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 (2).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. 500 ml nano3和cu(no3)2的混合溶液中c(no)6 mol/l，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体22.4 l(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 ml，下列说法正确的是( )a原混合溶液中c(na)6 molb电解后得到的cu的物质的量为2 molc上述电解过程中共转移8 mol电子d电解后溶液中c(h)4 mol/l2观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是( )a装置的待镀铁制品应与电源正极相连b装置中阴极上析出红色固体c装置闭合开关后，外电路电子由a极流向b极d装置的x电极是外接电源的正极3关于下图所示、两个装置的叙述中，正确的是( )a硫酸浓度变化：增大，减小b装置名称：是原电池，是电解池c电极反应式：中阳极：4oh4e=2h2oo2；中正极：zn2e=zn2d离子移动方向：中h向阴极方向移动，中h向负极方向移动4用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( )a电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的ph不变b电解稀naoh溶液，要消耗oh，故溶液的ph减小c电解na2so4溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为12d电解cucl2溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为115欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )aag和agcl溶液 bfe和ag2so4溶液cag和agno3溶液 dpt和ag2so4溶液6如右图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无臭气体放出。符合这一情况的是下表中的( )选项a极板b极板x极z溶液a锌石墨负极cuso4b石墨石墨负极naohc银铁正极agno3d铜石墨负极cucl27如下图所示，乙图是甲图的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x是表示( )a各电解池析出气体的体积b各电解池阴极质量的增加量c各电解池阳极质量的增加量d各电极上放电的离子总数8如下图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是( )ax极是电源负极，y极是电源正极bcu电极上增重6.4 g时，b极产生1.12 l(标准状况)气体c电解过程中cuso4溶液的ph逐渐增大da极的电极反应式为2cl2e=cl29下列电化学实验装置正确的是( )10如下图所示的装置，c、d、e、f、x、y都是惰性电极。将电池接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在f极附近溶液显红色。则以下说法正确的是( )a电源b极是正极b甲、乙装置的c、d、e、f电极均有单质生成，其物质的量之比为1221c欲用丙装置给铜镀银，h应该是ag，电镀液是agno3溶液d装置丁中y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷11欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )aag和agcl溶液 bag和agno3溶液cpt和ag2co3溶液 dpt和ag2so4溶液12化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是( )a工业上电解熔融al2o3制备金属铝b在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率c金属锌与稀硫酸反应制取氢气，粗锌比纯锌反应速率快d电解mgcl2饱和溶液，可制得金属镁13金属铜是人们最早使用的金属之一，下列关于铜电极的叙述不正确的是( )a铜锌原电池中铜是正极b用电解法精炼粗铜时粗铜做阳极c在镀件上镀铜时可用金属铜做阳极d电解水制h2、o2时铜做阳极14用惰性电极电解下列各稀溶液，经一段时间后，溶液的ph值保持不变的是 （ ）aagno3溶液 bnacl溶液 ch2so4溶液 dk2so4溶液二、非选择题15. 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”）。16. （1）某课外活动小组同学用如图装置进行实验，试回答下列问题：若开关k与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的_腐蚀，石墨电极上的电极反应式为_；若开关k与b连接，则电解反应的化学方程式为_；（2）该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如下图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。该电解槽的阳极反应式为_；此时通过阴离子交换膜的离子数_（选填“大于”、“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。通电开始后，阴极附近溶液ph_（选填“增大”、“不变”或“减小”） ；若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为_；已知h2的燃烧热为285.8 kj/mol，则该燃料电池工作产生36 g 液态h2o时，理论上有_kj的能量转化为电能。17. 如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：（1）当电极a为al，电极b为cu，电解质溶液为浓硝酸时，正极的电极反应式为：_；（2）当电极a为al，电极b为mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的正极为_，负极的电极反应式为：_ ，当反应中收集到标准状况下448 ml气体时，消耗的电极质量为_g；（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如o2)反应所产生的能量直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，乙醇（c2h5oh）为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则乙醇应通入_极(填“a”或“b”)，该电极的电极反应式为：_ 。18. 高铁酸钠（na2feo4)是一种新型、高效的水处理剂，与水反应的化学方程式为：4na2feo4+10h2o=4fe(oh)3+3o2+8naoh。电解制备 na2feo4 装置示意图如下。（1）a是电源的_极(填“正”或“负”)。电解时，石墨电极附近溶液的碱性_（填“增强”、“减弱”或“不变”) ；（2）铁电极的反应式为_；（3）维持一定的电流强度和电解温度，naoh起始浓度对na2feo4浓度影响如下图（电解液体积相同情况下进行实验）。电解3.0h内，随naoh起始浓度增大，na2feo4浓度变化趋势是_（填“增大”、“不变”或“减小”） ；当naoh起始浓度为16moll-1，1.02.0h内生成na2feo4的速率是_moll-1h-1；a 点与b 点相比，nfe(oh)3： a_b （填“”、 “=”或“” ）（4）提纯电解所得na2feo4，采用重结晶、过滤、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用_溶液（填标号）和异丙醇；afe(no3)3 bnh4cl cch3coona（5）次氯酸钠氧化法也可以制得na2feo4。己知 2h2(g)+o2(g)=2h2o (1) h=akjmol-1 nacl(aq)+ h2o(1)=naclo(aq)+h2(g) h=bkjmol-14na2feo4(aq)+10h2o(1)=4fe(oh)3(s)+3o2(g)+8naoh(aq) h=c kjmol-1 反应 2fe(oh)3(s)+3naclo(aq)+4naoh(aq)=2na2feo4(aq)+3nacl(aq)+5h2o(1)的h=_ kjmol-1。参考答案1【答案】d【解析】石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4l气体(标准状况)，n(o2)=1mol，根据阳极反应4oh-4e-o2+2h2o，转移的电子为4mol，阴极发生cu2+2e-cu、2h+2e-h2，生成1mol氢气转移2mol电子，因此还需生成1mol铜。ac(cu2+)=2mol/l，由电荷守恒可知，原混合溶液中c(na+)为6mol/l-2mol/l2=2mol/l，故a错误；b电解得到的cu的物质的量为1mol，故b错误；c由上述分析可知，电解过程中转移电子总数为4na，故c错误；d电解后溶液中c(h+)为=4mol/l，故d正确；故选d。2【答案】bc【解析】a、在电镀池中，镀件金属应该做阴极，镀层金属做阳极，故a错误；b、装置中阳极上是电解质中的氯离子失电子生成氯气的过程，阴极上析出红色固体，故b正确；c、装置闭合电键后，形成燃料电池，通氢气的极是负极，同氧气的极是正极，电子从负极流向正极，即由a极流向b极，故c正确；d、装置中，和电源正极x相连的电极铁是阳极，阳极铁易被氧化而腐蚀，达不到防腐蚀的目的，故d错误；故选bc。3【答案】a【解析】a、电解硫酸相对于电解水，硫酸浓度增大，正极上氢离子放电生成氢气，硫酸浓度减小，故a正确；b、中有电源，是用惰性电极电解硫酸溶液的装置，为电解池，为zn、cu原电池，故b错误；c、为电解池，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，为zn、cu原电池，zn为负极，正极上氢离子放电生成氢气，故c错误；d、电解池中氢离子移向阴极，原电池中氢离子移向正极，故d错误；故选a。本题考查了原电池和电解池的区分、电极反应原理以及电极反应式的书写、电解液浓度变化。中有电源，是用惰性电极电解硫酸溶液的装置，为电解池，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上氢离子放电生成氢气，相对于电解水，阳离子移向阴极，为zn、cu原电池，zn为负极，正极上氢离子放电生成氢气，原电池中阳离子移向正极。4【答案】d【解析】a、电解硫酸溶液实质电解水，溶液浓度增大，溶液ph减小，故a错误；b、电解稀氢氧化钠溶液实质是电解水，氢氧化钠溶液浓度增大，氢氧根离子浓度增大，溶液ph增大，故b错误；c、电解硫酸钠，实质是电解水，阳极生成氧气，电极反应为：4oh-4e-=2h2o+o2，阴极生成氢气，电极反应为2h+2e-=h2，电子守恒计算得到，在阴极上和阳极上析出的产物的物质的量之比为2：1，故c错误；d、电解氯化铜溶液，阳极上生成氯气，电极反应为：2cl-2e-=cl2，阴极上生成铜，电极反应为：cu2+2e-=cu，依据电子守恒计算在阴极上和阳极上析出的产物的物质的量之比为1：1，故d正确；故选d。本题考查了电解原理的应用，电极反应的分析，电子守恒的计算是解题关键。(1)电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：2h2o2h2+o2；(2)电解无氧酸(hf除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身。例如：2hclh2+cl2；cucl2cu+c12；(3)电解活泼金属无氧酸盐溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：溶质+h2oh2+碱+卤素单质x2(或s)；(4)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：溶质+h2oo2+酸+金属单质；(5)电解时，若只生成h2，ph增大；若只生成o2，则ph减小；若同时生成h2和o2，则分为三种情况：电解酸的溶液，ph减小；电解碱的溶液，ph增大；电解盐的溶液，ph不变。5【答案】c【解析】在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极，镀层金属银作阳极，电镀液是含有银离子的可溶性的盐溶液硝酸银即可。故选c。6【答案】a【解析】该装置是电解池，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味的气体放出，说明a电极是阴极、b电极是阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，则阳极应该是惰性电极；阴极上析出金属，在金属活动性顺序表中该金属应该位于h元素之后，x是负极、y是正极。ax是负极，zn是阴极、石墨是阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上铜离子放电生成cu，所以符合条件，故a正确；bx是负极、y是正极，阴极上氢离子得电子生成氢气，没有固体生成，不符合条件，故b错误；cx是正极，与题意不符，故c错误；dx是负极，阳极上氯离子失电子生成氯气，氯气为有刺激性气味的黄绿色气体，不符合条件，故d错误；故选a。本题考查电解原理，明确离子放电顺序及电极特点是解本题关键。该装置是电解池，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味的气体放出，说明a电极是阴极、b电极是阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，则阳极应该是惰性电极。注意：较活泼金属作阳极时，阳极上金属失电子而不是电解质溶液中阴离子失电子，为易错点。7【答案】b【解析】a电解硝酸银和硫酸铜，阳极都生成氧气，体积应相等，故a错误；b电解agno3溶液时阴极上产生单质银，电解cuso4溶液时阴极上产生单质铜，银的质量增加量较大，而电解nacl溶液时阴、阳极都产生气体，阳极质量不变，故b正确；c电解硝酸银和硫酸铜，阳极都生成氧气，阳极质量不变，故c错误；d各电极上放电的离子总数应相等，故d错误；故选b。本题考查电解原理，侧重于电解规律和离子放电顺序的考查，注意判断各极变化，为解答该题的关键。电解nacl溶液时阴、阳极都产生气体，电解agno3溶液时阴极上产生单质银，电解cuso4溶液时阴极上产生单质铜，所以随着电解的进行，阴极质量的增加量有如题中图乙所示的变化。8【答案】d【解析】aa、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液，判断b电极是阴极，y为电源负极，x为电源正极，故a错误； b6.4 g的铜的物质的量是0.1mol，转移电子为0.2mol，生成氢气为0.1mol，体积为2.24l，故b正确；c电解过程中cuso4溶液中 的氢氧根离子在阳极pt电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在cu电极得到电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的ph逐渐减小，故c错误；da电极是氯离子失电子发生的氧化反应，电极反应为2cl-2e-=cl2，故d错误；故选b。9【答案】b【解析】a、粗铜精炼原理是粗铜做阳极与电源正极相连，精铜做阴极与电源负极相连，硫酸铜溶液做电解质溶液，故a错误；b、电流流向分析，铁做阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，收集验证氢气爆鸣实验检验氢气，碳棒做阳极，溶液中氯离子失电子生成氯气，用淀粉碘化钾溶液检验，溶液变蓝证明生成氯气，故b正确；c、电镀原理是镀层金属做阳极，待镀金属做阴极，含镀层金属离子的电解质溶液，装置图中电极错误，故c错误；d、铁在氯化铁溶液中发生化学反应，与氯化亚铁溶液不发生反应，不能形成原电池，故d错误；故选b。考点：考查了原电池，电解池原理的相关知识。10【答案】d【解析】a、根据图片知，该装置是电解池，将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在f极附近显红色，说明f极附近有大量氢氧根离子，由此得出f极上氢离子放电生成氢气，所以f极是阴极，则电源b极是负极，a极是正极，故a错误；b、甲装置中c电极上氢氧根离子放电生成氧气，d电极上铜离子放电生成铜单质，e电极上氯离子放电生成氯气，f电极上氢离子放电生成氢气，所以(甲)、(乙)装置的c、d、e、f电极均有单质生成；生成1mol氧气需要4mol电子，生成1mol铜时需要2mol电子，生成1mol氯气时需要2mol电子，生成1mol氢气时需要2mol电子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1：2：2：2，故b错误；c、若用(丙)装置给铜镀银，g应该是ag，h是铜，电镀液是agno3溶液，故c错误；d、丁装置中y电极是阴极，如果y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷，故d正确；故选d。11【答案】b【解析】在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极，镀层金属银作阳极，电镀液是含有银离子的可溶性的盐溶液硝酸银即可，故选b。12【答案】d【解析】a铝是活泼性较强的金属，工业上用电解熔融al2o3制备金属铝，故a正确；b在海轮外壳上镶入锌块，过程原电池，锌作负极被腐蚀，可减缓船体的腐蚀速率，故b正确；c金属锌与稀硫酸反应制取氢气，粗锌构成了原电池，反应速率加快，故c正确；d镁是活泼性较强的金属，应该电解熔融mgcl2制取金属镁，故d错误；故选d。本题考查了金属的腐蚀与防护和金属的冶炼，解答时要注意金属的防护方法和金属冶炼的原理。牺牲阳极的阴极保护法-被保护的金属上连接一种更活泼的金属，被保护的金属作原电池的正极；外加电流的阴极保护法-被保护的金属与电源的负极相连，作电解池的阴极。金属的冶炼方法取决于金属的活泼性，活泼金属k、ca、na、mg、al用电解熔融的氯化物(al是电解熔融的三氧化二铝)制得；较不活泼的金属zn、fe、sn、pb、cu等用热还原法制得，常用还原剂有(c、co、h2等)；hg、ag用加热分解氧化物的方法制得，pt、au用物理分离的方法制得。13【答案】d【解析】a铜为不活泼金属，在锌铜原电池中铜是正极，故a正确；c在镀件上镀铜时，镀层金属铜作阳极，故c正确；b用电解法精炼粗铜时纯铜作阴极，粗铜做阳极，故b正确；d电解水制h2、o2时不能用铜做阳极，应该选用惰性电极作阳极，故d错误；故选d。本题考查铜电极知识，铜为不活泼金属，在锌铜原电池中铜是正极，当铜为电解池阳极时，可被氧化，用电解法精炼粗铜时纯铜作阴极，粗铜作阳极。注意铜的活泼性以及电镀和铜的精炼的原理。14【答案】d【解析】根据电解的原理，用惰性电极电解，溶液的ph不变，说明此溶液中含有含氧酸根的强碱强酸盐，a、属于强酸弱碱盐，溶液的ph降低，故错误；b、电解nacl水溶液，产生氢气、氯气、naoh，溶液的ph增大，故错误；c、电解硫酸溶液，实际上电解水，c(h)增大，溶液ph降低，故错误；d、实际上电解水，溶液的ph不变，故正确。15【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。16【答案】 吸氧 o22h2o4e-4oh- 2nacl2h2o=2naohcl2h2 4oh-4e-2h2oo2 小于 增大 h22e-2oh-2h2o 571.6【解析】(1)开始时开关k与a连接，是原电池，铁为负极，发生氧化反应，失去电子生成亚铁离子，电极方程式为fe-2e-=fe2+，a极上氧气得电子被还原，电极方程式为o2+2h2o+4e-=4oh-，为铁的吸氧腐蚀；故答案为：吸氧；o22h2o4e-4oh- ；开关k与b连接，装置为电解池，铁为阴极，发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，总反应式为2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2；故答案为：2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2；(2)电解时，阳极上失电子发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，所以阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气4oh-4e-=2h2o+o2；阳极氢氧根离子放电，因此硫酸根离子向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数，故答案为：4oh-4e-=2h2o+o2；小于；通电开始后，阴极上氢离子放电生成氢气，氢离子来自于水，所以促进水的电离，导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，所以溶液的ph值增大，故答案为：增大；氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，负极上氢气失去电子，负极反应式为：h2-2e-+2oh-=2h2o；h2的燃烧热为285.8kj/mol，则2h2(g)+o2(g)=2h2o(l)h=-571.6kj/mol，该燃料电池工作产生36g h2o，n(h2o)=36g18g/mol=2mol，由燃烧的热方程式可知，生成2molh2o放出571.6kj的热量，即理论上有571.6kj的能量转化为电能；故答案为：h2-2e-+2oh-=2h2o；571.6。本题考查了原电池和电解池原理，为高频考点，注意装置的判断及燃料原电池电极反应式和电解反应的书写，理解电解质溶液的酸碱性确定生成的离子或物质。17【答案】 2h no3-+e= no2+h2o mg al+ 4oh- -3 e = alo2- +2h2o 0.36 b c2h5oh+16oh-12e=2co32-+11h2o【解析】(1)al、cu、浓硝酸构成的原电池，金属al发生钝化，为正极；金属cu被氧化为负极，电池的总反应为cu+4hno3(浓)=cu(no3)2 +2no2+2h2o，离子方程式为cu+4h+2no3-=cu2+ +2no2+2h2o，负极上cu失去电子，则电池反应的离子反应为cu-2e-= cu2+，用总反应减去负极反应，得正极反应为2h no3-+e= no2+h2o，故答案为：2h no3-+e= no2+h2o；(2)al、mg、naoh溶液可构成原电池，al为负极，mg为正极，正极上水中的氢离子得到电子，负极上al失去电子生成偏铝酸根离子，负极反应式为al+ 4oh- -3 e = alo2- +2h2o，标准状况下448 ml氢气的物质的量为=0.02mol，转移电子0.04mol，消耗的电极铝的质量为27g/mol= 0.36g，故答案为：mg； al+ 4oh- -3 e = alo2- +2h2o ；0.36；(3)乙醇(c2h5oh)为燃料，具有还原性，通入乙醇的电解为负