鲁科版选修4 第一单元第二节 电能转化为化学能——电解（第2课时） 作业.doc

第二节 电能转化为化学能电解第2课时 电解原理的应用一、选择题1研究人员发现了一种“水”电池，其总反应为：5mno2+2ag+2nacl=na2mn5o10+2agcl。如图用“水”电池为电源电解nacl溶液的实验中，x电极上有无色气体逸出。下列有关分析正确的是（ ）ai为负极，其电极反应式为ag+cl-+e-=agclb“水”电池内na+不断向负极作定向移动c每转移1mole-，u型管中消耗0.5molh2od“水”电池内，每生成1molna2mn5o10，x电极上生成1mol气体2将图中所示实验装置的k闭合，下列判断正确的是（ ）a电子沿znabcu路径流动bcu电极质量增加c甲池与乙池中的溶液互换，闭合k，电流没有明显变化d片刻后可观察到滤纸b点变红色3电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的ph在5.06.0之间，通过电解生成fe(oh)3胶体，fe(oh)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是（ ）a石墨电极上发生氧化反应b根据图示，物质a为co2c为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇d甲烷燃料电池中co32向空气一极移动4在500mlkno3和cu（no3）2的混合溶液中，c（no3）=6mol/l，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4l气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500ml，下列说法正确的是（ ）a电解得到的cu的物质的量为0.5molb向电解后的溶液中加入98g的cu（oh）2可恢复为原溶液c原混合溶液中c（k+）=4mol/ld电解后溶液中c（h+）=2mol/l5用电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变，且用惰性电极，下列说法不正确的是（ ）a当电池负极消耗mg气体时，电解池阴极同时有mg气体生成b电池的正极反应式为：o22h2o4e=4ohc电池中c（koh）不变；电解池中溶液ph变大d电解后c（na2co3）不变，且溶液中有na2co310h2o晶体析出6金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量fe、zn、cu、pt等杂质，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fe2+ni2+cu2+）（ ）a阳极发生还原反应，其电极反应式：ni2+2e=nib电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等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有cu和pt7某小组为研究电化学原理，设计如右图装置。下列叙述不正确的是（ ）a.a和b分别与电源的负极正极相连时，电解氯化钠溶液产生氯气。b.a和b用导线连接时，碳棒上发生的反应为：o22h2o4e=4ohc.若往溶液中加少许硫酸，无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液逐渐变成浅绿色d.若氯化钠溶液改为氯化铵溶液，a和b连接，碳棒上有气泡产生。8某同学设计如图装置，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铜电极的反应式为：2h+2eh2c氢氧化钠在石墨电极附近产生，na+向石墨电极迁移d用湿润ki淀粉试剂在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色9双隔膜电解池的结构示意简图如图所示，利用该装置可以电解硫酸钠溶液以制取硫酸和氢氧化钠，并得到氢气和氧气对该装置及其原理判断正确的是（ ）aa气体为氢气，b气体为氧气ba溶液为氢氧化钠，b溶液为硫酸cc隔膜为阳离子交换膜、d隔膜为阴离子交换膜d该电解反应的总方程式可以表示为：2na2so4+6h2o2h2so4+4naoh+o2+2h210如图所示，为直流电源，为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，为电镀槽。接通电路(未闭合k)后发现上的c点显红色。为实现铁片上镀铜，接通k后，使c、d两点短路。下列叙述不正确的是（ ）ab为直流电源的负极bf极为阴极，发生还原反应ce极材料为铁片，f极材料的铜片d可选用cuso4溶液或cucl2溶液作电镀液11某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为zn，其他电极均为cu，电解质溶液都是cuso4溶液，则下列说法正确的是（ ）a电子移动：电极电极电极电极b电极发生还原反应c电极逐渐溶解d电极的电极反应：cu2e=cu212现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解na2so4溶液生产naoh溶液和h2so4溶液。下列说法中正确的是ab是阳离子交换膜，允许na通过b从a口出来的是naoh溶液c阴极反应式为4oh4e=2h2oo2dna2so4溶液从g口加入13下列各情况，在其中fe片腐蚀由慢到快的顺序是（ ）a(4)(3)(1)(2)(5) b(5)(1)(2)(4)(3)c(4)(2)(1)(3)(5) d(5)(2)(1)(3)(4)14铅蓄电池的工作原理为：pb+pbo2+2h2so4 2pbso4+2h2o，研读下图，下列判断不正确的是（ ）ak闭合时，d电极反应式：pbso4+2h2o-2e-pbo2+4h+so42b当电路中转移0.2mol电子时，i中消耗的h2so4为0.2molck闭合时，ii中so42-向c电极迁移dk闭合一段时间后，ii可单独作为原电池，d电极为正极二、非选择题15. 化工生产的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：fe2h2o+2oh-=feo42-+3h2,工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的feo42-，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：na2feo4只有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_（城 “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，其原因是_；（3）c(na2feo4)随初始c(naoh)的变化如图2，任选m、n两点中的一点，分析c(na2feo4)低于最高值的原因：_。16. 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：（1）电解饱和食盐水的化学方程式是_；（2）离子交换膜的作用为：_、_；（3）精制饱和食盐水从图中_位置补充，氢氧化钠溶液从图中_位置流出（选填“a”、“b”、“c”或“d”）。17. 下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的naoh溶液、足量的cuso4溶液和100 g 10.00%的k2so4溶液，电极均为石墨电极。(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中k2so4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题： 电源的n端为_极；电极b上发生的电极反应为_；列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：_；电极c的质量变化是_g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_；(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ _。18. o3可由臭氧发生器(原理如图所示)电解稀硫酸制得。(1)图中阴极为_(填“a”或“b”) ；(2)若c处不通入o 2 ，d、e处分别收集到11.2 l和 4.48 l 气体(标准状况下), 则e处收集的气体中o3所占的体积分数为_(忽略o 3 的分解) ；(3)若c处通入o 2，则a极的电极反应式为_。参考答案1【答案】d【解析】a、2nacl2h2o2naohh2cl2，x极产生无色气体，此气体是氢气，即x电极为阴极，y电极为阳极，即i为负极，负极上发生氧化反应，失去电子，即agecl=agcl，故错误；b、根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，即na向正极移动，故错误；c、阴极反应式2h2o2e=h22oh，转移1mol电子，消耗1molh2o，故错误；d、根据总电极反应式，生成1molna2mn5o10，转移电子是1mol，故正确。2【答案】b【解析】电子不能在溶液中移动，电子沿zna，bcu路径流动，故a错误；铜是原电池正极，电解反应式为，cu电极质量增加，故b正确；甲池与乙池中的溶液互换，闭合k，不能形成电流，故c错误；锌是负极，a是阴极，所以片刻后可观察到滤纸a点变红色，故d错误。3【答案】b【解析】a.甲烷、空气燃料电池中，通甲烷的电极是负极，则石墨电极为阴极，阴极上发生还原反应，a 项错误；b.通入甲烷的石墨电极作负极，反应式为ch4+4co32-8e-=5co2+2h2o，物质a为co2，b项正确；c.乙醇是非电解质，不能增强导电性，c项错误；d.在原电池中，阴离子向负极移动，则甲烷燃料电池中co32向甲烷一极移动，d项错误；答案选b。4【答案】b【解析】石墨作电极电解此溶液时，阳极发生的反应为：4oh-2h2o+o2+4e-，阴极上发生的电极反应为：cu2+2e-cu，2h+2e-h2，两极均收集到22.4l（标况）气体，即均生成1mol的气体，阳极生成1mol氧气说明转移了4mol电子，而阴极上生成的1molh2只得到了2mol电子，所以剩余2mol电子由铜离子获得，且溶液中有1molcu2+，a由以上分析可知，溶液中有1molcu2+，cu2+2e-cu，所以电解得到的cu的物质的量为1mol，故a错误；b从该溶液中析出cu、h2、o2，所以电解后加入一定量的cu（oh）2可恢复为原溶液，故b正确；cc（cu2+）=2mol/l，由电荷守恒可得c（k+）=6moll-1-2mol/l2=2mol/l，故c错误；d电解后，c（k+）=2mol/l，c（no3-）=6moll-1，则由电荷守恒可得c（h+）=6moll-1-2mol/l=4mol/l，故d错误；故选b。本题考查电解池的工作原理以及溶液中的电荷守恒思想，明确离子的放电顺序及发生的电极反应是解答本题的关键。分析电解过程的思维程序：1、首先判断阴阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。2、再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组。3、然后排出阴阳离子的放电顺序：阴极:阳离子放电顺序：ag+fe3+cu2+h+fe2+zn2+h+；阳极：活泼电极s2-i-br-cl-oh-；电解原理的应用中包含铜的精炼，注意粗铜做阳极，纯铜做阴极，含铜离子的溶液做电解质。5【答案】c【解析】a电池负极反应为：h2-2e-+2oh-h2o，当负极消耗mg气体时，转移的电子的物质的量为mol2=mmol，电解池阳极得电子为mmol，阴极发生的反应为：2h+2e-h2，阴极生成气体的质量为2=mg，故a正确；b该燃料电池为碱性电池，电池的正极反应为：o2+2h2o+4e-4oh-，故b正确；c燃料电池的总反应为o2+2h22h2o，溶质的物质的量不变，但溶液的体积增大，所以原电池中c（koh）减小，故c错误；d电解后，由于电解了水，水的质量减小，碳酸钠为饱和溶液，所以会析出碳酸钠晶体，但是c（na2co3）不变，故d正确；故选c。本题考查了原电池和电解池原理，注意电极方程式的书写。该燃料电池为碱性电池，电池的正极反应为：o2+2h2o+4e-4oh-，负极反应为h2-2e-+2oh-h2o，电解饱和碳酸钠溶液阴极发生的反应为：2h+2e-h2，阳极反应为：4oh-4e-o2+2h2o。6【答案】d【解析】a、阳极发生氧化反应，其电极反应式：ni-2e-=ni2+，fe-2e-=fe2+；zn-2e-=zn2+；故a错误；b、电解过程中阳极失电子的有fe、zn、ni；阴极析出的是镍；依据电子守恒，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，故b错误；c、电解后，溶液中存在的金属阳离子有fe2+、zn2+、ni2+；故c错误；d、粗镍中含有少量fe、zn、cu、pt等杂质做阳极，铜和鉑不失电子沉降电解池底部形成阳极泥，电解后，电解槽底部的阳极泥中只有cu和pt，故d正确；故选d。7【答案】a【解析】a、a和b分别与电源的负极正极相连时，铁作阳极，铁失去电子，电解氯化钠溶液得不到氯气，a错误；b、a和b用导线连接时发生钢铁的吸氧腐蚀，碳棒上发生的反应为：o22h2o4e=4oh，b正确；c、铁是活泼的金属，若往溶液中加少许硫酸，无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液逐渐变成浅绿色，c正确；d、若氯化钠溶液改为氯化铵溶液，溶液显酸性，a和b连接发生钢铁的析氢腐蚀，碳棒上有气泡产生，d正确，答案选a。8【答案】b【解析】a、石墨为阳极，与直流电源的正极相连，a错误；b、cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，铜电极的反应式为：2h+2e-h2，b正确；c、cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，同时生成氢氧化钠，电解池中阳离子向阴极移动，na+向cu电极移动，c错误；d、cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，没有氯气生成，所以用湿润ki淀粉试剂在铜电极附近检验气体，试纸不变蓝色，d错误，答案选b。9【答案】d【解析】a、电解硫酸钠溶液实际上电解水，左端连接电源的正极，左端电极作阳极，发生电极反应式为：2h2o4e=o24h，气体a为氧气，右端与电源的负极相连，作阴极，发生2h2o2e=h22oh，气体b为氢气，故错误；b、根据选项a的分析，a溶液为硫酸，b溶液为氢氧化钠溶液，故错误；c、根据上述分析，c隔膜为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜，故错误；d、根据选项a电极反应式，总电极反应式为：2na2so4+6h2o2h2so4+4naoh+o2+2h2，故正确。10【答案】c【解析】a为直流电源，b为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，c为电镀槽，接通电路后发现b上的c点显红色，则c极为电解池阴极，d为阳极，c电极上氢离子放电生成氢气，d电极上氯离子放电顺序氯气，则a是直流电源正极，b是直流电源负极；a由以上分析可知b为直流电源的负极，故a正确；bf连接电源的负极，为阴极，发生还原反应，故b正确；c在铁上镀铜，铁为阴极，则f为铁，故c错误；d电解质溶液应含有铜离子，可为cuso4溶液或cucl2溶液，故d正确；故选c。正确推断直流电源正负极是解本题关键，a为直流电源，b为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，c为电镀槽，接通电路后发现b上的c点显红色，则c极为电解池阴极，d为阳极，c电极上氢离子放电生成氢气，d电极上氯离子放电顺序氯气，则a是直流电源正极，b是直流电源负极，以此解题。11【答案】d【解析】a电子方向从负极流向正极，即电极电极，电极电极，电子不能通过溶液，故a错误；b电极上电极上为zn失电子，发生氧化反应，故b错误；c电极是阴极，该电极上发生反应为cu 2+2e-=cu，所以电极质量逐渐增大，故c错误；d电极为阳极，电极反应式为cu-2e-cu2+，故d正确；故选d。12【答案】a【解析】a阴极生成氢气和oh-，在阴极一侧放置阳离子交换膜，只允许通过阳离子，生成naoh，故a正确；ba为阳极是氢氧根离子放电产生的气体是氧气，同时生成氢离子，则阳极附近生成硫酸，则从a口出来的是h2so4溶液，故b错误；c阴极附近时h+放电生成氢气，反应式为2h+2e-h2，故c错误；dnaoh在阴极附近生成，硫酸在阳极生成，则na2so4溶液从f口加入，故d错误；故选a。根据两极上的反应判断生成物是解题关键；电解饱和na2so4溶液时，阳极附近是oh-放电，生成氧气，阴极附近时h+放电生成氢气，由于装置中放置了离子交换膜，在两极分别生成naoh和h2so4，需在阳极室一侧放置阴离子交换膜，只允许通过阴离子，在阴极一侧放置阳离子交换膜，只允许通过阳离子，接电源正极的是阳极，即b放出氧气，c生成氢气，以此解题。13【答案】a【解析】根据图知，(2)(3)装置是原电池，在(2)中，金属铁做负极，(3)中金属铁作正极，做负极的腐蚀速率快，并且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀速率越快，正极被保护，并且原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀，所以(2)(3)，(4)(5)装置是电解池，(4)中金属铁为阴极，(5)中金属铁为阳极，阳极金属被腐蚀速率快，阴极被保护，即(5)(4)，根据电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护腐蚀措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，所以fe片腐蚀由慢到快的顺序是(4)(3)(1)(2)(5)；故选a。明确原电池和电解池原理是解本题关键，作原电池负极和电解池阳极的金属易被腐蚀，作原电池正极或电解池阴极的金属易被保护，金属腐蚀快慢顺序是：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护腐蚀措施的腐蚀，据此判断。14【答案】c【解析】ak闭合时为原电池，为电解池，中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为pbso4+2h2o-2e-=pbo2+4h+so42-，故a正确； b在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移0.2mol电子时，可以计算出中消耗的硫酸的量为0.2mol，故b正确；ck闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，故c错误；dk闭合一段时间，也就是充电一段时间后可以作为原电池，由于c表面生成pb，放电时做电源的负极，d表面生成pbo2，做电源的正极，故d正确；故选c。电极反应式的书写为解答该题的关键；k闭合时，装置是原电池，是电解池，则a为正极、b为负极、c为阴极、d为阳极，以此可书写电极反应式，其中b电极反应为pb-2e-+so42-=pbso4 ，a电极反应为pbo2+2e-+4h+so42-=pbso4+2h2o，c电极反应为pbso4+2e-=pb+so42-，d电极方程式为pbso4+2h2o-2e-=pbo2+4h+so42-，以此解答该题。15【答案】阳极室；防止na2feo4与h2反应使产率降低；m点：c(oh-)低，na2feo4稳定性差，且反应慢(或n点：c(oh)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使产率na2feo4降低)【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，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(oh)降低的区域在阳极室；（2）氢气具有还原性，根据题意na2feo4只在强碱性条件下稳定，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；（3）根据题意na2feo4只在强碱性条件下稳定，在m点，c(oh)低，na2feo4稳定性差，且反应慢，在n点：c(oh)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使na2feo4产率降低。16【答案】 2nacl2h2o2naohh2cl2 阻止oh进入阳极室与cl2发生副反应：2naohcl2=naclnacloh2o 阻止阳极产生的cl2和阴极产生的h2混合发生爆炸 a d【解析】（1）电解饱和食盐水的化学方程式是2nacl2h2o2naohh2cl2。（2）由于阳极生成的氯气能与氢气或溶液中的氢氧根反应，所以离子交换膜的作用为阻止oh进入阳极室与cl2发生副反应：2naohcl2=naclnacloh2o，同时也阻止阳极产生的cl2和阴极产生的h2混合发生爆炸。（3）左侧是阳极区，氯离子放电，因此精制饱和食盐水从图中a位置补充；阴极区产生氢氧化钠，则氢氧化钠溶液从图中d位置流出。17【答案】 正 4oh4e=2h2oo2 水减少的质量：100g(1)4.5g 生成o2体积： 22.4lmol-1=2.8l 16 碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中naoh浓度增大 酸性增大，因为阳极上oh生成o2，溶液中h离子浓度增加 酸碱性大小没有变化，因为k2so4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性 能继续进行，因为cuso4溶液已转变为h2so4溶液，反应也就变为水的电解反应【解析】(1)乙杯中c质量增加，说明cu沉积在c电极上，电子是从b-c移动，m是负极，n为正极；甲中为naoh，相当于电解h2o，阳极b处为阴离子oh-放电，即4oh-4e-=2h2o+o2；丙中为k2so4，相当于电解水，设电解的水的质量为x由电解前后溶质质量相等有，10010%=(1