人教版选修4 第4章第3节 电解池（第2课时） 作业 (2).doc

第3节 电解池第2课时 电解原理的应用(45分钟100分)一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分)1.如图中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极板处有无色无味气体放出,符合这一情况的是()a电极b电极x电极溶液a锌石墨负极cuso4b石墨石墨负极naohc银铁正极agno3d铜石墨负极cucl2【解析】选a。通电后发现a极板质量增加,所以金属阳离子在a极上得电子,a极是阴极,溶液中金属元素在金属活动性顺序中处于氢元素后边;b极是阳极,b极板处有无色无味气体放出,即溶液中氢氧根离子放电生成氧气,电极材料必须是不活泼的非金属,电解质溶液中的阴离子必须是氢氧根离子或含氧酸根离子。a.该选项符合条件,故正确;b.电解质溶液中金属阳离子在氢元素前边,故错误;c.铁是活泼金属,作阳极失电子,所以在b极板处得不到氧气,故错误;d.电解质溶液中氯离子失电子,在b极板处得到有刺激性气味的气体,与题意不符,故错误。2.(2015四川高考)用如图所示装置除去含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:cl-+2oh-2e-clo-+h2oc.阴极的电极反应式:2h2o+2e-h2+2oh-d.除去cn-的反应:2cn-+5clo-+2h+n2+2co2+5cl-+h2o【解析】选d。a选项石墨作阳极,为惰性电极,由溶液中的cl-放电,电极反应式:cl-+2oh-2e-clo-+h2o,铁作阴极,在碱性环境下发生2h2o+2e-h2+2oh-,故a、b、c正确;d选项ph为910的碱性溶液不可能是h+参加反应,离子反应应为2cn-+5clo-+h2on2+2co2+5cl-+2oh-。【补偿训练】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:3i2+6oh-io3-+5i-+3h2o下列说法不正确的是()a.右侧发生的电极反应式:2h2o+2e-h2+2oh-b.电解结束时,右侧溶液中含有io3-c.电解槽内发生反应的总化学方程式:ki+3h2okio3+3h2d.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【解析】选d。电解时左侧溶液变蓝,说明反应中i-i2,则电极反应为2i-2e-i2,该极为阳极。右侧电极为阴极,发生还原反应,则应该是水放电生成h2,电极反应为2h2o+2e-h2+2oh-,a说法正确。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:3i2+6oh-io3-+5i-+3h2o,因此左侧溶液中产生io3-,io3-也可透过阴离子交换膜进入右侧,b说法正确。把两电极反应和i2与oh-的反应合并,可得总反应方程式:ki+3h2okio3+3h2,c说法正确。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说法错误。3.(2016洛阳高二检测)用惰性电极电解agno3溶液,下列说法不正确的是()a.电解过程中阴极质量不断增加b.电解过程中溶液的ph不断降低c.此时向溶液中加入适量的ag2o固体可使溶液恢复到电解前的状况d.电解后两极产生的气体体积比为21【解析】选d。用惰性电极电解agno3溶液,总的电极反应式为4agno3+2h2o 4ag+o2+4hno3。可知:阴极上析出ag,阳极上放出o2,故a正确、d错误;由于生成硝酸溶液,ph应不断降低,b正确;要使溶液恢复电解前的状况,要看加入的物质在溶液中的反应:2ag2o+4hno34agno3+2h2o;得到的物质恰好是反应掉的物质,可以使溶液恢复电解前的状况,c正确。【补偿训练】(2016厦门高二检测)以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水,关于两个电解池反应的说法正确的是()a.阳极反应式相同b.电解结束后所得液体的ph相同c.阴极反应式相同d.通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)【解析】选c。a项,以石墨为电极电解水,阳极:4oh-4e-2h2o+o2,以石墨为电极电解饱和食盐水,阳极:2cl-2e-cl2,二者阳极电极反应式不同,故a错误;b项,电解水溶液的ph不变,电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气,ph变大,所以电解结束后所得液体的ph不相同,故b错误;c项,以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2h+2e-h2,所以阴极电极反应式相同,故c正确;d项,设转移电子数为4 mol,则依据电解方程式:2h2o2h2+o2,电解水生成3 mol气体;依据电解方程式2nacl+2h2o2naoh+cl2+h2,电解食盐水生成4 mol气体,故d错误。4.近年来,加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(kio3),碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极,以ki溶液为电解液,在一定条件下电解,反应方程式为ki + 3h2okio3+ 3h2。下列有关说法正确的是()a.电解时,石墨作阴极,不锈钢作阳极b.电解时,阳极反应是i-6e-+ 3h2oio3-+ 6h+c.溶液调节至强酸性,对生产有利d.电解前后溶液的ph增大【解析】选b。a.由电解方程式可知:在反应中i-失去电子变为io3-,因此电解时,石墨作阳极,不锈钢作阴极,a错误;b.由总反应方程式可知:电解时,阳极反应是i-6e-+ 3h2oio3-+6h+,b正确;c.溶液调节至强酸性,会与不锈钢电极反应,对生产不利,c错误;d.电解反应方程式为ki+3h2okio3+ 3h2,反应不断消耗水,但ki是强酸强碱盐,溶液始终呈中性,ph=7,d错误。5.(2016北京海淀区高二检测)电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是()a.装置研究的是电解cucl2溶液,b电极上有红色固体析出b.装置电解一段时间后,要使电解质溶液恢复,可加入适量的cucl2c.装置研究的是电解饱和食盐水,b电极发生的反应:2cl-2e-cl2d.两个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应【解析】选c。由电源正负极可知,b电极为阴极,发生得电子的还原反应,c选项错误。6.(2016海口高二检测)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除去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】选a。a项中阴极h2o电离出的h+得电子,电极反应式为2h2o+2e-2oh-+h2。7.(2016沈阳高二检测)如下图所示是根据图甲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表示()a.各电解池析出气体的体积b.各电解池阳极质量的增加量c.各电解池阴极质量的增加量d.各电极上放电的离子总数【解析】选c。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示的变化。8.(2016全国卷)三室式电渗析法处理含na2so4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的na+和so42-可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()a.通电后中间隔室的so42-离子向正极迁移,正极区溶液ph增大b.该法在处理含na2so4废水时可以得到naoh和h2so4产品c.负极反应为2h2o-4e-o2+4h+,负极区溶液ph降低d.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的o2生成【解析】选b。电解池中阴离子向阳极移动,所以通电后中间隔室的so42-向正极区迁移,阳极上氢氧根离子放电产生氧气,溶液中氢离子浓度增大,ph减小,a项错误;电解时在负极区生成naoh,在正极区生成h2so4,b项正确;阴极反应是氢离子得到电子生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,ph升高,c项错误;当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol的o2生成,d项错误。二、非选择题(本题包括3小题,共52分)9.(17分)(2016三亚高二检测)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置,有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是nio2+fe+2h2ofe(oh)2+ni(oh)2,用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)m(no3)x溶液时,若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36 g水。(1)电解时,电解池的阳极应连接_(填序号)。a.nio2b.fec.fe(oh)2d.ni(oh)2(2)电解m(no3)x溶液时某一极质量增至mg,金属m的相对原子质量的计算式为_(用m、x表示)。(3)此蓄电池电解含有0.01 mol cuso4和0.01 mol nacl的混合溶液100 ml,转移相同量的电子时,阳极产生气体_l(标准状况),电解后溶液加水稀释至1 l,溶液的ph为_。【解析】(1)电解池的阳极应连原电池的正极,故连nio2。(2)蓄电池工作时,消耗0.36 g水,通过0.02 mol电子,由得失电子守恒知mxm=0.02,解得m=50mx。(3)通过电子0.02 mol,首先产生0.005 mol cl2,转移电子的物质的量为0.01 mol,然后发生4oh-4e-2h2o+o2,产生o2:0.02mol-0.01mol4=0.002 5 mol,v气=(0.002 5 mol+0.005 mol)22.4 lmol-1=0.168 l。产生n(h+)=0.002 5 mol4=0.01 mol,c(h+)=0.01 moll-1,ph=2。答案:(1)a(2)50mx(3)0.168210.(17分)(1)(2016浙江高考节选)研究证实,co2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在_极,该电极反应式是_ _。(2)(2015山东高考节选)利用lioh和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。lioh可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备lioh,两电极区电解液分别为lioh和licl溶液。b极区电解液为_溶液(填化学式),阳极电极反应式为_,电解过程中li+向_电极迁移(填“a”或“b”)。(3)(2015上海高考节选)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:写出电解饱和食盐水的离子方程式:_。离子交换膜的作用为_。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”)【解析】(1)二氧化碳变甲醇,碳元素的化合价降低,得到电子,说明其在阴极反应,其电极反应式为co2+6h+6e-ch3oh+h2o。(2)b极区产生h2,同时生成lioh,则b极区电解液为lioh溶液;电极a为阳极,阳极区电解液为licl溶液,根据放电顺序,阳极上cl-失去电子,则阳极电极反应式为2cl-2e-cl2;根据电流方向,电解过程中li+向b电极迁移。(3)电解饱和食盐水时,溶液中的阳离子h+在阴极得到电子变为h2逸出,使附近的水溶液显碱性,溶液中的阴离子cl-在阳极失去电子,发生氧化反应,产生cl2。反应的离子方程式是2cl-+2h2ocl2+h2+2oh-。图中的离子交换膜只允许阳离子通过,是阳离子交换膜,不能使阴离子通过,这样就可以阻止阴极溶液中的oh-进入阳极室,与氯气发生反应,阻止cl-进入阴极室,使在阴极区产生的naoh纯度更高。同时可以阻止阳极产生的cl2和阴极产生的h2混合发生爆炸。随着电解的进行,溶质nacl不断消耗,所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充,由于阴极h+不断放电,附近的溶液显碱性,氢氧化钠溶液从图中d位置流出;水不断被消耗,所以从b口不断加入蒸馏水,从c位置流出的是稀nacl溶液。答案:(1)阴co2+6h+6e-ch3oh+h2o(2)lioh2cl-2e-cl2b(3)2cl-+2h2ocl2+h2+2oh-阻止oh-进入阳极室,与cl2发生副反应:2naoh+cl2nacl+naclo+h2o阻止阳极产生的cl2和阴极产生的h2混合发生爆炸ad【补偿训练】(2016开封高二检测)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)工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,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液体出口_(填写“a”或“b”)导出。【解析】(3)中根据电解原理,阳极应是oh-失电子,所以电极反应式为4oh-4e-2h2o+o2,而阴极为h+放电,促进水的电离,使oh-浓度增大,所以ph增大,根据阳离子交换膜的特点,k+可从阳极区进入阴极区和oh-组成koh,从而可在阴极区得到纯的koh溶液,故液体应从b口导出。答案:(1)2al2o3(熔融)4al+3o2(2)2al+2oh-+2h2o2alo2-+3h2(3)4oh-4e-2h2o+o2h+放电,促进水的电离,oh-浓度增大b11.(18分)(能力挑战题)(2016阳泉高二检测)课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法,某研究性学习小组将下列装置如图连接,c、d、e、f、x、y都是惰性电极。将电源接通后,向乙中滴入酚酞试液,在f极附近显红色。试回答下列问题:(1)电源a极的名称是_。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式:_。(3)如果收集乙装置中产生的气体,两种气体的体积比是_。(4)欲用丙装置给铜镀银,g应该是_(填“铜”或“银”),电镀液的主要成分是_(填化学式)。(5)装置丁中的现象是_。【解析】