（北京专用）2019版高考化学一轮复习 第19讲 电解原理及应用作业.doc

第19讲电解原理及应用a组基础题组1.(2018北京海淀期末)电解na2co3溶液制取nahco3溶液和naoh溶液的装置如下图所示。下列说法中,不正确的是()a.阴极产生的物质a是h2b.溶液中na+由阳极室向阴极室迁移c.阳极oh-放电,h+浓度增大,co32-转化为hco3-d.物质b是nacl,其作用是增强溶液导电性2.(2018北京朝阳期末)高铁酸钠(na2feo4)是具有紫色光泽的粉末,是一种高效绿色强氧化剂,碱性条件下稳定,可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极,以不同浓度的naoh溶液为电解质溶液,控制一定电压电解制备高铁酸钠,电解装置和现象如下:c(naoh)阴极现象阳极现象1 moll-1产生无色气体产生无色气体,10 min内溶液颜色无明显变化10 moll-1产生大量无色气体产生大量无色气体,3 min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深15 moll-1产生大量无色气体产生大量无色气体,1 min后溶液变为浅紫红色,随后逐渐加深下列说法不正确的是()a.a为铁钉,b为石墨b.阴极主要发生反应:2h2o+2e-h2+2oh-c.高浓度的naoh溶液有利于发生fe-6e-+8oh-feo42-+4h2od.制备na2feo4时,若用饱和nacl溶液,可有效避免阳极产生气体3.(2017北京东城期末,11)氢氧化锂是制取锂和锂的化合物的原料,用电解法制备氢氧化锂的工作原理如下图所示:下列叙述不正确的是()a.b极附近溶液的ph增大b.a极发生的反应为2h2o-4e- o2+4h+c.该法制备lioh还可得到硫酸和氢气等产品d.当电路中通过1 mol电子时,可得到2 mol lioh4.如下图所示,请按要求回答下列问题。(1)打开k2,关闭k1。a为(填“正”或“负”)极,在该电极可观察到的现象是;b极的电极反应式为。(2)打开k1,关闭k2。a为(填“阴”或“阳”)极,在该电极可观察到的现象是;b极的电极反应式为;当有0.2 mol电子转移时,则析出铜的质量为g。b组提升题组5.(2017北京海淀一模,10)实验室模拟工业制备高纯铁。用惰性电极电解feso4溶液制备高纯铁的原理如下图所示。下列说法不正确的是()a.阴极主要发生反应:fe2+2e- feb.向阳极附近滴加kscn溶液,溶液变红c.电解一段时间后,阴极附近ph减小d.电解法制备高纯铁总反应:3fe2+ fe+2fe3+6.(2017北京朝阳一模,10)在一定条件下,用石墨电极电解0.5 mol/l cuso4溶液(含h2so4),监测到阳极附近ph随时间变化关系如下图。下列说法不正确的是()a.ab段,通电瞬间,阳离子向阴极移动b.电解过程中,阳极发生的电极反应是2h2o-4e- 4h+o2c.bc段,h+向阴极的移动速率大于其在阳极的生成速率d.bc段,ph下降过程中,阴极发生的主要电极反应是cu2+2e- cu7.(2018北京海淀期末)电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染,其中所含的cr()是主要污染物,可采用多种方法处理将其除去。查阅资料可知:在酸性环境下,cr()通常以cr2o72-的形式存在:cr2o72-+h2o2cro42-+2h+cr2o72-的氧化能力强于cro42-常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的ph如下表:阳离子fe3+fe2+cr3+开始沉淀的ph1.97.04.3沉淀完全的ph3.29.05.6.腐蚀电池法(1)向酸性含铬废水中投放废铁屑和焦炭,利用原电池原理还原cr()。下列关于焦炭的说法正确的是(填字母序号)。a.作原电池的正极b.在反应中作还原剂c.表面可能有气泡产生.电解还原法向酸性含铬废水中加入适量nacl固体,以fe为电极电解,经过一段时间,有cr(oh)3和fe(oh)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。装置如图所示:(2)a极连接电源的极,a极上的电极反应式是。(3)电解开始时,b极上主要发生的电极反应为2h+2e-h2,此外还有少量cr2o72-在b极上直接放电,该反应的电极反应式为。(4)电解过程中,溶液的ph不同时,通电时间(t)与溶液中cr元素去除率的关系如下图所示。由图知,电解还原法应采取的最佳ph范围为。a.24b.46c.610解释曲线和曲线去除率低的原因:。8.(2017北京西城一模,27)以黄铜矿(主要成分为二硫化亚铁铜cufes2)为原料,用fe2(so4)3溶液作浸取剂提取铜,总反应的离子方程式是cufes2+4fe3+ cu2+5fe2+2s。(1)该反应中,fe3+体现性。(2)上述总反应的原理如下图所示。负极的电极反应式是。(3)一定温度下,控制浸取剂ph=1,取三份相同质量的黄铜矿粉末分别进行如下实验:实验操作2小时后cu2+浸出率/%加入足量0.10 moll-1 fe2(so4)3溶液78.2加入足量0.10 moll-1 fe2(so4)3溶液,通入空气90.8加入足量0.10 moll-1 fe2(so4)3溶液,再加入少量0.000 5 moll-1 ag2so4溶液98.0对比实验、,通入空气,cu2+浸出率提高的原因是。由实验推测,在浸取cu2+过程中ag+作催化剂,催化原理是:.cufes2+4ag+ fe2+cu2+2ag2s.ag2s+2fe3+ 2ag+2fe2+s为证明该催化原理,进行如下实验:a.取少量黄铜矿粉末,加入少量0.000 5 moll-1 ag2so4溶液,充分混合后静置。取上层清液,加入稀盐酸,观察到溶液中,证明发生反应。b.取少量ag2s粉末,加入溶液,充分混合后静置。取上层清液,加入稀盐酸,有白色沉淀,证明发生反应。(4)用实验的浸取液电解提取铜的原理如图所示:电解初期,阴极没有铜析出。用电极反应式解释原因:。将阴极室的流出液送入阳极室,可使浸取剂再生,再生的原理是。答案精解精析a组基础题组1.da项,由图分析可知,阴极室h+得到电子生成h2,所以物质a为h2;b项,na+为阳离子,可以通过阳离子交换膜向阴极移动;c项,阳极室oh-放电生成o2,同时c(h+)增大,与co32-结合生成hco3-;d项,若b是nacl,则阴极室产物为氢氧化钠和氯化钠的混合液,与题干不符,所以b应为naoh,增强溶液的导电性。2.da项,制备高铁酸钠需要铁在阳极放电,发生氧化反应,即a为铁钉,b为石墨;b项,电解池的阴极为阳离子放电,水电离的h+放电能力强于na+,故阴极的电极反应为2h2o+2e-h2+2oh-;c项,观察实验现象,碱性越强,越易生成feo42-,故高浓度的naoh溶液有利于发生fe-6e-+8oh-feo42-+4h2o;d项,若选用饱和nacl溶液,在阳极cl-放电能力强于oh-,会更容易产生气体。3.d根据离子的移动方向可推出,石墨a是阳极,石墨b是阴极;a极发生氧化反应,即2h2o-4e- o2+4h+,h+结合so42-得硫酸;b极h+得电子放出氢气,c(oh-)增大,溶液的ph增大,oh-结合li+生成lioh;由得失电子守恒知,电路中通过1 mol电子时,得到1 mol lioh。4.答案(1)负a极金属不断溶解cu2+2e- cu(2)阴a极上有红色金属析出cu-2e- cu2+6.4解析(1)打开k2,关闭k1,形成原电池,a为负极,锌不断溶解,zn-2e- zn2+;b为正极,发生还原反应生成铜,电极反应式为cu2+2e- cu。(2)打开k1,关闭k2,形成电解池,b为阳极,电极反应式为cu-2e- cu2+;a为阴极,电极反应式为cu2+2e- cu,该极上析出金属铜,当有0.2 mol电子转移时,析出铜的质量为 6.4 g。b组提升题组5.c依据题意和装置图可知,电解硫酸亚铁溶液阴极生成铁,阳极生成fe3+,电解的总反应方程式是3fe2+ fe+2fe3+;阴极的电极反应式是fe2+2e- fe,电解一段时间后,阴极附近fe2+的浓度降低,酸性减弱,ph增大;阳极的电极反应式是fe2+-e- fe3+,因此阳极附近滴加硫氰化钾溶液后溶液变红。6.ca项,通电后形成电解池,在电解质溶液中阳离子移向阴极;b项,阳极上h2o失去电子发生氧化反应,电极反应为2h2o-4e- 4h+o2;c项,bc段溶液的ph减小,则c(h+)增大,所以氢离子的生成速率大于移动速率;d项,cu2+的得电子能力强于h+,所以bc 段阴极主要发生反应cu2+2e- cu。7.答案(1)ac(2)正fe-2e-fe2+(3)cr2o72-+6e-+14h+2cr3+7h2o(4)b曲线的ph较小,此时cr()被还原生成的cr3+难以生成cr(oh)3沉淀,仍以cr3+形式存在于溶液中,导致去除率较低;曲线的ph较大,铬元素主要以cro42-形式存在,其氧化能力弱于cr2o72-,cr()难以被还原继而生成沉淀,导致去除率较低解析(1)铁屑与焦炭形成原电池,铁作负极,焦炭作正极,主要是cr2o72-在正极得到电子,因为溶液显酸性,h+也可能在正极得到电子生成氢气,所以焦炭表面可能有气泡。(2)b极生成氢气,因此是阴极,所以a为阳极,连接电源正极,电极反应式为fe-2e-fe2+。(3)b极是阴极,得到电子发生还原反应,因为是酸性环境,则电极反应式为cr2o72-+6e-+14h+2cr3+7h2o。(4)由图知,ph=4和ph=6时去除率高,因此电解还原法应采取的最佳ph范围为46。8.答案(1)氧化(2)cufes2-4e- fe2+2s+cu2+(3)通入o2后,发生反应4fe2+o2+4h+ 4fe3+2h2o,c(fe2+)降低,c(fe3+)升高,总反应的平衡正向移动a.无明显现象b.ph=1的0.10 moll-1fe2(so4)3(4)fe3+e- fe2+ fe2+在阳极失电子生成fe3+:fe2+-e- fe3+,so42-通过阴离子交换膜进入阳极室,fe2(so4)3溶液再生解析(1)在反应cufes2+4fe3+ cu2+5fe2+2s中,fe3+转化为fe2+,铁元素化合价降低,fe3+作氧化剂,表现氧化性;(2)观察图像知,cufes2在负极失去电子,被氧化,负极的电极反应式是cufes2-4e- fe2+2s+cu2+;(3)对比实验、,通入空气后,发生反应4fe2+o2+4h+ 4fe3+2h2o,c(fe2+)降低,c(fe3+)升高,总反应的平衡正向移动,故cu2+浸出率提高;a.若发生反应,则上层清液中无ag+,加入稀盐酸,溶液中无明显现象;b.若要发