人教版选修4 电解池 第2课时 电解原理的应用 作业2.doc

课时训练22电解原理的应用一、氯碱工业1.如下图所示,能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是()解析:电解nacl溶液时,阳极反应为2cl-2e-cl2,阳极产物为cl2,阴极反应为2h+2e-h2,阴极放出h2。cl2可用ki淀粉溶液检验;因h2密度小,在阴极生成,用向下排空气法收集后再检验,结合e-转移方向知d项正确。答案:d2.如下图,电解质溶液是nacl的水溶液,过一段时间发现d极附近有黄绿色气体产生,以下说法正确的是()a.a是电源的正极b.电子流动的方向:dbc.c极上发生氧化反应d.如果将c、d两电极互换,则c极上也会生成黄绿色气体解析:d极附近有黄绿色气体产生,应该是cl-放电,说明d极是阳极,所以b是正极,a项错误;电子流向是ac,db,所以b项正确;c极上发生还原反应,c项错误;如果c是活性电极,互换后,c极上不产生黄绿色气体,d项错误。答案:b3.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:有关反应有2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2,cl2+2naohnacl+naclo+h2o,因阳极生成cl2,阴极生成naoh,为使二者充分作用,cl2应在下端产生,从而推知电源b为正极,a为负极,消毒液的主要成分是nacl、naclo。答案:b二、电镀原理4.在铁制品上镀一层一定厚度的锌层,以下方案设计正确的是()a.锌作阳极,镀件作阴极,溶液中含有锌离子b.铂作阴极,镀件作阳极,溶液中含有锌离子c.铁作阳极,镀件作阴极,溶液中含有亚铁离子d.锌作阴极,镀件作阳极,溶液中含有亚铁离子解析:本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极,镀件作阴极,含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。答案:a5.按下图中a装置进行实验,若b的x轴表示流入电极的电子的物质的量,则y轴不可能表示的是()a.c(ag+)b.c(no3-)c.溶液的phd.银棒质量解析:此电解装置为电镀池,则电镀过程中电镀液的浓度、ph均不变,但电极质量发生变化。答案:d三、电解精炼6.利用电解法可将含有fe、zn、ag、au等杂质的粗铜提纯,下列叙述正确的是()a.电解时以纯铜作阳极b.电解时阳极上发生还原反应c.纯铜连接电源负极,其电极反应式是cu-2e-cu2+d.电解后,电解槽底部会形成含少量ag、au等金属的阳极泥解析:电解精炼铜时粗铜作阳极,阳极上发生氧化反应,比铜不活泼的金属不能失电子,形成阳极泥。答案:d7.金属镍有广泛的用途。某粗镍中含有少量fe、zn、cu、pt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只有cu和pt解析:阳极上发生氧化反应,电解质溶液中的阳离子主要为ni2+。根据金属原子的还原性顺序和金属阳离子的氧化性顺序知,阳极反应为:zn-2e-zn2+,fe-2e-fe2+,ni-2e-ni2+,cu、pt在该条件下不失电子,形成阳极泥。阴极反应为:ni2+2e-ni,zn2+、fe2+在该条件下不能得电子。两电极通过的电量相等,但阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。答案:d四、电冶金8.海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁,下列有关该电解过程的叙述中,正确的是()a.两个电极必须都用惰性电极b.阳极可以用金属电极,阴极必须是惰性电极c.电解熔融状态的氯化镁d.电解氯化镁的水溶液解析:电解mgcl2获取金属镁,也就是说镁离子需要得电子,如果在水溶液中,水电离的氢离子会优先得电子,因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应,对电极材料没有要求,在阳极上发生失电子的反应,如果使用活性电极时会优先失电子,所以阳极必须用惰性电极。答案:c9.金属铝的生产是以al2o3为原料,在熔融状态下进行电解:2al2o34al+3o2。请回答下列问题:(1)冰晶石(na3alf6)的作用是。(2)电解生成的金属铝是在熔融液的(填“上层”或“下层”)。(3)阴极和阳极均由材料做成;电解时不断消耗的电极是(填“阳极”或“阴极”)。(4)铝是高耗能产品,废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上,最能体现节能减排思想的是将回收铝做成(填代号)。a.冰晶石b.氧化铝c.铝锭d.硫酸铝解析:(1)冰晶石可以降低al2o3的熔化温度。(2)电解生成的金属铝在熔融液的下层。(3)电解时阴极和阳极可由惰性电极如石墨材料做成,电解时阳极产生氧气,能与电极材料石墨反应,因此阳极不断消耗。(4)废旧铝材可以回收做成铝锭。答案:(1)降低al2o3的熔化温度(2)下层(3)石墨阳极(4)c五、关于电解的有关计算10.把两支惰性电极插入500 ml agno3溶液中,通电电解。当电解液的ph从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略),电极上应析出银的质量是()a.27 mgb.54 mgc.108 mgd.216 mg解析:由得失电子守恒知,e-oh-h+ag,所以n(ag)=n(h+)。agno3溶液电解后产生酸,产生的h+的物质的量可由ph差来计算:ph从6.0变为3.0,即c(h+)110-3mol/l,所以n(ag)=n(h+)=110-3mol/l0.5l=510-4mol,m(ag)=n(ag)m=510-4mol108g/mol=0.054g=54mg。答案:b11.在100 ml h2so4和cuso4的混合液中,用石墨作电极进行电解,两极上均收集到2.24 l气体(标准状况下),则原混合液中,cu2+的物质的量浓度为()a.1 mol/lb.2 mol/lc.3 mol/ld.4 mol/l解析:分析电解h2so4、cuso4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知,两极产生的气体为h2、o2各0.1mol,o2是由oh-失去0.4mol电子而得到,h2是由h+得到0.2mol电子而生成。由得失电子守恒知,还有0.2mol电子是cu2+得到的,故cu2+的物质的量是0.1mol,则cu2+的物质的量浓度为0.1mol10010-3l=1mol/l。答案:a12.如图,x和y均为石墨电极:(1)若电解质溶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)若电解质溶液为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,电极增重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)解析:(2)由实验现象可知电解质为可溶性铜盐,x为阴极,y为阳极,无色气体为o2,电解反应总离子方程式为2cu2+2h2o2cu+4h+o2,溶液中n(h+)=21.6g64g/mol=0.05mol,c(h+)=0.1mol/l,ph=1;要恢复至电解前的溶液组成,可加入一定量的cuo或cuco3。答案:(1)2cl-+2h2o2oh-+cl2+h2阴(2)1cuo(或cuco3)(建议用时:30分钟)1.下列关于铜电极的叙述正确的是()a.铜锌原电池中铜是负极b.用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极c.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极d.电解稀硫酸制h2、o2时铜作阳极解析:铜锌原电池中,铜不活泼,应作正极,a项错误。在电镀或电解精炼铜时,需要将溶液中的cu2+还原成金属铜析出,用作向溶液供给cu2+的粗铜则必须作阳极,b项错误,c项正确。电解h2so4溶液时,金属铜如果作阳极,它将以cu2+的形式被溶解而进入电解质溶液,当电解质溶液内有h+和cu2+时,后者将在阴极上放电,d项错误。答案:c2.下列叙述正确的是()a.电镀时,通常把待镀的金属制品作阳极b.氯碱工业是电解熔融的nacl,在阳极能得到cl2c.氢氧燃料电池(酸性电解质)中o2通入正极,电极反应为o2+4h+4e-2h2od.下图中电子由zn极流向cu,盐桥中的cl-移向cuso4溶液解析:电镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极;氯碱工业电解的是饱和食盐水而不是熔融的nacl;氢氧燃料电池中o2为氧化剂通入正极;d中的装置为原电池,电子由负极经导线流向正极,盐桥为内电路,阴离子移向负极。答案:c3.下面有关电化学的图示,完全正确的是()解析:a为原电池时锌应为负极;b为电解法精炼铜的装置,粗铜应为阳极;c为电镀池,镀件铁片应该为阴极;d为电解饱和食盐水并检验其产物的装置,电流流入的一极为阳极,阳极析出氯气,可用碘化钾淀粉溶液检验氯气,阴极析出的氢气,可用向下排空气法收集。答案:d4.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,溶液呈棕色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:电解食盐水时发生的反应:阳极:2cl-2e-cl2阴极:2h2o+2e-h2+2oh-总反应:2nacl+2h2o2naoh+h2+cl2对照分析选项,a错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的cl2,滴加ki溶液后发生反应:cl2+2i-i2+2cl-,溶液呈棕色,b正确;阴极附近产生大量的oh-,滴加酚酞后变红色,c错误;电解后生成naoh,溶液呈碱性,d错误。答案:b5.关于镀铜和电解精炼铜,下列说法中正确的是()a.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极b.电解液的成分都保持不变c.阳极反应都只有cu-2e-cu2+d.阴极反应都只有cu2+2e-cu解析:a项电镀时镀件作阴极;b项电解精炼铜时电解液成分改变;c项电解精炼铜时,杂质若有比铜活泼的金属(如锌),则还会发生zn-2e-zn2+的反应。答案:d6.工业上由二氧化锰制备kmno4可分两步进行:二氧化锰与氢氧化钾共熔后通入o2:2mno2+4koh+o22k2mno4+2h2o;电解锰酸钾溶液:2k2mno4+2h2o2kmno4+h2+2koh。下列叙述中正确的是()a.在反应中k2mno4作氧化剂b.每生成1 mol kmno4共转移6 mol电子c.第步电解时,阴极周围溶液的ph减小d.第步电解时,kmno4在阳极区生成解析:每生成1molkmno4共转移3mol电子,故b项错误;中电解锰酸钾溶液时,在阴极h2o得电子生成h2,同时生成oh-,故ph增大,c项错误;根据氧化还原反应原理,在第步电解时,在阳极k2mno4被氧化为kmno4,因此k2mno4作还原剂,故a项错,d项正确。答案:d7.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()a.ag和agcl溶液b.ag和agno3溶液c.fe和agno3溶液d.pt和ag2so4溶液解析:电镀槽中,要求镀件作阴极,可用镀层金属作阳极,电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液,a、d项中agcl和ag2so4均为沉淀,只有b项符合要求。答案:b8.下列图示中关于铜电极的连接错误的是()解析:铜锌原电池中锌作负极,铜作正极,a正确;电解精炼铜时,粗铜作阳极,精铜作阴极,b正确;镀件上镀铜时,铜作阳极,镀件作阴极,c错误;电解氯化铜溶液时,石墨作阳极,铜作阴极,d正确。答案:c9.如图所示的电解池和中,a、b、c和d均为pt电极。电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重bd;c项,两电解池中都相当于电解水,b、d上都有气体生成,两电极质量不变;d项,b上产生cu,d上产生ag,二者物质的量之比为12,增重bd。答案:d10.常温时,将500 ml ph=a的cuso4和k2so4的混合溶液用石墨电极电解一段时间,测得溶液的ph变为b(假设溶液体积的变化忽略不计),在整个电解过程中发现始终只有一个电极有气体产生。下列说法错误的是()a.若使溶液恢复到电解前的浓度可以向溶液中加20(10-b-10-a) g cuco3b.ba7c.阳极电极反应为2h2o-4e-o2+4h+d.整个过程中是阳极产生氧气,阴极析出铜单质解析:本题的关键是在整个电解过程中发现始终只有一个电极有气体产生,则整个过程中是阳极产生氧气,阴极析出铜单质。要恢复到电解前的溶液就要将氧气和铜的质量转化为cuo或cuco3,需要20(10-b-10-a)gcuo。考虑到cu2+的水解,a7,电解过程中生成h+,则ba。答案:a11.铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答:(1)工业冶炼铝的化学方程式是。(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是。(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。该电解槽的阳极反应式是。通电开始后,阴极附近溶液ph会增大,请简述原因。除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口(填写“a”或“b”)导出。解析:离子交换膜法电解提纯koh时,阳极反应为:4oh-4e-2h2o+o2,阴极反应为:4h2o+4e-4oh-+2h2。电解过程中阳极附近的k+通过阳离子交换膜向阴极移动,含氧酸根离子不能通过离子交换膜。一段时间后,阴极附近k+、oh-浓度变大,从b处(阴极区)得到溶液,蒸发结