解CuSO4溶液时阴极上产生单质铜,所以随着电解的进行,阴极质量的增加量有如题中图示的变化。答案 C4 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,如图是电解污水的实验装置示意图,实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是( )A.阴极的电极反应式为 O2+4e-+2H2O 4OH-B.通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的 Fe(OH)3C.通电过程中会产生气泡,把悬浮物带到水面形成浮渣弃去D.如果实验用污水导电性不良,可加入少量 Na2SO4固体以增强导电性解析 A 项中阴极反应是 H2O 电离出的 H

17、+得电子,电极反应式为 2H2O+2e- 2OH-+H2。答案 A 5 如图,X 和 Y 均为石墨电极。(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水,电解反应的离子方程式为 ;电解过程中 (填“阴”或“阳”)极附近会出现红色。 (2)若电解液为 500 mL 含 A 溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到 X 电极表面有红色的固态物质生成,Y 电极有无色气体生成。溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出 X 电极,洗涤、干燥、称量,电极质量增加 1.6 g。电解后溶液的 pH 为 ;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,需加入一定量的 (填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变) Y 电极产生气

18、体在标准状况下的体积为 L。 9请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是 ;并设计实验验证你的推测,写出实验的操作步骤、现象和结论: 。 解析 (1)电解饱和食盐水的离子方程式:2Cl -+2H2O 2OH-+Cl2+H 2,在阴极区生成 NaOH,使酚酞溶液变红。(2)蓝色溶液中可能含有 Cu2+,并且在电解过程中析出红色固体,进一步验证析出的是铜;Y电极上析出无色气体,应该是 O2,电解离子方程式:2Cu 2+2H2O 2Cu+O2+4H +。根据电解离子方程式得: n(H+)=2n(Cu2+)=2 =0.05 mol,故溶液中 c(H+)=1.6 g64 gmol-1=0.1 molL-1,

19、溶液的 pH=1。要使溶液恢复到以前,可以加入 CuO 或 CuCO3。0.05mol0.5 L根据电解方程式得: n(O2)= n(Cu)=0.012 5 mol,在标准状况下的体积 V(O2)=22.4 12Lmol-10.012 5 mol=0.28 L。溶液中存在的必须是含氧酸根离子,可以是 S 或 N ;然后利用实验进行检验。O2-4 O-3答案 (1)2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2+H 2 阴(2)1 CuO(或 CuCO3) 0.28 硫酸根离子 取少量待测液于试管中,滴加盐酸无明显现象,继续加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则证明是硫酸根离子(或:硝酸根离子 取少量待测液于试管中,加热浓缩后加入铜粉和浓硫酸,若有红棕色气体产生,则证明是硝酸根离子)