【步步高】2014-2015学年高中化学 专题1-3课时作业(打包27套)苏教版选修4
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【步步高】2014-2015学年高中化学 专题1-3课时作业(打包27套)苏教版选修4,步步高,学年,高中化学,专题,课时,作业,功课,打包,27,苏教版,选修
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1 第 4 课时 电解原理的应用 目标要求 镀、精炼铜的原理。 电解原理的应用 1氯碱工业:电解饱和食盐水,制取烧碱、氯气和氢气。 电极的反应式 (并注明反应类型 ) 阳极: 2 2e = (氧化反应 ); 阴极: 2H 2e = (还原反应 )。 总反应式: 22=电解 2 。 其中阴极反应中的 H 是由 水 电离产生的。 2电镀 (1)电镀是应用 电解 的原理在金属表面镀上一薄层其他金属或 合金 的方法。 (2)电镀 阳极: 镀层 金属,电极本身 发生氧化 反应阴极: 待镀 金属制品电镀溶液:含有 镀层 金属离子的溶液在电镀过程中,电镀液的浓度 不变 。 3电解精炼 (如电解精炼铜,杂质为铁、锌、金、银 ) (1)粗铜 作阳极,电极反应 2e =; 精铜 作阴极,电极反应 2e = 电解质溶液 (2) 活泼性较强的铁、锌 以离子形式进入溶液,活泼性较差的金、银形成阳极泥。 4电冶金制取金属 活泼金属,很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质,因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠: 阴极: 2 2e =2极: 2 2e =, 总反应式: 2融 )=电解 2。 知识点一 氯碱工 业 石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使 完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图所示的装置,以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 ( ) A 2 答案 B 解析 电 解饱和食盐水的方程式为 222 , 阴极区生成, 照该学生制作的竖直的家用环保型消毒装置,若将阳极置于上方,则氯气一生成即逸出,不能完全与 然,应将阳极置于下方,阴极置于上方,下方阳极生成的氯气通过溶液时即可很好地被阴极生成的 收。反应为 =应注意的是图中电极 a、 电解装置上方阴极相连的 所示是 用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置,请填空: (1)_极,发生的电极反应式为 _, _,检验 _。 (2)某同学在实验时误将两种电极材料接反,导致 段时间后又将两极的连接方式纠正过来,发现 X 极附近出现了白色 沉淀,此沉淀是 _(填化学式 ),其形成原因是 _ _, 该沉淀在空气中放置,现象是 _。 (3) 工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个电极室用离子交 换膜隔开 (如图 所示 ),其目的是 _,阳极室 (A 处 )加入 _,阴极室 (加入 _,离子交换膜只许 _离子通过。 答案 (1)阳 2 2e = 湿润的淀粉碘化钾试纸放在 X 极附近,若试纸变蓝,说明生成了 2)H)2 铁作阳极时被氧化为 ,纠正错误后,这一端又变为阴极, 2H 2e=,生成的 与 结合成 H)2 先变灰绿色,后变红褐色 (3)防止 止 应生成 纯 饱和食盐水 纯水 (或 解析 与电源正极相接的为电解池的阳极,与电源负极相接的为电解池的阴极,若接反则金属 e(沉淀。 知识点二 电镀池与精炼铜 3在铁制品上镀上一层锌层,以下电镀方案中合理的是 ( ) A锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含 B锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含 C锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含 D锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含 答 案 D 解析 要在铁制品上镀锌,应该用锌作阳极,铁制品作阴极,含有 的溶液作电镀液,所以 4金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量 杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是 (已知:氧化性 it(惰性金属不放电 ),阴极的放电顺序为: 阴极质量的增加。C:溶液中除了 和 还有 、 H 等。 5火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质 (如锌、金和银等 ),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 ( ) A粗铜接电源负极 B纯铜作阳极 C杂质都将以单质形式沉积到池底 D纯铜片增重 g,电路中通过电子为 案 D 解析 电解精炼铜时,用粗铜作阳极,用精铜作阴极,所以 A、 比铜活泼,失电子变成锌离子进入溶液中,金、银不活 泼,以单质形式沉淀到池底, C 不正确; n(e ) g 12 知识点三 电化学计算 6有三个烧杯,分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液,均以 它们串联在一起电解一定时间,测得电极增重总和 2.8 g,这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为 ( ) A 41 B 11 C 43 D 34 答案 C 解析 串联电路中,相同时间 内各电极得或失的电子的物质的量相同,各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少,只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量,就可以通过得失电子守恒,判断气体体积之比,第一个烧杯中放出 二个烧杯中放出 2,第三个烧杯中放出 有 1 子转移时,生成的气体的物质的量分别是 0.5 0.5 0.5 以共放出有色气体 (.5 0.5 1 色气体 (2)0.5 7将含有 0.4 u(和 0.4 L,用惰性电极电解一段时间后,在一电极上析出 19.2 g 时,在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为 (不考虑产生的气体在水中的溶解 )( ) A B C D 答案 B 解析 根据电解原理,阴、阳两极发生的电极反应为阴极: 2e =极: 2 2e =。 由题意知,在阴极上析出 19.2 g 1 0.3 转移电子 0.6 据电子得失守恒分析,阳极上除 放电外, 也会放电产生 4 4e =2,经计算可知得到 .2 到 阳极放出气体的体积为 (0.2 1 。 4 练基础落实 1关于电解 列叙述正确的是 ( ) A电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠 B若在阳极附近的溶液中滴入 液,溶液呈棕色 C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色 D电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性 答案 B 解析 电解食盐水时发生的反应:阳极: 2 2e = 阴极: 22e = 2 总反应: 22=通电 2 对照分析选项, 极附近的溶液中会溶有少量的 加 液后发生反应:2I =2,溶液呈棕色, 极附近产生大量的 ,滴加酚酞后变红色,解后生成 液呈碱性, 2下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是 ( ) A粗铜板作阳极 B电解时,阳极发生氧化反应,而阴极发生的反应为 2e =粗铜中所含 解后以单 质形式沉积槽底,形成阳极泥 D电解铜的纯度可达 答案 C 3用惰性电极电解 M(阴极上增重 a g 时,在阳极上同时产生 b L 氧气 (标准状况 ),从而可知 ) 答案 C 解析 根据得失电子守恒列出物质间的对应关系,设 r。 r g a g b L 解得 4依据下图判断,下列叙述正确的是 ( ) A 是原电池, 是电镀装置 B 、 装置中锌极上均发生氧化反应 C 、 装置中,铜极均发生氧化反应而溶解 D 、 装置中 浓度基本不变 答案 A 解析 仔 细观察三个装置, 为原电池,电极反应式为 负极 ( 2e =,正极 ( 2e = 为电镀池,电极反应式为 阳极 ( 2e =,阴极 ( 2e = 为电解池,电极反应式为 5 阳极 ( 2e =,阴极 2e = 练方法技巧 5电解 要达到以下三点要求: 阳极质量减少; 阳极质量增加; 电解液中 c()不变,则可选用的电极是 ( ) A含 铜合金作阳极,纯铜作阴极 B纯铜作阳极,含 铜合金作阴极 C用纯铁作阳极,用纯铜作阴极 D用石墨作阳极,用惰性电极 (阴极 答案 B 解析 根据 ,须选择非惰性电极 (除石墨、金、铂外的电极 )作阳极;根据 ,须选择纯铜为阳极,含有 的盐 (如硫酸铜溶液 )作电解液。至于阴极材料则选择的余地较大,如n、 铜合金作阴极,当然也可用纯铜、石墨、铂等作阴极。 答下列问题。 (1)根据图 1 回答 : 打开 并 _; _。 打开 并 _; _; (2)根据图 2 回答 : 将较纯净的 液放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应式为_, 电解反应的离子方程式为 _; 实验完成后,铜电极增重 a g,石墨电极产生标准状况下的气体体积为 _L。 答案 (1) 锌不断溶解 2e =A 镀上一层红色的铜 2e = (2)4 4e =2 2 2=通电 2 4H 解析 (1) 此时为原电池,锌为负极,不断溶解, 应为 2e = 此时为电解池, A 极为阴极,反应为 2e = 应为 2e =。 (2)此时为惰性电极电解 墨极上的反应为 4 4e =2,总反应的离子方程式为 2 2=通电 2 4H , V( 12 L。 7如图所示,若电解 5 得铜电极的质量增加 g。试回答: 6 (1)电源中 X 极是 _(填 “ 正 ” 或 “ 负 ”) 极。 (2)通电 5 24 准状况 )气体,溶液体积为 200 解前后溶液的体积变化忽略不计 ),则通电前 c( _。 (3)若 A 中 液的体积也是 200 解后溶液中仍有 ,则电解后溶液的 _。 答案 (1)负 (2) 1 (3)13 解析 要注意电解的阶段性。如含 的溶液中 电解完后继续通电会使 放电,在阴极上被电解完全后 H 又会放电等。 电极反应式和总反应方程式、电解产物物质的量与得失电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。 (1)铜极增重,说明银在铜极析出,则铜极为阴极, (2)C 中铜极增重 g,即析出 g,线路中通过 子。由 4e 知 2只有 112 24 明还有112 2,即 全部在阴极放电后, H 接着放电产生了 112 2,则通过 子时, 已被电解完。由 2e 知 n() : c( 1。 (3)由 4e 4知, H ,则: c() 0.1 1, 13。 练综合拓展 8电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示表示一个电 解池,装有电解液 a; X、 过导线与直流电源相连。请回答以下问题: (1)若 X、 验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则电解池中 X 极上的电极反应式为 _。在 _。_,检验该电极反应产物的方法是 _。 (2)如果用电解方法精炼粗铜,电解液 _,电极反应式为 _。 _,电极反应式为 _(说明:杂质发生的电极反应不必写出 )。 答案 (1)2H 2e = 有气泡冒出,溶液变红 2 2e = 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在 纸变蓝 (2)纯铜 2e =铜 2e = 解析 (1)与电源负极相连的为阴极,因此, 2H 2e =,反应过程中消耗了水电离出来的 H ,溶液呈碱性,加入酚酞试液变成红色; Y 极为阳极, 2 2e=,产生的 I 试纸变蓝。 (2)电解精炼粗铜时,用含杂质的 为阳极,纯 应过程中阳极上的 去电子,成为离子进入溶液,在阴极 电子。 均为石墨电极。 7 (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 _极 (填 “ 阴 ” 或 “ 阳 ”) 附近会出现红色。 (2)若电解液为 500 溶质的某蓝色溶液,电解一段时间后,观察到 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 涤、干燥、称量,电极增重 1.6 g。 电解后溶液的 _;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 电极产生气体的体积为 _L。 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: _ _。 答案 (1)2 2=通电 2 阴 (2)1 答 1种即可 ) 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,加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉,若有红棕色气体产生,则证明是硝酸根离子 ) 解析
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