人教版选修4 第4章第3节 电解池（第2课时） 作业 (4).doc

第3节 电解池第2课时电解原理的应用1.2018年贺岁金质纪念币为中华人民共和国法定货币。很多纪念金币材料为钢芯镀金,根据你所掌握的电镀原理,你认为制作这种纪念金币时,钢芯应作()。a.正极b.负极c.阳极d.阴极【解析】电镀时,待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,在钢芯上镀金,故钢芯应作阴极。【答案】d2.下列关于镀铜和电解精炼铜的说法中正确的是()。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),则还会发生反应zn-2e-zn2+。【答案】d3.下列图示中关于铜电极的连接或描述错误的是()。【解析】考查了原电池和电解池的相关知识。该原电池中,较活泼的金属锌作负极,较不活泼的金属铜作正极,a项正确;电解精炼铜时,粗铜作阳极,阳极上铜失电子发生氧化反应,纯铜作阴极,阴极上铜离子得电子发生还原反应,b项正确;电镀时,镀层铜作阳极,镀件作阴极,电解过程中,铜单质在阴极析出,c项错误;电解氯化铜溶液时,惰性电极作阳极,则阳极上氯离子放电生成氯气,无论阴极上的电极是否活泼,阴极上都是铜离子得电子生成铜,d项正确。【答案】c4.某同学设计如图所示装置,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.用湿润淀粉-ki试剂在铜电极附近检验气体,试纸变蓝色c.氢氧化钠在石墨电极附近产生,na+向石墨电极迁移d.铜电极上的反应式为2h+2e-h2【解析】电解原理的分析,重点考查电极材料对电极反应的影响。设计本装置的目的是探究氯碱工业原理,也就是电解氯化钠溶液,故铜电极只能作阴极,连接电源的负极,a项不正确;铜电极周围得到的产物是氢气,无法使湿润的淀粉-ki试剂变蓝色,b项不正确;氢氧化钠是铜电极周围的产物,na+向铜电极迁移,c项不正确;铜电极上发生的反应为2h+2e-h2,d项正确。【答案】d5.三氧化二镍(ni2o3)可用于制造高能电池,过程如下:用naoh调nicl2溶液ph至7.5,加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的cl2在弱碱性条件下生成clo-,将二价镍氧化为三价镍。下列说法不正确的是()。a.可用铁作阳极材料b.电解过程中阴极附近溶液的ph升高c.阳极反应式为2cl-2e-cl2d.1 mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过了1 mol电子【解析】由题意知,阳极反应式为2cl-2e-cl2,阴极反应式为2h+2e-h2,阴极溶液呈碱性,ph升高,故a项错误,b、c两项正确;由ni2+ni3+,失去1 mol e-,外电路中转移1 mol e-,即cl-失去1 mol e-,h+得到1 mol e-,d项正确。【答案】a6.用惰性电极电解饱和食盐水,电源提供了0.2 mol电子后停止通电。若此溶液的体积为2 l,则所得电解液的ph为()。a.1b.8c.13d.14【答案】c7.如图所示装置中,通电后可观察到铜极溶解,下列说法中正确的是()。a.a极是直流电源的负极b.fe极是阳极c.pt极产生的气体体积是ag极产生气体体积的2倍d.cuso4溶液的浓度不变【答案】d8.用如图所示装置除去含cn-、cl-的废水中的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,下列有关该电解池的说法不正确的是()。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】由题干信息可知,cl-在阳极放电生成clo-,则阳极应为惰性电极,a项正确;cl-在阳极放电生成clo-,cl元素的化合价升高,故在阳极发生氧化反应,又已知该溶液呈碱性,b项正确;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;由于溶液是碱性条件,故除去cn-发生的反应为2cn-+5clo-+h2on2+2co2+5cl-+2oh-,d项错误。【答案】d9.如图所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。回答下列问题:(1)电源中x是(填“正”或“负”)极。(2)通电5 min时,烧杯b中共收集到224 ml(标准状况)气体,溶液的体积为200 ml(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(cuso4)=。(3)若烧杯a中kcl溶液的体积也是200 ml,则电解后溶液的ph=。【解析】(1)铜极增重,说明银在铜极析出,则铜极为阴极,x为负极。(2)烧杯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4e-o2,可知烧杯b中产生的o2只有0.005 mol,即112 ml。但烧杯b中共收集到224 ml气体,说明还产生了112 ml h2,则通过0.01 mol电子时,cu2+已完全变为cu单质。由2e-cu,可知n(cu2+)=0.005 mol,则c(cuso4)=0.025 moll-1。(3)由4e-4oh-知,烧杯a中生成0.02 mol oh-,则:c(oh-)=0.1 moll-1,即ph=13。【答案】(1)负(2)0.025 moll-1(3)1310.二氧化氯(clo2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。电解法制取clo2的装置如下:(1)该装置用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取clo2。写出阳极产生clo2的电极反应式:。(2)电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 ml(标准状况)时,停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为mol;用平衡移动原理解释阴极区ph增大的原因:。【答案】(1)cl-5e-+2h2oclo2+4h+(2)0.01;在阴极发生2h+2e-h2,h+浓度减小,使得h2ooh-+h+的平衡向右移动,oh-浓度增大,ph增大11.重铬酸钾又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(k2cro4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(k2cr2o7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子通过)。制备原理:2cro42-(黄色)+2h+cr2o72-(橙色)+h2o(1)通电后阳极室产生的现象为;其电极反应式是。(2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4cro42-+4h2o2cr2o72-+4oh-+2h2+o2,若实验开始时在右室中加入38.8 g k2cro4,t min后测得右室中k与cr的物质的量之比为32,则溶液中k2cro4和k2cr2o7的物质的量之比为;此时电路中转移电子的物质的量为。【解析】(2)设溶液中k2cro4和k2cr2o7的物质的量分别为a mol、b mol,则(2a+2b)(a+2b)=32,计算得出ab=21;由cr守恒可知,部分k2cro4参加了反应,由给出的离子方程式可知关系式:4cro42-4e-,故转移的电子为38.8 g2194 g mol-1=0.1 mol。【答案】(1)阳极附近产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色;2h2o-4e-o2+4h+(2)21;0.1 mol12.化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解no3-的原理如图所示。下列说法不正确的是()。a.a为电源正极b.阳极反应式为2h2o-4e-4h+o2c.每降解1 mol no3-,电路中转移10 mol电子d.阴极反应式为2no3-+6h2o+10e-n2+12oh-【解析】据图可知,电解槽右边部分n元素的化合价由+5价降低为0价,所以no3-发生还原反应,则ag-pt电极为阴极,pt电极为阳极,所以a是正极,b是负极,a项正确;阳极上h2o失电子生成h+和o2,发生氧化反应,电极反应式为2h2o-4e-4h+o2,b项正确;no3-变成n2,氮元素的化合价从+5价降低成0价,每降解1 mol no3-,电路中转移5 mol电子,c项错误;阴极上no3-得电子发生还原反应,电极反应式为2no3-+6h2o+10e-n2+12oh-,d项正确。【答案】c13.一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中n的模拟装置如图所示。下列说法正确的是()。a.阳极室溶液由无色变成棕黄色b.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(nh4)3po4c.电解一段时间后,阴极室溶液中的ph升高d.当电路中通过1 mol电子时,阴极有0.25 mol的o2生成【解析】fe为阳极,阳极上fe失电子发生氧化反应生成fe2+,所以溶液为浅绿色,a项错误;电解时,溶液中n向阴极室移动,h+放电生成h2,所以阴极室中溶质为nh3h2o和(nh4)3po4、nh4h2po4、(nh4)2hpo4,故b项错误,电解时,阴极上h+放电生成h2,溶液中c(oh-)增大,ph增大,故c项正确;阴极生成氢气,故d项错误。【答案】c14.已知h2o2是一种弱酸,在强碱性溶液中主要以ho2-的形式存在。目前研究比较热门的al-h2o2电池,其电池总反应为2al+3ho2-2alo2-+oh-+h2o。现以al-h2o2电池电解尿素co(nh2)2的碱性溶液制备氢气(右池中隔膜仅阻止气体通过,b、c、d均为惰性电极)。试回答下列问题:(1)电极b是极,其电极反应式为。(2)右池是(填“原电”或“电解”)池,电极c上的电极反应式为。(3)通电2 min后,al电极的质量减轻2.7 g,则产生氮气的体积为l(标准状况)。【解析】al和b电极构成原电池,al是活泼金属,易失电子发生氧化反应,作负极,b作正极;右池为电解池,c作阳极,d作阴极。