2019高中化学第四章电化学基础4.3.2电解原理的应用精练新人教版.docx

电解原理的应用A组定向巩固定向巩固一、氯碱工业原理的应用1.某同学设计如图所示装置,探究氯碱工业原理,下列说法正确的是()A.石墨电极与直流电源负极相连B.用湿润淀粉KI试纸在铜电极附近检验气体,试纸变蓝色C.氢氧化钠在石墨电极附近产生,Na+向石墨电极迁移D.铜电极的反应式为2H+2e-H2解析:若Cu电极所连的是直流电源的正极,则Cu是阳极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,不符合氯碱工业原理,故石墨电极与直流电源正极相连,A项错误;阴极(Cu极)反应为2H+2e-H2,阳极(C极)反应为2Cl-2e-Cl2,故用湿润淀粉KI试纸在石墨电极附近检验气体,试纸变蓝,发生反应Cl2+2KI2KCl+I2,故B项错误、D项正确;Cu电极附近H+减少生成OH-,Na+向Cu电极迁移,故C项错误。答案:D2.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题。若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,则:(1)电解池中X极上的电极反应式是,在X极附近观察到的现象是。(2)Y电极上的电极反应式是,检验该电极反应产物的方法是。解析:由题意或图像可知,此池为电解池,X极为阴极,Y极为阳极。电极为惰性电极,饱和NaCl溶液中存在Na+、Cl-、H+、OH-,在阴极上,H+放电能力强于Na+,故阴极上发生的电极反应为2H+2e-H2,因而导致X极附近有气体放出,溶液呈碱性,溶液颜色由无色变为红色;在阳极上,Cl-放电能力强于OH-,故阳极上发生的电极反应为2Cl-2e-Cl2。答案:(1)2H+2e-H2放出气体,溶液变红(2)2Cl-2e-Cl2把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近,试纸变蓝3.导学号90514166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+2H2OH2+Cl2+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+2H2OH2+Cl2+2NaOH(3)Zn-2e-Zn2+Zn2+2e-ZnZnSO4溶液Zn(NO3)2溶液定向巩固二、电镀原理的应用4.下列描述中,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,用锌作阳极解析:电解熔融的氧化铝制取金属铝,用碳作阳极,如果用铁作阳极,则铁失电子而消耗,故A不对。B、C、D符合生产实际,正确。答案:A5.下面有关电化学的图示,完全正确的是()解析:锌作负极,铜作正极,A项错误;粗铜精炼时,精铜作阴极,粗铜作阳极,B项错误;铁片镀锌时,铁作阴极,锌作阳极,C项错误。答案:D定向巩固三、电解精炼原理的应用6.某同学为了使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2能进行,设计了下列四个方案,你认为可行的方案是()解析:要使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2能进行,需通过电解装置来实现。B是原电池装置(Fe作原电池的负极,Ag作原电池的正极),其总反应为Fe+2HClFeCl2+H2;D既不是原电池,也不是电解池;A是电解池装置,但Ag连接在电源的负极上,不会溶解,其实质是电解HCl(2HClH2+Cl2);C是电解池装置,与电源正极连接的Ag失去电子(Ag-e-Ag+),产生的Ag+立即与溶液中的Cl-结合生成AgCl沉淀,溶液中的H+在阴极上获得电子产生H2(2H+2e-H2),其总反应为2HCl+2Ag2AgCl+H2。答案:C7.两个装置中,液体体积均为200 mL,开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5 molL-1,工作一段时间后,测得有0.2 mol电子通过,若忽略溶液体积的变化,下列叙述正确的是()A.产生气体体积=B.中阴极质量增加,中正极质量减小C.电极反应式:中阳极:4OH-4e-2H2O+O2中负极:2H+2e-H2D.溶液的pH变化:减小,增大解析:发生电解反应,阳极反应为2H2O-4e-4H+O2(或4OH-4e-2H2O+2O2),阴极反应为2Cu2+4e-2Cu;中发生原电池反应,负极反应为Zn-2e-Zn2+,正极反应为2H+2e-H2。两个电池中的CuSO4和H2SO4的物质的量都是0.1mol,当通过0.2mol电子时两种物质正好完全反应,生成0.05molO2,生成0.1molH2,由此可知只有D正确。答案:D8.Cu2O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+H2OCu2O+H2。下列说法正确的是()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H2O反应,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2,A选项正确;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选项错误;阳极与电源的正极相连,C选项错误;阳极反应为2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2O,当有0.1mol电子转移时,有0.05molCu2O生成,D选项错误。答案:A9.下列装置的线路接通后,经过一段时间,溶液的pH明显下降的是()解析:A项,发生反应:Zn+H2SO4ZnSO4+H2,c(H+)减小,pH增大;B项,阳极:Cu-2e-+2OH-Cu(OH)2,阴极:2H2O+2e-H2+2OH-,总反应为Cu+2H2OCu(OH)2+H2,pH变化不明显;C项,总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,pH增大;D项,总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,pH减小。答案:D10.电解原理在化学工业中有着广泛的应用。(1)如图,其中a是电解质溶液,X、Y是两块电极板。若X、Y是惰性电极,a是CuSO4溶液,则电解时的化学方程式为;通电一段时间后,向烧杯中的电解质溶液中加入0.2 mol CuO粉末,电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子的物质的量为。若X、Y分别是铁和铜,a仍是CuSO4溶液,则Y极的电极反应式为。(2)已知+2价的铁的化合物通常具有较强的还原性,易被氧化。实验室用亚铁盐溶液与烧碱反应很难制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,但是用电解的方法可以制得纯净的Fe(OH)2沉淀。制备装置如图所示,其中a、b两电极材料分别为铁和石墨。a电极上的反应式为。电解质溶液d最好选(填编号)。A.纯水B.CuSO4溶液C.NaOH溶液D.H2SO4溶液液体c为(填编号)。A.四氯化碳B.硝基苯C.苯D.乙醇解析:(1)用惰性电极电解CuSO4溶液的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4;通电一段时间后,向烧杯中的电解质溶液中加入0.2molCuO粉末,电解质溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH,说明在电解的过程中刚好生成了0.2molCu和0.1molO2,所以转移的电子的物质的量为0.4mol。当X、Y分别是铁和铜时,Y极的电极反应式为Cu-2e-Cu2+。(2)该小题主要考查在无氧环境下制备Fe(OH)2沉淀,所以液体c应选择密度比水小且与水不互溶的物质,故选C。答案:(1)2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO40.4 molCu-2e-Cu2+(2)Fe-2e- Fe2+CC定向巩固四、电化学的相关计算11.用惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol,则阴极上析出Cu的质量为()A.0.64 gB.1.28 gC.2.56 gD.5.12 g解析:用惰性电极电解CuSO4溶液,在阳极产生的气体为O2,由4OH-4e-2H2O+O2知,产生0.0100mol的O2转移0.0400mol电子,则根据Cu2+2e-Cu可推出应析出0.0200mol的铜,其质量为1.28g。答案:B12.导学号90514167用石墨作电极电解+n价M金属的硝酸盐溶液,当阴极上析出m g金属时,阳极上产生560 mL(标准状况)气体,此金属的相对原子质量应为()A.10mnB.10mC.10nD.40mn解析:阳极反应:4OH-4e-O2+2H2O,当生成560mLO2时转移0.1mol电子,阴极为Mn+得电子,即Mn+ne-M,根据反应中转移0.1mol电子和生成mg金属,则0.1n=mMr(M),解得Mr(M)=10mn。答案:AB组综合提升1.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-+2H2O4OH-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项中是阴极H2O电离出的H+得电子,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2。答案:A2.导学号90514168臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多,其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示,下列有关说法不正确的是()A.高压放电法,反应的原理为3O22O3B.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物C.电解时,电极b周围发生的电极反应有3H2O-6e-O3+6H+和2H2O-4e-O2+4H+D.电解时,H+由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b解析:高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似,其反应的原理为:3O22O3,因空气中还含有氮气,放电条件下,氮气也能与氧气反应,故有氮氧化物生成,A、B两项均正确;观察题图电解法制臭氧,可发现有氢气放出,必由水还原生成,发生还原反应,故a为阴极;同理,由水生成氧气和臭氧,发生氧化反应,C项正确;因b为阳极,电解质中的阳离子移向阴极,故D项错误。答案:D3.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:。解析:(1)电解饱和食盐水的离子方程式:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2,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:2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+。根据电解离子方程式得:n(H+)=2n(Cu2+)=21.6g64gmol-1=0.05mol,故溶液中c(H+)=0.05mol0.5L=0.1molL-1,溶液的pH=1。要使溶液恢复到以前,可以加入CuO或CuCO3。根据电解方