高中化学 4.3.2电解原理的应用练习 新人教版选修4.doc

第2课时电解原理的应用a组1.关于电解nacl水溶液,下列叙述正确的是()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ki溶液,溶液呈黄色c.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,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解析:用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,发生的反应是2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2,故电解一段时间后电解液呈碱性。电解时,阳极发生氧化反应:2cl-2e-cl2,在阳极附近的溶液中滴入ki溶液时,发生反应2i-+cl22cl-+i2,故溶液呈黄色;阴极发生还原反应:2h+2e-h2,因而阴极附近的溶液呈碱性,滴入酚酞溶液变红。答案:b2.取一张用饱和的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变小解析: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,说明a极附近产生了cl2,所以a极与电源的正极相连,即a为阳极,电极反应式为2cl-2e-cl2,b为阴极,电极反应式为2h2o-4e-h2+2oh-,所以b极附近的ph增大。答案:d3.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:a4.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naclc.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+2h2o2naoh+h2+cl2,副反应为2naoh+cl2nacl+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:b5.某工厂以碳棒为阳极材料电解熔于熔融冰晶石(naalf6)中的al2o3,每产生1 mol al,同时消耗1 mol 阳极材料c,则阳极收集得到的气体为()a.co与co2物质的量之比为12b.co与co2物质的量之比为11c.co2与o2物质的量之比为21d.f2与o2物质的量之比为11解析:根据电解al2o3,每产生1 mol al,同时产生1.5 mol o;再根据c守恒和o守恒列式可解出co和co2物质的量。答案:b6.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h+反应,电极反应为2h+2e-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0.1 mol 电子转移时,有0.05 mol cu2o生成,d选项错误。答案:a7.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:本题考查的是电解饱和食盐水实验。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:d8.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:d9.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0.010 0 mol的o2转移0.040 0 mol电子,则根据cu2+2e-cu可推出应析出0.020 0 mol的铜,其质量为1.28 g。答案:b10.用石墨作电极电解+n价金属的硝酸盐溶液,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560 ml o2时转移0.1 mol电子,阴极为mn+得电子,即mn+ne-m,根据反应中转移0.1 mol电子和生成m g金属,则,解得mr(m)=10mn。答案:a11.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:本题通过电解饱和nacl溶液实验来考查电极反应式的书写问题。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式为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式为2cl-2e-cl2。答案:(1)2h+2e-h2放出气体,溶液变红(2)2cl-2e-cl2把湿润的碘化钾淀粉试纸放在y电极附近,试纸变蓝12.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b组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.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+)=2=0.05 mol,故溶液中c(h+)=0.1 moll-1,溶液的ph=1。要使溶液恢复到以前,可以加入cuo或cuco3。根据电解方程式得:n(o2)=n(cu)=0.012 5