人教版选修4 第4章第3节 电解池（第2课时） 作业 (6).doc

第3节 电解池第2课时 电解原理的应用(建议用时：40分钟)基础达标练1用电化学方法提取废弃定影液中的银，同时使处理后的溶液中不引入其他新的重金属离子，下列方案正确的是()a b c dd要用电化学方法提取废弃定影液中的银，同时使处理后的溶液中不引入其他新的重金属离子，则应该用电解原理，因此阴极应该是银，阳极可以是惰性电极，例如碳棒，答案选d。2下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法中不正确的是() a装置出口处的物质是氯气b出口处的物质是氢气，该离子交换膜只能让阳离子通过c装置中发生反应的离子方程式为2cl2hcl2h2d该装置是将电能转化为化学能c出口处是电解池的阳极区，溶液中的氯离子失电子生成氯气，a项正确；出口处是电解池的阴极区，溶液中的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，b项正确；电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氢气、氯气，离子方程式为2cl2h2ocl2h22oh，c项错误；该装置是电解装置，是把电能转化为化学能，d项正确。3某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为al，其他电极均为cu，则() a工作一段时间后，c烧杯的ph减小b电极发生还原反应c盐桥中的k移向a烧杯d电流方向：电极a 电极d由题意可知，该装置的 、 是原电池的两极， 是负极， 是正极，、是电解池的两极，其中 是阳极，是阴极；装置c是电镀池，硫酸铜浓度不变，c烧杯的ph不变，a错误；电极 是原电池的负极，发生氧化反应，故b错误；原电池中阳离子移向正极，盐桥中的k移向b烧杯，故c错误；电流方向：电极 a 电极 ，故d正确。4金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的fe、zn、cu、pt杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是()a阳极发生还原反应，其电极反应式为：ni22e=nib电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等c电解后，溶液中存在的金属阳离子只有fe2和zn2d电解后，电解槽底部的阳极泥中只有cu和ptda项，阳极应发生氧化反应，错误。c项，溶液中的阳离子主要为ni2，错误。b项，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为zn2e=zn2，fe2e=fe2，ni2e=ni2，cu、pt在该条件下不失电子，阴极反应为ni22e=ni，fe2、zn2在该条件下不得电子，比较两电极反应，因zn、fe、ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等，错误。5如图所示，某工厂采用电解法处理含铬(cr2o)酸性废水，其中，耐酸电解槽以铁板作阴、阳极，电解后，溶液中的cr2o全部变为cr3，下列说法不正确的是()am与电源的正极相连b出液口排出的溶液中还含有fe3cn极电极反应为2h2e=h2d阴极区附近溶液ph降低da项，电解含铬(cr2o)酸性废水，溶液中的h在阴极放电产生h2，所以n与电源的负极相连，作阴极，m与电源的正极连接，作阳极，正确；b项，阳极fe失去电子变为fe2，然后与溶液中的cr2o发生反应变为fe3，cr2o则被还原变为cr3，所以出液口排出的溶液中含有cr3、fe3，正确；c项，在阴极n极，溶液中的h得到电子变为h2，电极反应为2h2e=h2，正确；d项，在阴极区，由于h得到电子变为h2，附近溶液的酸性减弱，溶液ph升高，错误。6电解装置如图所示，电解槽内装有ki及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3i26oh=io5i3h2o。下列说法不正确的是()a右侧发生的电极反应式：2h2o2e=h22ohb电解结束时，右侧溶液中含有ioc电解槽内发生反应的总化学方程式：ki3h2okio33h2d如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变d电解时左侧溶液变蓝，说明反应中ii2，则电极反应为：2i2e=i2，该极为阳极。右侧电极为阴极，发生还原反应，则是水放电生成h2，电极反应为：2h2o2e=h22oh，a正确；电解过程中阴离子oh可通过阴离子交换膜向阳极移动，因此oh可从右侧进入左侧，导致单质i2与oh反应：3i26oh=io5i3h2o，因此左侧溶液中产生io，io也可透过阴离子交换膜进入右侧，b正确；把两个电极反应和i2与oh的反应合并，可得总反应方程式：ki3h2okio33h2，c正确；如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，则右侧产生的oh不能进入左侧，则不会发生单质i2与oh的反应，因此电解槽内的化学反应不同，d错误。 7用惰性电极电解m(no3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b l氧气(标准状况下)，从而可知m的相对原子质量是() a.b.c. d.c生成b l o2转移电子为 mol，据电子守恒得到m的物质的量为：molmol，则m的摩尔质量为ag/mol，m的相对原子质量为。8用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入() a0.1 mol cuo b0.1 mol cuco3c0.1 mol cu(oh)2d0.05 mol cu2(oh)2co3d根据图像和电解原理，op段电解反应的化学方程式为：2cuso42h2o2cuo22h2so4，pq段电解反应的化学方程式为：2h2o2h2o2，所以溶液中应加入cuo：0.1 mol，h2o：0.05 mol，分析四个选项，加入0.05 mol cu2(oh)2co3合适。9如图装置中，b电极用金属m制成，a、c、d为石墨电极，接通电源，金属m沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡。试回答： (1)a为_极，c极的电极反应式为_。(2)电解开始时，在b烧杯的中央，滴几滴淀粉溶液，你能观察到的现象是：_，电解进行一段时间后，罩在c极上的试管中也收集到了气体，此时c极上的电极反应为_。(3)当d极上收集到44.8 ml气体(标准状况)时停止电解，a极上放出了_mol气体，若b电极上沉积金属m的质量为0.432 g，则此金属的摩尔质量为_。(4)电解停止后加蒸馏水使a烧杯中的溶液体积仍为200 ml，取这种溶液加入到25.0 ml 0.100 moll1 hcl溶液中，当加入31.25 ml溶液时刚好沉淀完全。试计算：电解前a烧杯中mno3溶液的物质的量浓度为_。【解析】(1)由题意知b极：me=m，故b极为阴极，a极为阳极；则c极为阳极，电极反应为：2i2e=i2。(2)由于c极产生i2，故c极附近溶液首先变蓝，d极反应：2h2o2e=h22oh，无i2生成，故d极附近无现象；当c极i放电完全后，oh放电：2h2o4e=o24h。(3)a极反应：2h2o4e=o24h(或4oh4e=o22h2o)，d极反应：2h2o2e=h22oh(或2h2e=h2)，由得失电子守恒知2h2o2，n(o2)n(h2)1103mol；m(m)0.432 g，n(m)n(e)4103 mol，则m(m)108 gmol1。(4)电解后c(agno3)0.08 moll1，n(ag)0.08 moll10.2 l0.016 mol，电解前c(agno3)0.1 moll1。【答案】(1)阳2i2e=i2(2)c极附近的溶液首先变为蓝色4oh4e=2h2oo2(3)0.001108 g/mol(4)0.1 moll110电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，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： (1)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试液，则：电解池中x极上的电极反应式为_。在x极附近观察到的现象是_。y电极上的电极反应式为_。(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用cuso4溶液，则：x电极的材料是_，电极反应式为_。y电极的材料是_电极反应式为_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)【解析】(1)由图知x为阴极，溶液中的h在x极放电，产生h2，由于h减少，破坏了水的电离平衡，使x极附近存在大量oh而使滴有酚酞的溶液变红色。y为阳极，发生的反应为2cl2e=cl2。(2)精炼粗铜，电解质溶液中需含cu2，x极为纯铜，发生的反应为cu22e=cu；y极为粗铜，发生的反应为cu2e=cu2。【答案】(1)2h2o2e=h22oh(或2h2e=h2) 放出气体，溶液变红2cl2e=cl2(2)纯铜cu22e=cu粗铜cu2e=cu2能力提升练 11用右图所示装置除去含cn、cl废水中的cn时，控制溶液ph为910，阳极产生的clo将cn氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是()a用石墨作阳极，铁作阴极b阳极的电极反应式：cl2oh2e=cloh2oc阴极的电极反应式：2h2o2e=h22ohd除去cn的反应：2cn5clo2h=n22co25clh2oda.若铁作阳极，则铁失电子生成fe2，则cn无法除去，故铁只能作阴极，a项正确；b.阳极cl放电生成clo，cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，b项正确；c.阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，h2o提供阳离子(h)，c项正确；d.由于溶液呈碱性，故除去cn，发生的反应为2cn5cloh2o=n22co25cl2oh，d项错误。12电解降解法可用于治理水体硝酸盐污染，将no降解成n2的电解装置如下图所示。下列说法正确的是()a电源的正极为bb电解时h从膜右侧迁移到膜左侧cagpt电极反应为2h2o4e=4ho2d若转移的电子数为1.2041024，生成n2 5.6 gda项，agpt作阴极，b连接电源负极，错误；c项，阴极得电子，错误；b项，阳离子向阴极移动，故质子应是由左侧向右侧迁移，错误；d项，根据n原子守恒可知2non210e，转移电子数为1.2041024，即2 mol电子生成n2 0.2 mol，n2的质量为5.6 g，正确。13如图乙是甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的曲线(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)，则x表示()甲乙a各电解池析出气体体积总数的变化b各电解池阳极质量的增加c各电解池阴极质量的增加d各电极上放电的离子总数的变化c用排除法解答：电解nacl溶液时，随着电解的进行x值始终为0，可排除a、d项；对于b项，三个电解池的阳极上都是阴离子放电，不可能有金属析出，所以也不正确。14如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答： (1)电源中x极是_(填“正”或“负”)极。(2)通电5 min时，b中共收集到224 ml(标准状况下)气体，溶液体积为200 ml(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(cuso4)_。(3)若a中kcl溶液的体积也是200 ml，电解后溶液中仍有cl，则电解后溶液的ph_。【解析】要注意电解的阶段性。如含cl的溶液中cl电解完后继续通电会使oh放电，cu2在阴极上被电解完全后h又会放电等。电极反应式和总反应方程式、电解产物物质的量与得失电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。(1)铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，x为负极。(2)c中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol ag，线路中通过0.02 mol电子。 由4eo2，可知b中产生的o2只有0.005 mol，即112 ml。但b中共收集到224 ml气体，说明还有112 ml是h2，即cu2全部在阴极放电后，h接着放电产生了112 ml h2，则通过0.01 mol电子时，cu2已被电解完。 由2ecu，可知n(cu2)0.005 mol，则：c(cuso4)0.005 mol0.2 l0.025 mol/l。 (3)由4e4oh知，a中生成0.02 mol oh，则：c(oh)0.1 mol/l，ph13。【答案】(1)负(2)0.025 mol/l(3)1315工业上处理含cr2o的酸性工业废水常用以下方法：往工业废水里加入适量的nacl，搅拌均匀；用fe为电极进行电解，经过一段时间有cr(oh)3和fe(oh)3沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答： (1)电解时的电极反应：阳极_，阴极_。(2)cr2o转变成cr3的离子反应方程式为_。(3)电解过程中cr(oh)3、fe(oh)3沉淀是怎么产生的？_。(4)能否用cu电极来代替fe电极？_(填“能”或“不能”)，理由是_。【解析】由于6价cr的化合物毒性远高于3价cr的化合物，故通过电解将6价cr转化为3价cr，对废水进行处理是电化学知识在实际生活中的具体运用。在处理有关问题时，应注意思维的有序性：首先应考虑溶液中阴阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极：2h2e=h2，阳极：fe2e=fe2，产生的fe2在向阴极迁移的过程中与向阳极迁移的cr2o相遇，发生氧化还原反应：6fe2cr2o14h=6fe32cr37h2o，使cr2o转化为cr3，同时fe2也转化为f